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热度 4 cgh 2014-8-19 12:49

树皮学板块扩张据wiki，Harry Hammond Hess（1906－1969）当年提出海底扩张学说，该学说使先前阿尔弗雷德·魏格纳提出的大陆漂移学说（在当时几乎被忽略）科学基础更加稳固。不知道，他老人家有没有看过，有的树皮居然也有几乎同样的扩张模式。初略看，从内向外的挤出，不均衡速度的调节，都是相通的原理。南大西洋海底扩张海岭印度洋海底扩张纵向开裂、横向裂开的主裂纹，加上横向生长差异形成的横裂纹。与海底大洋中脊和转换断层相对应。每一个裂纹是不对应一个年轮呢？

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“洋中脊”学习笔记

热度 4 seisman 2013-2-22 09:40

“洋中脊”学习笔记陈立军近几个月学习了 200 多篇关于洋中脊的研究资料（部分见参考文献）。手头书本不多，大部分来自维普科技期刊全文数据库，其余来自网络搜索，多数是板块构造学者们的论文。作者觉得受益颇丰，遂成这篇笔记。 1. 洋中脊的研究背景大洋中脊简称洋中脊，泛指各大洋的海底中脊。中洋脊专指大西洋的海底中脊。北冰洋的中脊规模较小，所以洋中脊又多指太平洋、大西洋和印度洋的海底中脊。这三个大洋的中脊首尾相接，构成 W 型的全球分布，显然是地球上的一个重要的构造系统。三大洋的洋中脊是彼此互相联结的一个整体，是全球规模的洋底山系。它起自北冰洋，纵贯大西洋，东插印度洋，东连太平洋海隆，北上直达北美洲沿岸。全长达 8 万多千米，相当陆地山脉的总和。（据 http://www.qimg.cgs.gov.cn/cn/article.asp?id=419 ）　　人类对地球系统的了解，关键的突破口在于深海研究。 19 世纪 70 年代，英国 “ 挑战者 ” 号调查中，利用测深锤测量深度，已发现大西洋中部有一条南北向的山脊。 1925 ～ 1927 年间，德国 “ 流星 ” 号用电子回声测深法对大西洋中脊进行了详细的测绘。 20 世纪 30 年代末，又相继发现了印度洋中脊和东太平洋洋脊。 50 年代晚期，进一步获知这些海岭是相互连接的巨大环球山系。 1961 年，世界上第一次深海钻探即作为美国科学研究的一部分，由 Cuss-1 号钻探船完成。 70 年代，由法、美联合实施的法摩斯计划和法、美、墨西哥实施的里塔计划，分别对大西洋中脊和东太平洋洋脊进行了包括潜水器考察在内的地质、地球物理综合调查，对大洋中脊的地壳性质、火山活动和构造运动有了新的详细的认识。 80 年代国际岩石圈计划正在以大洋中脊为主要对象，积极进行海洋岩石圈性质和动力过程的研究。（据 http://baike.baidu.com/view/161506.htm ）由多个成员国组成的国际大洋中脊协会（ InterRidge ）是于 1992 年成立的国际合作项目。它的宗旨是协调世界各国对大洋中脊的多学科的综合研究，包括航次的调配、人员的培训等。国际大洋中脊协会创办之初，洋中脊研究主要在少数国家单独进行，国与国之间合作有限。十年内该协会已经发展成一个完整的联合团体。其会员包括来自 47 个国家的 2700 名科研工作者。（据田丽艳等）中国于 20 世纪 70 年代初开始关注海地地貌（地矿所情报组）， 1998 年参与大洋钻探计划（ ODP ）活动，实现了南海深海钻探零的突破， 2003 年由通讯成员国 " 升格 " 为 IR 的参与成员国，参与“全球大洋中脊研究十年科学规划（ 2004-2013 ）”。 2. 洋中脊的地球物理资料与海底扩张 20 世纪 50 年代，地理学家们才能用先进的技术测绘出海底世界。测绘结果显示：海底有座相当高耸的海洋 “ 山脊 ” ，形成了一道水下 “ 山脉 ” ，绵延约 83683.6 千米，穿过世界上所有的海洋。海洋底部的 “ 山脊 ” 也叫断裂谷。断裂谷里不断地冒出岩浆，岩浆冷却后，在大洋底部造成了一条条蜿蜒起伏的新生海底山脉，这个过程就叫海底扩张，而这些新生的海底山脉则称为海岭。由于断裂谷里添了新岩石，断裂谷两边的岩石就逐渐远离了洋脊中央。所以，距离 “ 山脉 ” 越远的岩石就越古老。（据 http://baike.baidu.com/view/539095.htm ）海底扩张的直接证据一是古地磁，一是地热流，一是地震活动，一是岩石年代学，一是洋脊扩张的速率。关于古地磁的证据 50 年代末，梅森（ R. Mason ）、瑞夫（ A. Raff ）、斐奎尔（ V. Vacquier ）与斯克利浦（ Scripps ）海洋研究所及加州大学的几位学者所作的海底磁力调查研究，发现东北太平洋地区南北走向的磁力异常带状区域呈非常规则的线形排列，这在海底的物理性质研究方面是一个很重要的里程碑。每个正向极性带宽约 20 至 30 公里，与负向极性带交互出现，磁性变化辐度约有数百伽玛。这种有规则的线形排列在陆地上从来没有发现过，显然指出在海底必有某种特别的构造或机制才造成此一特殊现象。后来由于放射线同位素定年法的实用化，美国的柯克斯（ A. Cox ）、杜尔（ R.R. Doell ）和道尔林普（ G.B. Dalrymple ）等人分析比对了全球各地的资料后，在 1964 年提出了数百万年来的地磁倒转年表，澳洲的麦道格（ I. McDougall ）及达林（ D.H. Tarling ）几乎同时也发表了类似的资料。 1965 年，在拉蒙特地质观测所的建议下，美国海军海洋署在冰岛南部的雷克雅未山脉（大西洋中洋脊的一部分）进行空中磁力调查，得到了几组横切中洋脊顶峰区的磁力异常剖面图，表现为平行于中洋脊且以顶峰为轴的惊人对称现象。同一年范恩及威尔逊以地磁倒转年表制作假想中的扩张海底地磁异常剖面图，发现若将扩张速率定为每年 4.4 公分时，则与东太平洋隆起实际的地磁异常剖面图非常吻合；而在其他中洋脊地区，只要扩张速率定得合宜，也都可以得到吻合的结果。以上种种“吻合”实难以“巧合”一语带过。有趣的是，由于对海底沉积物残磁的量测技术突破， 1966 年初奥代克（ N. Opdyke ）和一些拉蒙特地质观测所的人员，成功测得南极海及北太平洋的标本，发现了地磁倒转的真实记录。这些代表数百万年以来连续的沉积物，其地磁纪录恰可与地磁倒转年表相比对。来自海洋的证据也说明了地磁的确是不时在倒转的，地磁倒转年表现在有了海陆两方面的证据。（ http://www.fg.tp.edu.tw/~earth/learn/plate/plate3.htm ）关于地热流的证据热流值的测量也证明了同一看法。斯克利浦海洋研究所对东太平洋的测量发现，沿着东太平洋隆起（即太平洋中洋脊）的热流值特别高，竟是正常值的八倍之多；但两翼的热流值则锐减。（ http://www.fg.tp.edu.tw/~earth/learn/plate/plate3.htm ）关于地震活动的证据 50 年代末，美国哥伦比亚大学拉蒙特（ Lamont-Doherty ）地质观测所的尤因（ M. Ewing ）、希生（ B. Heezen ）等发现，许多地震都发生在中洋脊的顶锋区附近，震央根本就是顺着中洋脊顶排列，这表示其下必定正进行着某些活动（ http://www.fg.tp.edu.tw/~earth/learn/plate/plate3.htm ）。