第3章 海洋沉积

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颗粒越大,所需要的力越大,搬运的动力减弱,不再
能搬运得起一定大小沉积物时,该沉积物沉积下来。 动力强,能量大的海域,只能沉积粗颗粒的沉积物 沉积物的大小与海洋沉积环境的能量大小成正比。在 波浪作用强烈的地方,主要沉积一些粒径很大的颗粒 如漂石、鹅卵石。而细颗粒的物质主要沉积在能量很 低、流速很小的地方。 动力分选作用,粗—中砂—细沙——泥
硅质软泥的生物来源
微型生物
微型海藻(即硅藻 属) 海藻通过光合作 用释放出硅
散线虫类(放射虫 类) 单细胞原生动物
海藻(硅藻属)——死亡——聚集成泥——岩化(硅藻土)

海藻(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.
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 过30%)统称为硅质软泥 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’

陆源沉积物—分布——海滩沉积

海滩沉积物主要是由通过河流搬运过来的 富石英沙组成,其大小变化大 .
如砾石滩、沙滩、泥滩等
陆源沉积物—分布——陆架沉积物
陆架沉积包括现代陆架沉积物和陆架残留沉积物
陆源沉积物—分布——陆架残留沉 积

陆架残留沉积:在末冰期(18000年以前),冰 川消融,海平面上升。结果,世界上大部分河流 携带其沉积物沉积在现代沉溺河口,而不再象之 前那样沉积在陆架上。在现在大陆架的大部分区 域,海平面未上升到该处时的陆地沉积物在海平 面上升后依旧残留在该处,且未未曾被现代沉积 所覆盖,这些沉积物称为陆架残留沉积。
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
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48%,深海 黏土占38%,而硅质软泥占14%。
分布 CCD深度下不会出现钙质软泥, 如果在ccd深度下发现钙质软泥, 原因何在? 海底扩张而后被其它沉积物覆盖
CCD深度及钙质软泥的空间分布
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钙质软泥的分布范围最广,
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。
残留沉积占世界陆架沉积的70%以上。而在剩下的一
些陆架区域,则是一些现代的沙脊、沙波、沙滩沉积。
陆源沉积物—分布——冰川沉积
分布:高纬度的陆架地区,如南极洲和格 林南岛的陆架区域广泛分布着这类沉积物。 特征:冰川沉积物分选性很差,从漂石到 黏土,各种粒径的颗粒混杂在一起。

这些沉积物形成于冰后期的冰川完全消融后的
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
钙质软泥和硅质软泥的分布
生物生产力
破坏程度
分布在生物生产 力高的深海海盆
Where?WHY?
稀释过程
你在海洋什么位置能发现钙质软泥或硅质软泥??
硅质软泥的分布及成因
在海洋中,所有深度上硅含量都是不饱和的, 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?
动力分选——沉积物的选择性搬运过程。
陆源沉积物——搬运过程-磨圆度
从左到右,随 着搬运距离 的增加,沉 积物颗粒磨 圆度越好, 分选性越好, 成熟度越高
陆源沉积物——空间分布

根据其搬运动力和来源,陆源沉积物应分布在什 么位置? 海岸——浅海陆架——陆坡——陆麓——洋盆
在海洋中陆源沉积无处不在:几乎在所有的洋底,都
残留物。
陆源沉积物—分布——浊流沉积

分布:大陆麓
浊流是指水底沿大陆坡周期性滑动的滑坡、塌
方,并切割形成海底峡谷的高含沙水流。浊流 带着大量的陆架沉积物向深海流动,形成大陆 麓。 特征:分选性差、成扇状沉积,其厚度从陆坡 底向深海盆地逐渐减少,具有典型的层状结构。
陆源沉积物—分布——深海陆源沉 积物
深海陆源沉积物的来源有:
火山爆发所形成的火山灰; 风携带的灰尘以及深海洋流所带来的细颗粒物质。 大陆麓上的浊流所带来的浅海沉积物也可以溢出 到深海盆地。
陆源沉积物—分布——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。
发现了小部分的陆源沉积物。 陆源沉积物又可分为浅海陆源沉积和远洋陆源沉积 (深海陆源沉积)。浅海沉积一般是指大陆架及岛屿 附近的沉积,而深海沉积一般是指深海盆地的沉积。
陆源沉积物——分布特征
绝大部分浅海沉积都是陆源沉积。主要沉 积在陆架、陆坡、陆麓,沉积物厚度最厚。 包括:海滩沉积,陆架沉积、浊流沉积和 冰川沉积等。
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。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
大洋底的宝藏之一----锰结核
含30多种金属元素: 锰25%, 铁14%, 镍 1.9%,铜0.5% ,钴0.4%
陆地或岛屿岩石——风化作用(机械风化或化
学风化)——碎屑颗粒——覆盖在原来岩石上。 怎样从原来陆地位置搬运到海洋?搬运过程沉 积物特性发生怎样变化?
陆源沉积物——搬运方式(作用力)

大量陆地沉积物通过河流、风、冰川甚至 重力搬运到海洋中。
在远离大陆的深海盆地中也可以发现大量的陆
源颗粒,这主要是由盛行风从亚热带沙漠地区 带来的。
海水钙补偿深 度(CCD)是 指钙开始溶解 的深度(溶解 跃面)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。
溶解 跃面
海水中钙溶解 的影响因素 海水温度、压力
CCD
钙质软泥形成 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。

