第3章 海洋沉積-2013

1、第三章 海洋沉積海洋沉積物海洋沉積物：指一些巖石侵蝕下來的碎碎屑顆粒屑顆粒以及灰塵（即泥沙）及其它來源的碎屑碎屑通過各種途徑最終在海底沉積下海底沉積下來來的堆積的堆積體體?！耙活w泥沙的旅程”我的誕生我的基巖母親我的基巖母親我的出生地：山坡、平原？砰的一聲，砰的一聲，沒有孫猴沒有孫猴子，只有子，只有我和我的我和我的兄弟姐妹兄弟姐妹們們風(fēng)化作用風(fēng)化作用人們把“我”和“他們”的誕生稱為出生時(shí)我們棱角鮮明漂石（粒徑最大漂石（粒徑最大256mm256mm）、鵝卵石、小鵝）、鵝卵石、小鵝卵石、礫石卵石、礫石(2mm)(2mm)、沙、沙(0.0039-2mm)(0.0039-2mm)、泥、泥或者黏土（或者黏

2、土（0.0039mm0.0039mm粒徑最小）粒徑最?。┪业穆贸贪徇\(yùn)過程搬運(yùn)方式河流搬運(yùn)風(fēng)力搬運(yùn)風(fēng)力搬運(yùn)冰川搬運(yùn)冰川搬運(yùn)重力搬運(yùn)重力搬運(yùn)重力分選，依賴于搬運(yùn)動(dòng)力（流速、風(fēng)速）水流及風(fēng)對(duì)泥沙的搬運(yùn)過程起動(dòng)搬運(yùn)力（流速、風(fēng)速）沉積環(huán)境動(dòng)力分選作用粗中砂細(xì)沙泥強(qiáng) 中 弱 強(qiáng)沿程長(zhǎng)距離搬運(yùn)：沿程長(zhǎng)距離搬運(yùn)：分選好，磨圓度好分選好，磨圓度好主要為石英礦物主要為石英礦物我的沉積動(dòng)力變?nèi)鹾螅揖蜁?huì)“暫時(shí)”沉積下來，成為海底主要組成部分河流湖泊、河流湖泊、河口、海洋河口、海洋深海陸架、陸坡大陸裙河口河口海岸（海灘）巨量的細(xì)顆粒泥沙粉砂淤泥沉積沉積過程復(fù)雜、動(dòng)力強(qiáng)現(xiàn)代沉積、殘留沉積、濁流沉積動(dòng)力弱，泥質(zhì)沉積深海

3、粘土主要沉積區(qū)主要沉積區(qū)蘇花公路石塊、礫石、沙等石塊、礫石、沙等混雜沉積混雜沉積細(xì)沙礫石砂礫石礫灘 三仙臺(tái)礫石海灘、坡度陡冰積物陸架沉積包括現(xiàn)代陸架陸架沉積包括現(xiàn)代陸架沉積物（粉砂、淤泥沉積）沉積物（粉砂、淤泥沉積）和和陸架殘留沉積陸架殘留沉積物（砂質(zhì)沉積，物（砂質(zhì)沉積，70%70%的陸架上分布）的陸架上分布）陸架沉積深海沉積深海黏土深海黏土至少由70%以上的陸源細(xì)顆粒物質(zhì)組成這些陸源沉積物由風(fēng)或者大洋環(huán)流經(jīng)過長(zhǎng)距離的搬運(yùn)，然后沉積在深海盆地。特征：顆粒極細(xì)，深海黏土含有大量氧化鐵，其顏色多呈紅褐色或者淺黃色。深海盆地中深海黏土占主導(dǎo)地位的原因并不是因?yàn)橛凶銐蚨嗟酿ね脸练e在海底，而是因?yàn)槠渌?/p>

