大三啦大地构造02principal tectonic features of the earth

大地构造学

（Tectonics）2.Principaltectonicfeaturesoftheearth2023/2/142五、大洋构造2023/2/1431.洋壳组成洋底地形基本单元与厚度变化2023/2/144大洋中脊（中央海岭）转换断层大洋盆地、海山无震海岭、微型大陆破裂带层1，沉积层，厚度变化大，大洋中脊上往往缺失或作零星分布。层2，火山岩和浅成岩层，沿中脊顶部广泛出露，也广泛分布于洋盆中，纵波速度变化大。深海钻探表明，主要由拉斑玄武岩，部分为固结沉积岩组成。（分为3层，A,B,C)层3为辉长岩或橄榄岩，纵波速度和厚度都十分稳定，厚度在5公里左右，是大洋地壳的主体部分。（分为二层A,B)层3的底面为莫霍面，该面之下为上地幔。莫霍面实际上是海水渗透和热液蚀变的最低界面。正常大洋地壳（洋盆区）的一般厚度为5-10公里。在大洋中脊轴部，由于沉积层和大洋层的变薄或缺失，地壳厚度减至3～5公里。在无震海岭或海底火山区，地壳厚度可以增大到15公里或更大。在印度洋塞舌尔群岛以及其他一些海底高地，属于残留的微型大陆，但是地壳厚度一般小于正常的大陆地壳。较薄的大陆地壳叫做次大陆地壳；较厚的大洋地壳叫做次大洋型地壳二者统称过渡型地壳。大洋型地壳区别于大陆型地壳的要点，在于薄而重，同时缺失大陆型地壳所特有的“花岗岩层”。大陆型地壳不仅具有“花岗岩层”，而且“玄武岩层”也比大洋型地壳大大增厚。这样一般大陆地壳就比大洋地壳厚达4-6倍。深海钻探与洋壳(略过）莫霍计划（1961-1966）-深海钻探计划（DSDP,1968-1983）-大洋钻探计划（ODP,1985-2003）-综合大洋钻探计划，IODP，2003-2013)1961年，“莫霍计划，MOHOLE”：目标是钻透洋壳和莫霍面来获取地球的上地幔样品。美国“卡斯1号”钻探船1961年在美国加利福尼亚湾外试钻，接着在墨西哥西岸外钻到了玄武岩，在水深3560米以下，井深仅183米。随后“莫霍计划”夭折。深海钻探计划（Deep

Sea

Drilling

Program，DSDP,1968-1983）“地球深部取样联合海洋研究机构”，制订了深海钻探计划—DSDP。1968年8月：“格洛玛·挑战者（Glomar

Challenger)”号首航墨西哥,深海钻探计划正式开始。1975年：由于该计划执行以来取得了显著成果，苏联、联邦德国、英国、日本等国也加入了该项计划，深海钻探计划进入了大洋钻探的国际协作阶段（InternationalPhaseofOceanDrilling，IPOD。1975年12月第45航次开始了国际大洋钻探计划的钻探活动，重点研究洋壳的组成、结构和演化。“格罗玛·挑战者号”完成了96个钻探航次，总里程超过60×104公里，在624个钻位上钻探了1092个深海钻孔，采集深海岩心总长超过97公里，采集范围覆盖了除北冰洋之外的全球各大洋。国际大洋钻探计划(ODP,1985-2003):大洋钻探计划（ODP）是深海钻探计划（DSDP）的继续。DSDP的编号为1～99航次，ODP则自第100航次起编号，每一个站位可以钻一口或几口井。ODP采用“JOIDES·决心”号钻探船，船长143米，宽21米，钻塔高61米，排水量16862吨，钻探能力9510米，钻探最大水深8235米。中国于1998年春加入了大洋钻探计划（ODP），“JOIDES·决心”号钻探船于1998年2月18日到中国南海，作为ODP第184航次，历时2个月，在南海南北6个深水站位钻孔16口，连续取心5500米，采取率达95%。ODP184航次揭示了南海演变史，发现了3000万年前海底扩张、2000万年前地质和气候突变等证据。综合大洋钻探(IODP)科学计划(2003-)：IODP362次正在招募中。。。深海钻探与洋壳(略过）莫霍计划（1961-1966）-深海钻探计划（DSDP,1968-1983）-大洋钻探计划（ODP,1985-2003）-综合大洋钻探计划，IODP，2003-)2023/2/149深海钻探与洋壳1）证实了海底扩张与洋壳生长：大洋地壳确实比陆壳年青得多,最老的岩石未超过1.7（1.9)亿年；2）F.J.瓦因等根据海底扩张思想对海底条带状磁异常作出的年龄预测基本上是正确的，即随着远离大洋中脊，洋壳年龄呈线性增加，上覆沉积物底部层位时代逐渐变老，沉积层逐渐增厚。3）证实俯冲增生和构造侵蚀作用。4）边缘盆地：根据板块构造理论，岛弧陆侧的边缘盆地，是弧后扩张作用的产物，下伏着扩张新生的洋壳，其年龄应比岛弧洋侧的俯冲洋壳年青。在马里亚纳弧后的菲律宾海钻到了始新世（约5000万年）以来的洋壳；而马里亚纳弧东侧太平洋洋壳的年龄为晚中生代。DrautandClift,20135）大洋脊两侧岩石组成对称性：

