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北冰洋如何形成的「北冰洋由来」

更新时间:2025-05-17 15:32:10 阅读: 评论:0

今天给各位分享北冰洋如何形成的的知识,其中也会对北冰洋由来进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!北冰洋是什么时候形成的? 北冰洋大致以北极为中心,位于北极的四周,与亚欧大陆和北美大陆相临。尽管它是四大洋中面积最小、海水最浅、最冷的一个大洋,但它却具有极其重要的战略地位

今天给各位分享北冰洋如何形成的的知识,其中也会对北冰洋由来进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!

北冰洋是什么时候形成的?

北冰洋大致以北极为中心,位于北极的四周,与亚欧大陆和北美大陆相临。尽管它是四大洋中面积最小、海水最浅、最冷的一个大洋,但它却具有极其重要的战略地位。就海上运输来说,它是欧洲部分地区与远东地区联系的捷径。二战后,北冰洋的战略地位显得更为重要,许多国家相继在北冰洋沿岸地区建立了一些军事基地。

德国地理学家瓦伦纽斯在1650年将大熊星座正对着的海洋划成了独立的海洋,并将其称作北冰洋。北冰洋是四大洋中位置最往被的海洋,因为这个地区的气候严寒,海洋表面常年覆盖着冰层,所以人们经常将其称为北冰洋。

北冰洋的形成和北半球劳亚古陆的破裂和解体有着密切的联系。海底的过程最早起源于古生代晚起,但是它的形成时期却是在新生代实现的。

北冰洋的以地球的北极为中心,通过亚欧板块和北美板块的洋底扩张,从而产生了北冰洋的海盆。现在在北冰洋中所发现的北冰洋的“中脊”,也就是产生北冰洋洋底地壳的中心线。北冰洋出处在不断的扩张运动中,而且在北冰洋的生成期间,它不仅只是进行过一次扩张。

北冰洋以北极为中心,被亚洲、欧洲和北美洲所环抱。北冰洋的面积是1310平方千米,是地球海洋中最小,同时也是最浅的海洋,它的总面积约是太平洋面积的十分之一,是世界海洋总面积的4.1%。

北冰洋处于半封闭状态,因为它被陆地所包围着。它是通过挪威海、格陵兰海的巴芬湾连接,以狭窄的白令海峡连接着太平洋,通过冰岛——法罗海槛和汤姆逊海岭同大西洋分隔开来。

北冰洋的平均深度约为1200米,在北冰洋中最深点就是南森海盆。北冰洋的海盆可以分为欧亚海盆和美亚海盆,欧亚海盆被一条从大西洋延伸过来的南森海底山脉分为南森海盆和非拉姆海盆。美亚海盆被阿尔法山脉分为马卡罗夫海盆和加拿大海北冰洋上空盆。

由于北冰洋独特的气候条件,因此,可以将北冰洋的海水分为三层:表层200公尺,由于降水和冰冻等因素,大洋表层的温度变化比较大,高温和低温之间相差4℃;中层200公尺~900公尺,在中层之间有大西洋流入的海水,温度在1℃~3℃之间;底层的温度最低,在0℃以下。

因为在北冰洋的海平面覆盖着的冰层反射的阳光,海水的温度也比较低,所以北冰洋的浮游生物只有其他海洋的十分之一。在北冰洋生活的鱼类只有北极鲑和北极鳕,哺乳动物有海豹和各种鲸鱼,栖息在陆地上的有北极熊和北极狐。这些动物都是生活在那里的爱斯基摩人的狩猎的对象。

地理特点

根据北冰洋的自然的地理特点,北冰洋可以被划分为北极海区和北欧海区。属于北极海区的海峡有:喀啦海、拉普捷夫海、东西伯利亚海、楚科奇海、波弗特海及加拿大北极群岛各海峡;属于北欧海区的海峡有:格陵兰海、挪威海、巴伦支海和白海属北欧海区。

