第二章海底地形與板塊構造學說2013

第二章海底地形與板塊構造學說2.1海底地形陸地多姿多態(tài)：山地、丘陵、平原、高原，河流、湖泊、峽谷等。海底會是怎樣一種形態(tài)呢？如何知道？海洋水深測量20世紀初期，回聲測量儀；二次世界大戰(zhàn)期間，聲納技術開始應用。旁測聲納公元前85年，Posidonius開始滄海一粟、誤差大從衛(wèi)星上發(fā)射微波信號，海面反射微波信號，以此來測量海面高度的變化。一、水深測量技術發(fā)展繩測法聲納測量衛(wèi)星遙感測量原理：聲音在海水中傳播——反射或散射——接收處理——水深。二、海底地形

陸殼大洋地殼大陸邊緣洋脊洋盆先看一幅橫切大洋的剖面，可辨識哪些地形單元？？陸殼穩(wěn)定型活動型大陸架大陸坡大陸裙坡緩，海平面升降影響區(qū)轉折地帶、陡坡，海底峽谷（濁流成因）巨厚扇形堆積、海底峽谷出口島弧型大陸架、島弧、陸坡、海溝安第斯山型狹窄陸架、深邃海溝海岸河口岸、基巖岸、砂礫質岸、淤泥質岸、珊瑚礁岸和紅樹林岸、人工岸加州Montery以及Carmel海底峽谷之立體圖

不規(guī)則的“V”型侵蝕地形濁流是陸坡區(qū)海底混濁的攜帶著大量泥沙的、沿陸坡向下運動的水流。旁側聲納測量證明大西洋大陸坡基本上都是由海底峽谷占據主導海底峽谷常是陸源沉積物向外海輸送的重要通道。出口為大陸裙、扇形的巨厚的堆積體山腳下的沖積扇，海底峽谷出口處亦多有類似的沖積扇構造

洋底洋盆大洋中脊海山、海島、海嶺、海臺中央裂谷斷裂帶轉換斷層全球最大山脈體系火山（黑煙囪）、地震活動帶脊槽相間排列火山成因深海平原平坦、面積大大西洋與印度洋的海底地形圖太平洋海底地形圖

2.2海底擴展與板塊構造學說洋盆的形成與演化火山、地震帶的形成成因——海底擴張與板塊構造學說大陸漂移學說海底擴張學說板塊構造學說

板塊構造板塊構造學說是60年代興起的一種構造運動理論。它是在大陸漂移學說、海底擴張學說的基礎上發(fā)展起來的。大陸漂移學說一、大陸漂移學說最初于1912年提出大陸漂移觀點，1915年出版《TheOriginofContinentsandOceans》系統(tǒng)論述大陸漂移學說AlfredWegener(1880-1930)德國氣象學家和地球物理學家一、大陸漂移學說1912年魏格納提出的大陸漂移學說的主要內容（論點）：較輕的硅鋁質大陸漂浮在較重的硅鎂層之上，并在其上發(fā)生漂移；全世界的大陸在古生代晚期曾連接成一體，稱為聯合古大陸或泛大陸(Pangea)，圍繞聯合古大陸的廣闊海洋稱為泛大洋；從中生代開始，泛大陸逐漸破裂、分離、漂移，碰撞成山、分裂成海，形成現代海陸分布的基本格局。一、大陸漂移學說——論點

全球大陸沿著大陸坡拼合的結果之所以沿著大陸坡拼合，是因為大陸坡處由于剝蝕作用引起的損失較小一、大陸漂移學說距今約200Ma前的聯合古大陸岡瓦納勞亞一、大陸漂移學說——論據古生物學證據之一：南大西洋兩岸恐龍化石具一致性，說明晚古生代-早中生代期間非洲與南美大陸是相連的一、大陸漂移學說——問題與挑戰(zhàn)：漂移機制1.認為地殼滑動會產生極大的摩擦力，而要超過這么大的摩擦力而使地殼滑動，應該會導致地殼支離破碎﹙例如兩大片巖石相互迭著，要將上面的一片做水平移動是何等的困難？﹚2.這么大的動力來源為何？由于受地球物理學的限制，當時人們尚不知道地球內部存在軟流圈，大陸漂移缺乏物質基礎一、大陸漂移學說——復活的主要原因

1.20世紀50年代古地磁學進一步證實大陸確實發(fā)生過大規(guī)模的漂移；2.地球物理學的進展揭示了巖石圈下部的軟流圈，大陸漂移有了物質基礎；3.海底地質學的進展。二、海底擴張學說

提出：

20世紀60年代初期，由美國地質學家迪茨（Dietz，1961）正式提出“海底擴張”的概念，赫斯（Hess，1962）加以深入闡述。二、海底擴張學說——論點（主要內容）

論點1.地殼下方有地幔，而地幔的熱能熔融上部地幔的物質形成「巖漿」，巖漿自洋中脊流出形成新的海洋地殼，新的地殼向兩側推擠，海洋地殼因而向兩側擴張2.老的海洋地殼則在另一端沒入地幔再度熔融成地幔的一部分，從而完成對老洋殼的更新.3.海底擴張是剛性巖石圈塊體馱在軟流圈上運動的結果，運動的驅動力是地幔物質的熱對流；

