温跃层与盐风化：海洋与岩石的奇妙互动

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温跃层与盐风化：海洋与岩石的奇妙互动

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网易

https://www.163.com/dy/article/JGF7JG2F0516DHVE.html

温跃层和盐风化是两个重要的地理概念，前者关系到海洋水文特征，后者影响着岩石风化过程。本文将详细介绍这两个现象的定义、特征及其在地理环境中的表现。

温跃层

温跃层（Thermocline）是位于海面以下100—200 米左右的、温度和密度有巨大变化的一层，是上层的薄暖水层与下层的厚冷水层间出现水温急剧下降的层。

从海平面到深邃的海底，海水并不是均匀一致的。它受季节、洋流、纬度、盐分、地理环境等诸多因素的影响，形成了多层分布的状态：

太阳光照的热量绝大部分被表层海水吸收，表层海水白天吸热、晚上放热，温度较高。在海水对流和海浪作用下，近表面海水形成了温度较为一致的混合层，厚度约100米。
100米~~1000米之间，海水温度随深度增加而急剧下降。深度约100米处，海水温度大约在20℃以上，而深度约1000米时，海水温度已下降到6~~8℃左右。

由于在开阔海域，盐度几乎是稳定的，而压力对密度只有很轻微的影响，因此温度就成为影响海水密度的最重要的因素。大洋表面的海水温度较高，因此它的密度比深处的冷水要小。冷暖两层海水的交界处，温度急剧变化，两侧海水密度差异明显。所以将两侧海水中部的薄水层称为“温度跃变层”，简称“温跃层”。

季节性温跃层

季节性温跃层多分布在水下100~200米之间，常常在春季出现、夏季增强、秋季减弱、冬季消失。如北海道东南方的亲潮海域，在冬季对流期，会形成0℃左右的上混合层。但在春、夏季，海面所吸收的热量积蓄于表层，使得海面附近的水温显著上升，因而妨碍了热量向下层扩散，导致季节性跃层特别发达。

永久性温跃层

不随季节变化的温跃层“永久性温跃层”，一般在水下1000~2000米的范围内。大洋中永久性温跃层的形成，是太阳辐射加热、地球自转、大气风应力、海洋上翻流及盐热环流等物理过程综合作用的结果。例如，自中纬度向极区方向，温跃层底界是斜向上的，类似于大气中的锋面，该现象主要因地球自转产生。又如，热带区域的温跃层底界东浅西深，该现象由偏东信风携带暖海水在西部堆积所形成。

盐风化

盐风化是岩石表面的盐分随着降水渗入岩石孔隙(或裂隙)中，向岩石背风面运动，在干燥的背风面结晶、膨胀，导致岩石背风面崩裂，在岩石表面形成坑坑洼洼的风化穴，这种风化作用多见于沿海和内陆干旱地区的近地面岩石中。

盐风化作用是陆地上普遍存在的物理风化作用，不仅导致岩石表面的破碎分解，也造成建筑石材的粉化脱落，而且在地貌形态塑造过程中扮演着重要的角色。然而，盐风化作用却一直被地学界忽视和误解，以至于这种普遍存在的宏观和微观地貌景观都被解释为风蚀或水蚀等其他作用的结果。

砂岩的盐风化作用

砂岩容易遭受盐风化作用，因为其渗透性。通过降水方式，含盐溶液从岩石表面通过碎屑岩颗粒之间的孔隙向砂岩内部渗透，当内部充满水分后只能从岩块四周的下方渗出。在中国北方西北风为主，降水雨滴多从西北向东南方向下降，所以主要冲刷岩块露头的北西侧，而雨滴不直接滴落在南东侧。渗出的含盐溶液在露头的迎风侧（主要是北西侧）随着雨水的冲刷而流失，而在背风侧（主要是南东侧）下部因干燥而水分蒸发，盐类（如：硫酸钠、氯化钠等）在靠近露头侧面近底部表面的颗粒之间结晶。盐类晶体结晶产生的张力将靠近表面的碎屑颗粒撑开而脱落，其中部分盐晶也随着脱落的碎屑颗粒和黏土掉落在岩块下方边缘。经过长时间的连续蒸发或者频繁干湿交替的短暂蒸发作用，岩石碎屑脱落的地方就逐渐形成凹槽，这便是盐风化穴。

花岗岩的盐风化作用

花岗岩类岩石包括：花岗岩、片麻岩和混合岩等粗结晶的岩石类型。因为这些岩石都是以颗粒状矿物晶体紧密结合在一起，露头上又被几个方向的断裂（节理）切割成大小不等的块体，而这些岩块可能出露地表甚至形成孤立的石蛋而进一步遭受盐风化的破坏。从微观上看，块体内部因地应力作用而形成微细裂隙，但这些裂隙连通性差，不足以成为渗水通道。然而，在岩石露头表面却不一样了。岩石露头表层：不仅发育构造微裂隙，还发育规模不等的风化微裂隙：因为岩石近表面的部分遭受频繁的日温差和季温差变化，而长石、石英等不同矿物颗粒热胀系数不同，温度变化导致的矿物颗粒反复膨胀与收缩就会形成规模不等的微裂隙，特别是发育与岩石表面起伏一致的微型剥离面理，这些微裂隙可以切穿石英和长石颗粒，一般深入岩块内部几厘米，为含盐溶液的渗透提供了通道，也为盐类的结晶提供了场所。

盐风化研究历史

早期的盐风化—建筑石材破坏（420BC—1960）
盐风化概念提出（1965—）
中国第一篇介绍盐风化现象的论文

盐风化作用形成的地貌景观常被广泛地误读为风蚀作用的结果。如：中国西北干旱区最常见的风化穴（tafoni）本来是盐风化作用造成的，可在地质学相关文献中普遍被当作风蚀坑看待，即使在国内广泛使用的普通地质学和地貌学经典教材中仍被当作风蚀地貌介绍（如舒良树，2010，233页；曹伯勋，1995，114页），在科普作品和大众媒介中解释错误就更加普遍，如：在百度中搜寻“风蚀壁龛（alcove）”、“石格子（stone lace）”、“蜂窝石”、“石窝”等词汇，出现成百上千个网站链接，其网页介绍几乎千篇一律地强调“风蚀作用”，而给出的图片却是盐风化作用形成的典型的蜂窝石或大型风化穴。举例如下：