第三章海洋的起源和发展更新

《第三章海洋的起源和发展更新》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章海洋的起源和发展更新（95页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第三章 海洋的起源和发展 第一节 板块构造与海底扩张 第二节 海洋与全球变化 第一节 板块构造与海底扩张在大陆漂移、地幔对流、海底扩张等学说及 古地磁学、地震学研究资料的基础上, 英国剑桥大 学的麦肯齐、R.L.帕克尔, 美国普林斯顿大学的摩 根、哈得逊河畔拉蒙特地质研究所的法国人勒比 雄等人在19671968 年间提出了板块构造理论 。勒比雄在他的文章中將地球的岩石圈划分为欧 亚、非洲、澳洲、南极洲、美洲、太平洋六大板 块, 详细讨论了它們的运动。摩根的论文还讨论了 地幔物质在洋脊热点处涌出的情况。 第一节 板块构造与海底扩张板块构造理论认为地壳板块是地幔软流圈上的刚性 块体, 板块的边界处

2、是构造运动最活跃的地方, 在這里存在 着3种边界应力: 由於两个板块相对运动而产生的挤压力（ 如造山带的隆起、海沟处一个板块俯冲到另一个下面时） ；两个板块背离运动时的引张力（如东非裂谷和海底全球 大裂谷的 形成）；两个板块相互滑过时的剪切力（如转 换断层的形成）。总之, 板块之间的相对运动被视为全球 地壳构造运动的基本原因。這样一个全新的地壳运动理论 的诞生, 表明了人类对脚下的大地和海底的构造运动规律 有了超越日常经验的理论认识。在某种意义上, 這是人类 地球观的一次革命, 它可以同哥白尼革命相媲美。 第一节 板块构造与海底扩张 板块运动学说的内容 1、岩石组成的地球表层并不是整体一块，

3、而是由板块拼合而成。地球表层分成六大 板块； 2、各大板块都处于不断运动中； 3、板块内部比较稳定，板块与板块交界地 带地壳比较活跃，多火山、地震。4、世界上火山、地震，也集中分布在板块 交界的地带。2011年3月11日下午发生的地 震是1900年以来全球第五强震，也是日本自 1923年官方测定地震震级以来，震级最高的 一次地震。依据美国国家航空航天局收集的 资料，这次强震使日本本州岛向东移动大约 2.4米，使地球自转加快1.6微秒。地震还在 海底造成一条长300公里、宽150公里的裂缝 。由于这次地震缘于板块间垂直运动而非水 平运动，因此触发海啸，对日本一些海岸造 成严重破坏，给整个太平洋沿

4、岸带来威胁。 这次地震释放的能量“将近美国全国一个月的 能量消耗”。 第一节 板块构造与海底扩张 5、全球岩石圈划分成六大板块，即太平洋板块、 亚欧板块、印度洋板块、非洲板块、美洲板块和 南极洲板块、除太平洋板块几乎完全是海洋外， 其余五大板块既包括大块陆地，又包括大片海洋 。 6、证据 (1)地中海在不断缩小-亚欧板块与非洲板块继续 碰撞。 (2)喜马拉雅山在不断增高-亚欧板块与印度洋板 块继续碰撞。 2011年3月11日本发生的9级大地 震威力强大，致使日本东部向北美洲方向移动了 12英尺（约合36米）。 第一节 板块构造与海底扩张 海底扩张学说是关于海底地壳生长和运动扩张的 学说。认为地

5、幔物质从海岭上升向两侧缓慢流动 ，产生新的海底地壳并促使较老的地壳向两侧扩 张，最后遇海沟俯冲到地幔里。是板块构造学说 的基础之一。 很早以前的人们以为海洋就像个脸盆，两侧浅而 中间深，里面装满了海水；随着探测仪器的进展 ，对海洋的深度能够进行系统性的测量后，才绘 出较精确的海底地形图。 第一节 板块构造与海底扩张第一节 板块构造与海底扩张海底地形中最令人瞩目的发现就是在 大洋中有一道绵延的巨大山脉大洋中 脊。大洋中脊的顶部有一道裂谷，是被张 力拉裂而成，会溢出高热岩浆。而大西洋 大洋中脊的形状恰与美洲东岸及欧非洲西 岸海岸线的形状平行，再佐以其它从海底 岩石所得到的证据，海底扩张学说于是成

