第十二章 海洋地质作用

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第十二章 海洋地质作用
第一节 海洋概述 第二节 海洋的剥蚀作用 第三节 海洋的搬运作用 第四节 海洋的沉积作用 第五节 浊流及其地质作用
第一节
一、海水的运动
海洋概述
海洋地质作用是由海水的运动和海水的物理化学性质决定的。
海水的运动是海洋地质作用的最主要的动力。
造成海水运动的动力主要有风、海水的密度差、温度差、月 引力和地震等。 海水的运动按其运动形式分为:波浪、潮汐、洋流和浊流。 (一)波浪 ——海水有规律的波状运动。
大 西 洋 深 层 洋 流 与 深 海 海 谷 分 布 示 意 图
四、海平面的变动与海岸线变迁
海平面是衡量陆地地形的高程和海底地形深度的基准面,是 陆地上河流的最终侵蚀基准面,也是影响海陆分布的基本 因素。海平面的变动可分为短期变化和长期变化两种。 海平面的短期变化是由海浪、潮汐、海流、水温等因素引起 的。 海平面的长期变化是由全球性因素引起的,主要有地壳的升 降运动、地球上冰川的消长、海盆容积的变化、地球自转 速度的变动等全球性因数。 海平面变动会引起海岸线的变化,也会影响海蚀作用和沉积 作用的进行。
悬运 机械搬运作用方式 细粒的物质(粘土、粉砂)
跃运 推运 粗粒的砂、砾
真溶液搬运 化学搬运作用方式 胶体搬运
Na、Mg、Ca、K、Cl、S等元素的 离子或化合物
Al、Fe、Mn、P、Si等元素的化合物
二、海水的各种搬运作用
波浪搬运,主要在海岸带,横向和纵向搬运两种 形式; 潮流搬运,主要发生在海峡、河口湾等水道狭窄 的海域及泥滩上的潮水沟中,流速快; 洋流搬运,在深海区,流速较小。
滨海及海岸带是海蚀作用最强烈的地带。 海岸按岩性可分为基岩海岸、砾质海岸、砂质海岸、泥质海 岸四类。
一、基岩海岸的海蚀作用
海蚀槽:由基岩组成的海岸一般地形比较陡峭,在岸壁基部 与海平面的接触处,因受波浪的频频冲击可形成沿水平方 向展布的凹穴。若形成洞穴则称海蚀穴。 海蚀崖:随着海蚀作用的进一步进行,海蚀凹槽不断扩大, 其上的岩石因支撑力减小而不稳定发生重力崩塌,形成陡 峭的崖壁。 波切台:海蚀崖形成后,其基部岩石还继续受海水的剥蚀, 又形成新的海蚀凹槽→海蚀崖。如此反复,海蚀崖不断向 陆地方向节节后退,在海岸带形成一个向上微凸并向海洋 方向微倾斜的平台。 而被破坏下来的碎屑物质搬运至水面以下沉积下来形成波筑 台。
2、海洋生物 有机物质成分是海洋沉积物的重要来源。有时候相当 厚的地层全由生物遗体所组成。而且许多重要矿产都 与生物有关。除了我们熟悉的蚌壳、动物骨骼、植物 残体可以直接沉积之外,微生物的分解物质更不可忽 视,由于它们体积微小,常常掩盖了它们数量庞大这 个实质。根据估计,每年在每平方米的面积中至少有 1kg以上的有机分解物加入。长时间的积累,就会成 为一个巨大数字。 3、火山和宇宙物质 由火山作用送入海中的物质很有限,但在成因上却有 很大意义。它是近火山的海区及远洋沉积物的主要来 源。也是地球内部物质与地表物质平衡的重要方式。 海洋中的火山岛及海底火山把大量物质送入海洋。每 天有数千万颗来自宇宙空间的陨石落到地球表面,按 表面积来说应有3/4数量落入海洋中,但到目前为止, 除了在深海的某些沉积物中发现为数极少的细小球粒 之外,尚无较大陨石的发现。
洋流的形成
二、海水的化学性质和物理性质 (一)海水的化学性质 1.海水的基本化学组成 (1)最主要的元素:氯、钠、镁、钙、硫、钾等; (2)最主要的盐类:氯化钠、碳酸钙、硫酸镁等; (3)盐度:一千克海水中溶解的全部盐类物质。世界 各大洋的一般盐度为33-38‰,平均为35 ‰,盐分 的多少随地区的气候不同而变化; (4)pH值:海水的pH值在7.6~8.4之间。 (5)海水中的气体:主要有氧、二氧化碳和硫化氢。
(二)潮汐
——全球性海水周期性涨落的现象。 由潮汐引起的海水的周期性的水平运动称为潮流。 因地月系统绕太阳运行,当出现新月和满月(农历初一和十五)之后1— 2天,月地日三者位于同一线上,太阳的引力与月球的引力叠加,形 成大潮。当出现上弦月或下弦月(即农历初八、九及二十二、三)后1— 2天,月地的联线同地日的连线垂直,形成小潮。 涨潮时,潮水涌向陆地;落潮时,潮水退回外海。
