海洋侵蚀搬运作用

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第五章海洋及湖泊的地质作用掌握:基岩海岸的侵蚀过程和海蚀地形;滨海带碎屑沉积物和主要沉积地形;浅海区的碎屑沉积物;浅海区化学沉积方式及主要沉积物;浅海生物碎屑堆积和珊瑚礁;半深海和深海区各种软泥、大洋粘土和锰结核沉积。了解:海水的运动方式;海洋环境分区;沙质海岸的改造过程;泻湖的形成及其沉积物特征;浊流及浊积物特征;湖泊的分类;干旱气候区湖泊中盐类沉积;潮湿气候区湖泊的沉积方式和主要沉积物。第一节海洋的侵蚀和搬运作用涉及的英文术语seawave;wavebase;tide;tidecurrent;oceancurrent;littoralzone;neriticzone;bathyalzone;abyssalzone;seanotch;seacave;seacliff;wavecutbench;wavebuiltbench;seastack;seaarch;第一节海洋的侵蚀和搬运作用一、海水的运动及海洋的环境分区(一)海水的运动影响海水运动的主要因素:风、日月引力、海底地震或火山爆发、地球自转、海水温度、盐度。海水运动的主要方式有:波浪、潮汐、洋流和浊流。海水的运动是海洋地质作用的主要动力。1.波浪(seaweave)是海水最基本的运动方式,主要由风吹引起。在风与水面之间磨擦力的作用下,海水运动形成波浪。波浪运动时水质点基本上绕某个平衡位置作圆周运动,向前位移很小。(在海水中游泳)波浪中水质点的实际运动情况水面波浪起伏的最高点称波峰,最低点称波谷,两峰之间的距离称波长,波峰与波谷之间的垂直距离称波高。波长及波高的大小与风力、水深有关。在广海深水区,风力越大,波浪的波长和波高就越大。波浪的要素波浪运动模式水质点的动能在向下传递过程中,随水深增加、压力增大,内摩擦力也增大,质点运动圆周变得越来越小。实验证明,其圆周直径的减小与波长呈函数关系,当水深达1/2波长时,波浪运动已很微弱。一般认为此深度是波浪作用的下限,即浪基面(wavebase)。另外由于海水深度的差异,海底对运动的水质点产生的影响也不同,因此波浪运动的特点也不同,据此,波浪作用又可分深水波和浅水波。波浪作用的下限——浪基面深水波出现于深度大于1/2波长的水域,质点作规则的圆周运动。波浪规则对称,不发生变形。浅水波出现于深度小于1/2波长的水域,质点运动受内磨擦力和海底磨擦力的影响,表层水质点运动比下层水快,运动轨迹变形,成椭圆形,形成向前倾的不对称波浪。随水深进一步变浅,波浪翻卷,卷入空气,在空气压力与重力的作用下形成破浪。破浪因惯性冲上海岸形成进流,进流在重力作用下沿斜坡回到大海形成退流(底流)。当进流方向与海岸斜交时,可同时形成退流和平行海岸的沿岸流。波浪运动的过程浅水区波浪运动的变化在礁石海岸的较深水区,波浪突然受阻后,波长迅速减小,波高急剧加大,形成拍岸浪。能量巨大,冲击力可达29吨/m2。威力巨大的拍岸浪威力巨大的拍岸浪波浪折射现象在岬角及海湾发育的海岸地带,波浪受海底磨擦力不同的影响,使波浪向海岸推进的速度产生差异。海湾处快,从而使波脊线(波峰连线)弯曲,趋向与弯曲的海岸平行,这种现象称波浪折射。由此导致波能向岬角聚集,在海湾分散。WaverefractionWaverefraction海啸在海底火山或地震发生时,海水产生汹涌的海波,波高可达几十米,称海啸tsunami。能长距离传播,可将上百吨船只抛上海岸。Tide是由月球和太阳引力引起的地球海水面周期性升降现象。而由海水面升降导致的海水水平流动则称潮流(tidecurrent)。海面升高,海水涌上海岸称涨潮,反之称落潮。高潮,低潮,潮差。潮差以朔(农历初一)望月为周期变化,潮差最大时为大潮,最小时为小潮。在海峡、海湾、河口及低缓的海岸带,潮汐作用尤为明显,潮流速度也快。2.潮汐(tide)oceancurrent是海洋中沿一定方向有规律移动的海水。分表层洋流和深层洋流。表层洋流主要受盛行风的磨擦力拖带作用产生,以水平运动为主,深度为100-200米。深层洋流由温度和盐度差引起,具水平和垂直两个方向。以上两种洋流可相互转换,并长距离迁移,对海洋沉积和生物分布有重大影响。3.洋流(oceancurrent)世界洋流图大西洋的深海流turbiditycurrent是海洋或湖泊中载有大量悬浮物质的高密度水下重力流,相当于水下“泥石流”。turbiditycurrent的特点是密度大,携带大量粘土、泥沙及砾石。