6、形。全球大洋中脊示意图第一节 板块构造与海底扩张海底扩张学说主张地幔内的岩浆因对 流作用，沿大洋中脊的裂谷上升到海底， 在大洋中脊顶部形成新的海洋地壳，而原 来在此处的大陆地壳或海洋地壳便随着热 对流往两旁远离，于是海洋不断扩大。而 往两方远离的老海洋地壳，终会因为地幔 对流作用，而下沉回到地幔中，在此处则 形成了海沟。 海底扩张学说并非推翻了先 前的大陆漂移学说，反而以新的观点解释 了刚硬的陆块如何会移动的机制。上 部 地 幔上部地幔上部地幔大洋演化的威尔逊旋回（ocean evolvement wilson cycle）大洋由产生、发展到消亡的全过程称为 一个威尔逊旋回(wilson cy

7、cle)。威尔逊旋 回实质上也是一个地槽旋回，又是一个相 邻板块之间开合的板块构造旋回。大洋因 相邻板块之间的拉开而形成和发展，又因 相互靠近而萎缩和消亡。 1970 年代，威尔逊发现，大洋盆地裂 开到闭合完成一个旋回，大体经历孕育期 、幼年期、青年期、老年期、残余期和遗 痕期六个阶段，分别以东非裂谷、红海和 亚丁海、大西洋、太平洋、地中海、喜马 拉雅的印度河为实例（表34）。根据威尔 逊旋回理论，古板块演化可分为裂谷阶段 、大洋扩张阶段、大洋俯冲阶段、碰撞造 山阶段、后造山拉张阶段，陆壳阶段。 第二节 海洋与全球变化 气 候 系 统 的 物 理 方 面水循环水循环国际地圈生物圈计划(IGBP

8、)世界气候研究计划(WCRP)地 球 系 统 的 生 物 方 面碳循环碳循环( (生物地球化学循环生物地球化学循环) )陆地陆地海洋海洋大气大气全球变化地球系统地球系统过程国际大会 2001.6.爱丁堡第二节 海洋与全球变化“全球变化”是概述地球环境中与自然的 和人类引起的变化有关的一系列全球问题 和相互作用的一个术语。美国1990年制定 的全球变化研究议案中将“全球变化”变 义为“全球环境(包括气候、土地生产力、海 洋和其它水资源、大气化学、生态系统)中 的会改变地球承载生命的能力的变化” 。 全球变化：包括温室效应，臭氧层破坏 ，森林锐减，物种灭绝，土地退化，淡 水资源缺乏和污染等一系列重

9、大全全环 境变化，它困扰着人类社会，威胁全球 的可居住性。温室效应：工业废气，汽车尾气和木柴燃烧放出的 气体，能吸收太阳光中的长波光，贮存能量，减少 阳光的反射，使地球表面的温度升高，引起温室效 应的气体主要有二氧化碳，二氧化氮，甲烷，氯氟 烃等。预计到21世纪中叶地球表面平均温度将升高 1.5-4.5摄氏度，海平面上升20-165厘米，5000万 人口将无家可归，成为环境难民。臭氧层破坏：臭氧层能吸收太阳光中的紫 外线，人类活动中释放的氟氯烃日益增加 ，氟氯烃经紫外线照射能放出氯原子，一 个氯原子能破坏10万个臭氧分子，导至臭 氧层减薄，气象卫星探测到位于南极点附 近出现臭氧层空洞，1985

10、年已相当于美 国国土面积的大小，而且还在扩大。臭氧 层减变薄，导致皮肤癌和白内障发病机率 大大增加，农作物减少。森林锐减和物种灭绝：由于人们对森林的贪婪砍 伐，全球森林每年以20000000公倾的面积递减， 数以万计的动植物失去了他们的家园。过去2亿年 中，每27年有一种植物从地球上消失，每一世纪 有9种动物灭绝，但随着人类活动的加剧，物种灭 绝的速度是自然界的1000倍，许多动植物在人类 的帮助下，提前终结了他们的进化历程。土地退化：由于森林砍伐，全球每年约有600亿吨 表土被冲刷而流入海洋，中国尤其严重，仅黄河 每年就有6亿吨泥沙流入，黄河下游4000多公里 的海床每年抬高约10厘米，成为

11、名符其实的地上 悬河。我国沙莫和沙化面积达153.3平方公里，占 国土面积的16%，超过我国现有耕地面积，且每 年以5-7%的速度扩增。赤潮：海洋遭受污染，过量的有机物质和营养流 入海中，使浮游生物裸甲藻类等种群在水里暴发 性繁殖生长，呈粉红色或红褐色，染红了海水， 因此称为赤潮。由于浮游藻类恶性繁殖，其呼吸 作用消耗了有限的溶解氧，同时分泌出有害的毒 素，致使水中的鱼虾贝类等大面积死亡，人食用 这种海产品也会中毒。全球变暖已经带来了令人类必须重视的后果沙尘暴袭击北京第二节 海洋与全球变化 全球变化研究是从1980年代初开始提出、规划，并从 1980年代中后期陆续开始实施的，从其开始规划并逐步

