赵第十三章章 海洋地质作用.ppt

1、地质学基础,主讲人：赵德军 单 位：地球科学学院 地 点：6A210 电 话：66632178,第十章 海洋地质作用,海洋 面积占地球面积的70.8。 平均深：4000m。 海洋是海和洋的统称,洋是指地球表面连续的广阔水体。 大洋：太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋 海是位于大洋边缘，被大陆、半岛、岛屿所分割的具有一定形态特征的水域。,13.海洋地质作用,13.1 海洋环境特征 13.2 海水的剥蚀和搬运作用 13.3 海洋的沉积作用,一、海水的化学性质（C）,最主要的元素：氯、钠、镁、钙、硫、钾等。,海水的酸度：海水的pH值在7.6-8.4间, 呈弱碱性。, 海水中的气体：主要有氧、二氧化碳和硫

2、化氢。,13.1 海洋环境特征,海水里的主要离子:海水中大于99.9%的盐类源自8种离子，其中最重要的两种（Na+和Cl-），是普通食盐的组成成分。,氯离子,钠,硫酸根,镁,钙,钾,重碳酸盐,溴,世界大洋表面盐度分布图,海水的盐度：一千克海水中溶解的全部盐类物 质。海洋的平均盐度为35-37 0/00,二、 海水的物理性质（C）,海水的温度：海洋表层的温度较高，并且随着纬度的增加而降低。 海水温度差是大洋环流的主要驱动力。,海水的密度：0 时盐度为35的海水密度为1.028g/3 。盐度大，其密度也大。海水的的密度随着纬度和深度的增加而增加。 海水密度差也是大洋环流的主要驱动力。 海水的压力:

3、 随着水深的增加而加大, 水深每增加10m, 压力约增加105 Pa,海水的温度分布图（八月）,三、海洋的生物（c）,生物分属69个纲 陆地及淡水中仅发现54个纲。 在海洋中的动物有20多万种，植物有25000种，主要是各种藻类。 主要集中在浅海区 作用：造成海水的pH值、Eh值的变化，直接影响到矿物质的分解和富集。,四、海水的运动（A）,海水的运动是海洋地质作用的最重要的动力。 造成海水运动的动力主要因素有风、海水的密度差、海水的温度差、日月引力和地震等。 海水的运动按其运动形式分为：海浪、潮汐、洋流和海啸等。,海浪：海水有规律的波状运动。 影响的水深相当于波长的一半，在正常情况下所影响的范

4、围从低潮线到水深20m的范围，如果出现风暴浪，则可以影响到水深200m的范围。 当水深小于1/2波长时，波长开始变短，波高变大，并最终出现翻卷，形成破浪。,破浪区 不对称浪区 对称浪区,大于1/2波长区,涨潮,涨潮,日,月,落潮,落潮,月点90度的地区, 引潮力最小, 形成落潮。地球表面任一点每隔12小时25分会出现一次面向或背向月球的情况, 故每天同一地点发生两次涨潮落潮,潮汐：由日、月的引力所引起的海平面作周期性振荡的过程成为潮汐。 开阔大洋的潮差大约在1m左右，在一些海湾有的海潮可以达到18m。,洋流：大洋中沿相对固定的方向运动水体。洋流影响因素有温度、盐度、季风和地球自转等。 洋流按深

5、度可划分出表层、深层和底层洋流等；按温度可划分为冷流和暖流。,浊流：浊流是由碎屑物和水混合而成的在盆地底部流动的重力流。于大陆坡上部或陆架，在地震、火山爆发或其他触发因素的作用下形成。,浊流：在海水中流动的一种被泥沙搅和的高密度水团。主要发育在大陆坡。,五、海洋环境的分带（A）,我们根据海水的深度将海洋环境划分为：滨海带、浅海带、半深海带及深海带。,13.2海水的剥蚀和搬运作用 13.2.1 海水的剥蚀作用（B） 海水通过自身的动力和所携带的碎屑对海岸和海底的破坏。海蚀作用主要发生在滨岸带，按其性质可分为机械剥蚀、化学溶蚀和生物剥蚀作用。它们共同对海岸地带进行改造，但以机械剥蚀作用为主。海蚀作

