海洋地球物理与海底构造学 (2)

1、概述大洋盆地是指大洋中脊坡麓与大陆边缘之间的广阔洋底，是大洋中地势较为低凹平缓的地区 。

大洋盆地周围被地震带和高地热流带环绕，盆地中有较厚的沉积岩层。

第六章 大洋盆地 6.1 6.1 大洋盆地结构大洋盆地结构生大洋盆地主要特征1.大洋盆地是指大洋中脊坡麓与大陆边缘(大西洋型的大陆隆、活动型的海沟)之间的广阔洋底，约占世界海洋面积的1/2。

大洋盆地的轮廓受洋中脊分布格局的控制，在大洋盆地中还分布着一些隆起的正向地形，它们进一步把大洋盆地分割成许多次一级盆地。

大洋盆地水深一般为4～6km，局部可超过6km。

2.把大洋盆地分隔开的正向地形主要是一些条带状的海岭和近于等轴状的海底高原。

海岭往往由链状海底火山构成，如太平洋的天皇-夏威夷海岭，它们与大洋中脊体系的成因和特征明显不同。

海底高原又叫海台，是大洋盆地中近似等轴状的隆起区，其边坡较缓、相对高差不大，顶面宽广且呈波状起伏，如大西洋的百慕大海台等。

3.在大洋盆地中还有星罗棋布的海山，它们绝大多数为火山成因。

海山一般具有比较陡峭的斜坡和面积较小的峰顶，成群分布的海山称为海山群，顶部平坦的称作平顶海山或海底平顶山。

西北太平洋海盆、中太平洋海盆和西南太平洋海盆是海山、海山群、平顶海山和珊瑚礁岛分布最密集的地区。

4.大洋盆地底部相对平坦的区域是深海平原，它的坡度极微，一般小于10-3，有的小于10-4。

深海平原的基底原来并不平坦，是由于后来不断的沉积作用把起伏的基底盖平了。

中太平洋海盆是指东太平洋海隆和东北太平洋海盆以西，西太平洋岛弧一海沟系以东的区域。

这里是海岭、海山和平顶9090°°海岭洋中脊罗蒙诺索夫海岭把北冰洋深海区分为两大部分：靠欧亚大陆一侧的叫南森海盆(或称欧亚海盆)，一般深米，也即北冰洋的最深处，靠北美洲一侧为美亚海盆，又被门捷列夫海岭分为两个海盆，在罗蒙诺索夫海岭与门捷列夫海岭之间为面积不大的马卡洛夫海盆，靠北美大陆坡一侧为较大的加拿大海盆，深处可达3900大洋盆地沉积盖层的一些研究进展（1）引言（2）大洋沉积物性质（3）大洋沉积物分布（4）大洋沉积物中的地震波传播（5）大洋沉积物的孔隙度和渗透率（6）大洋沉积物地震反射层钙质软泥和远洋黏土为主；硅质软泥局限（表层水高生产力，赤道太平洋和南极洲汇聚带）；（3）大洋沉积物的分布•早期：地震面波频散－沉积盖层的厚度；•檀香山，北侧0.4km，西南1.2km；•地震折射测量表明深水沉积盖层分布广泛；•太平洋厚度较小，向大陆边缘加厚至超过5km；•1960s拉蒙特－多尔蒂地质观测所的大量反射地震调查揭示了深海大洋中沉积物的分布（沉积厚度、内部反射层几何、基底形态）。

旁侧声呐－沉积型式•三种沉积物：•远洋沉积：厚度几乎相等，沉积坡度小；在20-200Hz频率范围，一些地区，地震空白单元，缺少内部反射。

•浊流沉积：强的混响回声，间隔紧密平躺反射层。

反射层几何指示沉积使先前不规则海底变得平缓。

•等深流沉积：不均匀堆积，局部高地和坳陷；近海底洋流；海底及其下部大型丘状体，波长1km 或更长。

•反射剖面、旁侧声呐－陆坡不稳定沉积•碎屑流沉积－楔状沉积、向下陆坡方向减薄，缺少内部粉沙；旁侧声呐－不规则反射复杂体；（河道－堤坝）；•GLORIA－反射型式，大型滑坡形成的非筛选的深水沉积。