在北极圈以北的地区称为北极地区,它主要包括北冰洋沿岸的亚、欧、北美三洲大陆北部及北冰洋中的许多岛屿。北极地区分布着几十种不同的民族,但分布最广的就是因纽特人。

自然环境

北冰洋地区的大陆和岛屿的海岸线曲折,沿亚洲和北美洲的海岸都有较宽的大陆架。北冰洋的陆棚很发达,最宽的在1200千米以上。

北冰洋的中央横亘罗蒙诺索夫海岭,从亚洲的新西伯利亚群岛横穿北极直抵北极洲的格陵兰岛北岸。在北冰洋,峰顶一般距水面1000米~2000米,但也有个别的峰顶距水面仅有900多米。在北冰洋地区经常会有火山和地震活动。在北欧海区的东北部为大陆架,西北部为深水区,以格陵兰岛海最深,最深可达5.527米。

北冰洋的气候非常的寒冷,海洋表面常年被一层厚厚的冰所覆盖。在北极地区海区最寒冷的月份,平均气温可达零下20℃到零下40℃,即使是在暖季,气温也只是在8℃以下。北冰洋的降水量特别的少,年平均降水量仅是75毫米~200毫米,但是格陵兰海的降水量相对要高一些,可达到500毫米。

在北欧海区,寒季经常会有暴风,因为经常受到北冰洋暖流的影响,水温和气温都较高,降水也比较多,洋面结冰的情况还不是很严重;在暖季的时候,在海平面上经常会雾,有的时候甚至是几天几夜都是大雾不断。在北极海区,滨海地带的水面全年的变动很大,从1.5℃到8℃不等。北欧海区的水面全年都在2℃~12℃之间。

洋流

北冰洋的洋流系统是由挪威暖流、斯匹次卑尔根暖流、北角暖流和东格陵兰寒流等组成。北冰洋洋流进入大西洋,在地转偏向力的作用下,水流偏向右方,而格陵兰岛南下的洋流,在地理学上被称为拉布拉多寒流。

冰盖与冰川

由于北冰洋的气候寒冷,它最大的水文最大特点是有常年不化的冰盖,冰盖面积占总面积的2/3左右。其余海面上分布有自东向西漂流的冰山和浮冰;就只有巴伦支海地区受北角暖流的影响,常年不受封冻。北冰洋大部分岛屿上遍布冰川和冰盖,北冰洋沿岸地区则多为永冻土带,永冻层厚度可达数百米。

极光

许多的探险家经常去北极点探险,因为那里每年近六个月都是黑夜,在这段时间,空中经常会有光彩夺目的激光出现。极光一般都是呈带状、弧状或者是放射状,极光最好的观测点就是北纬70°附近。相反,在北极点附近,除了漫长的黑夜则是白昼。

海洋资源

在北冰洋的大陆架,有丰富的石油而和天然气,沿海岸地区的则有丰富的煤、铁、磷酸盐、泥炭和有色金属。比如:在伯朝拉河流域、斯瓦尔巴群岛与格陵兰岛上的煤田,科拉半岛上的磷酸盐,阿拉斯加的石油和金矿等。所以说北冰洋是一个矿物质非常丰富的“宝地”。

世界上的丰富的石油资源在中东地区分布的比较多,但是,北冰洋海域也有丰富的石油和天然气。科学家们在北冰洋的海底发现了锰结核,主要是在巴伦支海、白海和喀啦海海底。美国曾经以低价购买了阿拉斯加,现在已经在该海域的北海湾进行石油开采。虽然北冰洋的气温比较低,但是有暖流汇入的海域也是北冰洋重要的渔场,如:巴伦支海。

海洋生物

虽然北极地区的非常的寒冷,但是,那里海洋生物相当丰富,以靠近陆地为最多,越深入北冰洋则越少。邻近大西洋边缘地区有范围辽阔的渔区,还有分布有茂密的藻类。海洋里动物有白熊、海象、海豹、鲸、鲱、鳕等。苔原中多皮毛贵重的雪兔、北极狐,除此之外还有驯鹿、极犬等。