不过，现代资料表明，沿洋脊皆为浅源地震活动，震源深度大致在 20km 以内，而且几无 6 级以上地震活动（据陈立军， 2012 ）。这表明，洋脊的地震活动是伴随海底扩张进行的应力调整。由于洋脊的中央裂谷是张性的，故不可能积累足够的能量以发生 6 级以上的强震。关于岩石年代学的证据 1963 年威尔逊（ J. Tuzo Wilson ）在对大西洋各火山岛的定年分析，就发现其年代随着与中洋脊距离之增加而愈老，若这是海底扩张的结果，则以这些火山岛的年代估算，大西洋海底扩张的速度每年约 2 至 6 公分，倒推可得大西洋是在大约一亿五千万年前（相当于侏罗纪）开始分裂的，这与大陆漂移说根据陆地资料所推论的结果相当吻合！（ http://www.fg.tp.edu.tw/~earth/learn/plate/plate3.htm ）深海钻探是 20 世纪 60 年代开始至 80 年代结束的一项深海钻探计划（ DSDP ）。该计划由联合海洋机构地球深层取样计划（ JOIDES ）指导，由有动力定位设备的“格洛玛·挑战者”号钻探船负责钻探，历时 15 年（ 1968 ～ 1983 年），航行 96 个航次，航程超过 60 万 km ，钻探站位 624 个，采取岩芯 9.5 万 m 。可以说除冰雪覆盖的北冰洋外，钻孔遍及世界各大洋。由于沉积物中含有大量的微体化石可以确定沉积物的时代（地质时间标尺），从而发现，不仅玄武岩基底的磁年代与基底之上最底部沉积物的古生物年代一致，而且沉积物的年龄与沉积物距洋脊轴的距离呈线性关系，离脊越远，时代越老。由于有了上述深海钻探资料的支持，经过同位素年代学、古生物学及磁性地层学等多方面的研究，不仅做出了太平洋北部的洋底地质图，而且编制出了世界大洋洋底年龄图。这些图同样表明，洋底地层年代及同位素年龄均在洋脊两侧呈对称分布，距中脊愈远，时代愈老。太平洋最老的洋底（侏罗系）位于西太平洋日本海沟和马里亚纳海沟以东海域；大西洋最老的洋底位于北大西洋靠近美洲和非洲北部的海域；印度洋最老的洋底则见于它的东北部。所谓最老的年龄，迄今的深海钻探证实，也均未超过侏罗纪，约为 170Ma ，与大陆最老的岩石年龄 3800Ma 相比，洋壳比陆壳年青得多了。（ http://www.dljs.net/dlsk/24313.html ）关于洋脊扩张的速率在现在地球上存在有太平洋，大西洋、印度洋三大洋。在这些大洋中分布有东太平洋海隆，太平洋南极海岭，大西洋中央海岭，南东印度洋海岭。在这些扩张系统中，扩张速率 ( 一侧 ) 东太平洋海隆最快 (30~90 mm/a) ，南东—中央印度洋海岭 ( 20 ~38 mm/a) ，大西洋中央海岭其次 ( 9 ~20 mm/ 年 ) ，最慢的是南西印度洋海岭及美洲一南极海岭 ( 8 ~9 mm/a) 。太平洋与大西洋扩张速率的大小关系，晚侏罗世至今未变。这说明制约两大洋扩张系统扩张速率的因素从晚侏罗世至今来变。（据小泽一仁） 3. 海底扩张说海底扩张说是赫斯 1962 年发表在论文《海洋盆地历史》中提出的，经过不断地补充丰富，其要点可以归纳为： 1 ）大洋岩石圈因密度较低，浮在塑形的软流圈之上，是可以漂移的。 2 ）由于地幔温度不均匀而导致密度不均匀，结果在软流圈或整个地幔中引起对流。较热的地幔物质向上流动，较冷的则向下流动，形成环流。 3 ）大洋中脊裂谷带是地幔物质上升的涌出口，不断上涌的地幔物质冷凝后形成新的洋底，并推动先形成的洋底逐渐向两侧对称地扩张。先形成的老洋底到达海沟处向下俯冲，潜没消减在地幔中，成为软流圈的一部分。因此，洋底始终处于不断产生与消亡的过程中，永远是年轻的。（据 http://baike.baidu.com/view/539095.htm ；段萍等， 2004 ）不过，海底扩张说依然只是一种假说。因为截至目前，软流圈的“环流”无法证实，海沟处的“俯冲”和“潜没”也无法证实。大西洋就至今也不存在俯冲带（据小泽一仁）。 4. 转换断层据全国科学技术名词审定委员会审定公布，转换断层 (transform fault) 是横切洋中脊或俯冲带的一种巨型水平剪切断裂。转换断层在洋底均呈线性分布，长度数百至数千公里，它们不仅使两侧洋底有很大高差，且平移错断了洋底的重力和磁异常条带。大陆区内的转换断层，情况更为复杂。转换断层具平移剪切断层性质，但与平移断层不同，后者在全断层线上均有相对运动，而转换断层只在错开的两个洋中脊之间有相对运动；在洋中脊外侧因运动的方向和速度均相同，断层线并无活动特征。由于洋底岩石圈背离洋中脊向两侧推移，转换断层另一端最终与边界或消亡边界相遇而中止。（ http://baike.baidu.com/view/110441.htm ）自 1952 年美国学者梅纳德（ H ． W ． Menard ）及迪茨（ R ． S ． Dietz ），在北加利福尼亚海岸外的东北太平洋发现第一条切截大西洋中脊的横向断裂 —— 门多西诺断裂带以来，世界各大洋都陆续发现了一系列这类横切洋中脊的断裂带。这些与脊轴近于垂直的水平断裂带，长而平直，长的可达数百到数千千米，一般可达数十千米。切割深度也很大，至少都切穿了大洋地壳层。在海底地形上，断裂带呈现为岭脊和狭窄的沟槽或崖壁。由于上述断裂带多出现于大洋中脊区域，而洋脊轴部又是海底扩张的中心，也就是说，断裂带切开的并不是一般的海域，而是由不断向两侧扩张的洋脊引起的，具有相对运动的非正常海域，因此，它必定与地质学中常见的一般平移断层的性质不同。据此，加拿大学者威尔逊（ J ． T ． Wilson ）于 1965 年提出了一个全新的断层名称 — 转换断层。（ http://www.dljs.net/dlsk/24314.html ）是否可以简单地说，转换断层是错断洋脊而不改变被错断洋脊固有活动方式的断层。板块学者认为，岩石圈板块在地球表面运动的轨迹就是转换断层，其运动特征符合欧勒定律。这一理论认识也被板块运动的球面几何关系所证实。如用作图法，对大西洋中脊的各转换断层段分别作垂直于该转换断层段的球面大圆，它们都相交在北纬 58 °，西经 36 °附近一个很小区域内。这个小区域理解为一个极点，即为性质属小圆的岩石圈板块运动的转换断层的共同转动极。这就有力地证明了岩石圈板块运动具球面刚体转动性质。（ http://baike.dangzhi.com/wiki/ ）地幔柱学者认为，洋脊分段主要受地幔岩浆周期性脉动上涌控制，即受岩浆供应方式制约。事实上造成洋脊分段的动力学岩浆是由地幔柱提供的，而地幔柱提供岩浆的方式对洋脊分段有重要影响。（据李三忠等， 2004 ；钟福平等， 2011 ） 5. 作者的理解作者以为，海底扩张和转换断层应该是板块学者对于地学的突出贡献，使得人们对于大洋中脊的基本属性有所了解。海底扩张造就了雄伟的海底山脉，也造就了洋脊两侧的特殊构造行迹，已是公认的事实。但是，赫斯的海底扩张说假设了一个地幔“环流”，无法实证，地幔柱学者显然是不认同的。基本垂直于洋脊的转换断层造就了洋脊的平动，也是不争的事实。