海洋沉积学内容概要汇总.doc

精品文档第一章 海洋沉积学导论第一节 海洋概况1. 学科地位海洋学包括：（1）海洋物理；（2）海洋化学；（3）海洋生物；（4）海洋地质：海底地形、海洋沉积、海底构造、海洋矿产2. 定义v 海洋沉积学(marine sedimentology)是海洋地质学的重要分支，是海洋学和沉积学之间的边缘学科。v 海洋沉积学是研究现代海底沉积物（及沉积岩）的组分、结构、分布规律、岩相、形成作用及形成机理的科学。第二节 海水运动及其沉积作用一、海水运动1. 河流径流作用2. 波浪作用3. 潮汐作用4. 大洋环流作用二、沉积作用1. 机械搬运与沉积作用1）牵引流 搬运介质运动带动固体颗粒运动，水和空气是牵引流的主要介质。低流态，F1，是一种水浅流急的流动状态，水体搬运能力大，水面波动和沉积物表面的起伏同相。2）重力流通常称为高密度流, 在重力作用下，沉积物不稳定而移动带动水介质运动水介质与沉积物充分混合，进而形成富含沉积物的流体。按照沉积物的支撑机理，重力流可分为四种类型：浊流： 流体内的沉积物由湍流的向上分力所支撑，并使沉积物持续地悬浮于流体中。液化流：沉积物颗粒间孔隙流体的向上流动而支撑沉积物。在富含液体（水）的松散沉积物中，当孔隙流体压力超过静水压力时，颗粒保持悬浮状态，就象流沙一样。颗粒流：由于沉积物颗粒之间的相互碰撞作用而支撑颗粒呈悬浮状态，在重力作用下流动。碎屑流：基质支撑沉积物颗粒，使砂、砾级悬浮于其中而在重力作用下进行搬运。2. 化学搬运与沉积作用溶解物质可以呈胶体溶液或真溶液被搬运，这与物质的溶解度有关，Al、Fe、Mn、Si的氧化物难溶于水，常呈胶体溶液搬运；而Ca、Na、Mg的盐类则呈真溶液搬运。在沉积盆地中沉淀形成各种自生氧化物和盐类矿物。1）在搬运过程中，当胶体溶液因两种带不同电荷的胶体相遇，或电解质作用，或浓度增大以及pH值的影响失去稳定时，胶体就发生凝聚（絮凝作用），胶体物质即在溶液中集结成为絮状、团块状。这时的胶体就可以克服原来胶体质点的布朗作用，在重力作用下，于合适的沉积环境里，逐渐沉积下来。2）由真溶液化学组分的类型和外界化学条件的变化使真溶液发生有规律性的沉积现象称为化学沉积分异作用。3. 生物搬运与沉积作用生物作为一种搬运营力的意义较小，但生物的沉积作用却是很重要的。生物不仅可使溶解物质大量沉淀，还可使部分粘土物质和内源碎屑发生沉积。生物的沉积作用包括直接方式和间接方式（细分生物化学沉积作用和生物物理沉积作用两种）。第三节 海平面变化一、海平面海平面的全称叫平均海平面，它的精确定义是随着大地测量学的发展而确定的。基于人类对海水表面位置的传统观念，为了确定大地测量高程的零点，人们假定在一定长的时间周期内，海水表面的平均高程是静止不动的。这个海水表面的平均高程就是平均海平面，它可以作为大地测量的基准面。二、全球海平面变化验潮仪记录到的海平面变化是海平面相对于当地海岸基岩的变化，叫作相对海平面变化，它通常只能代表局部地区的海平面变化状况。为了研究地质历史上的世界性海平面变化，提出了全球性海平面变化(eustasy)的概念。它可能是全球海水体积变化引起的，也可能是海盆容积的变化引起的。