•大西洋•750000km反射剖面•0.1s（～100m）－6s（>6km）边缘；•利用广角声呐浮标速度，平均厚度约1km；•北大西洋31×106km2•南大西洋22.7×106km2•沉积分布受控于：地壳年龄和离大陆的距离。

•Amazon河；•深水盆地反射几何表明浊流和底流在沉积柱建造过程中起主要作用。

•15-30°N 0-30°S <100m，低生物生产率；•30°N，30°S外，中脊沉积厚，高生产率，发源于极地地区的底层流•靠近中脊<200m ，深水～600m ；断裂带起重要作用；•太平洋沉积比大西洋、印度洋薄，基底比较平缓；沉积盖层－地震透明单元；盆地西部－混响、不透明带；钻探表明：透明度－深海黏土；不透明带－燧石－白垩层序；•靠近西太平洋海沟透明带位于不透明带下部；•赤道高生产率带；（4）大洋沉积物的地震波传播（5）大洋沉积物的孔隙度和渗透率（6）大洋沉积物的地震反射层2、大洋地壳与岩石位于大洋区底部的地壳，称为大洋地壳。

大洋地壳的结构：（1）沉积层；（2）火山岩层；（3）辉长岩或橄榄岩层；3、沉积盆地基础知识沉积盆地是地球表面的长期沉降区，它的沉降与板块运动背景有关。

按成因划分，沉积盆地主要有：① 由于岩石圈伸展所形成的盆地。

② 由大陆和海洋岩石圈的弯曲所形成的盆地。

③ 与走向滑移或巨型剪切断层有关的盆地。

第六章 大洋盆地 6.1 6.1 大洋盆地结构大洋盆地结构盆地形成机理可分为三类：①单一热机理，如大洋岩石圈背离扩张中心运动时的冷却和沉陷；②地壳、岩石圈厚度的变化、机械伸展引起的地壳变薄伴随有张性断层控制的沉降，而岩石圈的变薄会产生热隆起；③岩石圈加载造成挠曲或弯曲变形，进而引起沉降，例如前陆盆地的沉降。

1、 岩石圈伸展作用形成的盆地一．裂谷与裂谷作用的两种类型裂谷：岩石圈伸展作用形成的盆地处于陆内裂谷到被动大陆边缘这一演化序列的内部。

裂谷是地壳中的拉张区，地震研究表明它们处于减薄的地壳之上。

现代裂谷区的特征是具负的重力异常、高热流值和火山活动。

这些特征表明，在裂谷区的深部存在着某种热异常。

第六章 大洋盆地 6.2 6.2 盆地形成的力学机制盆地形成的力学机制裂谷作用可以分作主动裂谷和被动裂谷两种类型：①．主动裂谷——在这种裂谷中，热柱对岩石圈底部的冲击作用引起对流减薄、穹状上隆和地壳的拉张。

