海洋的結構

海水的組成與特性

熱點(Hotspot)

熱點(Hotspot)
國立百齡高級中學 地球科學科汪伃鮶老師/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯


『熱點』理論的提出   威爾遜John Tuzo Wilson(1908~1993)

  • 加拿大渥太華人,多倫多大學教授,後擔任加拿大安大略科學中心的主任。
  • 在1920年代,在大學將主修科目由物理轉為地質。
  • 1963年,地質學家約翰‧圖佐‧威爾遜為夏威夷-天皇海山鏈的起源提出假說,認為它們是在太平洋板塊向西北方向漂移時,由一個靜止不動的火山活動熱點順次形成的,因而其中越近尾部的火山島和海山,所受的侵蝕也越多。
  • 美國科學人雜誌稱其對於板塊學說的新解釋為『二十世紀五大主要科學成就之一』

    固定的熱點噴發出岩漿。(圖片來源:http://pubs.usgs.gov/gip/dynamic/hotspots.html )

海洋(Ocean )的電風扇

海洋(Ocean )的電風扇
國立臺灣師範大學海洋環境科技研究所碩士生林永富/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

大家對颱風(Typhoon)的觀念是一種天災,因為它會破壞經過陸地上的東西,帶來非常大量的雨水,造成水災,雖然也解決了短期缺水問題,但在大家心裡總覺得颱風是壞的總比好的多,不希望颱風進來搞破壞。然而現在溫室效應現象越來越嚴重,不只大氣的溫度上升,海洋的溫度也逐漸在上升中,這時候,颱風對海洋來說就像是一個超大型電風扇,經過海面時,因強勁的風吹拂,可能帶動海水的攪動,甚至造成海水湧升的現象,如此將下層的冷水帶至表層,也使得海表面溫度 (Sea Surface Temperature, SST)有明顯的降低,也可發現此區域葉綠素濃度相對提高,帶動基礎生產力,有科學家發現,此作用會將二氧化碳(CO2)帶入海中,可能減緩溫室效應的影響。颱風不是經過時造成海洋溫降的現象,通常是離開過後才會有明顯的溫降,且會維持幾天才漸漸消去。

圖一、1958~2008年間數個在經過南海的颱風資料,長條狀圖為颱風對海洋造成的溫降,折線圖為颱風的行進速度。

海溝

海溝 (Sea-floor Trench)
國立百齡高級中學地球科學科汪伃鮶老師/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

海洋中最深的部分並不在海洋中心,而是在活動大陸邊緣的大陸斜坡下面,這個就叫做海溝 (Sea-floor Trench)。

海溝普通深度大約在7,000到8,000公尺之間,最深的可到達10,000公尺以上。馬里亞納海溝(或稱馬里亞納群島海溝)為目前所知最深之海溝,也是地殼最薄之所在。該海溝地處北太平洋西方海床,位於 11°21′N 142°12′E11.35°N 142.2°E,即近關島之馬里亞納群島東方。此海溝為兩大陸板塊輻輳之潛沒區,太平洋板塊於此潛沒於菲律賓板塊之下。海溝底部於海平面下之深度,遠勝珠穆朗瑪峰海平面上之高度。海溝最大深度為海平面下10,911公尺(35,798呎)。若參考其緯度與地球之赤道隆突,此深度位置距地心為6,366.4公里。相較之下,北冰洋深4至4.5公里,其海床距地心6,352.8公里,僅比馬里亞納海溝距地心近13.6公里。馬里亞納海溝底部,水壓(壓強)為 1086巴,即108.6百萬帕斯卡(MPa),或15,751磅每平方英寸(pound per square inch – PSI)。而最大長度的海溝為秘魯智利海溝,長達5,900公里。普通的海溝一般長度在800到4,500公里之間,其一般寬度為40至120公里。海溝都是深長而狹窄的弧型深溝,兩旁的地勢都很陡峭而崎嶇。海溝常是不對稱的,靠近大陸的一測常比較陡急。

海溝示意圖

從海水中的有機碳碳同位素追蹤沉積物來源

從海水中的有機碳碳同位素追蹤沉積物來源
臺北市立建國高級中學葉昭松老師/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

