基本介紹
- 中文名：海底熱流
- 外文名：hydrothermal
- 定義：地球的熱場是重要的地球物理場
- 屬性：在海底表層散射的一種熱流
- 來源：地球內部放射性元素衰變
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簡介
熱流值單位是微卡/平方厘米·秒，指每秒鐘從地下通過每平方厘米麵積的地面所釋出的熱。海底熱流的測量開始於1948年，首先由美學者E·布拉德設計了海底熱流計用來測量海底熱流。經測定發現，海底熱流的平均值與陸地熱流的平均值幾乎完全相等，都是1.5左右熱流單位，但兩者的來源不同。陸地、熱流主要來自地殼中的放射性熱，而海底熱流則主要來自地幔深部的熱。海底熱流量在各地貌單元上不同，如在洋中脊處熱流值高，而在海溝處的熱流值低。海底擴張和板塊構造學說提出以後，認為海底熱流是從洋中脊脊部向兩側呈有規律地降低，這也說明海底熱流隨著大洋底部岩石圈年齡的變老而降低。所以，海底熱流自洋中脊脊部向兩側降低的分布規律，與擴張著的洋底的岩石圈冷卻作用有關。
海底熱流
海底熱流分布
地球內部是一個巨大的熱量庫，它的熱量主要來源於地球內部放射性元素衰變。熱量不斷地流出地表，這種微小熱量是可測量的，這種熱量稱為熱流，以每秒流過每平方厘米麵積上的微卡數HFU來表示。50年代，愛德華。布拉德（Edward Bullard）發明了一種熱流探針，這種探針可以下到海底，穿入海底層測量溫度梯度。測量的結果令人吃驚，通過太平洋洋殼由地球內部釋放的熱流比預期值高10倍，幾乎與大陸熱流相當。而大洋中脊的熱流值更高，海溝處則比正常值低，這種熱流分布體制表明，熱流應是從大洋中脊上升，在海溝處下降。由溫差導致的熱應力引起對流是常識，但人們習慣中很難想像地幔內的固態物質也能像液體一樣對流。然而實驗表明，固態物質在高溫高壓或長時間的應力作用下，也具有塑性。冰川期後的地殼均衡調整就是固體地球內部蠕變的實例。地球內部的地核溫度高於4000攝氏度，赫斯認為高溫熔融核心的熱發散必將在地幔內導致熱對流。
海底熱流
海底熱流測量
測定海底熱流量的一種地球物理方法。從地球內部穿過地殼來到地表的熱量，稱為地熱流。在物理上將地球看成溫度變化場，用每秒鐘通過單位面積的熱量來表示熱流量。它是向量，可以表示成
Q=KgradT
即熱流量Q為岩石的熱傳導率K和溫度梯度gradT 的乘積，其單位為微卡/(厘米2·秒)，簡寫成HFU。1HFU=41.87毫瓦/米2。在地球表面，由於海陸有很大差異，在海洋地區和大陸地區，所使用的測量手段和方法也不同，從而有海底熱流測量和陸地熱流測量之分。深海底層水的溫度不隨季節變化，所以在洋底測定熱流值，沒有必要穿透太深。而且海底沉積物的熱傳導率K 可以看成是各向同性的。這樣，只要在海底表層不同深度上測定溫度差,並取得海底沉積物樣品以測定熱傳導率K，就可以求得熱流量Q。
海底熱流值
大洋的熱流量
在世界大洋地區熱流的平均值為1.64±1.11HFU。太平洋的平均熱流值(1.78±1.15HFU)高於大西洋(1.34±0.88HFU)和印度洋(1.54±1.18HFU)，這個情況說明太平洋的熱活動性和構造活動性強。
大洋洋脊的熱流量
大洋中高熱流值區分布於大洋洋脊附近。東太平洋洋脊的熱流平均值為2.26±1.71HFU,其脊軸兩側存在著兩個寬50～90公里的異常高熱流帶，其間被寬100～150公里的高熱流帶所隔開，再向外為低熱流帶。高熱流的大洋洋脊有淺源地震活動和條帶狀磁異常的存在。不伴有地震活動的海嶺如皇帝海嶺等處(熱流值為1.15±0.32HFU)則沒有發現高熱流帶。大西洋中脊上有高於兩側盆地的熱流值。雷克雅內斯洋脊上有兩個熱流峰值，與脊峰上的中央裂谷兩側地形相對應，並有條帶狀磁異常伴生。印度洋洋脊的熱流值也高於平均值。
