海洋地球物理學(xué)與地球科學(xué)革命

海洋地球物理學(xué)與地球科學(xué)革命

海洋地理學(xué)是海洋科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，其研究成果對海洋科學(xué)發(fā)展中的許多重要問題的解決起到了重要作用。地球表面的71%是海洋,可以說,地球是一個表面被海水包圍的星球。正是由于被海水覆蓋,人們研究海洋地質(zhì)學(xué)就不能像研究陸地地質(zhì)學(xué)那樣直接去野外觀察,而必須通過其他手段去間接地研究,海洋地球物理學(xué)的應(yīng)用正是這種間接手段。所以,海洋地質(zhì)學(xué)的研究與發(fā)展,必須依靠海洋地球物理學(xué)的發(fā)展和研究成果。海洋地質(zhì)學(xué)的奠基人是JMurray。1872—1876年間,英國“挑戰(zhàn)者”(R/VChallenger)考察船在全球大洋進行了一次劃時代的科學(xué)考察,航程127653km,在362個站位上采集了6200個底質(zhì)樣品。考察由生物學(xué)家CWThomson領(lǐng)導(dǎo),蘇格蘭自然學(xué)家JMurray隨船考察。根據(jù)這次考察的成果,1891年由JMurray和AFRenard共同編寫并出版了一部科學(xué)巨著——《深海沉積》;1912年,JMurray和JHjort合作又出版了另一部著作——《大洋深處》。繼“挑戰(zhàn)者號”全球海洋考察之后,美、荷、德、前蘇聯(lián)等國的科學(xué)考察船相繼在不同海域進行了海洋考察工作,特別是第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)之后,戰(zhàn)爭的殘酷和海洋戰(zhàn)略地位的重要性,激發(fā)了西方國家紛紛加強海洋科學(xué)研究,這些研究工作促進了海洋地質(zhì)科學(xué)蓬勃發(fā)展。在海洋地質(zhì)學(xué)的發(fā)展過程中,科學(xué)技術(shù)的進步、海洋地球物理方法的發(fā)展,才有了海洋地質(zhì)學(xué)的進步。特別是20世紀(jì)60年代以板塊構(gòu)造假說的誕生為標(biāo)志的地球科學(xué)革命,是海洋地球物理學(xué)理論和應(yīng)用發(fā)展的結(jié)果。本文概述了海洋地球物理學(xué)理論研究和技術(shù)方法的進展,海洋地質(zhì)學(xué)家對海洋構(gòu)造認(rèn)識的深入,以及由此掀起的地球科學(xué)革命。1海洋地球物理調(diào)查是研究海洋社會學(xué)的重要手段地球物理學(xué)是用物理學(xué)理論和方法研究地球內(nèi)部構(gòu)造和結(jié)構(gòu),包括位場理論和波動理論。位場理論包含地球重力場、磁場、溫度場、自然電場及直流電場,相應(yīng)科學(xué)分支有重力測量、磁力測量、地?zé)崃鳒y量和電法測量;波動理論包括聲學(xué)理論、地震波理論和電磁波理論,相應(yīng)的科學(xué)分支有水深測量、地震測量和電磁測量。水深測量包含單波束和多波束水深測量,地震測量則包含地震剖面測量、單道地震測量、多道地震測量、三維地震測量、四維地震測量和折射地震測量。我國陸地面積960萬km2,海域管轄面積300萬km2。因此,應(yīng)該說我國是一個海洋大國。自1994年聯(lián)合國海洋法生效后,世界上還有很大面積的公海,我們應(yīng)該積極到公海去取得更多地利用公海資源的權(quán)益和資源。海洋里有豐富的資源,如石油、天然氣水合物、固體礦產(chǎn)(如多金屬礦藏、硫化物礦藏等)、生物資源等。