第六章--大洋沉積.

第六章大洋沉積 大洋 水深2000米以上 深海 水深1000米以上 第一節(jié)地貌特征圖6 1一 洋中脊圖6 2寬1000公里以上 平均水深2500米 高出洋底1000 3000米 是海底擴(kuò)張中心 由新生洋殼物質(zhì)構(gòu)成 上覆沉積物厚度自中央向兩翼增厚 二 盆地位于大洋中脊與大陸邊緣之間 可分為深海平原 深海丘陵 海山三個(gè)大的地貌單元 圖6 3 4 第六章大洋沉積 1 深海平原 坡度 1 1000 深3000 6000米 直徑200 2000公里 多分布在被動(dòng)大陸邊緣 大西洋 印度洋深海平原發(fā)育 沉積物厚度達(dá)1000米 2 深海丘陵 高出深海平原不足1000米 小隆起直徑一般小于50公里 是由于基底起伏造成 是洋中脊的一部分 形成于深水階段 后因沉積物覆蓋地形起伏變小 3 海山 高出洋底1000米以上的火山群組成 呈錐形 坡度5 15 下沉形成平頂山 屬于板塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中熱點(diǎn)形成 第六章大洋沉積 第二節(jié)大洋環(huán)流大洋環(huán)流是海水在大區(qū)域內(nèi)作閉合式流動(dòng) 驅(qū)動(dòng)力為風(fēng) 密度差 溫鹽差引起 分表層環(huán)流 底層徑向環(huán)流 大洋環(huán)流控制生物 沉積特征 一 大洋水體的垂直結(jié)構(gòu)大洋水分為 表層 次表層 中層 深層 底層 部分表層 次表層水為暖水 10 余者皆為冷水 4 第六章大洋沉積 表層水 表面以下200米深度內(nèi) 受大氣直接作用 海流 混合 波動(dòng)最強(qiáng) 變化大 垂向上趨于均勻 次表層水 表層水之下 其間以明顯的密度躍層 最后達(dá)100米 隔開 次表層水是由副熱帶 300N及300S 下沉的高鹽度水所形成的 次表層水只存在于南北副熱帶高壓帶 下界深度變化 赤道附近400米 副熱帶最深達(dá)700米 圖6 5中層水 是南極亞北極輻聚帶下沉的海水形成 鹽度低 33 8 溫度低 2 2 C 密度大于次表層水 南極輻聚帶下沉800 1000米后北擴(kuò) 第六章大洋沉積 深層水 2000 4000米深度的水 大西洋的南極中 底層水向北運(yùn)動(dòng) 出現(xiàn)向南的補(bǔ)償流 形成深層水 北大西洋深層水 3 3 5 34 9 沿美洲大陸坡運(yùn)動(dòng) 分別進(jìn)入印度洋和太平洋 流速3 15cm s 底層水 形成于南 北極的一些海區(qū) 因固冰效用形成密度最大的海水下沉至海底成為底層水 0 1 34 6 南極底層水進(jìn)入三大洋 成為世界大洋底層水的主要來(lái)源 二 大洋表層環(huán)流大洋表層環(huán)流主要受風(fēng)驅(qū)動(dòng) 形成與其風(fēng)場(chǎng)很相似 第六章大洋沉積 各大洋的東南 東北信風(fēng)帶都形成由東向西的東南 東北信風(fēng)流 亦稱南 北赤道流 圖6 6南北半球的西風(fēng)帶各形成一支向東流的西風(fēng)漂流 北半球稱為北太平洋流 北大西洋流 赤道流 西風(fēng)漂流 和其間的西邊界流 黑潮 灣流 巴西海流 東澳大利亞海流 厄加勒斯海流等 東邊界流 加利福尼亞海流 加那利海流 秘魯海流 本各拉海流等 構(gòu)成了反氣旋 逆時(shí)針 及氣旋式 順時(shí)針 環(huán)流 各大洋的反氣旋式環(huán)流都存在緯向不對(duì)稱性 第六章大洋沉積 三 底層經(jīng)向環(huán)流 南北極形成的密度較大的海水下沉到海底 形成經(jīng)向深層經(jīng)向流 驅(qū)動(dòng)力是溫鹽差引起的密度差 