第3章 海洋沉积-2013

1、第三章 海洋沉积海洋沉积物海洋沉积物：指一些岩石侵蚀下来的碎碎屑颗粒屑颗粒以及灰尘（即泥沙）及其它来源的碎屑碎屑通过各种途径最终在海底沉积下海底沉积下来来的堆积的堆积体体。“一颗泥沙的旅程”我的诞生我的基岩母亲我的基岩母亲我的出生地：山坡、平原？砰的一声，砰的一声，没有孙猴没有孙猴子，只有子，只有我和我的我和我的兄弟姐妹兄弟姐妹们们风化作用风化作用人们把“我”和“他们”的诞生称为出生时我们棱角鲜明漂石（粒径最大漂石（粒径最大256mm256mm）、鹅卵石、小鹅卵）、鹅卵石、小鹅卵石、砾石石、砾石(2mm)(2mm)、沙、沙(0.0039-2mm)(0.0039-2mm)、泥或者、泥或者黏土（黏

2、土（0.0039mm0.0039mm粒径最小）粒径最小）我的旅程搬运过程搬运方式河流搬运风力搬运风力搬运冰川搬运冰川搬运重力搬运重力搬运重力分选，依赖于搬运动力（流速、风速）水流及风对泥沙的搬运过程起动搬运力（流速、风速）沉积环境动力分选作用粗中砂细沙泥强 中 弱 强沿程长距离搬运：沿程长距离搬运：分选好，磨圆度好分选好，磨圆度好主要为石英矿物主要为石英矿物我的沉积动力变弱后，我就会“暂时”沉积下来，成为海底主要组成部分河流湖泊、河流湖泊、河口、海洋河口、海洋深海陆架、陆坡大陆裙河口河口海岸（海滩）巨量的细颗粒泥沙粉砂淤泥沉积沉积过程复杂、动力强现代沉积、残留沉积、浊流沉积动力弱，泥质沉积深海

3、粘土主要沉积区主要沉积区蘇花公路石块、砾石、沙等石块、砾石、沙等混杂沉积混杂沉积细沙砾石砂砾石礫灘 三仙台砾石海滩、坡度陡冰积物陆架沉积包括现代陆架陆架沉积包括现代陆架沉积物（粉砂、淤泥沉积）沉积物（粉砂、淤泥沉积）和和陆架残留沉积陆架残留沉积物（砂质沉积，物（砂质沉积，70%70%的陆架上分布）的陆架上分布）陆架沉积深海沉积深海黏土深海黏土至少由70%以上的陆源细颗粒物质组成这些陆源沉积物由风或者大洋环流经过长距离的搬运，然后沉积在深海盆地。特征：颗粒极细，深海黏土含有大量氧化铁，其颜色多呈红褐色或者浅黄色。深海盆地中深海黏土占主导地位的原因并不是因为有足够多的黏土沉积在海底，而是因为其它能

4、沉积在深海海底的物质太少。 我最主要的“异类”伙伴生物源沉积物来源：主要是有机生物体死亡后的固体残余部分。从微小的珊瑚虫到鱼、鲸鱼的尸体。当有机体死亡后，其固体部分沉积在海底，形成生物沉积。来源及分类来源及分类按颗粒大小，生物沉积可划分为大型生物沉积和微型生物沉积生物软泥n硅质软泥生物壳类物质为二氧化硅、含量超过30%的海底泥状物质生物软泥n钙质软泥生物壳类物质为碳酸钙组成、含量超过30%的海底泥状物质生物软泥是指海底生物壳类物质的含量超过30%、粒径非常小的泥状物质。硅质软泥的生物来源微型海藻（即硅藻微型海藻（即硅藻属）属）微型生物微型生物散线虫类（散线虫类（放射虫类）海藻（硅藻属）海藻（硅

