海洋的地质作用.docx

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1、海洋的地质作用第十章海洋的地质作用目的要求海洋是地表最大的水体，对地球的演变、生命的构成和人类活动都有极其深入的意义。大陆在各种自然力的作用下，遭受风化剥蚀，其毁坏产物源源不断地输送到海洋中沉积，这些沉积物中保存着人类用来认识地球演变历史的丰富记录和赖以生存的矿产资源。要求学生了解海水的运动方式特点和海洋的化学与生物形特征，了解海洋的剥蚀与搬作用特点,重点把握滨海、浅海、半深海及深海的沉积作用，以及它们的产物特征。课时：6学时授课内容一、海水的动力二、海岸带与浅海带地质作用三、半深海和深海带地质作用重点海洋的搬运作用与沉积作用的特点与产物。难点半深海和深海带地质作用学生难以理解。可借助一些典型

2、的实例，并通太多媒体教学手段进行讲解。教学方法利用多媒体等以讲授为主，结合部分实地照片进行讲明讲授重点内容提要一、海水的动力1、海水的动力方式(1)海浪海水有规律的波状运动。其大小与风力、风的持续时间、海面的开阔程度有关。(2)潮汐受日、月引力作用而引起的海水周期性涨落的现象。(3)洋流海洋沿固定方向流动的水体。它与信风、地形、气候、海水的盐度和温度等因素有关。2、海水的化学性质海水中有多种(79种)元素的存在，受气候、地形、等因素的影响，造成各地海水化学成份的重在差异。(1)盐度：海水中溶解的矿物质的总量。海水中平均盐度为35%。，一般在33%。37%o之间变化。高于此范围的称为咸化海，而低

3、于此范围的称为淡化海。(2)pH值：海水中的pH值在7.58.4之间。pH值的大小控制着很多矿物的构成。(3)Eh值：与海洋的深度和不同的地区有所不同。一般在深度100200米，由于生物呼吸有机氧化物消耗，使其含量降到最低值。Eh值对铁、锰矿物的形成和存在形式影响十分显著。铁在复原条件下构成低价铁矿物，在氧化条件下构成高价铁矿物。 (4)二氧化碳与碳酸根：控制着碳酸盐岩矿物的沉淀和溶解。3、海洋生物生命的发展与进化源于海洋。生物主要发育在0200米水深的范围。从地质的目光来看，生物在其生长至死亡的整个经过中都在进行一种特殊的地质作用。二、海岸带与浅海带地质作用(一)、海岸带与浅海带概念1、海岸

4、带：海浪和潮汐所拍打的范围。(1)无障壁海岸包括：后滨带高潮线以上的一定范围。前滨带高潮线和低潮线之间。近滨带低潮线下面的范围。(2)有障壁海岸包括：潮上带高水位以上，特大潮水影响地带。潮间带低水位和高水位之间地带。潮下带低水位线下面地带。实际上还有泻湖、潮坪等等。2、浅海：30200米水深范围，宏大海浪能拍打的范围。该带生物繁盛，具有特殊的地质作用。(二)、海浪的剥蚀作用海浪的剥蚀作用有化学溶蚀和机械剥蚀两种，但主要是对海岸拍打的机械作用。首先，激浪对由基岩组成的海岸造成强烈的侵蚀毁坏。激浪施加于海岸岩石的压力，每平方米可达几千公斤以上。海水挤进岩石的裂缝以后，压迫裂缝中的空气，促进岩石崩裂

5、瓦解。强大的激浪还能够抛掷岩屑，甚至宏大的石块以撞击海岸，加速海岸基岩的毁坏经过。此外，海水有溶解能力，如海岸为可溶性岩石组成，更易于遭到溶蚀。在机械毁坏与化学溶蚀的双重作用下，海岸的毁坏就更为快速。其中坚硬的以及断裂不发育的岩石抵抗海蚀的能力较强，软弱的或断裂发育的岩石抵抗海蚀的能力较弱，前者常突出成为海岬(strait)，后者常凹入成海湾(gulf)。伸入海中的岩石和侵蚀成海蚀似桥状的拱桥(marinebridge)、直立水面的海蚀柱(marinestack)。坚硬岩石组成的海岸因受海蚀而崩塌，可构成陡峭的海蚀崖(marinecliff)。海蚀崖的下部因受激浪及其携带的石块撞击能够构成海蚀

