海洋地质第一章1讲解

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1、海海 洋洋 地地 质质 学学 海洋地质学参考书 n课程教材： 徐茂泉，陈友飞编著：海洋地质学，厦门大学出版社， 1999 n主要参考书： 1杨子庚主编，海洋地质学，山东教育出版社，2000 。 2李学伦主编，海洋地质学，青岛海洋大学出版社， 1997。 3同济大学海洋地质教研室编，海洋地质学，北京：地 质出版社，1982； 4刘宪斌译，JON ERICKSON 著，海洋地质学探索 海洋新领域，海洋地质出版社，北京，2005年。 5范时清著，海洋地质学，海洋出版社，2004年 6(美)谢帕德(Francis P. Shepard)著，梁元博，于联 生译；海底地质学，科学出版社，1979 课程安排

2、与考试方式 n课程安排：授课时间共54学时,包括： 讲课48学时理论基础学习； 室内实习6个学时。 n考试方式： 笔试理论课90分 (笔试和课堂)； 课堂作业10分。 第一章 绪 论 一、海洋地质系统科学性质概念与定义 n对海洋领域所作的地质学方面的研究起初叫做 “海底地质学”（Submarine Geology），后来 一般均称为“海洋地质学”（Marine Geology ） F.P.Shepard，1973 nMarine geology is concerned with the character and history of that part of the earth cover

3、ed by seawater. James P.Kennett， 1982 n海洋地质学以海水覆盖下的广大岩石圈为研究 对象，主要包括海岸、大陆架和大陆坡，以及 广阔的深海洋底。它也是地质学的一个分支， 专门从事海洋区域的地质学研究。因此，可以 把海洋地质学看作海洋学和地质学之间的一门 边缘科学。 同济大学海洋地质系，1982 一、海洋地质系统科学性质概念与定义（1 ） 一、海洋地质系统科学性质概念与定义（2 ） 地球科学 地理学 地质学 大气科学 海洋科学 水文学 固体地球物理学 地球科学史 地球化学 大地测量学 海洋化学 海洋地球物理学 海洋生物学 海洋地质学 环境海洋学 地图学 空间物理

4、学 海洋物理学 河口、海岸学 物理海洋学 海洋气象学 海洋调查与监测 海洋工程 n地质学:是研究地球及其演变的一门自然 学 科。 n研究内容：地质学主要研究地球的物质 组成、构造运动、发展历史和演化规律 ，并为人类的生存与发展提供必要的地 质依据，主要是资源与环境条件的评价 。 地球系统科学与海洋地质学 n地球系统科学 （1）狭义概念：地球系统科学是为了解释地球动 力学、地球演化和全球变化，对组成地球各部 分、各圈层相互作用机制进行综合研究的一门 科学。地球系统则是由地核、地幔、岩石圈、 大气圈、水圈和生物圈相互作用而组成的统一 体。 （2）广义概念：地球系统科学跨越一系列自然科 学与社会科学

5、。地球系统科学是把地球看成一 个由相互作用的地核、地幔、岩石圈、水圈、 大气圈、生物圈、智慧圈和行星系统等组成部 分构成的统一系统。地球系统科学是一门重点 研究地球各组成部分之间相互作用的科学，以 解释地球的动力学、地球的演化和全球变化。 一、海洋地质系统科学性质概念与定义（3 ） n地球系统科学是研究地球系统内的物理学、化 学和生物学过程之间的相互作用，以及人与地 球系统之间的相互作用的一支新兴学科。 n是以地球科学、环境科学和宏观生物学之间的 相互作用来研究它的变化的交叉学科。 n地球系统由各圈层构成。各圈层的相互作用、 人类与各圈洋地层的相互作用、地球系统的各 自然界面问题及地日系统等地

