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海洋地质地貌1、 海洋地质学学科性质、特点、任务及地位性质：海洋地质学根源于地质学，所研究的主要科学问题仍属于地质学的范畴。由于海洋地质学的研究对象是被海水所覆盖的岩石圈部分，所以海洋地质学与海洋学及其相关学科又有着密切的联系。与大陆古老岩石圈不同，大洋岩石圈是年轻的地质体，一般不超过2亿年。因此，海洋地质学主要是研究年轻大洋岩石圈的物质组成和性质、地质结构和构造，发展演化及相关效应等的科学。主要研究方法是地质学、地球化学和地理物理学方法。海洋地质学研究一般需要凭借各种具有高科技含量的仪器设备进行，并且多由一个综合性的研究平台如调查船、海底观测站、浮标等作为支撑。特点：海洋地质学是随着高新技术的出现由地质学和海洋学结合交叉衍生出的一门较新的边缘学科，产生于上世纪初（1920年出现第一部海底地质学，发展于上世纪中叶晚期（1960-1980，深海钻探计划实施，海底扩张与板块构造理论问世）。所以，海洋地质学的特点是：学科年轻、多学科交叉、依赖于高新技术、发展前景广阔任务：主要是研究解决满足人类对矿产资源和环境的需求，包括由此引发的军事和国家权益方面的需求中的科学问题。早期（一战和二战期间）主要是军事需求；上世纪中期后，人类对矿产资源需求日益增加；目前人类生存环境的重要性大大增加，同时绿色国土、海洋权益、以及深海大洋的“蓝色圈地”都对海洋地质学提出了新的和更为迫切的需求。学科地位：海洋地质学是海洋科学中支柱性学科之一，主要表现在：1）海底的地形地貌、构造变动、物质与能量的迁移转化等无不影响和改变着上覆水体及其其中的生物与化学组成；2）海洋地质学研究力量在海洋科学研究机构中最大；3）海洋地质学项目多，投资大，任务重；4）进展迅速，重大发现不断，推动着海洋科学向更深更广的领域发展；5）高新技术多，设备更新快，如投资巨大的IODP钻探船都采用了最先进的技术。2、 大洋中脊体系在大洋中所存在的两翼宽缓、倾斜对称的海底山脊，高约13km，宽度为1500km左右，连绵延伸在各大洋中，纵向延伸长度大于60000公里，称为大洋中脊体系。洋中脊在形成，但不一定位于大洋的中部。洋中脊是离散型板块边缘，是新洋壳生成的地方，由火山活动形成的新的洋壳随着洋中脊两侧的离散运动和冷却而下沉，从而形成洋中脊。3、 转换断层洋中脊为许多平行的貌似平移断裂的断层所错开，水平相对错动仅发生在两段洋中脊之间，在洋中脊的外侧，断层两侧地块不产生相对运动。这种由于海底扩张致使转换了性质的断层，特称为“转换断层”。转换断层规模很大，错动距离可达1000多公里，并且且形成“破碎带”。4、 大洋地壳结构的内容（分三层）沉积层区域性差别相当大，厚度为02km，平均厚度约0.4km；地震纵波速度（Vp）为1.62.5km/s。沉积物主要是由浊流搬运到深海的陆源、生物、自生和火山等成因的未固结沉积物，深海沉积物的分布通常受到洋内温度和盐度控制的底流和等深流的再搬运。沉积层通常在大洋中脊轴部缺失或极薄，随着远离洋中脊而逐渐增厚，洋盆边缘最厚可达2km。基底层火山岩层，是以玄武岩为主，夹有已固结的沉积岩，层面极不平坦，厚度变化较大，介于1.02.5 Km之间，平均约1.4 km； Vp为3.46.2 km/s。