第三節(jié)遠(yuǎn)洋沉積物的分類及分布遠(yuǎn)洋沉積物由生物組分 鈣質(zhì) 硅質(zhì) 及非生物組分 陸源 自生 火山 宇源 組成 一 分類1 Folk三角圖結(jié)構(gòu)分類 圖6 72 DSDP結(jié)構(gòu)分類 圖6 83 Dean結(jié)構(gòu)分類 圖6 94 按固結(jié)度分類 表6 1 第六章大洋沉積 1 分類參數(shù) 1 成分 肉眼 涂片鏡檢 2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)碳酸鹽重量百分含量 3 生物SiO2含量 涂片統(tǒng)計(jì) 4 結(jié)構(gòu) 涂片測(cè)量 統(tǒng)計(jì) 5 固結(jié)度 抹刀 觀測(cè) 6 沉積構(gòu)造 肉眼 X射線 7 顏色 芒塞爾標(biāo)準(zhǔn)色碼描述 第六章大洋沉積 2 主要類型 1 遠(yuǎn)洋粘土 陸源粘土 粉砂為主 60 與陸源粘土的區(qū)別是自生組分 鈣十字沸石 鐵錳氧化物 及魚骨的含量 10 與鈣質(zhì) 硅質(zhì)生物沉積的分界是含生物骨屑 30 2 硅質(zhì)生物沉積 含硅質(zhì)生物骨屑 30 1 遠(yuǎn)洋硅質(zhì)生物沉積 硅質(zhì)生物骨屑 70 分硅藻軟泥 放射蟲軟泥 瓷質(zhì)巖 燧石 2 過(guò)度型硅質(zhì)生物沉積 含硅質(zhì)生物骨屑30 70 粘土 30 分泥質(zhì)硅藻 50 70 為泥質(zhì)硅藻 放射蟲 軟泥 巖 硅藻 放 第六章大洋沉積 射蟲 質(zhì)泥 巖 3 鈣質(zhì)生物沉積 含鈣質(zhì)生物骨屑 30 1 遠(yuǎn)洋鈣質(zhì)生物沉積 含CaCO3 60 分 有孔蟲 翼足蟲 超微化石 軟泥 2 過(guò)度型鈣質(zhì)生物沉積 含CaCO330 60 分 泥灰質(zhì)軟泥 泥灰質(zhì)白堊 泥灰質(zhì)灰?guī)r 4 火山沉積 火山集塊 64mm 火山礫 2 4mm 火山灰 2mm 分玻晶 晶屑 石屑 5 特殊巖石類 蒸發(fā)巖 淺水灰?guī)r 結(jié)核 煤 黑色頁(yè)巖 含金屬泥 第六章大洋沉積 二 分布大洋水柱中CO2隨水深增大含量增大 分布如圖6 10 1冰川沉積在南北極 硅質(zhì)軟泥呈帶狀 南大洋 或斷序帶狀 北大洋 于高緯度區(qū) 赤道區(qū)也有硅質(zhì)軟泥 褐色粘土和鈣質(zhì)軟泥占據(jù)了大洋的其余部分 鈣質(zhì)沉積出現(xiàn)在CCD以上 4000 5000米 褐色粘土分布在CCD以下 三大洋沉積頻率如表6 2 洋盆間的分異作用 環(huán)流格局影響各洋盆間的生物CaO3 SiO2的分異 圖6 11 第六章大洋沉積 第四節(jié)鈣質(zhì)生物沉積CaO3 30 陸源粘土 粉砂 30 的遠(yuǎn)洋沉積物 一 類型1 有孔蟲軟泥2 鈣質(zhì)超微化石軟泥 顆石軟泥 3 翼足蟲軟泥 文石圖6 12 13 14 第六章大洋沉積 二 沉積構(gòu)造韻律性水平層理 三 溶躍面及方解石補(bǔ)償深度1 溶躍面 碳酸鹽在大洋中溶解速度隨深度增大 當(dāng)?shù)竭_(dá)一溶解速度梯度急劇變化的界面稱為溶躍面 控制溶躍面的主要因素是深層和底層水的性質(zhì) 圖6 15 162 方解石補(bǔ)償深度方解石沉降速率等于溶解速率的深度界面 第六章大洋沉積 碳酸鹽補(bǔ)償深度在大部分海域是鈣質(zhì)軟泥與褐色粘土的分界線 補(bǔ)償深度可分為 有孔蟲補(bǔ)償深度 FCD 超微化石補(bǔ)償深度 NCD 文石補(bǔ)償深度 ACD 等 補(bǔ)償深度由淺至深的排列順序?yàn)?PCD 翼足蟲 FCD 有孔蟲 NCD 超微化石 CCD 方解石 各大洋的高緯度CCD最淺 