08海洋沉积之大陆边缘沉积及大洋沉积_海洋地质学系列.

08/10/2015ChinaUniversityofGeosciences(Wuhan)第五章海洋沉积学一、近岸沉积二、大陆边缘沉积1.陆架硅质碎屑沉积2.陆坡-陆隆硅质碎屑沉积3.大陆边缘碳酸盐沉积三、大洋沉积讲课提纲海洋的三个地形单元。。。。。。►1.陆架环境的动力因素陆架环境中存在着物理、化学、生物及地质等动力因素，这些作用过程控制着陆架环境的沉积作用和沉积格局。陆架环境动力因素物理作用过程化学作用过程生物作用过程地质作用过程二、大陆边缘沉积（一）陆架硅质碎屑沉积►1.陆架环境的动力因素——物理作用过程陆架泥沙的搬运、沉积以物理过程为主，主要营力是潮汐、风暴浪及风海流，还有因温、盐梯度和科氏力引起的密度流、地转流以及洋流。内陆架以潮汐及风暴浪作用为主导，外陆架以洋流作用占主要。潮流作用可以是永久的，它使海平面发生周期性涨落。潮波从大洋传播到陆架外缘，在向岸方向变得越来越不对称，形成流速达数cm/s的潮流,潮流流速随水深变浅而增大，而且有涨潮流速大于退潮流速的趋势，导致碎屑物的向岸搬运和沉积；也可能作为前进潮波沿海岸运动。1）潮汐2）波浪波浪的效应是搅动沉积物，使碎屑质点进入悬浮状态而被搬运；即使未被搬运，再沉积时也会产生特征的沉积构造。普通波浪对陆架泥沙的搬运影响不大，仅对滨外沙坝的顶部可产生影响；而风暴浪作用的深度可达200m，对整个陆架的动力过程具有重要影响。（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►1.陆架环境的动力因素——物理作用过程风暴作用能产生两种结果：7级以上台风形成的常见事件——风暴潮；时速大的飓风（9级以上中纬度的冬季风）产生的罕见事件——风暴流。风暴潮是由传播速度巨大的风暴波能将海水涌向滨岸使潮面巨升形成的。在风暴过程中可发生三种效应：气压效应—气压出现水平梯度形成气旋式低压，使沿岸海面升高(沿岸增水)。典型的气旋可造成沿岸海面升高约0.5m。风效应—①形成高速(200cm/s)的向岸风海流；②形成离岸的底层补偿回流波浪效应—波浪搅动与底层补偿回流结合形成脉动的复合流，将沿岸泥沙向海搬运，并形成粒序风暴层。水较浅时可使海底形成低丘和洼槽相交替的波状表面及丘状交错层，并被搅动起的悬浮沉积物所覆盖。风暴浪可造成沉积物液化产生重力流，因而陆架上常见分选差、具变形层理的沉积物与具大型丘状交错层理的沉积物共生的现象。2）波浪（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►1.陆架环境的动力因素——物理作用过程2）波浪（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积气压效应风效应波浪效应►1.陆架环境的动力因素——物理作用过程风对水面的剪切应力产生海流。最强的风成海流是伴随向岸风或沿岸风出现的。沿岸风往往产生大致平行陆架边缘流动的单层海流体系。向岸风能产生双层海流体系，其上层向陆流动，而下层向海流动。这些海流与波浪联合作用有助于挟带沉积物，同时也可能加强或减弱潮流。3）风海流海水在水平及垂直方向上都可出现密度差，由于海水密度不均匀而产生的海流称为密度流。造成密度差的因素是淡水入流、浅水层的暴晒和蒸发速率不同。向海流动的覆于较重海水之上的冲淡水羽体可将陆源粘土搬运到陆架及其远方沉积，从而形成平行海岸扩散的泥质沉积带。4）密度流部分洋流可以影响到一些陆架的外部。5）洋流（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►1.陆架环境的动力因素——化学作用过程陆架硅质碎屑沉积作用中，化学作用过程主要发生沉积物-海水和颗粒-孔隙水的界面上。通过海解作用、逆风化作用及沉淀作用形成各种海洋自生矿物。海解作用——沉积物与海水之间发生离子交换或化学反应。蒙脱石晶格中的Al被海水中的Mg替代，转变为绿泥石；高岭石吸附K转变为伊利石。海绿石即为粘土矿物发生海解作用的产物。逆风化作用——已风化的硅酸盐碎屑或硅酸凝胶与海水作用生成硅酸盐的化学反应，主要形成粘土矿物：沉淀作用——碳酸盐、磷酸盐的沉淀、溶解。（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►1.陆架环境的动力因素——生物作用过程生物特别是底栖生物在运动、摄食、排泄、掘穴活动中使陆架底质发生扰动，破坏沉积物的原始沉积构造。