作者在对比全球 GPS 资料与大洋中脊的分布形态时，发现全球性地表运动趋势与脊轴的“继承性平动”具有很好的相关性（陈立军， 2012 ）。显然地，脊轴扩张与脊轴的继承性平动并不是同一种力源，或者不是同一种能量形式。史学建等（ 1998 ）认为，（洋脊）纵向的深断裂与横向的深断裂的应力性质不同，前者为张性，而后者为非张性。板块学者总体上把海底（或板块）视为刚体，即海底扩张是履带式地刚性传输，转换断层也是球面刚体转动的轨迹。那么是否存在海底变形呢？海底是否存在大型的褶皱？本文所罗列的文献中似乎都没有提到。金双根等（ 2002 ）就由大西洋中脊的非线性扩张推测南美板块和非洲板块具有非刚体特征。地幔柱学者将海底扩张和转换断层统一为同一种能量形式似乎也可商榷。另外，将大洋中脊作为“板块”的边界似乎也难于理解。这是因为，洋脊只有 20km 深度以内的浅源地震活动，普遍认为造成洋脊火山喷发的熔岩囊也很浅（洋壳下几公里的深度——见过这个说法，但一下子找不到出处），因而大洋中脊的整体活动深度是有限的，不可能作为厚度可达 100 ～ 200km “板块”的边界。如实说来，作者还需要继续学习。（ 2013.2.21 初稿）参考文献：陈立军 . 地震地热说原理与应用 . 内陆地震 , 2012 , Vol.26 , No.2 ， 108 - 122 陈立军 . 地震柱的概念及其基本特征 . 华南地震， 2013 （ 1 ）地矿所情报组 . 海底地貌概述 . 地质矿产研究（内部刊物）， 1974 年第一期（总第一期）， P.132-149 大洋中脊 http://baike.baidu.com/view/161506.htm ：中洋脊 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%AD%E6%B4%8B%E8%84%8A ：中洋脊 http://www.qimg.cgs.gov.cn/cn/article.asp?id=419 ： Root ，大洋中脊 http://www.hssyxx.com/zhsj/kexue-2/co3-2/3-2-2/04/138.htm ：大洋中脊 Kenneth C ． Macdonald ， Paul J ． Fox. 刘思京译，韩德华校 . 大洋中脊，田丽艳，林间译 . 全球大洋中脊研究十年科学规划（ 2004-2013 ）， InterRidge ， China 薛发玉，翟世奎 . 大洋中脊研究进展 . 海洋科学， 2006 年，第 30 卷，第 3 期， 66-72 东京大学海洋研究所 InterRidge 办公室 . 全球大洋中脊研究十年科学规划 ( 2004-2013 ). 海洋地质动态， 2004 ， 20 （ 3 ）， 10-15 卜文瑞，石学法 . 大洋中脊地质研究的进展与趋势—— 2003 北京“大洋中脊国际学术研讨会”述评 . 海洋科学进展， 2003 ， Vol.21 ， No.4 ， 482-486 王婷婷，陈永顺，陶春辉 . 东南印度洋中脊第 K 段热液羽流分布研究：中国大洋航次（ DY115-19 ）第一航段调查 . 科学通报， 2011 ， Vol.56 ， No.314 ， 2627 赵明辉，丘学林，李家彪，等 . 慢速、超慢速扩张洋中脊三维地震结构研究进展与展望 . 热带海洋学报， 2010 ， Vol.29 ， No.6 ， 1-7 http://www.cust.com.cn/cust/kpbl/hyts/kjbohy/webinfo/2011/07/1305853708958022.htm ：大西洋中脊之迷， 2011 李三忠，郭晓玉，侯方辉，等 . 洋中脊分段性及其拓展和叠接机制 . 海洋地质动态， 2004 ， 20 （ 11 ）， 19-28 张振国，方念乔，高莲凤，等 . 超慢速扩张洋脊：海洋地学研究新领域 . 海洋地质动态， 2007 ， 23 （ 4 ）， 17-20 Ken C. Macdonald ，等 . 根据大洋中脊轴间断的特性所获得的对大洋中脊的一种新认识 . 赵建译自《 Nature 》 1988 ， Vol.335 ， No.6187 王述功，刘忠臣，吴金龙 . 三大洋中脊的重力异常及构造意义 . 海洋学报， 1997 ， Vo1.19 ， No.6 ， 94-101 叶正仁，安镇文 . 板块激发的地幔流动对于全球热流分布的作用 . 中国科学（ D 辑）， 2000,30 （ 1 ）， 53-58 梁瑞才，刘育丰，王俊勤，等 . 冲绳海槽中段磁异常特征 . 海洋科学进展， 2002 ， Vol.20 ， No.4 ， 19-26 曾志刚，翟世奎，赵一阳，等 . 大西洋中脊 T AG 热液活动区中热液沉积物的稀土元素地球化学特征 . 海洋地质与第四纪地质， 1999, Vol.19 ， No.3 ， 59-66 安德列也夫 . 大洋深海硫化物矿调查成就与研究问题 . 陈邦彦译自“ Разведка и охрана недр ”， 2005 ， No.6 ： 69-76 http://www.islamhk.com/smqs/ch6.asp ：大洋中脊和海底烈焰 Baker E. T. 大洋中脊热液活动与轴部岩浆房的分布、深度以及熔融程度之间的关系 . 姚会强译自 G 3 ， Vol.10 ， No.6 ， 13 June 2009 ， Q06009 ， doi ： 10.1029 ／ 2009GC002424 邓希光 . 大洋中脊热液硫化物矿床分布及矿物组成 . 54-64 A. H. 德米特里耶夫斯基，等 . 大洋中脊烃类形成的热液机制 . 地质科技动态， 1998 ， No.4 ， 7-10. ( 刘吉成摘译自Геология нефтк и газа， 1997 ， N.8 ， 4~16) Eric Humler ，等 . 大洋中脊玄武岩化学成分与震波层析影像的全球对比 . 沈萍译自 Nature ， 1994 ， Vo1. 364 ， 225-228 M. E. Berndt. 大洋中脊岩浆房附近的热液作用 . 扬书桐摘译自《美国明尼苏达大学地质系通讯》 http://www.xzbu.com/2/view-2392291.htm ：德雷克海峡的磁力异常与海底扩张 . 城市建设理论研究，2012 年第10 期第三章地磁条带与海底扩张 . 东海海洋， 1989 ， Vol.7 ， No.4 ， 10-19 张志刚，陈永顺 . 海洋地壳辉长岩层中晶体颗粒大小随深度分布的初步探讨 . 地球物理学报， 2004 ， Vol.47 ， No.4 ， 610-615 王述功，王冠荣，刘保华，等 . 横穿印度洋重力剖面的基本特征及其地质意义 . 极地研究， 1998 ， Vol.10 ， No.2 ， 130-138 李目 . 科学家首次在大洋中脊发现新海底热液活动区 . 防震减灾， 2007 ， No.2 方应尧，周伏洪 . 南海中央海盆条带状磁异常特征与海底扩张 . 物探与化探， 1998, Vo1.22 ， No.4 ， 272-278 http://baike.baidu.com/view/2859557.htm ：条带状磁异常北京大学地球与空间科学学院网页：我国科学家首次在大洋中脊发现新的海底热液活动区 . 