上部多为低钾拉斑玄武岩（即大洋拉斑玄武岩）、夹杂有深海沉积物的枕状熔岩及玻璃质碎屑岩。越往下沉积岩越少，以至消失；下部多为呈岩脉或岩床形式的辉绿岩；底部为席状岩墙群。大洋层是大洋地壳的主体。Vp为6.47.0km/s，由此推测可能是辉长岩、角闪岩或蛇纹石化橄榄岩等。其厚度相对变化不大，平均厚约5.0km。5、 洋壳与陆壳的基本区别（1） 物质组成洋壳主要由玄武质岩及超镁铁岩石组成，陆壳则以巨厚花岗岩质岩为主。相对洋壳，陆壳富集Si和K，而贫Fe，Mg和Ca。（2） 厚度洋壳平均厚度仅7km左右，而大陆型地壳厚度一般在3540 km之间。陆壳厚度变化较大，通常地势越高厚度越大，而裂谷下可能只有几公里。在海底，洋壳厚度总体相对稳定在7km左右。但是，大洋地壳厚度与地势的关系也有复杂的情况，如贯穿四大洋的洋中脊体系，虽是洋底最突出的隆起地形，其洋壳厚度比正常洋盆还小，仅25km；而海底山脉无震海岭（如夏威夷海岭），地壳厚度却可达20 km以上。（3） 地球物理特征洋壳虽薄，却以正重力异常值为特点，大洋盆地的布格异常值可达500 mGal；陆壳虽厚，其重力异常值却主要表现为负值，高山地区布格异常值一般为500300 mCal。这种情况表明，构成陆壳的岩石密度较洋壳小，而洋壳密度要大得多，这就是通常所说的地壳均衡现象。（4） 年龄陆壳上最古老的岩石或矿物可达3910842l08a；而洋壳岩石一般都小于1.6108a，最古老的洋壳也没有超过1.8108a，而且50的大洋表面积形成于最近65Ma，这意味着30的地球表面是在地质历史的最近1.5的时间内形成的。因此，洋壳要比陆壳年轻得多。（5） 火山活动大部分陆地上很少有岩浆或火山活动，而大洋内火山活动相对普遍得多，尤以大洋中脊和大洋边缘的岛弧为火山与侵入活动最盛；大洋以玄武岩和橄榄玄武岩等基性玄武质岩浆活动为主，大陆边缘则以安山岩、英安岩和流纹岩等中酸性火山岩为主。（6） 构造活动陆壳的褶皱和断裂构造都很发育，大部分山脉是由花岗岩质岩浆岩或（和）变形变质的变质岩或（和）未变形变质的沉积岩组成；而洋壳构造除大洋边缘沟弧体系外，广阔的洋底以断裂构造为主，特别是沿中脊轴分布的中央裂谷带以及与之垂直的横向大断裂，是地球表面规模最大的两大断裂系统。（7） 结构分层陆壳的分层不明显难以确定，变化较大，反映了其复杂的演化历史。尽管在有些地方可以分出上部的硅质陆壳和下部的镁铁质陆壳，但两层界面并不清晰连续，不具有全球性。相反，洋壳垂向上的三分结构在世界各大洋非常明显，尽管这些层（特别是层II和层III）的性质（岩性和厚度）在不同洋区随深度有明显变化，这只是反映了演化作用上的差异。6、 岩石圈、软流圈的内容岩石圈：指固体地球最上面的层圈，包括地壳和地幔的最上部，具有较高的刚性和弹性。可以说，迄今人类所掌握的直接知识还只是岩石圈之上很小的一部分还没有超出地壳的范围。但是，地球上所有的地貌景观无不是岩石圈作用的结果。岩石圈上覆水圈、大气圈和生物圈，下伏软流圈。因此，岩石圈同其它圈层相互作用的内容最为丰富，甚至包括同宇宙其它天体的相互作用。岩石圈的厚度从近于零或只几千米（大洋中脊下）到超过150km（大陆年轻造山带）。