在地质历史上，全球性海平面变化是造成各地相对海平面变化的一个主要因素。各地的相对海平面变化在不同程度上反映了全球性海平面变化。第二章 近岸带沉积作用近岸带(nearshore, 或称海岸带)环境是指从特大高潮线至深度为浅水波半波长(水深约20m以内）的区域，包括三角洲、河口湾、海滩、障壁岛、潟湖、及潮坪等次一级单元。在近岸带环境中海洋与非海洋过程相互作用。海洋过程受波浪、潮汐、海流、环流等因素所控制。非海洋过程则主要受河流径流量、流速及固体载荷的性质、数量等因素所支配。沉积体系(depositional system)是成因上密切相关的沉积相的组合(Davis, 1983)。因此，近岸环境中的三角洲、河口湾、潮坪、潟湖、海滩等都代表了不同的沉积体系。第一节 地貌特征一、近岸带地形单元的划分 近岸带（狭义）：以海洋过程为主，不受大河直接影响的海滩、障壁岛（波浪作用为主）和潮坪、潟湖（潮汐作用为主）进一步划分：后滨、前滨、临滨 河口区：与大河口有关的河口湾和三角洲进一步划分：近口段、河口段、口外滨海二、多层次海岸分类原则 一级海岸：动力成因 二级海岸：气候成因 三级海岸：岩性成因 四级海岸：形态成因第二节 三角洲沉积作用一、三角洲形成的流体动力学Bates(1953) 将三角洲河口的作用过程比拟为水力学上的一个喷嘴。这种过程分成轴状喷流和平面喷流两种流动类型。1）轴状喷流：河水与蓄水体水发生三度空间的混合作用。2）平面喷流：河水与蓄水体水的混合作用发生在二度空间。二、三角洲体系的类型河控三角洲、浪控三角洲、潮控三角洲三、沉积特征（包括各沉积相的沉积特征）三角洲平原相组合三角洲平原是三角洲的陆上沉积部分，其沉积相包括：分流河道、天然堤、决口扇、沼泽、湖泊和分流间湾。三角洲前缘相组合三角洲前缘是三角洲的水下沉积部分，呈环带状分布于三角洲向海洋一侧的边缘，即分流河道的前缘。其沉积相包括：水下分流河道、水下天然堤、河口沙坝、远端坝、前缘席状砂。前三角洲相组合四、三角洲体系沉积特征小结：1） 物源：远的、内陆的、大陆内部的；2） 沉积物注入量大；海岸推进显著；3） 建设相：发育良好的和广阔的建设性层序；4） 破坏相：一般限于已建成的三角洲体的端部；5） 共生体系：侧向上共生的体系一般是大型的；6） 三角洲侧翼体系：作为独立体发育良好；7） 前三角洲：厚，一般是三角洲体系中最厚的相；8） 形态：朵状至伸长状，主轴垂直于区域沉积走向；9） 砂/泥比：通常是低的，有泥底辟。第三节 河口湾沉积作用一、水动力要素1. 径流作用：载荷、环流2. 潮汐作用：潮波变形、周期不对称3. 波浪作用：向岸流、沿岸流二、河口环流盐水楔型、部分混合型、强混合型三、沉积特征1. 河口湾沉积物的物源主要来自河流载荷及外海，较次要的物源有湾内的沿岸侵蚀产物及生物骨屑、球粒等。2. 河口湾沉积物的物质成分以矿物碎屑为主，另外还有生物碎屑及自生组分。3. 由湾头向海常出现矿物成分的明显变化，这种变化是由于物源不同、沉积分异作用及成岩变化所造成。4. 生物碎屑多为钙质壳(牡蛎、贻贝及腹足类)及有机质，有时可在局部富集成贝壳滩、潮道滞留介壳层以及泥炭层。5. 未污染的河口湾中粉砂、泥含有机碳多5，砂多l.