第二讲海洋地学(下)

第二讲海洋地学（下）海底构造与大地构造学说一、三大学说⒈最早是大陆漂移，魏格纳提出，联合古陆（泛大陆，pangaea）解体，分裂，漂移。⒉海底扩张：上世纪60年代初提出；大洋中脊轴部裂谷带是地幔物质涌升的出口，推动较老的洋底逐渐向两侧扩展推移、扩张。⒊板块构造学说：是关于全球构造（不分大陆和海洋）的理论，是地球科学的重大突破，在海底扩张学说的引伸和发展基础上建立起来的，用板块产生、运动、消亡，周而复始，能较成功地解释几乎各种地质现象。大陆漂移学说证据，有海岸线形态、地质构造、古气候和古生物地理分布等。海底扩张示意图板块构造板块运动趋势二、洋盆形成与构造演化⒈大洋盆地起源及构造演化：摒弃了以前的说法。“Wilson旋回”，分6个阶段：胚胎期、幼年期、成年期、衰退期、终了期、遗痕期。⒉边缘海盆地的形成与构造演化：分为4类：残留型、大西洋型、陆缘张裂型、岛弧张裂型。海洋沉积及海底矿藏一、滨海沉积从滨海海滩，经大陆边缘直至大洋底，沉积种类繁多，热点是矿物资源和划界权益。分类：1.一动力作用和地理环境分为5种：海滩沉积，潮坪沉积，沙堤—潟湖沉积，河口湾沉积，三角洲沉积。2.滨海矿产资源：2.1种类多样：金属、非金属、稀有金属、重金属、宝石等100多种。我国已发现有60多种，储量31×108（《规划纲要》1525×108（《规划纲要》）2.2储量丰富：同类矿种占全球资源量的比例二、大陆架沉积（一）沉积的种类：1、残留沉积：多在外陆架，以砂为主；2、现代沉积：多在内陆架，主要为陆源碎屑；3、准残留沉积：也称变余沉积；介于上二者之间。(二）关注热点1.划界的参考：如东海大陆架上的沉积，受长江径流影响明显，是我国划界主张的重要依据之一。2.油气资源2.1战略转移：20世纪50年代由陆上转向海洋。1960年有20国在海上寻油，现有200多国，探遍所有大陆边缘，发现油气田2000多个，商业开采近300个。2.2已探明世界4大海洋油气区：波斯湾、加勒比海、墨西哥湾、北海。我国大陆架油气资源①资源量预测有差异：石油：245.6×108t《海洋志》，240×108t《规划纲要》天然气：8.43×1012m3（《海洋志》），14×1012m3（《规划纲要》。同是《海洋志》，同页即与上述不同：仅男孩珠江口、琼东南、北部湾、莺歌海即有始有359.9608×108t，天然气8.0663×1012m3。②各海区有差异：渤海：已发现33个含油气构造，目前是我国重要的石油生产基地。黄海：南北黄海也发现有构造。朝鲜在124。E附近请澳大利亚来钻井有始有。其他目前尚未商业价值。东海：已发现9个含油气构造，天其储量3.5×1012m3。大陆已开采平湖油田，台湾开采17个油气田。日本与我国争采春晓油田。南海：资源量丰富，被称为另一个渤海湾。但周边菲、越、马争采。三、大陆坡—大陆隆沉积往往是油气远景区，还有磷钙石、海绿石等资源。四、大洋沉积4.1组分多样：钙质生物沉积，硅质生物沉积，陆源性粘土、粉砂，生物骨屑；火山灰，宇宙尘埃。4.2区域差异大：与各大洋环流格局关系密切。4.3大洋多金属结核：又称锰结核，锰矿瘤、铁锰结核等。4.3.1成分：含有70多种元素，30多种金属元素，其中铜、镍、钴、锰、钼都达到了工业利用品位。4.3.2储量：世界洋底总储量3×1012t。太平洋底总储量1.7×1012t。大洋锰结核矿如此大的储量，而且还在继续增长，可以毫不夸张地说，深海大洋锰结核矿是人类“用之不竭的资源”。4.3.3中国参与：1991年5月成为世界第5个具有先驱投资者资格的国家，到1999年历经9次勘查，在太平洋C-C区（7-15°N,114-158°W）圈定了7.5×104km2，作为中国21世纪的深海多金属矿区。已探知干核资源量4.2×108t,其中：锰11175×104t，镍514×104t，铜406×104t，钴98×104t.4.4富钴结壳：钴含量高达2％，比锰结核中的钴含量平均高3～5倍，是重要战略物资。