5、藻属）死亡死亡聚集成泥聚集成泥岩化（岩化（硅藻土）海藻通过光合作用释放出硅单细胞原生动物海藻（硅藻属）硅藻属）大部分海藻类都有连在一起的两部分外壳，这些小外壳上都有一些小洞,用来从外界吸取营养和排放自身的垃圾. 这类浮游动物有着硅质的长穿刺，体形非常对称，经常被当作活着的海洋雪花硅藻属外壳、放射虫类以及其它分泌硅藻属外壳、放射虫类以及其它分泌硅质物的海洋生物的堆积体（含量超硅质物的海洋生物的堆积体（含量超过过30%30%）统称为硅质软泥）统称为硅质软泥钙质软泥的生物来源球形藻：球形藻：单细胞海藻微型生物微型生物有孔虫类有孔虫类海藻（硅藻属）海藻（硅藻属）死亡死亡聚集成泥聚集成泥岩化（岩化（白垩

6、）要进行光合作用单细胞原生动物20或30个海藻一起构成一个球形的形状球石软泥有孔虫软泥图a 球形藻上图为英国南部的白色峭壁就是由这种在洋底形成的碳酸钙软泥岩石化后，白垩层随着地壳运动上升露出水面，并经过侵蚀切割形成的峭壁 有孔虫类、球形藻有孔虫类、球形藻类及其它分泌钙质类及其它分泌钙质的海洋生物的堆积的海洋生物的堆积体（含量超过体（含量超过30%30%）统称为钙质软泥统称为钙质软泥钙质软泥和硅质软泥的分布生物生产力破坏程度稀释过程你在海洋什么位置能发现钙质软泥或硅质软泥？你在海洋什么位置能发现钙质软泥或硅质软泥？WhereWhere？WHYWHY？硅质软泥的分布及成因在海洋中，所有深度上硅含量

7、都是不饱和的，海水持续缓慢地溶解硅质生物。海底的硅质软泥又是如何形成的呢？n硅质软泥主要形成于冷水区，特别是上升流海区，深海的冷水被带到海表，营养盐含量高，生物生产力极高。n成因：一是海水中聚集硅的速度超过溶解硅的速度。例如在同一时间，大量的硅质外壳同时下沉，就会在海底形成硅质软泥堆积。二是这些硅质生命体沉积在海底上被其它硅质外壳或沉积物覆盖，就不再被海水溶解。所以，硅质软泥只会出现在富硅质有机体的生产力特别高的海域。如图所示，硅质软泥只会出现在富硅质有机体的生产力特别高的海域浅海沉积和深海沉积在世界海洋中的分布 硅质软泥主要分布在南极海及赤道太平洋海域硅质软泥主要分布在南极海及赤道太平洋海域

8、钙质软泥的分布及成因CCD溶解溶解跃面跃面海水中钙溶解海水中钙溶解的影响因素的影响因素CCD深度下不会出现钙质软泥，深度下不会出现钙质软泥，如果在如果在ccd深度下发现钙质软泥，深度下发现钙质软泥，原因何在？原因何在？钙质软泥形成限制条件：限制条件：CCD在大洋的一定深度，海水压力的增加以及海水中在大洋的一定深度，海水压力的增加以及海水中二氧化碳的含量的增加都达到一定值时，碳酸钙二氧化碳的含量的增加都达到一定值时，碳酸钙开始溶解，这个临界面就称为溶解跃面。开始溶解，这个临界面就称为溶解跃面。海水温度、压力海水钙补偿深海水钙补偿深度（度（CCDCCD）是指）是指钙开始溶解的钙开始溶解的深度（溶解

9、跃深度（溶解跃面）面）之下的某一深度，在这个深度，碳酸钙的溶解速度增加极大，钙类物质很快就被海水溶解掉，超过此深度的海底其沉积物中基本上不会含有钙质物。相对温暖的海水上层及浅海区域，海水的钙含量完全饱和，所以在该深度之上碳酸钙并不溶解。若海底未低于该深度（CCD)，钙质死亡有机体聚集沉积在海底形成钙质软泥。海底扩张而后被其它沉积物覆盖分布CCD深度及钙质软泥的空间分布大洋平均CCD深度约是海面下4500m在大西洋中，该深度达到6000m，而在太平洋中，CCD平均深度仅为3500m。TitleTitleAdd your text钙质软泥，则主要出现在温暖的大洋浅水区域（深度高于CCD的海域）。钙