海底地形大致可分為大陸邊緣、洋底盆地及洋脊三個範圍,而離大陸最近,承接許多陸緣沉積物的部分就是大陸邊緣。從海岸線出海依序為大陸棚、大陸斜坡及大陸隆起,其中多數的陸緣沉積物會被輸送到大陸隆起堆積起來,在這些沉積物中可以發現許多有機碳的埋藏,有機碳δ13C的來源主要分為陸源和海源兩種,同時δ13C數值可以作為追蹤計使用。做為追蹤計首先必須了解陸相及海相的有機碳種類有何不同,陸相的有機碳主要由植物而來;而海相的有機碳則會由海洋自身的化學及生物作用產生,包括浮游生物殼體、生物碎屑及排泄物、細菌吸附和凝聚、無機礦物顆粒上的有機分子聚集和膠體凝聚等作用形成。

臺灣海峽(Taiwan Straits)地理環境介紹

臺灣海峽(Taiwan Straits)地理環境介紹
國立南科國際實驗高級中學地球科學科許群老師/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

前言
「十去,六死,三留,一回頭。」,這句臺灣諺語描寫著先民從中國大陸渡海來臺的艱辛,十人渡海來臺,過半數途中命喪黃泉,唯三人安全抵臺,而剩下的那位則 是打退堂鼓走了回頭路,這段渡海橫洋的過程,可謂是驚濤駭浪,萬分驚險。過去,海洋探測技術尚未成熟,我們對臺灣海峽地形及海流狀況的認知稍嫌不足,橫渡 海峽的未知與危險自然不言而喻。

海水的組成

海水的組成 (seawater)
國立百齡高級中學地球科學科汪伃鮶老師/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Seawater

走到海邊,問你對海洋的感覺,你會怎麼回答?深邃遼闊、或是又鹹又苦?

其實海洋剛形成時體積不大,也不會像現在這樣帶著又鹹又苦的味道,是後來由火山活動釋出硫、氯離子及金屬離子,並且在水循環過程中,溶出岩石中所含的鹽分,也溶出金屬離子;海底岩石也會是出鹽類,才慢慢演化成現今的海洋。下圖是目前海水主要成分。

海洋的水從何處來?

海洋的水從何處來?
臺北市立建國高級中學葉昭松老師/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

有關海洋的形成,可以分兩個方面來討論:一、海從哪裡來;二、海水如何獲得其現有的成分。針對海水的來源,目前則有三種假說,包括(一)地球的原始大氣凝聚而來。(二)由火成岩分解而來及(三)經漫長地質年代逐漸累積而得。

地熱與海底熱柱(Geothermal Heating and Hydrothermal Vents)

地熱與海底熱柱(Geothermal Heating and Hydrothermal Vents)
臺北市立南湖高級中學地球科學科董家莒老師/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

藉由中洋脊擴張中心的岩漿噴出模型,讓地質物理學家預期:中洋脊裂谷所釋放的熱流量應超過附近的海底沉積物。科學家推測此兩者間的熱流量差可能為熱液循環所造成,它的數值大約在 0.1-1瓦/平方公尺,這個效應可能與地殼內的海水循環和注入海洋的熱泉有關。

海水表面溫度(SST-Sea Surface Temperature)

海水表面溫度(SST-Sea Surface Temperature)
臺北市立萬芳高級中學地球科學科邱怡禎老師/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

海水表面溫度(SST-Sea Surface Temperature)意即近表面之海水溫度。這裡指的「表面」,因測量方式不同而異。紅外線衛星輻射儀僅能間接測量海水表層約10微米厚度之溫度(因紅外線輻射從此薄層放出。);微波測量則可達表層下約1毫米。;固定或是漂浮浮標上的溫度計則能測量到特定深度的溫度,如:海平面下1公尺深處;一般船隻測量,由發動機進水口測得,則可能介於海水表層至20公尺之深度不等處。因此,會因測量工具不同而測得不同深度之「海水表面溫度」。

碳酸鈣補償深度(CCD-carbonate compensation depth)

酸鈣補償深度(CCD-carbonate compensation depth)
臺北市立萬芳高級中學地球科學科邱怡禎老師/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

碳酸鈣補償深度是在描述海中的一個特定深度,在此深度之下,碳酸鈣的溶解速率大於碳酸鈣的沉澱速率,因此沒有碳酸鈣被保留下來。CCD和碳酸鹽供應速率、酸鹼度、溫度、水壓有關。由CCD的深淺可以推知鈣質軟泥在海底的分布。

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