普通地質(zhì)學(xué)：第14章 海洋及其地質(zhì)作用

1、第十四章 海洋及其地質(zhì)作用,2011年2月,東華理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,河西地區(qū),蘭坪地區(qū),第一節(jié) 海洋概況,第十四章 海洋及其地質(zhì)作用,第二節(jié) 海水的運(yùn)動(dòng)及其地質(zhì)作用,河西地區(qū),蘭坪地區(qū),第一節(jié) 海洋概況,海洋占整個(gè)地球面積的70.8%，地球上的水約有97%存在于海洋中，在地質(zhì)歷史中，滄海桑田、海陸變遷，占陸地表面75%的沉積巖中絕大部分是海洋沉積形成的，因此海洋的地質(zhì)作用是極為重要的。,河西地區(qū),蘭坪地區(qū),一、海與洋,海和洋構(gòu)成了海洋。一般來說，近陸為海、遠(yuǎn)陸為洋，水體相通，均為海水。但兩者有著根本性區(qū)別：,第一節(jié) 海洋概況,海洋是一個(gè)巨大的寶庫，它擁有人類所必需的大量食物和豐富的礦產(chǎn)資源；

2、海水具有強(qiáng)大的動(dòng)力，不斷雕塑著不同的海岸，對沿岸進(jìn)行破壞；海洋是沉積作用的最主要場所，大量來自陸的碎屑物質(zhì)被搬運(yùn)到海洋沉積，這些沉積物中保存著人類用來認(rèn)識(shí)地球演變歷史的豐富資料。,全球四大洋：太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋。 我國四大海：渤海（8萬km2）、黃海（38萬km2 ）、東海（77萬km2 ）、南海（350萬km2 ）。 海水含鹽量：33-38，主要為氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽；密度：1.02-1.03g/ml；,第一節(jié) 海洋概況,二、海洋環(huán)境的基本特征 1.海水的化學(xué)成分,海水中含有大量的礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)，其中以可溶性鹽類為主。世界各大洋的一般含鹽度為33-38，鹽分的多少隨地區(qū)的氣候不

3、同而變化。,海水中含有Au、Ag、Ni、Co、Mo、Cu等數(shù)十種微量元素，很多國家正在進(jìn)行提取開發(fā)實(shí)驗(yàn)。,此外，海水中還含有一定量的O2、CO2氣體。,第一節(jié) 海洋概況,二、海洋環(huán)境的基本特征 2.海水的物理性質(zhì),海水表層溫度：赤道附近為25-28，兩極地區(qū)為0左右。 海水溫度隨深度增強(qiáng)而降低，到300米以下變化極小，一般為23。,第一節(jié) 海洋概況,2.海水的密度,海水的密度略大于蒸餾水，一般為1.02-1.03g/cm3隨各地海水的鹽分、溫度變化而變化。,3.海水的壓力： 海水的壓力隨深度增加而增加，到海底深部壓力極大，可達(dá)108Pa。,4.海水的透明度和顏色： 大洋為藍(lán)色，透明度較好，光照

4、可達(dá)200米。 海的顏色變化較大，以藍(lán)色為主，常受懸浮物質(zhì)和藻類影響，透明度也受到影響。,第一節(jié) 海洋概況,5.海洋生物,海洋生物種類繁多，按其生活方式大致分為三種：,浮游生物,游泳生物,底棲生物,第一節(jié) 海洋概況,5.海洋生物,這些生物在生命活動(dòng)中，需不斷地進(jìn)行光合作用、新陳代謝和呼吸作用。氧和陽光主要集中分布在淺海區(qū)和深海區(qū)的表層水域，所以在水深小于200米的海區(qū)，生物十分繁盛。,第一節(jié) 海洋概況,6.海底地形,濱海區(qū)或海岸帶：正常波浪作用所達(dá)到的深度(浪基面)以上。 浪基面以下的是陸棚區(qū)又稱為大陸架，陸棚這外是大陸斜坡，大陸坡之外是很深的大洋盆地。 按深度可劃分為： 濱海：浪基面以上 淺

5、海：浪基面-200米 次深海：200-2000米 深海： 2000米,濱海區(qū)或海岸帶：正常波浪作用所達(dá)到的深度以上。 浪基面以下的是陸棚區(qū)又稱為大陸架，陸棚這外是大陸斜坡，大陸坡之外是很深的大洋盆地。 按深度可劃分為： 濱海：浪基面以上 淺海：浪基面-200米 次深海：200-2000米 深海： 2000米,第一節(jié) 海洋概況,6.海底地形,無障壁海岸：海岸帶與大洋連通性很好。包括這種海岸的海盆又稱為陸緣海。 障壁海岸：沿岸海中存在一種障壁的地形，使近岸的海與大洋隔絕，或部分隔絕，使海水處于局限流通或半局限流通狀況。包括這種海岸的海盆又稱為陸表海。,第一節(jié) 海洋概況,6.海底地形,無障壁海岸：,