岩石圈厚度与其年龄有一定的关系。在最年轻的洋壳下面，岩石圈最薄。而在最老的陆壳下面，岩石圈最厚。刚性岩石圈是地球最外部的刚性固体圈层，但相比之下地壳岩石圈比地幔岩石圈更柔软，更易发生形变。在地幔岩石圈中，岩石的刚性系数随深度变大而增加，至岩石圈底界面时，能达上部刚性系数的4倍，因而它使板块具有刚性的特点。岩石圈的物质组成纵向和横向上都变化非常大，但大洋岩石圈物质组成相对稳定。地壳主要由花岗岩和玄武岩构成；上地幔岩石圈主要由榴辉岩（过去）或橄榄岩（现在）构成。软流圈：软流层厚度不一，各地层面深度不同，顶、底界面都是逐渐过渡的轮廓不清的层带。通常情况下，洋壳下的软流圈厚度比陆壳下的软流层大。洋壳下软流层底部的深度为400km，厚度约为350km；而在陆壳之下，底部深200300km，厚100150km。软流层的岩石处于部分熔融或塑性状态，当它受到很小的剪切力作用时就会很快发生形变，只要有微小的应力就能引起物质的流动。软流层虽有部分熔融，但地震横波仍能通过，说明熔融部分相当有限。有限的熔浆充填在难熔橄榄岩晶粒之间，橄榄岩构成软流层具有弹性的岩石格架。对于地震波，岩石格架起着固体的功能，传播地震波。在晶体颗粒之间所充填的熔浆对晶体颗粒起着润滑作用，在哪怕非常微小但长期作用力下，软流层物质就会发生塑性变形或缓慢的流动。因此，这层呈软化或塑性状态的物质，不具有抗剪应力的性能，该层内不可能发生地震，长期成流动状态。7、 无震海岭在洋底，除了大洋中脊体系之外，还有另一种壮观的海底地貌景观：由一系列火山性海山呈线状排列，延伸达千公里以上，称作海岭，又因这类海底火山山脉最大的特点是无地震，故称作无震海岭。无震海岭出露海面之上则称为火山岛链。北太平洋天皇夏威夷海岭是无震海岭的典型实例。海岭与大洋中脊的主要区别在于：其轴部无中央裂谷；无横断中脊的转换断层或破碎带；现代火山局限于洋中脊的一个端点(热点)；无地震活动或仅有火山活动引起的微弱地震。无震海岭指示了海底扩张或斑块移动的方向。8、 海底年龄的几件实事（1） 沉积物厚度 根据地球的发育历史和古生物记录，地球上早在1000Ma之前就有海洋，以现在大洋沉积速率0.01mma计算，海洋中应该有厚达10 km以上的沉积物。事实上，世界大洋沉积物最厚也不超过2km，平均只有0.5 km；（2） 海洋沉积物的分布极不均衡，沉积厚度可从零变化到几千米。最显著的特点之一是沿大洋中脊顶部一带几乎没有沉积盖层，从中脊两翼向下呈增大趋势。（3） 按传统的固定论观点，海陆位置固定不变，洋底年龄应当与大陆一样古老，并堆积起巨厚的分布较均衡的沉积地层。然而，至今在洋底没有发现超过2亿年的岩石样品；（4） 大洋钻探证明现今大洋地壳的年龄非常年轻 （170 Ma），最年轻的洋壳沿大洋中脊顶部分布，向中脊两侧年龄逐渐变老，并对称于大洋中脊的轴部。众多的事实说明，大洋岩石圈不是固定不变的，而是在不断地更新，大约是在2亿年左右的时间更换一次，这就需要有新洋壳产生和老洋壳消亡的地方（过程）。这正是板块构造理论和海底扩张学说产生的背景。9、 大陆漂移的主要证据（1） 岸线几何形态大西洋两缘的海岸线相互平行，岸线弯曲形状极为相似，若使两岸大陆拼合在一起，就像一张撕开的报纸。