洋殼起源與海底構造

洋殼起源與海底構造第1頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一第三章

洋殼起源與海底構造

第2頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一第三章洋殼起源與海底構造第一節(jié)板塊構造學簡介一、板塊構造學概念二、發(fā)展階段三、板塊構造學的特點第二節(jié)大陸漂移說一、魏格納的大陸漂移說二.大陸漂移機制三.大陸漂移說的缺陷－衰落四大陸漂移說的復活五.大陸漂移的新證據(jù)六.聯(lián)合古陸重建及其裂解第三節(jié)海底擴張說－接近和諧的詩篇一.產(chǎn)生背景及基礎二.海底擴張說基本內容三.海底擴張說的三大支柱（海底磁異常，海洋鉆探，轉換斷層）第3頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)板塊構造學簡介

板塊構造學說的誕生是地球科學領域劃時代的事件，標志著地球科學從分門別類的資料搜集、整理、研究推進到多學科綜合全面系統(tǒng)的闡述全球地質學理論階段，并從固定的地球構造觀向活動的地球構造觀轉變，為解決與人類生活密切相關的礦產(chǎn)資源、地震災害等地質問題提供了新的理論基礎。第4頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一一、板塊構造學概念

地球巖石圈可劃分為若干不同規(guī)模的剛性塊體,稱巖石圈板塊。研究巖石圈板塊裂解、離散、漂移、匯聚、消亡、增生和碰撞等構造作用過程和特點，并探討板塊動力學演化及其對礦產(chǎn)控制作用的大地構造理論。第5頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一二、發(fā)展階段1、大陸漂移的復活1912：A.L.Wegener的大陸漂移說，造成固定論與活動論的全面挑戰(zhàn)；五十年代：“古地磁說”；2、海底擴張說的提出六十年代：“國際地球物理年”；海底磁異常的成因－－F.J.Wine－D.H.Matthews假說,1963年;H.H.Hess和Dietz的海底擴張說；第6頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一二、發(fā)展階段3、板塊構造形成深海鉆探計劃，1968～1983年；1965年，J.T.Wilson轉換斷層，板塊構造提出1968年，D.P.Mckenzie，W.J.Morgan，X.LePichon，板塊劃分七十年代:“國際地質對比計劃”“國際地球動力學計劃”八十年代:“國際巖石圈計劃”，1980～1990“大洋鉆探計劃”，繼深海之后，1985～19954、后板塊構造階段第7頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一以“活動論”為特征的板塊構造學說的出現(xiàn)，引起了固體地球科學第二次革命性變化

固定論和活動論論戰(zhàn)主題：

大陸和海洋的位置變化問題，或地殼運動性質以水平運動還是垂直運動占主導的問題。第8頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一活動論者:如果承認上述兩種變化有重要影響，同時還認為相對于地極和赤道的變化是大陸、海洋自身運移的結果，必然也承認地殼運動以大規(guī)模水平運移為主導形式。固定論者:只承認大陸與海洋可以易位，而把易位的原因歸之于大規(guī)模的垂直升降。認為地殼運動以垂直為主，不承認大規(guī)模的相對位移，也不承認一個地區(qū)的地質要素，如構造線方向，會隨時代不同而發(fā)生變化。第9頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一固定論的代表性學說為地槽說