海洋的面積大、資源量很大。因此,各國特別是發(fā)達國家對海洋資源的爭奪日趨激烈,海洋地球物理調(diào)查是研究海洋地質(zhì)學(xué)的一個非常重要手段,應(yīng)密切關(guān)注它的發(fā)展趨勢。海洋地球物理調(diào)查方法包括:(1)地震方法(反射、折射);(2)重力測量方法;(3)磁力測量方法;(4)地?zé)釡y量方法;(5)水深測量方法(單波束、多波束);(6)電磁測量方法。下面,我們重點討論幾種與海洋地質(zhì)學(xué)發(fā)展密切相關(guān)的地球物理方法。1.1美國哥倫比亞大學(xué)拉蒙特-多爾蒂地球觀測所kraft海洋地震方法分兩類:一是利用設(shè)在岸上或海底的地震儀記錄天然地震的資料,在對資料處理和解釋后,了解海底的地質(zhì)構(gòu)造及地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu);另一種是人工地震方法,用人工地震震源激發(fā)地震波,向地下傳播之后,在地下不同波阻抗界面上反射或折射回來,用地震電纜內(nèi)的水聽器接收,再記錄在地震儀上,然后對資料進行處理,研究地球淺層的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造。海洋地震方法是在調(diào)查船上進行的:船上須配備導(dǎo)航定位系統(tǒng)以便正確給出測量位置;要裝備一組地震震源(目前大都是組合氣槍)用于激發(fā)地震波;安裝接收返回地震波的裝置,目前大都用充航空煤油的水聽器電纜,或是噪音很小的固體水聽器電纜。在做二維地震調(diào)查時用一條水聽器電纜,做三維地震探測時用多條水聽器電纜。海上地震調(diào)查開始于20世紀(jì)50年代初,美國哥倫比亞大學(xué)拉蒙特-多爾蒂地球觀測所的所長尤因教授(MEwing)在研究墨西哥灣地質(zhì)構(gòu)造時,首先在海上做人工震源海上地震調(diào)查工作,發(fā)現(xiàn)在沉積層之下存在一高速層,推測是鹽層。后來他推動深海鉆探(DSDP)試鉆,發(fā)現(xiàn)沉積層之下有一較高速度層是鹽層,證明他們的解釋是正確的。1962年,Magyne首次在墨西哥灣用單船采集了共深度點地震反射(CommonDepthPoint,CDP)資料,并進行了多次疊加處理,得到了信噪比高的地震反射剖面。他由此開創(chuàng)了海洋共深度點多次疊加地震反射方法的先河,為海洋地質(zhì)研究和石油等礦產(chǎn)資源勘探帶來了一個強有力的工具。20世紀(jì)70年代,美國哥倫比亞大學(xué)拉蒙特-多爾蒂地球觀測所科學(xué)家Stoffa(1979)設(shè)計了雙船地震方法,用兩條地震船工作(每條船拖2.4km長的水聽器電纜)將排列長度擴展到8km,從而使勘探深度超過30km。90年代,該所科學(xué)家在尤因(Ewing)號船上設(shè)計了6km長的數(shù)字電纜,150L氣槍陣,配合OBS,得到地殼的反射剖面和速度結(jié)構(gòu)。1985年,通過合作,廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局和美國拉蒙特-多爾蒂地球觀測所的科學(xué)家在南海北部做了雙船地震測量,勘查了這一地區(qū)的地殼深部結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)80年代,英國劍橋大學(xué)科學(xué)家組織了大不列顛反射剖面聯(lián)合會(BIRPS),用4.5km長地震電纜,80～196L氣槍陣,得到莫霍面(35km)和巖石圈底界面(90km)的反射波。