第六章--大洋沉积.

第六章大洋沉积 大洋 水深2000米以上 深海 水深1000米以上 第一节地貌特征图6 1一 洋中脊图6 2宽1000公里以上 平均水深2500米 高出洋底1000 3000米 是海底扩张中心 由新生洋壳物质构成 上覆沉积物厚度自中央向两翼增厚 二 盆地位于大洋中脊与大陆边缘之间 可分为深海平原 深海丘陵 海山三个大的地貌单元 图6 3 4 第六章大洋沉积 1 深海平原 坡度 1 1000 深3000 6000米 直径200 2000公里 多分布在被动大陆边缘 大西洋 印度洋深海平原发育 沉积物厚度达1000米 2 深海丘陵 高出深海平原不足1000米 小隆起直径一般小于50公里 是由于基底起伏造成 是洋中脊的一部分 形成于深水阶段 后因沉积物覆盖地形起伏变小 3 海山 高出洋底1000米以上的火山群组成 呈锥形 坡度5 15 下沉形成平顶山 属于板块运动过程中热点形成 第六章大洋沉积 第二节大洋环流大洋环流是海水在大区域内作闭合式流动 驱动力为风 密度差 温盐差引起 分表层环流 底层径向环流 大洋环流控制生物 沉积特征 一 大洋水体的垂直结构大洋水分为 表层 次表层 中层 深层 底层 部分表层 次表层水为暖水 10 余者皆为冷水 4 第六章大洋沉积 表层水 表面以下200米深度内 受大气直接作用 海流 混合 波动最强 变化大 垂向上趋于均匀 次表层水 表层水之下 其间以明显的密度跃层 最后达100米 隔开 次表层水是由副热带 300N及300S 下沉的高盐度水所形成的 次表层水只存在于南北副热带高压带 下界深度变化 赤道附近400米 副热带最深达700米 图6 5中层水 是南极亚北极辐聚带下沉的海水形成 盐度低 33 8 温度低 2 2 C 密度大于次表层水 南极辐聚带下沉800 1000米后北扩 第六章大洋沉积 深层水 2000 4000米深度的水 大西洋的南极中 底层水向北运动 出现向南的补偿流 形成深层水 北大西洋深层水 3 3 5 34 9 沿美洲大陆坡运动 分别进入印度洋和太平洋 流速3 15cm s 底层水 形成于南 北极的一些海区 因固冰效用形成密度最大的海水下沉至海底成为底层水 0 1 34 6 南极底层水进入三大洋 成为世界大洋底层水的主要来源 二 大洋表层环流大洋表层环流主要受风驱动 形成与其风场很相似 第六章大洋沉积 各大洋的东南 东北信风带都形成由东向西的东南 东北信风流 亦称南 北赤道流 图6 6南北半球的西风带各形成一支向东流的西风漂流 北半球称为北太平洋流 北大西洋流 赤道流 西风漂流 和其间的西边界流 黑潮 湾流 巴西海流 东澳大利亚海流 厄加勒斯海流等 东边界流 加利福尼亚海流 加那利海流 秘鲁海流 本各拉海流等 构成了反气旋 逆时针 及气旋式 顺时针 环流 各大洋的反气旋式环流都存在纬向不对称性 第六章大洋沉积 三 底层经向环流 南北极形成的密度较大的海水下沉到海底 形成经向深层经向流 驱动力是温盐差引起的密度差 第三节远洋沉积物的分类及分布远洋沉积物由生物组分 钙质 硅质 及非生物组分 陆源 自生 火山 宇源 组成 一 分类1 Folk三角图结构分类 图6 72 DSDP结构分类 图6 83 Dean结构分类 图6 94 按固结度分类 表6 1 第六章大洋沉积 1 分类参数 1 成分 肉眼 涂片镜检 2 现场测碳酸盐重量百分含量 3 生物SiO2含量 涂片统计 4 结构 涂片测量 统计 5 固结度 抹刀 观测 6 沉积构造 肉眼 X射线 7 颜色 芒塞尔标准色码描述 第六章大洋沉积 2 主要类型 1 远洋粘土 陆源粘土 粉砂为主 60 与陆源粘土的区别是自生组分 钙十字沸石 铁锰氧化物 及鱼骨的含量 10 与钙质 硅质生物沉积的分界是含生物骨屑 30 2 硅质生物沉积 含硅质生物骨屑 30 1 远洋硅质生物沉积 硅质生物骨屑 