湖泊及沼澤的地質(zhì)作用

1、第十五章湖泊和沼澤的地質(zhì)作用 1 .概述一、湖泊概況湖泊一一陸地上的積水洼地。湖泊在其開展過程中，常因淤積轉(zhuǎn)變?yōu)檎訚?。?沼總面積占全球大陸面各的4.1%雖然面積不大，但是陸地上重要的沉積盆地，可形成許多重要的沉積盆 地，可形成許多重要的沉積礦產(chǎn)，如煤、石油、食鹽、燒堿及各種鹽類。所 以研究湖泊、沼澤的地質(zhì)作用是有實際價值的。再有湖水可以直接為人類提供水源。湖泊的沉積物類型與氣候有較大的關(guān)系，因此可以通過地層中湖泊沉積 的特點了解古地理和古氣候情況。世界上湖泊最多的是北歐的芬蘭一一湖國5萬54個面積33萬多。最大的湖泊是蘇聯(lián)的里海咸水湖；蘇必利湖淡水湖4 3 6 3 40 平方公里。最深的湖泊

2、是蘇聯(lián)的貝加爾湖1620米。最高的湖泊我國青藏高原上的納本湖，湖面海撥 4718米。最低的湖是巴勒斯坦、約旦交界的死海，湖面-395米。我國湖面、泊眾多，2萬多個，主要分布在青藏高原和東部平原。面積最大的湖是青海湖4583km咸水湖。面積最大的淡水湖是鄱陽湖。二、湖泊成因湖泊湖盆 可同時形成也可先有湖盆后有積水I水體 r1.湖盆的形成內(nèi)動力地質(zhì)作用形成外動力地質(zhì)作用形成 內(nèi)動力地質(zhì)作用形成的湖盆1構(gòu)造湖：由于地殼的構(gòu)造動力使局部地段下陷形成向斜盆地斷層洼地：形態(tài)狹長，深，上加子湖、玄武湖、滇池2火山湖：火山口為盆地形，積水成湖，白頭山天池?；鹕饺蹘r阻塞河流：五大蓮池。 外動力地質(zhì)作用形成湖盆

3、所有外動力地質(zhì)作用都可形成湖盆，規(guī)模小、水淺、湖盆周圍可保存一 些相應(yīng)的外動力地質(zhì)作用的地形和沉積物。1河成湖：河流截彎取直，牛軛湖。河漫灘上洼地在海水泛濫后暫時性的湖。 2冰蝕湖：冰川地區(qū)尤其是大陸冰川地?zé)o，是由于冰的刨蝕作用在巖性 軟的地段形成洼地。冰融后成湖。3海成湖：瀉湖。4風(fēng)蝕湖：水淺，易成為鹽咸湖。5溶蝕湖：地面溶蝕洼地地下溶洞的坍陷。自然界的湖盆成因往往不是單一的，而是多種地質(zhì)作用的結(jié)果，例如：世界 上最大的淡水湖群， 發(fā)育在北美美國與加拿大交界處 ，由五大著名湖 泊組成：蘇必利湖、伊利、安大概湖、密執(zhí)安湖。 原先是構(gòu)造運動形成的構(gòu)造湖，而后又經(jīng)過冰川的刨蝕作用改造而成。 由于湖

4、盆成因不同，各類湖泊的分布反映了地質(zhì)條件和自然地理情況。我國：冰蝕湖：青藏高原、山岳冰川河成湖：東部平原地區(qū)湖北 。溶蝕湖：西南，巖溶發(fā)育的地方。風(fēng)成湖：西北、內(nèi)蒙、干旱區(qū)。2. 湖水的來源、排泄、化學(xué)成分 ： 湖水來源：1大氣降水2地表水3地下水4冰雪融水，殘留海水湖水來源與湖盆所處的地形有關(guān)： 地勢高山頂火山湖主要是大氣降水的補給。 低洼處地下水補給潛水、泉水 。溫濕區(qū)一一河水。寒冷地區(qū)冰雪融水。 湖水的排泄蒸發(fā)、滲透、流泄三種方式向外排泄，有些湖泊有較固定的泄水口。 泄水湖外流湖一一具有泄水出口，溫、濕區(qū)常見。不泄水湖內(nèi)流湖一一無泄水出口，干旱區(qū)常見。 當(dāng)湖水補給?排泄時，才能成為固定的

