第2章 海面相对变化分析
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第二节海陆的变迁【教学目标】1.认识地壳是变动的,举例说明地球表面海洋和陆地处在不断的运动和变化之中。
2.了解大陆漂移说的基本内容和魏格纳对大陆漂移的发现和研究,加强对学生科学史教育及科学兴趣的培养。
3.知道板块构造学说的基本观点,说出世界著名山系及火山、地震分布与板块运动的关系。
4.能够运用大陆漂移说和板块构造学说的基本观点,解释相关的地理现象。
举例说明地球表面海陆的变迁。
【教学重点】1.运用实例说明海陆的变迁,认识到海陆处在不断地运动和变化之中。
2.说出大陆漂移学说和板块构造学说的基本观点,世界著名山系及火山、地震分布与板块运动的关系。
【教学难点】用板块运动学说的知识解释一些自然地理现象。
【教学方法】讲授法、讨论法、演示法等。
【教具准备】多媒体课件、六大板块图等。
【教学过程】模式一视频导入播放动画“沧海桑田”的故事。
播放完后,启发提问:传说中的“麻姑”看到的沧海变桑田、桑田变沧海的事情在地球上真的会发生吗?为什么?激发学生探究的兴趣,导入新课。
模式二图片导入以上是2017年世界七级以上地震分布图,你能说出世界地震分布规律吗?为什么这些地区多发生地震?导入新课。
模式三材料导入2017年8月8日21时19分,四川阿坝州九寨沟县发生7.0级地震。
截至8月11日8时0分,共记录到余震总数为2 318次。
分析四川阿坝州地震的原因,导入新课。
模式四史实导入意大利那不勒斯海湾至今还残存着2 000多年前古罗马时代建筑物留下的三根高大的大理石柱。
从古罗马时代建筑物的建成到20世纪中期,这里的地壳经历了几次上升,几次下沉?海边石柱的沧桑历史说明了什么?结合海陆变迁导入新课。
【讲授新课】1.请你解释这些现象?你能推断出什么变化?2.造成海陆变迁的原因是什么呢?课件演示喜马拉雅山的形成过程,引导学生探索:喜马拉雅山脉为什么由海变实验1、请同学们设计方案,旗的位置,由陆地变为海洋?(实验2、请同学们设计方案,旗的位置,由海洋变为陆地?(播放实验动画。
教案设计第二节海陆变迁一、教学目标1、知识与技能:①认识海陆变迁的原因。
②知道并理解地球海陆处在不断运动和变化之中③知道大陆漂移学说。
2、过程与方法:①能通过图文实例来说明海陆变迁的自然规律②能运用陆地的轮廓形状等证据论证大陆漂移学说3、情感态度价值观:通过课堂活动,用实例激发学生的求知欲,增强学生的探究兴趣。
通过了解大陆漂移,使学生得到一次科学史教育及科学兴趣、科学方法和探究精神的培养。
二教学重、难点重点:认识并理解大陆漂移学说难点:大陆漂移对海陆的影响三、课堂准备;教师准备:多媒体课件学生准备:剪刀、白纸,收集有关海陆变迁的资料。
四教学过程(一)导入:创设场景引出问题播放歌曲“东方之珠”引出“沧海桑田”,提问“沧海桑田”是什么意思?(学生通过思考“沧海桑田”产生疑问,进而引出海陆变迁的话题。
这就形成了教学的问题场。
“沧海桑田”原为什么意思?原意为海陆的变更,后人用此成语比喻世事变化很大)。
(二)新课讲解1、展示课件:(1)喜马拉雅山上发现的海洋生物化石(2)东海底部的森林遗迹(3)荷兰国家的填海造陆①学生观察,分析,讨论,教师小结得出海陆变迁的的原因。
板书海陆变迁的原因。
变迁方式有三种:1.地壳变动;2.海平面升降;3.人类活动。
②学生活动:教材P13阅读教材,自主学习,充分认识海陆变迁的原因。
③课件展示地壳运动形成的断块山和褶皱山。
④学生讨论课题开始的探索活动中“小海龟新家的改建案”中分别属于哪一种海陆变迁的原因。
⑤通过对海陆变迁原因的认识学会去判断如何识别曾经是海还是陆。