(三)洋流
海洋中沿固定方向流动的水体称为洋流或海流。
表层洋流分布示意图

定期到来的信风是引起表层洋流的主要原因。各种海水的 温度差对表层洋流的形成有重要影响。赤道地区温度较高 的海水流向高纬度地区,是为暖流;高纬度地区的寒冷海 水流向赤道地区,是为寒流。暖流与寒流共同构成表层海 水的循环。 定向风对海水的吹动(信风) 温度(暖流、寒流) 含盐度—深海环流
(2)PH值 度量水介质中氢离子浓度的单位称PH值。海水的PH值 介于7.5~8.4之间,属弱碱性。海水的PH值随深度而 减小。PH值的大小控制着矿物的形成。 (3)Eh值 每一吨海水中含有氧857000g,和氢一样,氧也是以化 合物的形式存在的,在海水中还溶解有游离氧,游离 氧含量控制着生物的生长和分布,在很大程度上也控 制着海水的氧化还原性质。海水的氧化还原强度用Eh 值表示,称氧化还原电位。
在海岸线向陆后退和波切台扩展的过程中,由于组成基岩海 岸岩性的差异或海岬和海湾的相间出现、地质构造的影响 以及海蚀作用方向的不同等原因,海蚀作用在海岸带上可 形成海蚀穹、海蚀柱、海蚀桥等地形。
海蚀平台因海蚀作用而不断展宽,使波浪冲击崖基 时要经过越来越长的距离,致使波能的消耗也越 来越大。当平台宽度大到使波浪的全部动能消耗 殆尽时,海蚀作用即趋于停止,此时基岩海岸的 横剖面成上凸形曲线,线上各点的侵蚀强度趋于 零,此剖面称为岩岸海蚀平衡剖面。
(4)二氧化碳和碳酸系 二氧化碳和碳酸系是地球上最重要的平衡系统之一,它 在生物—大气—水之间进行着复杂的循环,与海水的 化学性质、生物的生存和海洋沉积作用关系十分密切。 (二)海水的物理性质 对海洋的地质作用影响较大的物理性质有: (1)海水的温度 (2)海水的密度 (3)海水的压力
三、海洋生物
(二)浅海
浅海是自平均低潮线以下至水深130~200m之间的 海域。
海水运动以波浪作用为主; 浅海水温受季节的影响; 多数浅海海水盐度正常,且变化不大; 浅海海水的含氧充足,海水中悬浮质多; 浅海海洋生物丰富,多为底栖生物。
(三)半深海 位于200~2000m间的海域,相当于大陆坡之上 的海域。海水运动以洋流为主,生物贫乏,以 浮游生物为主。 (四)深海 ——水深大于2000m的广大海域。海水运动以洋 流为主,悬浮物较少,海洋生物贫乏,以浮游 生物为主。
海洋分区示意图
(一)滨海 滨海是海陆过度的地带,其范围是位于平均高潮线与平均低潮线的水域。 滨海即受潮汐的影响还受波浪作用的影响,还受地面流水地质作用的影响。 滨海区的海水温度有昼夜变化,盐度也随水流通畅的程度及气候条件而变 化。 海岸带:风暴浪所及的上限到波浪作用所及的下界的区域。
海岸带划分示意图
波浪要素: 波峰:波形最高处。 波谷:波形最低处。 波长:相邻两波峰的距离。最大波长可达800多米。 波高:波峰到波谷的垂直距离。波高一般不超过4m,波长数十米。 大风暴时波高可达15—30m。 波周期:第一波过去,次一波到同一地点所需时间。 波速:波形在单位时间内前进的距离。 波长、波高、波的周期和波速称为波浪的四大要素。
二、滨海的沉积作用
(一)海滩沉积(波切台上、近岸边) 砾滩——砾石组成的海滩,砾石成分 常与海岸岩性一致,主要是 岩岸海下来的砾石。 砂滩——最常见的海滩,水岸地区, 砂成分以石类为主。 泥滩——泥质地面。 (二)沿岸堤、沙坝和沙嘴沉积
沙坝、沙嘴沉积——波浪、沿岸流的作用形成的由砾堆积的线状岗。 沙咀——一一端入海的砂岗,常见于海湾处,它的形成主要是沿岸流的 作用。 沙坝——平行海岸离岸有一定距离的垅岗,可露出海面也可在海面之下, 波浪与底流相遇,外滨海典型的堆积物。
在风不断吹动下,波浪中的水质点每完成一个圆周运动之后波峰便前进 一段距离,成为往复螺旋式的前进运动。 水质点的圆周运动半径随水深增加而减小,当达到一定深度后水质点即 处于静止状态。水质点处于静止状态的临界面,称波基面。 一般波基面深度为1/2波长,依次水域可分为深水区和浅水区。