EBullard等（1965）选择约1000m等深线作为大陆真正边缘，利用计算机对大西洋两缘大陆进行拼合，效果很好。（2） 地质省对比基底岩石年龄相似的地区称为地质省。大西洋两岸古生代以前的地质省可以很好组合（岩石类型、地层、构造线、甚至矿床等）在一起。（3） 古气候根据古珊瑚礁、蒸发岩、红层、煤层、以及冰川沉积等的分布，采用“将今论古”的原则，都证明大西洋在中生代之前是不存在的。（4） 古生物及其变异早在1912年，古生物学研究就发现某些在特定时代出现于地球上的具有亲缘关系的生物种类，其遗骸被发现于目前被大洋完全隔开的地点，从而提出大陆是否曾有连接这个尖锐的科学问题（陆桥说）。在拼接的古大陆上，这些生物学上的亲缘关系便可得到很好的解释。（5） 古地磁测量结果表明，地球上绝大部分岩石的古经纬度位置与其目前所处的位置都有很大差距，例如印度的孟买，目前位于19N，但那里新生代玄武岩的磁性特征表明其原来是在32S处，说明印度在近6000万年以来向北漂移了约6000km。10、 海底扩张学说的基本内容（1） 大洋中脊轴部裂谷带是地幔物质的涌升出口。地幔物质自大洋中脊轴部裂谷涌出，并冷凝形成新的洋壳，新洋底同时推动先期形成的较老洋底逐渐向大洋两侧扩展推移，这就是“海底扩张”。（2） 海底扩张有两种表现形式一种是主动漂移扩张，指扩张着的洋底同时把与其相邻接的大陆向两侧推开，大陆与相邻海底镶嵌在一起。随着新洋底的不断生成和向两侧扩展，大洋逐渐变宽，两侧大陆随之远离，大陆与相邻洋底被地幔对流体驮载着缓慢运移是一种被动漂移运动。大西洋及其两侧的大陆属于这种形式。另一种形式是在海底扩张的同时，伴随有海底俯冲消亡的过程。当洋底扩展移动到一定程度，海底便向下俯冲潜没，重新回到地幔中去，相邻大陆逆掩于俯冲带上。海底在扩张运动过程中接受的沉积物因密度小、质量轻，不随海底潜没而被刮削下来，加积于逆掩的大陆侧，形成岛弧或边缘山弧。海底俯冲潜没产生的牵引作用，则在俯冲带形成深海沟，从而构成沟弧体系。太平洋属于这种被动俯冲消亡型。（3） 洋底存在周期与地幔对流洋底同时进行着产生、运动、潜没过程，具有一定的存在周期，周期不超过200Ma。海底运动的原动力是地幔对流，洋中脊是地幔对流的涌升与离散区，大洋盆地是地幔物质的运动区，海沟是地幔对流的下降汇聚区。在热地幔物质涌升的中脊轴部发生火山活动，并出现高热流异常。在经历了漫长运动的洋底向下俯冲的海沟区，则形成低热流异常带。由于洋底周期性地更新，洋底的年龄不超过中生代，因接受沉积的时间短，总体上比较薄，从中脊向大洋边缘呈增厚趋势。11、 板块构造的基本内容（1） 地球垂向结构与流变学划分：地球垂向上分为壳、幔、核三部分，它们有各自的化学性质、矿物组成及其结构，壳幔间和幔核间的过渡带均为化学成分不连续面。地球最上部可分为岩石圈和软流圈。岩石圈包括地壳和位于软流圈以上的上地幔，岩石圈和软流圈的过渡带上无化学成分的改变。虽然作为地球最外部的岩石圈本身在化学成分上很复杂，但力学上具有刚性特征。软流圈在缓慢而长期的作用力下，会表现出塑性变形和缓慢流动的性质，岩石圈漂浮在软流圈之上可作侧向运动。