中海大海洋地质学课件第5章大陆架地质-1第十三讲

1海洋地质学(第十三讲）2第五章大陆架地质海洋地质学3第五章大陆架地质5.1大陆架地质概况5.2控制陆架沉积作用的因素5.3陆架碎屑沉积5.4陆架碳酸盐沉积5.5东海陆架沉积模式4大陆架——大陆的自然延伸，通常指自海岸线(海陆交界线——平均高潮线)到海底地形明显变陡的陆架坡折之间海区。5.1大陆架地质概况5陆架外缘强调的是“地形明显变陡”的地方，因此，世界各地陆架外缘的水深不完全一致。在很多地方，陆架坡折处的水深在200m左右，但也有的是把末次冰期低海面的古海岸线（水深130m左右）作为陆架外缘。（大陆架的内外两个边界线都是变化的）5.1大陆架地质概况6陆架位于大陆与大洋之间，是大洋和大陆相互作用的区域。这里既可反映大洋所产生的全球变化信息，又能体现陆地和人类活动对海洋的影响。陆架同时又是冰期和间冰期交替变化过程中环境变化最剧烈的区域之一。

5.1大陆架地质概况7陆架海营养盐丰富，生物繁盛；海底有丰富的矿产资源，包括：砂矿、石油、天然气；陆架海是国家的重要门户，是一个国家维护安全和权益的重要地带。因此，大陆架不仅在海洋科学（海洋地质学）研究中占有重要的位置，而且是邻海国家重要的资源地和安全保障地带。5.1大陆架地质概况85.1大陆架地质概况海洋中营养盐与生物量分布示意图95.1大陆架地质概况105.1大陆架地质概况111、地形地貌5.1大陆架地质概况

大陆架在地形上是一起伏很小、坡度平缓的水下侵蚀堆积平原。由浅至深经常发育有堆积台地、陆架堆积平原、陆架侵蚀—堆积平原、外陆架残留砂平原等。121、地形地貌5.1大陆架地质概况

在河口附近是水下三角洲平原，向外多为以细粒沉积为主的现代沉积平原，外陆架经常有冰期低海面时形成的潮流沙脊。131、地形地貌5.1大陆架地质概况

无论从地形地貌，还是根据沉积物分布特征，大陆架通常都可分为内陆架和外陆架。内陆架通常属于沿岸入海河流泥沙堆积台地的前沿斜坡区，地形坡度相对较大；外陆架的海底地形十分平缓地倾斜，一直延伸到陆架边缘，沉积物主要是“残留沉积”或“残余沉积”。141、地形地貌5.1大陆架地质概况

中国东海陆架十分宽广，自浙江沿岸水域一直延伸至台湾岛东北方向的陆架边缘，可明显地分为内陆架和外陆架。15161、地形地貌5.1大陆架地质概况

东海陆架60m以浅等深线平直且基本与海岸线平行。而60m以深等深线与岸线斜交或基本垂直，两区地形特征不同，反映了不同动力条件对地形发育的制约作用，也表明沉积物源对地形发育的影响，因此60m等深线可作为东海内陆架与外陆架的分界线。1760m181、地形地貌5.1大陆架地质概况

根据地形特征，可以将东海大陆架分为六个不同的区域：琼港辐射沙脊区、长江水下三角洲区、沿岸现代沉积区、陆架线状沙脊区、台湾海峡地形区和陆架外缘地形区。191、地形地貌5.1大陆架地质概况

（1）琼港辐射沙脊地形区——在江苏省南部琼港外的海底地形十分奇特，。整个地形区呈北宽南窄的扇形，南北长约320km，在北部东西向最宽达200km，总面积约33000km2。该区属于潮流沙脊地形区，沙脊脊部水深一般为5—20m，宽约10—15km，相对高差约10—15m。沙脊长约数十公里。201、地形地貌5.1大陆架地质概况

（2）浙江近岸地形区——在浙江近岸以南海区，等深线呈密集状、近似平行海岸线延伸。这种平直等深线一直向海到水深60～70m处。浙江近岸地形较陡，沉积物主要是来自长江的细粒沉积物。211、地形地貌5.1大陆架地质概况

