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1、第二章 地球系统与海底 科学 1 地球的基础知识 n1.1 地球的宇宙环境 n宇宙 n太阳 n八大行星 n月球 n地球运动:自转,公转 1.2 地球的形状 n1、大地水准面:在海洋上不考虑波浪、潮汐 和海流的存在、海水完全静止时的海面,在 大陆上是静止海面向大陆之下眼神的假想“海 面”。两者总称为大地水准面。 n2、地球形状不规则 n等位势面的形状,即全球静止海面的形状。 理想的地球形状就是大地水准面的形状。 n地球真实形状为梨型,北凸14m,南凹24m 。 n尺度:地表5.1亿km2,赤道半径6378km, 两极6357km,平均6371km。 1.3 地球圈层结构 n、结构: n外圈:大气
2、圈、水圈和生物圈 n内圈:地壳、地幔、地核。 n地壳:平均厚度15km,陆地较厚,平 均33km,主要硅铝质(花岗岩);海 洋很薄,平均6km,为硅镁质(玄武 岩)。 n地幔:质量和体积分别占67.6%和 83%,由铁、镁、硅酸盐物质组成 n地核:相当于铁陨石;液体外核;固 体内核 n软流层:该层地震波明显降低,成为 一个低速层。 2 海与洋 n2.1海陆分布: n对庶分布: 南极为陆,北极为水;南半球海 水连一体,北半球陆地连成一体;南半球水 多,北半球陆多;三大洋似伸向大陆的三个 大湾,成鼎状分布。 n海陆分布不均衡: 北半球,陆地占其总面积 的67.5%,南半球占32.5%;北半球海洋和
3、陆 地比例为60.7%和39.3%,南半球海陆比例为 80.9%和19.1%。 n海洋是相互连通的,陆地是分隔的 n以海平面为基准线,海洋深度超过陆地高度 海和洋的划分 n洋:地球上连续巨大的咸水体。面 积广阔,占海洋总面积90.3%;远离 陆地,受陆地影响小;水较深(平均 23千米);有独立的环流和潮波系 统;底质为软泥、红粘土。 n洋的划分及其形态特征 n地理位置划分:太平洋,大西洋,印 度洋,北冰洋 n研究角度划分:太平洋,大西洋,印 度洋,南大洋 n1)、太平洋:面积最大,占地表总面积1/3,海洋表 面积的1/2;平均深度4028m,东西最宽达半个赤道 。海底地形以东部洋脊为主;东北部
4、为洋盆,上有断 裂带;中部海山集中,群岛很多;北部和西部多岛弧 、海沟和边缘海。 n2)、大西洋:面积占世界大洋面积1/4,平均深度 3627m。海沟4个,最深9218m。洋脊横贯南北。赤 道窄,分南北大西洋,海岸形态:南:平直无附属海 ;北:迂回曲折,多岛屿、港湾和附属海。 n3)、印度洋:面积占世界洋面积的1/5,平均深度超 过大西洋,平均3897m。最深7450m。“入”字型洋脊 :由南而北扩张速度减小。 n4)、北冰洋:面积最小,水深最浅,平均1200m。有 人称其为北极地中海。具有世界上最宽的大陆架: 1000km。 n5)、南大洋:南纬45度至南大陆间的广阔水域;具有 独特的潮波系
5、统和环流系统。 n2 海:面积小,占总面积9.7%;深度较浅水色低,透明 度小,位于大陆边缘,被陆地、岛弧分割的许多形态各 异的小水体。靠近陆地,受陆地影响大;无独立的潮波 系统;底质为陆屑。 n海的分类:所处的位置 n陆间海:陆间海是指位于大陆之间的海,面积和深度都 较大,如地中海和加勒比海。 n内海:是伸入大陆内部的海,面积较小,其水文特征受 周围大陆的强烈影响,如渤海和波罗的海等。 n边缘海:位于大陆边缘,以半岛、岛屿或群岛与大洋分 隔,但水流交换通畅,如东海、日本海等。 n3海湾:洋或海延伸进大陆且深度逐渐减小的水域。钱塘 潮 n4海峡:两端连接海洋的狭窄水道。最主要的特征是流 急,特
6、别是潮流速度大。直布罗陀海峡,渤海海啸 中国海形态 n1、渤海:内陆海,从老铁山角(老铁山头 )至蓬莱角(登州头)联线与黄海为界。面 积7.7万km,平均深度18m,最深83m。 n2、黄海:半封闭浅海,南界为启东嘴至济 州岛连线与东海相接。面积38万km,平 均深度44m,最深超过100m。地形中央凹 地。 n3、东海:太平洋边缘海,水域辽阔,面积 77万km,平均深度370m,最深2719m。 n4、南海:面积350万km,平均深度 1212m,最深5377m。 3 海底地貌形态 n3.1海岸带 n定义:水位升高便被淹没,水位降低便露出的狭长地 带 n海岸:潮上带 n海滩:潮间带 n水下岸
7、坡:潮下带 n3.2大陆边缘 n稳定型大陆边缘:大西洋型大陆边缘;由大陆架、大 陆坡、大陆隆组成 n活动型大陆边缘:太平洋型大陆边缘,可分为岛弧亚 型和安第斯亚型 稳定型大陆边缘 n1、大陆架:海岸线到水深200米以内,平均 深度133米;宽度11000km,平均75km; 平均坡度0.1度;地壳为硅质花岗岩构成。 浪、潮、流季节变化,丰富的油气田,渔业 ,养殖业主要场所。 n2、大陆坡:陆架外缘较陡倾斜的地区,平 均坡度4.3度,宽度1590km,平均28km ,深度2002500m。地形:深切陡峭的V 型海底峡谷,水下冲积锥 n3、大陆基(裙):坡外与洋盆间较平坦地 区;面积大,平坦,深度