6、用的主要动力是海浪和潮汐。,海浪的机械剥蚀作用,在海蚀的作用下，使海岸线不断向陆地方向后退，形成海蚀凹槽、海蚀崖、海蚀阶地（波切台）。海岸线变得平直，海湾和海岬消失。,海蚀凹槽,海蚀崖,波切台,波筑台,海浪的机械剥蚀作用,在突出的海岬处,由于两侧同遭到浪击,易同时发育海蚀洞,一旦洞穴相通, 可形成海蚀桥,称作海穹; 洞顶坍塌, 可形成孤立的海蚀柱,海蚀柱,海穹,海蚀崖,2潮流的剥蚀作用,主要出现在大陆架上一些地形狭窄并有强潮流通过的地方。 往复流动的潮流可在潮间浅滩上侵蚀形成细长的潮水沟，其延伸大致与海岸相垂直。,3洋流的剥蚀作用,表层洋流几乎不产生剥蚀作用。洋流的剥蚀作用主要分布在大洋底流分

7、布区，海洋深处的底部洋流，一般流速很小，但局部地方流速可以增大。 美洲西岸的塞姆尔海峡洋流流速高达67 ms。在洋流流速较高的海区，可产生机械剥蚀作用，在海底塑造谷状地形。,4浊流的剥蚀作用,浊流的剥蚀作用主要发生海底的大陆斜坡上，在斜坡上运动可获得较大的流速，具有巨大的能量。 在3度的斜坡上能获得每秒3m的流速，能够搬运30t重的巨大石块。这种饱含岩块碎屑的浊流沿斜坡向下运动，常在大陆坡上刻切出大致与海岸垂直的海底峡谷。,5海水的溶蚀作用和生物剥蚀作用,在可溶性岩石地区的海岸，海水对海岸的溶蚀较明显。 在滨海带集居的生物大多是钻孔生物和硬壳生物。生物的生存活动可直接造成或加速对滨海带的破坏作

8、用。,13.4.2 海水的搬运作用（A）,海水的搬运作用：海水在运动过程中，将携带的物质移至它处的作用。海水搬运作用的类型有机械搬运和化学搬运(溶运)两种。机械搬运物质呈推运、跃运和悬运三种形式，它们受水动力条件的支配而不断地转换。海水中的化学搬运受多种因素(浓度、温度、导电性、pH值)支配，进行着复杂的化学过程，与海水的化学动力关系密切。海水的搬运作用以机械搬运为主，搬运的动力有：海浪、潮汐、洋流和浊流。,海浪的搬运 海浪的搬运作用主要发生在滨海带和浅海带。在海浪垂直于海岸作用时，搬运物被海浪推向海滩或移向海里称为横向搬运。当海浪斜着冲向海滩后，产生沿岸流使碎屑作平行海岸方向的运移称为纵向搬

9、运。,海水的纵向搬运,海浪、潮汐、 洋流和浊流。,潮汐的搬运 潮流的搬运作用仅在近岸和海湾区较显著。大潮时，海峡中潮流流速可达6-7ms，动力几乎与山区河流相当，具有巨大的搬运力。,海浪、潮汐、 洋流和浊流。,洋流的搬运,洋流由于流速相对较小，搬运能力弱，仅能搬运细小的呈悬浮状态的碎屑。但是，由于洋流的流程远，被搬运的碎屑能达到深海区，甚至进行越洋搬运。,海浪、潮汐、 洋流和浊流。,浊流的搬运,浊流的密度大，在流动过程中，紊流强烈，具有极强的搬运力，可以将其大量的砾石和沙级碎屑搬到半深海、深海区产生沉积。,海浪、潮汐、 洋流和浊流,13.5 海水的沉积作用（A) 海洋是一个巨大的储水盆地。主要

10、的沉积场所。陆地上的河流和地下水所携带的剥蚀产物搬运并汇集到大海。海洋绝大部分海域动力条件都较弱。 海水的沉积作用分为：滨海带沉积作用、浅海带沉积作用和半深海和深海带沉积作用。,13.5.1 滨海带的沉积作用(B),(1)海滩: 由沉积物 堆积而形成的平坦海滨地带, 组成物质主要是砾滩、沙滩和泥滩,沙滩,滨海带的沉积 海滩（沿岸堤、 离岸坝与连陆岛 沙嘴）、泻湖、潮坪,滨海带、浅海带、 半深海、深海带 沉积作用。,(2)潮坪: 发育在无强烈波浪作用而以潮汐作用为主的平缓海岸地带,受气候、局部沉积物来源以及潮汐强度的影响。可形成沙、泥、碳酸盐沉积。 在特大高潮才被淹没地区，沉积物长期暴露，生物作

