地球系統(tǒng)與海底科學(xué)

地球系統(tǒng)與海底科學(xué)第1頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四1地球的基礎(chǔ)知識(shí)1.1地球的宇宙環(huán)境宇宙太陽八大行星月球地球運(yùn)動(dòng)：自轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)第2頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四1.2地球的形狀1、大地水準(zhǔn)面：在海洋上不考慮波浪、潮汐和海流的存在、海水完全靜止時(shí)的海面，在大陸上是靜止海面向大陸之下眼神的假想“海面”。兩者總稱為大地水準(zhǔn)面。2、地球形狀不規(guī)則等位勢(shì)面的形狀，即全球靜止海面的形狀。理想的地球形狀就是大地水準(zhǔn)面的形狀。地球真實(shí)形狀為梨型，北凸14m，南凹24m。尺度：地表5.1億km2，赤道半徑6378km，兩極6357km，平均6371km。第3頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四1.3地球圈層結(jié)構(gòu)１、結(jié)構(gòu):外圈：大氣圈、水圈和生物圈內(nèi)圈：地殼、地幔、地核。地殼:平均厚度15km，陸地較厚，平均33km，主要硅鋁質(zhì)（花崗巖）；海洋很薄，平均6km，為硅鎂質(zhì)（玄武巖）。地幔：質(zhì)量和體積分別占67.6%和83%，由鐵、鎂、硅酸鹽物質(zhì)組成地核：相當(dāng)于鐵隕石；液體外核；固體內(nèi)核軟流層：該層地震波明顯降低，成為一個(gè)低速層。第4頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四2海與洋2.1海陸分布：對(duì)庶分布:南極為陸，北極為水；南半球海水連一體，北半球陸地連成一體；南半球水多，北半球陸多；三大洋似伸向大陸的三個(gè)大灣，成鼎狀分布。海陸分布不均衡:北半球，陸地占其總面積的67.5%，南半球占32.5%；北半球海洋和陸地比例為60.7%和39.3%，南半球海陸比例為80.9%和19.1%。海洋是相互連通的，陸地是分隔的以海平面為基準(zhǔn)線，海洋深度超過陸地高度第5頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四海和洋的劃分１洋：地球上連續(xù)巨大的咸水體。面積廣闊，占海洋總面積90.3%；遠(yuǎn)離陸地，受陸地影響小；水較深（平均2—3千米）；有獨(dú)立的環(huán)流和潮波系統(tǒng)；底質(zhì)為軟泥、紅粘土。洋的劃分及其形態(tài)特征地理位置劃分：太平洋，大西洋，印度洋，北冰洋研究角度劃分：太平洋，大西洋，印度洋，南大洋第6頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四1)、太平洋：面積最大，占地表總面積1/3，海洋表面積的1/2；平均深度4028m，東西最寬達(dá)半個(gè)赤道。海底地形以東部洋脊為主；東北部為洋盆,上有斷裂帶；中部海山集中,群島很多；北部和西部多島弧、海溝和邊緣海。2)、大西洋：面積占世界大洋面積1/4，平均深度3627m。海溝4個(gè)，最深9218m。洋脊橫貫?zāi)媳?。赤道窄，分南北大西洋，海岸形態(tài)：南：平直無附屬海；北：迂回曲折，多島嶼、港灣和附屬海。3)、印度洋：面積占世界洋面積的1/5，平均深度超過大西洋，平均3897m。最深7450m?！叭搿弊中脱蠹梗河赡隙睌U(kuò)張速度減小。4)、北冰洋：面積最小，水深最淺，平均1200m。有人稱其為北極地中海。具有世界上最寬的大陸架：1000km。5)、南大洋：南緯45度至南大陸間的廣闊水域；具有獨(dú)特的潮波系統(tǒng)和環(huán)流系統(tǒng)。第7頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四2海：面積小，占總面積9.7%；深度較淺水色低，透明度小，位于大陸邊緣，被陸地、島弧分割的許多形態(tài)各異的小水體?？拷懙?，受陸地影響大；無獨(dú)立的潮波系統(tǒng)；底質(zhì)為陸屑。