2、观看《偶然的发现,伟大的假说》①海陆是变迁的,七大洲四大洋是否就是固定不变的呢?②一个躺在病床上的气象学家解决了这个问题从魏格纳与大陆漂移说的故事中,我们得到了什么启示?3、魏格纳创立大陆漂移假说过程①轮廓吻合:学生活动看书去寻找证据并用剪刀、白纸进行验证。
学生上前演示。
结合学生演示评价。
事实表明不能看到轮廓吻合就主观认为二者是连接在一起的。
第2单元第2节知识点3:海水运动【课程标准】运用图表等资料,说明海水性质和运动对人类活动的影响。
一、波浪1.类型(1)风浪:是最常见的一种海浪,由风力形成。
浪高越高,能量越大。
(2)海啸:海底地震、火山爆发或水下滑坡、坍塌可能会引起海水的波动,甚至形成巨浪,这种巨浪称为海啸。
(3)风暴潮:在强风等作用下,近岸地区海面水位急剧升降,称为风暴潮。
2.波浪对人类活动的影响影响举例或说明人们在海滨和海上活动需要密切关注海浪预报,选择适宜活动的海浪条件①冲浪运动需要较高的浪高来增加挑战性;②捕捞、勘探、航行等海上活动应避开大的海浪海啸和风暴潮能量巨大,往往给沿岸地区带来灾难性后果对船只航行、海上勘探等活动不利,毁坏沿海建筑等海浪是塑造海岸地貌的主要动力①塑造各种海岸地貌,如海蚀崖、海蚀柱等;②人们通过工程和生物措施来减缓海浪对海岸的侵蚀,如修建海堤、种植海岸防护林等波浪是重要的海洋能源波浪能具有分布范围广等优点,是可再生的清洁能源;但波浪能不稳定,开发难度大二、潮汐1.定义:由月球和太阳的引潮力引起的海面周期性升降运动。
在右图横线上填上恰当的词:高潮、低潮、潮差、涨潮、落潮。
2.潮汐的变化规律(1)日变化规律一天中海水涨落两次,白天的海水涨落称为潮,夜晚的海水涨落称为汐,合称潮汐。
(2)月变化规律规律成因两次大潮初一(农历)十五(农历)当太阳、月球与地球在一条直线上时(农历初一、十五前后),太阳和月球对地球的引力就会相互叠加,形成大潮两次小潮初七、八(农历)廿二、三(农历)当太阳和地球的连线与地球和月球的连线垂直时(农历初八、二十三前后),太阳和月球对地球的部分引力会被抵消,形成小潮(1)日、地、月三者之间的位置关系。
三者在一条直线上时出现大潮,潮差大;日、地和地、月连线垂直时出现小潮,潮差小。
(2)海湾轮廓:海湾“外宽内窄、口大肚小”,容易形成大潮,潮差大。
(3)海上风向:海上盛行风吹向河口内,会使得更多海水进入海湾,潮高会更高,潮差也会更大。
独往不可羣,沧海成桑田第二节海陆的变迁一、沧海桑田海陆变迁——地球表面处在不断的运动变化中,沧海变成桑田,桑田变为沧海,这种变化就是海陆变迁。
沧海桑田一、沧海桑田1、海陆变迁的例证(1)海洋变为陆地喜马拉雅山中的海洋生物化石地壳的变动——原因?这里曾经是一片海洋,后来由于地壳隆起抬升成为高大山脉。
人类活动——荷兰的围海大坝填海造陆扩大了陆地面积。
一、沧海桑田1、海陆变迁的例证(1)海洋变为陆地(2)陆地变为海洋我国东海海域的海底古河流的遗迹海平面的升降——原因?这些地方曾经是陆地,后来由于地壳下沉,海平面上升成为海洋。
一、沧海桑田1、海陆变迁的例证(1)海洋变为陆地(2)陆地变为海洋2、海陆变迁的原因(1)地壳运动(2)海平面的升降(3)人类活动地壳运动地壳的变动以水平运动为主,在水平运动影响下,引起升降运动。
一个地区的隆起或沉降,总是和它相邻地区的沉降或隆起相伴而产生。
升降运动引起地势高低的变化和海陆的变迁。
喜马拉雅山脉在上升,台湾海峡的形成。
海陆变迁的原因海平面的升降全球气温变暖造成海水膨胀和冰川融化,导致沿海海平面上升,沿海陆地面积缩小。
台湾海峡曾经是一片平原,由于地壳运动,陆地下沉,海平面上升,海水淹没而成为海峡。
人类活动人为改变地球上的地表形态。
人为原因海陆变迁的原因人类活动人为改变地球上的地表形态。
