海洋地质作用

海洋地质作用黄定华中国地质大学（武汉）•地球生物学系海洋地质作用的学习要点波浪，潮汐和洋流：分类，成因和运动海洋分区：动力，特征，地质作用滨岸带地质作用：类型，特征，产物基岩海岸平衡剖面；沙质海岸平衡剖面；波切台与海蚀阶地；潮坪，沙坝与泻湖浅海沉积特征海平面升降，厄尔尼诺与拉尼娜事件1.海洋概述海水的物理化学性质，海洋生物，海洋环境分区和海水的运动等，这四方面的特征对海洋地质作用的过程和产物有重要影响。海水的物理性质温度（光照；水深）:与热传导方式有关密度:（1.025），比热容(3.9)：最大——1m3海水降低1ºc可使3千m3空气升高1ºc渗透压:与海洋生物的生态习性密切相关s海水的化学组成NaCl、MgCl2；MgSO4、CaSO4、KSO4；CaCO3，痕量元素，气体与氧等盐度计算Knudsen公式：S‰=0.030+1.8050Cl‰．以置换氯当量计算（1902年）实用盐度标度：利用盐溶液的电导率测定，去掉‰后的值为原盐度的1千倍（1978年）。海水的化学组成s020040060080010001200纯水ClNaSO4MgCaK痕量元素种类—（浮、游泳、底栖）数量—（海-陆比：69与54；20与2.5），分布—（礁生态系-海洋绿洲）,作用—（陆地：1/3只占1%面积）海洋生物海洋的环境分区1.滨海区:低潮线与最大高潮线之间的海陆交互地带。2.浅海区，低潮线至水深200米地带。3.半深海区，200-2000米的地带。4.深海区，大于2000米的地带。海洋共分为滨海（潮上，间，下带）、浅海、半深海、深海四种类型的环境空间。它们的水动力条件与运动方式；地形；水温、光照与生态特征都有所不同，因此其地质作用的过程和产物也各有差异。水动力地形物源滨海区波浪，潮汐，强复杂多变陆源为主，内源及其它兼有浅海区海流，波浪，较强平缓开阔碎屑、化学及生物源半深海区海流，弱陡而狭窄泥质深海区基本静止，浊流开阔有起伏生物与化学源海洋地质作用与海洋分区的关系海岸带地形水下岸坡区近滨外滨海滨平均高潮线平均低潮线浪基面潮下带潮间带潮上带海滨线海岸线海滩区海岸区前滨后滨现代海岸带浅海古海岸带2.海水的运动海水不能将自身的势能转化为动能而运动，从这一意义上讲，一般认为海水不是流水，而是静水。故海水只能在外界的影响下获得运动的能量并产生相应的运动方式，具体可以划分为海浪（或波浪），潮汐和洋流三种。海浪海浪是海洋中波浪现象的总称。它是指海水在外力作用下，由于水质点离开平衡位置作周期性运动，从而向一定方向传播而形成起伏扩展的波状现象。波浪包括波峰、波谷、波长和波高四要素。海浪可以细分为风浪，潮波，海啸，气压波和船行波等多种类型。波浪的成因类型与能量特征行星波潮波长重力波地震波涌风波10710610510410310210110-1秒（年月周日时分）能量时间波浪要素与浪基面浪基面：波浪作用达到的底界(水深＝二分之一波长(L/2)，或r=0.5he-2a)波高平均海平面海底波峰波谷水深波长风浪深水波：在深海或大洋形成的风浪，波的传播只是海水质点在平衡位置上作周期性圆周运动。在水深不超过1/2波长的浅水区，波浪会因与海底之间的磨擦而逐渐变形直至破碎。浅水波对称波波浪倾浪破浪底流激浪洗浪非对称波波形分类进流后滨近滨前滨倾浪带破浪带激浪带冲洗带海滩地形与波浪分带卷波台阶滩面沿岸沙坝水下沙坝平均低潮线肩顶滩肩滩脊沟槽陡岸激浪浅滩洗浪激浪和洗浪岸流进岸流离岸流沿岸流波浪到达岸边后会形成方向不同的三种岸流：海洋中沿固定方向以相对稳定的速度流动的水体洋流主要成因为：1.季风或信风及温差引起表层洋流。2.盐度和温差引起深层环流。3.浊流：是海洋中载有大量悬浮物质的高密度水下重力流。发生于特殊的部位—大陆斜坡。洋流洋流是海洋中大规模的海水所作的定向流动。地球上的洋流分布主要受盛行风、海水密度不均匀、地转偏向力、海底地形、海岸轮廓和岛屿等影响。流动方向既有水平方向的，也有垂直方向的。其中能循环起来的称为海洋环流。