第六章海底擴(kuò)張說

1、第六章第六章 海底擴(kuò)張說海底擴(kuò)張說一一. .海底擴(kuò)張說的內(nèi)容海底擴(kuò)張說的內(nèi)容1961年年1962年，美國海洋和大氣管理年，美國海洋和大氣管理局的羅伯特局的羅伯特.迪茨（迪茨（r.s.dietz）首先提出首先提出“海底擴(kuò)張說海底擴(kuò)張說”美國普林斯頓大學(xué)地質(zhì)系主任的哈里美國普林斯頓大學(xué)地質(zhì)系主任的哈里.赫赫斯（斯（h.h.hess）加以深入闡述加以深入闡述羅伯特羅伯特. .迪茨迪茨( (r.s.dietz)r.s.dietz)認(rèn)為認(rèn)為1.地幔對(duì)流圈 放射性元素衰變生成的熱使地幔物質(zhì)以每年數(shù)厘米的速度進(jìn)行大規(guī)模的熱循環(huán)，它作用于巖石圈，成為推動(dòng)地殼運(yùn)動(dòng)的主要力量。圖片2.洋殼的形成與地幔對(duì)流有關(guān) 洋

2、底就是對(duì)流圈的頂，它在洋底的離散帶形成，并緩慢地向斂合帶擴(kuò)張。3.洋底構(gòu)造是地幔對(duì)流的直接反映 洋脊是地幔物質(zhì)上涌的部位，海溝是地幔物質(zhì)的下降部位。哈里哈里. .赫斯赫斯( (h.h.hess)h.h.hess)認(rèn)為認(rèn)為1.1.大洋中脊是地幔對(duì)流上升的地方大洋中脊是地幔對(duì)流上升的地方 地幔物質(zhì)不斷涌出、冷卻固結(jié)形成新洋殼。 后涌出的熱流把新洋殼向外推移。 自中脊向兩旁以0.55厘米/年的速度擴(kuò)展。 洋底巖石的年齡離中脊愈遠(yuǎn)而愈老。哈里哈里. .赫斯赫斯( (h.h.hess)h.h.hess)認(rèn)為認(rèn)為2. 2. 大洋殼向大陸殼下俯沖大洋殼向大陸殼下俯沖 大洋殼俯沖到地幔之中，由于拖曳作用形成深

3、海溝。大洋殼被擠壓彎曲超過一定限度就會(huì)發(fā)生一次斷裂，產(chǎn)生一次地震。 大洋殼被擠到700公里以下，為高溫溶融的地幔物質(zhì)所吸收同化。 向上仰沖的大陸殼邊緣，被擠壓隆起成島弧或山脈，一般與海溝伴生。如太平洋周圍分布的島嶼、海溝、大陸邊緣山脈和火山、地震哈里哈里. .赫斯赫斯( (h.h.hess)h.h.hess)認(rèn)為認(rèn)為3.洋殼在洋中脊誕生，到海溝島弧帶消失 海底巖石很年輕，一般不超過二億年。 洋殼大約23億年全部更新一次。 洋殼主要由玄武巖一類物質(zhì)組成。4. 地幔物質(zhì)的對(duì)流上升也發(fā)生在大陸深處 在上升涌出的地方，大陸殼將發(fā)生破裂。 如長達(dá)6千多公里的東非大裂谷，就是地幔物質(zhì)對(duì)流促使非洲大陸開始張

