海洋地质第一章1

海洋地质学《海洋地质学》参考书课程教材：徐茂泉，陈友飞编著：《海洋地质学》，厦门大学出版社，1999主要参考书：1．杨子庚主编，《海洋地质学》，山东教育出版社，2000。2．李学伦主编，《海洋地质学》，青岛海洋大学出版社，1997。3．同济大学海洋地质教研室编，《海洋地质学》，北京：地质出版社，1982；4．刘宪斌译，JONERICKSON著，《海洋地质学—探索海洋新领域》，海洋地质出版社，北京，2005年。5．范时清著，《海洋地质学》，海洋出版社，2004年6．(美)谢帕德(FrancisP.Shepard)著，梁元博，于联生译；《海底地质学》，科学出版社，1979课程安排与考试方式课程安排：授课时间共54学时,包括：讲课48学时—理论基础学习；室内实习6个学时。考试方式：笔试理论课—90分(笔试和课堂)；课堂作业—10分。第一章绪论一、海洋地质系统科学性质概念与定义对海洋领域所作的地质学方面的研究起初叫做“海底地质学”（SubmarineGeology），后来一般均称为“海洋地质学”（MarineGeology）——F.P.Shepard，1973Marinegeologyisconcernedwiththecharacterandhistoryofthatpartoftheearthcoveredbyseawater.——JamesP.Kennett，1982海洋地质学以海水覆盖下的广大岩石圈为研究对象，主要包括海岸、大陆架和大陆坡，以及广阔的深海洋底。它也是地质学的一个分支，专门从事海洋区域的地质学研究。因此，可以把海洋地质学看作海洋学和地质学之间的一门边缘科学。——同济大学海洋地质系，1982一、海洋地质系统科学性质概念与定义（1）一、海洋地质系统科学性质概念与定义（2）地球科学地理学地质学大气科学海洋科学水文学固体地球物理学地球科学史地球化学大地测量学海洋化学海洋地球物理学海洋生物学海洋地质学环境海洋学地图学空间物理学海洋物理学河口、海岸学物理海洋学海洋气象学海洋调查与监测海洋工程地质学:是研究地球及其演变的一门自然学科。研究内容：地质学主要研究地球的物质组成、构造运动、发展历史和演化规律，并为人类的生存与发展提供必要的地质依据，主要是资源与环境条件的评价。地质学分科简表研究内容和性质主要分科地壳的物质组成、分类、成因及转化规律结晶学、矿物学、岩石学地壳运动、地质构造及成因动力地质学、构造地质学、大地构造地质学地壳的发展历史、生物及古地理演化规律古生物学、地层学、地史学、第四纪地质学、区域地质学、古地理学、古气候学资源方面矿床学、找矿及勘探学、地球物理探矿、地球化学找探矿能源方面煤田地质学、石油地质学、放射性矿产地质学、地热学环境、人类生活和灾害防护工程地质学、环境地质学、地震地质学地质学的应用其它水文地质学边缘学科、综合学科及新兴学科地球化学、地球物理学、地质力学、数学地质学、行星地质学、板块构造学、海洋地质学、实验岩石学、遥感地质学、深部地质学、同位素地质学地球系统科学与海洋地质学地球系统科学（1）狭义概念：地球系统科学是为了解释地球动力学、地球演化和全球变化，对组成地球各部分、各圈层相互作用机制进行综合研究的一门科学。地球系统则是由地核、地幔、岩石圈、大气圈、水圈和生物圈相互作用而组成的统一体。（2）广义概念：地球系统科学跨越一系列自然科学与社会科学。地球系统科学是把地球看成一个由相互作用的地核、地幔、岩石圈、水圈、大气圈、生物圈、智慧圈和行星系统等组成部分构成的统一系统。地球系统科学是一门重点研究地球各组成部分之间相互作用的科学，以解释地球的动力学、地球的演化和全球变化。一、海洋地质系统科学性质概念与定义（3）地球系统科学是研究地球系统内的物理学、化学和生物学过程之间的相互作用，以及人与地球系统之间的相互作用的一支新兴学科。是以地球科学、环境科学和宏观生物学之间的相互作用来研究它的变化的交叉学科。