70 分硅藻软泥 放射虫软泥 瓷质岩 燧石 2 过度型硅质生物沉积 含硅质生物骨屑30 70 粘土 30 分泥质硅藻 50 70 为泥质硅藻 放射虫 软泥 岩 硅藻 放 第六章大洋沉积 射虫 质泥 岩 3 钙质生物沉积 含钙质生物骨屑 30 1 远洋钙质生物沉积 含CaCO3 60 分 有孔虫 翼足虫 超微化石 软泥 2 过度型钙质生物沉积 含CaCO330 60 分 泥灰质软泥 泥灰质白垩 泥灰质灰岩 4 火山沉积 火山集块 64mm 火山砾 2 4mm 火山灰 2mm 分玻晶 晶屑 石屑 5 特殊岩石类 蒸发岩 浅水灰岩 结核 煤 黑色页岩 含金属泥 第六章大洋沉积 二 分布大洋水柱中CO2随水深增大含量增大 分布如图6 10 1冰川沉积在南北极 硅质软泥呈带状 南大洋 或断序带状 北大洋 于高纬度区 赤道区也有硅质软泥 褐色粘土和钙质软泥占据了大洋的其余部分 钙质沉积出现在CCD以上 4000 5000米 褐色粘土分布在CCD以下 三大洋沉积频率如表6 2 洋盆间的分异作用 环流格局影响各洋盆间的生物CaO3 SiO2的分异 图6 11 第六章大洋沉积 第四节钙质生物沉积CaO3 30 陆源粘土 粉砂 30 的远洋沉积物 一 类型1 有孔虫软泥2 钙质超微化石软泥 颗石软泥 3 翼足虫软泥 文石图6 12 13 14 第六章大洋沉积 二 沉积构造韵律性水平层理 三 溶跃面及方解石补偿深度1 溶跃面 碳酸盐在大洋中溶解速度随深度增大 当到达一溶解速度梯度急剧变化的界面称为溶跃面 控制溶跃面的主要因素是深层和底层水的性质 图6 15 162 方解石补偿深度方解石沉降速率等于溶解速率的深度界面 第六章大洋沉积 碳酸盐补偿深度在大部分海域是钙质软泥与褐色粘土的分界线 补偿深度可分为 有孔虫补偿深度 FCD 超微化石补偿深度 NCD 文石补偿深度 ACD 等 补偿深度由浅至深的排列顺序为 PCD 翼足虫 FCD 有孔虫 NCD 超微化石 CCD 方解石 各大洋的高纬度CCD最浅 赤道最深 图6 17决定大洋CCD的主要因素是 钙质骨屑的溶解速度和供给速度 第六章大洋沉积 骨屑溶解速度与海水CaCO3饱和度有关 由于Ca2 浓度随温盐压的变化不大 CaCO3平衡的海水中Ca2 含量与实际海水中的含量相同 简化式为 第六章大洋沉积 即 CO32 浓度决定各海区CaCO3饱和度 压力增大溶解碳增多 但是深层水CO32 浓度仅为冷表层水的1 2 是因为有机质氧化形成CO2 CO2 CO32 H2O 2HCO3 四 钙质沉积影响因素1 生物生产力2 生物骨屑的溶解作用 CCD3 其它远洋沉积的稀释作用4 全球气候 大洋环流及远洋沉积模式变化图6 18 第六章大洋沉积 五 沉积速率与成岩作用1 沉积速率 10 100mm 103a 平均30mm 103a 取决于生物供给速率和溶解速率 图6 19 2 成岩作用 远洋钙质软泥多为低镁方解石 软泥在压实后变为白垩 石灰岩 第五节硅质生物沉积含生物骨屑50 以上 硅质生物骨屑 30 分别为 硅质软泥 硅藻土 放射虫土 瓷质土 燧石 第六章大洋沉积 一 硅质微体化石硅质微体化石包括 硅藻 硅鞭藻 放射虫 硅质海面 1 硅藻 单细胞浮游植物 高纬度 沿岸上升流区富集 2 硅鞭藻 单细胞浮游植物 暖水种 网硅鞭藻 冷水种 六角硅鞭藻 3 放射虫 浮游生物 硫酸锶组成骨架 测定古气候 图6 20 表6 3 第六章大洋沉积 二 分布 三个主要带1 太平洋赤道带 放射虫为主 2 环北极不连续带 硅藻软泥为主 3 环南极连续带 硅藻为主 各大洋东侧的沿岸上升流区 图6 21三 影响因素骨屑供给量和溶解量 现代大洋水对SiO2不饱和 生物SiO2的溶解主要在表层水内图6 22 23压力增大 温度降低 SiO2溶解度减小 CaCO3随压力增大 温度降低 溶解度增大 