4、裂的表現(xiàn)。海底擴(kuò)張學(xué)說內(nèi)容海底擴(kuò)張學(xué)說內(nèi)容1.1.大洋中脊是地幔物質(zhì)上升、不斷形成大洋中脊是地幔物質(zhì)上升、不斷形成新洋殼的地帶，洋殼在中脊連續(xù)產(chǎn)生而新洋殼的地帶，洋殼在中脊連續(xù)產(chǎn)生而把大陸向兩側(cè)推開。把大陸向兩側(cè)推開。2.2.在地球體積基本不變的假定條件下，在地球體積基本不變的假定條件下，必須有一部分洋殼在地表的另一地區(qū)等必須有一部分洋殼在地表的另一地區(qū)等速消亡，洋殼就在貝尼奧夫帶重新插入速消亡，洋殼就在貝尼奧夫帶重新插入地幔。地幔。3 3海底的擴(kuò)張速度為海底的擴(kuò)張速度為2 2cm/acm/a，即大洋即大洋殼是在殼是在2 2億年內(nèi)形成的。大陸盡管永遠(yuǎn)億年內(nèi)形成的。大陸盡管永遠(yuǎn)存在，但是被拉開、

5、合攏或彼此滑移，存在，但是被拉開、合攏或彼此滑移，各個(gè)大陸仿佛坐在傳送帶上，在對(duì)流各個(gè)大陸仿佛坐在傳送帶上，在對(duì)流層上慢慢移動(dòng)。層上慢慢移動(dòng)。4 4海底擴(kuò)張最主要的動(dòng)力是地幔物質(zhì)海底擴(kuò)張最主要的動(dòng)力是地幔物質(zhì)的對(duì)流。的對(duì)流。二二. .海底擴(kuò)張學(xué)說證據(jù)海底擴(kuò)張學(xué)說證據(jù)- -深海鉆探成果深海鉆探成果1、海底地形2、海底沉積物的側(cè)向變化和海底年齡3、轉(zhuǎn)換斷層 4、海底磁異常深海鉛探成果1.1.海底地形海底地形 海底地形 不平坦，大致分為大陸邊緣、大洋盆地和洋脊三個(gè)區(qū)域。洋脊軸部最高，向兩側(cè)逐漸變低，海溝及大陸坡底部最低。原因是新洋殼從洋脊向兩側(cè)擴(kuò)張變冷，巖石圈密度變大下沉的結(jié)果。2.1 2.1 海底

6、沉積物海底沉積物1968年開始，美、法、德、日、英等國在各大洋進(jìn)行深海鉆探，到1978年共打了680個(gè)鉆孔，鉆探最大水深6,247m，鉆進(jìn)洋底最深1,768m.結(jié)果表明，最老的巖石不超過2億年，而且從洋脊向兩側(cè)巖石年齡由新逐漸變老。沉積物特征沉積物特征2.2 2.2 海底沉積物側(cè)向變化和海底年齡海底沉積物側(cè)向變化和海底年齡深海沉積物由洋脊向兩側(cè)從無到有，從薄到厚沉積層序由少到多，沉積物的層序變化在洋脊兩側(cè)對(duì)稱沉積物年齡隨深度增加而增加。洋脊火成巖的年齡最新，愈向外愈老，最老不老于中生代或侏羅紀(jì)。巖石年齡以洋脊為軸兩邊對(duì)稱。成因：老的巖石和沉積物隨著海底擴(kuò)張被帶走，在海溝處下沉到地幔中或被焊接到

7、大陸邊緣上。3.1 3.1 轉(zhuǎn)換斷層的發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換斷層的發(fā)現(xiàn)洋中脊被一系列橫向斷裂切割。主要斷洋中脊被一系列橫向斷裂切割。主要斷裂長度可達(dá)幾千裂長度可達(dá)幾千kmkm，位移位移( (中脊中脊) )達(dá)幾百達(dá)幾百km-km-幾千幾千km.km. 動(dòng)畫3.2 3.2 轉(zhuǎn)換斷層的提出轉(zhuǎn)換斷層的提出19651965年，加拿大學(xué)者威爾遜年，加拿大學(xué)者威爾遜（j.t.wilsonj.t.wilson）首先提出：它不是首先提出：它不是一般的平移斷層，而是由于自洋脊一般的平移斷層，而是由于自洋脊軸部向兩側(cè)擴(kuò)張量不同引起的一種軸部向兩側(cè)擴(kuò)張量不同引起的一種特殊斷層特殊斷層運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)性質(zhì)在斷層的兩端