由于海洋石油勘查工作的需要,石油工業(yè)界大力發(fā)展海洋地震勘探方法,新設(shè)備和新方法日新月異。目前,多纜三維地震調(diào)查已成為普通方法。結(jié)合油氣開發(fā)的需要,四維地震勘探就應(yīng)任而生,空間(三維)加上時間,就是四維,四維地震勘探可以隨時了解油氣儲藏構(gòu)造中的油氣動態(tài)。在做四維地震勘探時,地震電纜內(nèi)裝有水聽器和檢波器,將電纜長期放在海底上,用帶有地震震源和記錄儀器的地震船,隨時可做地震調(diào)查,了解地下油氣的開發(fā)動態(tài)。為了調(diào)查高速屏蔽層(如鹽層或火山巖層)下的油氣資源,目前還發(fā)展了雙震源雙地震電纜的地震勘探方法。為了研究地下構(gòu)造的詳細結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,海洋地球物理學(xué)家也開始使用三維地震方法,如美國拉蒙特-多爾蒂地球觀測所的科學(xué)家為了了解東太平洋海隆(活動擴張中心)之下的巖漿囊之大小和形狀,做了三維地震調(diào)查,但結(jié)果還沒有發(fā)表。1.2測重力的測量方法海上重力測量是將陸地重力儀搬到潛水艇上進行的。1929年,荷蘭地球物理學(xué)家維寧·邁尼茲(VeningMeinesz,1929)用他所改進的用于不穩(wěn)定地面之?dāng)[式儀器(邁尼茲擺)裝在潛艇上做海上重力測量,這種儀器由3個周期近似的重力擺組成,上面裝有記錄用的鏡子。還有一種測量方法是用潛水鐘,由人帶著重力儀隨潛水鐘下到海底,測量重力值。上述方法只能在淺水區(qū)測量,因為潛水艇和潛水鐘不能在深水區(qū)工作。20世紀(jì)60年代,出現(xiàn)了格拉夫-阿斯卡尼亞彈簧式重力儀,整個測量部分裝在以垂直陀螺儀為標(biāo)準(zhǔn)并能自動跟蹤它的水平穩(wěn)定臺上,因此,能消除上下?lián)u動加速度。另一使用普遍的重力儀是拉科斯特重力儀,測量重力的元件是零長彈簧。儀器裝在由駝螺儀控制的平臺上(LaCosteandHarrison,1961)。這種重力儀是裝在調(diào)查船上,都裝有陀螺儀平臺,用以消除船舶搖擺的加速度,可以連續(xù)測量,測量精度和調(diào)查速度提高很多,因此,可以在全球海域工作。目前我國使用的是從德國引進的海洋重力儀KSS-31型,包括傳感器和陀螺平臺、KE-31平臺控制單元、PS31電源、CE31加熱單元和存儲單元等,在使用差分全球定位系統(tǒng)(DGPS)時,測量精度可達1mGal。另外,海上廣泛應(yīng)用衛(wèi)星重力測量技術(shù),有兩種模式。一種是以衛(wèi)星為載體,將衛(wèi)星本身作為重力傳感器或利用衛(wèi)星攜帶的觀測儀器(加速度儀、精密測距系統(tǒng)、雷達測高計和重力梯度儀等),通過觀測衛(wèi)星軌道攝動或相關(guān)參數(shù),以確定地球重力場的方法和技術(shù);另外,一種是在衛(wèi)星上安置雷達測高儀或激光測高儀,直接測定衛(wèi)星至其在海洋面星下點的距離(由于波束的發(fā)散影響,星下點實為一定范圍的圓形區(qū)域,此距離為其平均距離),根據(jù)衛(wèi)星的軌道位置并考慮到海潮、海流、海風(fēng)、海水鹽度及大氣壓等因素的影響,推算出海洋大地水準(zhǔn)面高,并進而計算出海面重力場。由衛(wèi)星重力可以得到全球的衛(wèi)星重力異常,因而推動了全球構(gòu)造,特別是海洋構(gòu)造的研究。