地壳运动地壳的变动以水平运动为主,在水平运动影响下,引起升降运动。
一个地区的隆起或沉降,总是和它相邻地区的沉降或隆起相伴而产生。
升降运动引起地势高低的变化和海陆的变迁。
海平面的升降全球气温变暖造成海水膨胀和冰川融化,导致沿海海平面上升,沿海陆地面积缩小。
台湾海峡曾经是一片平原,由于地壳运动,陆地下沉,海平面上升,海水淹没而成为海峡。
喜马拉雅山脉在上升,台湾海峡的形成。
人为原因自然原因—主要因素二、从世界地图上得到的启示1、关于地球上海陆轮廓的争议(1)固定论:主张大地是坚固的,稳定的,海陆轮廓自古就是这样的,只是在它们内部存在着升降运动。
“层序地层学基础”教案中国地质大学(北京)能源学院层序地层学教研组教学内容提要第一节 海面升降变化研究的意义沉积岩的产生与变异——离不开水 海面变化研究是与沉积作用有关的一切地质过程的核心组成之一。
构造剥蚀起源于海面下降; 油气生成于海面快速上升期; 地层发育取决于水体的覆盖,海面高低。
当然,这里所说的“海”,不是狭义的“海”,它还包括了其它大型水体,如湖泊等(以下 同) 。
沉积地层剖面中的最基本特征——旋回或韵律——起源于海面的周期性变化。
任何长期从事地质工作的人都有这样的经历, 他们在野外露头剖面中, 经常看到规模不 等的具有某种规律性重复出现的岩性剖面. 他们在测井曲线中,经常看到某些规律性的电性重复。
“旋回”、“韵律”已经成为地质人 员的常识。
任何长期从事地质工作的人都有这样的经历, 他们在野外露头剖面中, 经常看到规模不 等的具有某种规律性重复出现的岩性剖面. 他们在测井曲线中, 经常看到某些规律性的电性 重复。
“旋回”、“韵律”已经成为地质人员的常识。
此外,地史学还告诉人们,奥陶系全球广 泛发育的碳酸盐岩, 石炭二叠系广泛发育的煤层, 白垩系广泛发育的海相沉积和深水湖相沉 积都不是偶然的。
它寓意着全球在显生宙时期存在着某种起支配作用的构造运动、 海平面变 化、气候变化、生物的变异以及相伴生的沉积环境变化。
海面变化研究—— 一个十分重要的话题! 一个争论颇大的话题! 海面变化的定义——一个含混的概念? 海面变化的成因——一种超级力?第二节海面升降变化的成因与定义Eduard Suess (1906)首次提出了“全球海面变化(eustatic)”—海面距地心距离的变化。
他提出沉积单元的上超和退覆反映了全球海面变化(onlap and offlap of sedimentary units — global sea-level changes),海面上升的源自盆地的沉降,沉积物的充填则造成海面的下降。
层序——一套相对整一的、 成因上有联系的、 其顶和底面以不整合面或者与这些不整合面可 以对比的整合面为界的地层(Vail,1977)。
海面变化的定义 Definition of Sea-level Changes ①水深(Water Depth) :指在任一给定时刻和地点,水面和水底间的距离。
-1-“层序地层学基础”教案中国地质大学(北京)能源学院层序地层学教研组Water depth is measured between the sea-surface and the sea-bed in any given geographic location at a point in time. ②全球海面变化(Global Eustacy) :海面和一个固定基准点(通常指地心)间测量到的 海面变化(Suess, 1906) 。
其变化成因只有两种:洋盆体积变化(如洋中脊扩张)和海水体 积变化(如冰川消融) 。
在岩石记录中解释全球海面变化是一个复杂而有争议的论题。
这一概念的重要性仅仅在于强调全球海面可以上升或下降, 从而发生全球规模的基准面 变化——剥蚀发生。
