海洋地质学课件.ppt

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1、高级海洋地质学,中国地质方 念 乔二 O 一六年 十二 月,第一章 绪论第二章 全球构造体系与洋底构造第三章 海洋物理化学背景知识简介第四章 大陆边缘地质 第五章 大洋地层与海洋沉积第六章 海洋地质工作方法第七章 海洋矿产资源第八章 大洋演化和重大历史事件,海洋地质学目录,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.1 大陆架基本特征,大陆架是围绕大陆、坡度平缓的浅水区。它的范围从低潮线开始，到海底坡度突然增大的深度为止。现代陆架是各种内外地质营力改造后的沉没的陆地。大陆架拥有丰富的水生和矿产资源。,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4

2、.1.1 大陆架,4.1.1.2 大陆架形成与演化,大陆破裂与陆架基本特征,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.2 大陆架形成与演化,大陆破裂与陆架基本特征,大陆张裂与被动陆缘的基本类型：火山型被动陆缘非火山型被动陆缘,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.2 大陆架形成与演化,大陆破裂与陆架基本特征,当代典型的火山型被动陆缘存在于格陵兰东南与欧洲西北，各以巨大的向海倾斜反射体（SDRS）为特征。据信此种现象与大陆破裂时的地幔羽作用密切相关,火山型被动陆缘,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大

3、陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.2 大陆架形成与演化,大陆破裂与陆架基本特征,非火山型被动陆缘可进一步分为纯剪切与简单剪切2种；其中简单剪切型地质作用可使裂解的大陆形成不对称的共轭边缘，对于陆架体系具有重要约束,非火山型被动陆缘,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.2 大陆架形成与演化,大陆破裂与陆架基本特征,“大印度”来自冈瓦纳大陆的裂解，它的边缘与其共轭大陆边缘的陆架具有良好的耦合关系,非火山型被动陆缘,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.2 大陆架形成与演化,陆架是相邻大陆的延伸 大陆

4、裂解过程奠定陆架的基本特征 均衡补偿作用与沉积载荷控制陆架的演化 晚更新世低海平面对陆架的塑造 现代水动力条件对陆架的改造,10,大家应该也有点累了，稍作休息,大家有疑问的，可以询问和交流,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.3 大陆架地形,全球大陆架平均宽度75km 陆架边缘平均水深130m 陆架最平坦部分的平均水深60m 陆架地形平坦，大约60的地形剖面上有20m左右的隆起地形,陆架上可能分布沉没的阶地、河谷和陆架边缘坝 陆架平均坡度为0.07,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.3 大陆架地形

5、,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.4 全球陆架分布,宽阔大陆架,宽度 500 km,北冰洋巴伦支海陆架,西太平洋巽他陆架,西太平洋阿拉弗拉海陆架,宽1300km，水深200400m,宽8001300km，水深180m,宽约1000km，水深 100 200m,中国东海陆架,宽750km，水深 160m,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.4 全球陆架分布,宽阔大陆架,宽度 500 km,北冰洋巴伦支海陆架,西太平洋巽他陆架,西太平洋阿拉弗拉海陆架,宽1300km，水深200400m,宽80013

6、00km，水深180m,宽约1000km，水深 100 200m,中国东海陆架,宽750km，水深 160m,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.4 全球陆架分布,宽阔大陆架,宽度 500 km,北太平洋白令海陆架,宽600km，水深 200m,最为平坦,太平洋亚洲大陆架,鄂霍茨克海陆架,西侧宽40-185 km,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.4 全球陆架分布,太平洋亚洲大陆架,日本岛弧陆架,宽 1030km,地形崎岖,中国列海陆架,普遍较宽，120 km,水下阶地比较发育除内陆的渤海外,其余

7、坡度较大(1.5-3)边缘水深为 120 170m,澳大利亚东部陆架,宽 40km,边缘水深达 400m,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.4 全球陆架分布,太平洋美洲大陆架,加利福尼亚陆架,宽 20km,向南展宽,外缘水深 90150m，上升流发育,中美洲陆架,普遍狭窄，仅巴拿马西岸宽140 km,外缘水深为 200m,秘鲁智利陆架,宽 70km,边缘水深90180m，上升流发育,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.4 全球陆架分布,大西洋美洲大陆架,北美东岸陆架,北部宽 200km,外缘水深2

8、00m；南部宽30130km。纽芬兰大浅滩处宽逾830km,墨西哥湾陆架,密西西比河建造的220 km宽陆架,边缘水深为 180m,南美东部陆架,北部狭窄,南部阿根廷岸外宽达370 km，边缘水深达 350m,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.4 全球陆架分布,大西洋欧洲-西非大陆架,北欧中欧陆架,宽 100180km,外缘水深北欧为 270-360m；中欧为100m，地形复杂,南欧北非陆架,宽约35km,非洲西部陆架,宽约90 km，最宽处逾240km,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.4 全