6、界面的研究 的内容。海地界面、海气界面古是海 洋科学的重要内容，海地界面的研究恰恰 是海洋地质学最薄弱和亟待加强的领域，海洋 地质学家对这个界面附近的物理学、化学和生 物学过程还知之甚少。 n海洋地质学是研究地壳被海水淹没部分 的物质组成、地质构造和演化规律的学 科。 n研究内容涉及海岸与海底的地形、海洋 沉积物、洋底岩石、海底构造、大洋地 质历史和海底矿产资源。它是地质学的 一部分，又与海洋学有密切联系，是地 质学与海洋学的边缘科学。 一、海洋地质系统科学性质概念与定义（4 ） 海洋地质系统科学 是一门理论性和应用性很强的科学，不仅承担揭示 自然界奥秘与规律的科学使命，同时为生活在地球 上的

7、人类如何利用、适应和改造自然提供科学的方 法论。 n它主要是研究海水大气界面、海水沉积物界面 等系统地物质组成、动力、时空演化、相互作用及 其矿产环境变化的科学。 n从研究对象来看：狭义地的讲是研究地球水圈及其 下覆沉积物的相互作用，广义来讲是研究水圈与岩 石圈系统中物质运动与分布规律。 n从研究形式来看：主要是研究海水与陆地、海水一 大气、海水与岩石圈之间的相互作用关系及其矿产 、资源形成的偶合机制。 n从研究时间来看：包涵了整个地球、地壳演化和全 部地质作用时期，所以说，海洋地质学是一门综合 性特别强的学科。 一、海洋地质系统科学性质概念与定义 需掌握的知识 n理论 初步了解海洋科学与地球

8、科学之间的关系 掌握海洋形成演化及各种营力间相互作用 了解海洋中的各种资源特征及其分布情况 n实践 明确地球科学系统科学是注重实践和野外 调查 了解地球系统科学的野外工作方法和实验 技术 重点掌握海洋地质学核心思想与工作方法 一、海洋地质系统科学性质概念与定义（6 ） 二、海洋地质学研究重要性 n海洋地球系统科学的重要组成部分71% n海洋长期气候变化根源 河口海岸、近岸、浅海、深海形成演化与环境变化和可持 续性发展关系人类 n海洋与深部和地表的通道 n海洋生命的来源 n海洋军事 海洋主权国土划界 n海洋资源 海洋矿产资源 海洋油气资源 海洋生物资源 海洋食物资源 海洋药物资源 二、海洋地质学

9、研究重要性（1） 地球系统科学的重要组成部分71% 二、海洋地质学研究重要性（2） n n 海洋海洋覆盖面积约占覆盖面积约占地球地球表面积的表面积的7171。它是全球地质构造的重要组成。它是全球地质构造的重要组成 部分，也是现代部分，也是现代沉积作用的天然实验室的天然实验室。海底海底蕴藏着丰富的蕴藏着丰富的矿产资源矿产资源， 是人类未来的重要资源基地。海洋环境地质和灾害地质直接关系到人类是人类未来的重要资源基地。海洋环境地质和灾害地质直接关系到人类 的生产和生活。海洋地质调查还是海港建设、海底工程和海底资源开发的生产和生活。海洋地质调查还是海港建设、海底工程和海底资源开发 的基础。因此，海洋地

10、质学具有重要的理论和实践意义。的基础。因此，海洋地质学具有重要的理论和实践意义。 引擎引擎 冰盖驱动冰盖驱动 与与 热带驱动热带驱动 开关开关 北大西洋：全球气候变化的开关 西太平洋暖池：全球气候变化的引擎 二、海洋地质学研究重要性（3） n大洋暖池(Warm Pool)又称热库或暖堆，一般指的是热带西太平 洋及印度洋东部多年平均海表温度(SST)在28以上的暖海区， 它的总面积约占热带海洋面积的的26.2%，占全球海洋面积的 11.7%，东西跨越150个经度，南北伸展约35个纬度，西太平洋暖 池的深度约在60 m100 m之间。由于太阳辐射、热量交换、自 东向西信风吹送等的作用，大量暖水逐渐

11、积蓄在暖池区，致使该 区SST比东太平洋高出39。 n暖水区是全球空气对流最强烈的地区，且活动持久，是气候异常 的源地之一。热带西太平洋暖池区是全球赤道附近大气加热最强 的地区，通过卫星资料发现，最大对流中心、最大降水中心(年 降水量达5 000 mm)、对流层绝热加热高中心与西太平洋暖池中 心的位置几乎重合。总之，大洋暖池的变化制约着亚洲、太平洋 区域，甚至全球气候变化和某些重大自然灾害的形成与变化，对 于它的研究具有重要的战略意义，是当今海洋科技的重要研究课 题。 n传统理论认为，北大西洋的高纬度地区是地球气候的“开关” 当太阳辐射量减小，北极冰盖变大，北极的气候信息再通过北 大西洋深层水