洋流大西洋深海洋流循环由月球和太阳的引潮力作用引起的海面周期性升降现象称为潮汐。潮汐引起的海水的周期性水平流动称潮流。潮汐潮汐要素：潮汐有四个位相涨潮平潮落潮停潮涨潮涨潮：海面升高，海水涌上海岸。落潮：海面下降，海水从海岸退回。高潮：涨潮时海水面最高处。低潮：落潮时海水面最低处。潮差：高潮与低潮的高差。大潮与小潮：定义：海水对海底或海岸岩石的破坏作用。分为机械侵蚀和化学溶蚀两种。根据海岸地形及岩石出露情况分为：基岩海岸、沙质海岸、泥质海岸等。3.海洋的剥蚀作用基岩海岸的特点：海底地形坡度大，海浪的能量未耗损，可形成动能强大的拍岸浪，机械侵蚀作用十分强烈，是海蚀作用最强烈的地区。基岩海岸的海蚀作用基岩海岸的平衡剖面及其形成过程波筑台波切台海蚀崖海蚀礁海蚀洞海蚀柱岸边激浪的强烈冲刷作用形成高度大致相同的凹槽，宽度大于深度的称海蚀穴；深度比宽度大的称为海蚀洞。冲入洞中的浪流及其对空气的压缩作用，可将洞顶击穿，称为海蚀窗。海蚀穴顶的岩石因下部掏空而不断崩塌，这样形成的悬崖称为海蚀崖。海蚀地貌海蚀崖不断后退，在陡崖的前方留下一个向海微倾斜的基岩平台，称为海蚀平台或波切台。由于岩性和构造的差异，波切台表面遍布几十厘米高的岩脊，称岩脊滩。向海突出的岬角同时遭受两个方向波浪的作用，可使两侧海蚀穴蚀穿成拱门状，称海蚀穹。在平台上残留成突立的岩柱，称海蚀柱。海蚀地貌波切台海蚀崖海蚀(洞)穴海蚀阶地（古波切台）（岩脊滩）波浪对海岸线的破坏与重建12波脊线海湾海岬海湾海蚀海蚀波浪折射对海岬两侧强烈侵蚀基岩海岸的侵蚀与海岸线后退海蚀洞穴贯穿形成海蚀窟窿窟窿顶部垮塌形成海蚀礁(柱)海蚀礁破坏消失，海岸线后退海蚀地形北戴河小东山海滨波切台水动力地形物源滨海区波浪，潮汐复杂多变陆源，内源及其它兼有浅海区海流，波浪，平缓开阔碎屑、化学及生物源半深海区海流，弱陡而狭窄泥质深海区基本静止开阔有起伏生物与化学源4.海洋的搬运作用波浪、潮流和洋流是海洋搬运作用的主要动力。滨海区：以波浪为主，潮汐辅之当波浪垂直海岸时，碎屑物作往复运动，其较大颗粒向岸运动，较小颗粒向海运动。由岸至海，搬运物由粗到细。当波浪与海岸斜交时，颗粒作之字型运动进流和底流在沙、泥质沉积物上常常留下气泡沙和流痕。流痕有树枝状，辫状，菱形等形状。沙质海岸地形平坦，潮间带宽，波浪的能量大部分损耗在海底阻力上。波浪形成进流与退流，造成沙粒往复运动，不同地点的沙粒运动量不同，以中立点为中心形成沙质海岸的平衡剖面。沙质海岸的改造过程：沙质海岸平衡剖面中立点沿岸堤水下沙坝沙质海岸的形成与改造当波浪与海岸线成正交的方向传来时，海岸带的泥沙在波浪底流的作用下垂直海岸运动，这是泥沙的横向运动，以其为主可以形成一系列海湾地貌海陆老虎石连岛沙坝离岸堤浅海区：以流向海洋的潮流为主要搬运介质，随着离岸距离的增加搬运物由粗到细（细沙-粘土）半深海-深海区：以洋流搬运为主，因远离陆地碎屑物少，且洋流流速缓慢，仅能搬运悬浮物质。基本特点：海洋是地球表面最大和最终的积水盆地和沉积场所，沉积岩中绝大部分是海洋环境下形成的。海洋沉积物大部分为陆源物质（碎屑物、溶解物），其次为海洋内源物质（生物碎屑、海洋化学物）及火山喷发物等。海洋沉积作用受海水运动、海底地形、海洋生物分布以及海水的物理、化学性质等因素影响，在不同的海洋环境中，其沉积作用方式和沉积物各异。5.海洋的沉积作用滨海沉积作用—海滩（泥、沙-波痕、砾）；沿岸堤+沙坝+沙咀；潮坪（双向斜层理；盐沼Sabkha）；泻湖浅海沉积作用—碎屑沉积；化学沉积-元素可溶性序列：生物沉积（碎屑与礁）半深海沉积作用—陆源、泥质：红-热；绿-海绿石；蓝-还原深海沉积作用—机械：陆源浊积物+冰川+风运物；生物软泥：深海（红）粘土；锰结核与多金属软泥滨岸带沉积作用类型滨岸带：特大高潮线至低潮线之间(包括前-后滨)，陆-洋相互作用带。(海滩沉积：海蚀崖或沙丘——平均低潮线之间，主要受波浪和潮汐控制)沉积物粒度：粉沙——沙——砾——巨砾沉积结构：以破浪带为中心（沙、砾），向海、岸同时变细；且岬粗湾细。