海底擴張說ppt課件

1、1第四章 板塊構造學2任務：參閱巫建華教材第五章第二節(jié)。參閱巫建華教材第五章第二節(jié)。3主要內(nèi)容一、洋底地形二、大洋巖石圈的結構三、海底擴張說的提出四、海底擴張說的基本論點五、海底擴張說的主要證據(jù)45一、洋底地形 洋底地形大致可分為大洋中脊、大洋盆地和大陸邊緣3個單元：1、大洋中脊：綿延于大洋中部呈線狀延伸的海嶺。中央海嶺。 大西洋大西洋17001700公里；公里； 環(huán)球環(huán)球8000080000公里。公里。2、大洋盆地（洋盆）：位于大洋中脊與兩側大陸邊緣之間的深海底。 深海平原，海山，深海丘陵。深海平原，海山，深海丘陵。3、大陸邊緣（陸緣）：是陸地與大洋區(qū)之間的過渡地帶。 大陸架；大陸坡；大陸架

2、；大陸坡； 大陸麓。大陸麓。大洋中脊和洋盆組成洋底的主體。洋中脊6洋底地形的主要單元示意圖大洋盆地：廣義的大洋盆地是指陸架和陸坡以外的整個大洋；狹義的大洋盆地是指大洋中脊與大陸邊緣之間的海區(qū)。洋中脊一、洋底地形7一、洋底地形4、海溝：大洋邊緣平行于島弧的線形巨型凹地。89海洋考察隊用深部記錄儀一、洋底地形1011（一）大洋中脊 19世紀70年代，通過英國“挑戰(zhàn)者”號調查船的環(huán)球考察，知道北大西洋中部有一條海底山系。 1925 1927年間，通過德國“流星號”的回聲探測，確定了整個大西洋縱列著一條長達17000 km的大洋脊，由于它正好綿延于大西洋的中部，因而，常稱之為大洋中脊。一、洋底地形12

3、英國“挑戰(zhàn)者”號調查船一、洋底地形13（一）大洋中脊大洋中脊在太平洋、大西洋和印度洋中的分布各有特點。人們發(fā)現(xiàn)：全球規(guī)模的大洋中脊深海溝系統(tǒng)、大洋中脊兩側呈對稱分布的巖石磁條帶、沿大洋中脊和深海溝分布的強烈洋底熱流異常等。這些事實促使新的科學理論產(chǎn)生。1962年美國的赫斯發(fā)表洋盆的歷史，認為海底沿洋中脊的頂部裂開，新的海底就在這里形成，并向洋脊頂部的兩側擴張。一、洋底地形14太平洋太平洋太平洋內(nèi)，它的主體偏居大洋東南部，兩坡平緩，相對高度較小，常稱為東太平洋海隆。一、洋底地形（一）大洋中脊15大西洋大西洋大西洋內(nèi)，海嶺縱貫大洋中部，與大西洋兩岸輪廓平行，也是S形彎曲，其兩坡較陡，故稱為大西洋中

4、脊。一、洋底地形（一）大洋中脊16大西洋擴張脊一、洋底地形（一）大洋中脊17印度洋印度洋印度洋中脊也大體位于大洋中部，整個洋中脊分為三支，呈倒置的Y形。18三大洋中脊的南端相互串連，北端則伸進島嶼或大陸。19一、洋底地形20洋底熱流特征：洋底熱流特征： 大洋中脊為裂谷，高熱流，海溝處則比正常值低，這種熱流分布體制表明，熱流應是從大洋中脊上升，在海溝處下降。（一）大洋中脊一、洋底地形21（二）大洋盆地一、洋底地形太平洋型大陸邊緣和洋盆22北大西洋洋底地貌北大西洋洋底地貌一、洋底地形（二）大洋盆地23南大西洋洋底地貌南大西洋洋底地貌一、洋底地形（二）大洋盆地24海山和平頂山海山和平頂山一、洋底地形

5、（二）大洋盆地25（二）大洋盆地26一、洋底地形（三）大陸邊緣27一、洋底地形（三）大陸邊緣太平洋型大陸邊緣島弧28太平洋型大陸邊緣（三）大陸邊緣一、洋底地形島弧29海溝（四）海溝一、洋底地形30Mariana Trench馬里亞納海溝Peru-Chile Trench/ Atacama Trench 秘魯智利海溝Aleutian Trench阿琉申海溝World Distribution of Trench 全球海溝分布East Pacific Rise東太平洋海嶺31主要內(nèi)容一、洋底地形二、大洋巖石圈的結構三、海底擴張說的提出四、海底擴張說的基本論點五、海底擴張說的主要證據(jù)32 通過大規(guī)模