8、發(fā)生了轉(zhuǎn)換在斷層的兩端發(fā)生了轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換斷層。斷層。3.3 3.3 轉(zhuǎn)換斷層的概念轉(zhuǎn)換斷層的概念 轉(zhuǎn)換斷層是一種水平錯(cuò)動(dòng)在兩端轉(zhuǎn)換斷層是一種水平錯(cuò)動(dòng)在兩端突然中止并改變?yōu)榱硗庖环N方向突然中止并改變?yōu)榱硗庖环N方向和構(gòu)造類型的斷層。和構(gòu)造類型的斷層。3.4 3.4 轉(zhuǎn)換斷層的類型轉(zhuǎn)換斷層的類型轉(zhuǎn)換斷層分布于洋脊洋脊間，溝弧溝弧間和溝弧洋脊間。洋脊洋脊型轉(zhuǎn)換斷層是海底擴(kuò)張的主要運(yùn)動(dòng)型式。圖片4.4.海底磁異常海底磁異常1. 1. 海底磁異海底磁異常帶研究常帶研究 在地質(zhì)歷史中，地磁場(chǎng)南、北極發(fā)生周期性反轉(zhuǎn)。地磁場(chǎng)倒轉(zhuǎn)、正向、反向地質(zhì)歷史中地磁極的南、北極在不斷交替，稱為地磁場(chǎng)倒轉(zhuǎn)。地磁南北極方向與現(xiàn)

9、在一致時(shí)稱正向，有的時(shí)期為反向。磁異常發(fā)現(xiàn)磁異常發(fā)現(xiàn) 地地磁磁場(chǎng)場(chǎng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向向年年代代表表 海底中脊兩側(cè)磁異常帶呈對(duì)稱分布海底中脊兩側(cè)磁異常帶呈對(duì)稱分布 擴(kuò)張的海底就像錄音磁帶記錄擴(kuò)張的海底就像錄音磁帶記錄了地磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向的歷史了地磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向的歷史錄象錄象 海底磁異常條帶成因海底磁異常條帶成因瓦因瓦因- -馬修斯假說：馬修斯假說：成因 在洋脊軸部，地幔涌出、冷卻到居在洋脊軸部，地幔涌出、冷卻到居里點(diǎn)時(shí)，按地磁場(chǎng)方向磁化形成新里點(diǎn)時(shí)，按地磁場(chǎng)方向磁化形成新洋殼；地磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向則反向磁化，伴洋殼；地磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向則反向磁化，伴隨海底擴(kuò)張形成正反向相間排列的隨海底擴(kuò)張形成正反向相間排列的磁異常帶。磁異常帶。4.4.海底

10、磁異常特征海底磁異常特征綜述三大洋海底磁異常有明顯的共同特征，正負(fù)磁異常條帶與洋脊平行、相間排列、以洋脊為軸兩邊對(duì)稱。 兩個(gè)相鄰地磁場(chǎng)正、反向時(shí)間之比與正、反向條帶寬度之比與沉積物正、反向磁異常厚度之比都是一致的。 上述現(xiàn)象均屬海底擴(kuò)張形成。成因動(dòng)畫 三三. .大洋發(fā)展的階段大洋發(fā)展的階段 -威爾遜旋回威爾遜旋回1. 威爾遜旋回(海洋開合過程) 從大陸分裂開始，經(jīng)過大洋形成、收縮、關(guān)閉、消失，是一個(gè)連續(xù)演變的過程。 2.2.威爾遜旋回分六個(gè)階段威爾遜旋回分六個(gè)階段(1). 萌芽階段：巖石圈受拉力變薄。如東非裂谷. 圖片(2). 幼年階段：海洋初成，海灣式的狹窄盆地。如紅海、亞丁灣. 圖片(3). 成熟階段：廣闊的大洋，其中部為洋脊，兩側(cè)穩(wěn)定大陸邊緣。 如大西洋圖片.4. 收縮階段：沿穩(wěn)定大陸邊緣與洋底交接帶，巖石圈發(fā)生斷