2007.05.07 金双根，朱文耀 . 大西洋中脊现今扩张运动 . 科学通报， 2002 ， Vo1.47 ， No.13 ， 1027-1031 易荣龙 . 冰岛火山地质（一） http://blog.china.com.cn/cdkp/art/4293060.html ：冰岛地质综述 . Yuanzi16 ， 2010 史学建 . 从大洋中脊谈板块驱动机制 . 地球， 1998 ，维普资讯 http://www.cqvip.com ， 2,3-5 白卉，闰玉英，沈文杰 . 从大洋中脊反思大陆漂移说—兼论地球膨裂说 . 吉林地质， 2007 ， Vol.26 ， No.2 ， 71-74 仇勇海 . http://my1510.cn/article.php?id=73393 ：大洋中脊的扩张、孕育、消亡与大洋中脊地震带的地震成因 . 胡君，毛成栋，汪泽成 . 大洋中脊运动的幕式假说及意义 . 科技博览·科学论坛， 73 刘祥 . 地幔对流的一个新模型 . 中国科学院上海天文台年刊 . 1994 ， No.15 ， 59-65 史学建，彭红 . 海底是扩张还是拉张——关于大洋中脊应力性质的新认识 . 海洋科学， 1998 ， No.5,65-68 http://user.qzone.qq.com/775844819/infocenter#!app=202url=http%3A%2F%2Fsns.qzone.qq.com%2Fcgi-bin%2Fqzshare%2Fcgi_qzshareget_onedetail%3Fuin%3D775844819%26itemid%3D1339896683%26spaceuin%3D%26cginame%3Dcgi_qzsharegetmylistbytype%26isfriend%3D0%26from%3Dmy_share ：简述大陆漂移说 Jian Lin.. 热点与大洋中脊的相互作用 . 海洋地质动态， 2002,18 （ 2 ）， 13-14. 侯责卿编泽自《 Oceanus 》． Vol.41 ， No.2 许浚远，张凌云 . 西北太平洋边缘及特提斯北缘中生代盆地成因（下） . 新疆石油地质， 2001 ， Vol.22 ， No.5 ， 448-451 维普资讯 http://www.cqvip.com ：发现北冰洋 Gakkel 洋脊下方存在古老且不均一地幔 . 海底扩张 http://baike.baidu.com/view/539095.htm ：海底扩张 http://www.hudong.com/wiki/%E6%B5%B7%E5%BA%95%E6%89%A9%E5%BC%A0%E8%AF%B4 ：海底扩张说 http://baike.soso.com/v31630.htm ：海底扩张 http://www.chinabaike.com/article/baike/1056/2008/200811071590969.html ：海底扩张 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B5%B7%E5%BA%95%E6%89%A9%E5%BC%A0%E5%AD%A6%E8%AF%B4 ：海底扩张学说刘肇昌 . 板块构造学 . 重庆：四川科学技术出版社， 1985, 53-75 曹洁冰，周祖翼 . 被动大陆边缘：从大陆张裂到海底扩张 . 地球科学进展， 2003 ， Vol.18 ， No.5 ， 730-736 大陆漂移海底扩张和板块构造吴英 . 大陆漂移说 , 海底扩张说和板块构造说 . 维普资讯 http://www.cqvip.com ， 14-15 海底扩张说来自深海底的有力证据 . 维普资讯 http://www.cqvip.com ，大自然探索， 48-49 http://met.fzu.edu.cn/cai/diqiukexue/%B5%D8%C7%F2%BF%C6%D1%A7%CD%F8%C2%E7%B0%E6/chp4/2-6-1-1.htm ：海底扩张速率 http://www.dljs.net/dlsk/24311.html ：海底扩张速率 . 地理教师， 2011 玉木，贤策 . 海底扩张现状研究 . 王云蕾译自（日）《地学杂志》， 1980 ， Vol.98 ， No.3, 8-15 何起祥，许靖华 . 海底探索史话之海底扩张学说吹响了地学革命的号角 . Ocean World ·探索频道， 2011, 62-63 小泽一仁，等 . 海底形成及扩张速率 . 日升摘译自《科学》（日文） 1990 ， Vol.60 ， No.10, 661-669 http://www.fg.tp.edu.tw/~earth/learn/plate/plate3.htm ：海底真的在擴張段萍，许矢林 . 赫斯的“海底扩张”学说 . 大连科普网， 2004 Mendle V. 等 . 极慢速扩张的西南印度洋海岭在 57 ° E — 70 ° E 段的海山火山作用 . 马建华摘译自《 Geology 》 1997 ， Vol.25 ， No.2 http://mkd.lyge.cn/a125/085/030.htm ：第二节海底扩张 http://www.dljs.net/dlsk/24312.html ：地理教师 . 海底扩张说 http://www.dljs.net/dlsk/24312.html ：地理教师 . 海底磁异常 http://www.dljs.net/dlsk/24312.html ：地理教师 . 海底年龄与深海钻探验证陶春辉，戴黎明，孙耀，等 . 印尼附近海域地震海啸发生的构造背景综述 . 海洋学研究， 2008 ， Vol.26 ， No.2,59-65 牛雄伟，阮爱国，李家彪，等 . 洋中脊构造及地震调查现状 . 华南地震， 2009 ， Vol.29 ， No.4,72-84 金翔龙，高金耀 . 西太平洋卫星测高重力场与地球动力学特征 . 海洋地质与第四纪地质， 2001 ， Vol.21 ， No.1,1-6 赵俐红，金翔龙，高金耀，等 . 麦哲伦海山链漂移史及可能的来源 . 海洋学报， 2010 ， Vol.32 ， No.3, 60-66 赵俐红，高金耀，金翔龙，等 . 中太平洋海山群漂移史及其来源 . 海洋地质与第四纪地质， 2005 ， Vol.25 ， No.3, 35-42 Wilson D.S. 利用海底扩张速率证实磁极性年表的天文学校正 . 李日辉译自《 Nature 》， 1993 ， Vol.364 杨学祥 . 海底扩张的潮汐模式 . 大地测量与地球动力学， 2003 ， Vol.23 ， No.2 ， 77-80 http://159.226.2.2:82/gate/big5/www.kepu.net.cn/gb/basic/magnetism/geomagnet/200306130022.html ：地磁與大陸漂移及海底擴張 Clinton P C 等 . 中新生代期间较快的海底扩张和岩石圈增生 . 海洋地质动态， 2007,23 （ 9 ）， 13-16. 