8、20005000m, 平均3700m。 活动性大陆边缘 n(二)、洋中脊 n1、洋中脊是大洋的主体,大洋中的山脉或隆起,成因 相同、特征相似。具有全球规模(如图)。北端在各 大洋分别延伸上陆,南端互相连接。顶部水深大多在 23km,高出盆底13km,宽数百至数千千米不等。 面积占洋底面积32.8%。全长7万余公里。 n2、轴部都发育有延其走向延伸的断裂谷地,称为中 央裂谷(riftvalley),向下切入12km,宽数十至一百 多千米。是一个全球性地震活动带,震源浅、强度小 ,释放能量占全球地震释放能量5%。是海底扩张中 心和海洋岩石圈增生的场所。扩张速度平均115cm 年。其上有横向断裂(t
9、ransformfault),如罗曼奇断裂 带,大西洋脊错移1000km以上。 n、海底中存在大洋中脊(mid-ocean ridge),大洋中 脊轴部裂谷带是地幔物质涌升的出口,既海底扩张的 中心涌出的地幔物质冷凝形成新洋底,新洋底同时推 动先期形成的较老洋底逐渐向两侧扩展推移,这就是 海底扩张。海底扩展移动的速度大约为每年几厘米。 洋底生成运动潜没的周期不超过2亿年,驱使洋 底周期性扩张运动的原动力是地幔物质对流。 n、证据:沉积岩年龄、厚度:越靠近大洋中脊,沉 积物年龄越轻、厚度越薄;磁异常条带;大洋钻探。 n海底扩张说能够解释海洋地质学和海洋地球物理学领 域的大部分问题,其机制符合物理
10、学理论,并与许多 地质、地球物理观测结果一致。自从海底扩张理论系 统提出以来,已使人们对洋盆及其边缘有了深刻的理 解,而且新资料几乎总是与这个统一的概念相一致。 n(三)、洋盆(OceanBasins) n、定义(definition):指大洋中脊坡麓与大陆边缘之间的广 阔洋底,水深40005000m的开阔水域,占海洋总面积的 45%。 n、其上分布正地形和负地形(topography) n)正地形:海底山,海峰,海底平顶山;海隆;海台; 海岭;海丘等。 n海底山:孤立或比较孤立的坡度较陡的海底高地,高度在 1000m以上。 n海峰;海底平顶山。 n海隆:海底上宽广、和缓的隆起区。 n海台(海
11、底高原):具有比较平坦、宽阔顶面的海底高地 ,高出邻近海底1000m以上。 n海岭:带状分布、轴状分布。无震海岭,活动海岭(大洋 中脊)。 n海丘:高度小于1000m,圆形或椭圆形。 n)负地形:海盆,海槽 n海盆:面积大而形状多少带盆状的洼地。 n海槽:长而宽,两侧坡度平缓的海底洼地。 4 构造学说 n(一)、大陆漂移说: n1912,德气象学家魏格纳(Wegener)提出。 n1、他认为,地球上所有大陆在中生代以前曾结合成 统一的联合古陆,或称泛大陆,其周围是围绕泛大陆 的全球统一海洋-泛大洋。中生代以后,联合古陆解 体、分裂,其碎块-即现代的各大陆块逐渐漂移到今 日所处的位置。由于各大陆
12、分离、漂移,逐渐形成了 大西洋和印度洋,泛大洋(古太平洋)收缩而成为现今 的太平洋。 n、证据:有海岸线形态、地质构造、古气候和古生 物地理分布等。但限于当时的认识水平,又缺乏占地 表71的海洋底的地质资料,魏格纳未能合理解决大 陆漂移的机制问题,大陆漂移说盛行一时后便衰落下 去了。直到50年代,古地磁学研究的进展又使大陆漂 移说重新复兴,60年代海底扩张-板块构造学说的创 立再赋于大陆漂移说以新的认识。 n(二)、海底扩张说: n60年代初形成的海底扩张说受到下列学术思想的影响 :(1)联合古陆(Pangaea)的重建、拼合和越来越多的 大陆漂移的其他证据;(2)大洋中脊体系及其中央裂 谷带
13、的形成机制与特征;(3)海洋沉积物自大洋中脊 轴部向两侧依次变厚的事实;(4)海洋地壳的年轻性 ;(5)某些大陆边缘沟弧体系的发现及其突出的地 震、火山活动特点;等等。 nHess(1960,1962)和Dietz(1961)几乎同时提出了“海 底扩张“这一概念,以阐明主要与海底生成和消亡过 程有关的理论。 n(三)、板块构造说: n、“板块”一词是Wilson(1965)在论述转换 断层时首先提出的,后经Morgan、 McKenzie、Parker、LePichon等人的不断 综合和完善,于1968年正式提出了“板块构 造”学说。 nLePichon(1968)将全球划分为六大板块:欧 亚
14、板块、太平洋板块、美洲板块、非洲板块 、印度-澳大利亚板块(也称印度板块、印度 洋板块或澳大利亚板块)和南极洲板块。 n后来又把美洲板块划分为北美板块和南美板 块,成为七个板块。 n现在比较流行的是十二板块的划分方案,除 七大板块外,还有纳兹卡板块,科科斯板块 、加勒比板块、菲律宾海板块和阿拉伯板块 。 n、板块边缘为大洋中脊、转换断层 、俯冲带、岛弧和海沟等,是地震和 火山多发带。板块相遇,形成岛弧、 海沟(大洋和大陆板块相遇),或高 大山脉(两个大陆板块相遇)、地震 带、火山。 n、板块内部是相对稳定的,很少发 生形变;而板块边界则是全球最活动 的构造带,全球地震能量的95%是通 过板块边界释放的。