首都科学讲堂回顾丨第835期探索海岛世界

本文内容来自北京市科学技术协会主办、北京科学中心承办、北京科技报社协办的首都科学讲堂。讲堂每周邀请院士专家开讲，弘扬科学精神，帮助公众树立科学思想，掌握基本科学方法，了解必要科技知识。

地球表面71%的面积为海水所覆盖。在茫茫的大海之上，坐落着一片片规模较小的陆地，船舶可以在此停泊、补给，飞机可以着陆，人员可以登岸休整……它们就是大名鼎鼎的海岛。是什么神秘力量造就了这些海岛？海岛可以分为哪些基本类型？对海岛的研究可以揭示哪些重要的科学现象？海岛有哪些特殊价值？

本期首都科学讲堂邀请中国地质大学(北京)教授、博士生导师方念乔，与您一起探索海岛世界的奥秘。

方念乔

中国地质大学(北京)教授

博士生导师

什么是海岛？

海岛是被海水包围的规模较小的陆地。它包含了三个要素，首先，它是陆地，一定高出水面以上，我们看得见它，甚至能在上面工作、生活、旅游等等；其次，包围它的一定是海水；最后，面积较小，三个要素中只有它相对模糊，也没有定量化的标准。世界第一大海岛是位于北极圈附近的格陵兰岛，约定俗成，以它为海岛体量的天花板，比它小的陆地都叫做海岛，而比它大的称为大陆或者大洲。

▲大洲与大型海岛在规模上的差异

世界上的海岛数量众多，统计标准也不完全一致，比较靠谱的说法，海岛总数应在10万个左右，其中，大于1万平方千米的海岛还不到个。

海岛在地球表面的分布也是不均匀的，西南太平洋是全世界海岛最集中、数量最多的区域之一，此外就是北大西洋。

作为国家区划，印度尼西亚拥有的海岛数量最多，大约有1万多个，菲律宾国土面积较小，但也由多个海岛组成。世界上面积最大的20个海岛中有一半集中在西太平洋。

海岛的类型与来历

海岛根据研究需求有不同的分类方法，综合海岛多方面的特征，可以将它们分为火山岛、大陆岛、珊瑚岛和冲积岛等四种类型，这也是一种比较流行的分类方法。其中，火山岛和大陆岛不仅数量巨大，而且在物质组构和成因上最能代表海岛的本质。

火山岛是地球深部的高温岩浆通过海底火山口的喷发堆积而成的世界上七成以上的海岛都是火山岛，但通常面积较小，世界前50大海岛当中，火山岛所占的份额非常小。火山岛的组成物质主要是玄武岩，玄武岩是地球深部的地幔在多摄氏度的高温之下熔化，变成岩浆喷发出来，冷却后形成的岩石就是玄武岩。

冰岛是世界上最大的火山岛，它的下部有超级岩浆库，而且断续喷发了多万年。夏威夷岛也是非常著名的火山岛，它的物质源区比一般的火山岛要深很多。

▲夏威夷大学的师生在岛上研究火山活动

大陆岛本来就是大陆的一部分，后来在强大的地球拉张力的驱动下与大陆分离；也有的大陆岛至今和大陆仍连接在一起，只不过中间地带下陷，海水低洼地带漫过，使海岛表面上与大陆分开。例如我国的台湾岛、海南岛，它们和大陆的距离并不太远，中间有台湾海峡和琼州海峡。

地球早期没有大陆，经过长期地质演化，那些密度低、熔点低的矿物在反复的融解、结晶过程中组成大陆质的岩石。其中，最具代表性的岩石是花岗岩。大陆岛的物质组成与大陆基本一致。

世界第一大岛格陵兰岛是典型的大陆岛，它原本是古老的北美大陆的一部分。格陵兰岛与北美大陆一样，岛上存在大于38亿年的片麻岩、花岗岩等。在几千万年前，年轻的大西洋加速扩张，格陵兰岛和周边一些小型的海岛受区域拉张应力的影响，从北美大陆分离出来。