6、的人工地震測深，大致確定了大洋巖石圈的成分和結構。 由大洋脊（上圖）形成的大洋巖石圈成分 大洋中脊擴張裂谷二、大洋巖石圈的結構33大洋地殼可分為三層： 第一層相當于沉積層。遠洋沉積：硅質巖、泥巖。厚度在地區(qū)上差別很大。洋底沉積厚度，通常由大洋脊頂部向大洋邊緣方向逐漸加厚。二、大洋巖石圈的結構1、大洋地殼、大洋地殼34 第二層為火山巖層，又稱基底層。 第二層上部巖石為枕狀玄武巖及其碎屑物，其下為玄武巖墻（輝綠巖墻）、變質玄武巖（綠泥石巖）及粗玄巖。二、大洋巖石圈的結構35 第三層為大洋層，是洋殼的主體，也可稱為洋殼層，P波速度在6.57.5km/s范圍內(nèi)，厚度平均近5km。 主要巖石類型有輝長巖

7、、角閃巖、蛇紋巖、蛇紋巖化橄欖巖。第三層與地幔的界面相當于莫霍面。二、大洋巖石圈的結構362、上地幔、上地幔P波速度在8.18.6km/s，厚度7080km。主要巖石為橄欖巖。二、大洋巖石圈的結構37層狀堆晶巖層狀堆晶巖橄欖輝長巖橄欖輝長巖輝石巖輝石巖橄欖巖橄欖巖塊狀非堆積深成巖塊狀非堆積深成巖英云閃長巖英云閃長巖斜長花崗巖斜長花崗巖輝長巖輝長巖鎂鐵質席狀鎂鐵質席狀-巖墻狀雜巖巖墻狀雜巖枕狀、塊狀基性熔巖枕狀、塊狀基性熔巖深海沉積（放射蟲硅質巖）或深海扇深海沉積（放射蟲硅質巖）或深海扇淺海沉積淺海沉積不整合面不整合面蛇綠巖套剖面示意圖蛇綠巖套剖面示意圖變質超鎂鐵質巖變質超鎂鐵質巖變質橄欖巖變質

8、橄欖巖。與蛇綠巖套（ophiolite）比較具有成因親緣關系的“三位一體”的巖石共生組合：主要由蛇紋石化橄欖巖和輝長巖、輝綠巖、玄武巖組成的巖石群體，強調它們與深海遠洋沉積的放射蟲硅質巖密切共生。被認為代代表古洋殼表古洋殼。38主要內(nèi)容一、洋底地形二、大洋巖石圈的結構三、海底擴張說的提出四、海底擴張說的基本論點五、海底擴張說的主要證據(jù)39三、海底擴張說的提出 20世紀50年代，通過對洋底的勘測進一步發(fā)現(xiàn)：世界各大洋都有大洋脊存在，一般都位于大洋中部，并比以前設想的更接近于連續(xù)，洋中脊下面曾發(fā)生過某種上涌；大洋盆的年齡比較年輕，大洋盆中的沉積也比以前所假定的少得多。原有的大地構造學說未能對大洋底

9、的這些構造現(xiàn)象作出預測，也不能給出確切解釋。 海底地形40 20世紀60年代初，一些學者提出，大洋中脊的高熱流有可能用地幔中的上升對流來說明，這樣也可解釋大洋脊的拉張性質。其中，美國地質學家赫斯（Hess，1962）和迪茨（Dietz，1961）把對流方案發(fā)展，提出了海底擴張的概念。 迪茨1961年的論文首先提出了洋底擴張這一名詞，但是，首創(chuàng)海底擴張說的還是赫斯（就連迪茨本人也承認這一點），雖然赫斯的論文“洋盆的歷史”1962年才發(fā)表。 Harry Hammond Hess 三、海底擴張說的提出 41 赫斯的海底擴張說主張：海底基本上是部分地已經(jīng)水化為蛇紋巖的橄欖巖地幔的露頭，它被一薄層沉積物