6、洞穴(marinecave)。海蚀洞穴能够发展为平行海崖的凹槽，称为海蚀凹槽(marinetrough)。当海蚀凹槽的上部岩石发生崩塌时，海蚀崖便后退。海蚀作用沿基岩裂隙带发展可构成海蚀沟谷(warinecanyon)。如此反复，海蚀崖不断向陆地方向节节后退，在海岸带构成一个向上微凸起并向海洋方向微倾斜的平台，称坡切台。而被毁坏下来的碎屑物质搬运至水面下面沉积下来构成坡筑台(图516)。(三)、海浪的搬运作用海水对物质的搬运方式有机械和化学(溶运)两种。海浪的搬运主要以机械的方式搬运碎屑物质。对碎屑物的搬运仍有悬移、跃移、和推移三种。1、波浪的搬运作用波浪的作用能引起近岸带沉积物的搬运和沉积。

7、当激浪进击海岸时，构成向陆地前进的水流，称为进流ingressioncurrent。如波浪前进方向与海岸垂直，进流就将水下常九山雄豈梯岸潯迪地憩示童宙ftK.1即轩的砂、砾向岸上搬运。随着进流能量的耗散，部分砂砾留在岸上，部分砂砾随退回外海方向的水流一回流reflux又搬回水下。在进流与回流的往返作用下，砂、砾被磨圆而且得到分选。2、潮汐的搬运作用海平面发生周期性升降的现象称为潮汐tide。海水含地球上的一切物体恒受月地引力及月地系统围绕其质量中心旋转而产生的离心力共同作用日地引力较弱，也有影响。在地球的向月端引力大于离心力，合力指向月球，海水鼓起，发生涨潮risingtide;在地球的背月端

8、因离心力大于引力，合力背向月球，海水也鼓起，也发生涨潮。与此同时，在距离向月点90的地面上，海水面相应降低，发生落潮fallingtide。由潮汐引起的海面高度变化迫使海水做大规模水平运动，构成潮流tidalcurrent。涨潮时，潮水涌向陆地；落潮时，潮水退向外海。在平坦海岸带，潮水的涨落影响到相当宽阔的范围，对于沉积物起着反复的侵蚀、搬运和再沉积的作用，控制着沉积物的性质和特征。在狭窄的河口地带，潮流的侵蚀搬运作用十分强烈。当潮水涌进狭窄的水道时，潮高可激增至数米、十余米，流速增快，可达每秒数米；落潮时潮水又奔腾而下，因此河口被强烈冲刷，不构成三角洲，相反河口向外海呈漏斗状展开，称为三角港

9、triangularharbour。如钱塘江、恒河、叶尼塞河、亚马逊河、泰晤士河、易比河等河口即为强潮构成的三角港。四、海岸带的沉积作用1、滨海的沉积作用滨海shore是波浪及潮汐运动强烈的近岸水域，其下界为浪基面。滨海的宽度不一，在崖岸地区很宽，可达数公里以上。滨海带由于水体特别动乱，富含氧，阳光充足，生物以绿藻greenalgae八蓝绿藻bluegreenalgae类植物以及经得起波浪冲击的厚壳碎片为主。砂、砾的分选性与磨圆度良好，具有丰富的交织层与波浪。它们经常堆积成砂滩、砾滩以及砂咀、砂坝等形态。砂粒成分以石英最为常见。如海岸由石灰岩组成，则出现石灰岩质砂、砾，如海岸由火成岩组成，经常

10、有锆石、独居石、锡石、金刚石、金红石等重矿物富集，成为海滨砂矿。在枯燥炎热地区，表层海水所含CaCO易饱和而沉淀，围绕某些核心在海水处于不断搅动的条件下构成具鲕状构造的沉积物，最后转变成鲕状石灰岩。在平坦的海岸地区常有宽阔的后滨带，这里海水排泄不畅，终年潮湿，主要堆积泥质物，假如植物大量生长，可构成泥炭(marl)，最后转变成煤(coal)假如浅平的海岸带有凸起地貌(如砂坝、砂洲、砂咀、半岛、曲折的海湾)发育，能够导致近岸部分水域与外海发生隔离或半隔离，其中海水处于局限性流通状态，波浪作用弱，而潮汐作用盛行。其结果是这里分不出明显的后滨、前滨等地带，却能够构成平坦而宽阔的坪地，称为潮坪。其主体

