《海洋地质地貌》由会员分享，可在线阅读，更多相关《海洋地质地貌（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、海洋地质地貌1、海洋地质学学科性质、特点、任务及地位性质：海洋地质学根源于地质学，所研究的主要科学问题仍属于地质学的范畴。由于海洋地 质学的研究对象是被海水所覆盖的岩石圈部分，所以海洋地质学与海洋学及其相关学科又有 着密切的联系。与大陆古老岩石圈不同，大洋岩石圈是年轻的地质体，一般不超过2亿年。因此，海洋地质学主要是研究年轻大洋岩石圈的物质组成和性质、地质结构和构造，发 展演化及相关效应等的科学。主要研究方法是地质学、地球化学和地理物理学方法。海洋地 质学研究一般需要凭借各种具有高科技含量的仪器设备进行，并且多由一个综合性的研究平 台如调查船、海底观测站、浮标等作为支撑。特点:海洋地质学是随着
2、高新技术的出现由地质学和海洋学结合交叉衍生出的一门较新的边 缘学科，产生于上世纪初（1920年出现第一部海底地质学，发展于上世纪中叶晚期 （1960-1980，深海钻探计划实施，海底扩张与板块构造理论问世）。所以，海洋地质学的特点是：学科年轻、多学科交叉、依赖于高新技术、发展前景广阔 任务：主要是研究解决满足人类对矿产资源和环境的需求，包括由此引发的军事和国家权益 方面的需求中的科学问题。早期（一战和二战期间）主要是军事需求；上世纪中期后，人类 对矿产资源需求日益增加；目前人类生存环境的重要性大大增加，同时绿色国土、海洋权益、 以及深海大洋的“蓝色圈地”都对海洋地质学提出了新的和更为迫切的需求
3、。学科地位：海洋地质学是海洋科学中支柱性学科之一，主要表现在：1）海底的地形地貌、 构造变动、物质与能量的迁移转化等无不影响和改变着上覆水体及其其中的生物与化学组成; 2）海洋地质学研究力量在海洋科学研究机构中最大；3）海洋地质学项目多，投资大，任务 重；4）进展迅速，重大发现不断，推动着海洋科学向更深更广的领域发展；5）高新技术多， 设备更新快，如投资巨大的IODP钻探船都采用了最先进的技术。2、大洋中脊体系在大洋中所存在的两翼宽缓、倾斜对称的海底山脊，高约13km，宽度为1500km左右， 连绵延伸在各大洋中，纵向延伸长度大于60000公里，称为大洋中脊体系。洋中脊在形成， 但不一定位于大
4、洋的中部。洋中脊是离散型板块边缘，是新洋壳生成的地方，由火山活动形 成的新的洋壳随着洋中脊两侧的离散运动和冷却而下沉，从而形成洋中脊。3、转换断层洋中脊为许多平行的貌似平移断裂的断层所错开，水平相对错动仅发生在两段洋中脊之 间，在洋中脊的外侧，断层两侧地块不产生相对运动。这种由于海底扩张致使转换了性质的 断层，特称为“转换断层”。转换断层规模很大，错动距离可达1000多公里，并且且形成“破 碎带”。4、大洋地壳结构的内容（分三层）沉积层一一区域性差别相当大，厚度为02km，平均厚度约0.4km；地震纵波速度（Vp）为 1.62.5km/s。沉积物主要是由浊流搬运到深海的陆源、生物、自生和火山等
5、成因的未固结 沉积物，深海沉积物的分布通常受到洋内温度和盐度控制的底流和等深流的再搬运。沉积层 通常在大洋中脊轴部缺失或极薄，随着远离洋中脊而逐渐增厚，洋盆边缘最厚可达2km。 基底层一一火山岩层，是以玄武岩为主，夹有已固结的沉积岩，层面极不平坦，厚度变化较 大，介于1.0 2.5 Km之间，平均约1.4 km； Vp为3.46.2 km/s。上部多为低钾拉斑玄武岩（即大洋拉斑玄武岩）、夹杂有深海沉积物的枕状熔岩及玻璃质碎屑岩。越往下沉积岩 越少，以至消失；下部多为呈岩脉或岩床形式的辉绿岩；底部为席状岩墙群。大洋层一一是大洋地壳的主体。Vp为6.47.0km/s，由此推测可能是辉长岩、角闪岩或