10、质软泥的高含量（甚至超过80%）区主要是在大洋中脊，而在深度超过CCD的海盆中很小发现现代钙质软泥的分布钙质软泥的分布范围最广，整个大洋中，钙质软泥的分布占主导地位，其整个大洋中，钙质软泥的分布占主导地位，其覆盖面积约占世界大洋海底面积的覆盖面积约占世界大洋海底面积的48%48%，深海，深海黏土占黏土占38%38%，而硅质软泥占，而硅质软泥占14%14%。我其它的“异类”伙伴自生矿物、宇宙源沉积物（天外来客陨石）锰结核锰结核磷酸盐磷酸盐碳酸盐碳酸盐金属金属硫化物硫化物蒸发盐蒸发盐自生矿物沉积物溶解物质析出、沉淀溶解物质析出、沉淀自生矿物只占海底沉积物的很小一部分以结核块状分布在陆架上以及水深小

11、于1000m海底磷酸盐（如磷钙石）可用做肥料，自生碳酸钙沉积物是直接由海水进行析出沉淀，在热带浅海环境中，结晶出2mm左右的文石晶体沉积在地热口及大洋中脊; 包含有铁、镍、铜、锌、银及其它金属矿物。黑烟囱；深海平原等出现的原因：海底扩张陆地出现的原因：构造抬升蒸发析出；岩盐（这类蒸发矿物比较咸）硬石膏和石膏（由硫酸钙类矿物组成）我的归宿千百万年后，我还是一个独立的“我”吗？积沙成堆，重压成岩经受亿万年的压缩、变化之后，胶结在一起，又变成一层一层的坚硬的岩石沉积岩占岩石圈的5%，但其分布面积却占陆地的75%，大洋底部几乎全部为沉积岩或沉积物所覆盖各类沉积岩我们的“聚宝盆”矿产资源全世界80%的矿

12、产资源分布在沉积岩中我们的“聚宝盆”矿产资源海底自生矿物锰结核锰结核滨海砂矿滨海砂矿海底石油、天然气、可燃冰海底石油、天然气、可燃冰含含30多种金属元素多种金属元素: 锰锰25%, 铁铁14%, 镍镍1.9%，铜，铜0.5% ，钴，钴0.4%大洋底的宝藏之一大洋底的宝藏之一-锰结核锰结核结构结构: 团块团块-以岩石碎屑，动、以岩石碎屑，动、植物残骸的细小颗粒，植物残骸的细小颗粒，鲨鱼牙齿鲨鱼牙齿等为核心，呈同心圆一层一层等为核心，呈同心圆一层一层成的，像一块切开的葱头。由此被命名为成的，像一块切开的葱头。由此被命名为“锰结核锰结核”，又称它，又称它为多金属团块。大小尺寸变化从几微米到几十厘米，

13、重量最大为多金属团块。大小尺寸变化从几微米到几十厘米，重量最大的有几十公斤。的有几十公斤。生存生存: 海洋海洋2000-6000米水深海底的表层，米水深海底的表层，4000-6000米米 水深海底的品质最佳。水深海底的品质最佳。总储总储量量: 估计在估计在30000亿吨以上。其中以北太平洋分布面积最亿吨以上。其中以北太平洋分布面积最广，广，储储量占一半以上，大约量占一半以上，大约17000亿吨。锰结核密集的地方，亿吨。锰结核密集的地方，每平方米面积上有每平方米面积上有100多公斤。多公斤。生长速度生长速度: 可再生，可再生，平均平均每千年长每千年长1毫米，每年增加毫米，每年增加1000万万吨。

14、吨。 最具开发利用价值的海岸带砂和砾石：最具开发利用价值的海岸带砂和砾石： 来自陆地不同含矿区域、不同来自陆地不同含矿区域、不同成分成分的矿物颗粒（如磁铁矿、的矿物颗粒（如磁铁矿、锆石、钻石等），锆石、钻石等），密度、比重不同，粒径大小密度、比重不同，粒径大小不同，扁、圆形状也有差异。不同，扁、圆形状也有差异。这些特征各异的矿物碎屑，这些特征各异的矿物碎屑，在波浪、海流作用下，分别在波浪、海流作用下，分别聚集沉积在一起，就形成了聚集沉积在一起，就形成了海滨砂矿床。海滨砂矿床。我国海滨砂矿资源分布我国海滨砂矿资源分布示意图示意图海滨砂矿大宗应用：建筑用砂和海滨砂矿大宗应用：建筑用砂和砾石。砾石。