5、湖泊。 間歇湖一一雨季水充足時成湖，干旱時枯槁。 湖水的化學(xué)成分：根據(jù)湖中含鹽量不同劃代為淡水湖0.3%微咸湖0.3 1%咸水湖1-24.7%鹽湖24.7%堿湖：自然堿為主，方解石、白云石。 苦湖：芒硝，石膏為主硫酸鹽類。鹽湖：食鹽氯化物。硼砂湖：硼砂硼酸鹽類。咸水湖：同一湖水中的化學(xué)成分不是永遠不變的，可以 隨自然條件的改變，而發(fā)生變化。.,丄蒸發(fā) 流入量亠,丄淡水湖 ， 咸水湖河水沖淡湖水的化學(xué)成分與湖盆的巖性，注入湖的水成分有關(guān)，與氣候土壤亦有一定 影響。潮濕地區(qū)干旱區(qū)淡水湖咸水、微咸水湖泄水湖不泄水湖C a(HCO3)2Nacl.Na2SO4有機質(zhì)多有機質(zhì)少三、湖水的能量一機械能量弱：

6、總的說來，湖泊中的水體處于較寧靜的狀態(tài)，運動緩慢而微弱，產(chǎn)生的機械動力小。湖水有類似于海水的波浪、潮汐、湖流、蝕流。波浪一一較海水規(guī)模小得多，水深20米，不受波浪的影響。潮汐僅距海近的湖湖水受海水潮流的影響較大。湖流一一也有水平、垂直、動力弱。濁流一一風(fēng)浪影響小，入湖河流小，因此濁流規(guī)模小。二化學(xué)能量強：湖水中溶有一些氣體 02 H2S,電解質(zhì)HCO3、 SO4沉積物來源：湖蝕岸邊碎裂屑I風(fēng)運物 沉積物特征：1湖岸一一湖心，機械沉積的碎屑物，有空間分異現(xiàn)象，平面上呈同心帶狀。、Fe+等。具有較強的化學(xué)活性，溶解或 分解一些元素。假設(shè)河流帶入FeSOFeS0+2HS FeS? J +2HO+SO

7、三生物能量強，湖水寧靜，尤其淡水湖泊適合各種生物的生存， 湖中生活有各種動、植、微生物，他們的新陳代謝，可以改變湖水的化學(xué)性 質(zhì)PH EH值，生物死之后遺體也是沉積物的直接來源。 2 .湖泊的地質(zhì)作用湖泊機械動力小，因此剝蝕搬運作用弱，其作用與海岸相似。湖蝕洞一一湖蝕凹槽一一湖蝕崖一一波切臺只是規(guī)模比海水小得多。湖泊地質(zhì)作用以沉積作用為主，湖泊的沉積作用類型過程及沉積物的特征與 氣候有很大關(guān)系。因此，按氣候區(qū)講述沉積作用一、潮濕氣候區(qū)湖泊的沉積作用一機械沉積作用r河流帶入湖岸相對動力強：波浪、潮汐影響。有類似于海岸的堆積現(xiàn)象，湖灘、 砂咀、砂壩、湖濱三角洲。主要是一些砂的沉積。少數(shù)礫石。湖心：

8、水體寧靜，主要是粉砂、泥的沉積。湖湖面2氣候的季節(jié)性變化對湖水機械沉積有較大的影響。年層 冬季：枯水期，顆粒細，顏色深、層薄。云 夏季：洪水期，顆粒粗，顏色淺，層厚常年周期性反復(fù)沉積，形成無數(shù)年層疊加，稱紋層。二潮濕區(qū)湖泊的演化潮濕區(qū)湖泊機械沉積作用興盛，因此，湖內(nèi)不斷接受沉積，但湖泊的搬 運能力弱很少被搬運出湖外。這便使得湖面積逐漸減小-水淺一沼澤。例如：我國現(xiàn)代第二大淡水湖一一洞庭湖，原為第一大淡水湖，就是由 于泥砂的不斷淤積，面積逐漸縮小。1941年S=5000平方公里1980年S=2820平方公里數(shù)流入洞庭湖的河流很多，每年帶入并在湖中沉積的泥砂達1.3億立方米， 加高湖底2厘米。三化

