第二章 海底地形与板块构造学 说
2.1 海底地形
• 陆地多姿多态：山地、丘陵、平原、高原，
河流、湖泊、峡谷等。 • 海底会是怎样一种形态呢？ • 如何知道？
海洋水深测量
一、水深测量技术发展
绳测法 声纳测量
卫星遥感测量
公元前85年， Posidonius开始 沧海一粟、误差 大
•20世纪初期， 回声测量仪； •二次世界大战 期间，声纳技 术开始应用。 •旁测声纳
化与岩石圈板块的分离和汇聚运动密切相 关。 • Wilson(1974)研究了大陆分合与大洋开闭的 关系，将大洋盆地的形成和构造演化归纳 为六个阶段(表2-6)，这就是迄今具有重大 意义的“Wilson旋回”。
板块构造 —— 洋盆的形成和演化（板块开合的“威 尔逊旋回”）
板块最初运动始于洋中脊，热对流将地幔物质带至地表洋 中脊部位，冷却后便成为新生的洋底，并从大洋中脊向两侧作 水平扩张。在其到达大陆边缘后，因受到大陆板块的阻挠而发 生碰撞，部分物质拼贴于大陆边缘，使大陆沿侧向增生长大； 部分物质俯冲下插，最后重新熔融于地幔中而完成一次循环
陆 壳
稳定型
大陆坡 大陆裙 岛弧型
坡缓，海平面升降 影响区 转折地带、陡坡，海底峡 谷（浊流成因）
巨厚扇形堆积、海底峡谷出 口 大陆架、岛弧、陆坡、海沟 狭窄陆架、深邃海沟
活动型
安第斯 山型
不规则的“V”型
侵蚀地形
浊流是陆坡区海底混浊的携带着大量泥 沙的、沿陆坡向下运动的水流。
加州Montery以及Carmel海底峡谷之立体图 旁侧声纳测量证明大西洋大陆坡 基本上都是由海底峡谷占据主导
太 平 洋 海 底 地 形 图
2.2 海底扩展与板块构造学说
洋盆的形成与演化 火山、地震带的形成
成因——海底扩张与板块构造学说
板块构造
板块构造学说是60年代兴起的一种构造运动理 论。它是在大陆漂移学说、海底扩张学说的基 础上发展起来的。
大陆漂移学说
海底扩张学说
板块构造学说
大 陆 漂 移 学 说
二、海底扩张学说的主要证据
海底磁异常条带的 形成模式图解 洋中脊处形成的玄
武岩中的古地磁记
录了当时的地磁场
方向。不同的磁异
常条带反映的是不
同的磁化方向。
二、海底扩张学说的主要证据
2. 深海钻探成果
深海钻探表明，深海沉积物由洋脊向两侧从
无到有，从薄到厚，沉积层序由少到多，最底部沉
积物的年龄越来越老，并且与海底磁异常条带所预
1. 较轻的硅铝质大陆漂浮在较重的硅镁层之上，并在其 上发生漂移； 2. 全世界的大陆在古生代晚期曾连接成一体，称为联合 古大陆或泛大陆(Pangea)，围绕联合古大陆的广阔海 洋称为泛大洋；
3. 从中生代开始，泛大陆逐渐破裂、分离、漂移，碰撞
成山、分裂成海，形成现代海陆分布的基本格局。
一、大陆漂移学说——论点
三、板块构造 ——论点
–软流圈之上的坚硬部分称为岩石圈 –地球表面的岩石圈可区分成许多板块﹙以板块为主角 而非地壳﹚ –坚硬的岩石圈板块可以在流质的软流圈上滑动，而不 会有太大的摩擦力 –软流圈的热对流可使其上的岩石圈板块移动﹙动力来 源﹚ –板块的边缘由于板块的相互作用而成为地壳活动性强 烈的地带； –板块的相互作用从根本上控制了各种内动力地质作用 及沉积作用的进程。
1.认为地壳滑动会产生极大的摩擦力，而要超过 这么大的摩擦力而使地壳滑动，应该会导致地 壳支离破碎﹙例如两大片岩石相互迭着，要将 上面的一片做水平移动是何等的困难？﹚ 2.这么大的动力来源为何？ 由于受地球物理学的限制，当时人们尚不 知道地球内部存在软流圈，大陆漂移缺 乏物质基础
一、大陆漂移学说——复活的主要原因 1. 20世纪50年代古地磁学进一步证实大 陆确实发生过大规模的漂移；
正在发育的加积楔 青藏 俯冲的
软流圈
熔融
恒河平原 缝合带
印 度 板 块 与 欧 亚 板 块 的 碰 撞 过 程
三、板块构造 ——板块边界类型
（3）转换（平错）型板块边界
相当于转换断层，其两侧板块互相剪切滑动， 通常既没有板块的生长，也没有板块的消亡。
三、板块构造
—— 板块运动的驱动机制问题
板块运动的驱动力模型
3.海底扩张是刚性岩石圈块体驮在软流圈上运动的结果， 运动的驱动力是地幔物质的热对流； 4. 如果地幔对流的上升流发生在大陆下面，就将导致 大陆的分裂与大洋的开启。
二、海底扩张学说
火山岛 洋中脊 海沟 上涌 海沟
地幔 对流环
海底扩张作用
海底扩张学说的主要证据 1. 海底磁异常条带
沿洋中脊呈带状对称分布的磁性正负 异常带就是海底磁异常条带，单个磁异常条 带宽约数公里到数十公里，纵向上延伸数百 公里而不受地形影响。
海底峡谷常是陆源沉积物向外海输送的重要通道。 出口为大陆裙 、扇形的巨厚的堆积体