（3）长江口外水下三角洲地形区——该区在长江口外呈块垛状展布，整个地形区NW—SE向长约560km，SW—NE向宽约300km，总面积约为120000km2，是近代长江三角洲沉积区。221、地形地貌5.1大陆架地质概况

（4）东海陆架线状沙脊地形区——东海陆架最典型的地形单元就是槽脊相间的线状沙脊，呈NW—SE向、近平行、线状排列，单个主支沙脊长逾200km，宽约10～15km，沙脊高约10—15m。线状沙脊分布向陆几乎达到60m等深线，向海南部达到150m等深线、北部达到120m等深线，几乎到达陆架边缘。231、地形地貌5.1大陆架地质概况

（5）陆架外缘地形区——陆架外缘地形区等深线走势与相邻的近岸两个区的等深线趋向完全不同。反映了影响陆架海底地形发育的水动力条件发生了变化。241、地形地貌5.1大陆架地质概况

（6）台湾海峡地形区——从等深线走势来看，台湾海峡地形与东海陆架地形存在较大差异。等深线曲折多变，只是在大陆一侧等深线较规则。这里是一洋流水道，沉积物分布很有限，地形主要受基底构造所控制。252、构造格架5.1大陆架地质概况

大陆架是陆地的自然延伸。因此，大陆架的构造格架基本上延续了沿岸陆地的构造格局。在拖曳型海岸，大陆架一般为构造台地，张性断裂发育，其走向多与海岸线一致。在碰撞型海岸，大陆架构造取向多与沿岸挤压构造线一致，往往是褶皱隆起与拗陷盆地相间排列。262、构造格架5.1大陆架地质概况中国东海陆架的构造走向同中国东部沿岸的地质构造走向基本一致，以NE-SW向为主，但被一系列的NW-SE向断裂所切割。275.1大陆架地质概况282、构造格架5.1大陆架地质概况总体上看，自西向东依次分布有浙闽隆起带、东海陆架盆地、钓鱼岛岩浆岩带（陆架外缘隆起带）、陆架前缘坳陷、吐葛喇隆起带、冲绳海槽坳陷(盆地)。292、构造格架5.1大陆架地质概况构造隆起和构造坳陷相间排列，总体走向NE-SW向。在陆架盆地中又分布有次一级的隆起和坳陷，以及断陷盆地。302、构造格架5.1大陆架地质概况312、构造格架5.1大陆架地质概况32第五章大陆架地质5.1大陆架地质概况5.2控制陆架沉积作用的因素

5.3陆架碎屑沉积5.4陆架碳酸盐沉积5.5东海陆架沉积模式33大陆架是洋陆过渡区，是大陆边缘的重要地质组成单元之一。陆架沉积作用主要受陆源物质供给和海洋环境各种营力（波浪、潮汐、海流）作用的影响，同时也受到海平面变动、气候、生物和化学作用的影响。5.2控制陆架沉积作用的因素341、海平面变动

海平面的位置影响着水深和自然地理环境，从而控制着水动力环境和沉积物的补给、搬运和沉积作用。全球海平面的剧烈变化主要由全球气候变化——冰期和间冰期的循环所引起。5.2控制陆架沉积作用的因素35

海面升降塑造了现代陆架的地形（平缓而多级阶地以及平均深度130m的陆架坡折带。在低海面时期，陆架大部分出露，由于河流的侵蚀、沉积作用使得陆架变的平坦，在外陆架发育有三角洲体系。1、海平面变动5.2控制陆架沉积作用的因素36

末次冰消期后，海面迅速上升，岸线快速向现代海岸推进，陆架逐渐被海水覆盖。由于海侵速度很快，使得部分陆相、滨岸相沉积依然存留在现代陆架的外缘，形成了大范围的粗粒残留沉积物。1、海平面变动5.2控制陆架沉积作用的因素372、沉积物的补给

