海底扩张说ppt课件

1、1第四章 板块构造学2任务：参阅巫建华教材第五章第二节。参阅巫建华教材第五章第二节。3主要内容一、洋底地形二、大洋岩石圈的结构三、海底扩张说的提出四、海底扩张说的基本论点五、海底扩张说的主要证据45一、洋底地形 洋底地形大致可分为大洋中脊、大洋盆地和大陆边缘3个单元：1、大洋中脊：绵延于大洋中部呈线状延伸的海岭。中央海岭。 大西洋大西洋17001700公里；公里； 环球环球8000080000公里。公里。2、大洋盆地（洋盆）：位于大洋中脊与两侧大陆边缘之间的深海底。 深海平原，海山，深海丘陵。深海平原，海山，深海丘陵。3、大陆边缘（陆缘）：是陆地与大洋区之间的过渡地带。 大陆架；大陆坡；大陆架

2、；大陆坡； 大陆麓。大陆麓。大洋中脊和洋盆组成洋底的主体。洋中脊6洋底地形的主要单元示意图大洋盆地：广义的大洋盆地是指陆架和陆坡以外的整个大洋；狭义的大洋盆地是指大洋中脊与大陆边缘之间的海区。洋中脊一、洋底地形7一、洋底地形4、海沟：大洋边缘平行于岛弧的线形巨型凹地。89海洋考察队用深部记录仪一、洋底地形1011（一）大洋中脊 19世纪70年代，通过英国“挑战者”号调查船的环球考察，知道北大西洋中部有一条海底山系。 1925 1927年间，通过德国“流星号”的回声探测，确定了整个大西洋纵列着一条长达17000 km的大洋脊，由于它正好绵延于大西洋的中部，因而，常称之为大洋中脊。一、洋底地形12

3、英国“挑战者”号调查船一、洋底地形13（一）大洋中脊大洋中脊在太平洋、大西洋和印度洋中的分布各有特点。人们发现：全球规模的大洋中脊深海沟系统、大洋中脊两侧呈对称分布的岩石磁条带、沿大洋中脊和深海沟分布的强烈洋底热流异常等。这些事实促使新的科学理论产生。1962年美国的赫斯发表洋盆的历史，认为海底沿洋中脊的顶部裂开，新的海底就在这里形成，并向洋脊顶部的两侧扩张。一、洋底地形14太平洋太平洋太平洋内，它的主体偏居大洋东南部，两坡平缓，相对高度较小，常称为东太平洋海隆。一、洋底地形（一）大洋中脊15大西洋大西洋大西洋内，海岭纵贯大洋中部，与大西洋两岸轮廓平行，也是S形弯曲，其两坡较陡，故称为大西洋中

4、脊。一、洋底地形（一）大洋中脊16大西洋扩张脊一、洋底地形（一）大洋中脊17印度洋印度洋印度洋中脊也大体位于大洋中部，整个洋中脊分为三支，呈倒置的Y形。18三大洋中脊的南端相互串连，北端则伸进岛屿或大陆。19一、洋底地形20洋底热流特征：洋底热流特征： 大洋中脊为裂谷，高热流，海沟处则比正常值低，这种热流分布体制表明，热流应是从大洋中脊上升，在海沟处下降。（一）大洋中脊一、洋底地形21（二）大洋盆地一、洋底地形太平洋型大陆边缘和洋盆22北大西洋洋底地貌北大西洋洋底地貌一、洋底地形（二）大洋盆地23南大西洋洋底地貌南大西洋洋底地貌一、洋底地形（二）大洋盆地24海山和平顶山海山和平顶山一、洋底地形

5、（二）大洋盆地25（二）大洋盆地26一、洋底地形（三）大陆边缘27一、洋底地形（三）大陆边缘太平洋型大陆边缘岛弧28太平洋型大陆边缘（三）大陆边缘一、洋底地形岛弧29海沟（四）海沟一、洋底地形30Mariana Trench马里亚纳海沟Peru-Chile Trench/ Atacama Trench 秘鲁智利海沟Aleutian Trench阿琉申海沟World Distribution of Trench 全球海沟分布East Pacific Rise东太平洋海岭31主要内容一、洋底地形二、大洋岩石圈的结构三、海底扩张说的提出四、海底扩张说的基本论点五、海底扩张说的主要证据32 通过大规模

