第二章海底地形与板块构造学说2013

第二章海底地形与板块构造学说2.1海底地形陆地多姿多态：山地、丘陵、平原、高原，河流、湖泊、峡谷等。海底会是怎样一种形态呢？如何知道？海洋水深测量20世纪初期，回声测量仪；二次世界大战期间，声纳技术开始应用。旁测声纳公元前85年，Posidonius开始沧海一粟、误差大从卫星上发射微波信号，海面反射微波信号，以此来测量海面高度的变化。一、水深测量技术发展绳测法声纳测量卫星遥感测量原理：声音在海水中传播——反射或散射——接收处理——水深。二、海底地形

陆壳大洋地壳大陆边缘洋脊洋盆先看一幅横切大洋的剖面，可辨识哪些地形单元？？陆壳稳定型活动型大陆架大陆坡大陆裙坡缓，海平面升降影响区转折地带、陡坡，海底峡谷（浊流成因）巨厚扇形堆积、海底峡谷出口岛弧型大陆架、岛弧、陆坡、海沟安第斯山型狭窄陆架、深邃海沟海岸河口岸、基岩岸、砂砾质岸、淤泥质岸、珊瑚礁岸和红树林岸、人工岸加州Montery以及Carmel海底峡谷之立体图

不规则的“V”型侵蚀地形浊流是陆坡区海底混浊的携带着大量泥沙的、沿陆坡向下运动的水流。旁侧声纳测量证明大西洋大陆坡基本上都是由海底峡谷占据主导海底峡谷常是陆源沉积物向外海输送的重要通道。出口为大陆裙、扇形的巨厚的堆积体山脚下的冲积扇，海底峡谷出口处亦多有类似的冲积扇构造

洋底洋盆大洋中脊海山、海岛、海岭、海台中央裂谷断裂带转换断层全球最大山脉体系火山（黑烟囱）、地震活动带脊槽相间排列火山成因深海平原平坦、面积大大西洋与印度洋的海底地形图太平洋海底地形图

2.2海底扩展与板块构造学说洋盆的形成与演化火山、地震带的形成成因——海底扩张与板块构造学说大陆漂移学说海底扩张学说板块构造学说

板块构造板块构造学说是60年代兴起的一种构造运动理论。它是在大陆漂移学说、海底扩张学说的基础上发展起来的。大陆漂移学说一、大陆漂移学说最初于1912年提出大陆漂移观点，1915年出版《TheOriginofContinentsandOceans》系统论述大陆漂移学说AlfredWegener(1880-1930)德国气象学家和地球物理学家一、大陆漂移学说1912年魏格纳提出的大陆漂移学说的主要内容（论点）：较轻的硅铝质大陆漂浮在较重的硅镁层之上，并在其上发生漂移；全世界的大陆在古生代晚期曾连接成一体，称为联合古大陆或泛大陆(Pangea)，围绕联合古大陆的广阔海洋称为泛大洋；从中生代开始，泛大陆逐渐破裂、分离、漂移，碰撞成山、分裂成海，形成现代海陆分布的基本格局。一、大陆漂移学说——论点

全球大陆沿着大陆坡拼合的结果之所以沿着大陆坡拼合，是因为大陆坡处由于剥蚀作用引起的损失较小一、大陆漂移学说距今约200Ma前的联合古大陆冈瓦纳劳亚一、大陆漂移学说——论据古生物学证据之一：南大西洋两岸恐龙化石具一致性，说明晚古生代-早中生代期间非洲与南美大陆是相连的一、大陆漂移学说——问题与挑战：漂移机制1.认为地壳滑动会产生极大的摩擦力，而要超过这么大的摩擦力而使地壳滑动，应该会导致地壳支离破碎﹙例如两大片岩石相互迭着，要将上面的一片做水平移动是何等的困难？﹚2.这么大的动力来源为何？由于受地球物理学的限制，当时人们尚不知道地球内部存在软流圈，大陆漂移缺乏物质基础一、大陆漂移学说——复活的主要原因

1.20世纪50年代古地磁学进一步证实大陆确实发生过大规模的漂移；2.地球物理学的进展揭示了岩石圈下部的软流圈，大陆漂移有了物质基础；3.海底地质学的进展。二、海底扩张学说

提出：

20世纪60年代初期，由美国地质学家迪茨（Dietz，1961）正式提出“海底扩张”的概念，赫斯（Hess，1962）加以深入阐述。二、海底扩张学说——论点（主要内容）

论点1.地壳下方有地幔，而地幔的热能熔融上部地幔的物质形成「岩浆」，岩浆自洋中脊流出形成新的海洋地壳，新的地壳向两侧推挤，海洋地壳因而向两侧扩张2.老的海洋地壳则在另一端没入地幔再度熔融成地幔的一部分，从而完成对老洋壳的更新.3.海底扩张是刚性岩石圈块体驮在软流圈上运动的结果，运动的驱动力是地幔物质的热对流；