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 它能沉积在深海海底的物质太少。
四、生物源沉积
来源及分类
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。
1983~2003年 ,深海钻探项 目开始变成了 有20多个国家 参加的‘大洋 钻探项目’( ODP)
由美国和日本 主导的IODP (联合大洋钻 探)( http://www.io dp.org/)
目前约有2000个钻孔

JOIDES Resolution钻探船
钻孔管的剖面直径有9.5m, 长度达8200m,钻探到海 底下面2100m
一、海底沉积物获取方式
取表层沉积物样
“抓斗”取样
获取沉积物 样品
深海钻探
底部拖网
重力挖泥器
采取颗粒比较大的沉积物物
取得表层沉积物以下浅层的样品
深海钻探
(http://www-odp.tamu.edu/)
JOIDES ODP计划 IODP
1964年5月,海洋 学地球深部取样联 合机构成立。 1968年,专门设计 的用于深海钻探的 钻探船‘Glomar挑 战者号’下水,可 以将钻头放到 6000m的深水海底 进行钻探。
三、自生矿物沉积(Hydrogenous Sediment)

来源是海水中的溶解物质。
海水中含有很多的溶解物质。 海水中的化学反应促使一部分矿物结晶、沉淀。当海
域环境发生改变时,比如海水的温度或压力或者其它 可导致化学反应的性质发生变化时,海水矿物析出沉 淀就会发生。

自生矿物只占海底沉积物的很小一部分,但它却 具备不同的成分,能反应不同的沉积环境。
第三章 海洋沉积
海洋沉积
定义及意义
海洋沉积物:指一 些岩石侵蚀下来的 碎屑颗粒以及灰尘 及其它来源的碎屑 通过各种途径最终 在海底沉积下来的 堆积体。
海洋的记忆库:可 以包含着沉积时的 环境信息即地质时 期海洋和地球的环 境变化的信息,如 古气候、古洋流、 大洋地理位置、古 海洋生态系统、海 底扩张信息等
Βιβλιοθήκη Baidu
深海钻探成果与目标
从大洋中脊向两侧,沉积物的厚度越来越厚 研究古地球提供 了最宝贵的资料 证实了大洋海底 的扩张
从大洋中脊向两侧,海底岩石的年龄越来越老
海底岩石中记录了地球磁极的倒转
地球演化与气候变化
深海海底的微观生物
地震形成机制
二、海洋沉积物分类



海洋沉积可根据其来源划分为四大类 :陆源沉积、 生物源沉积 、自生沉积 、宇宙源沉积 。每一类 都有其特殊的化学组成、来源及主要分布区域 。 海洋沉积物可根据其沉积的海底地形及位置划分: 海滩沉积(近岸沉积)、大陆架沉积、大陆坡沉 积、洋盆沉积等 根据水深深浅和距离远近分为深海沉积和浅海沉 积
(a)河流搬运(b)风力搬运(c)冰川搬运(d) 重力搬运
陆源沉积物——颗粒大小分类

颗粒可从大到小划分成:漂石(粒径最大 >256mm)、鹅卵石、小鹅卵石、砾石 (>2mm)、沙(0.0039-2mm)、泥或者黏土 (<0.0039mm粒径最小)。
陆源沉积物——搬运过程

起动——搬运——力——沉积环境
陆源沉积物——搬运过程

沉积物的分选性随搬运距离越来越好
分选性是衡量堆积在一起的沉积物大小的均匀程度

沉积物(泥沙)所组成的颗粒大小都一致的话,其分选性就非 常好。分选性差的沉积物,是指其组成颗粒大小非常不均匀, 也指示当初沉积前的搬运过程是将漂石、黏土等大小颗粒一起 搬运,比如冰川搬运,其消融后残留下来的就是分选性很差的 沉积物。
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
硅质软泥主要分布在南极海及赤道太平洋海域
浅海沉积和深海沉积在世界海洋中的分布
钙质软泥的分布及成因
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 开始溶解,这个临界面就称为溶解跃面。 限制条件:CCD
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
生物软泥
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——生
钙质软泥——生
物壳类物质为二氧 化硅、含量超过 30%的海底泥状物 质
物壳类物质为碳酸 钙组成、、含量超 过30%的海底泥状 物质
五、自生矿物沉积
以结核块状分布在陆架上以及水深小于1000m海底 磷酸盐可用做肥料
溶解物质析出、沉淀
磷酸盐 碳酸盐 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
锰结核
自生矿物沉积物 自生矿物只占海底沉 积物的很小一部分 金属 硫化物 蒸发盐
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)
三 陆源沉积物的主要特征

问题:
陆源沉积物是什么?(what) 出现在什么地方?(where) 怎么沉积在海底?(How?) Why?
陆源沉积物——来源

来源:主要来自早已存在的岩石物质,其 次则是大洋当中的火山岛屿 。
风化作用后岩石破碎成颗粒
陆源沉积物——组成

岩石碎屑颗粒(大部分都是石英颗粒)
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。
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。
钙质软泥的生物来源
微型生物
球形藻:单细胞海 藻 球石软泥 要进行光合作用 20或30个海藻一 起构成一个球形 的形状
有孔虫类 单细胞原生动物 有孔虫软泥
海藻(硅藻属)——死亡——聚集成泥——岩化(白垩)
图a 球形藻
有孔虫类、球形藻 类及其它分泌钙质 的海洋生物的堆积 体(含量超过30%) 统称为钙质软泥
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