6、的人工地震测深，大致确定了大洋岩石圈的成分和结构。 由大洋脊（上图）形成的大洋岩石圈成分 大洋中脊扩张裂谷二、大洋岩石圈的结构33大洋地壳可分为三层： 第一层相当于沉积层。远洋沉积：硅质岩、泥岩。厚度在地区上差别很大。洋底沉积厚度，通常由大洋脊顶部向大洋边缘方向逐渐加厚。二、大洋岩石圈的结构1、大洋地壳、大洋地壳34 第二层为火山岩层，又称基底层。 第二层上部岩石为枕状玄武岩及其碎屑物，其下为玄武岩墙（辉绿岩墙）、变质玄武岩（绿泥石岩）及粗玄岩。二、大洋岩石圈的结构35 第三层为大洋层，是洋壳的主体，也可称为洋壳层，P波速度在6.57.5km/s范围内，厚度平均近5km。 主要岩石类型有辉长岩

7、、角闪岩、蛇纹岩、蛇纹岩化橄榄岩。第三层与地幔的界面相当于莫霍面。二、大洋岩石圈的结构362、上地幔、上地幔P波速度在8.18.6km/s，厚度7080km。主要岩石为橄榄岩。二、大洋岩石圈的结构37层状堆晶岩层状堆晶岩橄榄辉长岩橄榄辉长岩辉石岩辉石岩橄榄岩橄榄岩块状非堆积深成岩块状非堆积深成岩英云闪长岩英云闪长岩斜长花岗岩斜长花岗岩辉长岩辉长岩镁铁质席状镁铁质席状-岩墙状杂岩岩墙状杂岩枕状、块状基性熔岩枕状、块状基性熔岩深海沉积（放射虫硅质岩）或深海扇深海沉积（放射虫硅质岩）或深海扇浅海沉积浅海沉积不整合面不整合面蛇绿岩套剖面示意图蛇绿岩套剖面示意图变质超镁铁质岩变质超镁铁质岩变质橄榄岩变质

8、橄榄岩。与蛇绿岩套（ophiolite）比较具有成因亲缘关系的“三位一体”的岩石共生组合：主要由蛇纹石化橄榄岩和辉长岩、辉绿岩、玄武岩组成的岩石群体，强调它们与深海远洋沉积的放射虫硅质岩密切共生。被认为代代表古洋壳表古洋壳。38主要内容一、洋底地形二、大洋岩石圈的结构三、海底扩张说的提出四、海底扩张说的基本论点五、海底扩张说的主要证据39三、海底扩张说的提出 20世纪50年代，通过对洋底的勘测进一步发现：世界各大洋都有大洋脊存在，一般都位于大洋中部，并比以前设想的更接近于连续，洋中脊下面曾发生过某种上涌；大洋盆的年龄比较年轻，大洋盆中的沉积也比以前所假定的少得多。原有的大地构造学说未能对大洋底

9、的这些构造现象作出预测，也不能给出确切解释。 海底地形40 20世纪60年代初，一些学者提出，大洋中脊的高热流有可能用地幔中的上升对流来说明，这样也可解释大洋脊的拉张性质。其中，美国地质学家赫斯（Hess，1962）和迪茨（Dietz，1961）把对流方案发展，提出了海底扩张的概念。 迪茨1961年的论文首先提出了洋底扩张这一名词，但是，首创海底扩张说的还是赫斯（就连迪茨本人也承认这一点），虽然赫斯的论文“洋盆的历史”1962年才发表。 Harry Hammond Hess 三、海底扩张说的提出 41 赫斯的海底扩张说主张：海底基本上是部分地已经水化为蛇纹岩的橄榄岩地幔的露头，它被一薄层沉积物

