海洋地质学 考试终极版复习资料Word文档格式.docx

1、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、某某、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！海洋覆盖面积约占地球外表积的71.它是全球地质构造的重要组成局部,也是现代沉积作用的天然实验室.海底蕴藏着丰富的矿产资源,是人类未来的重要资源基地.海洋环境地质与灾害地质直接关系到人类的生产和生活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根底.主要研究内容海洋地形地貌 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：

2、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.海底地形的根本格架受海底扩X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与侧扫声呐.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、军事与海底工程均有重要的现实意义.海洋构造地质主要研究海洋地壳的结构、海底主要构造单元与其相互关系,以与海底

3、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根底,对海底成矿作用的研究也至关重要. 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、形成过程与其发育历史.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与古气候环境变化具有重要价值.,海洋沉积物与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.海洋矿产资源顾名思义,它主要研究以各种形

4、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. 古海洋学海洋地质学的一个新分支学科,是深海钻探计划DSDP19681983年的产物.主要研究地质时期海洋环境与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,了解古海洋表层与底层环流的形成、演化与其地质作用,说明海水成分在地质历史中的变化,浮游和底栖生物的演化,生产力和生物地理开展史与其对沉积作用的影响,以与海洋沉积作用的历史.古海洋学的中心问题是古海洋环流开展

5、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,是板块别离的部位,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会聚型板块边界,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Be

6、nioff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、地幔柱的成因与成矿具有重要意义.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,是开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阔地区,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100250千米左右,上升速率约每年几厘米 .全球热点大

7、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、局部熔融等现象与相应的元素运移、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、新生陆壳与相关矿床；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,是研究会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,与海底磁异常与深海钻探

8、并列为海底扩X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一样,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360104 km2,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

9、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；两海即某某和南海；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顶峰期已过,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、挪威中部陆架以与某某盆地等; 后者主要包括日本海盆地、澳大利亚东南

10、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1500 m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、南中国海以与日本海等.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349.80 108 m3油当量, 其中资源量丰富的地区主要有巴伦支海、

11、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外表溢出的活动流体.以水、碳氢化合物、硫化氢和细粒沉积物为主要成分,温度与深部海水根本一致.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

12、气中主要成分是甲烷,所以也叫甲烷水合物.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X和板块构造学说,而且对于创建古海洋学起了重要作用.珊瑚礁系统与其环境记录：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个根本相带组成. 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

13、、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 海洋学根底一、海水的物理化学性质海洋-既含有根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

14、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,盐度较低.高纬度地区,溶解的冰降低了盐度.盐度最高的地区是蒸发量高而降雨相对较低的中纬地区北纬20度和南纬20度附近.影响因素：气候与大陆：降水,蒸发,河川径流等；蒸发量和降水量之差.蒸发量使海水浓缩,降水使海水稀释.有河流注入的海区,海水盐度一般比拟低.海水的酸度pH值：组成：多组分的电解质：阳离子碱土金属+阴离子强酸性+弱酸性 变

15、化：大洋； 夏季：白天上升光合作用强度大于生物呼吸,CO2净消耗；晚间下降光合作用停止,呼吸正常；冬季：变化幅度小.重要性：二氧化碳-碳酸盐体系是海洋中重要而复杂的体系,它涉与包括气象学、地质学和海洋学科以与生态学等其他相关性质：密度：取决于海水中的含盐量,分布规律：从赤道向两极增大,表层向深层增加.波罗的海最低；红海密度最大. Eh 值：即海水氧化复原电位.Eh值愈高,愈难氧化.Eh值是海区氧化复原能力的标志.冰点：海水的冰点低于淡水,并且随着盐度的增加而降低电导、比容、水色.海水化学组成海水是一种非常复杂的多组分水溶液.海水中各种元素都以一定的物理化学形态存在.划分为五类：1. 主要成分：