11、用强烈，往往形成海岸沼泽。大量生物沉积，有时可形成煤田。,（3）沙坝和沙嘴沉积,沙坝 是平行海岸但离岸有一定距离的由沙粒堆成的长条形垅岗。,美国佛罗里达州的沙坝,沙坝的发展，使堤内海水呈半封闭状态，不能与大洋水域正常沟通，形成障壁沙岛-泻湖体系。,沙嘴: 由沙粒堆积而成的长条状海底凸起, 一端与海岸相接, 另一端伸入海中。 它的形成主要是沿岸流的作用。,沙滩,滨海带、浅海带、 半深海、深海带 沉积作用。,离岸坝和连陆沙洲 受到一些地形的影响，海滩会形成特殊的与海岸近垂直的离岸沙坝。个别岛屿由于浪影区的作用和沙咀的发展，最终在大陆与岛屿之间形成连陆沙洲。,辽宁锦县大笔架山连陆岛,泻湖,（4）泻湖

12、: 被沙坝、沙嘴隔离的海滨浅海湾, 海水可通过通道或越沙堤灌入,滨海带、浅海带、 半深海、深海带 沉积作用。,澳大利亚泻湖,泻湖,潮湿气候区:常为淡化泻湖，补给大于蒸发，无对流，湖底氧气缺乏，生物尸体分解,释入硫化氢，形成还原环境，有机物与河流带来的碎屑物质起形成黑色页岩、黄铁矿、菱铁矿等。 干旱气候区蒸发量大于降水量，仅靠涨潮时由海水补给咸水。因此，常为咸化泻湖，主要形成碳酸盐、硫酸盐、食盐、钾盐等沉积，如四川自流井盐矿，便是下三叠统泻湖沉积。,滨海带、浅海带、 半深海、深海带 沉积作用。,生物沉积作用 滨海带生物多为厚壳的贝类及一些打洞的生物,滨海带、浅海带、 半深海、深海带 沉积作用。,

13、13.2 浅海带的沉积作用（A）,浅海是最重要的沉积区，绝大多数沉积岩都属于浅海沉积的产物。90%以上的海洋生物集中在浅海区。来自大陆和由海水剥蚀海岸的物质绝大部分带到浅海带沉积。浅海带的沉积作用有机械沉积作用、化学沉积作用及生物沉积作用。,滨海带、浅海带、 半深海、深海带 沉积作用。,机械沉积作用 被带到浅海的碎屑物质，由于海水深度增大，动能减小，碎屑颗粒按大小、重轻先后依次沉积下来，浅海的机械沉积物主要以沙、粉沙和泥组成。 沉积物特征：良好的分选性，碎屑颗粒磨圆好，具有明显的层理、波痕等。,浅海带机械沉积的分选作用示意图,2,3,4,5,近岸带,远岸带,1砾石；2粗沙；3细沙；4粉沙；5粉

14、沙质粘土,海平面,1,化学沉积作用 浅海带的化学沉积作用极为发育。化学沉积物主要为碳酸钙沉积，硅质沉积，铝、铁、锰沉积。 化学沉积的方式主要有：过饱和析出、电性中和、颗粒吸附和生物化学作用。,石灰岩,滨海带、浅海带、 半深海、深海带 沉积作用。,沉积顺序（化学沉积分异作用） Al2O3-Fe2O3-MnO2-SiO2-P2O5-CaCO3-NaCl-MgCl2 前四种化合物以胶体的形式出现，当被带到浅海之中， 与海水中的电解质发生电性中和，产生凝聚沉淀。有时可聚集成铁、铝、锰的巨大沉积矿床， 如华北石炭系下部的铝土矿、湖南泥盆系底部的赤铁矿等。,滨海带、浅海带、 半深海、深海带 沉积作用。,浅