11、位于高潮线与低潮线之间，宽度可达数公里，往往同泻湖共生，并出如今泻湖的周围。潮坪沉积或以砂质为主或以泥质为主，前者称为砂坪，后者称为泥坪。2、浅海的沉积作用浅海位于大陆架主体之上，其水深自低潮线向下至200m之间。浅海带有海流作用，且较强的波浪也能影响海底。故本带的海水较为动乱，富含氧，阳光一般能到达海水下层；盐度较为正常；生物较为丰富。其上半部有藻类植物及绝大多数的底栖动物，其下半部生物数量及类型减少。浅海带沉积物类型多样，碎屑沉积物Al、Fe、Mn氧化物、碳酸钙、碳酸钙镁以及磷酸钙等沉积物普遍发育。浅海的碎屑沉积从近岸到远岸，依次排列着砾石、粗砂、细砂、粉砂和粘土等。砂与粉砂层多分布在浅海

12、带的上部，具有交织层与波痕，泥质物多分布在较深部位，常具有水平层理。浅海带沉积物的特点是：近岸颗粒粗，以砂砾为主，具交织层理和不对称波痕，含大量生物化石，有良好的磨圆度和分选性，成分较单一；远岸带粒度细，以粉砂和泥质为主，具水平层理，波痕不发育，有时有对称波痕，分选好，成分较复杂。Al、Fe、Mn的氧化物主要是以胶体形式(少部分为真溶液)从大陆搬运入海的，碰到电解质后易于凝聚，有时富集成为矿体。它们经常具有鲕状构造，成为鲕状铝质岩(ooliticaluminousrock)、鲕状铁质岩(ooliticferruginousrock)、鲕状锰质岩(ooliticmanganousrock)。由于

13、Al、Fe、Mn的胶体具正电性，SiO2的胶体具有负电性，因此鲕状岩石中常含有SiO2的成分。在AlFeMn系列中，Al的氧化物最不稳定，堆积的地方离岸近期；锰的氧化物最稳定，堆积的地方离岸最远；铁的氧化物堆积在两者之间。此外常有磷酸钙的生物化学沉积物，呈层状或结核状产出，与锰质沉积物共生。碳酸盐沉积主要包括生物石灰岩和碎屑石灰岩等。生物石灰岩中以生物礁(organicreef)为代表。生物礁是由生物生长所构成的海底突起。造礁生物种类很多，最有代表意义的是珊瑚。造礁珊瑚(reefcoral)的生长需要严格的条件，包括20C左右的暖和海水，充足的阳光，水质清澈不含泥砂，含盐度正常及水深一般不超过

14、60m等。因此它是沉积环境的指示生物。古生代的生物礁就是具有生物骨架构造的石灰岩，即礁灰岩。浅海沉积中碎屑石灰岩甚为广泛。碎屑能够是由生物介壳及骨骼破碎而成，可以以是海底碳酸钙质沉积物经侵蚀而成。绝大部分浅海沉积物都含有生物化石，有的还含有海绿石(glauconite)。三、半深海及深海带地质作用半深海泛指水深2004000米的深度大陆斜坡一带。深海泛指水深4000米下面的深度大陆斜坡至海盆地带。一、半深海地质作用1、半深海的搬运作用洋流的搬运作用海水做大规模的定向流动称为洋流或海流oceancurrent。它即见于海水表层，也能构成于海水深部；即发生在近岸地带，也分布于远海水域。表层洋流影响