6、障 壁 海 岸：,第一節(jié) 海洋概況,6.海底地形,障壁海岸：,6.海底地形,障壁海岸：,第二節(jié) 海水的運(yùn)動(dòng)及其地質(zhì)作用,一、海水的運(yùn)動(dòng),1.海浪 主要由風(fēng)摩擦海水而引起的，也可因潮汐、海底地震、大氣壓劇變而產(chǎn)生。,波浪是一種有規(guī)律的起伏運(yùn)動(dòng)，由一個(gè)凸起的部分（波峰）和一個(gè)凹陷的部分（波谷）組成。,海浪形成原理圖,海水總是永無休止地運(yùn)動(dòng)著，造成海水運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力主要有風(fēng)、海水的密度差、溫度差、月引力和地震等。 海水的運(yùn)動(dòng)按其運(yùn)動(dòng)形式分為：海浪、潮汐、洋流和濁流,第二節(jié) 海水的運(yùn)動(dòng)及其地質(zhì)作用,1.波浪(高低起伏的海水)特點(diǎn) 波浪的4點(diǎn)起因：風(fēng)摩擦海水、月球引力、 海底地震、大氣壓變化。波浪四要素：

7、波長（相鄰波峰間距離;數(shù)十至800多米）； 波高（波峰波谷間的垂直距離;1-4至15-30米）；波的周期（相鄰二波峰傳經(jīng)同一點(diǎn)所間隔的時(shí)間）； 波速（波形在單位時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離）。 波峰wave crest,波谷trough,第二節(jié) 海水的運(yùn)動(dòng)及其地質(zhì)作用,淺水區(qū)波浪的變化,強(qiáng)烈侵蝕區(qū),破浪,激浪,波浪變高變陡,淺水區(qū),深水區(qū),波浪運(yùn)動(dòng)的下限,海底輕度侵蝕區(qū),第二節(jié) 海水的運(yùn)動(dòng)及其地質(zhì)作用,破浪區(qū) 不對稱浪區(qū) 對稱浪區(qū),海浪：海水的波狀運(yùn)動(dòng)。,海浪分帶現(xiàn)象,拍岸浪、底流、沿岸流示意圖,2. 潮汐（Tide） 海平面發(fā)生周期性升降的現(xiàn)象，主要是月地引力作用的結(jié)果，日地引力相對較弱。 海水恒受月地

8、引力及月地系統(tǒng)圍繞其質(zhì)量中心旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力共同作用（日地引力較弱）。在地球的向月端引力大于離心力，合力指向月球，海水鼓起，發(fā)生漲潮（rising tide）；在地球的背月端因離心力大于引力，合力背向月球，海水也鼓起，也發(fā)生漲潮。與此同時(shí)，在距離向月點(diǎn)90的地面上，海水面相應(yīng)降低，發(fā)生落潮（falling tide）。,月球繞地球旋轉(zhuǎn)一周所需的時(shí)間為24小時(shí)51分，故同一地點(diǎn)每隔12小時(shí)25分就有一次漲潮，在兩次漲潮之間發(fā)生落潮。 此外，因地月系統(tǒng)繞太陽運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)新月和滿月（農(nóng)歷初一和十五）之后1-2天，月地日三者位于同一線上，太陽的引力與月球的引力疊加，形成大潮（spring tide）

9、。當(dāng)出現(xiàn)上弦月和下弦月（即農(nóng)歷初八、九及二十二、三）后1-2天，月地的聯(lián)線同地日的連線垂直，形成小潮（neap tide）。,3. 洋流或海流（Ocean Current） 海水做大規(guī)模的定向流動(dòng)。它既見于海水表層，也能形成于海水深部；可發(fā)生在近岸地帶，也可分布于遠(yuǎn)海水域。表層洋流影響深度不超過100m，深部洋流可達(dá)深海底。,4. 濁流（Turbidity Current） 在海水中流動(dòng)的一種被泥沙攪和的高密度水團(tuán)。含有大量懸浮物質(zhì)，比重大(可達(dá)1.5-2.0g/cm3)，以較高速度向下流動(dòng)的水體。 發(fā)源于大陸架上或大河流的河口前緣，難于直接觀察。,濁流體,第二節(jié) 海水的運(yùn)動(dòng)及其地質(zhì)作用,二、