目前,美國DavidTSandwell(加利福尼亞大學(xué)斯克里普斯海洋協(xié)會)和WalterHFSmith(美國國家海洋與大氣局衛(wèi)星測高實驗室)兩位教授由衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)推算了全球重力異常,在海域數(shù)據(jù)網(wǎng)度為1′×1′、總精度可以達到3.03mGal,局部地區(qū)可達1.8mGal。在陸地,數(shù)據(jù)網(wǎng)度為5′×5′、總精度可以達到4.125mGal。1.3船舶磁場觀測系統(tǒng)的發(fā)展海洋磁力測量工作是將磁力儀裝在船上進行地球磁場測量。中國在11世紀(jì)已知磁鐵不指向地理北方,12世紀(jì)發(fā)明了羅盤;16世紀(jì)若奧·得卡斯特(JoaodeCastro)在海上系統(tǒng)地調(diào)查了磁偏角;1700年埃德·蒙哈利(EdmondHalley)編制了最早的大西洋等偏線圖;1819年漢斯廷(Hansteen)編寫了第一張地磁水平分量和世界地磁總強度分布圖;由于鋼鐵船有磁性,因此,又制造了木制船加利萊(Calilee)號(1905—1908)和卡內(nèi)基(Carnegie)號(1909—1929)在全世界海洋中進行了地磁觀測工作;1956年,前蘇聯(lián)的曙光(Zarya)號繼續(xù)在海洋中開展磁測工作;1960年開始了地磁計劃(ProjectMagnet),作為世界地磁測量(WorldMagneticSurvey)的一部分,在全世界進行了地磁三要素的測量工作。目前,海洋磁力測量時將磁力探頭裝在電纜尾部,與調(diào)查船的距離大于船長的三倍,因此,船舶磁場的影響可以忽略不計。這樣就可以在海洋中連續(xù)測量。1.4海洋地?zé)釋W(xué)的研究地?zé)崃魇堑厍騼?nèi)部穿過地殼而流出地表的熱流量。1949年,布拉德(Bullard)研究出在海上測量熱流的設(shè)備和方法,1952年首次在大西洋進行了海洋地?zé)崃鳒y量]。此后,日本東京大學(xué)海洋研究所、美國斯克里普斯海洋研究所和拉蒙特-多爾蒂地球觀測所等單位,分別用自己發(fā)明的地?zé)崃鳒y量儀在世界各大洋進行了海洋地?zé)崃鳒y量。地?zé)釋W(xué)的研究一般包括如下內(nèi)容:(1)觀測地?zé)崃髦?(2)研究地球內(nèi)部物理和化學(xué)變化環(huán)境的溫度狀況,并討論地球內(nèi)部的熱平衡;(3)根據(jù)原始地球模型研究地?zé)嵩诘厍虬l(fā)展歷史中的作用。海洋地區(qū)地?zé)崃鞣植加腥缦绿卣?(1)就平均值而言,大洋地區(qū)和陸地大約相近;(2)陸地在新生代巖漿活動地區(qū)熱流值高,老而穩(wěn)定地區(qū)熱流值低,而海洋地區(qū)在大洋中脊地區(qū)熱流高,洋盆內(nèi)部低;(3)島弧地區(qū)具高熱流值,高熱流帶的外部邊緣與火山帶前緣一致;(4)海溝地區(qū)熱流值低,與島弧高熱流帶相距很近。1.5海洋聲脈沖測量在海洋科學(xué)考察中,早期的水深測量都是用重錘單點測量,即將繩索頭部系一重錘,放入水中,當(dāng)重錘接觸海底時,量入水繩索長度,即得該處水深。這種方法測量水深的誤差較大,效率低。然而,直到20世紀(jì)20年代才出現(xiàn)回聲測深儀,利用船上聲波發(fā)射設(shè)備(換能器),向海發(fā)射聲波,到達海底的聲波被海底反射回來,由船底換能器接收。由于海水中的聲速函數(shù)已知,利用其雙程時間可得到該處的水深。海洋聲學(xué)研究表明,頻率小于50kHz的聲波在水中衰減較慢。因此,在海洋水深測量時,一般采用10～15kHz的聲脈沖比較合適;陸架淺水地區(qū)可用高一些頻率的聲脈沖。