（1）厚度变化：在大洋中脊顶部，沉积层通常很薄，甚至完全缺失；向两侧越远越厚。自中脊轴部到洋缘一带，沉积物厚度一般由0增加到1.3公里左右。（2）层序一致：沉积物层序的对称性表现在某一钻探点揭露的洋底沉积物层序，往往与中脊另一侧相对应地点的层序非常相似，而与同一侧某些地点的沉积层序差别较大。（3）年龄对称：洋底年龄有对称于洋中脊轴分布的格局。大多数钻探点的最老沉积物年龄与钻探点所在的磁异常年龄相当一致。2.洋底地形基本单元与构造2023/2/1412大洋中脊（中央海岭）转换断层大洋盆地、海山无震海岭、微型大陆破裂带（1）大洋中脊大洋中脊也称为中央海岭：全球最宏大的构造单元之一。地球上最大、最长的山系。这条洋底山系在太平洋、大西洋、印度洋连续延伸。并且展入北冰洋，成为环球山系，总长约八万公里。大洋中脊顶部的水深约2000-3000米，高出两侧洋盆约1-3公里。有些高起处，可突出海面成为岛屿。中脊的宽度不一，宽者可达三、四公里，总面积约占洋底面积的32.8%。2023/2/1414太平洋海底地貌大西洋海底地貌Themid-oceanicriftsystemExplorerRidge:探险者海岭QueenCharlotteIslands:夏洛特皇后群岛JuandeFucaRidge:胡安德富卡洋脊GordaRidge:戈尔达海岭Mendocinotransformfault:门多西诺转换断层Galapagos:加拉帕戈斯MTJ-Mendocinotransform-transform-trenchtriplejunctionThemid-oceanicriftsystemEastPacificrise:东太平洋洋隆Galapagos:加拉帕戈斯CarlsbergRidge:卡尔斯伯格海岭Bouvetridge:布维岛海岭Scotia