在主动裂谷中，地壳变形与热柱对岩石圈底部的上拱作用有关。

来自地幔柱的传导热、岩浆生成作用的转换热、或对流热，可以引起岩石圈减薄。

如果来自软流圈的热流量足够大，大陆岩石圈的快速减薄就会导致软流圈均衡上隆，上隆产生的张应力则会引起裂谷活动。

②．被动裂谷——岩石圈内的张应力引起地壳减薄以及热的软流圈物质的被动性上涌。

裂谷活动是区域应力场的被动响应。

在被动裂谷中，岩石圈内的张应力使岩石圈的强度减弱，从而使灼热的地幔物质侵入到岩石圈中，而地壳的上隆和火山活动只不过是第二阶段的作用。

主动裂谷与被动裂谷模型代表了两种理想化的端元模式。

东非裂谷是主动裂谷的一个典型代表。

但许多沉积盆地都属于被动裂谷成因模式。

表5.5 岩石圈伸展模式模型主动裂谷被动裂谷11．重力扩张 11．纯剪切22．底辟作用 ①均匀伸展②引起地幔对流的均匀伸展③不连续非均匀伸展④连续非均匀伸展22．简单剪切⑤非对称伸展二．机械伸展作用—纯剪切：Salveson和Mckenzie 的动力学模型Salveson（1976，1978）提出了一个有关地壳和壳下岩石圈被动机械伸展的定性模型，用以解释各种大陆裂谷盆地与大陆边缘的沉降史。

度变得薄弱，而壳下岩石圈发生塑性流动。

地壳伸展引起的均衡作用导致软流圈物质上升，发生区域性上隆，以保持地壳均衡。

最后，在大陆岩石圈发生伸展和减薄到与地壳厚度相当的时侯，裂谷演变成大陆边缘，新的洋壳生成。

当伸展作用传递到大洋区域并形成被动大陆边缘时，陆壳开始冷却。

裂谷后期的沉积物覆盖于新形成的洋底之上。

Mckenzie（1978）研究了被动裂谷或机械伸展模型的定量结论，该模型假定地壳和岩石圈的伸展量是相同的（均匀伸展）。

伸展作用是对称的，不发生固体岩块的旋转作用，因此，这是纯剪切状态。

Mckenzie（1978）模型假定地壳和岩石圈的伸展量相同，均匀并对称伸展。

构造沉降主要取决于伸展量β以及初期地壳与岩石圈的厚度比率。

地壳和岩石圈伸展系数分别为βc和βL。

均匀伸展时Yc——地壳厚度，βc=βL。

YcYL岩石圈厚度，ρ地壳密c地幔岩石圈密度。

度，ρscMckenzie的动力学模型，可用于研究热的软流圈被动上隆时，岩石圈和地壳的瞬时和均匀的伸展作用。

随着机械伸展作用的进行，上涌的软流圈将逐渐冷却，引起热收缩和区域性沉降。

这种沉降只依赖于β并具有负指数曲线型的特征。

Mckenzie的均匀伸展模型定量结果可以概括如下：① 扩张盆地的总沉降量由两部分组成：其一是由初始断层控制的沉降，它取决于地壳的初始厚度及伸展系数β；其二是岩石圈等温面向着拉张前的位置松弛，从而引起的热沉降，热沉降只取决于伸展量的大小。

②由于热流值随时间减小，热沉降的速率随时间呈指数减小。

裂谷活动停止以后，热流值对β的依赖程度很小。

均匀伸展的热演化结果均匀伸展的热演化结果：伸展前，大陆地温与深度呈线性关系，任一深度点y处的地温由地幔与地表温度以及岩石圈的初始厚度所决定，这可以看作是地温的稳定态解—state solution）。

伸展后，岩石圈内各点的温度Steady—（Steady都较伸展前高，而且是由升高的地温造成的。

随着裂谷的发育，地温以非稳定的方式向初始地温值衰减，这可看作是瞬时的或非稳定的地温解，它主要取决于岩石圈的伸展量和岩石圈物质的热扩散量。

三．岩石圈的三种伸展模型岩石圈内随着深度的变化，伸展作用可以是非连续的，也可以是连续的。

如果是非连续的伸展，则需要岩石圈上流变层的变形作用与下流变层的变形作用发生拆离。

如果是连续的伸展，则不需要这种条件，但壳下地区伸展范围要比地壳的大。

岩石圈伸展模型具有三种类型：（a）均匀伸展模型（b）随深度变化的非连续伸展模型（c）随深度变化的连续伸展模型（a）均匀伸展模型（b）随深度变化的非连续伸展模型（c）随深度变化的连续伸展模型。