海底扩张说

Harry Hammond Hess
三、海底扩张说的提出
● 赫斯的海底扩张说主张：海底基本上是部分地已经水化为 蛇纹岩的橄榄岩地幔的露头，它被一薄层沉积物和火山岩所 覆盖。海底的主要构造是地幔对流作用的直接表现，大洋中 脊是地幔对流环的上升翼，海沟是地幔对流环的下降翼，大 陆在对流着的地幔上被动地运移。
1、海底磁异常特征
磁性地层柱
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五、海底扩张说的主要证据
2、海底的年龄和海底扩张速度
海沟
洋中脊
火山
热对流 洋中脊海底扩张示意图
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五、海底扩张说的主要证据
2、海底的年龄和海底扩张速度
晚 白 垩 纪 和 新 生 代 的 新 古 地 磁 年 表 K-Ar火山岩定年 的磁极反转年表
63 1992年的古地磁年表
大西洋1700公里； 环球80000公里。
2、大洋盆地（洋盆）：位于大洋中脊与两侧大陆边缘之间的 深海底。
深海平原，海山，深海丘陵。
3、大陆边缘（陆缘）：是陆地与大洋区之间的过渡地带。
大陆架；大陆坡； 大陆麓。
大洋中脊和洋 盆组成洋底的 主体。
洋中脊
一、洋底地形
洋中脊
洋底地形的主要单元示意图
大洋盆地： 广义的大洋盆地是指陆架和陆坡以外的整个大洋； 狭义的大洋盆地是指大洋中脊与大陆边缘之间的海区。
一、洋底地形
4、海沟：大洋边缘平行于岛弧的线形巨型凹地。
一、洋底地形
海洋考察队用深部记录仪
1968年3月首航
一、洋底地形
（一）大洋中脊
19世纪70年代，通过英国“挑战者”号调查船的环球 考察，知道北大西洋中部有一条海底山系。 1925～ 1927年间，通过德国“流星号”的回声探测， 确定了整个大西洋纵列着一条长达17000 km的大洋脊， 由于它正好绵延于大西洋的中部，因而，常称之为大洋中
1、海底磁异常特征 大洋脊沉积物的磁条带
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五、海底扩张说的主要证据
1、海底磁异常特征
大洋底与大陆玄武岩 序列的磁反转模式
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五、海底扩张说的主要证据
1、海底磁异常特征
磁极反转在地磁柱上的分布
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五、海底扩张说的主要证据
1、海底磁异常特征 大西洋、印度洋、太平洋磁性剖面
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五、海底扩张说的主要证据
五、海底扩张说的主要证据
2、海底的年龄和海底扩张速度
通过磁异常条 带年龄的测定 可以建立海底 等时线，从而 得到自洋脊形 成以来的年龄， 最老的海底年 龄只有1.7亿 年。
（据W.C.Pitman等，1994）
一、洋底地形
（二）大洋盆地
太平洋型大陆边缘和洋盆
一、洋底地形
北大西洋洋底地貌
（二）大洋盆地
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一、洋底地形
（二）大洋盆地
南大西洋洋底地貌
一、洋底地形
海山和平顶山
（二）大洋盆地
（二）大洋盆地
一、洋底地形
（三）大陆边缘
一、洋底地形
（三）大陆边缘
岛弧
太平洋型大陆边缘
一、洋底地形
（三）大陆边缘
海底地形
三、海底扩张说的提出
● 20世纪60年代初，一些学者提出，大洋中脊的高热流有可 能用地幔中的上升对流来说明，这样也可解释大洋脊的拉张性 质。其中，美国地质学家赫斯（Hess，1962）和迪茨（Dietz， 1961）把对流方案发展，提出了海底扩张的概念。 ● 迪茨1961年的论文首先提出了洋底扩张这一名词，但是， 首创海底扩张说的还是赫斯（就连迪茨本人也承认这一点）， 虽然赫斯的论文“洋盆的历史”1962年才发表。
方向逐渐加厚。
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二、大洋岩石圈的结构
★ 第二层为火山 岩层，又称基底 层。 第二层上部岩 石为枕状玄武岩 及其碎屑物，其 下为玄武岩墙 （辉绿岩墙）、
变质玄武岩（绿 泥石岩）及粗玄 岩。
二、大洋岩石圈的结构
★ 第三层为大洋
层，是洋壳的主体， 也可称为洋壳层， P波速度在6.5～ 7.5km/s范围内， 厚度平均近5km。 主要岩石类型有 辉长岩、角闪岩、 蛇纹岩、蛇纹岩化 橄榄岩。 第三层与地幔的界 面相当于莫霍面。
Hess海底扩张说与早期大陆漂移说的区别：