交通运输

北冰洋联系的亚、欧、美三个大洲的最短的航线,所以说,北冰洋的地理位置是很重要的。目前,在北冰洋地区已经有了自己的固定的航海线和航空线,主要的航线有从摩尔曼斯克至海参崴的北冰洋航线和摩尔曼斯克直达斯瓦尔巴群岛、雷克雅维克和伦敦航线。

对于普通人来说,想进入北冰洋就需要乘坐破冰船进入大洋内。世界上惟一的一艘以商业性质运营的核动力破冰船就是俄罗斯的“五十年胜利号”。它有巨大的重量和动能,行驶起来很容易就能在洋面上开辟出一道路来,而且乘坐起来也不像南极那些小型的破冰船一样非常的颠簸,它是非常的平稳和舒适的。

俄罗斯北冰洋底插旗引发北极科考热

俄罗斯北极考察团在2007年的时候,在北极点附近成功的下潜了两艘微型的潜艇,并将俄罗斯的国旗插在了北极点下的海床上。以此来证明了俄罗斯国家对该海域的拥有权。

潜艇返回比下潜更困难

俄罗斯北极考察团中的一位考察专家说“由于潜艇所能供应的氧气是有限的,他们必须在潜下之后立即返回,如果在返回过程中潜艇被海洋的冰层卡住,他们就无法找到他们下潜的通道,他们也会面临着危险。”所以,在潜艇在海底停留了大概一个小时左右,他们就立即返回了。

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北冰洋是怎么形成的?还有孤岛,海岭,海沟都解释一下

2000万年前,北冰洋最多只算是一个巨大的淡水湖,湖水通过一条狭窄的通路流入大西洋。然后在1820万年前,由于地球板块的运动,狭窄的通道渐渐变成较宽的海峡,大西洋的海水开始流进北极圈,慢慢形成了今天的北冰洋。这是瑞典科学家分析了2004年从北冰洋海底采集的沉淀物后,得出的上述结论。

瑞典斯德哥尔摩大学的马丁·杰克逊等人前不久发表报告说,他们从北冰洋中部靠近北极的罗蒙诺索夫海岭采集了428米厚的沉淀物,其中一段5.6米厚的沉淀物具有特别重要的意义。这段沉淀物形成于1820万年前至1750万年前,分成颜色不同的三段,其最下层是黑色沉淀物,其中含有很多没有分解的有机物,这说明当时北冰洋底无法获得足够的氧来进行降解。

杰克逊说,从1820万年前开始,连接北冰洋和大西洋的费尔姆海峡(夹在格陵兰岛与斯瓦尔巴特群岛之间)开始变宽,“我们猜想(当时)淡水从北极水面流出,而较重的海水则从下面流入”,这些缺氧的海水导致了黑色沉淀物的形成。

随着费尔姆海峡的扩张,海水开始从水面涌入北冰洋,它们吸收了氧气后才沉入水底,这样水底开始出现氧气和海洋生物,对应的沉淀物也变成了灰色。最后,北冰洋的淡水全换成了海水,在海底开始出现氧化铁、氧化锰以及海洋生物化石。

瑞典科学家说,他们还无法确定北冰洋形成的准确时间,不过这一过程可能经历了约75万年。

海岭也叫大洋中脊,关于大洋中脊的成因,大多采用海底扩张说和板块构造说来解释。

此说认为:中脊轴部是海底扩张的中心,热地幔物质沿脊轴不断上升形成新洋壳,故中脊顶部的热流值甚高,火山活动频繁。中脊的隆起地形实际上是脊下物质热膨胀的结果。在地幔对流带动下,新洋壳自脊轴向两侧扩张推移。在扩张和冷却的过程中,软流圈顶部物质逐渐冷凝,转化为岩石圈,致使岩石圈随远离脊顶而增厚。冷却凝固伴随着密度增大、体积缩小,洋底岩石圈在扩张增厚的过程中逐渐下沉,于是形成轴部高两翼低的巨大海底山系。