▲片麻岩成分上与花岗岩非常接近，是格陵兰岛上的基本岩石类型之一

第三类海岛是珊瑚岛，前两类海岛都是地质作用的产物，但珊瑚岛叠加了生物作用。海洋里生活着0多种造礁珊瑚，五颜六色，千姿百态，给海岛穿上了最美丽的“外衣”。造礁珊瑚特别适宜在5米-30米的温暖、洁净的海水中生长，珊瑚岛只存在于热带、亚热带海域。

珊瑚虫在发育过程中吸收海水中的二氧化碳与钙，合成可以长期保存的硬体，珊瑚软体部分在死亡后腐烂分解，硬体部分则经过长期堆积、石化，在海洋里构建起一座座“高楼大厦”，为各种海洋生物提供了躲避敌害、繁衍子孙的“庇护所”和营养、食物链条，因此每个生物岛礁的周边，都可以构成宏大的生态体系，有效保护了海洋环境。太平洋的加罗林群岛、马绍尔群岛，大西洋的巴哈马滩，印度洋的马尔代夫，我国的南海诸岛，都是著名的珊瑚岛。

第四类海岛是冲积岛，它位于大河的出口处或平原海岸的外侧，是河流泥沙或海流作用堆积而成的新陆地。世界最大的冲积岛马拉若岛，是世界第一大河亚马孙河的河口岛，面积4万平方千米，列为世界第35大岛。我国长江口的崇明岛、长兴岛，黄河口的孤岛，都是冲积岛。

海岛故事知多少

年，我参加的科学考察队对西沙群岛进行综合考察。西沙群岛由近30个岛屿组成，陆地总面积约10平方千米。部分海岛盛产棕榈、麻风桐、海岸桐、羊角树等热带植物，群岛及其周边海域珊瑚滩比较发达。

▲西沙群岛盘石屿

琛航岛在群岛中面积较大，岛上修满了各种各样的路，命名为英雄路、琛航路等等。更重要的是，岛上有西沙海战烈士陵园，是为纪念在年西沙海战中牺牲的18位烈士而建。

▲琛航岛上西沙海战烈士陵园

在西沙群岛附近，退潮的时候，珊瑚礁可能会大面积出露。琛航岛上曾经打过多米的钻芯，发现珊瑚礁的底部是花岗岩，证明它本质上是大陆岛。将这些花岗岩与海南岛和华南大陆边缘的花岗岩进行对比研究之后，得到的结论是，西沙群岛早先曾经是海南岛和华南大陆的一部分。

▲海南岛的花岗岩有些在成分上、年代上与西沙群岛底部的花岗岩高度相似

苏拉威西岛是世界第11大岛，在所有海岛中形状最为奇特，没有之一。它的比字母“K”更复杂的外形，不是来自风浪对海岸岩石的侵蚀，而是板块运动中小型陆块分离与聚合的结果。

▲苏拉威西岛

苏拉威西是个大陆岛，由北支、东支和西南支三个部分拼凑而成。它的北支早先属于菲律宾的棉兰岛的一部分，西南支原来与加里曼丹岛连为一体，而东支则来自东部的大洋洲。这三个分支来源不同，在区域应力场的作用下挤压在一起，拼合成一个形状奇特的海岛。

著名的火山喷发型群岛，位于太平洋的东部，离南美洲约0千米，岛上所有的生物都是“外来移民”。

各种生物来到海岛后，与继续生活在故乡的同类生物长时间发生隔离，为了适应新的环境，在激烈的生存竞争中形成变异，日积月累，在海岛上产生许多特有物种，其中以象龟和达尔文雀最为著名。

▲加拉帕戈斯群岛象龟

生物学大师达尔文在年轻的时候，来到加拉帕戈斯群岛。他在岛上对各种生物深入观察，采集大量的标本，写下了详细的笔记，为他日后提出的生物进化论打下了坚实的基础。

加拉帕戈斯群岛靠近赤道，可岛上居然生活着来自冰雪世界的企鹅，这是怎么一回事呢？地球自西向东的旋转造成大气、海洋等流体形成特有的运动规律，导致南半球的洋流按照逆时针方向运行，当它经过南极的时候水温降低，形成寒流。然后贴近南美洲北上，在赤道附近吸收太阳辐射的热量后又变成暖流，周而复始不停地运转。在这种洋流体系中，加拉帕戈斯小企鹅的祖先在南极附近下海觅食，轻松自在地顺流北上，不知不觉地来到赤道附近，进退两难，被迫在寒流影响下的加拉帕戈斯群岛长期生活，形成了一个不同于其他企鹅的新的物种。