6、蛇 纹石化橄榄岩等。其厚度相对变化不大，平均厚约5.0km。5、洋壳与陆壳的基本区别（1）物质组成一一洋壳主要由玄武质岩及超镁铁岩石组成，陆壳则以巨厚花岗岩质岩为 主。相对洋壳，陆壳富集Si和K，而贫Fe，Mg和Ca。（2）厚度洋壳平均厚度仅7km左右，而大陆型地壳厚度一般在3540 km之间。陆壳厚度变化较大，通常地势越高厚度越大，而裂谷下可能只有几公里。在海底，洋 壳厚度总体相对稳定在7km左右。但是，大洋地壳厚度与地势的关系也有复杂的情 况，如贯穿四大洋的洋中脊体系，虽是洋底最突出的隆起地形，其洋壳厚度比正常 洋盆还小，仅25km；而海底山脉无震海岭（如夏威夷海岭），地壳厚度却可达20
7、km以上。（3）地球物理特征一一洋壳虽薄，却以正重力异常值为特点，大洋盆地的布格异常值可 达+ 500 mGal；陆壳虽厚，其重力异常值却主要表现为负值，高山地区布格异常值 一般为一500一300mCal。这种情况表明，构成陆壳的岩石密度较洋壳小，而洋壳 密度要大得多，这就是通常所说的地壳均衡现象。（4）年龄陆壳上最古老的岩石或矿物可达39X 10842Xl08a；而洋壳岩石一般都 小于1.6X108a，最古老的洋壳也没有超过1.8X108a，而且50%的大洋表面积形 成于最近65Ma，这意味着30%的地球表面是在地质历史的最近1.5%的时间内形成 的。因此，洋壳要比陆壳年轻得多。（5） 火山
8、活动大部分陆地上很少有岩浆或火山活动，而大洋内火山活动相对普遍得 多，尤以大洋中脊和大洋边缘的岛弧为火山与侵入活动最盛；大洋以玄武岩和橄榄 玄武岩等基性玄武质岩浆活动为主，大陆边缘则以安山岩、英安岩和流纹岩等中酸 性火山岩为主。（6）构造活动一一陆壳的褶皱和断裂构造都很发育，大部分山脉是由花岗岩质岩浆岩或（和）变形变质的变质岩或（和）未变形变质的沉积岩组成；而洋壳构造除大洋边 缘沟一弧体系外，广阔的洋底以断裂构造为主，特别是沿中脊轴分布的中央裂谷带 以及与之垂直的横向大断裂，是地球表面规模最大的两大断裂系统。（7）结构分层一一陆壳的分层不明显难以确定，变化较大，反映了其复杂的演化历史。 尽管在
9、有些地方可以分出上部的硅质陆壳和下部的镁铁质陆壳，但两层界面并不清 晰连续，不具有全球性。相反，洋壳垂向上的三分结构在世界各大洋非常明显，尽 管这些层（特别是层II和层III）的性质（岩性和厚度）在不同洋区随深度有明显 变化，这只是反映了演化作用上的差异。6、岩石圈、软流圈的内容岩石圈：指固体地球最上面的层圈，包括地壳和地幔的最上部，具有较高的刚性和弹性。 可以说，迄今人类所掌握的直接知识还只是岩石圈之上很小的一部分一一还没有超出地壳的 范围。但是，地球上所有的地貌景观无不是岩石圈作用的结果。岩石圈上覆水圈、大气圈和 生物圈，下伏软流圈。因此，岩石圈同其它圈层相互作用的内容最为丰富，甚至包括同
10、宇宙 其它天体的相互作用。岩石圈的厚度一一从近于零或只几千米（大洋中脊下）到超过150km （大陆年轻造山带）。 岩石圈厚度与其年龄有一定的关系。在最年轻的洋壳下面，岩石圈最薄。而在最老的陆壳下 面，岩石圈最厚。刚性一一岩石圈是地球最外部的刚性固体圈层，但相比之下地壳岩石圈比地幔岩石圈更柔软， 更易发生形变。在地幔岩石圈中，岩石的刚性系数随深度变大而增加，至岩石圈底界面时， 能达上部刚性系数的4倍，因而它使板块具有刚性的特点。岩石圈的物质组成纵向和横向上都变化非常大，但大洋岩石圈物质组成相对稳定。地壳 主要由花岗岩和玄武岩构成；上地幔岩石圈主要由榴辉岩（过去）或橄榄岩（现在）构成。软流圈：软流
11、层厚度不一，各地层面深度不同，顶、底界面都是逐渐过渡的轮廓不清的层带。通 常情况下，洋壳下的软流圈厚度比陆壳下的软流层大。洋壳下软流层底部的深度为400km， 厚度约为350km；而在陆壳之下，底部深200300km，厚100150km。软流层的岩石处于 部分熔融或塑性状态，当它受到很小的剪切力作用时就会很快发生形变，只要有微小的应力 就能引起物质的流动。软流层虽有部分熔融，但地震横波仍能通过，说明熔融部分相当有限。 有限的熔浆充填在难熔橄榄岩晶粒之间，橄榄岩构成软流层具有弹性的岩石格架。对于地震波，岩石格架起着固体的功能，传播地震波。在晶体颗粒之间所充填的熔浆对 晶体颗粒起着润滑作用，在哪怕