用回聲測量儀比過去繩索測量,不僅速度快,而且精度高得多。20世紀(jì)60年代,美國海軍開發(fā)了利用船底及兩側(cè)的聲納傳感器測量海底成帶狀的水深。1985年,作者參加了美國哥倫比亞大學(xué)和英國伯明翰大學(xué)合作研究巴巴多斯外的巴巴多斯增生楔的船上測量工作,水深測量用的是羅得島大學(xué)研制的多波束水深測量儀,由于當(dāng)時計算機技術(shù)的限制,只能得到等深曲線圖。后來,由于計算機技術(shù)的進步,多波束測深系統(tǒng)(Seabeam)有了很大改進。在海上工作時,設(shè)計多波束測深系統(tǒng)的航線間的間隔滿足掃描寬度之間有重疊,這樣可得到海底的詳細水深和地貌圖,使地質(zhì)學(xué)家能夠研究海底地貌成因及構(gòu)造地貌?？梢娂夹g(shù)進步促進了地質(zhì)學(xué)研究的深入發(fā)展。1.6地下電阻率的測量由于地下許多地質(zhì)體具有不同于周圍環(huán)境的電學(xué)性質(zhì),因此,用電法測量可得到許多地質(zhì)構(gòu)造信息。如地下熱流體、火成巖融體、多金屬硫化物及沉積礦藏等,它們的電阻率低,用電法調(diào)查可探查它們。尤其是那些深埋的小型異常區(qū)和密度、地震波速度、磁化強度與圍巖之差異很小的地區(qū),電法調(diào)查是非常有用的調(diào)查方法。測量結(jié)果用電阻率表示,或用電阻率的倒數(shù)-電導(dǎo)率表示。大地電阻率的變化可通過測量天然低頻磁場和電場時得到,海洋電磁場通常用不同的儀器設(shè)備各自獨立得到。測量磁場時,將磁力儀置于距海底1m的三角架上,一般連續(xù)記錄6個月,采樣率設(shè)為每分鐘32次,場變化為0.1～0.2nT。由于大地電場和磁場與電阻率有一定關(guān)系,由此可得到地下電阻率。后來,又出現(xiàn)了人工激發(fā)的大地電磁測量方法,如海洋可控源電磁法。2海底擴張的歷史1912年,氣象學(xué)家魏格納(AlfredWegener)從大西洋兩岸的相似性,提出了大陸漂移假說。他認(rèn)為地球表層存在大規(guī)模的水平運動,中生代以前地球上只有一個大陸和一個海洋,分別稱之為泛大陸(聯(lián)合古陸)和泛大洋。中生代以來,聯(lián)合古陸分裂,并逐次漂移,形成今日的各大陸及大洋之格局。后來他逐步用古生物、古冰川、蒸發(fā)巖、珊瑚礁、紅層和煤層等地質(zhì)與古氣候標(biāo)志,進一步論證了他的假說。但是,對于大陸漂移的動力,以及大陸是否能移動,由于當(dāng)時科技水平的限制,以及當(dāng)時對地球內(nèi)部認(rèn)識的限制,他無法給出正確的解釋,這也正是他的學(xué)說受到固定論者攻擊的要害之處。許多地球物理學(xué)家則認(rèn)為,地球表層巖石層之間結(jié)合緊密,是不能流動的,因此也反對大陸漂移假說。20世紀(jì)50年代,大陸漂移學(xué)說獲得了古地磁資料的證據(jù),如根據(jù)剩磁資料,得出印度孟買城自60Ma以來向北漂移6000km。英國地球物理學(xué)家SKRuncorn根據(jù)古地磁極位置在不同地質(zhì)時代的變化,可得到大陸在地質(zhì)時代的古地磁極遷移軌跡,發(fā)現(xiàn)歐洲大陸和北美大陸的磁極在現(xiàn)代交于一點,隨著時代變老,它們逐步分開。這些資料初步證實大陸漂移學(xué)說的正確性。