海的分類：所處的位置陸間海：陸間海是指位于大陸之間的海，面積和深度都較大，如地中海和加勒比海。內(nèi)海：是伸入大陸內(nèi)部的海，面積較小，其水文特征受周圍大陸的強(qiáng)烈影響,如渤海和波羅的海等。邊緣海：位于大陸邊緣，以半島、島嶼或群島與大洋分隔，但水流交換通暢，如東海、日本海等。3海灣:洋或海延伸進(jìn)大陸且深度逐漸減小的水域。錢塘潮4海峽：兩端連接海洋的狹窄水道。最主要的特征是流急，特別是潮流速度大。直布羅陀海峽，渤海海嘯第8頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四中國(guó)海形態(tài)1、渤海：內(nèi)陸海，從老鐵山角（老鐵山頭）至蓬萊角（登州頭）聯(lián)線與黃海為界。面積7.7萬km２，平均深度18m，最深83m。2、黃海：半封閉淺海，南界為啟東嘴至濟(jì)州島連線與東海相接。面積38萬km２，平均深度44m，最深超過100m。地形中央凹地。3、東海：太平洋邊緣海，水域遼闊，面積77萬km２，平均深度370m，最深2719m。4、南海：面積350萬km２，平均深度1212m，最深5377m。第9頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四3海底地貌形態(tài)3.1海岸帶定義：水位升高便被淹沒，水位降低便露出的狹長(zhǎng)地帶海岸：潮上帶海灘：潮間帶水下岸坡：潮下帶3.2大陸邊緣穩(wěn)定型大陸邊緣：大西洋型大陸邊緣；由大陸架、大陸坡、大陸隆組成活動(dòng)型大陸邊緣：太平洋型大陸邊緣，可分為島弧亞型和安第斯亞型第10頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四穩(wěn)定型大陸邊緣1、大陸架：海岸線到水深200米以內(nèi)，平均深度133米；寬度1—1000km，平均75km；平均坡度0.1度；地殼為硅質(zhì)花崗巖構(gòu)成。浪、潮、流季節(jié)變化，豐富的油氣田，漁業(yè)，養(yǎng)殖業(yè)主要場(chǎng)所。2、大陸坡：陸架外緣較陡傾斜的地區(qū)，平均坡度4.3度，寬度15—90km，平均28km，深度200—2500m。地形：深切陡峭的V型海底峽谷，水下沖積錐．3、大陸基（裙）：坡外與洋盆間較平坦地區(qū)；面積大，平坦，深度2000—5000m，平均3700m。第11頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四活動(dòng)性大陸邊緣第12頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四（二）、洋中脊1、洋中脊是大洋的主體,大洋中的山脈或隆起，成因相同、特征相似。具有全球規(guī)模(如圖）。北端在各大洋分別延伸上陸，南端互相連接。頂部水深大多在2~3km，高出盆底1~3km，寬數(shù)百至數(shù)千千米不等。面積占洋底面積32.8%。全長(zhǎng)7萬余公里。2、軸部都發(fā)育有延其走向延伸的斷裂谷地，稱為中央裂谷(riftvalley)，向下切入1~2km，寬數(shù)十至一百多千米。是一個(gè)全球性地震活動(dòng)帶，震源淺、強(qiáng)度小，釋放能量占全球地震釋放能量5%。是海底擴(kuò)張中心和海洋巖石圈增生的場(chǎng)所。擴(kuò)張速度平均1—15cm年。其上有橫向斷裂(transformfault)，如羅曼奇斷裂帶，大西洋脊錯(cuò)移1000km以上。第13頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四１、海底中存在大洋中脊(mid-oceanridge)，大洋中脊軸部裂谷帶是地幔物質(zhì)涌升的出口，既海底擴(kuò)張的中心涌出的地幔物質(zhì)冷凝形成新洋底，新洋底同時(shí)推動(dòng)先期形成的較老洋底逐漸向兩側(cè)擴(kuò)展推移，這就是海底擴(kuò)張。海底擴(kuò)展移動(dòng)的速度大約為每年幾厘米。洋底生成－運(yùn)動(dòng)－潛沒的周期不超過2億年，驅(qū)使洋底周期性擴(kuò)張運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力是地幔物質(zhì)對(duì)流。２、證據(jù)：沉積巖年齡、厚度：越靠近大洋中脊，沉積物年齡越輕、厚度越??