地表構造單元地槽強烈下降并逐漸被沉積物所充填的坳陷

地殼上穩(wěn)定的，自形成以后不再遭受褶皺變形的地區(qū)地臺

泛地槽說泛地臺說蓋層角度不整合基底（變質深的為結晶基底，變質淺的為褶皺基底）活動穩(wěn)定北美阿巴拉契亞山脈北美中部平原隆升,線狀褶皺山脈,山前堆積磨拉石上升的山脈剝蝕夷平,活動性減弱,準平原化第10頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一大陸漂移假說海底擴張說板塊構造理論泰勒(F.B.Taylor1910)魏格納（A.Wegener1912）基本論點：地球表面的大陸是主動、水平活動的，運動塊體前緣收縮，后緣拉張缺陷：大陸產(chǎn)生大規(guī)模水平運動的動力問題沒有得到滿意的解決。大量海洋地質的調查（海底地磁）研究，促使解釋大陸是被動地在下部地質體的駝載下發(fā)生水平運動。以地幔對流解釋了大規(guī)模水平運動的動力問題活動論的演化固定論與活動論仍處于爭論之中：地幔柱和板塊構造水平和垂直運動的“小雞和雞蛋”問題第11頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一三、板塊構造學的特點1、集現(xiàn)代科學、技術之大成，以海洋研究為基礎，多學科交叉綜合產(chǎn)生的現(xiàn)代大地構造理論；2、比較成功的、簡潔的回答了“地球是怎樣活動的”這一古老地質問題；3、比較全面、合理的綜合應用不同地質作用探討地球動力學過程及其演化：地殼運動－構造作用巖漿作用變質作用沉積作用成礦作用第12頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)大陸漂移說一、魏格納的大陸漂移說1、背景：大陸漂移說可以追溯到十七世紀。美國哲學家弗蘭西斯·培根（Bacon,1620年）：非洲和秘魯西海岸之間有一種大致的吻合。法國施奈德（A.Snider,1858）：《地球形成及其奧秘》首次把大西洋兩岸大陸拼合起來，并利用歐、美兩洲古生代煤層中的化石論證之。美國泰勒（F.B.Taylor.1910）：在1910年發(fā)表了長篇論文，首次提出了一個具有內在邏輯性的、連貫一致的假說，該假說包含了我們今天所理解的大陸漂移說的某種成份。第13頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一2、Wegener：大陸漂移說

1912年，《根據(jù)地球物理學論地質輪廓（大陸及海洋）的生成》

1915年《海陸的起源

》

內容:

大陸由較輕的剛性硅鋁層組成，它漂浮在較重的粘性硅鎂質洋底之上。距今150百萬年前，地球表面只有一個統(tǒng)一大陸（泛大陸）和一個圍繞大陸的統(tǒng)一海洋（泛大洋）。之后到中生代侏羅紀時，泛大陸開始分裂和漂移，最后轉變?yōu)楝F(xiàn)今的海陸分布態(tài)勢。大西洋、印度洋都是在大陸分裂漂移過程中形成的，太平洋則是泛大洋的殘余。

魏格納（Wegener,AlfredLothar）：德國氣象學家、地球物理學家，1880年11月1日生于柏林，終身獻身于科學事業(yè)，1930年11月在格陵蘭考察冰原時不幸遇難。第14頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一

魏格納提出大陸漂移觀點時，主要依據(jù)有海岸線形態(tài)、地質構造、古氣候和古生物地理分布等。

二十世紀五、六十年代，古地磁學證據(jù)，使大陸漂移的證據(jù)由定性階段發(fā)展定量估計的階段，并導致了大陸漂移說的復興。主要依據(jù)：第15頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一（1）岸線幾何形態(tài)

大西洋兩岸岸線的相似性(據(jù)Hamblin和Christiansen1998)

二維：大西洋兩緣的海岸線彎曲形狀極相似，若使兩岸大陸相向移動可拼合得很好，就像一張撕開的報紙。第16頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一魏格納還指出，在非洲與印度、澳大利亞等陸塊之間，同樣存在著地層、構造之間的聯(lián)系，而這種聯(lián)系都發(fā)生在中生代以前。第17頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一

如果把大西洋兩岸陸塊拼接在一起，非洲最南端的開普山脈恰可與南美的布宜諾斯艾利斯低山相銜接。巨大的非洲片麻巖高原與南美巴西的片麻巖高原遙相對應，兩者所含的沉積巖、火成巖以及褶皺延伸方向基本一致。（2）構造（褶皺帶）：第18頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一大西洋兩岸早古生代加里東期褶皺帶的拼合

北美阿巴拉契亞山脈東北段（紐約至紐芬蘭島）與西北歐斯堪的那維亞山脈均屬早古生代加里東期褶皺帶；其西南段與英國南部和西歐的褶皺帶可對比，均屬晚古生代海西期。（2）構造（褶皺帶）：第19頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一（3）地層:二疊、石炭、泥盆

岡瓦納各大陸之間的地層相關性對比（據(jù)Hurley1968）

根據(jù)巴西東南部和非洲西南部的地層層序，在距今550～100Ma間（白堊紀前）具有相同的地質歷史，說明南美與非洲之間在白堊紀以前是連接在一起的.它們的分裂（即南大西洋的形成）始于白堊紀初。第20頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一（4）礦產(chǎn)：煤層、鉛鋅礦帶