4.如果地幔对流的上升流发生在大陆下面，就将导致大陆的分裂与大洋的开启。二、海底扩张学说海底扩张作用对流环地幔上涌洋中脊海沟海沟火山岛海底扩张学说的主要证据海底磁异常条带沿洋中脊呈带状对称分布的磁性正负异常带就是海底磁异常条带，单个磁异常条带宽约数公里到数十公里，纵向上延伸数百公里而不受地形影响。二、海底扩张学说的主要证据海底磁异常条带的形成模式图解洋中脊处形成的玄武岩中的古地磁记录了当时的地磁场方向。不同的磁异常条带反映的是不同的磁化方向。二、海底扩张学说的主要证据2.深海钻探成果深海钻探表明，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，最底部沉积物的年龄越来越老，并且与海底磁异常条带所预测的年龄十分吻合。3.转换断层

横向错断大洋中脊、断层的运动方向和性质在断层的两端突然发生改变的断层就是转换断层。全球大洋地壳的年龄洋壳的年龄不老于侏罗纪，相对于大陆地壳40多亿年的年龄而言十分年青，说明洋壳处于不断更新之中。大西洋底地貌

中间的山脉是大洋中脊（中央裂谷和转换断层）转换断层﹙三﹚板块构造学说由于累积了更多的海洋与地底结构的数据，尤其是发现了「软流圈」软流圈的发现：藉由地震波速度发现的，因为软流圈具有黏滞、流体状的性质，因此震波通过时速度较为缓慢﹙故有「低速带」之称﹚于1967~68年，勒比雄、麦肯齐、摩根，再以「大陆漂移说」「海底扩张说」为基础，提出了「板块构造学说」软流圈之上的坚硬部分称为岩石圈地球表面的岩石圈可区分成许多板块﹙以板块为主角而非地壳﹚坚硬的岩石圈板块可以在流质的软流圈上滑动，而不会有太大的摩擦力软流圈的热对流可使其上的岩石圈板块移动﹙动力来源﹚

板块的边缘由于板块的相互作用而成为地壳活动性强烈的地带；板块的相互作用从根本上控制了各种内动力地质作用及沉积作用的进程。三、板块构造——论点三、板块构造——板块划分三、板块构造——板块边界类型（1）离散型板块边界主要位于大洋中脊轴部，两侧板块相背运动，软流圈物质上涌，冷凝成新的洋底岩石圈。大洋中脊三、板块构造——板块边界类型（2）汇聚型板块边界

相当于海沟与板块碰撞带，两侧板块相对运动，在板块边界造成挤压、对冲或碰撞。又可分为俯冲边界与碰撞边界两种次级类型。三、板块构造——板块边界类型（2）汇聚型边界汇聚型板块边界缝合带三、板块构造——板块边界类型(2)汇聚型边界①俯冲边界相邻的大洋与大陆板块发生相互叠覆，一般是大洋板块俯冲到大陆板块之下，也称消减带。分两种次级类型：岛弧-海沟型，俯冲带上方发育岛弧，主要见于西北太平洋边缘；安第斯型（山弧-海沟型），大洋板块沿陆缘海沟俯冲于山弧之下，主要见于南美大陆西部边缘。三、板块构造——板块边界类型(2)汇聚型边界①俯冲边界日本海沟处的板块俯冲作用与地震震源分布边缘海大陆板块岛弧海沟软流圈岩石圈三、板块构造——板块边界类型(2)汇聚型边界①俯冲边界安第斯型板块俯冲带以不发育岛弧区别于太平洋西岸的岛弧-海沟型俯冲带加积楔软流圈三、板块构造——板块边界类型(2)汇聚型边界②碰撞边界印度板块与欧亚板块的碰撞过程恒河平原缝合带软流圈俯冲的大洋岩石圈正在发育的加积楔青藏熔融三、板块构造——板块边界类型（3）转换（平错）型板块边界

相当于转换断层，其两侧板块互相剪切滑动，通常既没有板块的生长，也没有板块的消亡。

板块运动的驱动力模型

A.地幔对流模式。巨大的对流环就像传送带一样驮着岩石圈板块运动；

B.重力拖曳。海沟处的拖曳力和大洋中脊处高密度物质的水平重力分量拖曳着板块水平运动；

C.热柱模型认为所有的向上对流被限定在几个狭窄的地幔柱内，而下降流则是冷的、重的俯冲着的大洋板块。三、板块构造——

板块运动的驱动机制问题（四）海洋盆地的形成与构造演化板块构造学说认为，大洋盆地的形成和演化与岩石圈板块的分离和汇聚运动密切相关。Wilson(1974)研究了大陆分合与大洋开闭的关系，将大洋盆地的形成和构造演化归纳为六个阶段(表2-6)，这就是迄今具有重大意义的“Wilson旋回”。板块构造——

洋盆的形成和演化（板块开合的“威尔逊旋回”）

板块最初运动始于洋中脊，热对流将地幔物质带至地表洋中脊部位，冷却后便成为新生的洋底，并从大洋中脊向两侧