海沟位于岛弧外侧狭长的深沟。海沟和岛弧是互为依存的两个海底地貌单元。一个海沟长度达几千公里,上宽下窄,上部宽40—70公里,下部仅为数公里。海沟的深度一般在5000—8000米之间,世界上最深的海沟为马里亚纳海沟,深达11034米。海沟的两侧坡度不对称,近陆一侧坡壁较陡,一般大于10°,近洋一侧坡壁缓,一般为3°—8°。海沟多数分布在太平洋周围,深度在万米以上的海沟都在太平洋,大西洋、印度洋也有少数海沟。海沟的形成原因,用板块构造理论,得到合理的解释,认为大洋板块向大陆板块下部俯冲时,板块前端受到挤压而下潜弯曲,形成一侧陡另一侧缓的幽深海沟,在海沟近陆一侧同时有岛弧形成。和岛弧一样,海沟分布的地带也是火山、地震频繁发生的地带。

北冰洋是怎么形成的

2000万年前,北冰洋最多只算是一个巨大的淡水湖,湖水通过一条狭窄的通路流入大西洋。然后在1820万年前,由于地球板块的运动,狭窄的通道渐渐变成较宽的海峡,大西洋的海水开始流进北极圈,慢慢形成了今天的北冰洋。科学家分析了2004年从北冰洋海底采集的沉淀物后,得出了上述结论。

在最新一期《自然》杂志上,瑞典斯德哥尔摩大学的马丁·杰克逊等人报告说,他们从北冰洋中部靠近北极的罗蒙诺索夫海岭采集了428米厚的沉淀物,其中一段5.6米厚的沉淀物具有特别重要的意义。杰克逊说,这段沉淀物形成于1820万年前至1750万年前,分成颜色不同的三段,其最下层是黑色沉淀物,其中含有很多没有分解的有机物,这说明当时北冰洋底无法获得足够的氧来进行降解。

杰克逊说,从1820万年前开始,连接北冰洋和大西洋的费尔姆海峡(夹在格陵兰岛与斯瓦尔巴特群岛之间)开始变宽,“我们猜想(当时)淡水从北极水面流出,而较重的海水则从下面流入”,这些缺氧的海水导致了黑色沉淀物的形成。

随着费尔姆海峡的扩张,海水开始从水面涌入北冰洋,它们吸收了氧气后才沉入水底,这样水底开始出现氧气和海洋生物,对应的沉淀物也变成了灰色。最后,北冰洋的淡水全换成了海水,在海底开始出现氧化铁、氧化锰以及海洋生物化石。

瑞典科学家说,他们还无法确定北冰洋形成的准确时间,不过这一过程可能经历了约75万年。

北冰洋是怎么形成的呢?

目前普遍认可的说法是:北冰洋的形成和北半球劳亚古陆的破裂和解体有着很大关系。

洋底的扩张运动,起自于古生代晚期,实现主要是在新生代。它是以地球北极为中心,由于亚欧板块和北美板块的洋底扩张运动,而产生了北冰洋海盆。

  现在北冰洋底所发现的 “北冰洋中脊”,就是产生冰洋底地壳的中心线。  在北冰洋洋底还同时发现了与北冰洋中脊平行的两条海岭,即枣罗蒙诺索夫海峡和门捷列夫海峡,这也说明北冰洋的海底扩张运动,曾进行过不止一次。

北冰洋的形成演化

北冰洋被罗蒙诺索夫海岭分割为相对独立的美亚海盆和欧亚海盆,它们经历的形成和演化阶段也不同。

北冰洋中央的罗蒙诺索夫海岭、阿尔法海岭和门捷列夫隆起统称为北冰洋中央隆起,这些海岭的地质构造特征对认识北冰洋构造是至关重要的(Poselov V.A.,2007),因此在分析美亚海盆和欧亚海盆演化之前,有必要先了解一下对这些海岭的认识。

一、罗蒙诺索夫海岭、门捷列夫海岭-阿尔法海岭地质构造

(一)罗蒙诺索夫海岭地质构造

近十多年来,俄罗斯和西方研究机构对北极地区进行的地质-地球物理调查研究,使地学界逐步形成对罗蒙诺索夫海岭为陆壳的一致观点(Weber J.R.,1986;Volk V.E.,1992)。