生物活动对沉积物的影响有：改变沉积物的粒度、分选性、组构、含水量、固结性、剪切强度和稳定性；搬运沉积物营养再生作用形成特征的生物成因构造，如斑团构造、潜穴构造等。（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►1.陆架环境的动力因素——地质作用过程海面变化—塑造了现代陆架地形（多级阶地）及平均深度为130m的陆架坡折带。低海面时，陆架大部分出露，河流的侵蚀、沉积作用使陆架变平坦，在陆架外缘堆积三角洲体系；间冰期海面上升，岸线快速向岸推进。构造作用—决定着大陆的抬升速率、汇水盆地格局、河流载荷量及性质，也影响着海岸平原和陆架的宽度、坡度。（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►2.陆架类型及其沉积作用1）陆架类型潮控陆架—中等或高潮差，潮流流速约50-100cm/s，大量泥沙进行周期性搬运浪控陆架—正常波浪只能对水深小于20m的浅陆架发生影响，较少见风暴控陆架—当风暴频率很高，则呈现风暴控制的状态洋流控陆架—狭窄而面向开阔大洋的陆架，经常受强劲的单向海流的持续作用（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►2.陆架类型及其沉积作用2）现代陆架沉积物类型残留沉积—由晚更新世末沉积组成，其结构特征与现代水动力状况不平衡。现代沉积—主要为陆源碎屑，由砂或泥组成，分布在内陆架，向海变薄，沉积物属性与现代沉积环境一致。准残留沉积(变余沉积)—受现代海洋动力、生物和化学过程改造过的残留沉积。东南非洲陆架沉积相立体图：A-浪控内陆架砂席相；B-海流控中陆架沙束相；C-外陆架残余砾石相（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►2.陆架类型及其沉积作用3）潮控陆架浅海碎屑沉积——沉积环境和发育机制潮控大陆架通常是一些开敞性差的大陆架和地形束狭、流道窄小的海峡，以及某些潮差＞3m，潮流速度＞60-100cm/s(l-2节)的开敞大陆架。潮流能够搬运大陆架上的泥砂，形成大型、中小型沉积地形。潮流方向、途径、流速是直接影响沉积物搬运和沉积的主要参数。陆架浅海有两种潮流类型：往复潮流和回转潮流。在往复流中涨潮与落潮流定时往复，方向相反。回转潮流的流向在一个潮汐周期内逐渐变化，水质点沿椭圆形轨道运动，涨潮流与落潮流途径不同。（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►2.陆架类型及其沉积作用3）潮控陆架浅海碎屑沉积——沉积物分布特征普通潮控陆架沉积物：有砾、砂、泥；可分别形成砾石席、砂席、泥区，三者顺优势潮流方向有序展布；上游砾石席，中游砂席，泥区常位于潮流搬运路线末端。（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积北海及大列颠岛周围的砂净搬运方向（A）和沙席、砾石席的预测分布（B）（Gride,1982）►2.陆架类型及其沉积作用3）潮控陆架浅海碎屑沉积——沉积物分布特征海峡沉积物(狭窄型)：沉积物轴部粗，向两侧变细，反映出轴部流速大，近岸流速小的特点。琼州海峡沉积物分布图显示基岩与砾石是斑点状分布轴部为中砂带，东西延伸南北两侧为细砂、贝壳砂带，沿岸海湾以泥为主中砂带轴部雷州半岛海南岛海峡沉积物(宽阔型)：如圣·乔治海峡东西宽80-153km，北通爱尔兰海，南连大西洋，其沉积粒序顺流向展布，北段较窄处为砾石席，南段开阔，为砂席。（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►2.陆架类型及其沉积作用4）风暴控陆架浅海碎屑沉积——风暴沉积风暴沉积:是一种罕见事件，主要由飓风或强台风等引起的回流、振荡水流产生的一种向海流动的高密度重力流。也称风暴岩或风暴流沉积。风暴沉积物粒度自陆往海，由粗变细。风暴浪基面以上的风暴沉积物以砂、砾为主。风暴沉积的垂向层序具有规律性，反映了风暴阶段能量的演变。层序自下往上为：①风暴前正常浅海泥层；②侵蚀面以上为底部滞留沉积，由贝壳、泥砾、岩屑组成；③细砂层，粒序层理或块状层理，宏观上为丘状层理；④风暴后的正常浅海泥层、水平层理。（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积风暴沉积的垂向层序（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►2.