歐洲石炭系煤層可以延續(xù)到北美洲，煤層中含有相似的化石。復原的聯(lián)合古陸與勞亞古陸各大陸的煤系地層對比（PaulR.Pinet1992）所有這一切都說明，北美洲與歐洲、南美洲與非洲遠隔重洋，但在地層、構造和成礦帶方面都具有一致性。大西洋相對兩側的巖層、化石、地質構造和成礦帶有著良好的相似性，猶如在一張撕破的報紙上，可以見到兩邊行行相應的文字一樣

第21頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一（5）古氣候：

珊瑚、蒸發(fā)巖、植物年輪、冰川

魏格納注意到，有些沉積巖類型處在現(xiàn)代條件下不適于它們沉積的地區(qū)?，F(xiàn)代珊瑚礁都限于緯度30o以內的暖水環(huán)境，但古生代的礁體卻發(fā)現(xiàn)于較高緯度的格陵蘭、加拿大北部和斯匹茨卑爾根；許多古代蒸發(fā)巖和紅層發(fā)現(xiàn)于現(xiàn)代是潮濕或者寒冷的中、高緯地區(qū)，而現(xiàn)代廣泛分布的紅層和蒸發(fā)巖則形成于干、熱氣候下，其位置介于緯度15～45o之間；中、高緯地區(qū)石炭紀含煤沉積中的植物化石沒有年輪，它們應當是生長于熱帶或亞熱帶環(huán)境的典型植物；

第22頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一Fig1－8在南美、非洲、印度、澳大利亞和南極洲，廣泛分布著石炭—二疊紀的冰川沉積，其中有些地區(qū)現(xiàn)位于赤道附近，根據(jù)冰川擦痕判斷，冰川流動的方向似是從大西洋和印度洋指向大陸的（圖a），這種關系著實令人費解，因為更新世冰蓋幾乎總是從大陸向大洋流動(圖b)。按照魏格納的大陸復原圖，石炭—二疊紀冰蓋就可由一個位于非洲南部和南極洲東部的中心向外擴散，冰川聚集的中心非常接近于當時的南極第23頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一大陸漂移？全球性氣候變化？巖層沉積時所在地區(qū)的氣候條件今天所處地區(qū)的氣候條件矛盾如何解釋晚奧陶世和石炭—二疊紀冰川僅限于南半球和印度,在南方大陸冰川泛發(fā)育的同時，現(xiàn)代北極附近則沉積了蒸發(fā)巖、珊瑚礁、紅層和煤，這是難以自圓其說的。

按照魏格納的大陸復原圖，石炭—二疊紀冰蓋就可由一個位于非洲南部和南極洲東部的中心向外擴散，冰川聚集的中心非常接近于當時的南極；而石炭—二疊紀的煤、紅層、蒸發(fā)巖和珊瑚礁則位于低緯度地帶上。第24頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一晚古生代大陸復原及古氣候標志

蒸發(fā)巖沉積珊瑚礁第25頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一（6）古生物：中龍、舌羊齒、堅頭類、蝸牛、昆蟲、蚯蚓

二疊－三疊紀（距今200～270Ma）的聯(lián)合古陸及某些動物群的分布（據(jù)W.Sullivan1974）

第26頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一二.大陸漂移機制

1.漂移方式：魏格納從海陸起伏曲線中發(fā)現(xiàn)大陸臺地和大洋盆地間存在著明顯高差，根據(jù)地殼均衡原理，他認為陸高而質輕，洋底而質重，較輕的硅鋁質陸塊浮在較重的硅鎂層上。大陸漂移過程中，在其前方，原來的洋底不斷被大陸塊掩覆，在其后方，新的硅鎂層洋底不斷露出。2.驅動大陸塊側向位移的動力:潮汐摩擦力-地球自轉速度因潮汐摩擦而減緩，尤其地表最明顯，致使地球表層或各大陸相對于地球由西往東的自轉有滯后趨勢，宏觀表現(xiàn)為大陸緩慢向西漂移離極力-岡瓦納古陸經(jīng)過分裂而離開極地，必然有一種離開極地指向赤道的離極力第27頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一三.大陸漂移說的缺陷－－大陸漂移說的衰落