海底熱流
海底熱流海溝的熱流量
海溝地區的熱流值一般為低值(小於1HFU),例如秘魯-智利海溝、千島海溝、湯加-克馬德克海溝、新赫布里底海溝、日本海溝、琉球海溝、伊豆-小笠原海溝和馬里亞納海溝等。但在雅浦海溝和帛琉海溝卻觀測到高熱流值，而中美海溝和爪哇海溝則是既有高熱流值，又有低熱流值的混合型。阿留申海溝的中部呈低熱流值，而東部為高熱流值。因此，一般地說,低熱流值與俯衝帶直接有關，而高熱流值則受到新生代火山活動的影響。
深海盆的熱流量
比各大洋的平均值低，太平洋為1.59±1.01HFU，大西洋為1.24±0.36HFU，印度洋為1.41±0.79HFU,其中以太平洋為高。深海盆自由空間重力異常近於零，幾乎沒有地震活動，與大洋洋脊和海溝相比屬於構造活動穩定的地區。
儘管已經取得相當數量的海底熱流資料，並以此為依據進行了深入的討論，但海底熱流測量的數據畢竟還不多，而且在一些具有重要構造意義的地區，如海溝地區(總共有39個測點)的測量也進行得很不夠。這是因為海溝形狀狹長，水深很大，對設備和技術的要求較高。隨著觀測和研究的深入，海底熱流量的設備和技術將會進一步完善，在提高測量質量的同時，將大量增加觀測的數量，特別是在一些有重要意義的地區。
熱流異常
地球是一個不斷向外散發熱量的球體。地球表面熱流量的平均值在不同地區是不一樣的。從各地熱流測定的數值可以得出地表平均熱流是1.2微卡/平方厘米。秒，洋底熱流平均值是1.3微卡/平方厘米。秒，而大洋中脊的熱流一般可達3微卡/平方厘米.秒，少數地方可達10微卡/平方厘米。秒以上。這說明必定有熱物質從地幔進入大洋中脊。事實上也正是如此，見照片《中洋脊冒出的熔岩》這張照片記錄了水下熔岩的模樣。枕狀熔岩呈圓形，因為熔岩在海水中很快冷卻。這個岩流位於南大西洋中洋脊西坡2650米深的水底。更讓人驚異的是，“阿爾文”深水潛艇在北大西洋中脊看到的奇觀。在深3000米左右的中洋脊大裂谷底部，在探照燈的照射下，科學家們看到屹立在海底的一個個高2-3米的“煙囪”，“煙囪”口還一股股的冒著“濃煙”。探險隊員不敢貿然闖入，機械手用測溫感測器一測，“濃煙”竟是高達360多度的海水！幸虧沒有進入這超高溫的“湯”中，不然後果不堪構想。更有意思的是在這暗無天日的海底，在“煙囪”附近生活著大量的耐熱細菌。這些細菌又養活著許多線蟲和其它海水生物。這是一個與地球上其它地區生命形態不同的另一種生命部落。生命的誕生與循環不一定非要太陽不可。
《中洋脊冒出的熔岩》
《中洋脊冒出的熔岩》與中洋脊的熱流大量湧出截然相反，在深海溝地區，地熱流的強度還不及平均值的1/10，象太平洋沿岸的阿卡普爾科海溝。這說明海溝地點的洋殼下拽阻礙了熱流的上升。
研究簡史
陸地熱流測量始於1939年，是由A.E.本菲爾德在南非大陸上所做的測定。而海底熱流測量則較晚，始於50年代初。1950年，A.馬克斯韋爾在3米長尖頭鋼管（直徑4.2厘米）的不同部位放置溫度感測器,上端附有耐壓容器放置記錄器作為探針測量дT/дz,並用採樣器取得海底沉積物樣品測定K。1954年，E.C.布拉德作成的海底溫度梯度探針長3～5米，直徑2.5～4.0厘米，用熱電偶測量。1962年，R.傑勒德等設計出採樣器與溫度梯度探針聯合在一起的熱流測定器，也稱為尤因型熱流測定器，使測量工作趨於簡便。海底熱流測量雖較陸地晚，但世界上的熱流測定數據中，來自大洋底的卻占90%(1968)。這主要是由於海底熱流測量容易選擇測點，而測量時間也較短的緣故。
分布特徵
海底熱流值不僅與地球的熱活動有關，而且也是構造活動的一個指標。海底大地形是構造運動的直接反映，因此不同的海底地形單元有著不同的熱流值特徵。
相關資料
太平洋海底熱流出口發現水母新物種
這個噴射口位於海面以下8500英尺，是由美國人領導的探險隊在勘探一段海底火山脊時發現的。