后滨近滨前滨倾浪带破浪带激浪带冲洗带卷波台阶滩面沿岸沙坝水下沙坝平均低潮线肩顶滩肩滩脊沟槽海积地貌海积作用形成各种海积地貌。潮汐周期性的升降改变海岸带波浪作用的强度，同时也搬运泥沙，对海岸带地貌有显著的影响。连岛沙坝沙嘴海滩及其分类海滩是滨海区最主要的沉积地形。位于前滨。按其组成碎屑物的种类，可以进一步分为砾滩、沙滩和泥滩。砾石滩沙滩泥滩砾滩：基岩海岸区，砾石磨圆、分选好，长轴平行海岸，扁平面向海倾斜。沙滩：陆源物质较丰富的地区，沙粒分选、磨圆好、具明显的分带现象（近潮上带粗、潮下带细）。成分以石英为主，可达90%以上，次为长石、白云母、生物碎屑等。表面具有波痕、气孔、生物遗迹等构造，内部具交错层理构造泥滩和潮坪沉积潮坪指以潮汐作用为主要动力、坡度在0。03-0。17度之间，由细粒碎屑物（粉砂，粘土）组成的近岸带。多呈带状分布，在开阔海边缘规模大，河口、海湾与泻湖周边小。宽度与潮差正比。泥坪：地形平坦，沉积物主要为潮流带来的悬浮物（泥质），波浪作用微弱，由岸向海沉积物由细（泥）变粗（粉沙、细沙），具反分带现象。干旱地区则可发育盐类沉积，称萨布哈。由碎浪形成、大致与海岸线平行的长条形水下泥沙堆积体称为水下沙坝。海面大幅度的迅速下降还可以使水下沙坝转变为露出海面的离岸堤。离岸堤与陆地之间是封闭或半封闭的浅水泻湖。由激浪流形成、与陆地相连的砂砾堆积体是沙滩。若进流越过滩顶流向陆坡上，而退流很弱，形成双坡型海滩，这种海滩在形态上表现为沿岸堤。滨岸带的其它海积地形三角洲的分类有多种方式按形态进行的分类：鸟足状（密西西比）；尖头状（意大利波河）；扇状或弧形（黄河）；岛屿三角洲（长江崇明岛）按成因进行的分类：河控型（密西西比与黄河）；潮控型（湄公河）；浪控型（尼罗河与海南岛南渡江）；河-潮综合型（长江）河口湾与三角洲河口湾是与开阔海洋自由沟通的半封闭沿岸水体，与河流相连并与径流淡化。三角洲是河流携带的泥沙等物质在河口湾等滨岸地带形成的堆积体，由陆上和水下两部分组成。上：密西西比三角洲左：长江三角洲砂坝-泻湖沉积砂坝又称障壁岛、堤岛、堡岛，泛指近海与海岸线延伸方向平行分布的一系列砂坝和砂岛。被砂坝从毗邻海域隔离出来、但仍与海洋沟通或有限沟通的浅水域称泻湖。两者互相依存而构成砂坝-泻湖体系。泻湖为低能环境，波浪、潮流与河水径流作用都不强。通常缺乏陆源碎屑物质的供给，有利于生物及化学沉积的发展。咸化泻湖：发育于干旱气候区，以盐类沉积为主,沉积顺序为碳酸盐→硫酸盐→氯化物。淡化泻湖：发育于潮湿气候区，形成上层为淡水下层为咸水的双水层结构。以碎屑沉积为主,可有黄铁矿等还原条件下化学沉积和生物遗体沉积。砂坝-泻湖的形成一般与第四纪冰后期的海面上升有关，其发育可划分为四个不同阶段：海湾泻湖：初期阶段。滨外砂坝尚在水下或不连续；半封闭泻湖：滨外砂体变大，潮流通道联系不畅。但可有淡水注入而使水体盐度降低；封闭泻湖：完全被砂坝阻隔，与海洋基本断绝联系；埋藏泻湖：进一步演化为沼泽后又被后期的河流冲积物覆盖。沙嘴，泻湖，堡岛和连岛沙坝浅海水域较宽阔，水深较浅，海底平缓，生物繁盛，靠近大陆，是海洋中最主要的沉积区。大量的碎屑物、化学物质及生物遗体通过机械和化学的方式在浅海区内沉积。具体有碎屑沉积，生物沉积和化学沉积三大类型。浅海的沉积作用1).碎屑沉积:由近岸到远岸由粗到细,以石英沙粒和粘土为主,含有大量生物遗体,沉积物具有良好的分选性和磨圆度。表面发育波痕、生物遗迹等构造，内部构造种类繁多，有交错层理、波状及水平层理、生物扰动构造等。同粒级碎屑常平行海岸呈带状排列。1.砾石；2.粗砂；3.细砂；4.粉砂；5.泥质2).化学沉积:浅海的化学沉积作用主要发育于低纬度、陆源物质较少的海域，因盐度、压力、温度、PH值等变化，化学搬运物通过过饱和、胶体电性中和、微粒吸附和生物浓缩等方式沉积。碳酸盐沉积:主要为CaCO3和MgCO3,温度升高或压力降低可导致Ca(HCO3)2过饱和,动荡海