衰落原因和爭論的焦點：是大陸漂移的機制問題。雖然魏格納從多方面論證了大陸確實發(fā)生過側向漂移的事實，但他對于漂移的方式和動力所做的解釋很難自圓其說。

1）力學上，將剛性的洋底硅鎂層看作是塑性的和可流動的，顯然與事實不符，這是其致命弱點之一。據(jù)地球物理學家計算，潮汐摩擦力和離極力也實在太小，既不可能驅動巨大的陸塊發(fā)生漂移，也不可能在大陸前緣擠壓形成高大的山脈。2）幾何特征（二維）不精確，例如北大西洋兩岸的紐芬蘭與歐洲就難以拼接。第28頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一3）構造布局，既然大陸漂移經(jīng)歷了遠距離的側向運動，通常應打亂大陸的構造布局，為何大西洋兩岸構造仍然如此吻合?4）歷史演化，地球已有幾十億年的歷史，大陸的分裂為何始自中生代，聯(lián)合古陸為何能在地球歷史的大部分時間得以生存?實際上，在20世紀90年代以來，研究揭示中生代以前還存在多個超級大陸，如古－中元古代的Columbia、新元古代的Rodinia等。5）變形層次，既然地球的塑性部分主要由地幔構成，為什么漂移運動中發(fā)生褶皺形成山脈的恰恰是大陸表層呢?第29頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一四大陸漂移說的復活

1.古緯度的變遷

本世紀50年代，英國學者布萊克特（M.S.P.Blackett）通過大量的地磁研究發(fā)現(xiàn)，世界不同陸塊古地磁緯度于現(xiàn)今新處的緯度有很大差別，例如：英國三疊紀紅色砂巖古地磁傾角30°，現(xiàn)今為65°。印度孟買城：目前北緯19°，新生代初玄武巖遠在南半球的南緯32°，印度大約在6千萬年來向北漂了6千公里。

第30頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一2.古地磁的遷移巖石中含有磁性礦物，在地球磁場的影響下，巖石形成時就受到磁化，從而保存了它們形成時間和地點的地球磁場方向的古地磁記錄。通過對巖石所記錄的古磁場的傾向和傾角的測量，可以計算巖石形成時地球磁極的位置。第31頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一人們從各個大陸不同時代的地層里測出幾千個古磁極的位置，連接任一大陸不同時期的古磁極的線，就是那個大陸的視極移曲線。將各大陸視極移曲線比較，調整的結果表明，在2億年前的所有大陸曾是一塊共同的大陸—泛大陸。第32頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一南美與非洲拼合起來后，兩極的極移曲線彼此重合第33頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一五.大陸漂移的新證據(jù)1.三維空間地形拼接吻合2.前寒武紀巖石區(qū)和地質省的拼接3.南極洲冰川遺跡，動植物化石證據(jù)4.生物變異第34頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一1.大西洋兩岸拼接的電子計算機處理

從地圖上看出，大西洋兩岸海岸線彎曲形狀非常相似，但細究起來，并不十分吻合。這是因為海岸線并不是真正的大陸邊緣，它在地質歷史中隨著海平面升降和侵蝕堆積作用發(fā)生過很大的變遷。

1965年，英國科學家Bullard借助計算機，選擇等深線（相當于大陸坡中點）作為大陸真正邊緣，利用計算機對大西洋兩緣大陸進行拼合，將大西洋兩緣完美地拚合起來，如此完美的大陸拚合，只能說明它們曾經(jīng)連在一起。按927m等深線擬合的大西洋兩側大陸拼合（據(jù)E.Bullard等1965）

三維空間的吻合第35頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一2.前寒武紀巖石區(qū)的拼接

拼接上巖石同位素年齡和錫礦帶的分布第36頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一地質省對比：

基底巖石K—Ar年齡相似的地區(qū)稱為地質省。

之間的分界線，在加納的阿克拉附近向西南延入大西洋。巴西北部同樣相似年齡的兩個相鄰的地質省，兩地質省間的分界線可銜接。綠色：大于2000Ma的地質??；灰色：600Ma的地質省。桔色：相對綠色區(qū)年輕的前寒武巖石第37頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一3.南極洲冰川遺跡，動植物化石證據(jù)大陸漂移說問世時，關于南極的知識幾乎空白，作為岡瓦納大陸的一部分是根據(jù)位置推斷的。之后的南極考察發(fā)現(xiàn)了明顯的晚古生代冰川遺跡，典型岡瓦納相舌羊齒植物群以及三疊紀的兩棲類和爬行類，袋目動物化石。說明南極洲曾與岡瓦納古陸的其他大陸有過陸地聯(lián)系。第38頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一

