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下Ch3 (海洋地殼 (海洋岩石圈組成 (海洋地殼(約7km) (玄武岩 (4~5km/s), 輝長岩 (7km/s), 沉積物…
下Ch3
海洋地殼
海洋岩石圈組成
海洋地殼(約7km)
玄武岩
4~5km/s
輝長岩
7km/s
沉積物
震波波速2~4km/s
軟流圈之上的上部地函
橄欖岩>8km/s
軟流圈向上侵入岩層細縫
冷卻
玄武岩脈
海洋鑽探
中洋脊新生海洋地殼附近
沉積層薄
較易取得上部地函
發現
重建古海洋歷史
沉積物中海洋微體化石與沙塵成分進行定年與分析
古海洋學
古海洋學
恐龍大滅絕+地中海曾一度乾涸之證據
深部生物圈的發現
深層海水存在將近地表1/10之活躍微生物
證實海底擴張和板塊構造學說
大西洋海底鑽探
中洋脊向兩側玄武岩年齡越老
與磁性異常條譜相對應
發現天然氣水合物
水深數百公尺處之沉積物含天然氣
低溫高壓狀態與水分子包合
固態物質
空前活躍的火山活動
古生物外殼碳酸鈣所涵氧原子同位素比值測定
得到過去3億年的地表溫度變化
鑽探太平洋和印度洋的海底火山高原
上部主要由白堊紀時大量的玄武岩流構成
當時有活躍火山活動
釋出CO₂
溫室效應
地球號
鑽過海洋地殼下之莫荷面
抵達地函
研究方法
間接
利用震波在不同岩層傳遞速度之差異
直接
鑽井船鑽取岩心
地殼年齡
中洋脊生成海洋地殼
地函熱對流把較早生成之海洋地殼推向兩側
中洋脊向外之海洋地殼較老
最後於海溝處隱沒
海洋岩石圈的循環
地磁條帶
有磁性倒轉之現象
磁性條帶平行中洋脊兩側對稱於洋脊軸
海洋沉積物
海洋生物遺骸+泥沙
地殼接近大陸時
來自陸上沉積物快速增加
岩石圈厚度
離中洋脊越遠就越厚
波浪與潮汐
波浪觀測
目測(早期)
不精確
壓力計
放置於海底
紀錄波浪起伏時所引起的壓力變化
適合淺水區域
浮球式波浪儀
內有垂直加速儀 方向感應儀...
量測波高週期及波浪行進方向
海上觀測浮標
原理與浮球式波浪儀近似
深海之波浪觀測
音響式都卜勒流剖儀
量測流速及波浪
潮汐觀測
觀測海水水位變化
壓力計
放置於下方有一小孔之靜水井
可讓海水緩慢進出
濾除波浪影響
浮筒式潮位儀
浮筒隨水位升降
帶動滑輪組
紀錄水位高度變化
海岸地形
彎曲多灣岬
突出海岬聚焦波浪
侵蝕加速
海岸趨於平直
海灣處波浪輻散
堆積
海岸趨於平直
波浪垂直海岸線行進
海水流動
沿岸流
受風向波浪地形影響
離岸流
受風向海岸地形水流方向影響
突堤效應
上游堆積 下游侵蝕
深度測量
電磁波無法穿透水
僅近岸淺海可利用光學原理遙測衛星來判斷深淺
繩索量測(早期)
量測放進水中的繩長
測深儀
單波束
單一聲波感應器
發射接收聲波
獲得單筆資料
多波束
同時產生許多聲波波束
接受多筆資料
海床測繪主要工具
影響水深量測
聲波速度
上層海域
海水溫度隨水深↑溫度↓聲速↓
深海
溫度影響趨緩
主要影響因素為壓力
深度↑壓力↑聲速↑
因海水溫度鹽度壓力增加而增加
聲發頻道
水深1km左右處聲速最小
聲音被限制在此範圍