陆架沉积作用是在冰后期高海面的基础上进行的。物质来源主要是由河流、冰川、风等从陆地上搬运来的陆源物质。陆源入海泥沙绝大部分是细粒的悬浮沉积物，通常在一些大河流的河口及近岸带发生大规模的泥质沉积，如黄河、长江和珠江，恒河等。河流入海沉积物被搬运到中陆架及外陆架的泥质沉积物则很少。粗颗粒的陆源入海沉积物主要沉积于河口——海岸及近岸带。5.2控制陆架沉积作用的因素383、气候气候一方面决定了大陆上岩石的风化、侵蚀的类型和速度，从而决定着沉积物的类型和搬运方式；另一方面还决定了海洋中的海流体系、海洋生物生产力和海水的化学性质，从而直接影响着陆架沉积物的类型及分布。5.2控制陆架沉积作用的因素393、气候一般来说，赤道附近以生物沉积为主；高纬地区的大陆架则以冰川沉积物；以磷钙石为主的自生沉积主要分布在中纬地区的大洋东侧的上升流区；河流搬运的沉积物则可分布在从热带到极地的所有气候带内。5.2控制陆架沉积作用的因素404、陆架水动力环境陆架水动力包括洋流、潮流、密度流和气象流等，这些因素综合影响的结果决定了陆架沉积物的侵蚀、搬运、沉积、沉积物类型的分布及海底地形地貌特征等。5.2控制陆架沉积作用的因素414、陆架水动力环境由于不同陆架或同一陆架的不同区域水动力类型和强度不同，所经历的构造运动和环境演化也不尽相同，使得陆架沉积作用的内容丰富而又复杂。5.2控制陆架沉积作用的因素424、陆架水动力环境就一般规律而言，在近岸带，河流、波浪和潮流作用强烈，内陆架以潮流及风暴浪的作用为主，外陆架则以洋流的作用为主。陆架上的水动力过程直接控制着陆架沉积物的输远、沉积过程，因而对陆架沉积物的“源”与“汇”效应至关重要。5.2控制陆架沉积作用的因素43

（1）潮汐——当潮波从大洋传播到陆架外缘，变得向岸不对称，并使海面明显升高，形成了潮流。潮流可分为往复流和回转流。在海峡、水道及狭窄港湾内为往复流；开阔海域为回转流。潮流流速随水深变浅而增大，涨潮流速往往大于落潮流速，造成碎屑物的净向岸搬运，是挟带、搬运碎屑物质的主要营力。狭窄水道中常存在强大潮流，发生较强的侵蚀作用，如渤海海峡、台湾海峡。4、陆架水动力环境5.2控制陆架沉积作用的因素44（2）波浪——普通的风成波浪对陆架泥沙的搬运影响不大，仅在外滨沙坝的顶部可搅起沉积物。但是，风暴浪作用的深度可达200m，因此对整个陆架的动力过程有重要影响。波浪的效应是搅动沉积物，使碎屑质点进入悬浮状态而被搬运。在现代陆架上，波浪作用的深度随季节而强烈变化，冬季风暴时浪基面的深度是夏季的3倍。4、陆架水动力环境5.2控制陆架沉积作用的因素45（2）波浪——风暴潮时节，向岸风应力的作用发生沿岸增水，通常发生三种效应：①气压效应：由于气压出现水平梯度而形成气旋式低压可使沿岸海面升高；②风效应：向岸风可形成向岸风海流以及底层补偿回流。表层悬浮泥沙主要向岸搬运，而底层的泥沙搬运则以离岸为主。③波浪效应：引起底层的往复流，搅动海底泥沙，并使沿岸泥沙向海搬运。4、陆架水动力环境5.2控制陆架沉积作用的因素46

（3）风海流——风作用在海水表层的剪切应力产生了单向流，称为风海流。较强的风海流多与沿岸风及向岸风有关。沿岸风形成了近于平行陆架边缘的单向、单层流系。4、陆架水动力环境5.2控制陆架沉积作用的因素47（3）风海流——在太平洋东岸陆架上，这种单向流流速超过80cm/s，可以搬运泥砂。向岸风多形成双层海流，上层向陆、下层向海运动。此种流与波浪过程—致，促进了对沉积物的搅动、搬运。4、陆架水动力环境5.2控制陆架沉积作用的因素48