分布于陆架外缘、大陆坡上部或河口三角洲前缘,诱发因素主要为地震。4.浊流(turbiditycurrent)根据深度及海底地形可分滨海、浅海、半深海及深海。各区的水动力特点、物理化学及生物特征各不相同:(二)海洋的环境分区图5-6海洋环境分区滨海(litoralzone):低潮线与最大高潮线之间的海陆交互地带。环境变化大,水动力强,生物稀少,常暴露地表。滨海带的宽度取决于潮差的大小及海岸地形的坡度,潮差大、坡度缓,则滨海带宽,反之则窄。浅海neriticzone:低潮线以下至水深200米之间的海域。海水较浅,阳光、氧气充足,生物丰富,水温受季节影响,海底平缓,以波浪的影响为主。陆源物质较丰富。半深海bathyalzone:水深200-2000米之间的海域。海底地形较陡,平均坡度4.3度以上,是大陆坡分布的地带。大陆坡上常发育深达数百上千米的海底峡谷。由于水深,透光性差、水温较低,海水运动以洋流为主,生物贫乏,以浮游生物及食腐生物为主。深海abyssalzone:水深大于2000米的广大海域,是大洋盆地的分布区。陆源物质少,海水运动以洋流为主,生物贫乏。海洋对海岸及海底岩石的侵蚀破坏作用称海蚀作用。分机械侵蚀和溶解两种。机械侵蚀主要是由于海水的波浪运动、潮流等对海岸产生的破坏作用,具体又可分冲蚀和磨蚀两种。溶解是由于海水中含较多的CO2等溶剂,可对海岸及海底岩石产生溶解作用。二、海蚀作用基岩海岸:由坚硬的、未经移动的岩石所组成。特点:坡度相对较大,潮间带窄,海岸线不平,多岬角和港湾。海蚀凹槽seanotch:由于基岩海岸向陆方向海水迅速变浅,导致拍岸浪,海水及所带沙石反复冲击和磨蚀基岩海岸,使下部岩石破碎,并被掏空,形成平行海岸延伸的凹槽。海蚀崖seacliff:海蚀凹槽上部岩石崩塌后形成海蚀崖。波切台wavecutbench:海蚀崖不断后退,在前方形成微上凸向海倾斜的的基岩平台。(一)基岩海岸的海蚀作用seanotch&wavecutbench(一)基岩海岸的海蚀作用海蚀洞seacave:在岬角处,由于波浪的折射,在岬角两侧受能量集中的波浪冲蚀而形成的洞穴。海蚀穹seaarch:海蚀洞进一步发育连通扩大而成。海蚀柱seastack:海蚀穹崩塌而成孤立的石柱。•波筑台wavebuiltbench:由波切台上的塌积物随退流搬运至低潮线以下沉积下来所形成。seacaveSeaarchSeastackSeastack基岩海岸海蚀平衡剖面:当地壳长期稳定,平均海平面不变时,随波浪侵蚀作用进行,波切台逐渐展宽,当其宽度发展到波浪虽在波切台上运动,但能量基本消耗在克服与波切台的磨擦和搬运碎屑物时,波浪不再有侵蚀能力,此时,基岩海岸的横剖面呈上凸曲线,曲线上各点的侵蚀强度趋于零,此剖面称为基岩海岸海蚀平衡剖面。总之,基岩海岩海蚀作用的结果,是使海岸趋于平直,地形坡度变缓。基岩海岸海蚀作用结果图5-7基岩海岸海蚀平衡剖面的形成过程沙质海岸:由松散的沙粒所组成的海岸,地形较为平坦。改造的动力:波浪和潮汐,进流和潮流带动砂粒向海岸方向运动,底流又把部分沙粒带回海中。(二)沙质海岸的改造过程沙质海岸(二)沙质海岸的改造过程首先假定原始沙质海岸坡度各处一致,处于动态平衡的中立点。中立点上进流和退流动力与沙粒重力沿坡向的分力大小相等、方向相反,沙粒只绕各自的平衡点作往复运动。中立点以上,水浅,波浪冲击力强,沙粒向岸运动。中立点以下则向海方向运动。长期作用后,形成下凹的形态。中立点以上坡度变陡,以下变缓。(二)沙质海岸的改造过程形成的地形:沿岸堤:迁移的沙粒在高潮线附近堆积成沿岸分布的长条状沙垄。水下沙坝:在低潮线附近(中立点以下)堆积成平行海岸分布的长条状垄岗地形。沙质海岸平衡剖面的形成三、海洋的搬运作用动力类型:波浪、潮流和洋流是主要动力,在滨海及浅海的近岸区域,通常以波浪为主,潮流为次;在近海有狭窄海道的地区潮流搬运作用明显;半深海及深海则以洋流为主。波浪:主要在浅水区,进流、退流和沿岸流使碎屑物向岸、向海或沿岸呈“之”字形运动,碎屑物多为颗粒较粗的沙砾,细小颗粒也可悬浮在海水中被波浪搬运。潮流:主要在海峡、河口湾等水道狭窄的海域或泥滩海岸,搬运大量细小物质和溶解于海水中的化学物质。洋流:是深海区的主要搬运动力,流速慢,仅搬运悬浮的碎屑物,如粘土和微小生物的遗体及溶解于海水中的化学物质,搬运距离远,但因物源少而搬运量小。

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