1959年,在美國哥倫比亞大學(xué)拉蒙特-多爾蒂地質(zhì)觀測所(現(xiàn)在更名為地球觀測所)所長尤因教授(MauriceEwing)的領(lǐng)導(dǎo)下,實施一個重大研究計劃,用約600t的調(diào)查船維瑪號(R/VVEMA)沿大洋中部地震帶(作者在上大學(xué)時,1963年傅承義教授在講固體地球物理學(xué)時還是這樣說的)進行包括單道地震、重力、磁力、水深測量等綜合地球物理調(diào)查,海上工作一年多,發(fā)現(xiàn)這里存在連結(jié)各大洋的一條長達60000km之裂谷帶,它是和大洋地震帶重合的。這是一件非常振奮人心和非常重要的發(fā)現(xiàn)。這條裂谷帶后來被板塊學(xué)說創(chuàng)建者作為海底擴張中心而提出了海底擴張假說。此后不久,拉蒙特的JEwing教授(MEwing的弟弟)在大洋內(nèi)做地震反射調(diào)查,發(fā)現(xiàn)洋底沉積比較薄,而且洋脊附近沉積很薄,離洋脊愈遠,沉積逐步加厚(圖1),因為大洋的沉積速率很小,并且速率變化不大,這基本說明洋殼年齡由洋脊向兩邊逐步變老。圖1中,沉積厚度是根據(jù)反射地震剖面確定的,而地殼厚度是根據(jù)重力資料計算出來的。由圖可見,洋殼厚度僅數(shù)千米,而陸殼厚度達30千米以上,說明大陸地殼和大洋地殼存在很大差別。20世紀(jì)50年代,地球物理學(xué)家梅森(Mason)于1955年在美國西海岸外進行了海洋地磁測量,測網(wǎng)為間隔5英里的網(wǎng)絡(luò)狀,使用的是磁通門式磁力儀。此后,拉夫和梅森又?jǐn)U大測區(qū),編制了測區(qū)磁異常圖(圖2)。從圖看出,在南北方向上,正負(fù)磁異常振幅達800nT,最大達1000nT。60年代初,狄茨和赫斯將地幔對流說和大陸漂移說結(jié)合起來,分別提出了海底擴張假說。此后不久,凡因和馬修斯將海底的移動和地球磁場在地質(zhì)時期曾發(fā)生多次倒轉(zhuǎn)結(jié)合起來,討論洋中脊處涌出來的地幔物質(zhì)冷卻形成新洋殼時,在當(dāng)時地球磁場方向上被磁化,并逐步遠離中脊。因此,地球磁場變化的歷史被海底記錄下來,這就是由觀測得到的地球磁場異常條帶(圖2)。凡因和威爾遜假設(shè)北美西海岸外的胡安-德富卡海脊上之?dāng)U張速率為1.5cm/a,計算結(jié)果表明,這里觀測的地磁異常條帶與地球磁場倒轉(zhuǎn)的歷史是一致的。大洋巖石圈在擴張中心不斷產(chǎn)生,隨著時間不斷向洋中脊的兩方傳送,如果這個過程一直進行下去,那么,地球表面大洋的面積將不斷加大。因此,地球表面將不斷膨脹,這與地球上的事實不符。那么,增生的大洋巖石圈到那里去了呢?地震學(xué)家早就發(fā)現(xiàn),環(huán)太平洋海溝至陸側(cè)斜坡處,存在強烈地震帶,震中分布從海溝向下直至700km深處,傾角通常為45°,一般在15°～90°之間變化。美國地震學(xué)家貝尼奧夫在20世紀(jì)50年代對此地震帶進行過詳細研究,因此,地震學(xué)界以他的名字命名此地震帶。海底擴張學(xué)說誕生后,地球科學(xué)家想到貝尼奧夫帶,推測是大洋巖石圈從海溝處向下俯沖,逐步消亡在地幔深處,在向下俯沖時,由于大洋巖石圈與上覆大陸巖石圈發(fā)生摩擦,產(chǎn)生地震,貝尼奧夫地震帶就是證據(jù)。至此,板塊構(gòu)造學(xué)說完整地誕生了,大洋巖石圈在洋中脊不斷產(chǎn)生,推動其兩翼不斷向洋脊的兩邊運動;在貝尼奧夫帶的海溝處,大洋巖石圈不斷地向下俯沖,逐漸消亡在上覆大陸巖石圈之下的地幔深處。當(dāng)大洋巖石圈俯沖完畢之后,大洋消失了,兩邊的大陸巖石圈發(fā)生碰撞,形成一條造山帶。俯沖帶的增生楔就存在于造山帶中,這就是大陸增生。在地質(zhì)時期,這個過程一直在進行,因此,地球上不存在年齡大于1.8億年的大洋巖石圈。