由于欧亚海盆的磁条带清晰,海盆演化历史的重建得到广泛的认同,因此罗蒙诺索夫海岭被认为是从巴伦支陆架裂离的大陆条带(Srivastava,1985)。

沿中脊走向的地震折射,测得一个5km厚的上地壳层,速度为4.7km/s,速度梯度小;下部的下地壳层速度为6.6km/s,速度梯度也较小。地幔速度在27km 深处达到8.3km/s(Mair et al.,1982)。

横穿罗蒙诺索夫海岭的SLO-92 地学断面以及穿越门捷列夫隆起的 Transarktika-2000地学断面(图3-43),显示罗蒙诺索夫海岭上地壳层最大厚度达10km,固结地壳总厚度为 12~17km。包括下地壳层在内,罗蒙诺索夫海岭的地壳总厚度为 22~24km(Poselov V.A.et al.,2007)。

图3-43 沿罗蒙诺索夫海岭-门捷列夫隆起地学断面的地震地质剖面

(据Poselov V.A.et al.,2007)

AB—声波基底;C1—上地壳;C2—下地壳;C-M—壳幔混合体;M—地幔

罗蒙诺索夫海岭上采集了上二叠统的含锆石的岩石,从另一方面证实其陆壳的特征,以及该海岭在早新生代从巴伦支-喀拉-拉普捷夫海分离出来的假设(Shipilov E.V.,2008)。

在罗蒙诺索夫海岭进行的综合大洋钻探,取得沉积该层之下的白垩纪地层,证实存在中生界(Jackson H.R.et al.,2006)。

(二)门捷列夫海岭-阿尔法海岭地质构造

阿尔法-门捷列夫海岭是一条宽缓海山链,水深从3800 m至900 m。对阿尔法海岭和门捷列夫隆起的地质构造及其成因,至今没有定论,至少出现过4种不同的观点:①大陆型构造地貌(Pogrebitsky Y.E.,1976;Weber J.R.,1986;Volk V.E.,1992);②古扩张中心(Hall J.K.,1973);③洋壳火山高原和热点轨迹(Forsyth et al.,1986,Grantz A.et al.,2012);④前俯冲带或挤压带等(Taylor et al.,1981;Sweeney et al.,1978;Vogt et al.,1984)。

从地壳结构与地壳厚度来看,门捷列夫隆起的固结地壳也可以明显分为两层。上层厚度为5~9km,其顶界面以5.8km/s速度为特征。下地壳层的速度突增至6.7km/s。下固结地壳的最大厚度移至隆起的冠部,达15~17km。门捷列夫隆起固结地壳的总厚度为15~26km。

阿尔法海岭的折射地震揭示,该海岭地壳厚度为38km,有高速的下地壳层,速度为6.45~6.8km/s。加拿大CESAR-83科考采集的深地震测深数据揭示阿尔法海岭莫霍面深度为36km(Poselov V.A.et al.,2007)。

玄武岩取心和地震折射、反射资料表明(Weber,1990;Asudeh et al.,1988;Jack⁃son et al.,1986;Forsyth et al.,1986;Lawver et al.,1994;Jokat et al.,2007),阿尔法-门捷列夫海岭是大型火山岩省(LIP),可能是热点轨迹,形成于洋陆过渡壳或洋中脊玄武岩之上,时间大致为127.5 Ma至89~83.5 Ma之间(Grantz A.et al.,2012)。马卡罗夫海盆南约40km的海岭顶部玄武岩40Ar/39Ar测年结果,年龄至少年轻至89 Ma(Grantz A.et al.,2012)。该火山岩省年龄也比阿尔法海岭上覆沉积物取心大,该取心为远洋沉积,为坎潘阶(Campanian,83.5~70.6Ma)至晚始新世微体化石(Mudie et al.,1986)。此外,阿尔法-门捷列夫海岭高分辨率反射地震剖面与罗蒙诺索夫海岭顶部岩心(Backman et al.,2008)对比,Bruvoll et al.认为门捷列夫海岭和阿尔法海岭中西部声学基底上最老沉积为70~75 Ma(坎潘阶顶部)。