地球系统由各圈层构成。各圈层的相互作用、人类与各圈洋地层的相互作用、地球系统的各自然界面问题及地——日系统等地界面的研究的内容。海——地界面、海——气界面古是海洋科学的重要内容，海——地界面的研究恰恰是海洋地质学最薄弱和亟待加强的领域，海洋地质学家对这个界面附近的物理学、化学和生物学过程还知之甚少。海洋地质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。它是地质学的一部分，又与海洋学有密切联系，是地质学与海洋学的边缘科学。一、海洋地质系统科学性质概念与定义（4）海洋地质系统科学是一门理论性和应用性很强的科学，不仅承担揭示自然界奥秘与规律的科学使命，同时为生活在地球上的人类如何利用、适应和改造自然提供科学的方法论。它主要是研究海水—大气界面、海水—沉积物界面等系统地物质组成、动力、时空演化、相互作用及其矿产环境变化的科学。从研究对象来看：狭义地的讲是研究地球水圈及其下覆沉积物的相互作用，广义来讲是研究水圈与岩石圈系统中物质运动与分布规律。从研究形式来看：主要是研究海水与陆地、海水一大气、海水与岩石圈之间的相互作用关系及其矿产、资源形成的偶合机制。从研究时间来看：包涵了整个地球、地壳演化和全部地质作用时期，所以说，海洋地质学是一门综合性特别强的学科。一、海洋地质系统科学性质概念与定义需掌握的知识理论——初步了解海洋科学与地球科学之间的关系——掌握海洋形成演化及各种营力间相互作用——了解海洋中的各种资源特征及其分布情况实践——明确地球科学系统科学是注重实践和野外调查——了解地球系统科学的野外工作方法和实验技术——重点掌握海洋地质学核心思想与工作方法一、海洋地质系统科学性质概念与定义（6）二、海洋地质学研究重要性海洋——地球系统科学的重要组成部分—71%海洋——长期气候变化根源——河口海岸、近岸、浅海、深海形成演化与环境变化和可持续性发展关系—人类海洋——与深部和地表的通道海洋——生命的来源海洋——军事海洋主权——国土划界海洋——资源——海洋矿产资源——海洋油气资源——海洋生物资源——海洋食物资源——海洋药物资源二、海洋地质学研究重要性（1）地球系统科学的重要组成部分—71%二、海洋地质学研究重要性（2）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。海洋环境地质和灾害地质直接关系到人类的生产和生活。海洋地质调查还是海港建设、海底工程和海底资源开发的基础。因此，海洋地质学具有重要的理论和实践意义。引擎冰盖驱动与热带驱动开关北大西洋：全球气候变化的开关西太平洋暖池：全球气候变化的引擎二、海洋地质学研究重要性（3）大洋暖池(WarmPool)又称热库或暖堆，一般指的是热带西太平洋及印度洋东部多年平均海表温度(SST)在28℃以上的暖海区，它的总面积约占热带海洋面积的的26.2%，占全球海洋面积的11.7%，东西跨越150个经度，南北伸展约35个纬度，西太平洋暖池的深度约在60m～100m之间。由于太阳辐射、热量交换、自东向西信风吹送等的作用，大量暖水逐渐积蓄在暖池区，致使该区SST比东太平洋高出3℃～9℃。暖水区是全球空气对流最强烈的地区，且活动持久，是气候异常的源地之一。热带西太平洋暖池区是全球赤道附近大气加热最强的地区，通过卫星资料发现，最大对流中心、最大降水中心(年降水量达5000mm)、对流层绝热加热高中心与西太平洋暖池中心的位置几乎重合。总之，大洋暖池的变化制约着亚洲、太平洋区域，甚至全球气候变化和某些重大自然灾害的形成与变化，对于它的研究具有重要的战略意义，是当今海洋科技的重要研究课题。传统理论认为，北大西洋的高纬度地区是地球气候的“开关”——当太阳辐射量减小，北极冰盖变大，北极的气候信息再通过北大西洋深层水和“大洋传送带”传到全球各处。然而，近年来的证据却发现大气二氧化碳的变化在冰盖之前，热带变化在北极之先。