赤道最深 圖6 17決定大洋CCD的主要因素是 鈣質(zhì)骨屑的溶解速度和供給速度 第六章大洋沉積 骨屑溶解速度與海水CaCO3飽和度有關(guān) 由于Ca2 濃度隨溫鹽壓的變化不大 CaCO3平衡的海水中Ca2 含量與實(shí)際海水中的含量相同 簡(jiǎn)化式為 第六章大洋沉積 即 CO32 濃度決定各海區(qū)CaCO3飽和度 壓力增大溶解碳增多 但是深層水CO32 濃度僅為冷表層水的1 2 是因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)氧化形成CO2 CO2 CO32 H2O 2HCO3 四 鈣質(zhì)沉積影響因素1 生物生產(chǎn)力2 生物骨屑的溶解作用 CCD3 其它遠(yuǎn)洋沉積的稀釋作用4 全球氣候 大洋環(huán)流及遠(yuǎn)洋沉積模式變化圖6 18 第六章大洋沉積 五 沉積速率與成巖作用1 沉積速率 10 100mm 103a 平均30mm 103a 取決于生物供給速率和溶解速率 圖6 19 2 成巖作用 遠(yuǎn)洋鈣質(zhì)軟泥多為低鎂方解石 軟泥在壓實(shí)后變?yōu)榘讏?石灰?guī)r 第五節(jié)硅質(zhì)生物沉積含生物骨屑50 以上 硅質(zhì)生物骨屑 30 分別為 硅質(zhì)軟泥 硅藻土 放射蟲土 瓷質(zhì)土 燧石 第六章大洋沉積 一 硅質(zhì)微體化石硅質(zhì)微體化石包括 硅藻 硅鞭藻 放射蟲 硅質(zhì)海面 1 硅藻 單細(xì)胞浮游植物 高緯度 沿岸上升流區(qū)富集 2 硅鞭藻 單細(xì)胞浮游植物 暖水種 網(wǎng)硅鞭藻 冷水種 六角硅鞭藻 3 放射蟲 浮游生物 硫酸鍶組成骨架 測(cè)定古氣候 圖6 20 表6 3 第六章大洋沉積 二 分布 三個(gè)主要帶1 太平洋赤道帶 放射蟲為主 2 環(huán)北極不連續(xù)帶 硅藻軟泥為主 3 環(huán)南極連續(xù)帶 硅藻為主 各大洋東側(cè)的沿岸上升流區(qū) 圖6 21三 影響因素骨屑供給量和溶解量 現(xiàn)代大洋水對(duì)SiO2不飽和 生物SiO2的溶解主要在表層水內(nèi)圖6 22 23壓力增大 溫度降低 SiO2溶解度減小 CaCO3隨壓力增大 溫度降低 溶解度增大 所以硅質(zhì)軟泥主要分布在碳酸鹽補(bǔ)償深度以下 第六章大洋沉積 四 成巖作用生物硅質(zhì)沉積礦物為蛋白石A 成巖過(guò)程中 蛋白石A轉(zhuǎn)化為蛋白石CT及石英 硅質(zhì)軟泥轉(zhuǎn)變?yōu)榇少|(zhì)巖 影響成巖作用的因素主要為時(shí)間和溫度 也取決于地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境和海洋環(huán)境 第六節(jié)褐粘土 紅粘土 一 組分1 粘土礦物 含量50 70 平均粒徑0 001mm 主要為 伊利石 高嶺石 綠泥石 蒙皂石 圖6 24 第六章大洋沉積 伊利石分布最廣泛 蒙皂石 以蒙脫石為主 多與鈣十字沸石 基性斜長(zhǎng)石 火山玻璃共生 為火山物質(zhì)海解作用而成 2 碎屑石英 長(zhǎng)石褐粘土含石英5 30 粒徑0 001 0 01mm 太平洋褐粘土中石英碎屑北高南低 屬陸源成因 呈緯度分帶性 受氣候影響 長(zhǎng)石來(lái)源為陸源和火山 3 自生組分沸石 火山灰海解產(chǎn)物 鐵錳結(jié)核 生化作用產(chǎn)物 重晶石 直接沉淀 第六章大洋沉積 二 褐色粘土的成因 1 氧化硅與鋁化合物相互作用 2 陸源粘土搬運(yùn) 三 褐色粘土的分布4500米以下 CCD以下 1 綠泥石 不穩(wěn)定粘土礦物 陸源搬運(yùn)來(lái) 有按緯度分帶性 兩極含量高 赤道低 2 伊利石 