二、美亚海盆的演化

美亚海盆,包括加拿大海盆,由于缺乏磁异常条带(图3-39),也很少受其他地质地球物理资料的约束,因此对于美亚海盆的形成演化至今认识还很不一致(Shipilov et al.,2006)。但总体而言,大致均认为是在中-晚侏罗世,伴随着全球泛大陆的裂解,加拿大海盆开始形成。

(一)“挡风玻璃雨刮式”模型

加拿大海盆呈三角形,长轴与欧亚海盆垂直,通常认为其扩张轴应为近南北向(图3-44)。

图3-44 北冰洋扩张示意图

(据Shipilov et al.,2006;Moore et al.,2006等编制)

YM—Yermak高地;MJ—莫里斯·杰塞普隆起;NR—Northwind脊;CP—楚科奇高地

Grantz et al.(1998)提出的旋转模型,新西伯利亚-楚科奇-阿拉斯加微板块以“挡风玻璃雨刮式”从北美张开(图3-45),至今仍得到最广泛的支持(Sweeney J.F.,1981;Brozena J.M.et al.,1999;Grantz A.,2006)。而且在加拿大海盆地球物理场中还识别了遗弃的扩张轴(图3-46)(Laxon S.,1994)。伴生的磁异常也容易识别,但其年代需根据新的地质地球物理资料进行厘定。南阿纽伊洋关闭点形成蛇绿岩缝合线也支持该模型(图3-42)。

加拿大海盆,应是在中-晚侏罗世,伴随着全球泛大陆的裂解开始形成的。在大西洋中部,扩张始于中侏罗世早期(大致在170 Ma前),同时在北极地区出现大陆裂谷。随后,150 Ma前,扩张轴漂移至南大西洋域。在北极区,加拿大海盆的张开从欧特里夫期持续到阿尔布期和赛诺曼期(图3-42)。Golonka J.et al.(2003)推测可能出现在140~133 Ma,Alvey A.et al.(2008)推测可能始于145 Ma。

(二)平行四边形模型

由于美亚海盆中加拿大海盆与马卡罗夫-Podvodnikov海盆长轴近于垂直,因此通常所推测的扩张轴也是垂直的,这从动力机制上难以找到合理的解释。

图3-45 120Ma 前加拿大海盆张开的古动力重建

(据Shipilov,2008,经修改)

1—新西伯利亚-楚科奇-阿拉斯加微板块;2—其他陆壳和地体;3—俯冲带和美亚海盆的扩张中心;4—主要缝合线;5—转换断裂带,箭头指示移动方向;①美亚海盆;②新西伯利亚-楚科奇-阿拉斯加微板块;③弗***尔岛;④布鲁克斯山脉;⑤罗蒙诺索夫海岭原型与阿尔法-门捷列夫海岭地块;⑥巴伦支海板块;⑦格陵兰;⑧北美;⑨欧亚;⑩南阿纽伊或古北极-阿纽伊-Angayucham洋;

科雷马-奥莫隆地体;

地体增生带;

Farallon板块、太平洋板块

Kuzmichev A.B.(2009)注意到美亚洋与日本海不仅规模相当,而且2个盆地具有相似的构造:洋壳中嵌有伸展大陆脊,因此可能有相似的起源,即美亚海盆可能为弧后盆地(图3-47)。因此,认为在侏罗纪-白垩纪之交,随大陆地体和岛弧地体与美亚大陆边缘的碰撞而打开。普遍的地幔对流重组和大洋板块后卷模型在此是适用的。

因此,美亚洋盆可看做边缘陆壳裂离形成的普通的弧后盆地。但裂谷式打开的动力学无法解释其三角状的外形特征(图3-47)。

前白垩纪,新西伯利亚-楚科奇地体与西伯利亚台地的连接,尤其在其南部泰梅尔地区,可认为美亚海盆的新西伯利亚一角也是旋转打开的。新西伯利亚-楚科奇陆块裂离罗蒙诺索夫海岭边缘,并发生顺时针旋转。旋转极位于现今拉普捷夫海,邻近马卡洛夫海盆角(图3-48)。