12、非常微小但长期作用力下，软流层物质就会发生塑性变形或 缓慢的流动。因此，这层呈软化或塑性状态的物质，不具有抗剪应力的性能，该层内不可能 发生地震，长期成流动状态。7、无震海岭在洋底，除了大洋中脊体系之外，还有另一种壮观的海底地貌景观：由一系列火山性海 山呈线状排列，延伸达千公里以上，称作海岭，又因这类海底火山山脉最大的特点是无地震， 故称作无震海岭。无震海岭出露海面之上则称为火山岛链。北太平洋天皇一夏威夷海岭是无 震海岭的典型实例。海岭与大洋中脊的主要区别在于：其轴部无中央裂谷；无横断中脊的转换断层或破 碎带；现代火山局限于洋中脊的一个端点（热点）；无地震活动或仅有火山活动引起的微 弱地震。无
13、震海岭指示了海底扩张或斑块移动的方向。8、海底年龄的几件实事（1）沉积物厚度 根据地球的发育历史和古生物记录，地球上早在1000Ma之前就有海洋， 以现在大洋沉积速率0.01mm / a计算，海洋中应该有厚达10 km以上的沉积物。事 实上，世界大洋沉积物最厚也不超过2km，平均只有0.5 km；（2）海洋沉积物的分布极不均衡，沉积厚度可从零变化到几千米。最显著的特点之一是 沿大洋中脊顶部一带几乎没有沉积盖层，从中脊两翼向下呈增大趋势。（3）按传统的固定论观点，海陆位置固定不变，洋底年龄应当与大陆一样古老，并堆积 起巨厚的分布较均衡的沉积地层。然而，至今在洋底没有发现超过2亿年的岩石样 品；（
14、4）大洋钻探证明现今大洋地壳的年龄非常年轻（170Ma），最年轻的洋壳沿大洋中脊 顶部分布，向中脊两侧年龄逐渐变老，并对称于大洋中脊的轴部。众多的事实说明，大洋岩石圈不是固定不变的，而是在不断地更新，大约是在2亿年左 右的时间更换一次，这就需要有新洋壳产生和老洋壳消亡的地方（过程）。这正是板块构造 理论和海底扩张学说产生的背景。9、大陆漂移的主要证据（1）岸线几何形态一一大西洋两缘的海岸线相互平行，岸线弯曲形状极为相似，若使两 岸大陆拼合在一起，就像一张撕开的报纸。E. Bullard等（1965）选择约1000m等 深线作为大陆真正边缘，利用计算机对大西洋两缘大陆进行拼合，效果很好。（2）地
15、质省对比一一基底岩石年龄相似的地区称为地质省。大西洋两岸古生代以前的地 质省可以很好组合（岩石类型、地层、构造线、甚至矿床等）在一起。（3）古气候根据古珊瑚礁、蒸发岩、红层、煤层、以及冰川沉积等的分布，采用“将 今论古”的原则，都证明大西洋在中生代之前是不存在的。（4）古生物及其变异一一早在1912年，古生物学研究就发现某些在特定时代出现于地球 上的具有亲缘关系的生物种类，其遗骸被发现于目前被大洋完全隔开的地点，从而 提出大陆是否曾有连接这个尖锐的科学问题（陆桥说）。在拼接的古大陆上，这些生 物学上的亲缘关系便可得到很好的解释。（5）古地磁一一测量结果表明，地球上绝大部分岩石的古经纬度位置与其
16、目前所处的位 置都有很大差距，例如印度的孟买，目前位于19 N，但那里新生代玄武岩的磁性特 征表明其原来是在32S处，说明印度在近6000万年以来向北漂移了约6000km。10、海底扩张学说的基本内容（1）大洋中脊轴部裂谷带是地幔物质的涌升出口。地幔物质自大洋中脊轴部裂谷涌出， 并冷凝形成新的洋壳，新洋底同时推动先期形成的较老洋底逐渐向大洋两侧扩展推 移，这就是“海底扩张”。（2） 海底扩张有两种表现形式种是主动漂移扩张，指扩张着的洋底同时把与其相 邻接的大陆向两侧推开，大陆与相邻海底镶嵌在一起。随着新洋底的不断生成和向 两侧扩展，大洋逐渐变宽，两侧大陆随之远离，大陆与相邻洋底被地幔对流体驮载 着缓慢运移是一种被动漂移运动。大西洋及其两侧的大陆属于这种形式。另一种
