海洋地球物理与海底构造学-(19)分解课件

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,海洋地质与,地球物理,学是研究地壳被海水淹没部分的物质组成、地质构造和演化规律的学科。,研究内容涉及海岸与海底的地形、海洋沉积物、洋底岩石、海底构造、大洋地质历史和海底矿产资源。,它是地质与地球物理学的一部分，又与海洋学有密切联系，是地质地球物理学与海洋学的边缘科学。,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。海底蕴藏着丰富的矿产资源，是人类未来的重要资源基地。,第一章 海洋圈层的相互作用,1.2,海洋的基本知识,3.,海洋地质与地球物理学概述,海洋地质与地球物理学是研究地壳被海水淹没部分的物质组,一、海洋地质与地球物理学发展简史,1872,1876,年英国,“,挑战者,”,号进行环球海洋调查，第一次取得深海样品，发现了深海软泥和锰结核。,1891,年由英国的默里和比利时的勒纳尔将这次凋查成果编制成第一幅世界大洋沉积分布图及写成,海洋沉积,一书，标志着近代海洋地质研究的开始。,“,挑战者,”,号之后的几十年间，海洋地质的研究进展甚微。,1925,1927,年，德国,“,流星,”,号调查船远航南大西洋，首次采用电子回声测深技术揭示了深洋底崎岖不平的地形，发现了纵贯整个大西洋的中央海岭；,又用柱状取样管取样，进行样品的岩石学和矿物学研究，并首次推算了深海区的沉积速率。,1.2,海洋的基本知识,3.,海洋地质与地球物理学概述,一、海洋地质与地球物理学发展简史1.2 海洋的基本知识 3,最早的世界海洋地磁等偏图是由,Edmond Halley,在,1698-1701,四年间利用海军舰艇,Paramore,号进行三次科学考察后于,1702,年发表的。,作为以等值线形式发表的第一张地球物理测量成果图，它是当时在天文定位和地物目测不可能时进行航海的基础。然而磁偏角是随时间变化的，,Halley,认为这与地球深部相对于其外壳向西旋转有关，这是动态行星的思想，至今仍为现代地磁学的核心思想。对海洋磁偏角的测定从,Halley,时代一直延续，提供了很多地磁场长周期变化及其起源的信息。,1876,年,C.W.Siemens,用重力测深计进行了水深测量实验。,由于测量精度不如铅锤测深精度而没有得到推广。大约,50,年后，,F.A.Vening Meinesz,在潜艇上利用钟摆装置测定重力，揭示了与构造过程有关的洋底密度存在侧向变化。,最早的世界海洋地磁等偏图是由Edmond Halley在16,20,世纪,20,30,年代，荷兰地球物理学家芬宁,梅因纳斯,等使用潜艇在爪哇海沟和波多黎各海沟进行,海洋重力测量,，发现了与海沟有关的显著的重力负异常。,这对海底构造，乃至全球构造理论的发展具有重大意义。,20,世纪,30,年代，陆地电法和地震法被应用于海洋。,C.Schl umberger,，,M.Schlumberger,和,E.G.Leonardon,为了能从电流差和势能差中得到基岩的深度，,于,1934,年在离阿尔及利亚附近海域使用了海底电缆。,1937,年，,M.Ewing,，,A.P.Crary,和,H.M.Rutherf ord,在美国东部的浅水区进行了开创性的地震测量。,1938,年，,E.C.Bullard,和,T.F.Gaskell,在英国西南部的浅水区也进行了地震测量。,通过测定水下爆破产生的弹性波的传播过程，来确定大陆架下低速沉积厚层的位置，为近海石油工业发展奠定了基础。,20世纪2030年代，荷兰地球物理学家芬宁梅因纳斯等使用,第二次世界大战期间，由于海上战争的需要，许多国家致力于海底地形研究，绘制了一批详细的海底地形图；并大力开展声在水中传播规律的研究，为发展,海洋地震勘探,技术打下了基础。战后，由于海底油田开发的需要，海洋地质调查蓬勃发展。