海洋地質(zhì)學(xué)的基本概念　　marine geology

　　海洋地質(zhì)學(xué)是研究地殼被海水淹沒部分的物質(zhì)組成、地質(zhì)構(gòu)造和演化規(guī)律的學(xué)科。研究內(nèi)容涉及海岸與海底的地形、海洋沉積物、洋底巖石、海底構(gòu)造、大洋地質(zhì)歷史和海底礦產(chǎn)資源。它是地質(zhì)學(xué)的一部分，又與海洋學(xué)有密切聯(lián)系，是地質(zhì)學(xué)與海洋學(xué)的邊緣科學(xué)。

海洋地質(zhì)學(xué)的研究意義　　海洋覆蓋面積約占地球表面積的71％。它是全球地質(zhì)構(gòu)造的重要組成部分，也是現(xiàn)代沉積作用的天然實驗室。海底蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源，是人類未來的重要資源基地。海洋環(huán)境地質(zhì)和災(zāi)害地質(zhì)直接關(guān)系到人類的生產(chǎn)和生活。海洋地質(zhì)調(diào)查還是海港建設(shè)、海底工程和海底資源開發(fā)的基礎(chǔ)。因此，海洋地質(zhì)學(xué)具有重要的理論和實踐意義。

海洋地質(zhì)學(xué)的發(fā)展簡史　　1872～1876年英國“挑戰(zhàn)者”號進(jìn)行環(huán)球海洋調(diào)查，第一次取得深海樣品，發(fā)現(xiàn)了深海軟泥和錳結(jié)核。 1891年由英國的默里和比利時的勒納爾將這次凋查成果編制成第一幅世界大洋沉積分布圖及寫成《海洋沉積》一書，標(biāo)志著近代海洋地質(zhì)研究的開始。

　　“挑戰(zhàn)者”號之后的幾十年問，海洋地質(zhì)的研究進(jìn)展甚微。1925～1927年，德國“流星”號調(diào)查船遠(yuǎn)航南大西洋，首次采用電子回聲測深技術(shù)揭示了深洋底崎嶇不平的地形，發(fā)現(xiàn)了縱貫整個大西洋的中央海嶺；又用柱狀取樣管取樣，進(jìn)行樣品的巖石學(xué)和礦物學(xué)研究，并首次推算了深海區(qū)的沉積速率。

　　20～30年代，荷蘭地球物理學(xué)家芬寧•梅因納斯等使用潛艇在爪哇海溝和波多黎各海溝進(jìn)行海洋重力測量，發(fā)現(xiàn)了與海溝有關(guān)的顯著的重力負(fù)異常。這對海底構(gòu)造，乃至全球構(gòu)造理論的發(fā)展具有重大意義。1936年，美籍加拿大地質(zhì)學(xué)家戴利用濁流解釋海底峽谷的成因，推動了海底地貌學(xué)和沉積學(xué)的研究。

　　第二次世界大戰(zhàn)期間，由于海上戰(zhàn)爭的需要，許多國家致力于海底地形研究，繪制了一批詳細(xì)的海底地形圖；并大力開展聲在水中傳播規(guī)律的研究，為發(fā)展海洋地震勘探技術(shù)打下了基礎(chǔ)。戰(zhàn)后，由于海底油田開發(fā)的需要，海洋地質(zhì)調(diào)查蓬勃發(fā)展。1947～1948年，瑞典國立海洋研究所所長彼得松率領(lǐng)瑞典“信天翁”號作環(huán)球深�？疾�，采用真空式活塞取樣管取得長達(dá)23米的柱狀樣，研究了大洋沉積物的結(jié)構(gòu)、厚度和沉積速率，并采用人工地震法研究海底構(gòu)造。

　　到40年代中后期，已經(jīng)積累了有關(guān)大西洋、太平洋海底地形、海底沉積以及大陸邊緣地質(zhì)結(jié)構(gòu)的大量資料。40年代末期，謝潑德的《海底地質(zhì)學(xué)》，蘇聯(lián)克列諾娃的《海洋地質(zhì)學(xué)》和奎年的《海洋地質(zhì)學(xué)》先后問世。海洋地質(zhì)學(xué)成為一門獨立學(xué)科。