9、學(xué)沉積作用潮濕氣候區(qū)水量充足，尤其在溫濕、濕熱的地區(qū)有著強烈的化學(xué)風(fēng)化作 用。巖石各種組分被分解的徹底，除了易溶和較易溶元素如K、Na Ce等可成為不溶鹽類溶解于水中外，較難溶的元素象Fe、Mn Ai、Si等也可呈離子式膠體形式。這些金屬陽離子在一定條件下可沉積下來，形成沉積礦床。Fe(OH)3 膠體酸性降低Fe(OH)3 J褐鐵礦電性中和4Fe(HCO3)2+O2+2H2O生物作用4Fe(HCO)3 J +8CO2f分解氧化湖鐵礦褐鐵礦湖鐵礦常呈塊狀，透鏡狀、分布在湖泊淺水地帶及河流入湖口附近，與鐵礦只生的還不Mn礦、鋁土礦。女口：江蘇太湖的現(xiàn)代沉積中，有這種鐵錳礦床產(chǎn)出。山西魯平第三紀(jì)地層

10、中保存有這種礦。在生物繁盛的地區(qū)，湖底一些有機質(zhì)腐爛分解放出CO、HS形成了復(fù)原環(huán)境促使了一些化學(xué)反響，發(fā)生化學(xué)沉積作用，例如：F eHCO2+2H2S FeS J +3HO+C砂 +COT黃鐵礦FeSO+2HS FeSj +2HO+SO黃鐵礦四生物沉積作用潮濕地區(qū)的淡水湖泊中，適合大量的生物存在。各種植物浮水、沉水、淺水、深水各類動物底、爬、游泳、浮游大量低等菌類遺髓為生物沉積作用提供了豐富的物質(zhì)來源，成為一些非常有用的沉積物。缺氧 H 2 S1. 腐泥：低等菌 厭氧細菌分解藻類瀝青質(zhì)+湖泥腐泥膠凍狀C:4 0 - 5 0 %D:3 4 - 4 4 %H:6 7%ND: 1500米深處十、占

11、大慶石油腐泥50 C_200C* 石油4000 米物理化學(xué)變化200 C4. 泥炭：大量高等植物死后堆積 缺氧.細菌復(fù)雜的生物化學(xué)作用泥炭 + CO 2 + CH 4含碳 6 0%棕褐、褐黑色泥炭咼溫咼壓煤但腐泥形成煤的過程中，湖泊一般己轉(zhuǎn)化為沼澤5. 硅藻土：在氣候較冷的淡水湖泊中，常生長有大量硅藻，死之后 堆積可形成硅藻土。生物沉積作用興盛的湖泊，由于生物沉積的不斷淤積淤積.水淺.沼澤.干旱氣候區(qū)湖泊的沉積作用氣候枯燥，流入湖中水量小帶入碎屑物質(zhì)少，僅在洪水期可帶入泥沙入 湖，這里機械沉積作用弱，化學(xué)沉積作用相對較強。同時，干旱區(qū)，湖水含 鹽度大，不利于生物生存，生物沉積作用弱。一化學(xué)沉積

12、干旱氣候區(qū)大多是無泄水口的咸水湖，同時這相地區(qū)的化學(xué)風(fēng)化作用 不徹底，咸水湖中的鹽分以易溶鹽類為主。N a、K、C a、M g、的氯化物 硫酸鹽、碳酸鹽等N aCl、K Cl、NaOH CaCO CaSQ MgSO。在強烈的蒸發(fā)作用下，湖水含鹽度逐漸增大，最終到達鹽份的過飽和 而發(fā)生鹽類結(jié)晶沉淀。這就是干旱區(qū)化學(xué)沉積的主要類型。不同的湖水中假設(shè)含的鹽類成分不同， 沉積物也不同，但通常同一湖水中， 含有多種鹽類份，這樣有不斷蒸發(fā)的作用下，各鹽類是按照溶解度的大小， 相繼結(jié)晶沉淀下來的，當(dāng)然溶解度小的最先沉積，而溶解度大的最后沉積。因此在這樣湖泊中化學(xué)沉積有階段性，不同階段可有其相應(yīng)的鹽類結(jié)晶 沉