图3-46 美亚海盆及其邻区自由重力异常图

(据Shipilov,2008)

白色箭头指示加拿大海盆遗弃的扩张中心

美亚海盆相对旋转式裂谷作用形成2个对角,因此,盆地的打开符合两极旋转模式。两极旋转模式的主要矛盾是罗蒙诺索夫海岭与加拿大裂谷边缘相当尖的锐角。两极旋转模式的另一个矛盾是平直而狭窄的马卡洛夫海盆,形状与加拿大海盆明显不同,更像是裂谷作用而不是旋转的结果。为解决这两个难题,Kuzmichev A.B.(2009)大胆提出了平行四边形模式(图3-49),认为北美大陆顺时针旋转,而欧亚大陆逆时针旋转,导致期间的加拿大海盆和马卡罗夫海盆旋转打开。这个模式似乎提供了比较符合该区地理特征的构造解释,而且较为形象。但仅是推测,且地球动力系统复杂,是否成立,尚需地质地球物理资料的证实。

(三)非扩张模式

美亚海盆张开的多种构造模式,都要求洋盆以旋转张开(Lawver et al.,1990;Grantz et al.,1998;Lawver et al.,2002)。根据新编的北极磁异常图,Saltus et al.(2012)认为加拿大海盆不存在磁异常条带(图3-39),并将美亚海盆的磁异常与北极(图3-39)及全球(Korhonen et al.,2007)已知的洋壳进行对比,发现美亚海盆深水区不具洋壳特征,不能提供存在洋壳的决定性证据。

Saltus et al.(2012)认为斐济海盆和墨西哥湾磁异常特征与加拿大海盆可类比(图3-50)。斐济海盆外形呈三角形,被认为是澳大利亚板块与太平洋板块会聚过程间歇性扩张的结果。该区复杂的磁异常模式(Quesnel et al.,2009),被解释为自12 Ma以来,洋壳三联点连续扩张的结果(Garel et al.,2003)。墨西哥湾被认为是陆壳超级拉张,导致地幔剥露的结果(Harry,2008;Lawver et al.,2008),可能还包含热点岩浆的干扰(Bird et al.,2005)。墨西哥湾的磁异常特征(NAMAG,2002)为中等振幅,准线性异常。

图3-47 北极地区晚侏罗世美亚海盆打开前古地理复原图

(据 Kuzmichev,2009)

从图3-50来看,加拿大海盆磁异常与斐济海盆有相当的相似之处。斐济海盆磁异常具有更大的振幅变化,但复杂程度相当,并包括一定量的线性变化。加拿大海盆和斐济海盆均没有传统的大洋扩张中心磁条带。墨西哥湾磁异常,含有与加拿大海盆相似振幅和频率的线性异常。这些对比表明,仅从磁异常资料难以对这些地区地壳特征做出明确的结论。

图3-48 纽康姆中期美亚海盆开始张开时北极地区古地理图

(据 Kuzmichev,2009)

由于加拿大海盆磁异常特征不清晰。Saltus et al.(2012)认为磁异常可以反映地壳类型。美亚海盆可能不是传统的洋壳,而是高度拉张但属扩散性拉张的结果,或属各种地壳(过渡型)的混合。

美亚海盆的拉伸减薄可能与阿尔法-门捷列夫大岩浆省的形成演化有关。如果阿尔法-门捷列夫大岩浆省与岩石圈地幔柱的热扩散有关(Parsons et al.,1994;Saltus et al.,1995;Sleep et al.,2002;Tappe et al.,2007),那么岩石圈可能大范围被加热、弱化,形成扩散性的侵入和拉张。原始陆壳可能出现扩散式或分布式的拉张,而不是像旋转张开模式(Grantz et al.,1998;Lawver et al.,2002)那样,要求沿单一的主转换构造(推测在阿尔法海岭或罗蒙诺索夫海岭附近)形成大规模剪切。