10、和火山巖所覆蓋。海底的主要構造是地幔對流作用的直接表現(xiàn)，大洋中脊是地幔對流環(huán)的上升翼，海溝是地幔對流環(huán)的下降翼，大陸在對流著的地幔上被動地運移。 海底擴張包括兩種形式：（1）一種是上涌地幔物質沿洋脊冷凝形成新的洋底，并推動老洋底逐漸向兩側對稱擴張，大洋不斷張開，兩側大陸逐漸遠離，如大西洋和印度洋；（2）另一種是洋底擴展移動至洋緣的海溝處，便向下俯沖潛沒，重新返回地幔，大陸逆掩于洋底俯沖帶上，如太平洋。 三、海底擴張說的提出 42 海底擴張說圓滿地解釋了大洋的主要地殼層“大洋層3”的厚度均一性、洋底年齡及洋脊上沉積物超覆等當時難以理解的地質問題。 這可以解釋洋底的年齡為什么比較年輕，洋底的沉積物

11、厚度為何較小。 三、海底擴張說的提出 43威爾遜（Wilson，1963）熱烈支持海底擴張說，他認為，大西洋的火山島原來是在洋中脊處形成的，隨著在共同的對流體傳送帶上移動，于是島嶼的年齡離洋中脊越遠越老。Wilson的海底擴張模式三、海底擴張說的提出 44主要內(nèi)容一、洋底地形二、大洋巖石圈的結構三、海底擴張說的提出四、海底擴張說的基本論點五、海底擴張說的主要證據(jù)45四、海底擴張說的基本論點 全球規(guī)模的洋中脊是洋殼生長的地方，稱為增生帶，地幔物質由洋中脊軸部裂隙涌出，冷凝成最新洋殼，后形成的洋殼將先形成的洋殼從洋中脊軸部依次向兩側推開，海底洋殼的年齡隨著與洋中脊距離的增大而增大； 當洋殼到達海溝

12、時俯沖、下沉、熔融，重返軟流圈，所以海溝俯沖帶又稱消減帶； 大洋巖石圈一面生長、一面消亡，不斷更新，因而洋底基本沒有比侏羅紀更老的洋殼巖石，地球的總體積或海盆的總體積也基本不變； 海底擴張起因于地幔對流，洋中脊是對流體的上升帶或發(fā)散帶，海溝是對流體的下降帶或匯聚帶； 大陸硅鎂層駝于地幔對流體之上，猶如坐在傳送帶上一樣被移動。46Hess海底擴張說與早期大陸漂移說的區(qū)別： 早期大陸漂移說認為大陸像船一樣，排開洋底物質而運動，故受到地球物理學家的反對。 Hess認為大陸漂移是對流作用的直接結果，大陸被動地受到內(nèi)部對流作用的推動； Hess模型已經(jīng)基本接近板塊構造理論，是板塊構造理論發(fā)展中最重要的基

13、礎階段之一。47主要內(nèi)容一、洋底地形二、大洋巖石圈的結構三、海底擴張說的提出四、海底擴張說的基本論點五、海底擴張說的主要證據(jù)48五、海底擴張說的主要證據(jù) 1. 海底磁異常特征491、海底磁異常特征 1906年布容（Bmnhes）發(fā)現(xiàn)某些火成巖的磁極性方向與現(xiàn)代地磁場的極性方向恰好相反。這一現(xiàn)象表明，地球的南、北磁極曾經(jīng)發(fā)生過倒轉或反轉。 松山（Matuyama,1929）發(fā)現(xiàn)，地磁場的最近一次倒轉發(fā)生在早更新世（大冰期）。 在20世紀50年代后半期，美國先鋒號海岸和大地測量船進行了詳細的海上磁測。于1961年編制了海底磁異常圖，正磁極性用黑色表示，負磁極性用白色表示，磁異常圖呈現(xiàn)為黑白相間的“

14、斑馬條帶”。當時的地質學家對這一圖件都困惑不解。 五、海底擴張說的主要證據(jù) 50 瓦因馬休斯假說（Vine et al.，1965）：海底磁異常條帶，是在正反向交替的地磁場中，形成交替磁化的玄武巖條帶而產(chǎn)生的。當新的大洋巖石圈由于地幔物質的上涌而形成時，一旦冷卻到居里溫度以下，必定沿著當時存在的地磁場方向磁化。如果地磁場是正常的，則獲得正向磁化，如果地磁場極性反轉，磁化就是反向的。隨著海底擴張的繼續(xù)進行，先成的磁性地殼將被新生的磁性地殼向兩側推開。于是，只要海底不斷擴張和地磁場周期性地轉向，先后相繼的、正反磁化方向交替的洋殼條帶就會從洋中脊軸部不斷現(xiàn)外推移，而形成平行并對稱于洋中脊分布的磁異常