早期大陆漂移说认为大陆像船一样，排开洋底物质而 运动，故受到地球物理学家的反对。 Hess认为大陆漂移是对流作用的直接结果，大陆被动 地受到内部对流作用的推动； Hess模型已经基本接近板块构造理论，是板块构造理
论发展中最重要的基础Байду номын сангаас段之一。
主要内容
第四章 板块构造学
第二节 海底扩张说
任务：
掌握：
洋底地形、结构等基本概念
海底扩张说的基本论点、动力学机制和主要证据
参阅巫建华教材第五章第二节。
主要内容
一、洋底地形
二、大洋岩石圈的结构 三、海底扩张说的提出
四、海底扩张说的基本论点
五、海底扩张说的主要证据
一、洋底地形
洋底地形大致可分为大洋中脊、大洋盆地和大陆边缘3个 单元： 1、大洋中脊：绵延于大洋中部呈线状延伸的海岭。中央海岭。
地质问题。 ● 这可以解释洋底的年龄为什么比较年轻，洋底的沉积物厚 度为何较小。
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三、海底扩张说的提出
●威尔逊 （Wilson，1963） 热烈支持海底扩 张说，他认为， 大西洋的火山岛 原来是在洋中脊 处形成的，随着 在共同的对流体 传送带上移动， 于是岛屿的年龄 离洋中脊越远越 老。
Wilson的海底扩张模式
脊。
一、洋底地形
英国“挑战者”号调查船
一、洋底地形
（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点。
◆人们发现：全球规模的大洋中脊—深海沟系统、大洋
中脊两侧呈对称分布的岩石磁条带、沿大洋中脊和深海
沟分布的强烈洋底热流异常等。这些事实促使新的科学
理论产生。 ◆1962年美国的赫斯发表《洋盆的历史》，认为海底沿 洋中脊的顶部裂开，新的海底就在这里形成，并向洋脊 顶部的两侧扩张。
一、洋底地形
二、大洋岩石圈的结构 三、海底扩张说的提出
四、海底扩张说的基本论点
五、海底扩张说的主要证据
三、海底扩张说的提出
● 20世纪50年代，通过对洋底的勘测进一步发现：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 设想的更接近于连续，洋中脊下面曾发生过某种上涌；大 洋盆的年龄比较年轻，大洋盆中的沉积也比以前所假定的 少得多。原有的大地构造学说未能对大洋底的这些构造现 象作出预测，也不能给出确切解释。
岛弧
太平洋型大陆边缘
一、洋底地形
（四）海沟
海沟
World Distribution of Trench 全球海沟分布
Aleutian Trench 阿琉申海沟
Mariana Trench 马里亚纳海沟
East Pacific Rise 东太平洋海岭
Peru-Chile Trench/ Atacama Trench 秘鲁智利海沟
主要内容
一、洋底地形
二、大洋岩石圈的结构 三、海底扩张说的提出
四、海底扩张说的基本论点
五、海底扩张说的主要证据
二、大洋岩石圈的结构
● 通过大规模的人工地
震测深，大致确定了大 洋岩石圈的成分和结构。
大洋中脊扩张裂谷
由大洋脊（上图）形成的大洋岩石圈成分
二、大洋岩石圈的结构
1、大洋地壳 大洋地壳可分 为三层： ★ 第一层相当 于沉积层。远 洋沉积：硅质 岩、泥岩。厚 度在地区上差 别很大。洋底 沉积厚度，通 常由大洋脊顶 部向大洋边缘
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主要内容
一、洋底地形
二、大洋岩石圈的结构 三、海底扩张说的提出
四、海底扩张说的基本论点
五、海底扩张说的主要证据
四、海底扩张说的基本论点
全球规模的洋中脊是洋壳生长的地方，称为增生带，地 幔物质由洋中脊轴部裂隙涌出，冷凝成最新洋壳，后形成 的洋壳将先形成的洋壳从洋中脊轴部依次向两侧推开，海 底洋壳的年龄随着与洋中脊距离的增大而增大； 当洋壳到达海沟时俯冲、下沉、熔融，重返软流圈，所 以海沟俯冲带又称消减带； 大洋岩石圈一面生长、一面消亡，不断更新，因而洋底 基本没有比侏罗纪更老的洋壳岩石，地球的总体积或海盆 的总体积也基本不变； 海底扩张起因于地幔对流，洋中脊是对流体的上升带或 发散带，海沟是对流体的下降带或汇聚带； 大陆硅镁层驼于地幔对流体之上，犹如坐在传送带上一 样被移动。
一、洋底地形
（一）大洋中脊 太平洋内， 它的主体偏 居大洋东南 部，两坡平 缓，相对高 度较小，常 称为东太平 洋海隆。
太平洋
一、洋底地形
（一）大洋中脊
大西洋内，海 岭纵贯大洋中 部，与大西洋 两岸轮廓平行， 也是S形弯曲， 其两坡较陡， 故称为大西洋 中脊。
大西洋
一、洋底地形
（一）大洋中脊
大 西 洋 扩 张 脊
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五、海底扩张说的主要证据
1、海底磁异常特征
