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海底年龄与深海钻探验证

时间:2018-04-29 22:53 来源:未知 作者:地理教师 责任编辑:地理教师
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第四节 海底年龄与深海钻探验证

既然陆上熔岩的地磁极性年表能够确定距今400万年以来地磁异常的年龄(图4.5),那么利用赫茨勒的地磁极性年表(图4.6、图4.7),就能够确定中生代以来洋底磁异常条带的年龄,也就是说,广布于洋底的磁异常条带所反映的其实是洋底地壳的年轮,近似于等时线。图4.18即为由海底地磁异常确定的洋底年龄的等时线图。不难看出,洋底岩石年龄自洋中脊向两侧对称地增大,说明海底是不断扩张的,然而由于洋底地磁年表是以海底扩张说为理论基础,以南大西洋洋底平均扩张速率为恒定扩张速率①,然后将每个磁异常条带至洋中脊轴的距离除以恒定扩张速率而得出其年龄值,并建立起地磁极性年表的,所以,所做出的上述洋底年龄图,很明显是一种理论预测,不一定符合海底年龄的实际。因此,要解决这个问题就必须进行深海钻探及深海钻探验证。

海底年龄与深海钻探验证

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,先后共历时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。图4.19即为南大西洋第三航次深海钻探成果之一。就是这一航次证实了海底扩张理论,成为地球科学研究中最辉煌的成果之一。钻孔站位定位于南纬30°附近,在横越大西洋中脊测线上明确划定的磁异常图案内,共有8个钻孔取得了岩芯(其中7个打到了玄武岩基底)。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。

南极海域的深海钻探也证实了海底沉积物自中印度洋脊向外,即钻孔位置越向南其年龄越大的趋势,比如自北而南的265孔为1300万年,266孔为2400万年,267孔为4200万年,268孔为5000万年。因268孔已接近南极,所以其时代最老。

海底年龄与深海钻探验证

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(图4.20),而且编制出了世界大洋洋底年龄图(图4.21)。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。这意味着占整个地球表面面积约60%的洋底,竞是在不到1/20的地球历史的近期所形成的,这是何等惊奇的年轻化!这表明洋底确实是在不断地生长、不断地更新着的。

海底年龄与深海钻探验证

海底年龄与深海钻探验证

实际上,如果将世界大洋中脊的平均扩张速率假定为3cm/a(这完全是可能的),则在世界大洋中脊约64000km的长度上,每年因海底扩张而新生的洋底总面积大约是2km2,这样用不了170Ma就足以生长出大于3×108km2的新洋底了。这一面积与当今世界大洋洋底的总面积(约3×108km2)是大体一致的。当然深海钻探也发现了一些与理论预测年龄不完全符合的地方,局部海区的钻探结果与磁异常年龄资料有偏离,洋底磁异常也未必都是由洋壳第二层上部玄武岩所引起的。然而,这并不影响海底磁异常与洋底年龄之间的对应关系,也不影响随着远离大洋中脊,洋壳年龄呈线性增加,上覆沉积物底部层位时代逐渐变老,沉积物增厚的整体对应关系。

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①有证据表明,南大西洋在距今约1000万年的时期内,恒定地保持着1.9cm/a的平均扩张速率。

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