海洋地质学考试终极版复习资料.docx

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海洋地质学考试终极版复习资料

海洋地质学-考试终极版复习资料

海洋地质学

---2014.10.16

绪论：

海洋地质学定义：

Ø研究被海水所覆盖的这一部分地球在时间上的发生、发展，在空间上的分布、变化规律的科学。

Ø研究海水覆盖区岩石圈特征（物质组成、地质构造）及其演化规律的科学。

Ø以传统的地质学理论和板块构造学理论为基础、研究大洋岩石圈地质过程及其与地球相关圈层（大气圈、水圈、生物圈等）

的相互作用的科学。

地球圈层结构与岩石圈：

地球圈层：

外圈：

大气圈、水圈、生物圈

内圈：

地壳（上、下）、地幔（上、下）、地核（内、外）。

岩石圈：

又称构造圈，地球的刚性外壳，包括地壳和上地幔的刚性顶盖，厚度20-150km（大陆100-150km；大洋70-80km；洋脊和岛弧区20-50km）。

岩石圈主要由玄武质层（硅镁铁层）、花岗质层（硅铝层）和沉积岩层所组成。

洋与海：

海洋的中心主体部分叫做洋、大洋（ocean），边缘附属部分叫做海（sea）。

海与洋的主要差别在于：

大洋面积大，约占海洋总面积的89%，海的面积只占11%；

●大洋深度大，一般在3000米以上，海的深度一般小于2000米，有的只有十几米或更浅

●大洋远离大陆，受陆域影响小，水文要素较稳定，有独立和强大的海流系统和潮汐系统。

海与陆连接，受陆域影响大，水文要素通常随地理、气候等条件变化。

●边缘海：

又称“陆缘海”（marginalsea），是位于大陆和大洋的边缘的海洋，其一侧以大陆为界，另一侧以半岛、岛屿或岛弧与大洋分隔，但水流交换通畅的海称为“边缘海”。

如黄海、东海、南海、白令海、鄂霍次克海、日本海、加利福尼亚湾、北海、阿拉伯海等。

●世界上最大的边缘海的是南太平洋的珊瑚海。

●世界上75以上的边缘海分布在西太平洋，

●我国南海是西太平洋最大的边缘海之一。

海洋地质学研究具有重要的理论和实践意义！

Ø海洋覆盖面积约占地球表面积的71％。

它是全球地质构造的重要组成部分，也是现代沉积作用的天然实验室。

Ø海底蕴藏着丰富的矿产资源，是人类未来的重要资源基地。

Ø海洋环境地质与灾害地质直接关系到人类的生产和生活

Ø海洋地质调查和研究还是海港建设、海底工程和海底资源开发的重要基础。

主要研究内容

Ø海洋地形地貌

海底三个最主要的地形单元：

大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊。

大陆边缘：

大陆和海洋的过渡带，海陆影响兼而有之。

大洋盆地：

深海平原和深海丘陵为主体，长条状海岭和孤峰状海山。

大洋中脊：

地球上最长的山系，多位于大洋中部，是洋壳裂开，深部物质上涌的场所。

海底地形的基本格架受海底扩张和板块构造控制。

内力作用对地形，尤其是深海地形的发育起着决定作用，因此深海底的大地形主要是构造地形和火山地形，外力作用也有影响，但与陆地相比要弱得多。

海底地形的调查主要靠海底测深及侧扫声呐。

应用现代高精度的声波测深技术和定位技术，已能查明海底的微地形。

海底地形是研究海底构造的钥匙，对航海、军事及海底工程均有重要的现实意义。

Ø海洋构造地质

主要研究海洋地壳的结构、海底主要构造单元及其相互关系，以及海底岩石圈的演化历史。

☐海底主要构造单位包括大洋板块和板块边缘，大洋盆地是大洋板块的主体。

☐洋底构造的研究是解决地壳起源、演化等地质学根本问题的基础，对海底成矿作用的研究也至关重要。

Ø海洋沉积地质

主要研究现代海底沉积物（含沉积岩）的类型、物质组成、分布规律、形成过程及其发育历史。

☐海底沉积物的形成环境研究，可为石油等海底沉积矿产的生成和储集条件提供重要信息。

☐海底沉积物是地质历史的良好记录，其研究对认识海洋的形成和演变以及古气候环境变化具有重要价值。

☐,海洋沉积物及其土力学性质的研究可为海底电缆和输油管道的铺设、石油钻井平台的设计和施工等海洋开发前期工程提供重要科学依据。

Ø海洋矿产资源

顾名思义，它主要研究以各种形式产于海底的矿产资源的形成机制和分布规律。