四、河口湾沉积的判别标志(1） 此层序在剖面中常与陆相(海侵序列）或海相地层(海退序列）相接，并常和障壁层序共生。(2） 单个旋回不厚，多由若干个旋回组合在一起，分布范围仅为数十或数百平方公里。(3） 弱潮河口湾层序具有向上变细的趋势，粉砂、泥是最主要的沉积类型。中、强潮河口湾层序此趋势不明显，且砂质沉积占有一定比例。(4） 具有交错层理构造以及潮汐层理构造，以潮汐作用为主的河口湾常发育大型交错层理，交错层具有明显的双向性。(5） 含有丰富的半咸水至正常海相生物，但门类有限。第四节潮坪沉积作用一、潮坪体系的沉积相划分根据涨、落潮时露出水面的情况，可将潮坪环境分为潮上坪、潮间坪和潮下带。潮坪的主要部分是潮间坪，又可分为高潮坪、中潮坪和低潮坪。由于潮流的冲蚀作用，可发育潮沟及潮道。二、沉积构造潮坪环境中流的双向性和能量的周期性变化(既发生在一个周期内，又有月、季的变化)以及物质来源中既有粉砂、粘土，又有砂，两者的综合效应就在潮坪环境中产生了一系列的特征沉积构造：羽状交错层理、复合层理(潮汐层理)、双粘土层、再作用面及各种波痕。这些沉积构造的形成，不仅与潮流有关，波浪也是重要甚至是主要的营力。另外，潮汐的涨、落使潮坪在一天内有部分时间要暴露在空气中，产生了暴露构造。除上述的无机构造外，生物成因构造也很特征。三、沉积特征(1)潮上坪相潮上坪仅在特大高潮及风暴潮时才被淹没。 干燥气候下的潮上坪裸露着松散的粉砂、粘土(如黄河三角洲潮坪)，并可出现蒸发盐石膏(如加利福尼亚湾潮坪)。特征的沉积构造是干裂和纹层构造，石膏晶体充填在干裂缝中。湿润气候下潮上坪多发育为盐沼，其中温、寒带为草沼(如北海潮坪、芬迪湾潮坪)，湿热气候为红树林沼泽(如尼日尔河三角洲潮坪等)。盐沼沉积物的特征是具有网状植物根及丰富的有机质。见波状纹层。发育生物钻孔、爬迹、觅食迹，也出现干裂构造。(2)潮间坪相潮间坪是垂向加积和横向加积的混合带。 Reineck(1975)提出，将潮问坪从平均高潮线至平均低潮线依次划分为泥坪、混合坪、砂坪，或称为高潮坪、中潮坪、低潮坪。潮间坪沉积物向海结构变粗的规律是存在的，但粒度变化的范围取决于物质来源及环境的能量水平如我国苏北沿岸潮坪仅从中、细粉砂变为粗、中粉砂，而加拿大芬迪湾潮坪则由粘土质粉砂过渡为砂。(3)潮下带相潮下带仍以潮流作用为主，但波浪的影响更加明显。沉积物类型多种多样，可以砂为主夹少量粉砂，或砂粉砂互层，也可因物源的影响以粉砂为主。沉积构造可见潮汐层理、沙纹交错层理及羽状交错层理。有时，潮道相在本带中具有重要的意义，因为潮道沉积的厚度大致等于潮道水深(如北海潮坪潮道水深可达15米)； 而潮间坪沉积的厚度不会超过潮差。但有些潮坪(芬迪湾)不存在潮道相。(4)潮道相潮道与潮沟的区别是规模大、发育在潮下带，而后者小得多且发育在潮间坪上并间隙有水。法伊厄岛潮道由于横向迁移在剖面上出现下列单元：n 潮道底部滞留砾石，由岩屑、介壳等组成；n 深潮道单元，透镜状砂体，形成向落潮方向倾斜的再作用面；n 浅潮道单元，发育平行层理。深、浅潮道单元即边滩沉积。第五节潟湖沉积作用一、潟湖的环境特点潟湖环境是浅水低能系统，潮流、波浪的作用都不很强。潟湖的水文状况主要取决于淡水、咸水的补给量以及蒸发速率。