“可燃冰”与海底热泉一、天然气水合物—21世纪人类的新能源“可燃冰”1、生成：在海底高压（30个大气压）、低温（0°C）条件下，碳氢气体和水分子结合成冰晶状固态物。2、成分：含甲烷80～99.9％，故又称甲烷水合物或固态甲烷。3、当量：1m3天然气水合物充分分解，可释放出150～164m3天然气。可达180标准立方米天然气。4、储量：所含有机碳的总资源量，已相当于全球已知煤、石油、天然气总量的2倍，可供全世界用1000年。5、我国储量：仅南海北部已勘知储量，相当于我国陆上石油总量的1/2。2004年又发现世界上最大的可燃冰喷溢岩区，有巨型自生碳酸盐岩。6、问题：①技术问题：高压海底采出的实用技术、工艺问题。②安全问题：开采、运输的安全问题；采后海底压力变化引发的安全问题。③环境问题：甲烷泄漏气侯变暖效应比CO2大10～20倍；海床变化引发滑坡，海啸；井喷毒化海水。二、海底热泉在海底扩张中心，热液活动形成特殊的海洋学现象：（一）热液硫化物矿床⒈成因：海水沿海底扩张中心的裂谷或裂隙下渗，被新生洋壳加热，可达350～400°C，淋滤了多种金属元素，受热上升重返海底遇冷海水，硫化物及硫酸盐迅速沉淀，矿物快速结晶。⒉类型：两大类2.1红海型：在红海沿缓慢扩张中心形成，呈层状重金属泥。其金属储量至少94×106t。2.2洋中脊型：沿洋中脊裂谷带形成，呈块状多金属硫化物，常堆积成烟囱状。①黑烟囱：喷出物含黄铁矿、闪锌矿等硫化物的颗粒，沉淀后颜色深，堆积成黑烟囱。②白烟囱：喷出的固体颗粒主要是蛋白石、重晶石等浅色矿物，堆积成白烟囱。③死烟囱：烟囱被硫化物充填，成为死烟囱。残留烟囱④雪花宝：烟囱倒塌而形成。（《海洋科技名词》定义残留烟囱：经海底物理化学风化破坏，呈枯树桩状、倒伏状或残存碎片状熄灭的烟囱）。（二）热液生物群落⒈环境严酷：三无二高—无阳光、无光合作用、无食物源、高压、高热。曾被视为生命的禁区。⒉生物繁茂：新发现的生物种类达10个门的500个种属：古细菌、嗜热细菌、管状蠕虫、蛤、贝、虾、蟹、鱼。⒊营养链独特：①自养营生：古细菌、嗜热细菌，不靠太阳能，而是利用氧化热液中的硫化物（如H2S）所得到的能量，去还原CO2以制造有机物，自养营生。②异养共生：其他生物以上述作为原始能量来源，各种生物复杂共生。（三）意义非凡⒈生物学：原始生命很可能起源于海底黑烟囱周围，早期生命的祖先可能是上述嗜热的古细菌。环境严酷:大气缺氧，紫外线透射，CO2多温室效应强，地表不宜生物生存。⒉地质学：为大洋演化提供证据。2002年8月在太行山、五台山交界区发现黑烟囱残片，形成于25亿年前。距今25亿年前后是地球演化史上最重要的划时代界线，其重大变化有：大陆面积迅速增加，大气圈逐渐富氧，生命（蓝绿藻类）开始在浅海上大爆发、地球释放热量、表面温度开始明显降低等。⒊药物与基因资源：高温反应酶，抗高压、高温基因，对医药业将有革命性影响。⒋多种金属和稀土元素资源①品位高：热液硫化物富含铜、锌、铅、金、银等，平均品位比多金属结核高10倍。②生成快：生成速度比多金属结核快100多倍。（四）我国的调查与发现1、2002年8月在太行山、五台山交界处发现黑烟囱残片。2、我国“大洋一号”科考船2007年3月1日在水深2800米的西南印度洋中脊发现新的热液活动区，抓取到烟囱体样品、生物样品、块状硫化物、附着的生物个体。海洋地质灾害一、性质与分类（一）定义：在海洋中发生的地质灾害—由于地质作用使自然环境恶化，造成人类生命财产毁损及人类赖以生存的资源、环境严重破坏的事件。（二）性质：灾害类型很多，但有大致相通的性质⒈成因的复杂性：①地质内动力成因—地震、火山。②地质外动力成因—滑坡、塌陷。③人为因素造成—挖沙、筑堤、围海引起的冲刷、淤积、海侵。④多种因素促成—海平面上升。⒉发生的阶段性：活动有阶段性——孕育、能量储存、应变聚集、释放季节性、年际性—受台风、寒潮季节性影响；大洋环流、大气环流年际性影响。⒊重现与复发性：地震带中地震多发，火山带内火山常复发。