徐明芝编译自《 Geology 》， 2007,35 （ 1 ）， 29-32 Roest W ． R ．重建拉布拉多海海底扩张的新模式 . 海洋地质译丛， 1990 ， No.4 ， 80-82 马宗晋，杜品仁，卢苗安 . 地球的多圈层相互作用 . 地学前缘 ( 中国地质大学．北京 ) ， 2001 ， Vol.8 ， No.1 ， 3-8 http://sea3000.net/zhangbin/20101024165345.php ：地球的擦痕（ 4 ）——和板块构造学说、海底扩张学说的对比分析 ? 张斌专栏 2010.10.24 http://www.sea3000.net/liyaohuang/20100510184047.php ：李耀煌地球研究专栏， 2010 . 海底扩张学说的破灭刘新亭，郑权利，郎艾立 . 月日引力涡旋运动——对板内地震机制的探索 . 地学前缘 ( 中国地质大学，北京 ) 2001 ， Vol.8 ， No.2 转换断层 http://baike.baidu.com/view/110441.htm ：转换断层 http://baike.dangzhi.com/wiki/%E8%BD%AC%E6%8D%A2%E6%96%AD%E5%B1%82 ：转换断层 http://www.dljs.net/dlsk/24314.html ：转换断层金翔龙 . 转换断层王根厚，李明，冉书明，等 . 转换断层及其地质意义—以阿尔金转换断层为例 . 成都理工学院学报， 2001 ， Vol.28 ， No.2,183-186 朱本铎，梁德华，崔兆国 . 西太平洋麦哲伦海山链的海山地貌及成因 . 中南大学学报 ( 自然科学版 )2011 ， Vol.42 Suppl.2 ， 92-98 Behn M. D. 等 . 海洋转换断层的热结构 . 世界地震译丛， 2007 ， No.2,40-46. 陈玉香译自：《 Geology 》 2007 ， 35(4) ： 307~310 刘保华，郑彦鹏，吴金龙，等 . 台湾岛以东海域海底地形特征及其构造控制 . 海洋学报， 2005 ， Vol.27 ， No.5,82-91 陶春辉，李怀明，杨耀民，等 . 我国在南大西洋中脊发现两个海底热液活动区 . 中国科学 : 地球科学， 2011 ， Vol.41 ， No.7,887-889 A нд pee в A. A. 西北太平洋的地壳转换断层 . 朱佛宏译， 79-80 http://search.gucas.ac.cn/PaperDetailInformation.aspx?xh=200618005713003 ：张涛 . 西南印度洋洋中脊及其与热点交互作用方式的地球物理研究 .2011 吴树仁，陈庆宣，谭成轩 . 洋脊三联点研究进展 . 地质科技情报， 1999 ， Vol.18 ， No.1,13-18 刘海龄，张伯友，施小斌 . 边缘海形成演化模式研究概述 . 海洋通报， 2001 ， Vol.20 ， No.3,81-87 博格达诺夫，等 . 大西洋中脊 14 ° N 段的罗加乔夫热液场 . 陈邦彦译大型转换断层的应力状况——卡洪山口科学钻探计划的意义 . 张新安摘译自《 Abstracts 28th Intern ． Geo1 ． Congr ．》 1989 ， V ． 3 ， p ． 3-448 — 3-449 Marco Ligi 等 . 大洋多断层转换板块边界 . 海洋地质动态， 2002,18 （ 5 ）， 23-25. 高丽峰编译自《 Geology 》 2002 ， Vol.30 ， No.1 Naar D.F. 等 . 大洋转换断层的速度极限 . 王重光，舒丽蓉译自《 Geology 》 1989 ， Vol.17 ， No.5,420-422 钟福平，钟建华，由伟丰，等 . 地幔柱与洋脊分段成因探讨 . 海洋学报， 2011 ， Vol.33 ， No.1, 98-103 中国科学院地学部“中国地球科学发展战略”研究组 . 地球科学∶世纪之交的回顾与展望 . 中国科学院　院刊， 2001, No.2, 101-105 朱丹霞 . 世界大洋面临再次挑战——大洋钻探计划（ ODP ）进展综述 . 地球科学进展， 1989, No.5, 43-46 黄孝建， E.T. 迪更斯 . 红海一一亚丁湾一一东非裂谷系的考察研究报告 . 地域研究和开发， 17-21. 李建生节译自《 GEORG KNETSCH HEFT 56. 》， 1984 ，汉堡大学郑剑东 . 环太平洋区域板块构造图及她球动力学图简介 . 地球科学进展， 1989, No.2,53-55 Jeffrey S ． Gee ， Spahr C ． Webb 等 . 胡安德富卡洋脊中谷的深海拖曳磁法调查 . 杨永译自 G 3 ， Vo1.10 ， No.15 ， Nov ． 2001 ， doi ： 2001GC000170 ．

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发生在海底的搬家故事

songshuhui 2011-8-16 22:38

poguy 发表于 2011-07-06 12:02 四月底，著名科学杂志Science刊发了我为联合作者的一篇文章，这个工作主要讲了海洋表面的漩涡对海洋深处的生物群落迁徙的影响。简单的说，就是海底生物群落如何搭乘海洋表面漩涡的“顺风车”搬家的故事。大洋中脊——海底黑烟囱的发源地这个故事先要从大洋中脊说起。大洋中脊是海洋深处的巨大山脉，那里同时也是生成新的海洋洋壳的地方。在洋中脊火山口，灼热的岩浆由地幔向上涌，逐渐冷却，结合周围已软化的岩石形成新的洋壳，新生成的洋壳挤压洋中脊两边已有的地壳，不断向外扩张，最终在板块的交界边缘俯冲回地幔去。因此，洋壳在洋中脊出生，在板块与板块的撞击中消亡，这样代谢不止。图一：全球大洋中脊的分布位置（来源：USGS）。与大洋中脊相伴的有很多的海底火山，有时候这些火山会露出海面形成岛屿，最著名的便是冰岛。尽管大洋中脊是如此巨大的地形结构，但直到20世纪50年代，通过大量的海洋调查，科学家们才对其分布有了比较全面的认识。正是因为大洋中脊深处岩浆不断上升，所以中脊附近有一种特殊的地质奇观——热液出口——这种结构类似陆地上的温泉。它是这样形成的：冷的海水顺着海底岩石的缝隙进入洋壳的深部，接触到被岩浆灼热的岩石后发生反应。反应后的海水变成高温高压富含矿物质的水，称为“热液”。上涌的热液喷出洋壳顶部，与冰冷的海水相遇。热液冷却过程中，矿物从其中析出，并且就近沉淀在喷出口的四周，日积月累下来就形成了一个个高高低低的像烟囱般的喷口。“烟囱”喷出来的热液如果有丰富的金属离子和硫离子，当热液与冷的海水混合时，黑色的金属硫化物迅速沉淀下来，就会形成“浓烟滚滚”的“黑烟囱”；也有一些小的烟囱喷出的热液温度稍低、流速较小、且其中含有较多的硅离子和钙离子，就会成为冒出二氧化硅和石膏的“白烟囱”。左图:黑烟囱形成过程示意图。1)冰冷的海水通过缝隙渗到海底的地层中。2)高温的海水与海底地层的岩石发生一系列化学反应，海水变成了成分复杂的热液。3）热液的密度较小，从而穿过海底岩层上升；4）热液离开了烟囱口与冰冷的海水混合，黑色的金属硫化物迅速沉淀，形成黑色的“浓烟”（来源：WHOI）。