（2） 地球表层平面结构与板块划分：地球表层的刚性岩石圈并非是具有统一刚性强度的统一球壳，而是被一系列构造活动带（如地震带）分割成的许多大小不等的称为岩石圈板块的球面板状块体（板块）。（3） 板块活动性与活动结果：板块内部是稳定的，而板块边界是地球上最具活动性的构造带。那些基本上不发生构造活动（极少有地震）的板块，被活动的、具有频繁地震发生的洋中脊、海沟和边界断裂带所包围。板块间的相互作用是地表构造活动的主因，板块运动及板块间的相互作用导致了目前海陆的分布格局、地表形态、山脉的形成、地震、火山和构造活动等。（4） 海底扩张与大陆漂移的本质：海底扩张是一对岩石圈板块沿中脊轴两侧的拉张运动，而大陆漂移则是位于岩石圈板块上的大陆作为“被载体”，随着板块的运动而被动地发生长距离水平位移，类似于传送带原理。（5） 板块的旋回性：板块边产生、边运动、边消亡，周而复始。岩石圈板块是由洋中脊中央裂谷带涌出的炽热地幔物质不断冷却而成。板块在脊轴附近的增生区较薄，随着时间推移和板块远离脊轴，逐渐冷却而增厚。海洋岩石圈板块最终将消亡于海沟之下的俯冲带。在消亡过程中，冷的岩石圈下潜沉入地幔。在岩石圈板块潜没的倾斜地带可发生浅、中、深源地震。（6） 板块的原动力：地幔物质对流。12、 板块划分大板块：欧亚板块、太平洋板块、美洲板块（北美板块和南美板块）、非洲板块、印度澳大利亚板块（也有的称印度板块、印度洋板块或澳大利亚板块）和南极板块。中板块：纳兹卡板块、可可斯板块、加勒比板块、菲律宾海板块和阿拉伯板块13、 板块边界类型（1） 拉张型板块边界：全球裂谷系统包括大陆裂谷和洋中脊裂谷，只有洋中脊裂谷才是板块边界。由于两板块作相背分离运动，故又称分离型(divergent) 板块边界。又因为中脊裂谷是板块增生的地方，故也叫扩展型板块边界。该类板块边界的主要特征：正断层为主，热流值很高，震源浅，地震集中在一般不超过20 km的狭窄地带，由于新生岩石圈的强度较低，所以发震频率低，震级小，大多在5级以下，最大震级也不会超过7级。（2） 挤压型板块边界：两板块间的应力场以挤压为主，边界两侧板块向一起聚合汇集，故又称汇聚型或聚敛型(convergent)板块边界；这里也是板块消亡的地方，所以也称其为消亡型或破坏型板块边界。构造活动强烈而复杂，以逆掩断层型为主，地震活动震源深、震级大，热流值低。可进一步细分为两亚类五种形式：A.俯冲型(西太平洋型海沟岛弧型、东太平洋型洋壳大陆型、洋壳洋壳俯冲型）；B.碰撞型(陆间海型、缝合线型)。俯冲板块边界的特点从海沟向岛弧或大陆方向，依次出现浅源、中源和深源地震，震源集中在一个倾斜面上，投影在水平面上则为一很宽的地震带；板块沿俯冲带俯冲摩擦生热，热流值从海沟向岛弧或陆侧呈升高趋势；在岛弧或陆缘山弧会发生强烈的火山作用，“环太平洋火山带”即与俯冲边界的两板块的相互作用有关。可以想象，两陆块的相撞必然产生巨大的挤压，使岩层不断弯曲、破裂、逆掩、变质，不同类型的岩石相互混杂在一起。如果板块相对运动停止，则活动性消失，这时主要受外力作用，在地质历史上将成为古缝合线（suture zone），标志着这里曾是板块边界，如乌拉尔山、北祁连山等。碰撞型边界特点地震带极宽，以浅、中源地震为主，最大震级为8.7级；由于岩石圈上部的陆壳古老而复杂，发育了众多的断层；伴有比较强烈的岩浆活动；热流值相对较高；具有正常大陆地壳两倍的厚度（陆壳增厚。