如有人推测50年内日本、旧金山可能再次大震。⒋继发与并发性：多种灾害先后或同时发生，如太平洋两侧的火山、地震、海啸等。⒌灾害的必发性和减灾的可能性必发性：自然规律使然，必然发生、迟早会发生。可减性：监测、预报、防灾、救助、恢复。可减轻致灾程度和损失。（三）分类：依据标准不同，有不同分类结果⒈依成因分：内动力地质灾害—地震、火山、新构造运动等。外动力地质灾害—海平面上升、海水入侵、滑坡、海底不稳定、冲刷、蚀流、塌陷等人为地质灾害—挖沙引发海岸侵蚀，工程导致冲刷或淤积等。2、依区域分：海岸带灾害、管辖海域地质灾害、深海大洋地质灾害等。二、典型海洋地质灾害（一）海底地震：比陆地地震更频发、更强烈。太平洋岛弧地区8级左右的特大地震几乎都发生在海底。1、多发区域：太平洋两侧是地球上的多地震带，西太平洋地震带是全球地震频率和强度最高的地带之一。据统计，上世纪冲绳海槽内就发生100多次4.75级以上地震。2006年11月15日千岛海域8.1级强震。2、殃及近陆：大地震多在海底，但给附近陆上能造成严重灾害。1923年9月1日相模湾海底地震（7.9级），引起日本关东大地震，死14万人，东京死10余万人，横滨毁房96％。1985年东太平洋洋底地震，距震源400km之外的墨西哥城几遭摧毁。1995年明石海峡地震，神户和大阪惨遭重创，损失超过1千亿美元。地震带（二）海底火山1、多发区域：大洋中脊山脉顶部，常成丛群分布，管状火山口成热泉；大洋边缘的板块俯冲边界，呈火山链。洋盆中也散见各种火山。2、灾害形式：火山爆发时产生冲击波、地震、海啸、滑坡等灾害；喷出的气体、灰烬、碎屑、熔岩为害；火山侧翼塌陷，引起的滑坡比陆上灾害更严重。（三）海底滑坡：1、原因：地壳运动、地震、海浪作用等2、形式：层滑、圆弧形滑坡、崩坍滑坡等3、危害：毁坏海洋工程，如损坏钻井平台、切断海底电缆；危及近海工程及海港、海滨建筑；危及海上交通，船沉人亡。（四）海啸1、定义：由海底地震、火山爆发、沿海山崩或滑坡等造成的能量巨大的巨浪。日本称津波。在大洋中的海啸震源处，水平升降幅度不大（约1-2m），波长达数百千米，故不易觉察其异常。但传至近岸时波高增大，甚至高达30m,冲上海岸则酿成巨大灾难。2、多发区域：有记载的由大地震引发的海啸，80％以上分布于太平洋地区，西北太平洋更为集中，受灾最重的是日本、智利、秘鲁、夏威夷和阿留申。⒊灾例：有记载的重灾事例3.1地震海啸3.2火山海啸公元前16世纪，克里特岛北的桑托林岛火山喷发后，浪高90m，灾后只剩下锡拉岛等小岛。1792年5月，日本温泉岳前山（0.48k㎡）和主峰崩入有明海，海啸浪高达55m，死亡14920人。1883年8月，印尼喀拉喀托火山岩浆喷口倒塌，海啸浪高40余米，死36140人。（五）海底灾害性地质因素是伴随现代海洋工程而关注的海底不稳定因素。主要关注对海洋石油平台、海底输油管道、人工岛、落地式水下武器设施等海底工程建设与安全有直接危害或潜在威胁的地质因素。1、危险性因素：高压浅层气，“鸡蛋壳”地层。在其相关范围内，一般不能进行工程建设。2、限制性因素：古河道、不平坦的海底面等。可能对工程有影响有限制、施工中应采取相应措施。三、我国近海海洋地质灾害简况（一）海洋地震1、渤海：历来地震活动显著，因其位于郯城—庐江大断裂带上。历史上发生过多次大地震。2、黄海：地震活动也较多，北黄海地震更强烈一些。3、东海：一般不超过7级，危害较小。台湾近海及台湾海峡是重灾区，多次发生大地震。4、南海：北部地震活动剧烈，琼州海峡一带多次发生大地震。（二）海底火山：太平洋底有15座海底火山，但我国近海没有。（三）海底滑坡：发生过多次多起滑坡事件，主要在浙闽沿海、长江口、杭州湾沿岸。原因是大潮波浪作用，也与工程设计和施工不当有关。如1971年12月宁波港第二作业区因打桩引发滑坡，沉船4条，死3人，伤8人，并引起附近江堤建筑物及道路变形。（四）海啸：西北太平洋是全球海啸的集中多发区。但我国地震是西部陆上