15、條帶。1、海底磁異常特征五、海底擴張說的主要證據(jù) 51基本特征：線條狀：正反向地磁條帶相間排列，每一條寬度僅2030公里，長數(shù)百到千公里，異常強度約400伽瑪左右；定向性：平行洋脊，顯著定向；對稱性：以洋中脊為軸，對稱分布；全球性。五、海底擴張說的主要證據(jù) 1、海底磁異常特征52洋中脊巖漿冷卻與磁化五、海底擴張說的主要證據(jù) 1、海底磁異常特征53海底磁異常條帶示意圖五、海底擴張說的主要證據(jù) 1、海底磁異常特征54五、海底擴張說的主要證據(jù) 1、海底磁異常特征大洋底的磁力異常分布55五、海底擴張說的主要證據(jù) 1、海底磁異常特征東北太平洋磁力異常條帶56五、海底擴張說的主要證據(jù) 1、海底磁異常特征雷

16、克雅奈斯脊磁力異常57五、海底擴張說的主要證據(jù) 1、海底磁異常特征大洋脊沉積物的磁條帶58五、海底擴張說的主要證據(jù) 1、海底磁異常特征大洋底與大陸玄武巖序列的磁反轉模式59磁極反轉在地磁柱上的分布五、海底擴張說的主要證據(jù) 1、海底磁異常特征60大西洋、印度洋、太平洋磁性剖面五、海底擴張說的主要證據(jù) 1、海底磁異常特征61五、海底擴張說的主要證據(jù) 1、海底磁異常特征磁性地層柱62洋中脊海底擴張示意圖熱對熱對流流洋中脊洋中脊海海溝溝火山火山俯沖俯沖帶帶62五、海底擴張說的主要證據(jù) 2、海底的年齡和海底擴張速度6363五、海底擴張說的主要證據(jù) K-Ar火山巖定年的磁極反轉年表2、海底的年齡和海底擴張

17、速度1992年的古地磁年表晚白堊紀和新生代的新古地磁年表64（據(jù)（據(jù)W.C.PitmanW.C.Pitman等，等，19941994）通過磁異常條帶年齡的測定可以建立海底等時線，從而得到自洋脊形成以來的年齡，最老的海底年齡只有1.7億年。五、海底擴張說的主要證據(jù) 2、海底的年齡和海底擴張速度65舊洋殼消減使洋底變年輕五、海底擴張說的主要證據(jù) 2、海底的年齡和海底擴張速度66五、海底擴張說的主要證據(jù) 2、海底的年齡和海底擴張速度67 以古地磁年表為參考，每個特定的洋底磁條帶界線就是代表一定年齡的等時線，一幅詳細的洋底磁異常圖也就相當于標示洋底年代的洋底地質圖。在這種情況下，等時線間隔就是海底擴張

18、速度，也就是板塊間的相對運動速度的大致尺度。用某磁條帶的寬度除以該磁條帶的年代間隔，來得出這一時期海底擴張速度的大致值。通常以垂直于洋脊走向的半速度作為海底擴張速度。 海底擴張速度的誤差來源有二： 一是古地磁年表的誤差； 二是磁條帶寬度的誤差。五、海底擴張說的主要證據(jù) 2、海底的年齡和海底擴張速度68擴張速率的計算：海底磁異常條帶的年齡t是已知的，各海底磁異常條帶的寬度或它們之間的距離d是可以測出來的，將它們之間的距離除以它們之間的年代間隔，就可以得出當時該海區(qū)的平均海底擴張速率。 vd/t五、海底擴張說的主要證據(jù) 2、海底的年齡和海底擴張速度69 全球海底擴張速率和擴張方向圖五、海底擴張說的主要證據(jù) 2、海底的年齡和海底擴張速度70東太平洋海嶺是全球海底擴張最快的地區(qū)，18cm/y71五、海底擴張說的主要證據(jù) 3、轉換斷層 洋中脊和磁條帶沿斷裂帶的錯位，最初認為洋中脊和磁條帶是連續(xù)的，后期才被斷層錯開，產(chǎn)生位移。 1965年威爾遜（Wilson,1965）摒棄這種觀點，認為磁條帶從洋中脊活動時就錯開了，并提出了轉換斷層的概念。 72五、海底擴張說的主要證據(jù) 3、轉換斷層 轉換斷層是橫切洋中脊的一種剪切斷層，它的活動與洋中脊的擴張同時進行，使水平錯動僅發(fā)生在兩段洋中脊的頂部之間，且水平位移方向與兩段洋中脊錯動方向正好相反。73轉換斷層與走滑斷層的對比 走滑（平移）斷層：隨著