16、浓度大于1106 mg/kg.阳离子Na+,K+,Ca2+,Mg2+和Sr2+五种,和Cl-等阴离子.其总和占海水盐分的.2. 溶于海水的气体成分：如氧、氮与惰性气体等.3. 营养元素：通常指N,P与Si等.含量很低时,会限制植物的正常生长4. 微量元素：在海水中含量很低,但又不属于营养元素者.5. 有机物质：如氨基酸、 腐殖质、叶绿素等.海洋中的化学污染物1、碳氢化合物石油.海上运输过程中的泄漏和海上事故.2、海洋中的重金属.对海洋环境有极大的危害,其中毒性较大的是汞、铅、镉、铬、铜等元素.3、合成有机化合物4、营养物质5、放射性核素238U,232Th等二、海水运动的根本形式波浪；起因：风

17、摩擦海水.分类：深水波、浅水波、近岸波潮汐：海水在月球和太阳引潮力作用下所产生的周期性运动洋流浊流 重力流定义：富含悬浮固体颗粒高密度水流,在重力驱动下顺坡向下流动.原因：悬浮沉积物扩散,在重力作用下沿着盆地底部流动,两种不同密度流体的密度差异.三、全球海平面变化海平面：海洋与大气的交界面,是陆地高程和海底深度的起算面.海平面不是一个平面,它的变化受到潮汐、风浪、海洋环流、海水物理性质等诸多因素的影响平均海平面：海洋外表的平均高度,是一个地区经过长期观测得到的海面的平均位置,位于平均高潮位和平均低潮位的中间.大地水准面：静止的平均海水面的水准面.由静止海水面并向大陆延伸.与平均海水面相吻合的称

18、为大地水准面所形成的不规如此的封闭曲面.它是重力等位面,即物体沿该面运动时,重力不做功. 绝对海平面变化Eustatic Sea-Level Change：海洋外表与地心之间的距离变化.主要受控于全球海洋的水量变化.相对海平面变化Relative Sea-level Change：在一个地区,海平面相对陆地的升降变化.是相对于某一个陆地基准点不是绝对不变的,受到地面高度变化的影响的高度变化.是叠加了绝对海平面变化和陆地垂直运动的综合结果.冰期：冰川扩展,大量的水体被以固态形式储存在陆地,海水18O相对偏重间冰期：冰川消融,轻的18O冰川融水进入海洋,海水18O变轻海洋中底栖有孔虫可18O记录反

19、响全球海水平均的18O变化,因而可以用来重建全球的冰量变化,进而推断全球的绝对海平面变化第四纪海平面变化研究的意义1. 海平面是控制陆源碎屑沉积最重要的因素,海平面变化决定了陆源碎屑沉积的最终归宿.海平面变化历史是理解陆缘沉积层序和古地理变迁的根底.2. 相对海平面记录是分析区域构造运动的根底.既可以分析长时间尺度的构造运动,也可以分析短时间尺度的地壳运动如地震活动.3. 海平面变化是全球高纬度地区冰川融水的直接证据,而高纬地区的冰川融水对于全球大洋环流具有重要的控制作用.高精度的全球海平面重建对于研究气候变化、大洋环流变化具有十分重要的意义.4. 海平面变化的地质重建可以延伸器测记录的长度,

20、利于判别一个地区海平面变化的长期趋势现代海平面上升的影响：高海平面抬升了风暴增水的根底水位,增加了行洪排涝难度,加大了台风和风暴潮致灾程度.2.海岸侵蚀：海平面上升导致波浪和潮汐能量增加、风暴潮作用增强、海岸坡降加大、海岸沉积物组成改变,在挖沙和沿海工程修建等人类活动的共同作用下,沿海地区海岸侵蚀进一步加剧.海平面上升和沿海地区地下水超采加剧了海水入侵与土壤盐渍化程度,影响沿岸生态系统和农作物生长.咸潮入侵程度与海平面、潮汐、风暴潮、降雨和上游来水等因素密切相关.第三章 海洋地形地貌 第一局部 地球的内部结构与其海陆地貌概述地壳:875km; 岩石圈:100200km; 软流圈: 350500