右图：正冒着黑烟的海底黑烟囱（来源：wikipedia）。 “玫瑰花园”——神奇的热液生态圈大洋中脊不仅孕育了海底黑烟囱这样的地质奇观，更令人惊奇的是，在这个被阳光“遗忘”的角落，还存在着一类特殊的生物群落。1977年，世界著名的载人潜水器阿尔文号（ALVIN）在东太平洋的加拉帕戈斯（Galapogos）群岛洋中脊地带考察热液活动时，意外地发现了在热液出口附近，有一片甚至比热带雨林更为生气勃勃的生物群落。——那是一片很美丽的景色，有着如雪片般密集的微生物，白色的贝、蟹，紫色的鱼、虾，最奇妙的是那里有大片大片红白相间的如同盛开的玫瑰一般绚烂的“花朵”，于是科学家们给这里取了一个美丽的名字——“玫瑰花园”（Rose garden）。热液出口附近的玫瑰花园（来源：National Geographic, Photograph by Emory Kristof）。美丽的“玫瑰”，就是现在几乎已经成为海底热液生态系统典型代表的管状蠕虫（tubeworm）。管状蠕虫是一种大型环节动物，生活在热液口附近温度为15℃～20℃的地方（来源：WHOI）。寂寞的海底从此因为有了“玫瑰花园”而热闹了起来。和我们常见的基于光合作用的生态系统不同，热液出口处的生态系统是基于化能合成作用的。在这个小系统中，能够利用热液里面的硫化物获取能量的细菌是最基本的生物。在这些细菌提供的能量的基础上，热液出口处还生活着多种其他生物。2007年，我也有幸乘坐阿尔文号下到2400多米的东太平洋中脊。在那里，亲眼目睹了长达2米的管状蠕虫、贝类、白色大螃蟹还有粉紫色的大丑鱼，都活得很惬意的样子。中尺度涡——搬家的顺风车美丽的事物总是短暂的，同样，靠抽热液出口的“烟”活着的玫瑰花园并不长久。热液出口不稳定，有时候会突然大规模地喷发。随着研究的不断深入，海洋学家们发现了一个奇怪的现象：发生比较大型的喷发时，热液出口附近的几乎所有生物都会死亡，但等喷发过去后，生物群落很快又会重新出现在新的热液出口。也许你会觉着新群落的出现是很自然的现象，但其实海底生物群落中与化能合成细菌共生、处于最基础营养级的管状蠕虫个要“搬个家”并不那么容易。首先，海底的温度非常低。在我们观测的东太平洋海底，水温大概为2℃左右。而管状蠕虫的幼虫在这么低的温度下，并不能存活很久，大概只有一个月左右。另外，这些生物幼虫几乎没有游泳的能力，所以它们不可能自己游到新的热液出口。曾经认为的一个比较可能的原因是大洋中脊附近的海流把幼虫带过去的，不过，后来科学家们观测海底的海流非常弱，距离我们观测到的喷发后又有生物出现的热液出口最近的生物群落也有300多公里，非常弱的海流是不可能在幼虫死亡之前把它们运到这么远的地方去的。那还会有什么力量更强大的“顺风车”呢？大洋中的中尺度涡（ Mesoscale Eddies ）一般是指水平直径大概为百公里量级的海面凸起或下凹，伴随着这些海表面特征会有比较强的海流，而这些海流大多为围着凸起或下凹的中心做顺时针或逆时针运动。中尺度涡会是接下来几十年海洋学的研究热点，它不但对海洋的热量、动量传输有贡献，还会影响海洋的生产力等，因为伴随着这些涡会有较强的上升或者下降流，而这对营养物质的垂向输运相当重要。 2004年到2005年，我们在东太平洋中脊区域放置了十几个海流计，把它们都挂在锚定在海底的浮子上面，这样它们就能测量海底不同深度的海流变化。此外，我们还布放了可以测量生物幼虫数目及沉积物的仪器。通过观测，我们发现大多数时候，大洋中脊附近的流场比较弱，也很稳定，但在某段时间流速会突然反向并强度明显增强。当我们分析同时期的卫星资料时发现，在海底流速变化的时候，有一个直径300多公里的中尺度涡旋正好经过我们的观测点。然后，结合数值模型及生物幼虫和沉积物的观测数据，我们推测出：正是海面的那个大涡旋影响到几千米深的海底，它导致的海流让热液口的蠕虫幼虫搭上了搬家的顺风车。研究区域的地理位置，图中白色五角星显示的是研究观测点。由特旺特佩克地峡海湾和帕帕加约海湾产生的中尺度漩涡影响着东太平洋海隆。East Pacific Rise: 东太平洋海隆；Mexico:墨西哥；Gulf of Tehuantepec: 特旺特佩克地峡海湾；Gulf of Papagayo:帕帕加约海湾（来源：Adams et al ., 2011, Science）我们的工作除了解释了热液出口生物群落的迁徙问题外，还发现了另外一个问题。在太平洋东部的这些中尺度涡旋的强度和数量，跟给人类带来众多灾难的厄尔尼诺现象之间有一定关系。这就是说，当厄尔尼诺现象发生时，不但我们人类会受到影响，连躲在海底几千米的生物也会通过这些大涡旋被间接的影响到。这也告诉我们，地球是一个高度耦合的系统，真算得上是“牵一发而动全身”。拓展阅读： Adams DK, McGillicuddy DJ Jr, Zamudio L, Thurnherr AM, Liang X, Rouxel O, German CR, Mullineaux LS. Surface-generated mesoscale eddies transport deep-sea products from hydrothermal vents .Science. 2011 Apr 29;332(6029):580-3. 本文已发表于果壳网自然控主题站《海底搬家记，搭上“顺风车”去安家》。有增补。

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重新认识我们的地球（之七）中深源地震、大洋中脊体系成因及大陆从海中生长

池顺良 2010-3-14 21:19

中深源地震、大洋中脊体系成因及大陆从海中生长池顺良一 . 内波说关于中、深源地震成因的解释和达、贝尼奥夫发现了在洋壳与陆壳交界地带倾斜分布的地震震源带。目前都把它当作板块俯冲带的重要证据，也用来解释大部分深震的成因。但是，当把同样的思路推广到地中海和阿尔卑斯及高加索等近代地槽活动区深地震的解释时，有时需要在不大的区域中引入好几条俯冲带。在阿尔卑斯活动带，高加索北部地区的深震活动，形成宽度极大的震中带，试图划出深震密集发生的某种倾斜面是不可能的。这里的深震活动与活动地壳的构造类型关系密切，与新构造活动表现出的横向大地构造带状分布有关。内波说对和达一贝尼奥夫带与近代地槽活动区深地震的发生是这样解释的。在地槽活动的讨论中，我们的注意力放在莫霍面上方地壳物质的运动上。其实，莫霍面波动，不仅推动上方地壳的变形，还要引起莫霍面下方上地幔物质发生大规模迁移与变形，影响深度可达数十到数百公里。（图 1 ）图 1a ）地槽沉降前平坦的地形和等厚的地壳。为追踪地幔变形，地幔中标出四条迹线。图 1b ）莫霍面内波生长，莫霍面两侧壳、幔物质相向易位迁移。红点区集中了移来的地壳底部物质；兰点区集中了移来的上地幔物质。地壳与地幔都发生了弯曲变形。图 1b ）莫霍面内波继续生长。地壳变形加大；上地幔变形也同步增大。在上升－下降的转折区，形成剪切带。当剪切变形速率超出地幔物质能承受的速率时，就发生中、深源地震。图 1. 显示，莫霍面内波生长不仅地壳发生变形，同样也引起下方地幔物质变形。尤其到地槽回返期，原先的沉降区快速回返隆起，地幔物质的变形速率更高。