第六章海底扩张说

1、第六章第六章 海底扩张说海底扩张说一一. .海底扩张说的内容海底扩张说的内容1961年年1962年，美国海洋和大气管理年，美国海洋和大气管理局的罗伯特局的罗伯特.迪茨（迪茨（r.s.dietz）首先提出首先提出“海底扩张说海底扩张说”美国普林斯顿大学地质系主任的哈里美国普林斯顿大学地质系主任的哈里.赫赫斯（斯（h.h.hess）加以深入阐述加以深入阐述罗伯特罗伯特. .迪茨迪茨( (r.s.dietz)r.s.dietz)认为认为1.地幔对流圈 放射性元素衰变生成的热使地幔物质以每年数厘米的速度进行大规模的热循环，它作用于岩石圈，成为推动地壳运动的主要力量。图片2.洋壳的形成与地幔对流有关 洋

2、底就是对流圈的顶，它在洋底的离散带形成，并缓慢地向敛合带扩张。3.洋底构造是地幔对流的直接反映 洋脊是地幔物质上涌的部位，海沟是地幔物质的下降部位。哈里哈里. .赫斯赫斯( (h.h.hess)h.h.hess)认为认为1.1.大洋中脊是地幔对流上升的地方大洋中脊是地幔对流上升的地方 地幔物质不断涌出、冷却固结形成新洋壳。 后涌出的热流把新洋壳向外推移。 自中脊向两旁以0.55厘米/年的速度扩展。 洋底岩石的年龄离中脊愈远而愈老。哈里哈里. .赫斯赫斯( (h.h.hess)h.h.hess)认为认为2. 2. 大洋壳向大陆壳下俯冲大洋壳向大陆壳下俯冲 大洋壳俯冲到地幔之中，由于拖曳作用形成深

3、海沟。大洋壳被挤压弯曲超过一定限度就会发生一次断裂，产生一次地震。 大洋壳被挤到700公里以下，为高温溶融的地幔物质所吸收同化。 向上仰冲的大陆壳边缘，被挤压隆起成岛弧或山脉，一般与海沟伴生。如太平洋周围分布的岛屿、海沟、大陆边缘山脉和火山、地震哈里哈里. .赫斯赫斯( (h.h.hess)h.h.hess)认为认为3.洋壳在洋中脊诞生，到海沟岛弧带消失 海底岩石很年轻，一般不超过二亿年。 洋壳大约23亿年全部更新一次。 洋壳主要由玄武岩一类物质组成。4. 地幔物质的对流上升也发生在大陆深处 在上升涌出的地方，大陆壳将发生破裂。 如长达6千多公里的东非大裂谷，就是地幔物质对流促使非洲大陆开始张

4、裂的表现。海底扩张学说内容海底扩张学说内容1.1.大洋中脊是地幔物质上升、不断形成大洋中脊是地幔物质上升、不断形成新洋壳的地带，洋壳在中脊连续产生而新洋壳的地带，洋壳在中脊连续产生而把大陆向两侧推开。把大陆向两侧推开。2.2.在地球体积基本不变的假定条件下，在地球体积基本不变的假定条件下，必须有一部分洋壳在地表的另一地区等必须有一部分洋壳在地表的另一地区等速消亡，洋壳就在贝尼奥夫带重新插入速消亡，洋壳就在贝尼奥夫带重新插入地幔。地幔。3 3海底的扩张速度为海底的扩张速度为2 2cm/acm/a，即大洋即大洋壳是在壳是在2 2亿年内形成的。大陆尽管永远亿年内形成的。大陆尽管永远存在，但是被拉开、

5、合拢或彼此滑移，存在，但是被拉开、合拢或彼此滑移，各个大陆仿佛坐在传送带上，在对流各个大陆仿佛坐在传送带上，在对流层上慢慢移动。层上慢慢移动。4 4海底扩张最主要的动力是地幔物质海底扩张最主要的动力是地幔物质的对流。的对流。二二. .海底扩张学说证据海底扩张学说证据- -深海钻探成果深海钻探成果1、海底地形2、海底沉积物的侧向变化和海底年龄3、转换断层 4、海底磁异常深海铅探成果1.1.海底地形海底地形 海底地形 不平坦，大致分为大陆边缘、大洋盆地和洋脊三个区域。洋脊轴部最高，向两侧逐渐变低，海沟及大陆坡底部最低。原因是新洋壳从洋脊向两侧扩张变冷，岩石圈密度变大下沉的结果。2.1 2.1 海底