Arc:斯科舍岛弧Themid-oceanicriftsystemEastPacificrise:东太平洋洋隆Galapagos:加拉帕戈斯CarlsbergRidge:卡尔斯伯格海岭Bouvetridge:布维岛海岭ScotiaArc:斯科舍岛弧Azores:亚述尔Gibraltar:直布罗陀REYKJANESRIDGE:雷克雅内斯海岭SevernayaZemlya:北地群岛2023/2/1418洋脊构造要素北大西洋洋脊转换断层裂谷2023/2/1419太平洋：位置偏东，两坡平缓，一般称为东太平洋海隆。大西洋：山系居于正中部位，轮廓与大西洋两岸平行，也是S型弯曲，其两坡较陡，故称为大西洋中脊。印度洋：大体位于大洋中部，整个洋中脊形状歧分三支，成为倒置的Y型。虽然大西洋洋中脊发现较早，但直至1956年，才由拉蒙特地质所的瓦因和希曾首先指出，整个世界大洋洋底横贯一条大洋中脊体系。大洋中脊的发现是近代地质学的一项重大成就。由此曾进一步导致了海底扩张说的建立，大洋中脊顶部是形成新海底的扩张中心。2023/2/14201)大洋中脊在南端相互相连。东太平洋海隆南部向西在澳大利亚以南与印度洋中脊的东南支相接；大西洋中脊介于南、北美洲与欧、非洲之间，向北过冰岛进入北冰洋；印度洋中脊的西南支绕行于非洲以南与大西洋中脊南端相接；北支与红海-亚丁湾裂谷相连。BTJ布维特岛（Bouvet）ITJ2023/2/14212)三大洋中脊的北端伸展入大陆：东太平洋海隆北端进入加利福利亚湾，潜没于北美洲大陆西部之下；大西洋中脊北支，经冰岛进入北冰洋，从罗蒙诺索夫海岭与欧亚大陆之间的南森海盆通过，并在勒拿河河口附近伸向西伯利亚；印度洋中脊的北支进入红海-亚丁湾。罗蒙诺索夫海岭2023/2/14223)中脊地带的地形比较复杂：横向上，呈现波状起伏的形态；纵向上，岭脊与谷地平行于轴向延伸，相间排列。谷地中有一些沉积物，有些地方填平成平地，岭谷起伏的幅度，随着靠近中脊轴部愈益增大。在大西洋和印度洋中脊的轴部，一般有中央裂谷沿中脊走向展布。裂谷从中脊顶部切入，深约一、两公里，宽数十到一百多公里。2023/2/1423大西洋海底地貌4)转换断层：洋中脊带在构造上并非连续不断，他被一系列与轴线相垂直或斜交的大断裂带切断。这种大型断裂在地形上表现为狭长海脊和海槽相间排列，往往是一系列脊槽沿断裂带走向，呈雁形状布列。崖壁在中脊轴部较高，向两翼渐次变低。这种横向断裂把裂谷和纵向岭脊平错开，错移的幅度可达数十到数百公里（在东太平洋海隆和大西洋中脊的赤道部分，这种平错最为显著），有的幅度可达千公里以上。火山、地震发育（2）转换断层（3）大洋盆地大洋盆地的面积约占整个海洋的一半。大洋盆地的轮廓受制于大洋中脊的分布格局。东太平洋海隆偏于东部，因此海隆以西大部分太平洋可看作一巨大洋盆，在海隆以东的洋盆面积就小得多。大西洋的洋盆，则对称地分布在S型洋中脊的两侧。印度洋的洋盆被三叉形的洋中脊分隔成三部分。（3）大洋盆地海岭或火山链把洋盆分割成次一级的深海盆地。深海盆地的一般深度为4-6公里。在大西洋北部拉布拉多和冰岛附近的海盆水深最浅，为2600米至3000余米，而太平洋的一些深海盆地的一般深度5000余米，局部可达6000米以上。拉布拉多深海平原：1)是地球上最平坦区域。坡度小于1/1000，有时甚至小于1/10000。深海平原的基底起伏，但由于有较厚的深海沉积物的披覆把起伏的基底盖平。2)深海平原中，有的是由海生生物遗体堆积成很平坦的海底平原，主要发育在热带海洋区，也有微起伏的深海平原或由浊流堆积成缓斜的深海扇。3)如果海底沉积物没有或极薄，则玄武岩基底表面控制了海底地形，呈现为深海丘陵，它的起伏比较缓和。这种地形分布很广，在太平洋它约占整个洋底面积的80-85%。通常，海丘呈圆形或椭圆形，直径可达5公里，小者甚至不足一公里，多为玄武岩流组成的小型盾形火山。有些丘陵呈纵长的外形，可有数个顶峰。如果深海丘陵上覆沉积较厚，往往构成波状深海平原。海底地形

洋盆的沉积物主要为深海红粘土、钙质和硅质软泥，陆源碎屑物质比较少见。

在浅于碳酸钙补偿深度的海区，接受了远海钙质软泥沉积；

而在水深大于碳酸钙补偿深度的地方，沉积了硅质软泥和深海红粘土。

在邻近岛弧或火山岛的地区，火成碎屑成分占有一定的比重；

在赤道生物高产带沉积速率高，沉积厚度较大。

在近极地海域，沉积了冰川搬运的物质。海底沉积

1)深海盆地基岩的研究程度不如中脊地区，基岩露头一般比较少见，主要见于洋底隆起区周缘的断裂带和一些构造阶梯处。在深海盆地拖采和钻遇的玄武岩、辉长岩以及超基性岩类，与大洋中脊的相应岩石是十分类似。

2）深海盆地的地壳具有典型的三层结构，地壳厚约6—8公里，随着接近大陆地块和火山隆起区，其厚度有所增大。

3）洋盆区岩石圈的厚度平均约50～70公里，随着远离大洋中脊趋向大陆边缘，岩石圈的厚度和年龄均逐渐增大。

4）洋壳年龄递增的规律在火山隆起区及边缘海地区遭到破坏。基底岩石1）海山具有比较陡峭的斜坡和较小的峰顶区，相对高度在500米以上。有的顶部平坦，叫平顶海山。平顶海山问题是赫斯教授于1946年首先提出的，他为了纪念普林斯顿大学地学教授A.Guyot，将平顶的海底山称为盖奥特（Guyot）。2）海山绝大多数为火山成因。迄今至少已有数百个详细研究过的海山，肯定属于火山。有少数海山呈块状隆起，往往由变质岩和沉积岩组成，可能属于断块成因。3）太平洋海山数量最多，至少有7000座以上（大多集中在太平洋西半部），大西洋和印度洋中就少得多。平顶海山主要分布在太平洋中（约有220座）。4）海山广泛见于大洋中脊、大洋盆地、大陆边缘（甚至海沟）等各种地形单元，但在大洋盆地的海岭区特别多见。（4）海山海山沉积的二元结构：昌宁-孟连带广泛分布洋岛玄武岩（亚速海型或夏威夷型）并整合地上覆碳酸盐岩，此即C-P的海山序列