9、球陆架分布,印度洋大陆架,印度东岸孟加拉湾陆架,宽约40km,外缘水深70130m；,阿拉伯湾印度西岸陆架,宽度变化巨大（30350km），外缘水深50100m,澳大利亚西岸陆架,宽80200 km，边缘水深达90110m,非洲东岸陆架,宽4090 km，边缘水深约200m,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.4 全球陆架分布,南极洲大陆架,宽50130 km，因冰盖负荷作用陆架外缘深度可达400800m,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.1 大陆架,4.1.1.5 陆架盆地及油气资源,陆架盆地开阔,沉积量巨大 有机质丰

10、富 海陆环境交互发生 多期构造运动形成圈闭,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.2 大陆坡,大陆坡是大陆基面和大洋基面之间巨大而复杂的斜面，地壳性质为陆壳和洋壳之间的过渡型地壳。它的上缘为陆架坡折带，下缘因地而异：太平洋：海沟边缘，平均水深 1850m，坡度520 大西洋印度洋：陆隆上部，平均水深 2450m，坡度约4,4.1.2.1 大陆坡地形和构造特征,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.2 大陆坡,坡度,大陆坡是大陆边缘区地形最陡的地貌单元，平均坡度为417。一般地，上陆坡较陡，下陆坡较缓。,世界范围的著名陡坡,斯里兰卡,35 45,古巴南

11、岸,佛罗里达西岸,35,27,澳大利亚西岸,21,珊瑚礁建造,湾流冲刷，侵蚀陆架,构造断层,4.1.2.1 大陆坡地形和构造特征,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.2 大陆坡,海底峡谷,是大陆坡特有的地貌单元，它们通常起源于陆架的河口三角洲区，切割陆坡，直达陆隆或深海平原。,滑脱构造,以低角度犁形正断层为特征的滑脱构造有时构成陆坡阶梯面,4.1.2.1 大陆坡地形和构造特征,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.2 大陆坡,4.1.2.2 大陆坡分类,平滑陆坡,断裂陆坡,不规则陆坡,物源供应充分，陆坡增长并受到等深流改造,物源供应不足，侵蚀活动较

12、强,同沉积正断层活动形成阶梯状,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.3 大陆裙,陆裙（Continental Apron)又称陆隆（Continental Rise)，由大陆坡麓向大洋底延伸的沉积扇构成。水深15004000m，沉积物厚度通常超过 4km，平均坡度 0.10.6，表面起伏不大。陆隆可分为上下两部分，下陆隆一般更缓。,分布,主要出现于大西洋、印度洋大陆边缘。太平洋仅见于阿拉斯加湾及其邻区。,构造基础,基底凹陷型，主要分布于大西洋两岸,基底断裂型，主要分布于印度沿岸和非洲东岸,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.3 大陆裙,深海扇是构

13、筑陆裙的基本沉积单元，它们的发育状况与构造地理背景密切相关,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.4 海沟和岛弧,海沟（Trench)，分布于洋盆边缘的海底狭长凹地，其水深通常在6000m以上，海沟的“V”字形剖面一般是不对称的，陆侧通常较陡（6 15），而洋侧较缓（1 4），两侧都不是均一的单斜面，往往具有平坦或不平坦的阶地面。深度较浅且不在俯冲带位置的狭长凹地称为海槽（Trough)。,岛弧（Island Arc），与海沟伴生的弧形岛屿或岛链，多发育在沟弧共轭体系的靠陆一侧。岛弧有陆弧和洋弧之分。,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.4 海沟和

14、岛弧,分布,海沟主要分布于环太平洋带，岛弧分布于西太平洋。它们是地表构造火山活动最强烈的地带，地形高差悬殊，重力值变化极大。,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,4.1.5.1 边缘海盆的基本特征,边缘海盆（Marginal Basin)是被岛链将其与大洋主体相分割的半封闭构造性水域，它们一侧与大陆相连，另一侧则通向大洋，因而具有明显的极性。西太平洋边缘海盆在世界上最为典型。该地区边缘海盆的轮廓大体与弧沟体系一致，具菱形和椭圆形。这些海盆发育陆架和陆坡，深度通常为3000m5000m，并且常具洋壳,环太平洋边缘海盆,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1

15、 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,4.1.5.1 边缘海盆的基本特征,何谓边缘海,海沟-岛弧体系所圈闭、具有多种构造成因的大陆边缘水域,板块俯冲所引起的弧后拉张所形成的水域,位于大陆边缘，另一侧以半岛、岛屿或群岛与大洋分开，气候、水文条件表现出明显极性的水域,？,？,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,4.1.5.1 边缘海盆的基本特征,海是洋的一部分，海底是不是洋底的一部分？边缘海的成因,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,4.1.5.1 边缘海盆的基本特征,洋底岩石年代和磁学性质的测定将边缘海与大洋的“血缘”关系作