這是由于北方勞亞古陸和南方岡瓦納古陸相繼解體，大陸塊增多，生物變異速度加快之故。無脊椎動物的種類隨時間的變化及其與大陸分布的相關性

4.生物變異：爬行動物時代（晚二疊紀至白堊紀末）持續(xù)2億多年，只有20個目；

新生代初哺乳動物代替爬行動物興盛起來后，雖只有70Ma左右，卻有30個目。

一般認為生物變異的速度與大陸的多少有密切的關系，因為大陸塊集中，生物變異速度慢。第39頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一六.聯(lián)合古陸重建及其裂解2億年前的聯(lián)合古陸：北面：勞亞古陸－包括北美、歐洲、亞洲（阿拉伯半島和印度不在其內）南面：岡瓦納大陸－南半球諸大陸（南美、非洲、印度、阿拉伯半島、澳大利亞和南極洲）聯(lián)合古陸第40頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一三疊紀180Ma侏羅紀135Ma勞亞古陸與岡瓦納古陸分離并作順時針旋轉南北美洲之間發(fā)育一條洋脊，洋脊擴張，各大陸分離運移另一條洋脊使南美和非洲與岡瓦納古陸其余部分發(fā)生分離，同時印度與南極大陸分開大西洋北部與印度洋不斷擴展，歐亞大陸相對非洲向西滑動。一條斷裂帶開始將南美與非洲分離，起初類似東非大裂谷，而后演變成類似紅海的狹長海第41頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一白堊紀第三－第四紀南大西洋展寬與北大西洋連成一片，但尚未延伸到北極地區(qū)。美洲兩大陸向西已漂移很遠，勞亞古陸繼續(xù)順時針轉動，非洲則逆時針向北漂移，幾乎使特提斯海東端閉合，同時產(chǎn)生巨大壓應力和剪應力導致造山運動。馬達加斯加沿新斷裂與非洲分開印度向北繼續(xù)運動現(xiàn)今海陸分布格局。大西洋中脊擴展進入北冰洋，澳大利亞大陸與南極大陸分離向北漂移，美洲兩大陸被主要由火山噴發(fā)的地峽連接；特提斯海東端完全閉合，形成地中海印度洋中脊分支延伸形成紅海印度次大陸因與亞洲大陸主體碰撞形成喜馬拉雅山和青藏高原第42頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一第43頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)海底擴張說－接近和諧的詩篇

第二次世界大戰(zhàn)后，海洋地質學得到了迅速的發(fā)展?；芈暅y深、地震、重力、磁力、地熱等技術方法被廣泛應用于海洋地質研究，使海洋地形測圖工作迅速推進。

一.產(chǎn)生背景及基礎第44頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一

20世紀二、三十年代的三大發(fā)現(xiàn)，即大洋中脊體系、溝-弧體系、海洋地殼的年輕性及其地質作用過程的研究，改變了人們對大洋底形貌及其發(fā)展演化的認識，從而動搖了傳統(tǒng)的地質學觀念，成為海底擴張學說創(chuàng)立、發(fā)展的基礎和主要依據(jù)。

第45頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一1）聯(lián)合古陸的重建、擬合和越來越多的大陸漂移的其他證據(jù)；2）大洋中脊體系及其中央裂谷帶的發(fā)現(xiàn)；3）大洋中脊軸部的火山活動和自中脊向兩側沉積物依次變厚的事實；4）海洋地殼為什么如此年青；5）某些大洋邊緣溝—弧體系的發(fā)現(xiàn)及其強烈的地震、火山活動特點；海底擴張學說的提出受到下列學術思想的影響：

第46頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一地幔對流說最初由Hopkins（1893）提出；1889年Fisher提出地幔對流概念；1931年英國愛丁堡大學的霍姆斯(Ａ.Holmes)正式提出的地幔對流假說；1937年，格里格斯認為地幔剛性物質通過擴散蠕動方式而流動。第47頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一二.海底擴張說基本內容