(1)潟湖环流体系： 当径流量高于蒸发量时，发育类似河口的环流体系，低盐度水由表层向外流，海水由低部向内流入； 当蒸发量高于径流量时，潟湖盐度高于海水，潟湖水由下向海流，海水由上向潟湖内流，呈“逆河口环流”系统; 潟湖大都不是稳态系统，环流体系与净蒸发体系在一年内可多次交替出现。(2) 潮汐作用特点对环流及潟湖内环境特征起重要影响的潮汐作用强度主要取决于潟湖的规模、潮差和障壁通道的宽度、形状。狭窄或长的通道及浅潟湖将大大减弱潮流的能量。径流量很大，但潮差很小，则进入潟湖的潮流将很弱，潟湖水体盐度就很低。(3) 化学生物特点 盐度受气候条件及与开阔海隔离程度控制； 潟湖水体富营养元素（P、N），原因：河流携带、缓慢的沉积速率、细菌对有机质的转化作用。 潟湖发育盐沼植物、芦苇、浮游植物（硅藻、绿藻等；盐度异常使动物种类贫乏，但单个属种的数量却多，并出现畸变(个体变小、壳变薄等)。二、潟湖的沉积特征1. 潟湖通常是低能环境，缺乏大量陆源碎屑物质的供给，有利于生物及化学沉积作用。2. 潟湖沉积的组成物质以碎屑为主，包括它生碎屑和内源碎屑。3. 它生碎屑主要来自障壁、外滨，部分来自陆地。以砂为主，少量粉砂、粘土。砂源自： 涨潮流 、风 、风暴潮及巨浪。4. 热带海岸潟湖沉积物可能全为碳酸盐质内源碎屑生物碎屑所组成。5. 高盐潟湖中可形成盐类的化学沉淀，石膏呈大的晶体分布于泥中。潟湖内一些孤立的超咸水体中存在石盐的化学沉淀。6. 沉积构造可以见到斑团、块状(均质)及沙纹交错层理。第六节海滩沉积作用一、波浪的动力效应波浪是海滩环境中的主要作用力和能量的来源： u 冲刷海岸形成了各种侵蚀地貌形态；u 波浪破碎产生的冲流及回流塑造了海滩剖面；u 波浪及其派生的沿岸流、裂流移动沉积物使底形发生变化，同时造成沉积物不断地再分布。u 由于潮汐引起海面发生周期性的升降，从而使波浪作用带的范围大大加宽。二、沉积作用及其产物(1) 沉积物的成分n 大多数海滩沉积物由稳定的陆源矿物碎屑石英、长石组成，少量重矿物。 n 海滩的沉积物可完全来自火山岩碎屑，如夏威夷和中美洲西海岸。n 矿物碎屑为主的海滩沉积物也往往含有一些生物碎屑，介壳可在前滨大量富集成贝壳堤。(2) 沉积物的结构海滩沉积物的粒度变化很大，可从粉砂到巨砾，以砂为主， 控制海滩沉积物平均粒径的因素： n 来源物质的粒度；n 波能强度；n 海滩坡度。(3) 沉积物的构造a. 后滨l 后滨的主要营力为风，常见的表面构造是具有大波痕指数的风成波痕。由于风向常变，可出现多组干涉波痕。l 层理构造为与后滨表面平行的薄平行层理，是由向岸风、大潮或风暴形成的越过滩肩的冲越流生成的，称为后滨层理。l 蟹的钻孔大量出现。b. 前滨l 较陡的冲洗带多为与滩面平行的板状平行层理，但由于波浪入射方向的变化及冲流的冲刷作用，在剖面上层系呈楔形，此即为冲洗交错层理或前滨层理。l 坡度较缓的冲洗带时常出现低振幅的逆行沙丘交错层理，系快速的回流流过渗透差的细砂滩面而形成。c. 内滨l 无沙坝发育的破波带及外激浪带以片流为特征，故形成近于水平的平行层理；l 有沙坝的内滨，层理复杂：沙坝向海坡有浪成、流成沙纹交错层理及平行层理；在坝脊处，以平行层理及大型交错层理为主；向岸坡为沙纹交错层理和稍向陆倾的平行层理；在沟槽内以沿岸流的作用为主，有垂直岸线的流成小波痕、大沙波甚至平行层理。