10、海洋地質(zhì)作用,（一）海洋的剝蝕作用 海洋的剝蝕作用是指由海水的機(jī)械動(dòng)能、溶解作用和海洋生物活動(dòng)等因素引起海岸及海底物質(zhì)的破壞作用，簡稱海蝕作用。 因海岸地區(qū)水淺，受波浪和潮汐作用影響大，此外，海水有溶解能力，如海岸為可溶性巖石組成，更易于受到溶蝕。因而該區(qū)域是海蝕作用最強(qiáng)烈的地帶。,海蝕地貌： 在機(jī)械破壞與化學(xué)溶蝕的雙重作用下，海岸被快速破壞。其中堅(jiān)硬的以及斷裂不發(fā)育的巖石抵抗海蝕的能力較強(qiáng)，軟弱的或斷裂發(fā)育的巖石抵抗海蝕的能力較弱，前者常突出成為海岬，后者常凹入成海灣。 伸入海中的巖石和侵蝕成似橋狀的拱橋稱為海蝕拱橋 直立水面的海蝕柱。 堅(jiān)硬巖石組成的海岸因受海蝕而崩塌，可形成陡峭的海蝕崖

11、海蝕崖的下部因受激浪及其攜帶的石塊撞擊可以形成海蝕洞穴。 海蝕洞穴可以發(fā)展為平行海崖的凹槽，稱為海蝕凹槽 海蝕作用沿基巖裂隙帶發(fā)展可形成海蝕溝谷,海蝕平臺(tái),海岸崩塌,海蝕平臺(tái),海蝕槽,海蝕崖,海岸堆積,海岸崩塌,海蝕陡崖危巖,WAVE CUT NOTCH,WAVE CUT BENCH,SHORES AND COASTAL PROCESSES,EROSIONAL LANDFORMS,SEA CAVES,Australia,Wisconsin,SHORES AND COASTAL PROCESSES,EROSIONAL LANDFORMS,SEA ARCH,Elephant Rock, PEI,

12、Canada,London Bridge, Australia Courtesy of Lorraine Beane,Tombolo, Costa Rica Courtesy of Dylan Harrison-Atlas,HOOK,（二）海洋的搬運(yùn)作用,海水在運(yùn)動(dòng)過程中，將攜帶的物質(zhì)移至它處的作用。 海水搬運(yùn)作用的類型有機(jī)械搬運(yùn)和化學(xué)搬運(yùn)(溶運(yùn))兩種。機(jī)械搬運(yùn)物質(zhì)呈推運(yùn)、躍運(yùn)和懸運(yùn)三種形式，它們受水動(dòng)力條件的支配而不斷地轉(zhuǎn)換。海水中的化學(xué)搬運(yùn)受多種因素(濃度、溫度、導(dǎo)電性、PH值)支配，進(jìn)行著復(fù)雜的化學(xué)過程，與海水的化學(xué)動(dòng)力關(guān)系密切。 海水的搬運(yùn)作用以機(jī)械搬運(yùn)為主，搬運(yùn)的動(dòng)力有：海浪、潮汐、

13、洋流和濁流。,1 .海浪的搬運(yùn)作用 海浪的搬運(yùn)作用主要發(fā)生在濱海帶和淺海帶。在這兩帶中海浪的動(dòng)力巨大，具有強(qiáng)大的搬運(yùn)力。被海浪剝蝕下來的海岸物質(zhì)和河流帶到海洋中的物質(zhì)在海浪的作用下大部分向海水深處搬運(yùn)。 在海浪垂直于海岸作用時(shí)，搬運(yùn)物被海浪推向海灘或移向海里稱為橫向搬運(yùn)。 當(dāng)海浪斜著沖向海灘后，產(chǎn)生沿岸流帶著碎屑沿岸移動(dòng)稱為縱向搬運(yùn)。,2 .潮汐的搬運(yùn)作用 潮流的搬運(yùn)作用僅在近岸和海灣區(qū)較顯著。大潮時(shí)，海峽中潮流流速可達(dá)6-7ms，動(dòng)力幾乎與山區(qū)河流相當(dāng)，具有巨大的搬運(yùn)力。對某一個(gè)地區(qū)來說，潮流是固定的、周期性的水平流動(dòng)的海水，具有較大動(dòng)能，因而有很大的搬運(yùn)力。 潮流引起的紊流可使大量的碎屑物