近代地槽活动区，在山脉下方上地幔中发生的地震就是莫霍面下方上地幔物质发生大规模迁移与变形，当其变形速率超过极限值时发生的地震。帕米尔、兴都库什地区，震源深度通常在 200-250 公里；喀尔巴阡山弗朗恰地区的震源深度可到 180 公里；北地中海最深的地震发生在第勒尼安海东南部，最深达到 480 公里。这些地方正是发育了新构造运动（阿尔卑斯运动）的地区。在地槽活动带中，多个沉降、隆起带平行排列，往往形成多条剪切带，深地震的分布就显得分散。而在海陆交界地带，一侧沉降，另一侧隆起，因而形成巨大而单一的和达一贝尼奥夫剪切构造带。在洋壳和陆壳的交界地区，伴随深海沟沉降和岛弧隆起，上地幔物质发生相应流动，在上升与下降的交界地带形成剪切变形带，当变形运动速率超过上地幔物质允许的最大剪切变形速率时就发生粘滑而引起地震。强烈沉降的深海沟接受大量沉积物负载，急剧隆起的岛弧因剥蚀而卸载，形成剪切带，剪切变形可以影响到数百公里的深度。（图 2 ）图 2. 海陆交界带，陆壳抬升、海沟下沉，地幔中形成规模更大的剪切带潮波驱动力与莫霍面斜率成正比。莫霍面斜坡带正是潮汐动力的发源地。地球上最大的莫霍面斜坡带在海陆交界地区，海陆交界区就成为大地构造运动最活跃地区。岛弧与海沟是地球上构造运动最强烈，构造变形速率最大的地区，如日本一些地方垂直上升速率达到 38mm /a ，比中国大陆地壳活动区垂直运动速率几乎高一个数量级。也就是在这样的地方，上地幔内才会出现深达数百公里的剪切带。二 . 大陆从海中生长及硅铝质陆壳的形成我们用莫霍面内波运动解释地槽演化。莫霍面是全球性界面，如果内波过程确是大地构造运动的主导因素，那么应该也能解释大陆生长及海陆起源问题－两者间的区别只是波长不同而已。地槽演化可以看作内波运动的短波过程，运动涉及的区域和范围较小，在二维直角坐标中的数值实验已可表现出运动的基本特性。大陆生长及海陆起源问题显然属于内波运动的长波过程，对长波运动的研究及内波生长的模拟，应该在球面坐标系中进行。由于作者的能力所限，我们尚未进行此类模拟。这里只能作文字叙述。数十亿年前，原始地球由于重力分异，形成了密度分层的地壳、地幔及地核。此时大气与水圈大约已经形成。起初，由地幔中分异出来的玄武岩构成的地壳物质还较少，地壳较薄，地球上是一片汪洋。随着分异过程的进行，地壳逐渐增厚。当厚度增大到一定程度，按当时的地热增温率，地壳底部的温度升高，岩石的粘滞系数降低，蠕变率增大。此时，莫霍面两侧的下地壳和上地幔物质便具备了迁移的条件，在潮波驱动力推动下，波动过程以随机分布在壳 - 幔界面上的一些扰动区域为中心开始发生，生成一些不大的地壳加厚区。由于分异出来的地壳物质的数量还少，所以，没有太多的地壳物质可以集聚，这些加厚区域只是成为海盆中的一些水下高地。在水下环境中，地形可以很好地保存，波动的扩展由于成波作用力与已形成的波的重力恢复力之间的平衡而减慢了速度。逐渐，地球内部析出更多的玄武岩浆，原始地壳得到更多的物质补充，一些地方的地壳变得更厚，海底高地终于露出水面，成为最初的陆岛，星星点点地分布在原始大洋上，既有随机性，又有总体上的均匀性。陆地出露海面后，大气的风化、剥蚀、搬运便成为另一种重要的动力学和物理化学因素在海陆演化中发生作用。陆岛上的岩石被风化、剥蚀。玄武岩中的辉石、黑云母、角闪石等铁镁矿物很容易分解。风化后，铁镁等元素形成可溶盐类流人海中。风化作用把海岛削平，地壳减荷，均衡作用又使陆岛抬升，这就破坏了潮波驱动力和已形成的波动的重力恢复力之间的相对平衡，使减缓了的波动过程继续进行。这样，大气剥蚀搬运的外动力地质作用成为促进地壳波动运动发展的重要因素。波动过程也扰动了下部上地幔物质，加速了地幔中玄武岩浆的分异，并垫托到陆壳底部促使陆壳加速生长。陆岛的面积不断扩大，从陆地搬运入近海沉积的物质也加入了地壳波动过程。这些物质由于淋失了部分铁镁成分，在元素组成上与玄武岩质的原始地壳已有差别。剥蚀沉积作用又将这些碎屑物质带入地壳深处并重熔。于是，它们就成为一种不同于玄武岩的，铁镁含量较少的岩石，可能是属于安山岩一类的新岩石。如果这些岩石被多次卷入地壳的波动运动，铁镁等元素大量淋失，硅铝的含量相对增高，就变成富硅铝质的花岗岩。大陆地区的岩石，尤其是上部 10 ～ 15 km 的岩石，大都经历了多次波动旋回，所以都已变成硅铝质地壳。但是，那些在最近一次地质旋回中才卷入此过程的洋壳物质，如环太平洋沿岸地区，这里的岩石区就显现为中性的安山岩质岩区。洋壳中风化作用微弱，洋壳保存了原始成分，仍然为硅镁质。根据地球化学资料，地壳中镁元素约占地壳物质总量的 2% ，有 65 10 16 t 。全部陆壳中淋失的镁的总数约有 9 10 16 t ，现在海水中溶解有约 6 10 16 t ，与硅铝质地壳的生成中淋失的镁元素量相当（维尔纳斯基，《地球化学概论》）。界面波的生长实质上是界面两侧物质运移的一种自激的正反馈过程：在莫霍面上方，越是地壳减薄的地方，地壳物质越是向四周移出而继续减薄；地壳越厚的区域，周围的地壳物质越是向它底下聚集而不断增厚。在莫霍面下方，越是地幔隆起处上地幔物质越是向此处集聚；越是地幔拗陷处地幔物质越是向四周移出。这样，地壳被赋予了类似宇宙尘埃或星子物质具有的自吸引功能，只是这种自吸引是定义在二维球面上而不是像星云的自吸引那样定义在三维空间中。巨厚的陆壳像有引力一样吸引四周能够迁移运动的地壳物质到自己底部。陆壳四周的莫霍面斜坡带成为壳下物质运移最活跃的地区。原始陆岛就像星胚吸积周围的尘埃物质一样，不断地吸积四周洋壳中富裕的地壳物质而长大；一些邻近的陆岛则合并成为较大块的陆地。由于构成陆地的地壳物质是从四周聚集来的，这些古陆块的空间分布自然显得比较均匀。处于薄洋壳与厚陆壳之间的陆缘地带正是莫霍面斜坡带，是波动过程最激烈的地区。大气剥蚀运来大量的陆地碎屑沉积，将浅海地壳压向深处。潮波驱动力又把此处地壳下部物质移向大陆中心，引起沉降、隆升的地槽活动，成为地球上最活跃的构造运动地区。陆壳的上部就像被反复地耕犁过，因而可以在地表找到各个时代的岩石。海底不像陆地容易受到剥蚀，无论是熔岩的漫溢还是大洋沉积的覆盖，总是新岩层盖在表面而显得年轻。随着时间的推移，长波的作用越来越大。陆岛终于合并连接成为大陆。尽管发展过程中有各种偶然因素的影响，大陆的形状也不很规则。然而从整体分布上看，海陆的分布及古陆核的分布仍然具有一种规律性。随着时间的进展，长波部分或低阶球谐分量的比重越来越大，大洋和大陆终于呈现某种四面体分布即低阶球谐分布。（图 3 ）图 3. 大洋和大陆呈四面体分布－太平洋在图的背面从地幔中分异上升到地球表层的玄武岩物质，就这样在潮波驱动力的驱赶下，历时数十亿年，分别集聚形成了欧亚、南极、美洲、非洲、澳洲等大陆。正是厚陆壳具有从周围薄洋壳不断吸积玄武岩物质的能力，才使地球这颗为水圈包围的剥蚀作用极强烈的星球，历经数十亿年风雨沧桑，大陆不仅未被剥蚀殆尽反而能不断地生长、壮大，为高等陆生动物和人类提供了美丽的家园。三 . 全球大洋中脊体系的形成 20 世纪中叶海洋调查发现了宏大的大洋中脊系统。这个构造系统的规模如此庞大，形态特征又特别显著，任何一种全球构造学说如果不能对大洋中脊系统的性质、特征及其形成机制作出适当的解释，就不能称为全球构造理论。