图3-49 美亚海盆打开的平行四边形模式

(据Kuzmichev,2009)

a—晚侏罗世;b—现今;图b中楚科奇和北阿拉斯加有适度的压缩,其他地体形状不变

三、欧亚海盆的演化

欧亚海盆是北极地区最年轻的海盆,其构造演化历史可以从保存完好的磁条带中得到很好的约束(图3-51)(Gaina et al.,2002;Gain et al.,2005)。Vogt et al.(1979)较早利用航磁数据,识别出最老的磁异常条带为24(54Ma),因此提出欧亚海盆的扩张可能始于白垩纪-第三纪(古、新近纪)之交。

后来罗蒙诺索夫海岭西侧还识别到了磁条带25(56 Ma)。该磁条带在海岭西端可以追踪,并延伸至Neires海峡。因此罗蒙诺索夫海岭从巴伦支海大陆边缘开始分离的时间应早于56 Ma。这样,欧亚海盆形成要早于挪威-格陵兰海盆,因为那里没有识别到早于24号的磁条带。

Glebivsky V.Yu et al.(2006)利用近年来的新资料,对磁条带进行更详细的研究(图3-52),也认为欧亚海盆的陆壳裂离要早于磁条带25形成,即裂离发生在58 Ma前或更早。从磁条带的分布来看,至磁条带13(35 Ma)之前,海岭西端位于Yermak高地和莫里斯·杰塞普隆起组成的统一高地。

磁条带13之后,Yermak高地和莫里斯·杰塞普隆起分离,使欧亚海盆与挪威-格陵兰海盆连通(图3-53B、C)。

从磁条带的分布特征来看,扩张速率的绝对值在逐渐减小的情况下,欧亚海盆扩张速率的特征沿Gakkel海岭方向基本保持一致(图3-51)。在早-中始新世(53~44 Ma磁条带24~20)海盆打开初始阶段(图3-52),总扩张速率相对较大,为2.2~2.7 cm/a。之后,到渐新世-早中新世,扩张速率急速下降到0.5~0.9 cm/a(磁条带13~6)。自20 Ma(磁条带6)至今,扩张速率略有增加,达到0.7~1.2 cm/a。

图3-50 加拿大海盆(图1a-c)与北斐济海盆(图2a-c)、 墨西哥湾(图3b-c)磁异常对比

(据Saltus et al.,2012)加拿大海盆磁异常(1b)据Glebovsky et al.(2000);1a是向下延拓3km的磁异常特征,短波长部分明显增强(增加了噪声);1c是向上延拓5km的结果;2a是被斐济海盆磁异常(Quesnel et al.,2009),向上延拓5km(2b)及10km(2c)的结果;3b是墨西哥湾磁异常(NAMAG,2002)及向上延拓5km的结果(3c);所有图的宽度均接近1200km

欧亚海盆具独特的地壳结构,其厚度小于3km,上覆的沉积物平均厚度为1~2km(Jackson H.R.,1986),而世界洋盆的层2和层3实测平均厚度为6.5km(Christensen et al.,1975)。在欧亚海盆中薄的地壳被认为是洋中脊以5 mm/a 的速率缓慢扩张的产物,因此从轴部的岩浆房溢出的岩浆也更少。

图3-51 欧亚海盆的磁条带分布

(据Glebivsky V.Yu et al.,2006)

1—板块漂移路线;2—已识别的磁异常轴(点代表剖面位置);3—根据磁地质年代标尺标定的磁条带编号和年代;4—重力资料确定的陆壳-洋壳边界(COT)

图3-52 欧亚海盆的演化

(据Glebivsky V.Yu et al.,2006,经修改)

A—53Ma前,24号磁条带;B—32Ma前,13号磁条带;C—现今1—依据磁测数据标定的扩张轴;2—推测扩张轴;3—连接欧亚海盆、巴芬湾和拉布拉多海的挤压走滑带;4—连接欧亚与挪威-格陵兰海盆的走滑带;5—1600m等深线;6—扩张方向。YM—Yermak高地;MJ—莫里斯·杰塞普隆起

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