【盐度地理】海水温度、密度急剧变化的水层——温跃层、地理视角看盐风化
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温跃层是什么
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。
温跃层示意图
海洋是一个复杂的水体
多层的海水
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。
海水温深示意图
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
温跃层在全球分布很不均匀，受深度、季节、纬度变化影响很大。其中，直接反映海面热收支情况，随季节变化的称为季节性温跃层。
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。
季节性温跃层
永久性温跃层
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。
01
盐风化定义
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。
02
砂岩容易遭受盐风化作用
砂岩容易遭受盐风化作用，因为其渗透性，看看砂岩的结构示意图就容易明白。我们用西北干旱区的盐风化地貌实例进行简单的解释：
03
盐风化地质作用的形成过程——以西北地区为例
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。地理图文综合整理
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。
当然，在海岸带砂岩表面的盐风化作用之主要盐分是由海雾和风浪从海水中带来的，其风化穴的形成机理略有不同，但不均匀蒸发造成了不同形状的风化穴的形成。总之，蒸发量相对大的地方形成盐风化穴的中心凹进区，而蒸发相对弱的地方风化强度也弱，最终就显得突出于表面，位于风化穴的周围。
通俗地讲，盐风化作用就是因盐结晶而导致岩块表面的差异风化现象，这种差异造就了砂岩露头表面（主要是侧面）各种形态的风化穴。
04
花岗岩容易遭受盐风化作用
为何花岗岩类也容易遭受盐风化作用？我们用青岛海岸带花岗岩实例解释：
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。
05
研究历史
（1）早期的盐风化—建筑石材破坏（420BC—1960）
据研究早期的盐风化现象首先被人们注意是因为建筑材料的破坏，但人们并不知道是盐风化作用。今天的例子很容易理解：
（2）盐风化概念提出（1965—）
Wellman等正式提出盐风化的概念，并明确指出盐风化在海岸带和干旱地区最明显（1965）。从此以后逐渐有学者通过多种方法研究盐风化作用。
（3）中国第一篇介绍盐风化现象的论文
徐叔鹰（1993）根据国外研究文献初步归纳了盐风化的基本特征，并指出卡拉昆仑山谷冰川退缩后露出的漂砾上就发育了明显的盐风化穴，他称之为“蜂窝洞”。尽管他没有提供盐风化的照片，也没有完全清晰地阐述盐风化的机理，但他却是中国第一个介绍盐风化作用的学者。虽然还有几篇研究盐风化作用的论文，但都没关注盐风化地貌及其机理。我们的论文是一篇全面介绍盐风化作用并清晰解读盐风化地貌形成机理的研究论文，希望该文为国内地学界填补盐风化作用研究的空白作点贡献。
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：
（上图图片来源进一步说明：黑龙江伊春红星区人民政府）
从上面的例子可以看出：盐风化被误解可不仅仅是国内地学界的事情，国外也很普遍，那么，如何识别风蚀痕迹？下面给出几个例子：
06
发生实例
中国不同气候带的盐风化地貌举例 [1]
地学界“多成因说”非常普遍，多数都是研究程度不够造成的。
07
试题链接
(2020年广东省二模)阅读图文材料，完成下列要求。（17分）
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。图7示意盐风化原理和崖壁盐风化穴景观。
（1）简述我国西北干旱地区盐风化穴形成的基本条件。（3分）
（2）我国西北干旱地区盐风化现象主要发生在岩石东南侧，分析其原因。（4分）
（3）请观察崖壁盐风化穴景观图，指出其中可支持判断沉积岩的依据。（4分）
（4）若地壳运动导致陡崖上升，推测陡崖上盐风化穴的变化特点。（6分）
【答案】
（1）具有可渗水孔隙（裂隙）的岩石结构;渗入水分含盐量较高;干湿交替的小气候环境。
（2）西北地区盛行西风迎风坡一侧（西北侧）雨水较丰富，而东南侧一般保持干燥;南侧比北侧光照强，蒸发量大，盐分易结晶，破坏岩石表面。
（3）盐风化穴沿岩石表面延伸成层，说明盐风化穴沿着特定的层位发育（2分）；层间差异明显,说明同层岩性相似，不同岩层岩性不同。有明显的层理构造特点（2分）。
（4）陡崖上升，盐风化穴分布高度增大（2分）;岩层表面形成新的盐风化穴，盐风化穴分布面积增大（2分）;经过长期的风化作用，早期形成的盐风化穴崩塌消失（2分）。
试题链接：
据考察，在黄海中部海面以下20~30米处，存在一个明显的温跃层(垂直方向水温出现突变的水层),抑制了海水的上下对流，2019年某公司首次在黄海冷水团养殖三文鱼获得成功。下图示意黄海中部水温,完成1~2题。
黄海中部海域表层水温季节变化大的主要影响因素是 ()
A.太阳辐射 B.海水蒸发
C.地表径流 D.海水运动
该海域温跃层表现最明显的季节是()
A.春季 B.夏季
C.秋季 D.冬季
答案：AB
海洋混合层是指风浪搅拌等作用使海洋表层产生的厚度一定、水温均一的水层，其下为水温急剧下降的温跃层，这里常常成为生物以及海水环流的一个重要分界面。下图为2020年 8-11月我国南海海域多个观察站海水温度和盐度的垂直分布统计图。完成3~4题。
3.图中温跃层是 （）
A.① B.② C.③ D.④
4.若图中温跃层温差变大将会导致
A.海面舰艇更易发现水中潜艇
B.海水上下对流运动减弱
C.海底层海水氧气浓度增加
D.出现海中断崖导致潜艇沉毁
答案：BB
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