云母族礦物 陸源供應(yīng)為主 3 高嶺石 與緯度有關(guān) 陸源供應(yīng)為主 熱帶含量高 第六章大洋沉積 4 蒙脫石 火山物質(zhì)蝕變產(chǎn)物 火山附近 可以是大陸源或大洋火山成因 第七節(jié)風(fēng)成沉積1 塵埃搬運(yùn) 適宜風(fēng)成沉積 空氣干燥 有信風(fēng) 即干燥的地表環(huán)境 強(qiáng)地面風(fēng) 物質(zhì)顆粒小 進(jìn)入對(duì)流層適當(dāng)軌道 空氣對(duì)顆粒強(qiáng)烈垂直混合等 撒哈拉是風(fēng)積物主要來(lái)源 風(fēng)帶到海洋的物質(zhì)為16億噸 a 2 風(fēng)成沉積物組成 顆粒 5微米 紅褐色 石英為主 含長(zhǎng)石 粘土礦物 含植物孢粉 第六章大洋沉積 3 古氣候意義 反映干燥區(qū)分布 信風(fēng)位置和強(qiáng)度變化 風(fēng)成沉積與寒冷 干燥的冰期相對(duì)應(yīng) 第八節(jié)火山成因沉積1 陸地搬運(yùn)到海洋的火山物質(zhì)叫海洋火山碎屑沉積 2 火山碎屑經(jīng)改造形成的沉積物叫海洋外力碎屑沉積物 3 海底火山噴發(fā)或海底熱液活動(dòng)沉積物叫海洋自生沉積物 4 火山灰 致密或多孔微粒組成 如浮巖火山玻璃等 第六章大洋沉積 1 火山灰粒級(jí)分類 火山彈 64mm 火山礫 2 64mm 火山灰 2mm 2 來(lái)源區(qū) 地區(qū)性 對(duì)流性 全球性 3 分布 海底火山附近 搬運(yùn)來(lái)的在背風(fēng) 背流方向 第九節(jié)自生沉積一 富金屬沉積物 重金屬軟泥 鐵氧化物出現(xiàn)在近洋中脊高熱流區(qū) 為新洋殼形成時(shí)熱液活動(dòng)產(chǎn)物 可以被搬運(yùn)后沉積 第六章大洋沉積 二 多金屬結(jié)核 結(jié)殼 鐵錳結(jié)核 結(jié)殼 1 結(jié)核物理性質(zhì) 黑色 褐色 多孔 球形 葡萄狀 橢球形 直徑3 6cm多 1 4度硬度 密度1 95g cm3 比重1 22 1 65 2 結(jié)核礦物成分 鈣錳礦 拉錳礦 針錳礦 赤鐵礦 褐鐵礦等 3 結(jié)核化學(xué)成分 Mn Fe Si Al Ca Na Mg等 富Cu Mn Co等 4 分布 深海盆地 太平洋最豐富 第六章大洋沉積 第七節(jié)太平洋沉積控制海洋沉積的三要素 氣候 大洋環(huán)流 生物演化 四大洋面積和深度 表6 4一 搬運(yùn)沉積過(guò)程1 陸源物質(zhì) 1 滑塌和濁流 2 懸浮搬運(yùn) 3 風(fēng)力搬運(yùn) 4 火山碎屑的大氣擴(kuò)散 5 火山碎屑的漂浮搬運(yùn) 6 冰筏搬運(yùn)圖6 25 第六章大洋沉積 二 沉積區(qū) 六個(gè)圖6 26 1 褐粘土區(qū) 北太平洋為最大沉積區(qū) 位于CCD 4000米 以下 陸源粘土 石英組成 有自生礦物 蒙皂石 鐵錳氧化物 鐵錳結(jié)核 2 鈣質(zhì) 硅質(zhì)生物沉積區(qū) 骨屑來(lái)自表層水體 鈣質(zhì)軟泥在赤道高生產(chǎn)力區(qū) 硅藻軟泥在亞極區(qū) 放射蟲軟泥位于赤道附近 3 滑塌 濁流沉積區(qū) 北太平洋近陸部分 碎屑是通過(guò)海底峽谷運(yùn)入深海平原 4 陸源粉砂沉積區(qū) 大洋邊緣為徑流懸浮體 5 火山沉積區(qū) 火山附近 圖6 27 第六章大洋沉積 第十節(jié)大洋沉積物分布規(guī)律1 氣候地帶性 1 冰帶 冰川沉積 2 溫帶 硅質(zhì)軟泥占優(yōu)勢(shì) 其次為鈣質(zhì) 粘土 3 干燥帶 鈣質(zhì)軟泥和粘土為主 風(fēng)積物 火山物較多 4