16、出重大调整,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1.5.1 边缘海盆的基本特征,4.1 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,Karig(1971)最早提出板块摩擦生热，软流圈物质上涌形成弧盆体系的观点,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,4.1.5.1 边缘海盆的基本特征,弧后盆地形成的各种模式揭示边缘海与大洋板块俯冲有关,4.1.5.1 边缘海盆的基本特征,4.1 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,西太平洋洋盆与边缘海海底磁异常状态的比较,南中国海磁条带分布与俯冲方向（东向）和不再活动的俯冲方向（南南东向）,4.1.5 边缘

17、海盆,4.1 大陆边缘,4.1.5.1 边缘海盆的基本特征,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,结论：边缘海盆通常较大洋盆地年轻很多；至少部分边缘海盆的形成与俯冲作用无关,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,4.1.5.1 边缘海盆的基本特征,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,4.1.5.1 边缘海盆的基本特征,活动的与不活动的弧后盆地:不活动盆地 库页盆地 日本海盆地 帕里希维拉盆地 四国盆地 南斐济盆地活动盆地 伊豆海槽 马努斯盆地 冲绳海槽 马里亚纳海槽 北斐济盆地 劳-哈维盆地,高热流值深源地震对称磁条带厚层第

18、四纪沉积物“特殊”洋壳,边缘海特征,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,4.1.5.1 边缘海盆的基本特征,西太平洋是巨大而复杂的边缘海盆地群，在全球构筑起独一无二的构造地理景观。这些海盆的形成机理与演化历史各不相同。南中国海是众多边缘海盆中的一个，东中国海是否属于边缘海盆地位未定。,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,4.1.5.1 边缘海盆的基本特征,Karig（1971）、Bird（1976）将边缘海盆划分为4种类型：白令海为未发育（热流值低）海盆；四国海盆、劳海盆、帕里西维拉海盆、安达曼海盆（热流值最高）为活动

19、分裂海盆；南中国海海盆、日本海海盆、北斐济海盆等为成熟（热流量虽高但回落）海盆；珊瑚海盆、西菲律宾海盆、塔斯曼海盆、南斐济海盆为不活动海盆（热流值回归正常）。,4.1.5.1 边缘海盆的基本特征,4.1 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,结合上田诚也（1976）模式，似乎可以考虑将边缘海盆划分为以下4种类型：白令海、加勒比海盆、苏拉威西海等为捕获海盆；四国海盆、劳海盆、帕里西维拉海盆、日本海盆等为俯冲拉分海盆；北斐济海盆、安达曼海盆、加利福尼亚海盆等为转换断层渗漏开张海盆、南中国海盆等为被动陆缘破裂拉张海盆。,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,

20、4.1.5 边缘海盆,4.1.5.2 边缘海盆的地质作用,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,4.1.5.2 边缘海盆的地质作用,高热流值深源地震对称磁条带厚层第四纪沉积物及物源多样“特殊”洋壳,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,4.1.5.2 边缘海盆的地质作用,高热流值,南海沉积基底N面的温度在100-600之间，中央海盆为高温区（400-600）之间，个别地段高达700南海北部陆缘为平缓的低温区（100-200），由陆缘向中央海盆的过渡区域，温度以陡变带形式由200急剧上升到400以上。沉积基底N面的热流在50

21、-100 mW/m2，高热流区由中央海盆向西南方向呈带状分布，最高热流值区在曾母暗沙和纳土纳岛之间（100 mW/m2），北部大陆边缘、吕宋岛、南沙海槽、万安滩西侧为低热流区（50-60 mW/m2）,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,4.1.5.2 边缘海盆的地质作用,深源地震,4.1 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1.5.2 边缘海盆的地质作用,对称磁条带,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1.5.2 边缘海盆的地质作用,4.1.5 边缘海盆,4.1 大陆边缘,厚层沉积物,沉积物分布也具有明显的“极性”,海

22、洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1.5.2 边缘海盆的地质作用,4.1.5 边缘海盆,4.1 大陆边缘,“特殊”洋壳,以大和海盆为例：厚的“洋壳”：薄陆壳侵入大量玄武岩墙，厚度接近20km;薄的岩石圈:仅有35km厚,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1.5.2 边缘海盆的地质作用,4.1.5 边缘海盆,4.1 大陆边缘,海平面变化是一个全球性问题，但它对于边缘海及其周边地区影响尤为显著。海面变化导致海岸线的大幅迁移，使海陆面积比例发生较大变化，部分陆架海消失或重现，深海盆的面积特别是出入海口受到影响，边缘海环境发生剧烈变化。,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1.5.2 边缘海盆