③相对海面变化(Relative Sea-level Changes) :海面和一个局部的运动基准点——沉积 基底或早期地层表面——间测量到的海面变化 (Posamentier et al., 1988)。
基准点的构造沉降或隆升、 早期沉积物随沉陷的压实、 海面的全球垂向变化等都会影响 相对海面变化。
总之,它的变化是“相对的”和“局部的” 。
海面升降变化的成因 造成沉积物的这种周而复始,略带重复性变化的基本起因众说纷芸。
①Grabau(1938)提出地球脉动说。
②南斯拉夫数学家 M.Miankovitch(1940)提出,地球运行轨道参数和地轴倾角的周期性 变化,引起太阳辐射的周期性改变,并导致全球性气候的周期性变化和冰川的多次出现(即 Milankovitch 频率)。
近年来对更新统沉积物的同位索年龄测定,证实了他的结论。
③著名海洋地质学家 R.W.Fairbridge(1961)认为冰川的消长、洋盆形态的变化以及极 地迁移是引起全球海面升降和气候变化的起因。
④T. M. Guidish 等人(1984)认为,海平面的变化起因于: A) 冰川和消冰作用; B) 海底扩张速度的变化; C) 海水被从大陆剥蚀下来的沉积物所排替; D) 大型盆地的干涸或水淹; E) 局部或区域性板块运动。
⑤除此之外,还有许多其它的说法如地球体积的胀缩变化等。
⑥尽管说法很多,有一点却是肯定的。
即地质历史中,全球海平面确实发生过周期性变化,并伴随着周期性的全球气候变化。
由于我们研究的是沉积物,而沉积物的产生与变异,总是和水体密切相关。
因此,在构造沉降、气候变化、洋盆容积的改变、冰川的消长、地球体积的胀缩变化、 全球性绝对海平面的升降等因素中, 反映这诸多变化中的最敏感因素是相对的海平面升降变 化。
相对的基点或标准是陆棚的边缘。
现代的测量结果表明:海面并非平面(球面) ,而是一个沿地球表面波状起伏的面。
澳 大利亚、巴西、巴拿马海面曾经最高;南极则最低。
因此,最好使用“海面” ,而不是“海平面” ,以免产生误解。
-2-“层序地层学基础”教案中国地质大学(北京)能源学院层序地层学教研组第三节海面升降变化的标志与研究方法二十世纪初,冰川消融理论已可较系统的说明全球的海面变化(eustatic sea-level)和全 球一致的隆升作用,但其对沉积韵律的控制作用研究较少。
地层的级序、韵律与海面变化: 地层的沉积规模可以小到纹层、 大到超层序。
各种地层单元的形成均与海面变化有密切 的关联。
因此,海面变化也有明显的地层标志。
小的地层单位,如纹层岩层和少数准层序,通常是阵发式或幕式沉积。
体系域、层序、层序组和大多数准层序是“周期式”的,或称为“旋回式”的。
带有某 种周而复始的重复性。
主要是在海平面周期性变化下形成的。
而更大些的地层单位超层序, 则是在大地构造运动长期作用下的产物, 它们之间具有反 复性,但重复性减少。
海面升降变化标志——湾岸上超:湾岸上超的迁移方向代表海面相对升降的方向。
地质人员早就采用过反映古水深和古环境的古生物、岩石、矿物、化学元素标志研究海 平面的变化。
但一般来说都是定性的。
直到 1977 年, Vail 等人才正式提出一种利用地震剖面中反射界面上超点的转移幅度研 究海平面升降的半定量方法,我们可以称它为“上超点法” 。
其作法见图 3-1 图中(a)代表由地震剖面解释得来的地层横剖面。
其中包括 5 个层序。
各 层序之间具有上超、下超、顶超、削截等接触关系。
图中× 21 代表×处地层的同位素年龄为 21Ma,余类推。
图(b)为同一剖面的年代地层剖面或叫年代地层框架。
用以表示各地层层序 的时空分布,图中竖线区代表沉积间断。
此图对油气勘探评价极有用处。
图(c)为海平面升 降周期曲线(或上超点曲线)。