2、波浪向岸传播
当波浪向海岸方向传播到达浅水区,水面波形的对称性会遭破坏,表层水质 点运动轨迹变成椭圆形,从水面向下随着深度的增大椭圆扁率也逐渐增大, 在水底则变成水平的往复运动。随着海水深度的变浅,摩擦阻力增大,水质 点运动的椭圆形扁率增大,表面水质点速度超过波速时,波峰破碎出现白色 的浪花。波浪进入浅滩,波峰明显超前,涌上海滩拍打海岸形成拍岸浪。拍 岸浪涌到海岸后,使海岸水面增高,可达数米,海水在重力作用下,顺着海 底斜坡形成底流流回海中。
海洋生物种类繁多,依照生活方式,海洋生物可 划分为三类: 1. 固着或在海底生活的底栖类生物,如珊瑚、 海星; 2. 游泳生物。如鱼类; 3. 漂浮于海水上部,随波逐流的浮游生物,如 某些藻类。 海洋生物是海洋有机质及其沉积物的主要来源。
四、海洋的环境分区
根据海水深度,并结合海底地形和生物群特征,可将海 洋分为滨海、浅海、半深海及深海等4个环境分区。
波浪要素示意图
海底大地震和火山爆发可引起非常大的巨浪——海啸。 传到无风区的波浪——涌浪。 波浪传播方向有二:向下传播;向岸传播。 1、波浪向下传播
波浪是一种振荡波,振荡波的特点就是质点不随波形前进,而只是在原地往复 的圆周运动,当相邻水质点依次运动到波峰时,波峰则随之向前移动;
深海中波浪传播示意图
第二节
Leabharlann Baidu
海洋的剥蚀作用
海洋的剥蚀作用是指由海浪、海水的溶解作用和海洋生 物的活动等因素引起的海岸及海底岩石的破坏作用, 简称为海蚀作用。 海蚀作用的方式可分为:机械、化学、生物三种。 机械剥蚀作用,海水运动引起,动力以波浪为主,发生 于海岸带及海水运动所能影响到的海底部分;包括冲 蚀作用和磨蚀作用两种方式。 化学剥蚀作用,因含有二氧化碳等溶剂而具有一定溶蚀 能力; 生物剥蚀作用,海洋生物的生命活动引起。 海洋的剥蚀作用以机械剥蚀作用为主,对海岸的改造起 着决定性的作用。
二、砂质海岸的改造
砂质海岸的改造 是由波浪和潮流 引起的,进浪可 携带沙粒向海岸 方向运动,海水 退回时底流又把 部分砂砾带回海 中。 中立点:一剖面 上某点为界,该 点沉积物处于不 移动状态。
海岸带碎屑横向搬运示意图
三、潮流和洋流的剥蚀作用
潮流的剥蚀作用主要发生在大陆架上 一些地形狭窄并有强潮流通过的地 方,以及以潮汐作用为主的潮坪海 岸。可形成潮流侵蚀谷,潮水沟。 洋流的剥蚀作用主要分布在大洋底流 分布区,深海海谷是大洋底流的主 要剥蚀地形。
第三节
海洋的搬运作用
依据搬运物的性质可分为机械搬运和化学搬运。 机械搬运,碎屑物的搬运;化学搬运,溶液物质 的搬运; 波浪、潮流和洋流是海洋搬运作用的动力。 在滨海及浅海的近岸部分,以波浪搬运为主; 在近海有狭窄海道的地区潮流的搬运作用明显增 强; 在半深海和深海则以洋流搬运作用为主。
一、海水的搬运作用方式
2、海水的基本化学性质 盐度、PH值、Eh值、二氧化碳和碳酸系等 (1)盐度 ——海水中溶解的总矿物的质量与海水总量之比。 海水含盐度随深度的增加快速减小,到一定深度 后,盐度保持稳定。海水盐度影响着海洋生物 的生活环境,含盐度过高或过低都会导致海洋 生物种属的急剧减少。海水盐分主要来源是大 陆,其次是海底火山及洋脊的喷出物等。
第四节
海洋的沉积作用
海洋是物质的最终沉积场所,从本质上说,沉积作用乃是海水地质作 用的主要方式,这也是地质历史上海洋沉积物数量很大的原因。 一.海洋沉积物的来源 海洋沉积物的主要来源:海洋沉积物主要来源于大陆,其次是火山、 生物和宇宙物质。 1.陆源物质 (1)流水 陆地上的河流、沟渠等以机械的、化学的搬运方式,把物质送入海中。 (2)风 风将尘土卷起送入海洋的数量也十分可观。风源物质有两个突出特点, 其一,物质颗粒较细,而且都是机械碎屑。其二,风力可将尘土 直接送入浅海乃至大洋中心。 (3)冰川 现代冰川供给海洋物质的情况只在地球的两极地区发生。 (4)滨岸带剥蚀产物
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