H.H.Hess首先孕育了海底擴張的思想，并于1962年發(fā)表了著名的《大洋盆地的歷史》這篇經(jīng)典論文，提出了一個清晰而又使魏格納大陸漂移說得以立足的模式。在這一模式中，他吸取了A.Holmes30年代關于地幔對流的某些概念，與早期認為大陸是在洋殼上運動的大陸漂移有本質區(qū)別。幾乎在同一時期，R.S.Dietz（1961）發(fā)表了具有歷史意義的論文《用海底擴張說解釋大陸和洋盆的演化》，首先提出了“海底擴張”這一術語，以說明主要與洋底生成和消亡過程有關的理論。第48頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一1.海底擴張說基本理論：大陸之下的地幔上升流使大陸裂開，裂離的硅鋁質大陸塊馱在對流體上隨著硅鎂層而漂移；大洋中脊是熱流上升而使海底裂開地幔物質涌升的出口，熔融巖漿從這里噴出冷凝成新的洋底，并伴隨新的涌出推動先成的洋底向兩側對稱擴張，即海底擴張。速度幾厘米/年；海溝是對流下降區(qū)，洋底在中脊處產(chǎn)生（高熱流異常），而在海溝處（低熱流異常）沉入地幔深部。洋底在不斷的形成、運動、潛沒和更新，周期不超過200Ma。第49頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一海底擴張模式（據(jù)Wyllie1975）

大陸與相鄰洋底被地幔對流體馱載緩慢運移－被動漂移第50頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一2.海底擴張說的證據(jù)洋底年齡：對大洋的認識（50～60年代）：洋底物質組成不同于大陸，未發(fā)現(xiàn)老于侏羅紀的巖石。第51頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一

洋底熱流：50年代末洋底熱流測量獲得，大洋中脊為裂谷，高熱流，海溝處則比正常值低，這種熱流分布體制表明，熱流應是從大洋中脊上升，在海溝處下降。大陸海溝大洋盆地洋中脊地盾海西褶皺帶新生代優(yōu)地槽地帶地表熱流(HFU)0.901.252.200.801.103.75地幔熱流(HFU)0.3±0.10.5±0.11.6±0.20.5±0.11.0±0.053.7±0.05莫霍面溫度oC350±100650±1001000±200100±50300±200部分構造區(qū)的熱流及溫度分布資料（據(jù)斯米爾諾夫1975）第52頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一三.海底擴張說的三大支柱:本世紀60年代為海底大發(fā)現(xiàn)的時代，其中條帶狀海底磁異常、深海鉆探以及轉換斷層等成果并稱為論證海底擴張說的三大支柱。1.條帶狀海底磁異常1961年，R.G.Moson和A.D.Raff根據(jù)東北太平洋（北美岸外）詳細的磁測資料首先披露了洋底存在著條帶狀磁異常（又稱磁線理），與陸上不大規(guī)則的磁異常有著明顯的區(qū)別。之后，在三大洋底都發(fā)現(xiàn)了這種具有共同特征的磁異常，尤以北大西洋雷克雅內斯中脊的磁異常條帶最典型。