其纵坐标为地质年龄(以距今 Ma 计)。
横坐标为上超点向上或 向下转移的垂向幅值,由构造横剖面中量出,用以代表海平面的相对升降。
横坐标中的零值 取原始的陆棚边缘高程或者取现代的平均海平面高程。
图中根据图(a)将地层划分为 3 个超 周期(A、BCD 和 E)、5 个周期(A、B、C、D、E)。
图 3-1海平面升降周期曲线及年代地层框架 图的编制 (据 Vail 等,1977)-3-“层序地层学基础”教案中国地质大学(北京)能源学院层序地层学教研组Vail 等人(1977)利用上述原理,根据世界各地的资料(包括地震、古生物、古地磁、同位 素年龄测定资料),编制出显生宙以来一、二级海平面升降周期曲线和中生代以来的三级周 期曲线。
图 3-3 为显生宙以来全球性海平面相对升降周期曲线。
图中右侧为二级周期曲线, 共 14 个周期, 每个周期的持 续时间为 10 至 80Ma。
左侧 为由二级曲线平滑得来的一 级曲线,共两个周期,每个 周期延续时间 2 至 3 亿年。
用最新的层序地层学观点来 看,可以认为在第一个超周 期中, 前寒武系(590-700Ma) 为陆棚边缘体系域,寒武系 (500-600Ma)海进体系域, 由 奥陶系至密西西比系 (500-325Ma) 为 高 水 位 体 系 图 3-3 显生宙时期的一级和二级全球性海平面相对变 域。
在第二超周期中,由宾 化周期(据 Vai1,1977) 夕 法尼 亚系至 侏罗 系底部 (325-207Ma)为陆棚边缘体系域,由侏罗系底部至白垩系中部(207-100Ma)为海进体系域,自 100Ma 以来为高水位体系域。
还应当区分变化的规模等级, 这种规模等级是和岩层 为了研究海面的这些波动式变化, 的等级相关的。
海面变化亦同层序分析一样,也可经典地划分为超周期、周期和亚周期三个级别。
它们与地震层序的三个级别是对应的。
上述也是层序地层学的基本原理之一。
因此,地震地层学是层序地层学的起源之一。
第四节海面升降变化的争论与校正方法地震地层学问世以后,在地学界引起了一场激烈的争论,众说纷法,毁誉参半。
其中以 A. D. Maill(1986)反对的最为强烈。
矛盾的焦点就是这些海平面升降曲线缺乏支持性资料, 因为拥有这些资料的私人公司不允许公开发表。
对 P. R. Vail 的海平面升降曲线的批评集中在: (l)局部和区域性沉降缺乏适当的校正; (2)某些重大事件发生的时间是否具有同时性; (3)没有采用最新的地质年表。
根据我们的实际经验,不进行校正,可能出现 km 甚至 km 以上的误差。
其原因可能有: (1)不同地段的差异沉降;(2)沉积物压实;(3)原始沉积表面高于或低于水面;(4)沉积物成岩 后遭受过剥蚀。
为此,在编制海面升降曲线时,应当进行差异沉降、脱压实、古水深及剥蚀 厚度的校正。
关于剥蚀厚度的推算, Athy(1930)和真柄钦次( Magara,1978)早有论述,这里不再重 复。
在实际工作中,宜尽量采用层序完整的剖面,以避免这种现象的出现。
关于古水深的数 值,主要应根据指示古水深的古生物、矿物、微量元素、生物遗迹以及某些沉积构造特征予 以恢复。
这是项十分复杂的工作。
-4-“层序地层学基础”教案中国地质大学(北京)能源学院层序地层学教研组1987 年,Vail 等在美国 AAPG 和 Science 刊物上推出了第 2 代海平面升降曲线,特点是 曲线呈圆滑的波状, 每个周期顶底标明了不整合的性质, 层序界面位于海平面升降曲线每个 周期的下降(F)拐点上,上升(R)拐点稍后的某个位置处为最大海泛面,划分了海平面升降周 期的级次,引起了更多的古生物地层学、年代地层学和磁性地层学的资料,并且提出了新的 地层学科,即层序地层学。