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第105章 第一百〇 大洋缺氧事件之谜

19世纪初,英国挑战者号调查船环球航行,从深海洋底表层采集到深海沉积物样品,当时发现,深海底广泛分布着红黏土,它的褐红色是氧化环境下形成的铁离子所致。可见,现今海水的深层仍然富含氧,这是大洋环流强盛的反映。

20世纪,美国的格洛玛挑战者号深海钻探船在各大洋打钻,钻杆穿过年轻地层,钻到了距今1亿年前后(白垩纪中期)的沉积物。科学家意外地发现,那时广泛分布的并不是红黏土,而是黑色沉积物。它的厚度多在45~270米之间,有机质含量高达1%~30%。显然,l亿年前的海洋状况与现代明显不同,这种状况发生在白垩纪中期这一特定时期,被称为大洋缺氧事件或叫白垩缺氧事件。这一事件的起因是什么,也就是黑色沉积物是在怎样的背景下形成的,引起了海洋学家的广泛注意。

有学者根据白垩纪中期的黑色沉积物中缺乏底栖生物化石,认为当时海水的含氧量很低,沉积碳酸锰的形成也证明了这一点,因为沉积碳酸锰在氧化环境下是不稳定的。白垩纪为地球上的高温时期,当时即使在两极地区也无冰雪覆盖,海水温度比目前高10℃左右,而海水的含氧量又取决于温度,温度越高,含氧量越低。黑色沉积层中缺少海底洋流侵蚀的痕迹,表明当时海水环流很弱,这是因为当时赤道与两极海洋的温差,以及表层与底层海水的温差都比现在小得多,停滞的海水环境使得氧气消耗后得不到补充,也易于导致缺氧环境。

而有的专家则发现,白垩纪联合古陆分裂不久,新生的洋盆面积狭小,环境比较闭塞。比如当时南大西洋与北大西洋并不相连,又受到鲸鱼海岭、福克兰海台的阻隔,所以处于停滞状态,形成了大量黑色页岩。很明显,这一说法难以解释太平洋中黑色沉积物的形成。

深海钻探在非洲西北岸外的大西洋底发现,白垩纪中期的黑色沉积层与红色沉积层相间形成互层。如果认为黑色沉积层形成于停滞缺氧环境,红色沉积层形成于富氧环境,那就很难理解为什么缺氧环境与富氧环境会如此频繁地更迭。

有些学者强调这是有机质供应速率多次变化所致。深海浊流从浅海把夹杂大量动植物遗体的沉积物搬运到深海区,大量有机质被快速埋藏,形成黑色沉积层;其中的有机质在分解时耗去大量氧,从而在沉积层甚至底层海水中造成缺氧环境。

在这些学者看来,缺氧环境是黑色富碳沉积层堆积过程中的产物,而不是黑色沉积层的形成原因、由于浊流周期性地反复活动,故可以形成多层黑色沉积物。其间所夹的红色沉积物是在有机质供应速率较低时期形成的。·

太平洋一些海岭上的黑色沉积物,可能是由于其周围的上升流导致生物繁盛,提供了大量有机质的缘故。

如果黑色沉积物的形成确与生物大量繁殖或有机质大量供应有关,那么,我们还不明白:为什么在1亿年前会出现这种情况?生物大量繁殖是如何开始,又是如何结束的?

曾有人提出,生物繁殖率升高与海侵有关。白垩纪中期为大海浸时期,海水淹没大片陆地,在广阔的浅海区繁殖了大量浮游生物;有机质源源不绝地沉积下来,消耗了大量氧,进而使缺氧环境扩展到深海区。尽管这一模式颇受青睐,但是也有人质问:为什么另有几次海侵并没有造成缺氧事件?

l亿年前的缺氧事件或黑色沉积层的成因,有的是因为海水停滞、含氧量低,有的因为是海盆闭塞,也有人认为主要是有机质大量供应或海侵所致,可谓众说纷纭。探索白垩纪缺氧事件的奥秘,不仅对研究海水化学和海洋环境的变迁很有意义,而且由于黑色沉积层可构成数量庞大的生油岩,从而在石油资源的勘探开发方面也有非常重大的意义。深海生命之谜为了研究海洋生物,海洋学家按动物栖息的不同深度的区域,划分为浅海区,一般深度不超过200米;次深海区,水深在200~2 000米左右;深海区,水深在2 000~10 000米左右。在2 000米以下的深海,虽然海水盐度与表层海水没有多大的差别,但是,海水温度和压力与浅海相比,差别很大。在2 000米以下,海水迅速变冷,温度在3.6℃~1℃。海水压力按深度每增加10米,增加一个大气压。实际上,在世界大洋中,水深在千米以上的海域,占整个大洋的4/5以上。不但浅海中生活着种类繁多的海洋动物,在深海,同样也生活着种类繁多的生命。包括那些常年生活在浅海的动物,如鱼、鲸、软体等多种动物,它们也经常在水中做上下洄游,寻找食物。

在一些万米深的海沟中,也有数量不少的海洋动物。据专家估计,约有370余种。这些动物在一个相对稳定的海洋环境中生活,其食物是一些死去的海洋动物尸体沉积后被分解的物质。近年来,人们在洋中脊的深谷中,或在海底火山附近的温泉海域,也发现许多海洋动物,例如,蠕虫、甲壳类、蛤、海参等。令人不解的是,在海沟深处发现的这些动物的数量,比深海中要多许多。

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