6、沉积物海底沉积物1968年开始，美、法、德、日、英等国在各大洋进行深海钻探，到1978年共打了680个钻孔，钻探最大水深6,247m，钻进洋底最深1,768m.结果表明，最老的岩石不超过2亿年，而且从洋脊向两侧岩石年龄由新逐渐变老。沉积物特征沉积物特征2.2 2.2 海底沉积物侧向变化和海底年龄海底沉积物侧向变化和海底年龄深海沉积物由洋脊向两侧从无到有，从薄到厚沉积层序由少到多，沉积物的层序变化在洋脊两侧对称沉积物年龄随深度增加而增加。洋脊火成岩的年龄最新，愈向外愈老，最老不老于中生代或侏罗纪。岩石年龄以洋脊为轴两边对称。成因：老的岩石和沉积物随着海底扩张被带走，在海沟处下沉到地幔中或被焊接到

7、大陆边缘上。3.1 3.1 转换断层的发现转换断层的发现洋中脊被一系列横向断裂切割。主要断洋中脊被一系列横向断裂切割。主要断裂长度可达几千裂长度可达几千kmkm，位移位移( (中脊中脊) )达几百达几百km-km-几千几千km.km. 动画3.2 3.2 转换断层的提出转换断层的提出19651965年，加拿大学者威尔逊年，加拿大学者威尔逊（j.t.wilsonj.t.wilson）首先提出：它不是首先提出：它不是一般的平移断层，而是由于自洋脊一般的平移断层，而是由于自洋脊轴部向两侧扩张量不同引起的一种轴部向两侧扩张量不同引起的一种特殊断层特殊断层运动方向和运动性质运动方向和运动性质在断层的两端

8、发生了转换在断层的两端发生了转换转换转换断层。断层。3.3 3.3 转换断层的概念转换断层的概念 转换断层是一种水平错动在两端转换断层是一种水平错动在两端突然中止并改变为另外一种方向突然中止并改变为另外一种方向和构造类型的断层。和构造类型的断层。3.4 3.4 转换断层的类型转换断层的类型转换断层分布于洋脊洋脊间，沟弧沟弧间和沟弧洋脊间。洋脊洋脊型转换断层是海底扩张的主要运动型式。图片4.4.海底磁异常海底磁异常1. 1. 海底磁异海底磁异常带研究常带研究 在地质历史中，地磁场南、北极发生周期性反转。地磁场倒转、正向、反向地质历史中地磁极的南、北极在不断交替，称为地磁场倒转。地磁南北极方向与现

9、在一致时称正向，有的时期为反向。磁异常发现磁异常发现 地地磁磁场场转转向向年年代代表表 海底中脊两侧磁异常带呈对称分布海底中脊两侧磁异常带呈对称分布 扩张的海底就像录音磁带记录扩张的海底就像录音磁带记录了地磁场转向的历史了地磁场转向的历史录象录象 海底磁异常条带成因海底磁异常条带成因瓦因瓦因- -马修斯假说：马修斯假说：成因 在洋脊轴部，地幔涌出、冷却到居在洋脊轴部，地幔涌出、冷却到居里点时，按地磁场方向磁化形成新里点时，按地磁场方向磁化形成新洋壳；地磁场转向则反向磁化，伴洋壳；地磁场转向则反向磁化，伴随海底扩张形成正反向相间排列的随海底扩张形成正反向相间排列的磁异常带。磁异常带。4.4.海底

10、磁异常特征海底磁异常特征综述三大洋海底磁异常有明显的共同特征，正负磁异常条带与洋脊平行、相间排列、以洋脊为轴两边对称。 两个相邻地磁场正、反向时间之比与正、反向条带宽度之比与沉积物正、反向磁异常厚度之比都是一致的。 上述现象均属海底扩张形成。成因动画 三三. .大洋发展的阶段大洋发展的阶段 -威尔逊旋回威尔逊旋回1. 威尔逊旋回(海洋开合过程) 从大陆分裂开始，经过大洋形成、收缩、关闭、消失，是一个连续演变的过程。 2.2.威尔逊旋回分六个阶段威尔逊旋回分六个阶段(1). 萌芽阶段：岩石圈受拉力变薄。如东非裂谷. 图片(2). 幼年阶段：海洋初成，海湾式的狭窄盆地。如红海、亚丁湾. 图片(3). 成熟阶段：广阔的大洋，其中部为洋脊，两侧稳定大陆边缘。 如大西洋图片.4. 收缩阶段：沿稳定大陆边缘与洋底交接带，岩石圈发生断