【正文】 海洋科學導論 30 海洋科學導論復習提綱第一章 緒論海洋科學研究內容:，平均深度約3800米，最大深度11034米。，占地球總水量的97%以上。地球科學：以地球為研究對象的科學體系地球科學包括地理學、地質學、大氣科學、海洋科學、水文科學、固體地球物理學。其相關學科有環(huán)境科學和測繪科學。 地理學：研究地球表面自然現象、人文現象以及他們之間的相互關系和區(qū)域分異的學科地質學：關于地球的物質組成、內部結構、外部特征、各圈層間的相互作用和演變歷史的知識體系大氣科學：研究大氣的各種現象及人類活動對他的影響，這些現象的演變規(guī)律，以及如何利用這些規(guī)律為人類服務的一門綜合性學科水文科學：關于地球上水的起源、存在、分布、循環(huán)、運動等變化規(guī)律和運用這些規(guī)律為人類服務的知識體系。海洋科學：研究地球上海洋的自然現象、性質以及其變化規(guī)律，以及和開發(fā)與利用海洋有關的知識體系。海洋科學分為：物理海洋學、海洋化學、海洋生物、海洋地質等四大學科。物理海洋學：以物理學的理論、技術和方法研究發(fā)生于海洋中的各種物理現象及其變化規(guī)律的學科。海洋化學： 研究海洋各部分的化學組成、物質分布，化學性質和化學過程的學科。海洋生物學：研究海洋中一切生命現象和過程及其規(guī)律的學科海洋地質學：研究海洋的形成和演變，海底地殼構造和形態(tài)特征，海底沉積物的形成過程和有關海洋的起源及演化以及海洋地熱、地磁場和重力場等。 海洋科學的研究對象是地球表面的海洋，以及溶解或懸浮于海水中的物質，生存于海洋中的生物、海洋底邊界、側邊界和上邊界。海洋科學特點：特殊性與復雜性；作為一個物理系統(tǒng)，海洋中的三態(tài)變化無時不刻不在進行，是其他星球上未發(fā)現的。海洋作為一個自然系統(tǒng)，具有多層耦合的特點。研究特點：明顯依賴于直接觀測；信息論控制論系統(tǒng)論等方法在研究中越來越顯示其作用；學科分支細化與相互交叉滲透并重，而綜合與整體化研究的趨勢日益明顯。海洋學研究意義:1海洋與人類生存環(huán)境關系密切；（礦產、化學、生物、動力）、航運、港工、油氣開發(fā)；海洋學研究發(fā)展史 早期研究（麥哲倫，庫克，鄭和、王充、哥倫布、列文虎克、牛頓、貝努力、拉瓦錫、拉普拉斯）（達爾文、1872～1876年，英國“挑戰(zhàn)者”號考察被認為是現代海洋學研究的真正開始。1925～1927年，德國“流星”號在南大西洋的科學考察，第一次采用電子回聲測深法）：（1957年，海洋研究科學委員會(SCOR)和1960年政府間海洋學委員會(IOC)的成立，促進了海洋科學的迅速發(fā)展。）第二章 地球系統(tǒng)與海底科學地球的形狀:赤道面向外膨脹、沿地軸向內收縮；不規(guī)則橢球體。梨形地球圈層結構地球外部圈層（1）按自然地理學觀點，地球外部分為五大圈層，從外到內： a、大氣圈 b、水圈——97%集中于海洋 2%以固態(tài)水存在 c、生物圈——滲透在另三大圈層內部 d、巖石圈——屬于地球內部圈層部分 e、人類圈 （智能圈） （2）按環(huán)境學觀點第五圈層為土壤層 （3）按大氣科學的觀點，第五層為冰雪圈，冰雪圈可包含在廣義水圈中 地球內部圈層地球內部因地震波傳播方向與速度不同由外而內分為同心圈層結構：地殼、地幔、地核；地殼與地幔的分界面為莫霍面（M面）；地核與地幔的分界面為古登堡面（G面）；地幔又可分為上地幔與下地幔；地核又可分為液質外核與固質內核。