　　20世紀(jì)50年代初期，回聲測深技術(shù)大為改進(jìn)，高分辨率的精密聲吶投入使用，測程達(dá)萬米，為編制各大洋洋底地形圖提供了可靠的手段。同時，重力、磁法和地震探測等地球物理儀器也獲得較大改進(jìn)。這期間，奎年成功地進(jìn)行了濁流的實驗研究，指出濁流沉積具有遞變層理。1952年，希曾和尤因研究了1929年紐芬蘭附近大灘地震后的海底電纜折斷事故，認(rèn)為該事件是由強(qiáng)大的高速濁流引起。此后，濁流概念逐漸被廣泛接受。

　　1952～1953年期間，美國地質(zhì)學(xué)家梅納德和迪茨發(fā)現(xiàn)東北太平洋的大型斷裂帶，以后發(fā)現(xiàn)這種斷裂帶在世界各大洋有廣泛的分布。這是提出轉(zhuǎn)換斷層概念的重要依據(jù)。

　　1950～1958年，蘇聯(lián)“勇士”號調(diào)查船考察太平洋，通過測深改進(jìn)了太平洋水深圖，在馬里亞納海溝發(fā)現(xiàn)了大洋最深點，還采集海底長柱狀樣研究了lOOO萬年來的氣候演變和地質(zhì)歷史。

　　大規(guī)模的海洋地球物理調(diào)查提供了大量資料。人們發(fā)現(xiàn)，洋底沉積層極薄，大洋地殼的結(jié)構(gòu)與大陸地殼截然不同；特別是環(huán)繞全球的大洋中脊體系與條帶狀磁異常的發(fā)現(xiàn)具有深遠(yuǎn)意義。60年代初期，赫斯和迪茨在上述發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上分別提出海底擴(kuò)張說。1963年，，瓦因和馬修斯用海底擴(kuò)張說解釋海底條帶狀磁異常的成因。1965年，威爾遜提出轉(zhuǎn)換斷層的概念。

　　由于上述發(fā)現(xiàn)使一度衰落的大陸漂移說重新復(fù)活，大陸漂移的活動論思想在地學(xué)界逐漸取得主導(dǎo)地位，并導(dǎo)致1967～1968年，摩根、麥肯齊和勒皮雄等提出板塊構(gòu)造說。板塊構(gòu)造理論是海洋地質(zhì)研究結(jié)出的碩果，它從根本上動搖了以固定論哲學(xué)為基礎(chǔ)的地槽論的統(tǒng)治，被稱為地學(xué)的一場“革命”。

　　1964年，美國一些研究單位發(fā)起成立地球深層取樣聯(lián)合海洋機(jī)構(gòu)，1968年組織了深海鉆探計劃。該計劃在15年期間歷經(jīng)96個航次，航程超過60萬公里，鉆井逾千口，至1985年出版了深海鉆探初步報告80余卷。采用液壓活塞取心技術(shù)，獲得長數(shù)百米連續(xù)的未擾動樣品。這項計劃驗證了板塊構(gòu)造模式的一些要點，出發(fā)現(xiàn)了許多新資料，促進(jìn)了大洋地層學(xué)的發(fā)展和古海洋學(xué)的誕生。

　　在技術(shù)方法方面，除深海鉆探和取樣技術(shù)外，這一時期還廣泛采用潛艇觀察、海底攝象、海底電視、海底著陸器及深海儀器拖運(yùn)裝置等觀測手段和自動化裝置。

　　海底礦產(chǎn)資源進(jìn)入了大規(guī)模的工業(yè)開發(fā)階段，海底石油產(chǎn)量不斷上升，海濱與陸架砂礦的重要性也日見增加，深海錳結(jié)核、多金屬泥及海底塊狀硫化物礦床引起廣泛注意。

海洋地質(zhì)學(xué)的基本內(nèi)容　　海洋地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容十分廣泛，涉及許多學(xué)科的領(lǐng)域，具有極大的綜合性，而且與技術(shù)方法的研究，特別是測深技術(shù)、地球物理、海洋鉆探、海底觀測和取樣技術(shù)的研究有十分密切的聯(lián)系。