第53頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一a.洋底磁異常特征線條狀：正反向地磁條帶相間排列，每一條寬度僅20～30公里，長數(shù)百到千公里，異常強度約400伽瑪左右；定向性：平行洋脊，顯著定向；對稱性：以洋中脊為軸，對稱分布；全球性。第54頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一b.磁異常條帶成因磁異常條帶是洋底巖石磁性強弱不同所致，強為正，弱為負？與充填于一系列平行延伸的海底谷底中熔巖流被磁化？高磁性巖石沿裂隙充填？瓦因－馬休斯假說：海底磁異常條帶，是在正反向交替的地磁場中，形成交替磁化的玄武巖條帶而產(chǎn)生的。第55頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一新的大洋巖石圈由于地幔物質的上涌而形成時，一旦冷卻到居里溫度以下，必定沿著當時存在的地磁場方向磁化。如果地磁場正常，則獲得正向磁化，如果地磁場極性反轉，反向磁化。隨著海底擴張的繼續(xù)進行，先成的磁性地殼將被新生的磁性地殼向兩側推開。于是，只要海底不斷擴張和地磁場周期性地轉向，先后相繼的、正反磁化方向交替的洋殼條帶就會從洋中脊軸部不斷現(xiàn)外推移，而形成平行并對稱于洋中脊分布的磁異常條帶。地磁場異常模式圖第56頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一60年代中期，建立地磁場極性反轉年表(最近3Ma).Vine和Wilson對東太平洋胡安.德富卡洋脊上的磁異常剖面與極性年表進行對比研究，發(fā)現(xiàn)海底正、負異常條帶寬度與極性年表中正反極性的時間長短成正相關（教材52－53頁）。實測剖面與理論剖面一致。該一致性在各大洋中脊普遍存在。第57頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一洋底磁異常分布圖－大洋地質年齡圖第58頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一C.海洋沉積物的磁性海洋沉積物中含磁性礦物時，有肯能在垂向巖芯段上留下正反向磁化記錄。靈敏磁力儀測定表明正反向磁化段在沉積巖芯中交替出現(xiàn)。（教材54）沉積巖芯中正、反磁化段的厚度地磁場轉向年表中正反極性期時間長短海底正負磁異常條帶寬度三種相互獨立的不同尺度具有如此等同的定量關系證實地磁場的頻繁倒轉，同時證明海底是擴張運動的，地球表層存在大規(guī)模水平運動第59頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一d.海底擴展速率，極性反轉年表外推與海底年齡第60頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一第61頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一e.磁靜帶晚白堊（76－110Ma）和侏羅紀早期（160Ma）,基本上沒有發(fā)現(xiàn)新生代洋殼所特有的線性磁異常。陸上古地磁表明，白堊紀大部分時間很少有地磁場倒轉，正極性占優(yōu)勢。故洋底相應巖石只能顯示微弱或不變的磁異常信號，形成磁靜帶。JK地磁極性轉換年表第62頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一2.深海鉆探1）洋殼很年輕且對稱于大洋中脊軸分布2）洋殼層沉積厚度與層序對稱于大洋中脊軸分布3)洋殼同側沉積厚度與層序差異規(guī)律變化4）直接揭示洋底年齡，從中脊軸部向兩側遞增。可計算擴散速率（2cm/y）,為海底擴張學說提供強有力證據(jù)5）洋底面積與計算吻合第63頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一

大洋中脊體系被一系列橫向大斷裂錯斷。這些橫向大斷裂從20世紀50年代初被發(fā)現(xiàn)直至20世紀60年代中期，一直被認為是平移斷層。

J.T.Wilson從動力學的觀點進行分析后于1965年提出，這類斷層是由于海底擴張所引起的“轉換斷層”，其分布如下圖。

3.轉換斷層第64頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一板塊邊界的全球分布（據(jù)Deway1976）

第65頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一大洋中脊與轉換斷層的關系破碎帶破碎帶地勢高地勢低活動轉換斷層第66頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一洋中脊多波束合成圖像，byDebGlickson.

10Ma2Ma淺部紅色深度<1000m深色紫色區(qū)深度>6000m第67頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一兩各洋脊板片之間，也就是轉換斷層發(fā)育的地方，兩個巖石圈板塊相互發(fā)生錯移。這種差異運動產(chǎn)生淺層地震。洋脊頂外沿著斷裂帶方向，兩板塊以相同速度向相同方向運動，因此沿破碎帶方向無地震產(chǎn)生。轉換斷層運動和破碎帶表現(xiàn)第68頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一平移斷層ABCD擴張1）運動方向：轉換斷層BC段錯動方向是右旋，且斷層外兩盤運動方向一致；而平移斷層，斷層兩盤的運動方向始終相反,左旋，錯動沿整條斷裂帶發(fā)生。重要區(qū)別！轉換斷層兩側板塊的運動是橫向運動，其速度與兩脊軸處的擴張速度成正比，兩盤海底塊體運動的方向永遠與斷層完全平行。而走滑斷層兩盤的運動方向可以與走滑斷層線斜交。2）斷距：如果是平移斷層，標志物之間的斷距應隨時間的增加而增加，而轉換斷層之間的洋中脊之間的距離一般是穩(wěn)定的，盡管洋中脊軸兩側海底不斷擴張，但中脊軸之間的斷距不隨時間增加而增加。轉換斷層與平移斷層的區(qū)別中脊軸轉換斷層第69頁，共77頁，2023年，2月20日，星期一3）地震活動：

斷層的錯動只發(fā)生在兩脊軸之間，因此只有轉換斷層部分才有淺源的地震活動，延伸的破碎帶部分是無地震活動的。

而地震活動可沿整個走滑斷裂發(fā)生，可以是淺、中、深源地震的任何一種或多種，取決于其切割深度。

4）地貌特征：

轉換斷層:非對稱脊嶺，線形斷崖和狹長溝槽，兩者高差可達數(shù)公里，在地震剖面和