☐海底矿产资源主要有6大类：

石油和天然气、热液硫化物、铁锰钴多金属结核、滨海金属砂矿、煤铁等固体矿产、天然气水合物（可燃冰）。

☐我国近海矿产资源主要有石油和天然气、滨海金属砂矿、天然气水合物。

Ø古海洋学

海洋地质学的一个新分支学科，是深海钻探计划（DSDP）（1968~1983年）的产物。

主要研究地质时期海洋环境及其演化的科学（又称历史海洋学）。

☐通过海洋沉积物的分析和研究,了解古海洋表层及底层环流的形成、演化及其地质作用，阐明海水成分在地质历史中的变化，浮游和底栖生物的演化,生产力和生物地理发展史及其对沉积作用的影响,以及海洋沉积作用的历史。

古海洋学的中心问题是古海洋环流发展史。

☐为板块构造理论、生命演化、气候演变提供必要的资料；也为寻找石油天然气、煤、海底锰结核、磷酸盐矿等沉积矿床提供环境指标。

深海沟系统——地球第4极

洋中脊：

板块学说认为，是地幔对流上升形成的，是板块分离的部位，也是新地壳开始生长的地方。

洋中脊顶部的地壳热量相当大，是地热的排泄口，并有火山活动，地震活动也很活跃。

深海沟：

与洋中脊相反，深海沟系统是岩石圈板块的汇聚型板块边界，是沟通地表与地球深部的最重要通道，是理解地壳增生的理想之地，素有“俯冲带工厂”之称。

在海沟深处，俯冲板片进入地球内部，释放流体引发岩浆作用，或补给深地幔对流引发地幔柱活动，为理解地球化学物质循环提供了绝佳条件。

另外，与海沟伴随的Benioff带是全球最强烈的地震带，是理解深源地震成因的唯一场所

俯冲带是地球发生化学分异的最重要场所之一，对研究陆壳的形成、壳幔分异、地幔演化、地幔柱的成因及成矿具有重要意义。

但是由于俯冲带很复杂，目前对其结构和俯冲过程都不十分清楚，是发展板块理论的切入点。

地幔柱（摩根，1972）：

深部地幔热对流运动中的一股上升的圆柱状固态物质的热塑性流，即从软流圈或下地幔涌起并穿透岩石圈而成的热地幔物质柱状体。

它在地表或洋底出露时就表现为热点。

热点上的地热流值大大高于周围广大地区，甚至会形成孤立的火山。

地幔柱估计至少来自700千米或更深处，直径大致在100～250千米左右，上升速率约每年几厘米。

全球热点大多位于洋中脊的转折拐点或三联点上，少数在板块内部，总共约30余个。

俯冲工厂：

板块在俯冲过程中产生一系列脱水、变质、部分熔融等现象及相应的元素运移、分异，因此被称为“俯冲工厂”。

俯冲工厂的“原料”是俯冲板块；“产品”是岛弧火山岩、新生陆壳及相关矿床；“副产品”是交代地幔；“残渣”再循环的深俯冲洋壳。

马里亚纳海沟是地球上最深（11034米）的海沟，被誉为地球第4极，发育有完整的沟弧盆体系。

该海沟具有许多独特的地质现象，如高角度俯冲、蛇纹岩泥火山等，是研究汇聚型板块边缘的理想地方。

板块转换断层：

转换断层是三大板块边界类型之一，是岩石圈板块的守恒型边界。

转换断层是20世纪60年代地质学的重大发现之一，与海底磁异常及深海钻探并列为海底扩张的三大证据。

转换断层的独特之处在于其只在错开的两个洋中脊之间有相对运动；在洋中脊外侧因运动的方向和速度均相同，断层线并无活动特征。

边缘海形成演化：

边缘海是位于大陆和大洋边缘的海洋，其一侧以大陆为界，另一侧以半岛、岛屿或岛弧与大洋分隔。

边缘海盆的发育是西太平洋构造域的重要特色之一，这里集中了全球3/4的边缘海盆地。

南海位于欧亚、菲律宾板块和印度洋三大板块的交汇处，是西太平洋最大的边缘海。

面积约360×104km2，约占我国陆疆的1/3，为渤海、黄海、东海总面积的3倍，经济和地理位置十分重要。

海洋资源

全球海洋油气资源主要分布在大陆架，约占60％，但大陆坡的深水、超深水域的油气资源潜力可观，约占30％。

从区域看，海上石油勘探开发形成“三湾、两海、两湖”的格局。

“三湾”即波斯湾、墨西哥湾和几内亚湾；“两海”即北海和南海；“两湖”即里海和马拉开波湖

深水油气勘探是目前全球油气勘探开发的热点之一，具有十分广阔的前景。

目前全世界油气田储量增长的高峰期已过，油气储量的主要增长位于深水区。

深水油气的勘探开发改变了世界各国的能源地位,对国家的能源战略安全具有重大意义。

全球深水盆地呈“两横两竖”格局分布：

“两竖”是指近南北走向的滨大西洋深水盆地群和滨西太平洋深水盆地群:

前者包括巴西东部陆缘深水区7大盆地、墨西哥湾深水盆地、西非陆缘深水区11个盆地、挪威中部陆架以及北海盆地等;后者主要包括日本海盆地、澳大利亚东南部的吉普斯兰盆地等。

“两横”是指近东西向的新特提斯构造域深水盆地群与环北极深水盆地群:

前者包括澳大利亚西北陆架深水区四大盆地、孟加拉湾、阿拉伯湾等;后者包括巴伦支海盆地、喀拉海盆地、拉普捷夫海盆地等。

全球深水油气勘探新领域：

新领域之一为“超深水区”

超深水区指水深大于1500m的海域,是目前海域油气勘探的又一焦点,主要集中分布于西非海域、墨西哥湾、巴西近海、澳大利亚西北陆架、挪威中部陆架、巴伦支海、孟加拉湾、缅甸湾、南中国海以及日本海等。

新领域之二为环北极深水盆地群

该区域是未来深水油气的巨大增长点。

环北极深水区油气资源量达349.80×108m3油当量,其中资源量丰富的地区主要有巴伦支海、波弗特海和格陵兰东部陆架。

新领域之三为滨西太平洋低勘探程度深水盆地群区域

主要包括日本海盆地、澳大利亚东南部的吉普斯兰盆地等,是深水油气的潜在增长亮点。

海底热液硫化物矿床是与海底热液有关的多金属硫化物矿床。

通常产于海相火山岩系和沉积岩系中，主要由Fe、Cu、Zn和Pb的硫化物组成，伴有Au、Ag、Co等多种有益元素。

海底冷泉：

海底之下天然气水合物分解后产生的一些组分在海底表面溢出的活动流体。

以水、碳氢化合物、硫化氢和细粒沉积物为主要成分，温度与深部海水基本一致。

海底冷泉是寻找海底天然气水合物的标志之一。

天然气水合物（可燃冰）：

在低温、高压地质条件下，由碳氢化合物与水分子组成的冰态固体物质。

因天然气中主要成分是甲烷，所以也叫甲烷水合物（MethaneHydrate）。

海洋沉积与环境

深海沉积物是指水深大于2000米的深海底部的松散沉积物，其主要分布在大陆边缘以外的大洋盆地内。

深海沉积物储存了丰富的有关地球历史演化的信息，是研究海底构造、海洋环境、矿产资源、古海洋学、全球变化和其他与海底相关的地学问题的重要载体。

深海钻探计划不仅验证了海底扩张和板块构造学说，而且对于创建古海洋学起了重要作用。

珊瑚礁系统及其环境记录：

珊瑚礁是指造礁石珊瑚群体死后其遗骸构成的岩体，它由礁前带、礁核带和礁后带这3个基本相带组成。

珊瑚礁不仅为许多动植物提供了生活环境，而且还记录了历史时期全球气候和环境的变化过程。

珊瑚礁不仅可以作为判断古气候、古地理的重要标志，还可以用来了解构造活动和地壳的运动。

第二章海洋学基础

一、海水的物理化学性质

“海洋”-既含有基本恒定组成的多种无机盐，又呈现复杂多变的物理化学性质，受大陆影响，变化显著。

诸多参数：

盐度、温度、密度、比容、光反射等

海水为什么是蓝色的？

影响海水颜色的因素有悬浮质、离子、浮游生物等。

大洋中悬浮质较少，颗粒也很微小，其水色主要取决于海水的光学性质，大洋海水多呈蓝色；近海海水，由于悬浮物质增多颗粒较大，多呈浅蓝色；近岸或河口地城，由于泥沙颜色使海水发黄；某些海区当淡红色的浮游生物大量繁殖时，海水常呈淡红色。

对整个大洋而言，整体水温平均为3.8℃，75%的水温在0-6℃之间，50%的水温在1.3-3.8℃之间。

不同纬度温差较大表层海水温度（SST）较高，也是海洋科学工作者观测和研究的热点

海水的盐度：

指海水中全部溶解固体与海水重量之比，通常以每千克海水中所含的克数表示。

计算：

S‰=1.80655Cl‰。

世界大洋的平均盐度为35‰。

分布：

赤道一带降雨量大