4.如果地幔對流的上升流發(fā)生在大陸下面，就將導致大陸的分裂與大洋的開啟。二、海底擴張學說海底擴張作用對流環(huán)地幔上涌洋中脊海溝海溝火山島海底擴張學說的主要證據海底磁異常條帶沿洋中脊呈帶狀對稱分布的磁性正負異常帶就是海底磁異常條帶，單個磁異常條帶寬約數公里到數十公里，縱向上延伸數百公里而不受地形影響。二、海底擴張學說的主要證據海底磁異常條帶的形成模式圖解洋中脊處形成的玄武巖中的古地磁記錄了當時的地磁場方向。不同的磁異常條帶反映的是不同的磁化方向。二、海底擴張學說的主要證據2.深海鉆探成果深海鉆探表明，深海沉積物由洋脊向兩側從無到有，從薄到厚，沉積層序由少到多，最底部沉積物的年齡越來越老，并且與海底磁異常條帶所預測的年齡十分吻合。3.轉換斷層

橫向錯斷大洋中脊、斷層的運動方向和性質在斷層的兩端突然發(fā)生改變的斷層就是轉換斷層。全球大洋地殼的年齡洋殼的年齡不老于侏羅紀，相對于大陸地殼40多億年的年齡而言十分年青，說明洋殼處于不斷更新之中。大西洋底地貌

中間的山脈是大洋中脊（中央裂谷和轉換斷層）轉換斷層﹙三﹚板塊構造學說由于累積了更多的海洋與地底結構的數據，尤其是發(fā)現了「軟流圈」軟流圈的發(fā)現：藉由地震波速度發(fā)現的，因為軟流圈具有黏滯、流體狀的性質，因此震波通過時速度較為緩慢﹙故有「低速帶」之稱﹚于1967~68年，勒比雄、麥肯齊、摩根，再以「大陸漂移說」「海底擴張說」為基礎，提出了「板塊構造學說」軟流圈之上的堅硬部分稱為巖石圈地球表面的巖石圈可區(qū)分成許多板塊﹙以板塊為主角而非地殼﹚堅硬的巖石圈板塊可以在流質的軟流圈上滑動，而不會有太大的摩擦力軟流圈的熱對流可使其上的巖石圈板塊移動﹙動力來源﹚

板塊的邊緣由于板塊的相互作用而成為地殼活動性強烈的地帶；板塊的相互作用從根本上控制了各種內動力地質作用及沉積作用的進程。三、板塊構造——論點三、板塊構造——板塊劃分三、板塊構造——板塊邊界類型（1）離散型板塊邊界主要位于大洋中脊軸部，兩側板塊相背運動，軟流圈物質上涌，冷凝成新的洋底巖石圈。大洋中脊三、板塊構造——板塊邊界類型（2）匯聚型板塊邊界

相當于海溝與板塊碰撞帶，兩側板塊相對運動，在板塊邊界造成擠壓、對沖或碰撞。又可分為俯沖邊界與碰撞邊界兩種次級類型。三、板塊構造——板塊邊界類型（2）匯聚型邊界匯聚型板塊邊界縫合帶三、板塊構造——板塊邊界類型(2)匯聚型邊界①俯沖邊界相鄰的大洋與大陸板塊發(fā)生相互疊覆，一般是大洋板塊俯沖到大陸板塊之下，也稱消減帶。分兩種次級類型：島弧-海溝型，俯沖帶上方發(fā)育島弧，主要見于西北太平洋邊緣；安第斯型（山弧-海溝型），大洋板塊沿陸緣海溝俯沖于山弧之下，主要見于南美大陸西部邊緣。三、板塊構造——板塊邊界類型(2)匯聚型邊界①俯沖邊界日本海溝處的板塊俯沖作用與地震震源分布邊緣海大陸板塊島弧海溝軟流圈巖石圈三、板塊構造——板塊邊界類型(2)匯聚型邊界①俯沖邊界安第斯型板塊俯沖帶以不發(fā)育島弧區(qū)別于太平洋西岸的島弧-海溝型俯沖帶加積楔軟流圈三、板塊構造——板塊邊界類型(2)匯聚型邊界②碰撞邊界印度板塊與歐亞板塊的碰撞過程恒河平原縫合帶軟流圈俯沖的大洋巖石圈正在發(fā)育的加積楔青藏熔融三、板塊構造——板塊邊界類型（3）轉換（平錯）型板塊邊界

相當于轉換斷層，其兩側板塊互相剪切滑動，通常既沒有板塊的生長，也沒有板塊的消亡。

板塊運動的驅動力模型

A.地幔對流模式。巨大的對流環(huán)就像傳送帶一樣馱著巖石圈板塊運動；

B.重力拖曳。海溝處的拖曳力和大洋中脊處高密度物質的水平重力分量拖曳著板塊水平運動；

C.熱柱模型認為所有的向上對流被限定在幾個狹窄的地幔柱內，而下降流則是冷的、重的俯沖著的大洋板塊。三、板塊構造——

板塊運動的驅動機制問題（四）海洋盆地的形成與構造演化板塊構造學說認為，大洋盆地的形成和演化與巖石圈板塊的分離和匯聚運動密切相關。Wilson(1974)研究了大陸分合與大洋開閉的關系，將大洋盆地的形成和構造演化歸納為六個階段(表2-6)，這就是迄今具有重大意義的“Wilson旋回”。板塊構造——

洋盆的形成和演化（板塊開合的“威爾遜旋回”）

板塊最初運動始于洋中脊，熱對流將地幔物質帶至地表洋中脊部位，冷卻后便成為新生的洋底，并從大洋中脊向兩側