地殼與上地幔：大陸性地殼平均厚度33km，上層為“硅鋁層”，下層為“硅鎂層”；海洋性地殼平均厚度為6km，上層為沉積層，中層是以玄武巖為主、上部夾有固結沉積巖的混合層，下層為大洋層。其中，地殼與地幔頂部的剛性巖石叫做巖石圈； 存在于上地幔60250km深處，地震波傳經此處時，橫波波速發(fā)生明顯衰減?？赡苁谴颂幬镔|發(fā)生部分熔融，引起塑性形變和緩慢流動，此圈層稱為軟流層。內圈層從外到內：地殼、莫霍面（M）、地幔（上地幔、下地幔）、古登堡面（G）、地核（液質外核、固質內核）海洋的劃分地表海陸分布：１、對庶分布:南極(為陸，北極為水；南半球海水連一體，北半球陸地連成一體；南半球水多，北半球陸多；三大洋似伸向大陸的三個大灣，成鼎狀分布。２、海陸分布不均衡:北半球，%，%；%%，%%。海洋的劃分洋：遼闊連續(xù)巨大的咸水體；全球共4個，遠離大陸；%；水深2000m，平均3000m；底質為紅粘土和軟泥；有獨立的潮汐與洋流系統(tǒng)；溫、鹽要素不受大陸影響；平均鹽度35，年變化小。海：陸地邊緣的咸水小水體；全球共54個，靠近陸地；%；水深2000m；底質：陸沉積；無獨立潮汐和洋流系統(tǒng)，潮波是大洋傳入；溫、鹽要素受大陸影響很大。海灣——外寬內窄，洋或海伸進大陸的一部分。海灣中常出現最大潮差，如杭州灣大潮。海峽——兩塊陸地之間形成的兩端連接海洋的狹窄水道。 歷史上錯位的稱呼：波斯灣、墨西哥灣——海；阿拉伯?！?。海的分類陸間海：大陸之間的，面積深度較大。例如—地中海、加勒比海。 內海：伸入大陸內部的海，面積較小，其水文特征受周圍大陸的強烈影響。世家海和波羅的海。邊緣海：位于大陸邊緣，以半島、島嶼或群島與大洋分隔。如東海、日本海。南大洋：三大洋在南極洲附近連成一片的水域稱為南大洋，又名南極水域。海洋學意義：它有自成體系的環(huán)流系統(tǒng)和獨特的水團結構，既是世界大洋地層水團的主要形成區(qū)，又對大洋環(huán)流起著重要作用。 海底的地貌形態(tài)海岸帶：水位升高便被淹沒、水位降低便露出的狹長地帶即是海岸帶。海岸帶是陸地與海洋相互作用、相互交界的一個地帶（潮上帶，潮間帶，潮下帶）。海岸線：陸地與海面的交線。近期大潮平均高潮面與陸岸的交線。海岸動力學：下界淺海波浪對海底開始起作用的地方，上界最高潮位激浪還能作用到的上限。潮間帶：高潮時的海岸線與低潮時的海岸線之間的帶狀區(qū)域。一、穩(wěn)定型大陸邊緣 ：由大陸架、大陸坡和大陸隆三部分組成。 大陸架：大陸周圍被海水淹沒的淺水地帶，是大陸向海洋底的自然延伸。其范圍是從低潮線起以極其平緩的坡度延伸到坡度突然變大的地方為止。大陸坡：大陸坡是一個分開大陸和大洋的全球性巨大斜坡，其上限是大陸架外緣（陸架坡折），下限水深變化較大。大陸隆：大陸隆是自大陸坡坡麓緩緩傾向洋底的扇形地，位于水深 （2000～5000m ）處。大洋盆地：又稱大洋床，是海洋的重要部分，地形廣闊而平坦，占海洋面積的72％以上。二、活動型大陸邊緣 ：是全球最強烈的構造活動帶，最大特征是具有強烈而頻繁的地震和火山。（1）島弧亞型大陸邊緣 島弧亞型大陸邊緣主要分布在西太平洋，其組成單元除大陸架和大陸坡外一般缺失大陸隆，以發(fā)育海溝－島?。吘壓Ｅ璧貫樽畲筇攸c。這類大陸邊緣的島嶼在平面分布上多呈弧形凸向洋側，故稱島弧，大都與海溝相伴存在。（2）安第斯亞型大陸邊緣 安第斯亞型大陸邊緣分布在太平洋東側的中美－南美洲陸緣，高大陡峭的安第斯山脈直落深邃的秘魯－智利海溝，大陸架和大陸坡都較狹窄，大陸隆被深海溝所取代，形成全球高差（15km以上）最懸殊的地帶。 