（3）风海流——风可以在海岸附近引起海水的辐散或辐聚，并伴随着海水的上升、下降运动，产生上升流及下降流。上升流在各大洋东侧特别发育，因为东北信风（北半球）、东南信风（南半球）由海岸向赤道方向吹，把海岸附近的海水吹离海岸，表层以下的海水上升以补偿流走的海水。尽管上升的速度缓慢的，但可把大量的营养物质带到岸边或表层水体，导致生物的繁盛。4、陆架水动力环境5.2控制陆架沉积作用的因素49（4）密度流——由于海水密度不均匀而产生的海流称为密度流，在水平及垂直方向上都可出现。造成密度差的因素很多，包括淡水入流、异重流加入、浅水层的暴晒和蒸发速率不同等。一般说来，近岸水较轻，向海扩散，较重的陆架水向陆流动。但近岸的过量蒸发也可形成向海潜流的重咸水。4、陆架水动力环境5.2控制陆架沉积作用的因素50（4）密度流——河流冲淡水往往覆于海水之上向海呈羽扩散，将陆源粘土粒级的组分带到陆架；丰水期的河流可出现含泥羽状体，进入陆架后常平行海岸扩散，为泥质沉积带的形成提供物源；异重流沿海底流动，不仅能在陆架上形成扇形沉积体，有时可以切割海底，把沉积物搬运至更远的地方。在夏季，在约30m水深处存在有温跃层，把海水分为上、下两层。4、陆架水动力环境5.2控制陆架沉积作用的因素51

（5）洋流——部分洋流可以影响一些陆架的外部，如西印度洋的厄加勒斯海流沿南非外陆架向南流动，流速很大（表层流速＞250cm/s)，可以搬运大量泥沙。中国东海陆架外缘也受黑潮流系的影响。4、陆架水动力环境5.2控制陆架沉积作用的因素52

在海洋环境中，陆架是底栖生物活动最强烈的区域，沉积物不断地受到生物作用和生物化学作用的改造。底栖生物的许多形式和生理适应性与底质沉积物的物理化学性质有关，两者是一种互相依存的关系。一般来说，底栖生物的丰度随着底质粒度的变细而增大，因此泥质沉积区生物作用强烈的地方。5、生物作用5.2控制陆架沉积作用的因素53

生物作用过程非常复杂。例如，有些生物在沉积物表面分泌有机质薄膜，从而对沉积物产生粘结作用，而有些生物则对沉积物起到扰动作用，从而减小沉积物的粘结性及其抵抗再悬浮的能力。再如，食泥及食悬浮物动物可生产粪球粒，从而改变底质的粒度，在一些陆架区几乎全部的泥都发生这种球粒化作用。5、生物作用5.2控制陆架沉积作用的因素546、化学因素陆架区海水的化学性质主要控制着某些自生矿物的形成，如鲕绿泥石、海绿石和磷酸盐矿物等是某些浅海环境的特征矿物。化学过程主要发生在沉积物—海水和颗粒—空隙水界面上。通过海解作用、逆风化作用及沉淀作用形成各种海洋自生矿物。5.2控制陆架沉积作用的因素55(1)海解作用——是指沉积物与海水之间发生离子交换或化学反应，从而改变陆原矿物，并生成适于海水环境的新矿物。来自大陆的粘土矿物在海洋环境中被改造，转变为其它矿物。如蒙脱石通过海水中的Mg置换晶格中的Al,转变为绿泥石；高岭石通过吸附K转变为伊利石。再如，进入海洋后的粘土矿物在海水的改造下，会转化为海绿石。海绿石形成的最有利环境是沉积速率低、水动力较强、有机质较多的弱还原环境。6、化学因素5.2控制陆架沉积作用的因素56