10、和火山岩所覆盖。海底的主要构造是地幔对流作用的直接表现，大洋中脊是地幔对流环的上升翼，海沟是地幔对流环的下降翼，大陆在对流着的地幔上被动地运移。 海底扩张包括两种形式：（1）一种是上涌地幔物质沿洋脊冷凝形成新的洋底，并推动老洋底逐渐向两侧对称扩张，大洋不断张开，两侧大陆逐渐远离，如大西洋和印度洋；（2）另一种是洋底扩展移动至洋缘的海沟处，便向下俯冲潜没，重新返回地幔，大陆逆掩于洋底俯冲带上，如太平洋。 三、海底扩张说的提出 42 海底扩张说圆满地解释了大洋的主要地壳层“大洋层3”的厚度均一性、洋底年龄及洋脊上沉积物超覆等当时难以理解的地质问题。 这可以解释洋底的年龄为什么比较年轻，洋底的沉积物

11、厚度为何较小。 三、海底扩张说的提出 43威尔逊（Wilson，1963）热烈支持海底扩张说，他认为，大西洋的火山岛原来是在洋中脊处形成的，随着在共同的对流体传送带上移动，于是岛屿的年龄离洋中脊越远越老。Wilson的海底扩张模式三、海底扩张说的提出 44主要内容一、洋底地形二、大洋岩石圈的结构三、海底扩张说的提出四、海底扩张说的基本论点五、海底扩张说的主要证据45四、海底扩张说的基本论点 全球规模的洋中脊是洋壳生长的地方，称为增生带，地幔物质由洋中脊轴部裂隙涌出，冷凝成最新洋壳，后形成的洋壳将先形成的洋壳从洋中脊轴部依次向两侧推开，海底洋壳的年龄随着与洋中脊距离的增大而增大； 当洋壳到达海沟

12、时俯冲、下沉、熔融，重返软流圈，所以海沟俯冲带又称消减带； 大洋岩石圈一面生长、一面消亡，不断更新，因而洋底基本没有比侏罗纪更老的洋壳岩石，地球的总体积或海盆的总体积也基本不变； 海底扩张起因于地幔对流，洋中脊是对流体的上升带或发散带，海沟是对流体的下降带或汇聚带； 大陆硅镁层驼于地幔对流体之上，犹如坐在传送带上一样被移动。46Hess海底扩张说与早期大陆漂移说的区别： 早期大陆漂移说认为大陆像船一样，排开洋底物质而运动，故受到地球物理学家的反对。 Hess认为大陆漂移是对流作用的直接结果，大陆被动地受到内部对流作用的推动； Hess模型已经基本接近板块构造理论，是板块构造理论发展中最重要的基

13、础阶段之一。47主要内容一、洋底地形二、大洋岩石圈的结构三、海底扩张说的提出四、海底扩张说的基本论点五、海底扩张说的主要证据48五、海底扩张说的主要证据 1. 海底磁异常特征491、海底磁异常特征 1906年布容（Bmnhes）发现某些火成岩的磁极性方向与现代地磁场的极性方向恰好相反。这一现象表明，地球的南、北磁极曾经发生过倒转或反转。 松山（Matuyama,1929）发现，地磁场的最近一次倒转发生在早更新世（大冰期）。 在20世纪50年代后半期，美国先锋号海岸和大地测量船进行了详细的海上磁测。于1961年编制了海底磁异常图，正磁极性用黑色表示，负磁极性用白色表示，磁异常图呈现为黑白相间的“

14、斑马条带”。当时的地质学家对这一图件都困惑不解。 五、海底扩张说的主要证据 50 瓦因马休斯假说（Vine et al.，1965）：海底磁异常条带，是在正反向交替的地磁场中，形成交替磁化的玄武岩条带而产生的。当新的大洋岩石圈由于地幔物质的上涌而形成时，一旦冷却到居里温度以下，必定沿着当时存在的地磁场方向磁化。如果地磁场是正常的，则获得正向磁化，如果地磁场极性反转，磁化就是反向的。随着海底扩张的继续进行，先成的磁性地壳将被新生的磁性地壳向两侧推开。于是，只要海底不断扩张和地磁场周期性地转向，先后相继的、正反磁化方向交替的洋壳条带就会从洋中脊轴部不断现外推移，而形成平行并对称于洋中脊分布的磁异常

