第2章

海滨砂矿

海滨砂矿是指在海滨地带由河流、波浪、潮汐和海流作用，使重矿物碎屑聚集而形成的次生富集矿床。它既包括现处在海滨地带的砂矿，也包括在地质时期形成于海滨，后因海面上升或海岸下降而处在海面以下的砂矿。海底及海底以下埋藏着丰富的固体矿物，主要包括海滨砂矿和锰结核、海底热液矿等深海矿产。其中海滨砂矿广泛分布于沿海国家的滨海地带和大陆架。世界上已探明的海滨砂矿达数十种，主要包含金、铂、锡、钍、钛、锆、金刚石等金属和非金属。现在有３０多个国家从事砂矿的勘探和开采。如美国开采海滨的钛铁矿、锆石矿、金砂矿等；斯里兰卡开采海滨锡砂矿，印度尼西亚和泰国锡砂矿开采水深已达40米以上；澳大利亚目前海滨砂矿的锆石和金红石产量分别占世界总产量的60％和90％；我国工业开采价值的砂矿达13种，主要有钛铁矿、锆石、锆石精、金红石等。这些海滨砂矿的品位一般都较高。钛铁矿的含量为3％～4％；锆石精矿品位的含量为23％～65％；金红石的百分含量为24％～67％；独居石的含量为02％～2％，最高达20％～22％；磁铁矿的平均含量为63％～7％，矿石含铁量13％～56％；锡石每立方米含锡02～1千克，有的局部达10％；金刚石每立方米含031～368克拉(1克拉为200毫克)；金矿每吨砂石含量52～50克。

海滨砂矿的分布

海滨砂矿中的稀有、稀土矿产主要分布在热带、亚热带，在温带也有分布。以印度半岛、中国沿海、大洋洲、非洲西海岸和大西洋西岸最为集中，仅印度半岛的储量就达1278亿吨。金矿和铁砂等贵金属矿产，主要分布在美国阿拉斯加州诺姆等地区。锡砂矿主要集中于东南亚国家热带地区，矿带海陆相连。黑色金属矿中的磁铁矿，主要分布在日本和加拿大，钛磁铁矿分布在新西兰，铬铁分布于美国西海岸；金刚石主要分布于西南非洲沿岸和浅海。

海底矿产

海底里蕴藏着许多矿产，有煤、铁、镁、锰、石油和天然气，还有陆地上稀有的金属。海底煤矿是一种很重要的矿产，它的开采量在已开采的海洋矿产中占第二位，仅次于石油。从海底采的煤有褐煤、烟煤和无烟煤。目前，世界上已探查出的海底最大煤田是英国诺森伯兰海底煤田。我国渤海湾和台湾省沿岸也发现了较大规模的海底煤田。海底真是个物产丰富的世界！

海底煤矿

海底煤矿是人类最早发现并进行开发的矿产。据统计，世界海滨有海底煤矿井100多口。从16世纪开始，英国人就在北海和北爱尔兰开采煤。这里的煤一般蕴藏在水下100余米深的海底。日本人从1880年就在九州岛海底采煤。加拿大在新苏格兰附近450～500米的海底采煤。土耳其在科兹卢附近的黑海中采煤。山东龙口煤田是我国发现的第一个滨海煤田，其主体在龙口市境内，一部分在蓬莱境内，东西长27千米，南北宽14千米，有煤矿区12处。该煤田探明含煤面积3911平方千米，探明总储量118亿吨。该区近岸海域还有煤矿储量11亿吨。油页总储量3亿吨。另外，在黄河口济阳拗陷东部也发现有煤和油页岩，远景储量85亿吨。

海洋金属砂矿

最早开采海洋金属砂矿的是美国。20世纪初，美国在阿拉斯加开设了诺姆砂金矿。这个矿沿诺姆海岸延伸５千米，矿层宽90米，厚03～09米；在岸上也有两层砂金砂，其中一层厚015米，另一层厚15～３米，诺姆砂金矿的平均含量高达52克／吨～50克／吨，是当今世界上最大的滨海砂金矿之一。