(2)逆风化作用——是指已风化的硅酸盐碎屑或硅酸凝胶与海水作用生成新的硅酸盐矿物，主要形成粘土矿物：

2Mg2+

＋3SiO2

＋4HCO3-

＋(n-2)H2O↔Mg2Si3O8·nH2O＋4CO2

（海泡石）陆架沉积物中的有机质可使沉积物表层发生还原反应：

2CH2O＋SO2-4→H2S＋2HCO-3

（有机质）

CH2O＋4Fe(OH)3→4Fe(OH)2

＋H2CO3

＋2H2O6、化学因素5.2控制陆架沉积作用的因素57(3)化学沉淀作用——主要包括碳酸盐、磷酸盐的沉淀与溶解。一些沉积速率较低的陆架区可发生碳酸盐的胶结作用，形成钙质团块和结核。化学沉淀作用引起的沉积物胶结和粘结，也可增加底质的稳定性。6、化学因素5.2控制陆架沉积作用的因素58第五章大陆架地质5.1大陆架地质概况5.2控制陆架沉积作用的因素5.3陆架碎屑沉积

5.4陆架碳酸盐沉积5.5东海陆架沉积模式59总体说来，陆架碎屑沉积物可以分为两大类：一类是与现代沉积动力环境相平衡，由正在起作用的现代营力带入的沉积物，称为现代沉积物；另一类则是与现代截然不同的沉积动力环境条件下形成的较老的沉积物，即残留沉积物，它约占现代陆架总面积的70％。在陆架某些部分的残留沉积物，正受到现代陆架上水动力和生物作用的强烈改造，这种残留沉积物被称之为残余沉积物或变余沉积物。5.3陆架碎屑沉积60陆架沉积物分布的一般模式——在横向上主要包括两种碎屑沉积物：一是广泛但又不连续覆盖于第三纪或更老基岩之上的陆架残留砂层，其特点是颗粒粗大，有铁质侵染和陆上风化作用形成的风化圈，包括淡水泥炭，陆相动物化石以及牡蛎贝壳层等；另一类是厚度向海变薄，粒度向海变细的陆架现代沉积楔状体,它由现代近岸砂质沉积物和向海方向的现代陆架泥共同组成。5.3陆架碎屑沉积615.3陆架碎屑沉积62

根据陆架水动力条件，可将陆架碎屑沉积物分为潮控、浪控、风暴控和洋流控等沉积类型。根据沉积物来源和现在所处的环境，可将陆架分为内源陆架沉积和外源陆架沉积。5.3陆架碎屑沉积1、陆架碎屑沉积的分类63内源陆架沉积是指在现在的环境条件中将原有的陆架沉积物进行再搬运、再沉积作用，使这些沉积物与现在环境条件相适应。外源陆架沉积则主要来源于周围地区，特别是通过河流的输入。5.3陆架碎屑沉积1、陆架碎屑沉积的分类64最常用也是最基本的陆架沉积物分类仍是根据沉积物粒度组成的分类，陆架沉积物的分布类型可以分为粗粒沉积即砂质沉积和细粒沉积即泥质沉积。砂质沉积又可分为潮流作用下的砂质沉积、风暴作用下的砂质沉积和洋流作用下的砂质沉积。5.3陆架碎屑沉积1、陆架碎屑沉积的分类65在许多中等或高潮差的陆架，潮流的流速约为50—l00cm／s，甚至更大。由于潮流具有向两个相反方向流动的特征，这往往形成与潮流流动方向平行的长形沉积体。5.3陆架碎屑沉积2、潮流作用下的砂质沉积66

随着沉积物供应量及潮流流速的变化，沿潮流流路会形成不同的底质沉积物和底床形态：其中与潮流流向垂直的，称为横向底形(潮流沙波)，与潮流流向平行的称为纵向底形(潮流沙脊)。通常形成横向底形所需的流速（40～90cm／s）较纵向底形所需的（90～200cm／s）要低。5.3陆架碎屑沉积2、潮流作用下的砂质沉积67