　　·海底地貌研究

　　海底的地貌景觀及其空間分布和成因，是海洋地質(zhì)學(xué)的經(jīng)典內(nèi)容之一。海底有三個最主要的地形單元，即大陸邊緣、大洋盆地和大洋中脊。大陸邊緣是大陸和海洋的過渡部位，是海陸影響兼而有之的一部分海底；大洋盆地以深海平原和深海丘陵為主體，其上分布著長條狀海嶺和孤峰狀的海山；大洋中脊是地球上最長的山系，多位于大洋中部，是洋殼裂開，深部物質(zhì)上涌的場所。

　　海底地形的基本格架受海底擴(kuò)張和板塊構(gòu)造控制。內(nèi)力作用對地形，尤其是深海地形的發(fā)育起著決定作用，因此深海底的大地形主要是構(gòu)造地形和火山地形，外力作用也有影響，但與陸地相比要弱得多。

　　海底地形的調(diào)查主要靠海底測深及側(cè)掃聲吶。應(yīng)用現(xiàn)代高精度的聲波測深技術(shù)和定位技術(shù)，已能查明海底的微地形。海底地形是研究海底構(gòu)造的鑰匙，對航海、軍事及海底工程均有重要的現(xiàn)實意義。

　　·海底沉積物研究

　　海底沉積物的類型、形成作用時空分布和大洋演化歷史也是海洋地質(zhì)學(xué)研究的主要內(nèi)容之一。海底的大部分都覆蓋著沉積物。主要來源有陸源碎屑、海洋生物骨骸及海水本身的化學(xué)和生物化學(xué)過程的產(chǎn)物，也有來自火山和宇宙的組分。

　　海底沉積物的年代是研究沉積史的基礎(chǔ)。常用的測年方法有相對年代學(xué)方法和絕對年代學(xué)方法，前者有古生物法、古地磁法、穩(wěn)定同位素地層學(xué)法，后者有各種放射性同位素測年法�，F(xiàn)在已經(jīng)建立起海底沉積物的地層系統(tǒng)，研究海底沉積地層的劃分、對比，是大洋地層學(xué)的任務(wù)。

　　·大洋構(gòu)造研究
 

　　大洋構(gòu)造的演化歷史還是一個尚待探索的問題�，F(xiàn)在多趨向于用海底擴(kuò)張和板塊構(gòu)造模式來解釋。洋底構(gòu)造的研究對解決地殼起源、演化等地質(zhì)學(xué)根本問題關(guān)系極大，與海底成礦作用也有密切關(guān)系。研究洋底巖石的組成、產(chǎn)狀、分布和成因，是深海鉆探技術(shù)發(fā)展起來后蓬勃興起的一個研究領(lǐng)域。

　　·海底礦產(chǎn)品資源研究

　　洋殼巖石主要是地幔巖漿活動的產(chǎn)物，也是許多海底礦產(chǎn)的物源，與成礦的關(guān)系十分密切。它們在時間空間上的變化，記錄了洋殼形成和演化的歷史，是當(dāng)前深海鉆探中引人注目的一個研究領(lǐng)域。

　　海底礦產(chǎn)資源的重要性正與日俱增。在濱岸帶，由陸源有用礦物富集形成的砂礦床，已被廣泛利用。在近岸淺水區(qū)，砂和卵石作為建筑材料，也已大力開發(fā)。在大陸架，豐富的油氣資源已進(jìn)入大規(guī)模工業(yè)開發(fā)階段，產(chǎn)量已達(dá)全球石油總產(chǎn)量的1/4，大陸坡和大陸隆是潛在的油氣資源基地。深海錳結(jié)核儲量很大，富含錳、鐵、銅、鎳、鉆、鉛等多種有用元素，在諸大洋均有分布，尤以太平洋為最多。多金屬泥及塊狀硫化物礦床的研究正在深入。其他如磷酸鹽、海綠石等也有經(jīng)濟(jì)價值。

　　海底資源的調(diào)查和開發(fā)試驗將加緊進(jìn)行。海底石油在人類能源結(jié)構(gòu)中的比例將繼續(xù)增加。一個綜合開發(fā)海底資源的時代已為期不遠(yuǎn)。成礦作用的研究將出現(xiàn)一個勃興的局面。大規(guī)模的國際合作將進(jìn)一步促進(jìn)海洋地質(zhì)學(xué)的高速發(fā)展。