15、70年代以来，世界每年开年代以来，世界每年开采海滨建筑用砂和砾石的价值，采海滨建筑用砂和砾石的价值，也在也在2亿美元以上。亿美元以上。较为稀少而价值甚高的海滨砂矿：较为稀少而价值甚高的海滨砂矿：金红石、钻石、金红石、钻石、独居石、石榴石、钛铁砂、独居石、石榴石、钛铁砂、铌铁铌铁砂、砂、钽铁钽铁砂、磁铁砂、磁铁砂、砂、铬铁铬铁砂、锡砂、磷砂、锡砂、磷钇钇砂、金砂、砂、金砂、铂铂砂、琥珀砂、砂、琥珀砂、金金刚刚砂、石英砂等等。砂、石英砂等等。金红石金红石99个面的钻石个面的钻石双面橘红色钙铝石榴石双面橘红色钙铝石榴石 大海就像一个粉碎机和分选机，日夜不停地加工制大海就像一个粉碎机和分选机，日夜不停

16、地加工制造富含各种金属和非金属的细砂，并把它们按种类造富含各种金属和非金属的细砂，并把它们按种类聚集在一起，形成可供人类开发利用的矿体。聚集在一起，形成可供人类开发利用的矿体。台湾蓝宝篮玉髓台湾蓝宝篮玉髓 海洋砂矿形成环境示意图分布分布：海底位置：大陆架，大陆坡，大陆隆海底位置：大陆架，大陆坡，大陆隆全球分布：波斯湾，墨西哥湾，北海，全球分布：波斯湾，墨西哥湾，北海，马拉开波湖，东南亚及中国沿海地区马拉开波湖，东南亚及中国沿海地区开发开发趋势：趋势：近海近海远海（远海（水深水深4000m4000m海底海底）浅海浅海深海深海大陆架大陆架大陆坡、大陆隆大陆坡、大陆隆海底石油资源海底石油资源 世界近

17、海油气区沉积盆地发育：中国大陆架都属陆缘的现代拗陷区，受太平洋板块和欧亚板块挤压的影响，在中、新生代发育了一系列北东和东西向的断裂，形成许多沉积盆地，共发现18个中新生代沉积盆地。陆源物质供应充足：陆上许多河流（如古黄河、古长江等）挟带大量有机质泥沙流注入海，使这些盆地能形成几千米厚的沉积物。海底石油形成条件储存条件良好：后期的构造运动使沉积盆地岩石发生变形，形成许多断块和背斜等圈闭构造，为油气的保存创造良好的储存条件。生油条件适宜：伴随构造运动而发生岩浆活动，产生大量热能，加速有机物质转化为石油，并在圈闭中聚集和保存，成为现今的陆架油田。我国传统上将海洋沉积盆地划分我国传统上将海洋沉积盆地划

18、分为六大主要含油气盆地：为六大主要含油气盆地：渤海、渤海、南黄海、东海、珠江口、莺歌海南黄海、东海、珠江口、莺歌海和北部湾海区和北部湾海区我国沿海大陆架和沉积盆地石油形成形成石油要具备三个条件：一是要有大量的生物遗体；二是要有储集石油的地层和保护石油不跑掉的盖层；三是还要有有利于石油富集的地质构造。第一步：生物埋藏： 大陆架与近海紧相连，近海有着大量的藻类，鱼类以及其他浮游生物。当这些生物迅速被河流带来的沉积物掩埋后，这些被埋藏的生物遗体与空气隔绝，长期处在缺氧的环境里。第二步：生油 被埋藏的生物在高压（上覆巨厚岩石的压力），高温（地热或火山强烈活动区域）及细菌作用开始分解。再经过长期的地质时期，这些生物遗体逐渐变成了分散的石油。第三步：储存 在浅海，特别是在岛屿岬角阻隔的海湾中，水域处于平静的半封闭状态，既有利于有机物的堆积，随着大量泥沙的沉积，又为石油的储集创造了良好的条件。 第四步：保护 石油储集在砂岩的孔隙中，就好像水充满在海绵里一样，不致石油流失而长期缓慢