Torepresentapaleo-ridgeinPaleo-Tethys/Toindicatethattheplatemovedtothenorth①①②③④⑤⑥②③④⑤⑥（5）无震海岭无震海岭在洋底呈线状延伸的水下山脉，三大洋中都有分布，在太平洋尤其多见。海岭上无中央裂谷，也没有横断海岭的转换断层，其地形不像大洋中脊那么崎岖。无震海岭上现代活火山比较少见，尤其是没有频繁的地震活动。许多无震海岭绵延数千公里，宽约一、二百公里，高出两侧洋盆1～3公里，其走向往往与大洋中脊垂直或斜交，有时从大洋中脊方面直延至大陆边缘附近。无震海岭一般横切过磁异常条带的走向，二者并不协调。无震海岭往往有一隆起的基座，在隆起基座上再发育了链状分布的海山，高者出露水面成为岛屿。无震海岭上的沉积层，有远海碳酸盐沉积、生物礁相及火山碎屑等，其厚度不一，取决于深度及气候条件。一些顶部较平坦开阔的海岭上，沉积厚度较大，可达一、二公里，这与大洋中脊缺乏沉积盖层形成鲜明的对照。这些海岭高出于碳酸钙补偿深度(CCD)之上，接受了较厚的碳酸盐沉积。沉积物

无震海岭可分为火山性海岭和断块性海岭两类。

多数无震海岭属于火山成因。

少数海岭可能属于断块成因，这种海岭的边缘被断裂带所限。火山性海岭的分布十分广泛。火山海岭的成因与大断裂有关。断裂的存在导致其下压力降低，地幔物质局部熔融，并沿裂隙喷溢出来，从而形成了纵长绵延的海底火山链。

热点与板块运动。成因威尔逊（1963）提出了著名的热点假说。热点源于岩石圈板块以下的地幔处，相对于地球自转轴的位置大体上是固定的，它提供炽热岩浆，贯穿板块上升到地表形成火山。先形成的火山随板块运动移出热点并成为死火山，在后面的热点处又形成新的火山。由于热点处断续地喷溢形成火山，而板块不停地移过热点，这样不断地“推陈出新”，就发育成由老到新的一串火山链。因此，火山链实际上标出了板块漂移过热点的轨迹，记录了板块的运动方向。2023/2/1436露出海面的夏威夷群岛2023/2/1437夏威夷岛链北太平洋中的帝王海山也由夏威夷热点的火山活动所形成。但是，帝王海山的走向（北偏西）与夏威夷海岭的走向（北西向）间有一明显转折，表明太平洋板块的运动方向曾发生过变化。2023/2/1438（6）微型大陆

微型大陆是指散布于海洋深水区的大陆型或次大陆型地块，它们在地形上表现为海底的隆起，顶部一般比较平坦，局部高起处突露水面成为岛屿，地块周缘常被较陡的阶梯所局限。微型大陆的首要标志是地壳厚度较大洋型地壳明显增大，往往出现大陆地壳所特有的“花岗岩”层。有的微型大陆还广泛发育了火山岩建造。2023/2/1440成因