15、深度不超过loom深部洋流可达深海底。洋流的运动方向能够是水平的，可以以是垂直的上升或下降。控制的因素是盛行风的方向、科里奥利效应、大陆的轮廓、岛屿的存在和海底地形等。洋流的速度一般不超过o.51.5m/s。洋流的地质作用主要在于搬运。洋流对海底稍微的侵蚀作用并能搬运细粒的碎屑物质。2、半深海的沉积作用半深海bathyal是位于大陆坡上的水域。半深海代表性的沉积物是由悬浮物质缓慢沉淀而构成的泥质与粉砂或细砂的混合物，以细粉砂占优势。它们大部分是陆源的，少数为生物成因，并含有不等量的CaCO，3有时含有火山物质。其中具有蓝灰色、灰绿色者称为蓝泥或青泥bluemud，系因沉积物中存在氧化亚铁及有机

16、质，是海底复原环境的标志。在热带的半深海带发育红泥redmud，为砖红色、红棕色，这种颜色并不意味着海底为氧化环境，而是因陆缘物本身为大陆的红土laterite。在有利的条件下如暖流与寒流交汇以及沉积速度很慢时，本带沉积物中出现丰富的海绿石，使沉积物成为绿色，称为绿泥greenmud。在火山作用强烈的地区，其沉积物中混入大量火山灰、浮石、火山角砾，称为火山泥volcanicmud。在珊瑚岛附近则发育珊瑚泥coralmud，它是由珊瑚礁的海蚀产物堆积而成的。二、深海地质作用1、深海的搬运作用浊流的搬运作用浊流turbiditycurrent是含有大量悬浮物质，因此比重大最大可达1.52.og/c

17、m，并以较高速度向下流动的水体。浊流中的悬浮物质是砂、粉砂、泥质物，有时还携带砾石。浊流起源在大陆架之上或大河流的河口前缘。那里堆积的厚度大而松懈的沉积物在强大的波浪搅动、地震震动、河水的冲击以及海底滑坡等因素的作用下，重新活动并扩散于海水之中便构成浊流。其中尤以大规模的海底滑坡作用最为重要，而地震与河口前缘松懈物的过量堆积则是触发海底滑坡的因素。一般讲来，浊流规模大且速度快，具有很强的侵蚀、搬运能力，因此它对海底沉积物的沉积和海底地貌形态的塑造起着重要作用。横切大陆架和大陆坡并终止在陆隆上的海底谷地，即海底峡谷submarinecanyon，是浊流侵蚀的产物，也是浊流运行的通道。它普遍见于大

18、陆及大型岛屿的边缘，谷深数百米，谷宽数公里。其首部常起源于大河河口，其前端在陆隆上分散成很多支谷。如中大西洋北部格陵兰和布拉多之间有一条世界最长的海底峡谷，它由北向南延伸到深度为5000m的深海平原上。海底峡谷原先可能是河口的水下部分，后来因遭到浊流影响而扩大。2、深海的沉积作用深海deepsea是位于洋底上的水域。深海底水体安静冷静僻静，生物很难生存，只要极少的低等生物，沉积物供给量少，长期补偿缺乏“饥饿盆地，沉积速度一般特别缓慢。有三种沉积类型：(1)软泥(ooze)为粒度介于粉砂级与泥质级之间的沉积物。其分布最为广泛。生物软泥(ooze)含有丰富的(常占50%以上)生物骨骼，主要是浮游生

19、物骨骼，其余为泥质及粉砂物质。按其成分分为钙质软泥(calcareousooze)与硅质软泥(siliceousooze)两类。属于钙质的有抱球虫(globigrina)(有孔虫之一种)软泥及翼足虫(pteropod)(属于软体动物)软泥；属于硅质的有放射虫软泥(radiolarianooze)及硅藻软泥(diatomooze)(常含有硅质海绵骨针(spongespicule)。它们分别以其占主导的有关生物种属命名。红色粘土(redclay)主要为粘土构成，含大量火山碎屑，生物很少，CaCO3含量微弱，颜色为红色。金属泥(metallicmud)和锰结核(manganesemodule)金属泥和锰结核是在深海底堆积的具有经济意义的矿产资源。金属泥富含重金属元素的泥状沉积物。自从1965年在红海底约2000m深处发现了金属泥后，已经在大西洋、太平洋、印度洋的洋脊上陆续发现了很多类似的金属泥，其产出部位都具有海水温度高、含盐度高、重金属含量高的特点。