13、淀。1. 沉積的階段性1碳酸鹽沉積階段湖水蒸發(fā)的最階段，溶解度最小的碳酸鹽首先發(fā)生過飽和結(jié)晶沉淀。Ca Mg N a - KCaC3 Mg、CaC32 NaCO 10HCNaCO NaHGO2HOKCO3石灰?guī)r 白云巖蘇打天然堿堿湖2 。硫酸鹽沉積階段：碳酸鹽結(jié)晶析出后，湖水繼續(xù)蒸發(fā)進一步咸化，這時，溶解度更大的 硫酸鹽類，開始結(jié)晶沉淀。C aSO 2H2O石膏N aSO 10H2O 芒硝苦湖3氯化物階段湖水一步濃縮，溶解度很大的氯化物也不可發(fā)生沉淀，這是鹽類沉積 的最后階段。NaCL食鹽沉積物4 KCL鉀鹽 KCI MgCL 6H 2 O光鹵石鹽湖假設(shè)湖水中含有硼酸鹽時，同時可沉淀出硼砂：N

14、 比30 10HO 2.湖泊的沉積剖面沉積的階段性在垂直剖面上，有水平分帶現(xiàn)象。鹽湖沉積后常被沙覆蓋，成為埋藏的湖積礦床。瀉湖沉積瀉湖一一砂咀、砂壩伸長并連接，構(gòu)成濱海障壁，在靠陸地一方形成一個與 外海半隔絕的淺水域。半隔絕瀉湖特征“1.通過砂咀砂壩的缺口與海溝通。 2.漲潮時溝通落潮時隔絕。海相環(huán)境：與陸地湖泊不同，海水水體寧靜瀉湖中水的含鹽度很不正常，有淡化瀉湖與咸化瀉湖之分： 淡化瀉湖潮濕地區(qū)， 由于大量降雨， 湖水逐漸淡化含鹽度降低 水的淡化是從表層開始的，當(dāng)與外海溝通時，含鹽度大的海水注入湖底。導(dǎo) 致了湖水上輕下重，上下無對流。這就給湖底中心形成缺氧閉塞的環(huán)境，產(chǎn) 生大量H2S,底棲

15、生物無法生存逐漸絕跡，湖面上大量深浮動物死之后沉入湖 底，并在復(fù)原中分解為有機質(zhì)，最終成為黑色粘土沉積3 .沼澤的地質(zhì)作用一、 . 概述一沼澤陸地上被水充分濕潤， 并有大量喜濕性植物生長及有機質(zhì)堆積的地帶。 我國沼澤分布廣，面積達11萬平方公里。沼澤主要分布在濕潤氣候地區(qū)， 不管寒帶、溫帶、熱帶都有。二沼澤成因1 湖泊沼澤比，潮濕區(qū)、泥砂淤積、生物沉積物淤積。2. 河流泛濫沼澤化三角洲 河幔灘3 海岸沼澤化瀉湖，海灣淤塞 潮坪區(qū)的潮上帶、泥沼廣布4. 泉水涌出的沼澤化終年潮濕5. 積水地的沼澤化6. 森林和草地沼澤化二、沉積作用及礦產(chǎn) 沼澤中只有處于相對靜止?fàn)顟B(tài)的小規(guī)模的水體，地質(zhì)作用實質(zhì)上只

16、有沉 積作用，而且主要是生物沉積作用。兩大類 :1. 低等菌藻類-腐泥一石油-油質(zhì)巖2. 高等植物泥碳煤一 . 沼澤成煤 先決條件：大量植物高等植物具有本質(zhì)素、纖維素繁盛。地史中成煤期一植物繁盛有關(guān)：C-P抱子、裸子植物J棵子植物R被子植物植物死之堆積后至轉(zhuǎn)化為煤，可分為三個主要階段大量高等植物遺體堆積本質(zhì)互、纖維素氧化、分解、合成厭氧細菌作用腐植酸及腐植酸鹽較多水份+泥砂+礦物質(zhì)f泥炭+H 2ST + CO 2T + CH 41一些元素在此過程中逸出H、O,而另一些元素C,相對聚集，含量加 泥炭中：C 60%泥炭用途很廣：焦油、瀝青、石臘、草酸等工業(yè)原料；醫(yī)療、農(nóng)業(yè)肥料。我國泥炭分布主要在平原地區(qū)，最厚的可達 7.6米，四川的公潘草地, 目前仍有大量現(xiàn)代泥炭的堆積。泥炭稠泥狀，含一定水份，在泥炭堆積的過程中，伴隨有地殼的緩慢下 降，就會形成較厚的泥炭層。地