21、km；上地幔:670km；地幔:2900km1、地壳层I为沉积层：区域性差异大,厚度02km,平均厚度约0.4km；地震纵波速度Vp为1.62.5km/s.沉积物主要是由浊流搬运到深海的陆源、生物、自生和火山等成因的未固结沉积物.沉积层通常在大洋中脊轴部缺失或极薄,随着远离洋中脊而逐渐增厚,洋盆边缘最厚可达2km.层II为基底层：火山岩层,是以玄武岩为主,夹有已固结的沉积岩,厚度变化较大,介于1.02.5 Km之间,平均约1.4 km；Vp为3.46.2 km/s.上部多为低钾拉斑玄武岩；下部多为呈岩脉或岩床形式的辉绿岩；底部为席状岩墙群.层III为大洋层是大洋地壳的主体.Vp为6.47.0k

22、m/s,由此推测可能是辉长岩、角闪岩或蛇纹石化橄榄岩等.其厚度相对变化不大,平均厚约5.0km.洋壳与陆壳的根本区别:1物质组成洋壳主要由玄武质岩与超镁铁岩石组成,陆壳如此以巨厚花岗岩质岩为主.相对洋壳,陆壳富集Si和K,而贫Fe,Mg和Ca.如洋壳SiO2含量不足50%,而陆壳如此在60%以上；K2O的含量,洋壳仅为陆壳1/7左右.2厚度洋壳平均厚度仅7km左右,而大陆型地壳厚度一般在3540 km之间.陆壳厚度变化较大,通常地势越高厚度越大,如青藏高原70 km,而裂谷下可能只有几公里.在海底,洋壳厚度总体相对稳定在7km左右.3地球物理特征洋壳虽薄,却以正重力异常值为特点,大洋盆地的布格

23、异常值可达500 mGal；陆壳虽厚,其重力异常值却主要表现为负值,高山地区布格异常值一般为500300 mCal.4年龄陆壳上最古老的岩石或矿物可达3910842l08108108a5火山活动大局部陆地上很少有岩浆或火山活动,而大洋内火山活动相对普遍得多,尤以大洋中脊和大洋边缘的岛弧为火山与侵入活动最盛. 6构造活动陆壳的褶皱和断裂构造都很发育,大局部山脉是由花岗岩质岩浆岩和变形变质岩和未变形变质的沉积岩组成；洋壳构造除大洋边缘沟弧体系外,洋底是以断裂构造为主.7结构分层陆壳的分层不明显难以确定.而洋壳垂向上的三分结构在世界各大洋非常明显,尽管这些层的性质在不同洋区随深度有明显变化,这只是反

24、映了演化过程上的差异.2、地幔：地幔与地核之间的界面为古登堡不连续面,可进一步分为上地幔、过渡带和下地幔三局部,由富镁的岩石组成.3、地核：地核的密度非常大,虽然在体积上只占地球的16.2,但质量却占了32.在距地表5150Km6370Km深处,P波地震波速又有微小的增大,明确还存在一个固态的内核.所以,5150Km界面进一步将地核又分为外核与内核,它们主要由铁组成,硅、镍为次要成分,地核密度是地幔底部的两倍,达10g/cm3,其中外核呈液态,推测是温度和压力条件使铁呈熔融状态.4、低速层与软流层地震波速分布明确面波,S波,在海底之下平均约70km以下深处,Vs突然急剧减小,较之其上部约50k

25、m处的Vs值减小近90%,说明介质具粘滞性或塑性.关于低速层的成因,目前大致有三种推测: 物质组成不同,高温,岩石局部熔融所致.软流层虽有局部熔融,但地震横波仍能通过,说明熔融相当有限.有限的熔浆充填在难熔橄榄岩晶粒之间,橄榄岩构成软流层的岩石格架.5、岩石圈指固体地球最上面的层圈,包括地壳和地幔的最上部,具有较高的刚性和弹性.岩石圈的厚度从近于零或只几千米大洋中脊下到超过150km大陆年轻造山带.岩石圈厚度与其年龄有一定的关系.在最年轻的洋壳下面,岩石圈最薄.而在最老的陆壳下面,岩石圈最厚.岩石圈的物质组成纵向和横向上都变化非常大,但大洋岩石圈物质组成相对稳定.地壳主要由花岗岩和玄武岩构成；