12、和“大洋传送带”传到全球各处。然而，近年来的 证据却发现大气二氧化碳的变化在冰盖之前，热带变化在北极之 先。 海洋对全球气候有重要的控制作用 “西太平洋暖池”区上升气流 形成的三大环流 二、海洋地质学研究重要性（4） 沃尔克环流 横断的季风 后期季风 大洋传送带大洋传送带与深部和地表的通道与深部和地表的通道 橙色：表层流；橙色：表层流； 蓝色：底层流蓝色：底层流 二、海洋地质学研究重要性（5） 厄尔尼诺厄尔尼诺 二、海洋地质学研究重要性（6） 有光食物链 太阳能 黑暗食物链 地热 海底并不缺少生命，海底并不缺少生命， 是另是另 一个生命的乐园！一个生命的乐园！ 二、海洋地质学研究重要性（7）

13、热液产地是深海热液产地是深海“ “沙漠沙漠 中的绿洲中的绿洲” ”，生物密度，生物密度 高出周围高出周围1000010000到到 100000100000倍倍 二、海洋地质学研究重要性（8） 热液动物群热液动物群 二、海洋地质学研究重要性（9） 黑烟囱表面布满细菌黑烟囱表面布满细菌 二、海洋地质学研究重要性（9） 深海热泉”细菌雪花 二、海洋地质学研究重要性（10） 真细菌类群 真核类群 古细菌类群 革兰氏 阳性细菌 紫细菌 蓝细菌 氢细菌 古细菌古细菌( (ArchaeaArchaea) ) n三大生 物类群 之一 n生物圈 演化早 期的特 征 二、海洋地质学研究重要性（11） 1993年北

14、海和阿拉斯加 海底油井中均发现有热液细菌 二、海洋地质学研究重要性（12） 热液细菌能在100C左右的高温下生活 二、海洋地质学研究重要性（13） 如日本海900m水 深处，在海底以 下518m发现每平 方厘米沉积中含 1.1103枚细菌 太平洋五个 大洋钻探航次 (ODP 112, 128, 135, 138,139) 发现的深部 细菌数量图 二、海洋地质学研究重要性（14） 如 洋底以下500m以内的地层中平均 含微生物为 1.51.5吨吨/ /公顷公顷 则 全球洋底以下的微生物量 相当于地球表层生物圈的 1/101/10 深部生物圈深部生物圈 二、海洋地质学研究重要性（15） FF 长期

15、生活在极端条件下长期生活在极端条件下 FF 新陈代谢极度缓慢新陈代谢极度缓慢 FF 有的休眠数十万、数百万年有的休眠数十万、数百万年 深部生物圈深部生物圈 C C 生物技术应用价值生物技术应用价值 C C 生物学理论价值生物学理论价值 二、海洋地质学研究重要性（16） 从15世纪起，世界的历史就是一部连续由海洋强国 统治的历史： 15世纪开始,先是葡萄牙、西班牙；到17世纪是荷兰 ；18世纪是英国。大英帝国在其鼎盛时期曾风靡世界七 大洋。20世纪美国成了主宰世界的强国，它的强盛在很 大程度上依赖的是其强大的海上力量。美国海军上将马汉 在1890年所写的海上力量对历史的影响：1660 1783年一书中，明确指出了海上力量的重要性。 军事上的重要性 二、海洋地质学研究重要性（17） 地形上重要性 n水下礁石的分布 船舶航行 n底质状况 地下设施是否适宜？ 潜艇是否可下潜？ 二、海洋地质学研究重要性（18） 浊流：切断电缆事件浊流：切断电缆事件 1929.11.19. 二、海洋地质学研究重要性（19） n二十世纪三十年代的偶然事件，揭示了洋底并不寂静 。当时横跨大西洋连接欧美大陆的数条海底电缆