,1947,1948,年，瑞典国立海洋研究所所长彼得松率领瑞典,“,信天翁,”,号作环球深海考察，采用真空式活塞取样管取得长达,23,米的柱状样，研究了大洋沉积物的结构、厚度和沉积速率，并,采用人工地震法研究海底构造。,20,世纪,40,年代中后期，已经积累了有关大西洋、太平洋海底地形、海底沉积以及大陆边缘地质结构的大量资料。,第二次世界大战期间，由于海上战争的需要，许多,20,世纪,40,年代末期，谢泼德的,海底地质学,，苏联克列诺娃的,海洋地质学,和奎年的,海洋地质学,先后问世。海洋地质学成为一门独立学科。,二次世界大战后海洋地质与海洋地球物理学发展迅速。野外勘探调查已远远超出近岸区进入深水区，甚至进入大洋。彻底改变了我们对海底地质过程、海底构造特性的认识。同时也改变了我们发现和开采海底资源的方法。,20,世纪,50,年代初期，回声测深技术大为改进，高分辨率的精密声呐投入使用，测程达万米，为编制各大洋洋底地形图提供了可靠的手段。同时，重力、磁法和地震探测等地球物理仪器也获得较大改进。,20世纪40年代末期，谢泼德的海底地质学，苏,今天，国内各地质学重点实验室，装备的仪器、设备大多是国际一流的。不过，这并不等于说，单靠这些仪器、设备就能培养出一流的人才。,单靠设备，只能培养出“粉末”地质学家、“探针”地质学家、“汽车”地质学家。,毛主席说过，决定战争胜利的不是一两件新式武器，而是人。,人才的关键是大脑。是毫不懒惰的大脑，勤于思考的大脑，富有创新的大脑。,今天，国内各地质学重点实验室，装备的仪器、设备,1952,1953,年期间，美国地质学家梅纳德和迪茨发现东北太平洋的大型断裂带，以后发现这种断裂带在世界各大洋有广泛的分布。这是,提出转换断层概念,的重要依据。,1950,1958,年，苏联,“,勇士,”,号调查船考察太平洋，通过测深改进了太平洋水深图，在马里亚纳海沟发现了大洋最深点，还采集海底长柱状样研究了,lOOO,万年来的气候演变和地质历史。,19521953年期间，美国地质学家梅纳德和迪,大规模的海洋地球物理调查提供了大量资料。人们发现，洋底沉积层极薄，大洋地壳的结构与大陆地壳截然不同；特别是环绕全球的大洋中脊体系与条带状磁异常的发现具有深远意义。,20,世纪,60,年代初期，赫斯和迪茨在上述发现的基础上分别提出海底扩张说。,1963,年，瓦因和马修斯用海底扩张说解释海底条带状磁异常的成因。,1965,年，威尔逊提出转换断层的概念。,由于上述发现使一度衰落的大陆漂移说重新复活，大陆漂移的活动论思想在地学界逐渐取得主导地位，,并导致,1967,1968,年，摩根、麦肯齐和勒皮雄等提出板块构造说。,板块构造理论是海洋地质研究结出的硕果，它从根本上动摇了以固定论哲学为基础的地槽论的统治，被称为地学的一场,“,革命,”,。,大规模的海洋地球物理调查提供了大量资料。人们发现,1964,年，美国一些研究单位发起成立地球深层取样联合海洋机构，,1968,年组织了深海钻探计划。该计划在,15,年期间历经,96,个航次，航程超过,60,万公里，钻井逾千口，至,1985,年出版了深海钻探初步报告,80,余卷。这项计划验证了板块构造模式的一些要点，发现了许多新资料，促进了大洋地层学的发展。,在技术方法方面，除深海钻探和取样技术外，还广泛采用潜艇观察、海底摄象、海底电视、海底着陆器及深海仪器拖运装置等观测手段和自动化装置。海底矿产资源进入了大规模的工业开发阶段，海底石油产量不断上升，海滨与陆架砂矿的重要性也日见增加，深海锰结核、多金属泥及海底块状硫化物矿床引起广泛注意。,1964年，美国一些研究单位发起成立地球深层取样联,直到,20,世纪,50,年代人类对于地球演化史和组成的认识还主要来自对大陆的研究。但是，以陆地为基础的研究无法回答四个基本地质问题：,1,）从地质意义上看，大陆和大洋有什么不同？,2,）大洋是怎样形成的？,3,）洋盆的年龄究竞是多少？,4,）在整个地质历史时期洋盆及其边缘是怎样演化的？,早在,20,世纪初，,F.B.Taylor,和,A.Wegener,就认为海洋是很,年轻的，它是通过大陆地块的漂移分裂而形成的。