大洋中脊系统在板块构造中充当了扩张带的角色，板块说假定扩张带两侧洋壳生成速率对称来解释中脊为何处于大洋的中间位置。但是，像对于三面被洋中脊包围的非洲大陆，该大陆边缘又无消减带存在，让洋中脊充当扩张带的角色是难于解释的。洋中脊地带发现古地层，则对洋中脊的海底扩张成因说提出挑战。内波说对大洋中脊系统的性质、特征及其形成机制的解释依靠波动过程的固有性质。这就是波动系统波节线的特征性分布。比如，一圆形或矩形弹性膜片，当受到敲击或其他激振因素发生振动时，总有某些部分的振动幅度等于零或很小，将这些点连接起来可连成连续的线条，物理上称其为波节线。波节线的位置与形状同弹性薄片的支持方式还有关系，但在很多情况下，波节线出现的位置是在薄片的中间部位。这很容易用简单的试验来证实。在一块振动的薄钢片上撒些细沙，振动较强烈处细沙被弹走，留下的细沙就聚在振幅小的位置上而显出波节线的存在。弹性膜片的振动问题属于数学上可解得严密解一类问题。（图 4) 示出周边绷紧的正方形弹性膜片振动时几种波节线的形状。图 4. 正方形弹性膜片震动的波节线 (a) 四种波节线的平面形状； (b) 弹性膜片振动时的位移立体图再如，一个底部有些细沙、盛水的水盆，在受到振动或摇晃时，盆底的细沙会慢慢地聚集到盆的中央部位，在水盆中央形成一条沙脊。这又是一类关于振动及波动问题中的节线的实例。分析这种情况，细沙向盆中央集中的机制，无非由水的振动摇晃、水与盆底摩擦引起的效应等因素所决定，然而，严格的数学分析并非十分容易之事。大的问题，如银河系旋臂的形成，也可看作波动的节线问题。旋臂的位置是恒星与星际尘埃在引力密度波作用下密集的部位。类似的例子还可举出许多。在各种问题中，波节线形成的机制各不相同，但最终都有各自的特征图形或宏图，是物质系统波动运动的固有特征。在大地构造的内波理论中，大洋中脊系统的形成及其性质、特征是由下述过程来解释的。从地幔中分异上升到地球表层的玄武岩物质，在潮波驱动力的驱赶下，历时数十亿年，将地壳分化成了大陆与大洋，但地幔中还在继续分异出玄武岩浆。上升到大陆底部的玄武岩浆，增厚了大陆地壳的厚度。上升到海洋地壳底部的玄武岩浆，在接近大陆的部分，被大陆地壳渐渐吸积；但在远离大陆的地方，这些玄武岩浆就开始了与老大陆形成无关的新一轮波动过程。在大洋盆中进行的这新一轮波动过程同样由优势波长的波，首先形成波动构造开始。这新一轮波动过程与最初陆地从海洋中分化出来的波动过程的不同点是：其一，此时地球物质分异已经不是旺盛时期，提供不了大量玄武岩浆，这些波动只能形成一些海岛与水下高地。其二，此时大洋已经有了一个陆地边界。不在陆地吸积范围内，在洋盆集聚的物质，最后就在最远离陆缘的大洋中央部分聚成长波构造，形成了广布在大洋中央的全球性的大洋中脊体系。这些海水下的大洋中脊山脉，不受大气剥蚀搬运这另一种动力因素的干扰，波动过程比较单纯，因而发育得较为规则，地形特征得到长期保存。梅德纳在 1965 年就发现，洋中脊相对于元古宙地盾要比相对于目前大陆边缘更接近于中央位置（图 5 ），由此推测目前的大洋中脊体系可能形成于元古宙前。图 5. 洋中脊（实线）的全球分布虚线为洋盆的中心位置， Menard 在 1958 年论述了洋脊系统的中央位置，又于 1965 年指出洋脊相对于古老的大陆地盾要比相对于目前的大陆边缘更接近中央位置。图中黑色区域为古地盾位置。由上述大洋中脊形成模式可知，构成洋中脊的玄武岩物质是从广阔洋盆范围内上地幔上部亏损地幔分异的玄武岩浆运移、搜集聚拢在一起的。因此，取自同一洋盆不同地点的洋中脊玄武岩应该具有与该洋盆的平均化学成分相同的化学成分。岩石化学资料表明，同一洋盆的洋中脊玄武岩确实具有相似的地球化学特征及相似的源区条件，但不同洋盆洋中脊玄武岩间则存在某些区别。海底扩张说与内波说的洋中脊形成假说机制不同，结论也不同。扩张说要求洋底都是年轻的；内波说要求洋底都是古老的。海底不像陆地容易受到剥蚀，无论是熔岩的漫溢还是大洋沉积的覆盖，总是新岩层盖在表面而显得年轻。真实的年龄要靠深钻和深入的海洋地质勘查。更深入的洋底钻探与地质调查将对洋底年龄给出判决结果。

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12月4日和8日海温异常对比及大洋海岭中强地震频发

杨学祥 2008-12-9 04:33

图 1 2008 年 12 月 4 日和 8 日海温异常对比（白色为海冰）德雷克海峡海温变暖增强。这表明环南极大陆海流加强，秘鲁寒流减弱。 2008 年 11 月 7 日 Arctic Ocean( 北冰洋 79.656N, 116.072W) 发生 M 5.5 级地震表明全球地震开始新一轮调整，值得关注。大洋中脊显然是最容易发生地震的地方，最先适应新的应力变化。必须密切注意地震和厄尔尼诺的新动向。 Recent Earthquakes 12/08/2008 M 6.4, southeast Indian Ridge( 东南印度洋海岭 53.029S, 106.874E) 12/07/2008 M 5.5, northern Mid-Atlantic Ridge( 中大西洋海岭北部 13.423N, 44.803W) 12/07/2008 M 5.7, northern Mid-Atlantic Ridge( 中大西洋海岭北部 13.317N, 44.891W) 12/06/2008 M 6.4, Banda Sea( 班达海 7.381S, 124.744E) 12/05/2008 M 5.1, Southern California( 南加利福尼亚 34.814N, 116.421W) http://www.iris.edu/hq/audience/public/earthquakes 参考文献 1．杨学祥，杨冬红 . 8 至 10 月厄尔尼诺进展缓慢 11 月下旬开始增强 . 发表于 2008-10-28 9:57:18 科学网。 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=44421 2．杨冬红，杨学祥。澳大利亚夏季大雪与南极海冰三个气候开关。地球物理学进展。 2007 ， 22 （ 5 ）： 1680-1685 。 3．杨学祥 . 关注东太平洋海岭快速扩张：地震与厄尔尼诺的关系 . 发表于 2008-10-31 5:32:31 科学网。 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=44857 4．杨学祥 . 11 月 6 至 10 日赤道太平洋海温正异常区面积基本稳定 . 发表于 2008-11-11 5:58:19 科学网。 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=46229 5．杨学祥 . 赤道太平洋海温变化不大变暖受阻持续 . 发表于 2008-11-4 7:27:52 科学网。 http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=45349

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