山脚下的冲积扇，海底峡谷出口处亦多有类似的冲积扇构造
深海平 原
平坦、面积大
中央裂谷 全球最大山脉体系 火山（黑烟囱）、地震活 动带 脊槽相间排列
洋底 洋盆
大洋中脊
断裂带 转换断层
海山、海 岛、海岭、 海台
火山成因
大 西 洋 与 印 度 洋 的 海 底 地 形 图
三、板块构造 —— 板块划分
三、板块构造 ——板块边界类型
（1）离散型板块边界
主要位于大洋中脊轴部，两侧板块相背运动，软流圈
物质上涌，冷凝成新的洋底岩石圈。
大洋中脊
三、板块构造 ——板块边界类型
（2）汇聚型板块边界
相当于海沟与板块碰撞带，两侧板块相对 运动，在板块边界造成挤压、对冲或碰撞。 又可分为俯冲边界与碰撞边界两种次级类 型。
一、大陆漂移学说 最初于1912年提出大 陆漂移观点，1915年 出版《 The Origin
of Continents and Oceans》系统论述大
陆漂移学说
Alfred Wegener (1880-1930) 德国气象学家和地球物理学家
一、大陆漂移学说 1912年魏格纳提出的大陆漂移学说的主要内 容（论点）：
威尔逊旋回：一次完整的板块扩张——闭合循环或 旋回称作威尔逊旋回。
a．扩张初始阶段：
b．扩张发展阶段： c．扩张萎缩并转向 收敛阶段： d．俯冲阶段：
太平洋西岸的岛弧—海沟带 东非裂谷
红海海盆
大西洋
e．闭合阶段：
喜马拉雅山脉
2. 地球物理学的进展揭示了岩石圈下部
的软流圈，大陆漂移有了物质基础；
3. 海底地质学的进展。
国地质学家迪
茨（Dietz，1961）正式提出“海底扩张” 的概念，赫斯（ Hess，1962）加以深入
阐述。
二、海底扩张学说——论点（主要内容）
论点
1.地壳下方有地幔，而地幔的热能熔融上部地幔的物质 形成「岩浆」，岩浆自洋中脊流出形成新的海洋地壳， 新的地壳向两侧推挤，海洋地壳因而向两侧扩张 2.老的海洋地壳则在另一端没入地幔再度熔融成地幔的 一部分，从而完成对老洋壳的更新.
全球大陆沿着大
陆坡拼合的结果
之所以沿着大陆坡拼合，
是因为大陆坡处由于 剥蚀作用引起的损失 较小
一、大陆漂移学说
劳亚
距今约200Ma前的联合古大陆
一、大陆漂移学说——论据
古生物学证据之一：南大西洋两岸恐龙化石具一致性，说明晚 古生代-早中生代期间非洲与南美大陆是相连的
一、大陆漂移学说——问题与挑战：漂移机制
三、板块构造 ——板块边界类型 (2) 汇聚型边界 ①俯冲边界 大陆板块 边缘海 岩石圈 岛弧 海沟
软流圈
日本海沟处的板 块俯冲作用与地 震震源分布
三、板块构造 ——板块边界类型 (2) 汇聚型边界 ①俯冲边界
加积楔
安第斯型板 块俯冲带
软流圈
以不发育岛弧
区别于太平洋 西岸的岛弧-海 沟型俯冲带
三、板块构造 ——板块边界类型 (2) 汇聚型边界 ②碰撞边界
•从卫星上发
射微波信号， 海面反射微波 信号，以此来 测量海面高度 的变化。
原理：声音在海水中传播——反射或散射——接收处理——水深。
二、海底地形
先看一幅横切大洋的剖面，可 辨识哪些地形单元？？
• 陆壳 • 大洋地壳 • 大陆边缘
• 洋脊 • 洋盆
海岸
河口岸、基岩岸、砂砾质岸、淤 泥质岸、珊瑚礁岸和红树林岸、 人工岸 大陆架
A.地幔对流模式。巨大的对流环就 像传送带一样驮着岩石圈板块运动；
B.重力拖曳。海沟处的拖曳力和大 洋中脊处高密度物质的水平重力分 量拖曳着板块水平运动； C.热柱模型认为所有的向上对流被 限定在几个狭窄的地幔柱内，而下 降流则是冷的、重的俯冲着的大洋 板块。
（四）海洋盆地的形成与构造演化
• 板块构造学说认为，大洋盆地的形成和演
三、板块构造 ——板块边界类型 （2）汇聚型边界
缝合带
汇 聚 型 板 块 边 界
三、板块构造 ——板块边界类型 (2) 汇聚型边界
① 俯冲边界
相邻的大洋与大陆板块发生相互叠覆，一般是 大洋板块俯冲到大陆板块之下，也称消减带。
分两种次级类型：
岛弧-海沟型，俯冲带上方发育岛弧，主要见于西 北太平洋边缘； 安第斯型（山弧-海沟型），大洋板块沿陆缘海沟 俯冲于山弧之下，主要见于南美大陆西部边缘。
﹙三﹚板块构造学说
由于累积了更多的海洋与地底结构的数据，尤其
是发现了「软流圈」
软流圈的发现：藉由地震波速度发现的，因为软流圈具 有黏滞、流体状的性质，因此震波通过时速度较为缓 慢﹙故有「低速带」之称﹚
于1967~68年，勒比雄、麦肯齐、摩根，再以「大 陆漂移说」「海底扩张说」为基础，提出了「板 块构造学说」
测的年龄十分吻合。
3. 转换断层
横向错断大洋中脊、断层的运动方向和性质在