托福阅读背景知识：Gas Hydrate

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Gas Hydrate

Gas Hydrate又称甲烷水合物(Methane Hydrate)系水分子与甲烷于低温高压(0℃，26大气压或10℃，76大气压下)形成类似冰状物质，在常温常压下即分解成水与甲烷，Gas Hydrate在水深数百公尺的大陆边缘地区存在如太平洋海域之大陆边缘，大西洋的大陆斜坡，南极大陆周边海域，Kvenvoden 1996年估计Gas Hydrate总储量为1 x 1016(m)3，如能够开采将成为重要之能源，因为甲烷为温室效应气体，故其与全球气候之变化将为海突候之变化将为海洋钻探研究之重点。Gas Hydrate之存在与海底之稳定性亦有密切之关系。

什么是甲烷水合物

「可燃烧的冰块」，这是许多人在介绍甲烷水合物时很喜欢引用的标题。在实验中人工合成的甲烷水合物就像一块不透明的冰块般纯白、洁净，在室温下一点火，它就自我燃烧起来(图一)。严格说来，甲烷水合物指的是甲烷气体分子在高压及低温的状态下，被呈笼状晶结架构的水分子所包合，而形成一种类似冰晶的化合物。这种气体分子和水分子的结合并不依靠化学的键结，纯粹是气体分子被包裹在水分子的笼状架构空隙中，与一般化学反应所产生的水合物性质并不相同。有的学者因而认为应称其为「甲烷气水包合物」(methane clathrate)，以别于一般以化学键方式结合的水合物。另外，大自然中与水分子结成笼状包合物的气体分子并不限于甲烷，乙烷、丙烷等烷氢类气体，甚至二氧化碳、氮气等常见气体，在适当的高压低温条件下，均会与水分子结合成气水包合物。事实上，这类气水包合物的英文名称为「gas hydrate」，直译应为「天然气水合物」或「瓦斯水合物」。由于自然界中的天然气水合物其气体成份以甲烷为主(超过90%)，因此一般人常把气水包合物称为「甲烷水合物」。本文随俗，用「甲烷水合物」代表学理上较严谨的「天然气气水包合物」一词。

红海的盐份

世界上地质年代最年青的内陆海。位于亚洲阿拉伯半岛和非洲大陆之间﹐为印度洋的地中海。南以曼德海峡与阿拉伯海的亚丁湾相接﹐北经苏伊士湾和苏伊士运河﹐与大西洋的地中海相连。全长2253公里﹐东西最大宽度为306公里﹐总面积为45万平方公里﹐平均水深558米﹐最大水深3039米。1869年开辟了苏伊士运河后﹐使北欧-北印度洋航线缩短了9000公里﹐红海成为直接沟通印度洋和大西洋的重要国际航道。在通常情况下﹐红海海水呈蓝绿色﹐有时当红海束毛藻大量繁盛时﹐海水便转变为红褐色﹐故称“红海”。

地质地形岸滨陆架水深大多浅于50米﹐且多礁石。红海沿岸广泛发育着珊瑚礁﹐两岸几乎全由珊瑚礁形成的曼德海峡﹐宽仅26～32公里﹐水深约 150米。海峡中散布着浅滩﹑暗礁和小岛﹐以丕林岛最大(面积仅13平方公里)。海峡下部还有一道海槛。这些都限制了红海与亚丁湾的水交换。红海的中轴线为中央海槽﹐大部深于1500米。海槽中部出现几处深邃的“V”形裂谷﹐为红海最深的地方。

海盆是大陆分裂的产物﹐非洲板块与阿拉伯板块之间的裂谷沿海盆轴通过。如将两侧大陆的轮廓线并合在一起﹐恰能密切啮合。研究证实﹐非洲大陆与阿拉伯半岛开始分离约在2000万年前﹐而在近300～400万年来﹐由于海底扩张﹐红海两岸仍以每年2.2厘米的平均速度继续分离。因此﹐红海是地球上最年青的海域﹐是个未发育成熟的大洋。海底沉积物﹐主要由珊瑚礁和其他钙质生物碎屑组成﹐并含有少量由风带来的陆源物质。

自20世纪60年代初以来﹐在裂谷底层水中﹐发现了若干水温和盐度特别高的地点﹐那里近底层水温达34～56 C﹐盐度达74～310﹐比其他深层海水盐度约高2～9倍。研究查明﹐这是由于裂谷扩展时﹐涌上来的熔岩加热了沿裂隙下渗的海水﹐而富含溶解盐类和矿物质的热水重新上升所至。

气候干热的热带沙漠气候﹐并兼有季风气候特征。冬半年﹐北部盛行西北风﹐南部盛行东南风﹔夏半年﹐全海区多东北风﹐风速为3.4～10.7米/秒。全海区多尘埃﹐明朗的日子少。月平均气温2月最低(北部15.5 C)﹐8月最高(南部32.5 C)。降水多集中于冬季﹐年平均降水量北部28毫米﹐南部约127毫米。年平均蒸发量2100毫米。由于无径流入海﹐通过苏伊士运河与地中海的水交换也极微。只是由于从印度洋流入红海的水量超过红海流出的水量﹐才使红海不致因为强烈的蒸发而干涸。

水文特征红海为世界上盐度最高﹑水温很高的海域之一﹐其平均值分别为40.35和22.67 C﹐月平均水温以2月最低(18 C)﹐8月最高(35.5 C)﹐年变幅为9～10 C。年平均盐度北高(>41.0)南低(36.5)﹐年变幅为2.0～2.5。主要水团有﹕红海表层水﹐位于 50～100米以浅的水层﹐温﹑盐度的时空变化较显著﹔变性亚丁湾水﹐分布于中部以南的次表层﹐由曼德海峡流入的亚丁湾水变性而成﹔红海深层水﹐只限于200～2000米的深层﹐温﹑盐度分布较均匀﹐季节变化和逐年变化也很小。

海流受控于海面的蒸发过程。冬﹑春季﹐源于亚丁湾进入红海的补偿流﹐在盛行东南风的影响下比较发达﹔夏季﹐风向相反﹐该海流只能在曼德海峡的中层流入。而在红海表层则出现一支由红海流向亚丁湾的风海流。在曼德海峡底层还经常有一支从红海流出的底层密度流。这支高温﹑高盐水体越过曼德海峡后向南扩展﹐成为印度洋次表层高盐水的主要源头。另外﹐在红海中还有相当显著的横向海流。

潮汐属半日潮性质﹐南北两端潮汐位相几乎相反﹐当南端为高(低)潮时﹐北端为低(高)潮﹔潮差不大﹐南北两端大潮潮差分别为1.0米和0.6米。潮波由印度洋经曼德海峡传入﹐协振潮特征较为典型。

生物和资源海洋生物具有印度洋 -太平洋热带生物的区系特征。植物种类较少﹐动物种类颇多﹐鱼类有400余种﹐海豚﹑儒艮﹑鲨鱼和大型龟鳖等均属常见。初级生产力较低﹐叶绿素含量为19毫克/米﹐约与大西洋的马尾藻海相当。矿物资源有石油和蒸发盐矿床﹐以及在裂谷洼地底层软泥中新发现的重金属矿。

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