地球上,大陸最老的年齡可達38億年,和大陸相比,大洋是很年青的。1968年,幾乎是同時XLePichon、DPMcKenzie、RHParker、WJMorgan與JCoulomb各自獨立出版了有關(guān)板塊構(gòu)造假說的書,各自討論了新誕生的板塊學(xué)說之內(nèi)涵及運動過程。這個假說認(rèn)為,地球表層分若干剛性球面塊體,即板塊(plate),地球科學(xué)家稱之為巖石圈板塊(lithosphericplate)。此后,板塊學(xué)說上陸了,對造山帶的概念有了飛躍的發(fā)展;對沉積盆地、火山巖、變質(zhì)巖的成因有了新的解釋。由此地球科學(xué)出現(xiàn)了一場變革性的大革命。3古登堡對板塊學(xué)說的認(rèn)識由于第二次世界大戰(zhàn)中的需要,海洋勘查技術(shù)有了飛速的進步,戰(zhàn)后海洋地球物理學(xué)家在大洋中開展了大量調(diào)查,得到許多新資料,在對這些新資料的解釋過程中,對海洋構(gòu)造的認(rèn)識有了飛躍進步,誕生了板塊構(gòu)造學(xué)說。板塊構(gòu)造理論在海里產(chǎn)生,當(dāng)它上陸后,對造山帶、沉積盆地、火成巖活動等之解釋發(fā)生了質(zhì)的變化和巨大進步,對整個地球科學(xué)產(chǎn)生了巨大振動,從而帶來一場地球科學(xué)的大革命。在這場地球科學(xué)大革命中。海洋地球物理學(xué)家沖鋒在前,起到了排頭兵的帶動作用。海洋地球物理學(xué)家勒皮雄(XLePichon),1985年回憶他1959年第一次到美國哥倫比亞大學(xué)拉蒙特-多爾蒂地球觀測所見到他的博士導(dǎo)師、該所所長尤因(MEwing)教授時,尤因?qū)λf,必須到大洋里去研究海洋學(xué)(Oceanographyhastobelearnedatsea)。他照聽師意,參加了“R/VVEMA”號船的大洋地震帶調(diào)查計劃,在船上工作了8個月,從而發(fā)現(xiàn)了大洋中脊。此后成為了著名的板塊構(gòu)造學(xué)家。由此可見,一個海洋地球物理學(xué)工作者或地質(zhì)工作者,首先必須到海洋里去,參加海洋調(diào)查工作,在工作過程中不斷積累資料和經(jīng)驗,不斷思考,才能不斷成長,才能有新發(fā)現(xiàn)。20世紀(jì)50年代初,著名的美國地球物理學(xué)家古登堡發(fā)現(xiàn),地震波的速度在地下80km處開始減小,但幅度不大;從80到150km這個深度間隔中地震波速度幅度變小但速度保持不變,從150km開始速度迅速增加。他認(rèn)為地下80～150km深度間隔中,溫度達到巖石發(fā)生部分熔融,從而引起地震波速度減小,他將從地表到80km深的地球圈層稱為巖石圈(lithosphere),其下部厚約70km的圈層為軟流圈(asthenosphere)。古登堡教授的發(fā)現(xiàn)為十年后的海洋地球物理學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家,提供了地球表層存在巖石圈和軟流圈的重要地球內(nèi)部資料,由此想到了巖石圈板塊在下伏軟流層上產(chǎn)生運動,最終誕生了板塊構(gòu)造學(xué)說。這一點很重要,當(dāng)20世紀(jì)初期,魏格納提出大陸漂移假說時,反對他的不僅是堅持固定論的地質(zhì)學(xué)家,更有許多地球物理學(xué)家也堅決反對。因為地球物理學(xué)家是從物理學(xué)的原理來研究固體地球的,他們所用的工具是力學(xué)和熱力學(xué)方程。他們堅信,地下固體巖石是不能發(fā)生流動的,因此不會發(fā)生大陸漂