23、的地质作用,4.1.5 边缘海盆,4.1 大陆边缘,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.1 大陆边缘,4.1.5 边缘海盆,基底常为玄武岩质有很厚的沉积物，沉积物常为富含有机质的粉砂质粘土边缘海常发生深源地震边缘海盆地的热流值较高边缘海盆底常具对称的磁条带边缘海盆地常以拉张作用为主，但不具大型洋脊,4.1.5.2 边缘海盆的地质作用,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.2 海岸带,4.2.1 海岸带的定义和分类,海岸带为海洋和陆地相互作用的地带，包括陆上和水下两个部分：滨海平原和大陆架。,海岸带是经济最繁荣的地带、国防的前哨和海运的基地，集中了世界人口的2/3，拥有丰富的生物、矿产、旅游资

24、源环境复杂变化大，历史上的海平面变化对海岸带影响至关重要由于地质、水文、气候因素的影响，海岸带的范围可以发生变化,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.2 海岸带,4.2.1 海岸带的定义和分类,侵蚀海岸,冰碛海岸,生物海岸,堆积海岸,构造海岸,波浪、潮汐水动力作用强烈，侵蚀作用强，局部堆积，有砂砾滩。,物源输入充分，硅质碎屑堆积为主。海滩宽阔，风成沙丘往往发育。,因某些生物特别发育而生成的海岸。如红树林、珊瑚礁、贝壳滩、泥炭沼泽地等。,冰川携运大量陆源碎屑从内陆推至海边形成。,基岩裸露区明显受到断层、褶皱等构造线控制的海岸，往往岸陡水深。火山熔岩和碎屑岩堆积生成的海岸亦可归入此类。,海洋地质

25、学 4 大陆边缘与海岸带,4.2 海岸带,4.2.2 三角洲,河流携带丰富的泥沙在河口区入海，由于河面拓宽、流速降低和坡度变缓，会以河口为顶点，向海堆积起平缓的三角地和扇形地，称为三角洲。它是河流供应沉积物在岸边的沉积体系，导致海岸线不规则地向海推进。,4.2.2.1 三角洲的形成,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.2 海岸带,4.2.2 三角洲,4.2.2.2 三角洲的发育条件,河流泥沙量大,保证充足的物源供应波浪潮汐作用不强以避免泥沙被海洋水动力条件破坏相对宽阔的陆架以避免泥沙被直接冲入深海地区,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.2 海岸带,4.2.2 三角洲,4.2.2.3 三角

26、洲的基本单元,河口砂坝,汊道河床,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.2 海岸带,4.2.2 三角洲,4.2.2.4 三角洲的类型,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.2 海岸带,4.2.3 近岸沉积模式,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.2 海岸带,4.2.4 海平面变化,4.2.4.1 控制海平面变化的主要因素,因素1海水体积的变化,两极冰川,大陆冰川,海陆变迁,当代南极大陆冰川融化可使世界海面增高 6075m，格陵兰冰盖融化可使海面增高 611m,地中海干涸时海水加入大洋可使海面上升1015m,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.2 海岸带,4.2.4 海平面变化,4.2.4.

27、1 控制海平面变化的主要因素,因素1海水体积的变化,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.2 海岸带,4.2.4 海平面变化,4.2.4.1 控制海平面变化的主要因素,因素2洋盆容积的变化,海底扩张,巨大火成区,陆壳收缩,晚白垩世高速海底扩张曾使海面上升300m，85Ma15Ma海底扩张缓慢，海面回落,印度板块与欧亚板块碰撞缩小广阔浅海面积使海面下降10m,物源输入,晚白垩世始新世的大量火山喷发占据广大海底空间，仅OntongJava 海台一处即使海面上升16m,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.2 海岸带,4.2.4 海平面变化,4.2.4.1 控制海平面变化的主要因素,因素2洋盆容积的

28、变化,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.2 海岸带,4.2.4 海平面变化,4.2.4.2 海平面变化的环境效应,效应1改变海陆面积比例,海面变化导致海岸线的大幅迁移，使海陆面积比例发生较大变化，对滨岸环境影响尤甚。,西太平洋边缘海在LGM的状况,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.2 海岸带,4.2.4 海平面变化,4.2.4.2 海平面变化的环境效应,效应2改变洋流通道,海面变化使若干海水出入口对环境的控制十分敏感,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.2 海岸带,4.2.4 海平面变化,4.2.4.2 海平面变化的环境效应,效应3改变氧化还原条件,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.2 海岸带,4.2.4 海平面变化,4.2.4.2 海平面变化的环境效应,效应4改变沉积场所和沉积机制,海洋地质学 4 大陆边缘与海岸带,4.2 海岸带,4.2.4 海平面变化,4.2.4.3 历史上的海平面变化,