26、上地幔岩石圈主要由榴辉岩或橄榄岩构成.第二局部 洋中脊与大洋盆地地形地貌根据大洋的地形与构造特征,大洋分两大地貌单元：1.洋底: 包括大洋中脊和大洋盆地两局部 2.大陆边缘:包括大陆架、大陆坡、大陆基、岛弧和海沟深海盆地海山孤立于洋底之上相对高度在数百米以上的海底高地叫作海山,典型的海山多为近似圆锥形.据重力、地磁以与所采海山岩石样品说明,大多数海山源于海底火山喷发.在海山中引人注目的是顶部平坦呈圆锥状台地的海山.平顶面直径可达十几公里,顶面水深可达2000m,人们把这种独特形状的海山称作平顶海山.海洋中的某某与陆地上的破火山口形状不同,在海底某某中部没有断块陷落的痕迹.因此,可以认为这种山形

27、是在火山停上活动之后的某一时期曾经露出在海面之上遭到波浪侵蚀切削而变成.环礁礁体是指由钙质生物体堆积而成的海底隆起.环礁是指大洋中逼临海面而生长的环状礁体.岛链在大洋中,存在有呈线状排列的火山,形成海山链,如果这些海山出露在海面之上,如此形成岛链.深海平原abyssal plain深海平原是指洋盆中海底平坦的区域,坡度小于1：10001m/1km,为地球外表最平坦的局部.通常出现在陆隆的外缘,水深在30006000 m之间.地震资料明确,深海平原是由在原始不规如此的海底地形之上沉积了巨厚的沉积物而成深海丘陵abyssal hill深海丘陵是指深海平原中明显高起的小丘,高度小于1000m.水平分

28、布X围一般从110 Km,但也可达50km.深海丘陵通常成群出现于深海平原和洋中脊侧翼之间,特别是见于没有沉积物覆盖的基岩裸露海底区域无震海岭 aseismic ridge：在洋底,除了大洋中脊体系之外,还有另一种壮观的海底地貌景观：由一系列火山性海山呈线状排列,延伸达千公里以上,称作海岭,又因这类海底火山山脉最大的特点是无地震,故称作无震海岭.洋中脊地貌大西洋中脊地形相对陡峻、狭窄,具有明显的中央裂谷；印度洋中脊地形相对大西洋的平缓和宽阔,也具有中央裂谷；太平洋中脊地形相对是最宽、最平缓的,不具有中央裂谷.大洋中脊地形相当复杂,在横向上,中脊顶部有一系列的岭谷相间排列；在纵向上,中脊呈波状起

29、伏的形态,并被一系列的巨型断裂所切割错断.慢速超慢速扩X洋脊与快速扩X洋脊在形态上明显不同.据地震反射资料,大洋中脊地壳厚度普遍小于正常大洋地壳厚度.其原因一方面是因为中脊轴部普遍缺失洋壳结构的层I,既缺少顶部的沉积层；另一原因是局部脊段甚至缺失洋中脊结构中的层II,甚至层III,地幔直接出露于海底.地震资料揭示：在中脊轴部之下普遍存在地震波速较小的异常上地幔,沿洋中脊重力异常值也较深海盆地显著降低,洋中脊还是一个高热流值带,同时也是一个地震频发带.中央裂谷热液烟囱体令人惊异的是,在洋中脊轴部上成群耸立着由热液活动成因的硫化物烟囱体,它们可高达10m,直径宽约40cm.由黑烟囱喷出温度热液流体温度高达350以上.在黑烟囱周围所构成的热水区,不仅有虾、贻贝、