在白令海和阿拉斯加近海，人们在那里发现了长达数百千米的白金砂矿，是陆地上任何河流砂白金矿所望尘莫及的。

美国最重要的白金开采区是古德纽斯湾，它的开采量约占全国开采量的90％，每年大约可采２吨。在目前已探明的金属砂矿总储量中，占第一位的是钛铁矿。钛铁矿是名副其实的含铁的沙子，可以用来炼制钛铁合金。其次为钛磁铁矿；再次为磁铁矿。

日本南部九洲岛附近的浅海内发现了一个巨大的磁铁矿层。这座世界上最大的磁铁矿，储量在17亿吨以上。泰国普吉岛附近的锡砂矿。俄罗斯境内的拉普帖夫海和东西伯利亚海，英国的康沃尔近海也有较丰富的锡砂矿分布。美国加利福尼亚沿岸发现了总储量大约15亿吨的磷矿石；苏联科学家在日本海大陆架也发现有大磷矿。

此外，在墨西哥湾和南非的西海岸也发现了储量较富的磷钙石矿。当今世界开采独居石的地区主要在斯里兰卡和印度海滨５～70米深的海域中。印度是世界上独居石蕴藏量最多的国家之一，独居石藏量为200万吨。

海洋生物发声

海洋中不少动物都会发声，这种声音属于水下噪声的一部分，对水下声探测和海洋生物研究都有重要的意义。海洋中会发声的动物有无脊椎动物、鱼类和哺乳动物。

海底扩张说

沿大洋中部穿透岩石圈的裂缝或裂谷向两侧扩展并导致新生洋壳的学说。它认为地幔物质在这种裂缝带下因软流圈内的物质上涌、侵入和喷出而形成新的洋壳，随着这个作用不断进行，新上涌侵入的地幔物质把原已形成的洋壳向裂谷两侧推移扩张，致使洋底不断新生和更新。由于洋壳不断向外推移，及至海沟岛弧一线，便受阻于大陆而俯冲下插于地幔，达到新生和消亡的消长平衡，从而使洋底地壳在2～3亿年间更新一次。

“海底扩张”说，恰好可以解释当年魏格纳无法解释的大陆漂移理论。我们知道，地球是由地核、地幔、地壳组成的。地幔的厚度达2900千米，是由硅、镁物质组成，占地球质量681％。因为地幔温度很高，压力大，像沸腾的钢水，不断翻滚，产生对流，形成强大的动能。大陆则被动地在地幔对流体上移动。形象地说，当岩浆向上涌时，海底产生隆起是理所当然的，岩浆不停地向上涌升，自然会冲出海底，随后岩浆温度降低，压力减少，冷固凝结，铺在老的洋底上，变成新的洋壳。当然，这种地幔的涌升是不会就此停止的。在继之而来的地幔涌升力的驱动下，洋壳被撕裂，裂缝中又涌出新的岩浆来，冷凝、固结、再为涌升流动所推动。这样反复不停地运动，新洋壳不断产生，把老洋壳向两侧推移出去，这就是海底扩张。

在洋底扩张过程中，其边缘遇到大陆地壳时，扩张受阻碍，于是，洋壳向大陆地壳下面俯冲，重新钻入地幔之中，最终被地幔吸收。这样，大洋洋壳边缘出现很深的海沟，在强大的挤压力作用下，海沟向大陆一侧发生顶翘，形成岛弧，使岛弧和海沟形影相随。海底扩张说的诞生，可以解释一些大陆漂移说无法解释的问题。当年魏格纳的“大陆漂移”学说，被赫斯教授的“海底扩张”学说所代替就是情理之中的事了。20世纪60年代后，被人们一度冷落的“大陆漂移”学说又重新受到人们的重视。