d. 滨面l 正常天气时滨面仅受振动波的作用，形成对称浪成沙纹，但最后住住变为生物扰动构造。l 风暴时形成丘状交错层理，平行层理及沙纹交错层理。 在剖面上以生物扰动构造为主，夹以层理构造。第三章 大陆边缘沉积作用 3.1 大陆边缘地形地貌大陆边缘分类大西洋型(无沟弧型）：由大陆架、大陆坡和大陆基（隆/裙）组成太平洋型（有沟弧型）： 东太平洋亚型(安底斯亚型):大陆架、大陆坡和海沟组成，西太平洋亚型(东亚亚型)：大陆架、大陆坡及边缘海、岛弧和海沟组成 3.2 大陆边缘沉积浊流沉积作用特点（与牵引流比较）浊 流牵 引 流搬运方式：粗细碎屑均呈悬浮式 悬浮式(泥/粉沙) 、跳跃式(砂)、滚动式(砾)悬浮原因: 自身重力-高速流动 自身重力50。（2）次要矿物：铁白云石、菱锰矿、菱镁矿、菱铁矿等（3）非碳酸盐的自生矿物：石膏、硬石膏、天青石、重晶石、萤石、石盐、钾石盐、玉髄、自生石英、黄铁矿、赤铁矿、伊利石、海绿石、胶磷矿等（4）陆源矿物：粘土矿物、碎屑石英、长石、云母、绿泥石及重矿物 4.3 海洋碳酸盐沉积物的结构组分一、颗粒1. 盆外颗粒：次要，陆源碎屑颗粒：砾、砂、粉砂、泥2. 盆内颗粒：在沉积地区或沉积环境内因化学、机械、生物等因素形成的碳酸盐成分颗粒（1）生物碎屑颗粒：（2）内碎屑：沉积盆地中沉积不久的、半固结或固结的碳酸盐沉积物或碳酸盐岩岩层，由于受波浪、潮汐风暴等作用，破碎、搬运、磨蚀，再沉积 而成的。（3）鲕粒：是具核心和特殊内部结构（如同心层和放射结构）的球状颗粒，因似鱼子而得名。鲕粒直径一般2mm为豆粒。（4）藻粒：藻鲕、藻灰结核、藻团块、藻碎屑（5）球粒与粪球粒二、泥（泥晶、泥屑）泥泥质碳酸盐质点，粒度0.005mm) 。常称：亮晶方解石、亮晶方解石胶结物、亮晶。亮晶胶结物与灰泥的区别：（1）晶体大小：亮晶大，灰泥小（2）干净与否：亮晶干净明亮，灰泥较为污浊（3）含量：亮晶60%)，自生组分及鱼骨的含量10%，含生物骨屑30%A. 远洋硅质生物沉积：硅藻（放射虫）软泥、瓷质岩及燧石B. 过渡型硅质生物沉积：泥质硅藻(放射虫）软泥（岩）、硅藻(放射虫）质泥（岩）（3）钙质生物沉积：含钙质生物骨屑30%A. 远洋钙质生物沉积：有孔虫软泥、白垩及石灰岩B. 过渡型钙质生物沉积，泥灰质软泥、泥灰质白垩及泥灰质灰岩（4）火山沉积：火山集块（64mm)、火山砾（2-4mm）、火山灰(2mm)（5）特殊岩石类：蒸发岩、浅水灰岩、结核、煤、黑色页岩、含金属泥第四节钙质生物沉积一、主要类型1. 有孔虫：大洋沉积物中常见的浮游有孔虫主要生活在100m深度以内，它们的分布明显地受水温（即纬度）控制，常见的40个属有23个生活在赤道。2. 钙质超微化石软泥：又称颗石软泥，北太平洋（40N以南）中、西部钙质超微化石较富集，特别是0-10N范围内存在部分超微化石软泥。3. 翼足类软泥：是主要生活于热带、副热带的浮游腹足类，水深1-200m，少数生活在500m以下。翼足类软泥仅局限于较浅的热带海底。二、溶跃面和方解石补偿深度l 钙质生物骨屑沉落至大洋深部将发生溶解。