大洋底:位于大陸邊緣之間的大洋底是大洋的主體，由大洋中脊和大洋盆地兩大單元構成。 大洋中脊：又稱中央海嶺，是指貫穿世界四大洋、成因相同、特征相似的海底山脈系列。大洋盆地：是指大洋中脊坡麓與大陸邊緣之間的廣闊洋底，約占世界海洋面積的1/2。 （2）海底高原： 海底高原又叫海臺，是大洋盆地中近似等軸狀的隆起區(qū)，其邊坡較緩、相對高差不大，頂面寬廣且呈波狀起伏。 （3）海山：大于1 000m者稱為海山 （4）深海平原：大洋盆地底部相對平坦的區(qū)域是深海平原 海底構造與大地構造學說 大陸漂移：他認為，地球上所有大陸在中生代以前曾結合成統(tǒng)一的聯(lián)合古陸（或稱泛大陸），其周圍是圍繞泛大陸的全球統(tǒng)一海洋——泛大洋。中生代以后，聯(lián)合古陸解體、分裂，其碎塊——即現代的各大陸塊逐漸漂移到今日所處的位置。由于各大陸分離、漂移，逐漸形成了大西洋和印度洋，泛大洋（古太平洋）收縮而成為現今的太平洋。 海底擴張：大洋中脊軸部裂谷帶是地幔物質涌升的出口，涌出的地幔物質冷凝形成新洋底，新洋底同時推動先期形成的較老洋底逐漸向兩側擴展推移，這就是海底擴張。海底擴展移動的速度大約為每年幾厘米。板塊構造二、邊緣海盆地的形成與構造演化邊緣海盆地是指溝－弧體系陸側具有洋殼結構的深水盆地，因其位于島弧后方，又稱弧后盆地，n （1）殘留型n （2）大西洋型n （3）陸緣張裂型n （4）島弧張裂型 海洋沉積 濱海沉積一、海灘沉積作用 波浪控制，沉積特點：海灘沉積物的粒度變化較大，可從粉砂到巨礫，而以砂、礫為主。沉積結構的橫向和縱向變化與波能強弱有關。在橫向上粗顆粒多分布于破波帶，由此向岸、向海均變細。在縱向上顆粒沿海岸線遞變，波能強處顆粒粗，如岬角處往往發(fā)育礫石灘；波能弱處顆粒細，如岬角間的海灣則發(fā)育沙灘。（典型的海灘剖面分為后濱（平均高潮線至特大高潮線）、前濱（平均高、低潮線之間）、內濱（平均低潮線至破波帶）和濱面（破波帶與內陸架之間）四帶 二、潮坪沉積 n 潮汐動力控制，沉積特點：平行等深線的帶狀形式被反復搬運、沉積。（1）高潮坪是以懸浮載荷為主的搬運沉積帶，主要是由粉砂和粘土等細粒物質組成的泥質沉積；（2）中潮坪則是床沙及懸浮載荷共存的過渡搬運沉積帶，主要是砂質和泥質混合過渡沉積物。（3）低潮坪是以床沙載荷為主的搬運沉積帶，堆積成具有多種交錯層理的潮坪砂體；三、沙壩—瀉湖沉積體系 定義：泛指近海與海岸線延伸方向平行分布的一系列沙壩和沙島。被沙壩從毗鄰海域隔離出來，仍與海洋溝通或有溝通的淺水域稱為瀉湖控制因素：瀉湖一般為低能環(huán)境，波浪、潮流的作用都不強，僅潮流通道口附近的潮流較強。沉積特點：瀉湖沉積的組成有碎屑物質和化學沉淀物，以碎屑為主，主要來自障壁、外濱，部分來自陸地。熱帶海岸瀉湖可能全由碳酸鹽質的生物碎屑組成，高鹽瀉湖中可形成石膏、巖鹽等化學沉淀物。四、河口灣沉積 定義：河口灣是與開闊海洋自由溝通的半封閉沿岸水體，與河流相接并被徑流所淡化，上限為潮流界或沉積物進行雙向搬運的上界。河流作用區(qū)：搬運、擴散碎屑物質的主要營力為徑流，潮流作用很弱。其沉積物以邊灘相為主，由交錯層狀砂和粘土透鏡體組成；另外還有河道沉積（砂、粘土互層并含礫石）以及沼澤沉積（富含有機質的粘土及粉砂）。河口環(huán)流作用區(qū)：～，細粒物質的擴散依賴于河口環(huán)流。該作用區(qū)的沉積相以潮道相為主， 由紋層狀粉砂、粘土組成，夾砂質透鏡體，向海方向生物擾動程度增大；另外還有由砂組成、偶含泥礫、具波痕構造的沙灘相，由紋層狀泥和砂組成、具生物擾動構造的潮坪相以及由富含植物碎屑的粘土組成的沼澤相。