(1）横向底形——主要有沙斑、沙纹及沙波，这些底形都形成于低流态，所需的流速依次增大。沙斑广泛分布于潮流峰值流速较低(50cm/s或更小)、并且无连续砂层覆盖的陆架。沙斑的长轴近于垂直或平行主潮流流向。横向沙斑为碎片状至新月形。5.3陆架碎屑沉积2、潮流作用下的砂质沉积68(1）横向底形——沙斑砂的运动可能是潮流与风暴流、浪等的综合效应。在海底糙度较大的地方，这种效应会而引起湍流，并搅起砂粒，沙粒经潮流的往复运动而聚集成沙斑。5.3陆架碎屑沉积2、潮流作用下的砂质沉积69(1）横向底形——沙纹的形成流速为50～60cm／s。潮流成沙纹与优势流向一致，且具有不对称形态。浪成沙纹由风浪的往复运动水体形成，因此具有对称形态。由风浪、潮流或两者共同形成的沙纹可以分布在砂质陆架的任何区域，亦可叠加在其它底形之上。5.3陆架碎屑沉积2、潮流作用下的砂质沉积70(1）横向底形——沙波形成于流速为60～90cm/s的情况下，其波高一般大于l.5m，波长大于30m，波长与波高之比在20—100之间。沙波峰脊的形态取决于流速，多呈弯曲状，而舌状、新月状较少发育。在砂源不足的砾石浅滩区，孤立沙波多呈新月形，两端有两个尖角指向砂净搬运方向。5.3陆架碎屑沉积2、潮流作用下的砂质沉积715.3陆架碎屑沉积2、潮流作用下的砂质沉积72

（2）纵向底形——在潮流流速达150cm／s或更高时，海底受到强烈冲刷而形成冲蚀坑。进一步冲刷，可形成近似平行潮流流向搌布的纵向沟。潮流形成的纵向沟横切面有时不对称。在平面上这些沟或平直或弯曲，延伸方向平行峰值落潮流或涨潮流。5.3陆架碎屑沉积2、潮流作用下的砂质沉积73（2）纵向底形——潮流在海底流动时常被天然或人工障碍物所阻挡，引起局部的冲刷和沉积，从而形成障碍痕。在潮流流速较大，并且沉积物供应充裕的情况下，会形成走向与潮流流向一致的沙垄(顶部平缓的沙脊)，这种底形是在潮流流过广阔海域时形成的纵向沙体。5.3陆架碎屑沉积2、潮流作用下的砂质沉积745.3陆架碎屑沉积2、潮流作用下的砂质沉积75

（2）纵向底形——在近表层潮流流速度大于90cm／s，并且有充足沉积物供应的情况下，将形成最为典型的潮流沉积体—潮流沙脊。超成沙脊往往是不对称的，一般都有一个较陡的坡面。若沉积物供应十分充裕或各种潮成地貌组合在一起构成潮沙浅滩。5.3陆架碎屑沉积2、潮流作用下的砂质沉积76陆架上各种潮成地貌无时无刻不在发生变化，主要取决两方面的因素：①随着流速的增加，底形递变的序列为沙纹、沙斑、沙席→小沙波→大沙波→沙垄（沙脊）→纵向沟及砾石波；②流速未变但沙的供应量发生了变化，当供沙量较小时，递变的顺序为沙斑→小沙波→大沙波→纵向沟及砾石波。供沙量丰富时则会依次出现沙席→小沙波→大沙波→潮沙浅滩→沙垄。5.3陆架碎屑沉积2、潮流作用下的砂质沉积77风暴过程通常都可分为五个阶段：（1）前风暴阶段，即正常天气，风和浪都很轻微；（2）成长阶段，风的强度增大，波浪的级别及周期也显著增加；（3）高峰阶段，较长期受极强风、浪的作用；（4）衰减阶段，风速、波浪逐渐降低；（5）风暴后阶段，海面恢复风暴前状况。风暴越过宽50—100km的陆架需要数小时，效应是短暂搅动和搬运沉积物。5.3陆架碎屑沉积3、风暴作用下的砂质沉积78在风暴成长阶段，流速迅速增大，并能保持稳定相当长时期；在衰减阶