所以硅质软泥主要分布在碳酸盐补偿深度以下 第六章大洋沉积 四 成岩作用生物硅质沉积矿物为蛋白石A 成岩过程中 蛋白石A转化为蛋白石CT及石英 硅质软泥转变为瓷质岩 影响成岩作用的因素主要为时间和温度 也取决于地质构造环境和海洋环境 第六节褐粘土 红粘土 一 组分1 粘土矿物 含量50 70 平均粒径0 001mm 主要为 伊利石 高岭石 绿泥石 蒙皂石 图6 24 第六章大洋沉积 伊利石分布最广泛 蒙皂石 以蒙脱石为主 多与钙十字沸石 基性斜长石 火山玻璃共生 为火山物质海解作用而成 2 碎屑石英 长石褐粘土含石英5 30 粒径0 001 0 01mm 太平洋褐粘土中石英碎屑北高南低 属陆源成因 呈纬度分带性 受气候影响 长石来源为陆源和火山 3 自生组分沸石 火山灰海解产物 铁锰结核 生化作用产物 重晶石 直接沉淀 第六章大洋沉积 二 褐色粘土的成因 1 氧化硅与铝化合物相互作用 2 陆源粘土搬运 三 褐色粘土的分布4500米以下 CCD以下 1 绿泥石 不稳定粘土矿物 陆源搬运来 有按纬度分带性 两极含量高 赤道低 2 伊利石 云母族矿物 陆源供应为主 3 高岭石 与纬度有关 陆源供应为主 热带含量高 第六章大洋沉积 4 蒙脱石 火山物质蚀变产物 火山附近 可以是大陆源或大洋火山成因 第七节风成沉积1 尘埃搬运 适宜风成沉积 空气干燥 有信风 即干燥的地表环境 强地面风 物质颗粒小 进入对流层适当轨道 空气对颗粒强烈垂直混合等 撒哈拉是风积物主要来源 风带到海洋的物质为16亿吨 a 2 风成沉积物组成 颗粒 5微米 红褐色 石英为主 含长石 粘土矿物 含植物孢粉 第六章大洋沉积 3 古气候意义 反映干燥区分布 信风位置和强度变化 风成沉积与寒冷 干燥的冰期相对应 第八节火山成因沉积1 陆地搬运到海洋的火山物质叫海洋火山碎屑沉积 2 火山碎屑经改造形成的沉积物叫海洋外力碎屑沉积物 3 海底火山喷发或海底热液活动沉积物叫海洋自生沉积物 4 火山灰 致密或多孔微粒组成 如浮岩火山玻璃等 第六章大洋沉积 1 火山灰粒级分类 火山弹 64mm 火山砾 2 64mm 火山灰 2mm 2 来源区 地区性 对流性 全球性 3 分布 海底火山附近 搬运来的在背风 背流方向 第九节自生沉积一 富金属沉积物 重金属软泥 铁氧化物出现在近洋中脊高热流区 为新洋壳形成时热液活动产物 可以被搬运后沉积 第六章大洋沉积 二 多金属结核 结壳 铁锰结核 结壳 1 结核物理性质 黑色 褐色 多孔 球形 葡萄状 椭球形 直径3 6cm多 1 4度硬度 密度1 95g cm3 比重1 22 1 65 2 结核矿物成分 钙锰矿 拉锰矿 针锰矿 赤铁矿 褐铁矿等 3 结核化学成分 Mn Fe Si Al Ca Na Mg等 富Cu Mn Co等 4 分布 深海盆地 太平洋最丰富 第六章大洋沉积 第七节太平洋沉积控制海洋沉积的三要素 气候 大洋环流 生物演化 四大洋面积和深度 表6 4一 搬运沉积过程1 陆源物质 1 滑塌和浊流 2 悬浮搬运 3 风力搬运 4 火山碎屑的大气扩散 5 火山碎屑的漂浮搬运 6 冰筏搬运图6 25 第六章大洋沉积 二 沉积区 六个图6 26 1 褐粘土区 北太平洋为最大沉积区 位于CCD 4000米 以下 陆源粘土 石英组成 有自生矿物 蒙皂石 铁锰氧化物 铁锰结核 2 钙质 硅质生物沉积区 骨屑来自表层水体 钙质软泥在赤道高生产力区 硅藻软泥在亚极区 放射虫软泥位于赤道附近 3 滑塌 浊流沉积区 北太平洋近陆部分 碎屑是通过海底峡谷运入深海平原 4 陆源粉砂沉积区 大洋边缘为径流悬浮体 5 火山沉积区 火山附近 图6 27 第六章大洋沉积 第十节大洋沉积物分布规律1 气候地带性 1 冰带 冰川沉积 2 温带 硅质软泥占优势 其次为钙质 粘土 3 干燥带 钙质软泥和粘土为主 风积物 火山物较多 4