但是，那时大多数地质地球物理学家认为海洋形成于很早的地质历史时期并且是固定不变的。,20,世纪,50,60,年代,的地球物理学研究推翻了以往有关海陆演化史的思想。海底构造学研究结果说明海底地壳比大陆地壳年轻，而且两者结构不同。洋壳是通过火成作用形成的，组成地球外壳的岩石圈板块发生分离。板块构造理论很好地概括了岩石圈板块的相互作用及其演化史。,海洋地球物理学与海底构造学研究的意义,直到20世纪50年代人类对于地球演化史和组成的认识还主要来自,海洋地球物理对海底科学的发展有重要贡献，利用海洋地球物理技术探测深海大洋，不仅加深了人类对地球本身的认识，而且也促进了人类对其随时间演化过程的认识。,海洋地球物理技术对浅海和大陆边缘的探测，对军事科学、为人类认识大陆边缘的形成与演化和沉积盆地的形成，以及寻找石油、天然产等海洋矿产资源有举足轻重的作用。,海洋地球物理学与海底构造学研究的意义,海洋地球物理对海底科学的发展有重要贡献，利用海洋地球,二战期间进行的军事性质的海洋研究，对海洋地球物理学的发展产生了重要影响。战争时期必需迅速改进探测潜艇和其它水下目标的技术。因此，根据检测声波和地磁场摄动，制造了一些海洋地球物理仪器，如高精度的地磁仪、水听器利可频繁进行水下爆破的仪器。为了扫除声学和磁性水雷，使其在安全的地方引爆，设计出拖曳式声源和产生高强度磁场的电缆。为着战术上的考虑，深入了解海洋中声波的传播过程，尤其是水层变化和海底特性对声传播的影响。,1945,年以后，许多致力于这些问题研究的科学家纷纷进入了大学、研究所和勘探公司，更加开放的非军事生活环境给海洋地球物理学的发展提供了巨大的推动力。近年来，军方的资助仍在继续，并且已经扩大公开以前保密的海洋信息，包括水深测量数据、使用核潜艇进行极地研究和应用海底水听器阵列检测地震的发生。,对军事科学的影响,二战期间进行的军事性质的海洋研究，对海洋地球物理学的发展产生,估计海洋中蕴藏着大约,40,的未开发石油。二战后的一些年来，海洋上商业性质的地球物理勘探主要局限于沿岸水域，如墨西哥湾附近地区。由于陆地产油沉积层序一直延伸到大陆架，而沉积物磁性比下伏基岩磁性小很多，因此，通过观测磁场空间变化评估含油沉积层远景，是一个又快又经济的勘探方法。地震方法目前是浅水区域寻找油气资源的最重要物探方法，目前取得很大进步，不仅发现了大量的石油，而且通过结合钻孔资料的研究使我们对大陆边缘的演化有了进一步了解。,非石油矿产资源的勘探只是近岸地球物理作业的一小部分。然而，在各类水深范围的研究大大促进了高分辨率地球物理技术的发展，这种技术能用于探测海底或近海底的精细地质构造。深海底的矿物资源包括铁锰结核、金属硫化物和富含铁、铜、锌、银和金的热液堆积等。在大陆架已经应用海洋地球物理方法对这些重要的非石油矿物资源开展勘探。,对石油和其它矿产资源的贡献,估计海洋中蕴藏着大约40的未开发石油。二战后的一些年来，海,海洋地球物理测量方法与陆地测量既相似也不同，由于海洋环境不同于陆地，所以在海洋测点定位、海底地形测量，海洋重、磁、震、电、放射性测量等比陆地更为困难。例如海洋地球物理测量需要精确的全球覆盖导航系统；移动船上进行重力测量时，必须剔除附加的外来加速度；海洋磁测时，传感器必须远离记录平台的磁感应；用水听器探测地震波在海水中的传播过程时，要求特殊的数据记录和数据传输方式；海水是一种电介质，因而海底的电流、时变磁场和电场都会受到其传导率的影响。,对石油和其它矿产资源的贡献,海洋地球物理测量方法与陆地测量既相似也不同，由于海洋,二、,海洋地质与地球物理学基本内容,海洋地质与地球物理学的研究内容十分广泛，涉及许多学科的领域，而且与技术方法的研究,特别是测深技术、地球物理、海洋钻探、海底观测和取样技术的研究,有十分密切的联系。,海底的地貌,景观及其空间分布和成因，以及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，,是海洋地质与地球物理学