▲加拉帕戈斯企鹅

除了加拉帕戈斯企鹅，我们在岛上还可以看到其他许多奇异的物种，比如红石蟹、彩色蝗虫、海鬣蜥、巨人蜈蚣、嘴下挂着大气囊的军舰鸟等等。

海岛价值面面观

小小的海岛包含着巨大价值，让我们从资源、环境、权益三个方面进行阐述。首先，海洋是资源的宝库，矿产资源、生物资源、交通资源、旅游资源等众多资源的形成都与海岛密切相关。例如，海岛作为海域中的高地，特殊的地质地理环境可以控制很多矿产资源的发育，多金属富钴结壳、硫化物黑矿、磷块岩、膏盐、煤炭等都可能赋存在海岛或海岛周边的岛架-岛坡上。

▲生长在海中高地岩石上的富钴结壳

海岛的存在可能改变区域洋流格局，例如广东的南澎列岛因上升流活动而形成繁荣的海洋生物世界，除生长丰富的珊瑚、鱼类、头足类以外，还包含中华白海豚、玳瑁、鹦鹉螺等珍稀动物和各种海鸟，成为著名的自然生态保护区。有些岛屿可作为渔业资源的储存和加工基地，大大降低了生产成本。有些岛屿甚至因积累了大量鸟粪而促进了地方经济的发展。

▲因盛产鸟粪而致富的瑙鲁

海洋上各式各样的船只南来北往，茫茫大海之上，往往需要一些停靠点，进行补给、维修、人员的轮换，等等。海岛给世界航线提供了众多平台，是一种不可忽视的交通资源。

另外，秀丽独特的海岛风光是世界上优质的旅游资源。马尔代夫、夏威夷、塞班岛等等众多的海岛，吸引着全世界无穷无尽的游客。

下边再看看海岛在环境方面产生的价值。特别需要强调的是珊瑚礁，它们在世界范围内分布很广，包括水下部分在内，总面积达到万平方千米，相当于欧洲、南美洲面积的总和。珊瑚礁体系容纳了各种各样的海洋生物，犹如大陆上的“热带雨林”，生物类别丰富，种间差异明显，完美展现了海洋世界的生物多样性，让地球更显得生机勃勃，适宜生存。珊瑚在生长发育过程中大量吸收二氧化碳，并将其固定在礁体之中，阻断了相当一部分碳的循环路径，明显减轻了温室效应，对于保护地球环境意义重大。

▲珊瑚

受珊瑚礁固定二氧化碳的启发，人工干预过程有时也在海岛进行。例如科学家和工程技术人员在冰岛钻井加压，将捕获的二氧化碳注入岛上的玄武岩，使其在玄武岩内与钙发生反应，生成碳酸钙充填进岩石的裂隙和气孔，从而减少了碳的排放。

▲科研人员在冰岛钻井，将二氧化碳注入玄武岩

最后谈谈海岛在维护国家权益中的作用。《联合国海洋法公约》规定“各国有权确定不超过12海里的领海，海里的专属经济区”。在我国沿海省份，很多海岛上矗立着石碑，标明领海基点。从海岛上的领海基点起算，比没有海岛的大陆岸线起算，明显增加很大的海域空间，对于维护国家安全，保卫人民利益非常重要。

▲在浙江、福建、广东、海南等海上岛屿划定和设立了许多领海基点

另外，海岛也是战略要地和补给基地。海岛在现代的世界政治、军事、文化、科技格局中，发挥了并将继续发挥重要的战略作用。

年轻的朋友们，让我们一起关心和爱护海岛。

（本期图文、视频来自第期首都科学讲堂）

弘扬科学精神

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