海洋作用區(qū)：其營力有河口環(huán)流、潮汐、波浪和沿岸流，入口處的潮汐和波浪作用最強，而攜帶懸移質的河口灣則由較深的潮道中注入外海。潮道中的沉積物為粗砂，淺灘沉積物為中細砂，兩者都具有小型交錯層。五、三角洲沉積作用 定義：三角洲是河流攜帶的泥砂等物質在濱海（湖）地帶形成的堆積體，由陸上和水下兩部分構成，河口水流：決定三角洲發(fā)育和沉積物分布的主導因素是河口水流。近河口區(qū)的沉積物是砂、粉砂和粘土的混合物，以砂為主；遠離河口的地帶主要是粘土落淤，砂和粉砂含量甚少。影響三角洲發(fā)育和沉積物分布的自然因素還有徑流量和輸砂量、潮汐和潮流、波浪等。 大陸架沉積（1）殘留沉積：殘留沉積以砂為主，大都分布在外陸架，現代沉積速率低的內陸架上也有分布。（2）現代沉積：現代沉積物大都分布于內陸架，向海變薄，外陸架很少分布。（3） 準殘留沉積（變余沉積）： 大陸坡－陸隆沉積：連續(xù)過程包括水柱中的沉降作用、渾水羽狀流和底層流作用。不連續(xù)過程則包括濁流、碎屑流、滑動等方式。 大洋沉積：（1）遠洋粘土，主要分布在太平洋，%。大西洋和印度洋分布局限。（2）鈣質生物沉積，主要集中在南北緯60176。之間。（3）硅質生物沉積，太平洋赤道帶、環(huán)北極的不連續(xù)帶和環(huán)南極的連續(xù)帶一：濱海砂礦，可分為三大類：非金屬砂礦，重金屬砂礦，寶石及稀有金屬砂礦（鈦礦）二：石油和天然氣 （中海油）三：磷鈣石和海綠石，儲量為千億砘。1：磷鈣石，又稱磷鈣土，是一種富含磷的海洋自生磷酸鹽礦物，這是制造磷肥，生產純磷和磷酸的重要原料。分布：大陸邊緣磷鈣石（主要開采），大洋磷鈣石。形態(tài)：磷鈣石結核（最為重要），磷鈣石砂，磷鈣石泥。2：海綠石（硅酸鹽，鐵，鉀，鋁等），分布于30米到3000米，分布在大陸邊緣和大洋，制造磷肥，主產純磷和磷酸的重要原料四：錳結核和富鈷結核：1錳結核（鐵錳的氧化物和氫氧化物組成，一些微量元素），儲量為15~301011t ，存在于深海3000米左右，難開采，主要分布于太平洋，其次印度洋和大西洋（量少）。2：富鈷結殼（錳，鈷等沉積物），化合物鈷是戰(zhàn)略物資，備受世界各國的重視。分布于水深不足2000米的半深水區(qū)，形態(tài)：殼狀沉積物，不規(guī)則，含鈷（Co）2%。五：海底熱液硫化物，130多處海底熱液活動區(qū)。分為兩種類型：層狀重金屬泥和塊狀多金屬硫化物，前者以紅海最典型，稱為“紅海區(qū)”，后者主要產生于洋中脊的裂谷帶，稱“洋中脊型”。六：天然氣水合物，“海冰”冰晶狀固體化合物，成份為甲烷（%）水（%）；條件為低溫高壓。若充分分解，1m3的天然氣水合物可釋放150m3的甲烷氣，是世界天然氣探明儲量的10多多倍。第三章 海水的物理特性和世界大洋的層化結構 海水的主要熱學和力學性質水的反常密度變化：水分子的締合的原因。水分子締合成分子晶體，其晶格排列松散，體積增大，故密度減小。 t 4 ℃時有利于分子的締合。0 ℃水結冰時，水分子全部締合成一個巨大的分子晶體，體積增大，密度減小，所以冰總是浮在水面上。0 ℃—4 ℃升溫過程中，較大的締合分子離解為較小的締合分子，體積收縮，密度增大。 鹽度：1千克海水中所含溶解物質的總克數 氯度：一千克海水中，將溴和碘以氯代替后所含氯的總克數稱為氯度。 標準海水：用AgNo3的濃度，為此需要配制一種標準溶液，來校準硝酸銀的濃度，為此配制一種準確知道其氯度值的“標準海水”，作為國際統(tǒng)一標準來