海洋地球物理导论.ppt

海洋地球物理导论;教材： “海洋地球物理” 国家海洋局海底科学重点实验室 ;绪论;● 自从地球的板块构造理论提出后，海洋 地球物理研究日益发展， ● 科学家们试图用各种地球物理方法(重力、磁力、电法和地震等)及深海钻井方法进行海洋地壳的构造研究，以提高人类对地球的认识和海洋资源的开发利用。 ;1.1? 介绍 海上地球物理学观测的目的是为了测定海底和地球内部的性质及其行为。 这种观测不仅能满足我们对于我们这颗行星组成和运行规律的自然好奇心，而且它还具有非常实际的应用价值； 通过这些测量可以让我们找到和开发那些为现代工业社会所赖以生存的矿物资源。 ;随着现代科学技术的飞速发展，我们现在已经可以测量下列几项内容∶ 1.????? 地球重力加速度 2.????? 地磁场 3.????? 由于爆炸或地震而引发的海底地震位移和水柱中的压力变化 4.????? 海底热量的传输率 5.????? 海底电势 6.????? 通过海底的电流 7.????? 海底的放射性 ;通过把仪器直接放于海底或者放在钻孔中来认识这个固体地球最重要的是记录海底的地面位移、热流和电流。 对地震压力波动及地球重磁场的观测，我们能在移动船上进行，并且用这种方法收集空间信息要远比用海底传感器收集快得多。 尽管通过飞机和卫星能更快速地测定重磁场且覆盖面积大，但其分辨率较低。 ; 随着测点与海底间距离的增加，地球物理特性小尺度变化的影响逐渐减小，以至于我们无力解决单个地质特征的问题。 为了能够获得更好的构造细节，我们最好能够把测量仪器放在海底或拖在海底之上，或者干脆放在钻孔里面。 海洋地球物理学家所采用的方法与陆地上的有很多相似之处，例如海底热流传输率的大小主要取决于温度梯度和热传导。 ;由于海底的热结构往往要比陆地上的稳定得多，所以这种测量在深海中确实是要显得更为直接一些。 然而海洋环境却给地球物理学家提出了更为尖锐的问题。 由于大部分的测量和试验是在相隔很远的区域中进行的，所以需要一个精确的全球覆盖的导航系统； 如果连测点位置都不精确的话，那么测量得到的物理参数就会变得无意义。 ;在移动船上进行重力测量时，所测得的合加速度里面包含了较大的外来加速度，我们必须把它给剔除掉。 当我们要对地磁场进行记录时，无论是在船上、潜艇上、飞机上还是卫星上，传感器必须远离记录平台的磁感应。 当我们用压敏水听器探测地震波在海水中的传播过程时，观测是在诸如船震动或水运动引起的压力波动条件下进行的。 ;自由漂浮的仪器也会由于风或流的作用而发生相应的漂移。 由于仪器是浸没在海水中的，所以其要求特殊的数据记录和数据传输到海面的方式，并且在设计时也得考虑到其要能经受得起外界的流体静压力、侵蚀、拖应力和在海况恶劣时投放和回收的粗暴处置。 ;同时我们也必须记住，海水是一种电介质，因而海底的电流、时变磁场和电场都会受到其传导率的影响。 然而，虽然由测量平台和海底之间传导性良好和扰动的巨厚水层造成很多困难， 但实际上在海洋中的许多地球物理测量往往要比陆地上的容易而且也要快一点。 ;1.2 海底地貌：地球物理观测的框架;虽然当时测得的深度点很少，但已能清楚地揭示出毗邻大陆的浅台地、通往深海的陡坡、中大西洋的较浅区域及加勒比海边缘的深海沟。 一个世纪后对该区应用电子测深技术得到的详细的水深图，它给出了Maury测深图勾画的大尺度地形特征的复杂性。 从图上可知有四种海底地形： 1、大陆边缘； 2、深海盆； 3、大洋中脊； 4、深海沟。;图上分别给出了这四种海底地形的剖面图。 大陆边缘位于大陆和水深大于3500-4000米的海盆之间。 邻近海岸区域而相对平坦的台地构成大陆架，其坡度十分平缓。 陆架向外延伸到陆架坡折处，海底在此变陡，陆坡也开始于此。;但在海底峡谷处却发现了近垂直的坡度，如美国东部峡谷深深地切入了陆坡。 在某些地区诸如佛罗里达和几内亚，深度为800-1000的边缘海台位于陆架和陆坡之间。 在北大西洋，陆坡延伸到水深4000米处。 坡脚处出现陆隆。 在一些地区，大的海山和海山群破坏了陆隆的平滑度，有一些海山岛如百慕大群岛、佛得角群岛、加那利群岛、马德拉群岛等都露出了海面。 ;穿过该区的深海峡使海底局部变陡。 在西北非和其它一些地区陆隆延伸了几百公里而在有些地区譬如佛罗里达、几内亚等地却缺失陆隆。 在波多黎各及其相邻岛屿也同样缺失陆隆，但在这儿出现了另外一种重要的地形：即水深超过7600米的深海沟。;这个在Maury绘制的剖面中就已经能看出来了，这一点在用电子测深数据绘制的图中看得更清楚。 沿着大西洋边缘，陆隆和深海平原（地球表面最大面积的平坦地区）混在一块。 ;大西洋中脊占据了北大西洋中部的三分之一，该中脊高出两侧的深海平原2公里以上。 在脊顶有宽约50公里的深裂谷。