海底扩张说的验证

海底扩张说从以下事实得到验证：

（1）1963年FJ瓦因和DH马修斯从地磁场极性的周期性倒转的分析发现洋中脊区的磁异常呈条带状、正负相间、平行于中脊两侧，对称延伸，其顺序与地磁反向年表一致。这一事实证明了洋底是从洋中脊向外扩展而成，洋底磁异常条带因顺序相同而具有全球的可对比性。

（2）1965年威尔逊提出了转换断层的概念，证明岩石圈板块的水平位移成为可能，并因此阐明了洋中脊的新生洋壳和海沟带的洋壳消减之间的消长平衡关系，即扩张速率与消减速率相等。通常用扩张速率来表示海底扩张作用的强度，一般以一侧的速率来表示。太平洋的扩张速率为每年5～7厘米，大西洋的扩张速率为每年1～2厘米。

海底热液矿床

海底热液矿订是指同海底热泉有关的多金属硫化物矿床。海底热泉自海底喷口喷出。发生于海洋脊轴附近。1965年在红海首次发现。1977年伍兹霍尔海洋研究所R巴拉德等乘阿尔文号潜水器在加拉帕戈斯裂谷发现的热泉及1977年在北纬21°的东太平洋海隆观察到温度最高达380±30℃的热泉，其热液刚喷出时清澈透明，与海水相混时遇冷便激起混浊的碱性水柱，并析出很细小的铁、铜、锌等的硫化物颗粒，它们堆积在热泉口旁，成为海底热液矿床。矿床类型已发现的超过11处，依产出位置可分为：大洋中脊型、岛弧-边缘海型、热点型和活动断裂型。

海底火山

海底火山是指浅海和洋底的各种火山，包括死火山和活火山两种。按分布位置又可分为边缘火山、洋脊火山和洋盆火山三类。边缘火山大多分布在大陆边缘与洋盆交界的岛弧处；洋脊火山大多顺大洋中脊的脊部沿走向呈串形出现；洋盆火山分布在大洋盆地的底部，呈点状散布，较高的称海山，较低的称海丘。全球约有海底火山20000座，其中太平洋分布最广，约有10000座。海底火山有尖顶和平顶两种。平顶的又称“桌状山”，其顶部水深深于200米。一般认为是曾经露出海面的古代火山锥，其顶部被波浪削平后下沉而形成。

海底表层物质组成

海底表层物质组成，在海道测量中称底质。在航海中，选择锚地、停泊场，军事上布设水雷、潜艇坐底、舰船登陆，海洋工程建设中的选址，科学研究中分析海底地貌等都需要底质资料。

在用水铊、测深杆测水深时，水铊和测深杆底部凹孔内涂上牛油，当水铭和测深杆着底时就会使底质黏附在牛油上，直接获得底质资料。利用特制的形如抓斗的采泥器，直接沉入海底，可抓取5～10厘米厚的泥沙底质。我国目前主要使用重力式取样管。用它可采集到04～3米厚的泥沙底质样品。还有一种专制的底质采集器，拖于船后，除泥沙外，还可采集到巨砾、贝壳、岩石碎屑等底质。根据测深仪回波信号的宽、窄，强、弱，可以判定底质的类型，如泥沙底回波信号平缓，岩石底信号参差不齐。也可用浅地层剖面仪探测海底一定厚度的物质结构和分布。

海洋中可利用的资源

海洋中有鱼类、贝类等动物和藻类等生物20余万种。在古代，生活在海边的人们就捕鱼虾，以海洋生物作为食物的重要来源。到20世纪80年代，海洋水产品产量已达到6000多万吨，占世界水产品总量的85％以上。水产品作为人类的食品，潜力还很大。例如，仅南大洋的磷虾，据统计常年可维持在几十亿吨，若每年捕几亿吨，即可满足全人类对水产品的需求。许多海洋生物还是重要的医药原料和工业原料。贝壳、珊瑚可加工成很受欢迎的工艺品。海鸟粪是极好的肥料。