海底磁异常条带示意图
五、海底扩张说的主要证据
1、海底磁异常特征 大洋底的磁力异常分布
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五、海底扩张说的主要证据
1、海底磁异常特征
东北太平洋磁力异常条带
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五、海底扩张说的主要证据
1、海底磁异常特征
雷克雅奈斯脊磁力异常
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五、海底扩张说的主要证据
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五、海底扩张说的主要证据
1、海底磁异常特征
● 瓦因－马休斯假说（Vine et al.，1965）：海 底磁异常条带，是在正反向交替的地磁场中，形 成交替磁化的玄武岩条带而产生的。当新的大洋 岩石圈由于地幔物质的上涌而形成时，一旦冷却 到居里温度以下，必定沿着当时存在的地磁场方 向磁化。如果地磁场是正常的，则获得正向磁化， 如果地磁场极性反转，磁化就是反向的。随着海 底扩张的继续进行，先成的磁性地壳将被新生的 磁性地壳向两侧推开。于是，只要海底不断扩张 和地磁场周期性地转向，先后相继的、正反磁化 方向交替的洋壳条带就会从洋中脊轴部不断现外 推移，而形成平行并对称于洋中脊分布的磁异常 条带。
一、洋底地形
二、大洋岩石圈的结构 三、海底扩张说的提出
四、海底扩张说的基本论点
五、海底扩张说的主要证据
五、海底扩张说的主要证据
1. 海底磁异常特征
五、海底扩张说的主要证据
1、海底磁异常特征 ● 1906年布容（Bmnhes）发现某些火成岩的磁极性方向与现 代地磁场的极性方向恰好相反。这一现象表明，地球的南、北 磁极曾经发生过倒转或反转。 ● 松山（Matuyama,1929）发现，地磁场的最近一次倒转发生 在早更新世（大冰期）。 ● 在20世纪50年代后半期，美国先锋号海岸和大地测量船进 行了详细的海上磁测。于1961年编制了海底磁异常图，正磁极 性用黑色表示，负磁极性用白色表示，磁异常图呈现为黑白相 间的“斑马条带”。当时的地质学家对这一图件都困惑不解。
印度洋
印度洋中脊也大体位于大洋中 部，整个洋中脊分为三支，呈 倒置的Y形。
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三大洋中脊 的南端相互 串连，北端 则伸进岛屿 或大陆。
一、洋底地形
一、洋底地形
（一）大洋中脊 洋底热流特征： 大洋中脊为裂谷，高热流，海沟处则比正常值低，这种热 流分布体制表明，热流应是从大洋中脊上升，在海沟处下降。
● 海底扩张包括两种形式： （1）一种是上涌地幔物质沿洋脊冷凝形成新的洋底，并推动 老洋底逐渐向两侧对称扩张，大洋不断张开，两侧大陆逐渐 远离，如大西洋和印度洋； （2）另一种是洋底扩展移动至洋缘的海沟处，便向下俯冲潜 没，重新返回地幔，大陆逆掩于洋底俯冲带上，如太平洋。
三、海底扩张说的提出
● 海底扩张说圆满地解释了大洋的主要地壳层“大洋层3”的 厚度均一性、洋底年龄及洋脊上沉积物超覆等当时难以理解的
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二、大洋岩石圈的结构
2、上地幔 P波速度在 8.1~8.6km/s， 厚度70~80km。 主要岩石为橄榄 岩。
与蛇绿岩套（ophiolite）比较
蛇绿岩套剖面示意图
具有成因亲缘 关系的“三位 一体”的岩石 共生组合：主 要由蛇纹石化 橄榄岩和辉长 岩、辉绿岩、 玄武岩组成的 岩石群体，强 调它们与深海 远洋沉积的放 射虫硅质岩密 切共生。被认 为代表古洋壳。
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五、海底扩张说的主要证据
1、海底磁异常特征 基本特征：
线条状：正反向地 磁条带相间排列， 每一条宽度仅20～ 30公里，长数百到 千公里，异常强度 约400伽玛左右； 定向性：平行洋脊， 显著定向； 对称性：以洋中脊 为轴，对称分布； 全球性。
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五、海底扩张说的主要证据
1、海底磁异常特征 洋中脊岩浆冷却与磁化
浅海沉积
。。。 。 。 。。 。 。 。。。 。。。 。。。 。 。 。 。 。 。 。 。
不整合面
深海沉积（放射虫硅质岩）或深海扇
④
枕状、块状基性熔岩
英云闪长岩 斜长花岗岩
③ 镁铁质席状-岩墙状杂岩 ② 块状－非堆积深成岩
橄榄辉长岩
辉长岩
① 层状堆晶岩
变质超镁铁质岩 变质橄榄岩
辉石岩
橄榄岩
主要内容