14、處于懸浮狀態(tài)，在退潮時(shí)的急流把它們搬向海中。,3 .洋流的搬運(yùn)作用 洋流流速較小，一般不超過0.5-1.5m/s，搬運(yùn)能力弱，僅能搬運(yùn)細(xì)小的懸浮狀態(tài)的碎屑。但是，由于洋流的流程遠(yuǎn)，被搬運(yùn)的碎屑能達(dá)到深海區(qū)，甚至進(jìn)行越洋搬運(yùn)。,4 .濁流的搬運(yùn)作用 濁流的密度大，在流動(dòng)過程中，紊流強(qiáng)烈，具有極強(qiáng)的搬運(yùn)力，可以將其大量的礫石和沙級(jí)碎屑搬到半深海、深海區(qū)產(chǎn)生沉積。,（三）海洋的沉積作用,海洋是一個(gè)巨大的儲(chǔ)水盆地。陸地上的河流、地下水所攜帶的剝蝕產(chǎn)物源源不斷地匯集到大海。 海洋本身除在濱海帶巨有強(qiáng)烈的動(dòng)力條件外，絕大部分海域動(dòng)力條件均較弱，因此海洋是產(chǎn)生沉積作用的主要場所，而且機(jī)械沉積作用、化學(xué)沉積作

15、用和生物沉積作用均較發(fā)育。 海洋的環(huán)境差異很大，因而不同的海洋的環(huán)境其沉積類型也有差異。 以下分濱海帶的沉積作用、淺海帶的沉積作用和半深海和深海帶的沉積作用。,1. 濱海帶的沉積作用,濱海帶處于海浪和潮汐的作用地帶，具有十分強(qiáng)烈的水動(dòng)力條件。除在個(gè)別特殊的環(huán)境下，因動(dòng)力較弱，由化學(xué)作用引起化學(xué)沉積而外，濱海帶幾乎均為機(jī)械沉積作用 。,2. 淺海帶的沉積作用 淺海是最重要的沉積區(qū)，絕大多數(shù)沉積巖都屬于淺海沉積。淺海帶水深小于200m，海底平坦，水動(dòng)力適中，海水中氧氣豐富，鹽度較穩(wěn)定，加之陽光充足，從大陸或上升洋流帶來的營養(yǎng)物質(zhì)豐富，因而淺海帶成為生物繁殖的理想地帶，來自大陸和海水剝蝕海岸的物質(zhì)絕

16、大部分帶到淺海帶，所以淺海帶機(jī)械沉積作用、化學(xué)沉積作用及生物沉積作用均有。,機(jī)械沉積作用 被帶到淺海的碎屑物質(zhì)，由于海水深度增大，動(dòng)能減小，碎屑顆粒按大小、重輕先后依次沉積下來，淺海的機(jī)械沉積物主要以沙、粉沙和泥組成。 沉積物顯示出良好的分選性，碎屑顆粒磨圓好，具有明顯的層理。,化學(xué)沉積作用 淺海帶的化學(xué)沉積作用極為發(fā)育?；瘜W(xué)沉積物主要為碳酸鈣沉積，硅質(zhì)沉積，鋁、鐵、錳沉積。引起化學(xué)沉積作用的因素主要是化學(xué)組分的含量、溶解度，水中氧和二氧化碳所引起海水的PH值和Eh值的變化，海水電解質(zhì)作用等。,生物沉積作用 淺海是生物最繁盛的區(qū)域，生物的沉積作用十分明顯。當(dāng)淺海中大量的生物死亡后，尸體的硬質(zhì)部

17、分可直接堆積在海底，形成生物堆積。最常見的有珊瑚礁、生物碎屑灰?guī)r。,珊瑚礁堤,3. 半深海和深海帶的沉積作用 這兩帶為水深大于200米的廣闊水域，距離大陸較遠(yuǎn)，受陸地因素的影響小，水深壓力大，海底黑暗，底棲生物極少，海水動(dòng)力微弱，陸源物質(zhì)一般只有粒徑小于0.005mm的懸浮物在此帶沉積。 僅在局部地帶有濁流的機(jī)械作用。濁流可將淺海堆積的粗粒沉積物帶往深海溝沉積。除此之外，海底火山噴出物、宇宙物質(zhì)和冰山攜帶的粗粒物質(zhì)可在半深海、深海中沉積。因此半深海、深海帶的沉積物多為泥質(zhì)和生物殘骸為主的軟泥沉積、濁流沉積和錳結(jié)核。,軟泥沉積 常見的軟泥沉積物有含硫化鐵的藍(lán)泥和灰泥、含氧化鐵的紅泥和含海綠石的綠泥。深海帶則主要為各種生物軟泥，如抱球蟲軟泥、硅藻軟泥、放射蟲較泥。,濁流沉積 濁流作用可將淺海和河口沉積物帶到大陸坡下或深海盆地中沉積。典型的濁流沉積物主要由粘土、粉沙、沙組成，在空間上多為扇體。,大陸架,大陸坡,濁積扇,錳結(jié)核 錳結(jié)核是深海沉積的一種多金屬元素的聚合體，主要由錳、鐵和與其伴生的銅、鎳、等組成。錳結(jié)核生長在深海底沉積物