；磁異常條帶；大洋鉆探。海底擴(kuò)張說能夠解釋海洋地質(zhì)學(xué)和海洋地球物理學(xué)領(lǐng)域的大部分問題，其機(jī)制符合物理學(xué)理論，并與許多地質(zhì)、地球物理觀測(cè)結(jié)果一致。自從海底擴(kuò)張理論系統(tǒng)提出以來，已使人們對(duì)洋盆及其邊緣有了深刻的理解，而且新資料幾乎總是與這個(gè)統(tǒng)一的概念相一致。第14頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四（三）、洋盆(OceanBasins)１、定義(definition)：指大洋中脊坡麓與大陸邊緣之間的廣闊洋底，水深4000－5000m的開闊水域，占海洋總面積的45%。２、其上分布正地形和負(fù)地形(topography)１）正地形：海底山，海峰，海底平頂山；海隆；海臺(tái)；海嶺；海丘等。海底山：孤立或比較孤立的坡度較陡的海底高地，高度在1000m以上。海峰；海底平頂山。海?。汉５咨蠈拸V、和緩的隆起區(qū)。海臺(tái)（海底高原）：具有比較平坦、寬闊頂面的海底高地，高出鄰近海底1000m以上。海嶺：帶狀分布、軸狀分布。無震海嶺，活動(dòng)海嶺（大洋中脊）。海丘：高度小于1000m，圓形或橢圓形。２）負(fù)地形：海盆，海槽海盆：面積大而形狀多少帶盆狀的洼地。海槽：長(zhǎng)而寬，兩側(cè)坡度平緩的海底洼地。第15頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四4構(gòu)造學(xué)說（一）、大陸漂移說：1912，德氣象學(xué)家魏格納(Wegener)提出。1、他認(rèn)為，地球上所有大陸在中生代以前曾結(jié)合成統(tǒng)一的聯(lián)合古陸，或稱泛大陸，其周圍是圍繞泛大陸的全球統(tǒng)一海洋--泛大洋。中生代以后，聯(lián)合古陸解體、分裂，其碎塊--即現(xiàn)代的各大陸塊逐漸漂移到今日所處的位置。由于各大陸分離、漂移，逐漸形成了大西洋和印度洋，泛大洋(古太平洋)收縮而成為現(xiàn)今的太平洋。２、證據(jù)：有海岸線形態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造、古氣候和古生物地理分布等。但限于當(dāng)時(shí)的認(rèn)識(shí)水平，又缺乏占地表71％的海洋底的地質(zhì)資料，魏格納未能合理解決大陸漂移的機(jī)制問題，大陸漂移說盛行一時(shí)后便衰落下去了。直到50年代，古地磁學(xué)研究的進(jìn)展又使大陸漂移說重新復(fù)興，60年代海底擴(kuò)張-板塊構(gòu)造學(xué)說的創(chuàng)立再賦于大陸漂移說以新的認(rèn)識(shí)。第16頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四（二）、海底擴(kuò)張說：60年代初形成的海底擴(kuò)張說受到下列學(xué)術(shù)思想的影響：(1)聯(lián)合古陸(Pangaea)的重建、拼合和越來越多的大陸漂移的其他證據(jù)；(2)大洋中脊體系及其中央裂谷帶的形成機(jī)制與特征；(3)海洋沉積物自大洋中脊軸部向兩側(cè)依次變厚的事實(shí)；(4)海洋地殼的年輕性；(5)某些大陸邊緣溝－弧體系的發(fā)現(xiàn)及其突出的地震、火山活動(dòng)特點(diǎn)；等等。Hess(1960,1962)和Dietz(1961)幾乎同時(shí)提出了"海底擴(kuò)張"這一概念，以闡明主要與海底生成和消亡過程有關(guān)的理論。第17頁，共19頁，2023年，2月20日，星期四(三)、板塊構(gòu)造說:１、“板塊”一詞是Wilson(1965)在論述轉(zhuǎn)換斷層時(shí)首先提出的，后經(jīng)Morgan、McKenzie、Parker、LePichon等人的不斷綜合和完善，于1968年正式提出了“板塊構(gòu)造”學(xué)說。LePichon(1968)將全球劃分為六大板塊：歐亞板塊、太平洋板塊、美洲板塊、非洲板塊、印度-澳大利亞板塊(也稱印度板塊、印度洋板塊或澳大利亞板塊)和南極洲板塊。后來又把美洲板塊劃分為北美板塊和南美板塊，成為七個(gè)板塊。現(xiàn)在比較流行的是十二板塊的劃分方案，除