海底地质历史 -海底地质特征

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概述内容

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威尔逊旋回是板块构造理论的总纲和精髓。随着海底地质知识的不断更新，海底扩张证据的不断积累，板块构造学说便应运而生。它立足于海底，面向全球，是海底扩张说的发展，是传统地质学领域中的一场根本性革命[1]。板块构造的含义是岩石圈分裂成许多巨大块体—板块，它们驼在软流圈上做大规模水平运动，致使相邻板块相互作用。板块边缘便成为地质活动（岩浆、地震、变质、变形、沉积等）最强烈的地带。板块的相互作用从根本上控制了各种内力地质作用、外力地质作用、特别是沉积作用的进程[2]。

加拿大学者威尔逊（Wilson J.T.）对海洋开闭问题进行了系统研究，进而提出，从大陆分裂到大洋形成，然后大洋收缩、关闭和消失，是一个连续演变的过程。这一过程可以划分为六个阶段，称为威尔逊旋回。

海洋开闭旋回示意图

它将大洋演化分为六大阶段：

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胚胎期

在引张背景下，大陆岩石圈变薄，地壳张裂，形成大规模地堑或地堑群[2]。地堑中堆积巨厚沉积物。沿断裂发生火山活动，从地幔中分熔的岩浆涌出后形成高碱质的火山岩，其现代的代表是东非裂谷带，为现代火山与地震的强烈活动带。

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胚胎期：双峰式火山喷发

幼年期

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大陆继续被拉张，岩石圈进一步变薄，分熔的地幔物质大规模上涌，原先的大陆裂谷变成海湾式的狭窄洋盆。其现代的代表为红海和亚丁湾。

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幼年期

成年期

先前形成的狭窄洋盆被进一步扩张， 形成广阔的大洋。大洋的中部为洋脊，两侧对称地发育大洋地壳或稳定大陆边缘，堆积巨厚的海相沉积物。其现代的代表是大西洋。

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大西洋的形成过程大致如此。

大西洋形成过程示意图

衰退期

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稳定大陆边缘与洋底的交接带是个构造薄弱带。沿此薄弱带，岩石圈容易发生断裂，断裂的一侧为大洋岩石圈板块，另一侧为大陆岩石圈板块。沿此断裂带，大洋板块向大陆板块俯冲，遂形成岛弧或山弧。此种过程的发生是因为洋壳从洋脊轴部生成后，在漫长的扩张过程中已不断失热、变冷、变重；而稳定大陆边缘被巨厚沉积物覆盖，地内热量不易散失，因而不断受热膨胀、变轻。在密度和岩石力学性质差异较大的结合带，不可避免地要产生断裂，形成海沟，导致密度较大且刚性较强的大洋板块向密度较小且刚性较弱的大陆板块之下俯冲。在海沟附近，部分洋壳物质被刮削下来，逐渐堆积成增生楔（accretionary prism）。在俯冲带的上盘板块，发生强烈的火山作用、地震作用及构造变形，形成安山质火山岛弧或山弧。在低应力俯冲型的弧后地区，形成弧后火山质碎屑岩盆地或边缘海。其现代的实例就是西太平洋。

衰退期

终结期

大洋板块的进一步俯冲，使大洋岩石圈逐渐缩小，成为狭窄的残留洋盆。在俯冲带附近，维续形成增生楔，继续伴有强烈火山作用和地震活动。现代的实例就是地中海。

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终结期（实例：地中海）

遗痕期

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海洋消失，大陆相碰，使大陆边缘原有的沉积物发生强烈褶皱和变质变形，隆起成山，并出现强烈的地震带、大规模的花岗岩带。现代的实例就是青藏高原和喜马拉雅造山带[6]。

遗痕期

上述海洋开闭过程在地质历史中反复出现，而每一次海洋开闭过程就是构造活动性的一次表现过程。它控制了地球表层活动与洋陆演化格局，为板块构造理论的总纲和精髓。为了纪念威尔逊的卓越贡献，地质学界将海洋开闭的过程称为威尔逊旋回（Wison cycle）[5]。

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参考资料

[1] 万天丰，中国大地构造学纲要，地质出版社，2004

[2] 翟光明等，板块构造演化与含油气盆地形成与评价，石油工业出版社，2002

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[3] Allen, PhilipA. Basin analysis : principles and applications[M]. Blackwell Scientific, 1990.

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[4] 舒良树，普通地质学，地质出版社，2010

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[5] Wilson J T. A POSSIBLE ORIGIN OF THE HAWAIIAN ISLANDS[J]. Canadian Journal of Physics, 1963, 41(41):863-868.

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[6] 金性春，板块构造学基础，上海科学技术出版社，1984

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