15、海大量沉积的是碳酸盐。 其原因有：胶体凝聚、压力减小或温度增高造成二氧化碳含量降低，碳酸钙达到过饱和以及生物的化学作用等。 当碳酸钙以动物碎片、岩屑或气泡为中心吸附沉积，呈同心圆状生长时，形成鲕状沉积物，成岩后形成鲕状石灰岩、球粒状石灰岩。,生物沉积作用（C） 浅海是生物最繁盛的区域，生物的沉积作用形成生物堆积。 最常见的有珊瑚礁及生物碎屑灰岩等。,滨海带、浅海带、 半深海、深海带 沉积作用。,生物沉积作用 介壳灰岩和生物碎屑灰岩: 由大量底栖生物的贝壳硬体(主要为钙质成分)与灰泥集中混杂沉积而形成。,滨海带、浅海带、 半深海、深海带 沉积作用。,介壳灰岩和生物碎屑灰岩: 贝壳硬体(主要为钙质

16、成分)与灰泥集中混杂沉积而形成。,生物沉积作用 珊瑚礁:是一种营群体生物,其骨骼由碳酸钙组成,外形多呈树枝状, 大量生长在一起时称珊瑚礁,滨海带、浅海带、 半深海、深海带 沉积作用。,礁灰岩,珊瑚化石群体,澳大利亚大堡礁,环礁: 平面上呈环形的珊瑚礁,但是也有一定的缺口,生物沉积作用,滨海带、浅海带、 半深海、深海带 沉积作用。,浅海带的低等生物大量死亡堆积，经过复杂的物理、化学变化可形成石油和天然气，现代海洋的大陆架约有5.7%面积内已发现有石油的分布，如波斯湾地区已经发现30多个海底油田。,13.3海水的沉积作用 半深海和深海带的沉积作用（B）,特点：水深且压力大，底栖生物极少，海水动力微

17、弱。 沉积类型： 只有粒径小于0.005mm的悬浮陆源物质在这些带沉积。仅在局部地带有浊流的机械沉积作用。 除此之外，海底火山喷出物、宇宙物质和冰山携带的粗粒物质可在半深海、深海中沉积。因此沉积物多为泥质和生物残骸为主的软泥沉积、浊流沉积和锰结核。,滨海带、浅海带、 半深海、深海带 沉积作用。,1.软泥沉积（c） 常见的软泥沉积物有含硫化铁的蓝泥和灰泥、含氧化铁的红泥和含海绿石的绿泥。深海带则主要为各种生物软泥，如抱球虫软泥、硅藻软泥、放射虫软泥。,滨海带、浅海带、 半深海、深海带 沉积作用。,浊流沉积（c） 浊流作用可将浅海和河口沉积物带到大陆坡下或深海盆地中沉积。典型的浊流沉积物主要由粘土

18、、粉沙、沙组成。在空间上多为扇形体。常有浅水底栖生物遗骸与深水生物遗骸共存。,大陆架,大陆坡,浊积扇,滨海带、浅海带、 半深海、深海带 沉积作用。,锰结核（B） 锰结核是深海沉积的一种多金属元素的聚合体，主要由锰、铁和与其伴生的铜、镍、等组成。锰结核生长在深海底沉积物的表面。 用途：工业用锰的不可忽视的新资源。,滨海带、浅海带、 半深海、深海带 沉积作用。,太平洋底（5227米深水处）。,太平洋关岛附近（5102米水深处）。成分：氢氧化物胶体成因的锰、铁矿等。,锰结核 分布：主要分布在海底洋流所经过的碱性环境地带。 物质来源：大陆风化剥蚀的产物、岩浆热液、从两极地区带到海洋的物质和宇宙物质。由洋流带到Eh值高的碱性环境，以氢氧化物的形式沉积下来。,小结 重点掌握海水运动类型及特点、海洋环境地理分带特点、滨海与浅海的沉积作用、物源及分类、沉积分异及沉积特征，海洋搬运作用类型及特点。,思考题,海水的运动类型有哪些？ 按海水的深度将海洋环境分为哪几个带？ 浅海带的沉积作用类型及特征？ 半深海带和深海带的主要沉积物有哪些？,