12、实 施至今，已有20余年的时间了。现有70多个国家和地区成 立了全球变化研究国家委员会，协调和组织各自国家的全 球变化研究工作。从其科学研究的组织管理、研究计划的 设计与制定、研究工作各个环节的衔接与配合，到全球变 化研究的能力建设；从国际科学界的广泛发动到众多国家 的积极参与，全球变化研究已经成为迄今国际科学界和政 治界最为关注、参与的科研人员最多、涉及的学科领域最 广、国际合作最为密切、跨学科综合研究的要求最高、影 响最为广泛的跨世纪重大研究主题。国际范围内的全球变 化研究方兴未艾。 第二节 海洋与全球变化 全球变化研究涉及地球科系统的各个方面，也可 以说是地球系统研究。国际科学界现已组织

13、了四 个大型全球变化研究计划，分别研究物理气候系 统、调节地球系统的物理-化学-生物相互作用过 程、环境变化的人类因素(人类社会与环境的相互 作用)、以及养育人类社会的生物多样性等四个方 面：世界气候研究计划（WCRP）；国际地 圈生物圈计划（IGBP）；全球环境变化的人类 因素计划（IHDP）；生物多样性（ DIVERSITAS）。这些大型研究计划相对独立、 又相互补充，构成了国际全球变化研究的计划体 系。 第二节 海洋与全球变化 WCRP是WMO和ICSU从1979年开始制定的世界气候计划 （WCP）的最主要部分，后来UNESCO下属的政府间海 洋学委员会(IOC)也参与了计划的组织实施工

14、作。其目标 是深化对气候、气候变迁以及引起气候变化的机制的认识 ，探索气候的可预报性及人类对气候的影响程度。其重点 是研究全球大气、海洋、大陆冰盖、陆面等组成地球的物 理气候系统的主要组成部分。WCRP现包括热带海洋和全 球大气（TOGA）计划、世界大洋环流试验（WOCE）、 全球能量与水循环试验（GEWEX）、平流层过程及其在 气候中的作用（SPARC）、北极气候系统研究（ACSYS ）和气候变率及其可预报性（CLIVAR）等核心计划(图2) 。这些核心计划从1980年代中期陆续开始实施。 第二节 海洋与全球变化 IGBP现包括国际全球大气化学（IGAC）、全球 大洋通量联合研究（JGOFS

15、）、海岸带陆地海洋 相互作用（LOICZ）、水循环的生物圈方面（ BAHC）、全球变化与陆地生态系统（GCTE）、 过去的全球变化（PAGEs）、土地利用与土地覆 盖变化（LUCC）和全球海洋生态系统动力学（ GLOBEC）计划等一系列专门研究地球系统的重 要子系统的核心计划，以及全球分析、解释与建 模（GAIM）、数据与信息系统（IGBP DIS）、 全球变化的分析、研究和培训系统（START）等 三项框架性的计划)。 第二节 海洋与全球变化 为认识、监测和预测全球变化，全球变化 的所有研究计划都需要现代全球观测系统 的支持。为了协调有关国家实施的全球变 化观测活动，目前国际上正在发展三个相

16、 互联系的全球观测系统以观测气候、海洋 和陆地，这三个系统即全球气候观测系统 （GCOS）、全球海洋观测系（GOOS）和 全球陆地观测系统（GTOS）。 第二节 海洋与全球变化 现有的全球性的观测系统有:世界天气监视 网（）、全球大气监视网（ ）、全球环境监测系统（）、全 球联合海洋服务系统(IGOSS)和全球海平面 观测系统(GLOSS)等。 第二节 海洋与全球变化 我国国家自然科学基金委员会在海洋科学学科发展战略调 研报告中，将“积极参与世界重大海洋科学研究，特别是 与全球变化有关的海洋科学研究”确定为中近期主攻方向 及重点之一，提出“根据我国的国力、基础和需要，要有 重点地参加一部分全球海洋科学的国际合作项目，特别是 WOCE（世界大洋环流试验）、JGOFS（全球海洋通量 联合研究）、TOGACOARE（热带海洋和全球大气 耦合海洋大气响应实验）、GLOBEC（全球海洋生态系统 动力学）、LOICZ（海岸带陆海相互作用）”；在“九五”优 先资助领域中，又将“全