海平面变动

海水面的升降变动称为海平面变动。它是海水量、水圈运动、地壳运动和地球形态变化的综合反映，地球演化的一个重要方面。海水时刻在运动，海平面也不断在变动。这种变动有短期的，如日变动、季节性变动、年变动和偶发性变动等，主要与波浪、潮汐、大气压、海水温度、盐度、风暴、海啸等因素有关，其升降幅度小，且常是局部的（见平均海平面）；也有长期的，即地质历史期间的海平面变动，其变动幅度大，是大区域性的，甚至是全球性的。海洋地质学主要是研究长期的海平面变动。长期海平面变动引起的最直接后果是海侵或海退。它导致海岸线移动，海陆变迁，对大陆架和海岸地貌、浅海与近岸沉积和矿产的基本特征产生很大影响，使海岸工程、港湾建筑遭受侵袭。

海底石油资源

世界上大陆架的面积约有2700多万平方千米。大陆架和深海（如海沟带）之间，还有段很陡的斜坡，称为大陆坡，已发现这里也有大量的油、气资源。大陆坡的面积比大陆架还要大，有3800多万平方千米。两者合计，相当于陆地沉积岩盆地面积的两倍。海洋的这些区域具有形成油、气积聚层需要的最好的地质条件，通常这是地壳稳定拗曲区域，覆盖着非常厚的沉积物，陆地的油矿与气矿一般是与这样的地带联系着的。大陆架是陆地的直接延续，大约在一万多年前也曾经是陆地的一部分。人们对大陆架的碳氢化合物的形成规律有了比较透彻的研究。已发现深海盆地也有大量油、气资源。

在墨西哥的深达3500多米的海渊中钻井，探明有含油沉积岩层。因此，大陆坡将成为人们向海洋探寻油气宝藏的场所。目前，全世界石油总产量中，将近30％来自海底。海底天然气所占比例接近总产量的12％。现在大部分拥有出海口的国家均在从海底寻找并开采石油与天然气。

据估测，全世界可采石油储量3000亿吨，其中海底石油约1350亿吨，迄今已发现的海洋油气田1600多个，已有40多个国家的海域在生产石油和天然气。几乎所有的大陆架都成为勘探、开发石油的对象和场所，都是很有希望的海洋油气区。

海底岩石

海底岩石是指在海底或洋底固结了的坚硬的岩石，它往往处在松散或松软的海底沉积物之下。在漫长的地质时期，远古时期的沉积物，通过自然压实、高温作用会变成坚硬的岩石。海底和洋底由于受不同的地壳运动和成岩环境的影响，会产生多种多样的岩石。因此，海底岩石的种类繁多。

海底沉积岩

大洋的沉积岩，是大洋沉积物凝结硬化而成的。据海洋地质学家的广泛调查，它们最老的不会超过距今2亿年，在地质年代称为中生代早期。这比大陆上的沉积岩年龄短几亿年至十多亿年。一般来说，离大陆近的，沉积岩的厚度厚，年龄也老，远离大陆的海下沉积岩较薄，也较年轻。这些沉积岩有砾岩、砂岩、页岩、泥质岩、石灰岩和生物礁灰岩等。我国南沙考察队在永暑礁于1990年和1994年先后进行钻探，在17米以下至400多米都钻取到珊瑚灰岩和生物沙砾岩等。

海底岩浆岩

地壳运动，海底扩张，板块碰撞和俯冲以及断裂等作用，使地幔深处的岩浆喷发，形成岩浆岩。它主要分布在大洋和海底的张裂带，如大洋中脊，海底裂谷等处。一般新生洋壳的岩石是拉斑玄武岩，偶然也会有碱性玄武岩、粗面岩和流纹岩等。海底的岩浆岩，以洋中脊、岩浆喷溢的裂谷上的地质年龄较年轻，远离洋中脊和裂谷的岩浆岩的地质年龄较老。

海底变质岩