第二章：地球科学与海底系统

海洋学基础主讲：林卫兵海洋学基础主要内容及学时安排海洋学基础第一章：绪论2学时第二章：地球科学与海底系统4学时第三章：海水的物理性质和大洋的层化结构2学时第四章：海水的化学组成和特性2学时第五章：海洋环流2学时第六章：海洋中的波动现象2学时第七章：潮汐2学时第八章：大气与海洋2学时第九章：海洋生物2学时第十章：大洋调查方法简介2学时复习作业：2学时第二章：地球科学与海底系统第二章：地球科学与海底系统主要内容：地球的基础知识地球的宇宙环境、地球的形状、地球的层圈结构、地球的起源与地质时代。海与洋地表海陆分布、海洋的划分、海水的起源与演化。海底的地貌形态海岸带、大陆边缘、大洋中脊、大洋盆地。海底构造与大地构造学说大陆漂移、海底扩张、板块构造、海洋盆地的形成与演化。（4学时）海洋学基础海洋沉积滨海沉积、大陆架沉积、大陆坡—大陆基沉积、大洋沉积海底矿产资源滨海沉积、大陆架沉积、大陆坡—大陆基沉积、大洋沉积古海洋与全球变化古海洋学、古海洋学研究成果、古海洋与全球气候变化。第二章：地球科学与海底系统第二章：地球科学与海底系统（4学时）主要内容：重点：地表海陆分布、海洋的划分、海水的起源与演化、海底的地貌形态、海洋盆地的形成与演化、海洋沉积、海底矿产资源。海洋学基础第二章：地球科学与海底系统§2.1地球的基础知识宇宙是无限的物质世界。在空间上无边无际，在时间上无始无终。2.1.1地球的宇宙环境宇宙（universe）：海洋学基础第二章：地球科学与海底系统§2.1地球的基础知识宇宙中弥漫着无数的天体，根据它们各自的特点，可以归纳为恒星、行星、卫星、流星、彗星和星云六大类。恒星质量很大，自己能够发光。自己不发光，质量也远较恒星为小，并且绕恒星运动。地球便是绕太阳运动的行星之一。行星地球---行星海洋学基础太阳风---恒星第二章：地球科学与海底系统§2.1地球的基础知识比行星质量更小，绕行星运动，并随着行星绕恒星运动。卫星流星的质量更小，也不发光，流星在行星际空间运行，当接近地球时，受地球引力作用，可以改变轨道，甚至陨落。当它进入地球大气层后，因与大气摩擦，增温至白热化，发生燃烧，少数未完全烧毁者能落到地面上，形成陨石。流星地球的卫星----月球流星---陨石----陨石坑海洋学基础第二章：地球科学与海底系统§2.1地球的基础知识海洋学基础第二章：地球科学与海底系统§2.1地球的基础知识是一种质量很小的、但具有特殊外表和轨道的天体，由彗核、彗发和彗尾三部分组成，运行轨道一般呈扁椭圆形，抛物线或双曲线形。是一种云雾状的天体。彗星神奇的天体----彗星星云海洋学基础星云第二章：地球科学与海底系统§2.1地球的基础知识所有这些天体都在不断地运动着、变化着。尽管当代科学技术高度发达，但现有的仪器仅能观察到远至距地球150亿光年（半径）的空间。目前人类已知的宇宙的总体称为总星系，即用现有的观测手段能观测到的所有天体组成的系统。在观察到的这部分宇宙中，约有1022个恒星。几十亿个到上千亿个恒星的集合体是一个星系。银河系只是其中之一。海洋学基础第二章：地球科学与海底系统§2.1地球的基础知识银河系直径约为10万光年，中心厚度约1万光年，其余部分厚度约1000光年，已经发现了10亿多个类似银河系这样的星系。银河系包含1000亿颗以上的恒星，太阳只是其中之一。海洋学基础银河系第二章：地球科学与海底系统§2.1地球的基础知识由8大行星、小行星、彗星等组成；直径约120亿Km（79个天文单位），太阳光约需5.5小时才能穿出星系的边界；太阳位于距银河系中心约27000光年、距银河系边缘23000光年，以230Km/s的速度绕银河系中心运动，约2亿年可绕行一周。太阳系（solarsystem）太阳占太阳系总质量的99.8%海洋学基础第二章：地球科学与海底系统§2.1地球的基础知识8大行星体积相差极大，如最大的木星比最小的水星大73500倍；与地球相比，水星相当于地球的0.056倍，木星则为地球的1313.5倍。八大行星分为：包括水星、金星、地球、火星。