15、条带。1、海底磁异常特征五、海底扩张说的主要证据 51基本特征：线条状：正反向地磁条带相间排列，每一条宽度仅2030公里，长数百到千公里，异常强度约400伽玛左右；定向性：平行洋脊，显著定向；对称性：以洋中脊为轴，对称分布；全球性。五、海底扩张说的主要证据 1、海底磁异常特征52洋中脊岩浆冷却与磁化五、海底扩张说的主要证据 1、海底磁异常特征53海底磁异常条带示意图五、海底扩张说的主要证据 1、海底磁异常特征54五、海底扩张说的主要证据 1、海底磁异常特征大洋底的磁力异常分布55五、海底扩张说的主要证据 1、海底磁异常特征东北太平洋磁力异常条带56五、海底扩张说的主要证据 1、海底磁异常特征雷

16、克雅奈斯脊磁力异常57五、海底扩张说的主要证据 1、海底磁异常特征大洋脊沉积物的磁条带58五、海底扩张说的主要证据 1、海底磁异常特征大洋底与大陆玄武岩序列的磁反转模式59磁极反转在地磁柱上的分布五、海底扩张说的主要证据 1、海底磁异常特征60大西洋、印度洋、太平洋磁性剖面五、海底扩张说的主要证据 1、海底磁异常特征61五、海底扩张说的主要证据 1、海底磁异常特征磁性地层柱62洋中脊海底扩张示意图热对热对流流洋中脊洋中脊海海沟沟火山火山俯冲俯冲帶帶62五、海底扩张说的主要证据 2、海底的年龄和海底扩张速度6363五、海底扩张说的主要证据 K-Ar火山岩定年的磁极反转年表2、海底的年龄和海底扩张

17、速度1992年的古地磁年表晚白垩纪和新生代的新古地磁年表64（据（据W.C.PitmanW.C.Pitman等，等，19941994）通过磁异常条带年龄的测定可以建立海底等时线，从而得到自洋脊形成以来的年龄，最老的海底年龄只有1.7亿年。五、海底扩张说的主要证据 2、海底的年龄和海底扩张速度65旧洋壳消减使洋底变年轻五、海底扩张说的主要证据 2、海底的年龄和海底扩张速度66五、海底扩张说的主要证据 2、海底的年龄和海底扩张速度67 以古地磁年表为参考，每个特定的洋底磁条带界线就是代表一定年龄的等时线，一幅详细的洋底磁异常图也就相当于标示洋底年代的洋底地质图。在这种情况下，等时线间隔就是海底扩张

18、速度，也就是板块间的相对运动速度的大致尺度。用某磁条带的宽度除以该磁条带的年代间隔，来得出这一时期海底扩张速度的大致值。通常以垂直于洋脊走向的半速度作为海底扩张速度。 海底扩张速度的误差来源有二： 一是古地磁年表的误差； 二是磁条带宽度的误差。五、海底扩张说的主要证据 2、海底的年龄和海底扩张速度68扩张速率的计算：海底磁异常条带的年龄t是已知的，各海底磁异常条带的宽度或它们之间的距离d是可以测出来的，将它们之间的距离除以它们之间的年代间隔，就可以得出当时该海区的平均海底扩张速率。 vd/t五、海底扩张说的主要证据 2、海底的年龄和海底扩张速度69 全球海底扩张速率和扩张方向图五、海底扩张说的主要证据 2、海底的年龄和海底扩张速度70东太平洋海岭是全球海底扩张最快的地区，18cm/y71五、海底扩张说的主要证据 3、转换断层 洋中脊和磁条带沿断裂带的错位，最初认为洋中脊和磁条带是连续的，后期才被断层错开，产生位移。 1965年威尔逊（Wilson,1965）摒弃这种观点，认为磁条带从洋中脊活动时就错开了，并提出了转换断层的概念。 72五、海底扩张说的主要证据 3、转换断层 转换断层是横切洋中脊的一种剪切断层，它的活动与洋中脊的扩张同时进行，使水平错动仅发生在两段洋中脊的顶部之间，且水平位移方向与两段洋中脊错动方向正好相反。73转换断层与走滑断层的对比 走滑（平移）断层：随着