陆架类型及其沉积作用（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积远源的异地风暴岩：大部分砾屑含氧化圈，磨圆较好，基质支撑（一）陆架硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积一、近岸沉积二、大陆边缘沉积1.陆架硅质碎屑沉积2.陆坡-陆隆硅质碎屑沉积3.大陆边缘碳酸盐沉积三、大洋沉积讲课提纲海洋的三个地形单元。。。。。。►1.沉积作用影响因素地质构造环境——控制陆坡-陆隆沉积作用的一级制约因素。海面变动——间冰期海面上升，宽阔平缓的陆架使河流物质大都堆积在其内带，只有少数能到达陆坡，不利于陆隆的发育；冰期海面下降，陆架大部分暴露，河流可将其载荷直接堆积在陆架坡折带附近，大量的陆源物质可以重力流形式搬运入陆坡、陆隆及深海平原。物源条件——陆坡-陆隆以再沉积作用为主，供给再沉积作用的物质来自过渡物源区，即陆架边缘。河流将碎屑物质输送至陆架外缘，为再沉积作用提供物源。生物活动——生物生产力和生命活动影响着质点的类型和浓度，从而也影响底质的沉积速率。（二）陆坡-陆隆硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►2.搬运沉积过程陆坡-陆隆的搬运沉积过程可分为连续过程和不连续过程两种。连续过程——包括沉降作用、浑水流羽体和底层流（底层边界流具有等深流性质）等，此过程碎屑浓度很低，因此沉积速率也很低；不连续过程——包括浊流、碎屑流和滑动等方式，此过程碎屑浓度很高，因此沉积速率也很高。（二）陆坡-陆隆硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►2.搬运沉积过程——块体运动陆坡重力块体的搬运类型(据Kruitetal,1975)岩崩滑动滑塌泥石流浊流滑来岩(泥砾岩)滑动岩滑塌岩泥石流浊积岩（二）陆坡-陆隆硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积浊流：沉积物重力流的一种，由沉积物和水混合而成的密度大于周围水体的阵发性强劲重力潜流。浊流密度：1.03-1.3g/cm3，低于碎屑流（泥石流）密度（1.5-2.4g/cm3）浊流结构：分头、颈、体、尾四区，地形坡度＞1.24o时，头部厚度大于体部；地形坡度＜1.24o时，则体厚于头。浊流是将陆缘碎屑物质搬运到陆坡或深海平原的主要营力。必要条件：大量碎屑物堆积在较陡斜坡(陆坡)附近，或有高悬浮载荷的大河延伸到陆架边缘。触发机制：阵发事件，如坍塌、滑坡、风暴浪、海啸及地震►3.沉积物类型-浊流沉积（二）陆坡-陆隆硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►3.沉积物类型-浊流沉积鲍马层序（Bouma，A.H.，1962）鲍马层序是一次浊流事件形成的浊积层的理想层序，在垂向上自下往上具有A、B、C、D、E五个段。E段—泥，具粒序性，常见生物扰动构造；D段—细粉砂，平行纹层，常见同生变形及粒序构造C段—中粉砂，交错层理、粒序层理，偶见包卷层理B段—砂，平行纹层、粒序层理A段—砂或砂质粉砂，块状，无粒序或不明显，具冲刷底面（二）陆坡-陆隆硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►3.沉积物类型-浊流沉积（二）陆坡-陆隆硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►3.沉积物类型-等深流沉积等深流是沿海底等高线成水平流动的一种流体，除了汇聚区和增高区外，流速一般较低，常为密度流，也称等高流、深部平流或温盐底流。等深流沉积是现代陆坡重要的沉积类型，常与重力流沉积、半远洋沉积呈互层。等深流沉积常具有如下特点：呈巨大的平行等深线的脊堆状，稍高于周围洋底，横断面呈弧形在垂向上沉积层序变化无明显规律，正粒序和逆粒序常共生生物扰动作用十分发育，但又存在模糊的流成构造成分上是原地(深海生物骨屑)和它生(陆源碎屑)的混合物还存在一些辅助标志，如等深流的存在及底流成地貌等（二）陆坡-陆隆硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►3.沉积物类型-等深流沉积（二）陆坡-陆隆硅质碎屑沉积二、大陆边缘沉积►3.沉积物类型-远洋和半远洋沉积半远洋沉积—分布在陆缘及离陆源物源不太远的环境，由原地浮游生物碎屑及平流缓慢扩散输