特点：体积小、密度大、岩石多、自转慢、卫星少，称为类地行星。包括木星、土星、天王星、海王星和冥王星。特点：体积大、平均密度小、自转速度快、卫星数量多，称为类木行星。太阳系（solarsystem）类木行星类地行星海洋学基础第二章：地球科学与海底系统§2.1地球的基础知识月球是地球的天然卫星，其半径为1738Km，质量为7.351022Kg，平均密度为3.34Kg/m3，分别相当于地球的27.1%、1.2%、60.6%，距离地球38.44104Km。月球上无水，大气极稀薄，不到地球海平面大气密度的10-12，无生物，无天气现象。月球（themoon）海洋学基础第二章：地球科学与海底系统§2.1地球的基础知识地--月系：发生日食发生月食发生潮汐海洋学基础第二章：地球科学与海底系统§2.1地球的基础知识大地水准面2.1.2地球的形状：地球的形状：指全球静止海面的形状，即一个等位势面的形状。全球静止海面：不考虑地表海陆差异、不考虑陆、海地势起伏时的海面。大地水准面：在海洋中不考虑波浪、潮汐和海流的存在、海水完全静止时的海面；在大陆是静止海面向大陆之下延伸的假象面。人造卫星测算结果：南极大陆凹进24m，北极高出14m，赤道--45ºN向内凹进，赤道--60ºS向外凸。海洋学基础第二章：地球科学与海底系统2.1.2地球的形状：§2.1地球的基础知识第16届国际大地测量和地球物理协会根据人造地球卫星测量资料，修订了地球的形状参数，以此表示地球---旋转椭球体作为大地测量的参考面。海洋研究中将地球看作正球体。海洋学基础第二章：地球科学与海底系统2.1.3地球的层圈结构：地球的外部层圈：大气圈：包围地球的气体。§2.1地球的基础知识厚几万千米，总质量约5136108t；约3/4分布在地面100Km高度内，1/2集中于地面至10Km高度范围，与外太空逐渐过渡。有明显的可压缩性，密度、压力与温度和高度成反比。根据温度、密度等大气物理特征自下而上分为：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。海洋学基础对流层平流层中气层热层大气外层第二章：地球科学与海底系统2.1.3地球的层圈结构：§2.1地球的基础知识海洋学基础第二章：地球科学与海底系统2.1.3地球的层圈结构：§2.1地球的基础知识水圈：地球表层水体。占地球总质量的0.024%。分布：海洋（占总水量的97%）、河流、湖泊、沼泽和表层的岩石孔隙中；此外，在地球的两极、山地冰川（约占总水量的2%）、大气中水汽也有存在。循环：陆地上通过江河湖沼的水或直接、或通过水汽、地下水与海洋相通；通过渗透于大气圈、岩石圈、生物圈不断循环。地球的外部层圈：海洋学基础生物圈：地球上生物（动植物、微生物）生存和活动的范围。第二章：地球科学与海底系统2.1.3地球的层圈结构：§2.1地球的基础知识地球的大气圈、水圈、岩石圈构成了适合生命生存的环境，水文条件、大气圈、水圈和生物圈的调节作用，提供了适合生命生存的气候条件；磁层、大气层阻挡、吸收有害生命的高能辐射；生物通过呼吸或光合作用进行着氧与二氧化碳的交换；水圈、岩石圈为生物提供充足的养分；使得在岩石圈上部、大气圈下部和水圈的全部，到处充满生命的迹象和踪迹。生物的活动促使物质循环，是地球各圈层相互联系的重要纽带。地球的外部层圈：海洋学基础第二章：地球科学与海底系统地球的内部圈层§2.1地球的基础知识2.1.3地球的层圈结构根据地震波传播方向和速度变化，可将地球分为地壳、地幔和地核。海洋学基础第二章：地球科学与海底系统§2.1地球的基础知识地壳：M面以上的岩石物质层，根据物质结构、物质组成和厚度差异分为大陆性和海洋性地壳。2.1.3地球的层圈结构：海洋学基础地幔：M面与G面之间，厚2800Km，质量和体积占地球的67.6%和83%，由Fe、Mg、硅酸盐物质组成，与辉石橄榄岩相当。地核：以G面与地幔分界，其成分与铁陨石相当；据地震波的传播可分为液态外核和固态内核，其间有厚约500Km的过渡层。