海洋对全球气候有重要的控制作用“西太平洋暖池”区上升气流形成的三大环流二、海洋地质学研究重要性（4）沃尔克环流横断的季风后期季风大洋传送带——与深部和地表的通道橙色：表层流；蓝色：底层流二、海洋地质学研究重要性（5）厄尔尼诺二、海洋地质学研究重要性（6）有光食物链太阳能黑暗食物链地热海底并不缺少生命，是另一个生命的乐园！二、海洋地质学研究重要性（7）热液产地是深海“沙漠中的绿洲”，生物密度高出周围10000到100000倍二、海洋地质学研究重要性（8）热液动物群二、海洋地质学研究重要性（9）黑烟囱表面布满细菌二、海洋地质学研究重要性（9）深海热泉”细菌雪花二、海洋地质学研究重要性（10）真细菌类群真核类群古细菌类群革兰氏阳性细菌紫细菌蓝细菌氢细菌古细菌(Archaea)三大生物类群之一生物圈演化早期的特征二、海洋地质学研究重要性（11）1993年北海和阿拉斯加海底油井中均发现有热液细菌二、海洋地质学研究重要性（12）热液细菌能在100ºC左右的高温下生活二、海洋地质学研究重要性（13）如日本海900m水深处，在海底以下518m发现每平方厘米沉积中含1.1×103枚细菌太平洋五个大洋钻探航次(ODP112,128,135,138,139)发现的深部细菌数量图二、海洋地质学研究重要性（14）如洋底以下500m以内的地层中平均含微生物为1.5吨/公顷则全球洋底以下的微生物量相当于地球表层生物圈的1/10深部生物圈二、海洋地质学研究重要性（15）长期生活在极端条件下新陈代谢极度缓慢有的休眠数十万、数百万年深部生物圈生物技术应用价值生物学理论价值二、海洋地质学研究重要性（16）从15世纪起，世界的历史就是一部连续由海洋强国统治的历史：15世纪开始,先是葡萄牙、西班牙；到17世纪是荷兰；18世纪是英国。大英帝国在其鼎盛时期曾风靡世界七大洋。20世纪美国成了主宰世界的强国，它的强盛在很大程度上依赖的是其强大的海上力量。美国海军上将马汉在1890年所写的《海上力量对历史的影响：1660－－1783年》一书中，明确指出了海上力量的重要性。军事上的重要性二、海洋地质学研究重要性（17）地形上重要性水下礁石的分布船舶航行底质状况地下设施是否适宜？潜艇是否可下潜？二、海洋地质学研究重要性（18）浊流：切断电缆事件1929.11.19.二、海洋地质学研究重要性（19）二十世纪三十年代的偶然事件，揭示了洋底并不寂静。当时横跨大西洋连接欧美大陆的数条海底电缆被依次切断，人们才意识到洋底也存在洋流的运动，割断电缆的“元凶”被称为浊流。后来人们发现，浊流其实是深海中比较普通的现象，它的流速可达每小时40~55km，最远可以流动千余公里。浊流只局限有明显坡度的海区，而六十年代的研究发现，在没有明显坡度的深海海底，也可以有平行等深线的水流，流速可达5cm/秒，通过海底照相，可以在5000米水深的海底看到它所产生的波痕。这种水流是由于不同地区的海水存在密度差异而造成的。通常这种水流比较稳定，但有时会突然增强，平均延续3~5天，最大底层流速可达40cm/秒，导致突发性的海底沉积物搬运，这被称为“海底风暴”。“海底风暴”可以使洋底淤泥泛起，“风暴”平息后再重新堆积，这时大部分物质可能已经被搬移至他处了。维护海洋权益工作不断加强对非法进入我专属经济区的美国军事测量船实施了喊话驱赶和巡航监视对日本在我东海专属经济区打捞不明国籍沉船的行为实施了全程执法监察，迫使日本承认我国对该事件的管辖权对日本在临近我春晓油气田海域进行非法勘探的行为，进行了连续不断的监管执法针对越南在南海的调查活动开展了专项维权执法行动，迫使越方停止调查活动配合中海油在我西沙附近海域的油气勘探，我海监船舶、飞机又开展了十分艰苦的维权斗争二、海洋地质学研究重要性（20）《联合国海洋法公约》是1994年11月16日生效。200海里专属经济区制度我国是1996年5月15日，第八届全