微型大陆可以视为大陆在构造演化过程中留下的一些残余部分，故亦称为残余大陆。

有的固定论者认为它们是大陆沉没、经历大洋化作用的残余部分，活动论者则认为它们是大陆分裂、漂移过程的残余部分。3.现今三个主要大洋——太平洋、大西洋和印度洋最大的大洋，总面积约1亿8千万平方公里，差不多等于世界大洋总面积（3亿6千万平方公里）的一半。约占全球总面积的35%，比陆地总面积还要大；最深的大洋，平均深度为3984米，世界大洋的最大深度（11022米）位于太平洋的马里亚纳海沟中。(1)太平洋3）自东向西，太平洋大致可分为3大区：（1）东部的太平洋海隆。以及受大型横向断裂带所控制的东太平洋区域。（2）中部的大洋盆地区。（3）西部的岛弧——海沟——边缘海区。(1)太平洋(1)太平洋4）地形与沉积物：1）深海平原比较少见，深海丘陵地形最为发育；2）太平洋洋盆中沉积层相对较薄，缺少陆源沉积。东太平洋海隆和东北太平洋海盆1）水深1000-4000米；顶部比大洋盆地底部高出1—2.5公里；2）宽度可达2000-4000公里。3）边坡比大西洋中脊的边坡和缓，0.001%-0.002%，并逐渐过渡到相邻洋盆近乎平坦的洋底面。4）顶部一般未出现如大西洋中脊那样显著的裂谷；5）平行于隆顶方向，有许多低矮的海脊和海槽。海隆顶部火山岩之上没有或者很少沉积物覆盖。东太平洋海隆横贯于太平洋的东部和南部，埃尔塔宁破裂带：

西部为南太平洋海隆或南太平洋海岭；

东部为东太平洋海隆。埃尔塔宁破裂带加利福利亚湾-东太平洋海隆向北延伸并消失。东太平洋海隆以东：1）与南美洲西海岸之间，发育斜向伸展的次一级海岭；2）洋底分隔成若干深海盆地和微小的板块：纳兹卡板块；可可板块。3）两个板块与南美洲、中美洲大陆间，为秘鲁—智利海沟，中美海沟。ChileRiseGalapagosRiseNazcaRise北美大陆以西及西南，为东北太平洋海盆。1）西和西南边界，是一系列海岭，自北而南为帝王海山、夏威夷海岭、莱恩群岛和土阿莫土群岛。2）东北太平洋海盆是太平洋中最大的海盆，其内部缺失大型海底隆起。3）北美大陆以西的东北太平洋洋底，似乎是已潜入北美大陆以下的东太平洋海隆的西翼，其海底地势总的说来向西倾伏变深。4）东北太平洋海盆广泛发育有一系列宏伟的近纬向断裂带。莱恩群岛土阿莫土群岛东北太平洋纬向断裂：门多西诺断裂带默里断裂带莫洛凯断裂带。南部断裂切过东太平洋海隆：克拉里永断裂带克利珀顿断裂带加拉珀戈斯断裂带复活节岛断裂带查林杰断裂带费尔南德断裂带埃尔塔宁断裂带中太平洋海岭和海盆东太平洋海隆和东北太平洋海盆以西，西太平洋岛弧—海沟系以东的区域：海岭、海山和平顶海山分布密集。海岭和海山多呈北西走向展布。夏威夷群帝王海山中太平洋海岭马绍尔群岛、吉尔伯特群岛和埃利斯群岛莱恩群岛-土阿莫土群岛中太平洋海岭和海盆夏威夷群岛西部：马库斯—内克海岭或中太平洋海岭。南部：马绍尔群岛、吉尔伯特群岛和埃利斯群岛；南东：莱恩群岛、土阿莫土群岛。埃利斯群岛东南，还有北西—南东走向的海岭，其上依次出露萨摩亚群岛、库克群岛和土布艾群岛。在马绍尔群岛以西，展布着一条东西向的加罗林海岭。中太平洋这一系列海岭，出露水面的岛屿或是火山岛，或是珊瑚礁岛。珊瑚礁岛的钻探表明，珊瑚礁以下的基底也是火山物质。珊瑚岛和火山岛有时相伴出现，他们统属于大洋岛类型。夏威夷群帝王海山中太平洋海岭马绍尔群岛、吉尔伯特群岛和埃利斯群岛莱恩群岛-土阿莫土群岛中太平洋海岭和海盆中太平洋这一系列海岭，出露水面的岛屿或是火山岛，或是珊瑚礁岛。珊瑚礁岛的钻探表明，珊瑚礁以下的基底也是火山物质。珊瑚岛和火山岛有时相伴出现，他们统属于洋岛型。夏威夷群帝王海山中太平洋海岭马绍尔群岛、吉尔伯特群岛和埃利斯群岛莱恩群岛-土阿莫土群岛中太平洋海岭和海盆区以西，为西太平洋岛弧—海沟—边缘海区．1）海沟通常呈单列延布，但是在日本本州附近发生分叉现象（琉球海沟与伊豆-小笠原-马里亚纳海沟）。2）海沟一般纵列于岛弧的向洋一侧，岛弧与海沟大抵平行延伸，他们在地形上有个显著特点是高差特别大。西太平洋岛弧—海沟—边缘海(2)大西洋大西洋纵贯着一条大洋中脊，从冰岛到