第二章：地球科学与海底系统§2.1地球的基础知识2.1.3地球的层圈结构：海洋学基础第二章：地球科学与海底系统§2.1地球的基础知识2.1.3地球的层圈结构：海洋学基础软流圈：60—250km之间地震波速度减低的地带。平均密度为3.5g／Cm3，其物质成分与石陨石相当。软流圈内因温度增高，接近岩石熔点，岩石呈塑性，降低了地震波速度。地球内部的层圈结构第二章：地球科学与海底系统§2.1地球的基础知识地壳的结构2.1.3地球的层圈结构：地球的内部圈层厚度：变化大，从海洋不足5Km到大陆造山带70Km以上，平均15Km。大陆性地壳：平均厚33Km，具双层结构。大洋性地壳：平均厚6Km，具三层结构。花岗岩质层玄武岩质层沉积物层火山岩层大洋层火山岩层：玄武岩为主，上夹固结沉积岩。大洋层：由辉长岩、闪长岩组成，近M面为含蛇纹石化橄榄岩。海洋学基础第二章：地球科学与海底系统2.1.3地球的起源与地质时代：地球的起源§2.1地球的基础知识太阳云海洋学基础第二章：地球科学与海底系统2.1.3地球的起源与地质时代：地球的起源§2.1地球的基础知识德国哲学家康德的“星云说”1775年出版的《自然通史与天体论》微粒向引力中心下落时，由于斥力发生偏转，其中有一个主导方向，故形成扁圆状旋转星云。基本微粒云---团块---行星海洋学基础第二章：地球科学与海底系统2.1.3地球的起源与地质时代：地球的起源§2.1地球的基础知识法国天文学家兼数学家拉普拉斯的“星云说”1796年出版的《宇宙体系解说》气体云---分离环---团块---行星炙热的球形星云—散热收缩自转加快—星云变扁—离心力超过向心力时分离出环—行星形成海洋学基础第二章：地球科学与海底系统地球的演化与地质年代§2.1地球的基础知识地质年代宙代纪世期宇界系统阶时代单位地层单位相对地质年代绝对地质年龄海洋学基础第二章：地球科学与海底系统§2.2海与洋2.2.1地表海陆分布陆地面积为1.495×108km2占地球表面积的29.2％，海洋面积为3.61×108km2，占地球表面积的70.8％。海陆面积之比约2.5:1。海洋相互连通，构成统一的大洋，陆地相互分离，海洋包围、分割陆地。海洋学基础第二章：地球科学与海底系统§2.2海与洋海洋和陆地在地表的分布是不均匀的，65％的陆地集中在北半球，陆地占北半球面积的39％。在南半球陆地面积只占19％。以经度0°，N38°和经度180°、S47°为极点分割地球，则海陆面积比达到最大,称“陆半球”和“水半球”。陆半球中心位于西班牙东南沿海，水半球中心位于新西兰东北沿海。陆地占47%，海洋占53%陆地占11%，海洋占89%2.2.1地表海陆分布海洋学基础第二章：地球科学与海底系统§2.2海与洋深度大于3000m的海洋约占海洋面积的75%，高度不足1000m的陆地占陆地总面积的71%；海洋平均深度3795m，陆地平均高度875m，如将起伏不平的地表削平，则地表将有2646m的海水覆盖！2.2.1地表海陆分布海洋学基础第二章：地球科学与海底系统2.2.2海洋的划分§2.2海与洋根据海洋的盐度、温度等要素的特点和形态特征，可将海洋分为主要部分和附属部分，主要部分为洋，附属部分为海、海湾和海峡。洋（大洋）：是海洋的主体，远离大陆，面积广阔，约占海洋面积的90.3%，深度一般大于2000m，其盐度、温度等不受大陆影响，盐度平均为35，年变化小；具有独立的潮汐系统和强大的洋流系统。海洋学基础第二章：地球科学与海底系统§2.2海与洋2.2.2海洋的划分太平洋：北界白令海峡；东界南美的合恩角；西界过塔斯马尼亚岛的经线（146º51'E）；最大、最深的大洋。印度洋：与大西洋分界--南非厄加勒斯角（20ºE）。大西洋：北界：过斯堪的纳维亚半岛的诺尔辰角经冰岛、过丹麦海峡至格陵兰岛南端。北冰洋：以北极为中心，被亚欧和北美环抱。最小、最浅、最寒冷的大洋。世界大洋分为四大部分：太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。海洋学基础第二