向1km上傳遞
速度變大
折射角變大
1km
速度最小
向1km下傳遞
速度變大
折射角變大
測海象
海流觀測
追蹤浮標物(似瓶中信)(昔日)
推論流速
定點錨碇
海流儀綁在纜繩或固定於浮體上
音響釋放儀至於纜繩與重錘間
回收時以聲控開鎖
浮體重錘分開
儀器回收
測固定點之海流資訊
浮標觀測
浮標上裝置無線電or衛星電話+全球定位儀
水面下擋流裝置
帶動浮標
測流向流速
音響式都卜勒流剖儀
利用聲波遭水中微小顆粒反射後所產生的都卜勒效應
推算流速
可同時測量不同深度之海水
繪製海域的流場分布
海水溫度鹽度量測
SeaSoar溫鹽深儀
可以不停上下量測資料
溫鹽深儀(CTD)
C
導電度(鹽度)
鹽類以離子方式存在
鹽度↑離子數↑導電度
實用鹽度PSU為單位
受溫度水壓影響
T
溫度
D
水壓(深度)
水壓換算深度
海水每下沉10m約增加1atm
溫鹽圖
溫度鹽度隨深度變化的圖
用途
1.追蹤各層海水的來源
2.推論各層海流的大致去向
3.討論水團間的混合情況
曲線之起始端與轉折點為一水團
中間為水團間之混合水
溫鹽值對照已知水團溫鹽值
推論海水源於何處
反轉式溫度計
裝置於南森瓶外
瓶反轉採水時會記錄該深度之溫度
費時 深度有限
海底地貌
地形
洋底盆地
占海洋面積45%
深度約400~600m
深海平原 深海丘陵 海底山
深海丘陵
中洋脊隨板塊移動
冷卻下沉
崎嶇表面尚未被沉積物蓋滿之部分
深海平原
世界最平坦之處
沉積物
濁流沉積物
生物遺骸
海底山
岩漿湧出處
海底火山
海底火山島鏈
大量岩漿
海底火山高原
主要分布於太平洋
中洋脊
占海洋面積33%
世界最長的火山山脈
脊頂 側翼 轉型斷層
脊頂
板塊的擴張帶
斷裂谷為岩漿上湧處
多位於海平面下
火山活動較頻繁之區域
露出海面
側翼
上頭堆積物距脊頂越遠沉積物越厚
轉形斷層與破裂帶
中央斷裂谷被轉型斷層錯開
板塊移動速度快
無時間發育張裂地塹
脊頂處無中央斷裂谷
各地中洋脊
太平洋
無中央斷裂谷
側翼坡度較緩
印度洋
呈人字形
大西洋
大陸邊緣
占海洋面積22%
大多來自陸地的沉積物
大陸棚 大陸波 大陸緣積 海溝
大陸緣積
沉積物堆積之平緩帶
非所有大陸邊緣都有大陸緣積
有些沉積物可沉積至海溝中
大陸坡
大陸邊緣坡度最陡處
上有許多海底峽谷
由濁流沖刷而成
陸源沉積物輸入深海底之通道
海溝
為板塊邊界
多數集中於太平洋
最深海溝
馬里亞納海溝
最長海溝
秘魯-智利海溝
大陸棚
由海岸向外海沿伸之平坦處
水深一般為100~200m
濁流
大陸坡上的泥沙土石
衝至大陸坡底
可切出峽谷
並將沉積物帶至深海盆地
深海扇
非活動性大陸邊緣
不在板塊邊界
相鄰的大陸地殼與海洋地殼屬同一板塊
分布於非太平洋之海洋周緣地帶
大西洋型大陸邊緣
寬廣且較平緩之地貌
活動性大陸邊緣
位於板塊邊界上
相鄰之大陸地殼與海洋地殼分屬不同板塊
隱沒帶火山
淺中深源地震
主要分布於太平洋周緣地帶
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台灣地形
海底深度西淺東深