事实上，这类边界是两个大陆板块相互作用的极宽阔而复杂的地带，而不是一条明确的界线。在大陆发生碰撞之后，板块的相对运动和沿边界的挤压作用仍然持续着。（3） 剪切型板块边界-与转换断层相当，又称为转换型(transform)板块边界。转换断层以剪切作用为主，震源机制属“剪切”型，剪切方向与板块相对运动方向一致。在这样的边界，既没有板块增生，也没有板块消亡，仅只是一些滑移迹线，有人称其为守恒板块边界。地震大都为浅源地震，地震带较窄，地震频度和震级明显比拉张型边界为大；地貌上表现为“地堑型”谷地，是一条长而平直的破裂带，宽数公里至数十公里。一 、离散型拉张 1、大陆裂谷（东非大裂谷） 2、洋中脊裂谷（大洋中脊、红海）二、会聚型挤压 板块俯冲 3、洋壳陆壳俯冲型 ： 海沟岛弧体系 （西太平洋） 海沟陆缘山弧体系 （美洲西海岸） 4、洋壳洋壳俯冲型 （马里亚纳海沟） 碰撞 5、陆间海式 （欧非之间地中海） 6、缝合带式 （喜马拉雅山）三 转换型剪切 7、（胡安.德富卡洋脊等）14、 威尔逊旋回与大洋演化板块构造学说主张，大洋出现之前经历了由大陆拉张、出现大陆裂谷；随拉张运动进行，大陆分离，出现新生海洋壳(红海)；随着两个板块的分离，洋底不断展宽(大西洋)。成熟大洋在边缘通过俯冲作用逐渐收缩变小(太平洋)，两侧大陆相向漂移；相向运动板块的前缘陆地相互接近，大洋趋于关闭(地中海)；当板块的前缘陆块相遇，大洋消亡，板块碰撞、挤压、隆起成为高大山脉(喜马拉雅山)。威尔逊将上述大洋盆地的形成和发展归纳为六个阶段。15、 稳定型陆缘构造特征：（1） 反射和折射地震资料反映出向海侧是典型的洋壳（2） 陆侧基底深度大于洋侧深度（3） 陆壳向洋变薄的趋势（4） 陆壳受断裂强烈切割破碎形成一系列地垒和地堑、半地堑，它们逐级呈梯状下降，过渡到洋壳基底（5） 陆架盆地和陆隆盆地发育，并充填着巨厚的沉积物。16、 西北太平洋大陆边缘地貌特征西北太平洋大陆边缘地貌特征：（1） 普遍发育沟-弧-盆地貌组合。海沟、岛弧、边缘海盆排列十分有规律，十几个沟-弧-盆体系呈现出花瓣式图案，镶嵌在东亚大陆边缘。（2） 西太平洋沟-弧-盆体系可分为陆缘沟-弧-盆体系和洋缘沟-弧-盆体系两类。前者靠近大陆一侧，是大洋地壳对大陆地壳俯冲构造环境中形成的，如琉球海沟-琉球群岛-冲绳海槽组成的沟-弧-盆体系；后者靠近大洋一侧，是大洋地壳对大洋地壳俯冲构造环境中形成的，如马利亚那海沟-马利亚那群岛-菲律宾海盆组成的沟-弧-盆体系。两者在地貌特征上既有相似之处，也存在若干差异。（3） 陆缘边缘海内侧大陆架十分发育。白令海、鄂霍次克海和中国海陆架是世界上最宽广的堆积型大陆架。 （4） 区内地形起伏反差大。该区不仅有沟、弧、盆正负相间的巨型地貌，还有陆缘、洋缘两类沟-弧-盆体系，后者又有多盆多弧现象。这里既有世界最深的海沟，又有高耸的岛弧山地，地势反差达15000米之巨。 17、 双变质带的内容在挤压型板块边界，由于在板块接触带温度和压力分布而形成的高压低温和高温低压两种变质带，被称为双变质带。双变质带成对出现，形成时代大致相同（若有早晚，高压带比高