4、沉積在深海海底的物質(zhì)太少。 我最主要的“異類”伙伴生物源沉積物來源：主要是有機(jī)生物體死亡后的固體殘余部分。從微小的珊瑚蟲到魚、鯨魚的尸體。當(dāng)有機(jī)體死亡后，其固體部分沉積在海底，形成生物沉積。來源及分類來源及分類按顆粒大小，生物沉積可劃分為大型生物沉積和微型生物沉積生物軟泥n硅質(zhì)軟泥生物殼類物質(zhì)為二氧化硅、含量超過30%的海底泥狀物質(zhì)生物軟泥n鈣質(zhì)軟泥生物殼類物質(zhì)為碳酸鈣組成、含量超過30%的海底泥狀物質(zhì)生物軟泥是指海底生物殼類物質(zhì)的含量超過30%、粒徑非常小的泥狀物質(zhì)。硅質(zhì)軟泥的生物來源微型海藻（即硅藻微型海藻（即硅藻屬）屬）微型生物微型生物散線蟲類（散線蟲類（放射蟲類）海藻（硅藻屬）海藻（硅

5、藻屬）死亡死亡聚集成泥聚集成泥巖化（巖化（硅藻土）海藻通過光合作用釋放出硅單細(xì)胞原生動(dòng)物海藻（硅藻屬）硅藻屬）大部分海藻類都有連在一起的兩部分外殼，這些小外殼上都有一些小洞,用來從外界吸取營(yíng)養(yǎng)和排放自身的垃圾. 這類浮游動(dòng)物有著硅質(zhì)的長(zhǎng)穿刺，體形非常對(duì)稱，經(jīng)常被當(dāng)作活著的海洋雪花硅藻屬外殼、放射蟲類以及其它分泌硅藻屬外殼、放射蟲類以及其它分泌硅質(zhì)物的海洋生物的堆積體（含量超硅質(zhì)物的海洋生物的堆積體（含量超過過30%30%）統(tǒng)稱為硅質(zhì)軟泥）統(tǒng)稱為硅質(zhì)軟泥鈣質(zhì)軟泥的生物來源球形藻：球形藻：?jiǎn)渭?xì)胞海藻微型生物微型生物有孔蟲類有孔蟲類海藻（硅藻屬）海藻（硅藻屬）死亡死亡聚集成泥聚集成泥巖化（巖化（白堊

6、）要進(jìn)行光合作用單細(xì)胞原生動(dòng)物20或30個(gè)海藻一起構(gòu)成一個(gè)球形的形狀球石軟泥有孔蟲軟泥圖a 球形藻上圖為英國(guó)南部的白色峭壁就是由這種在洋底形成的碳酸鈣軟泥巖石化后，白堊層隨著地殼運(yùn)動(dòng)上升露出水面，并經(jīng)過侵蝕切割形成的峭壁 有孔蟲類、球形藻有孔蟲類、球形藻類及其它分泌鈣質(zhì)類及其它分泌鈣質(zhì)的海洋生物的堆積的海洋生物的堆積體（含量超過體（含量超過30%30%）統(tǒng)稱為鈣質(zhì)軟泥統(tǒng)稱為鈣質(zhì)軟泥鈣質(zhì)軟泥和硅質(zhì)軟泥的分布生物生產(chǎn)力破壞程度稀釋過程你在海洋什么位置能發(fā)現(xiàn)鈣質(zhì)軟泥或硅質(zhì)軟泥？你在海洋什么位置能發(fā)現(xiàn)鈣質(zhì)軟泥或硅質(zhì)軟泥？WhereWhere？WHYWHY？硅質(zhì)軟泥的分布及成因在海洋中，所有深度上硅含量

7、都是不飽和的，海水持續(xù)緩慢地溶解硅質(zhì)生物。海底的硅質(zhì)軟泥又是如何形成的呢？n硅質(zhì)軟泥主要形成于冷水區(qū)，特別是上升流海區(qū)，深海的冷水被帶到海表，營(yíng)養(yǎng)鹽含量高，生物生產(chǎn)力極高。n成因：一是海水中聚集硅的速度超過溶解硅的速度。例如在同一時(shí)間，大量的硅質(zhì)外殼同時(shí)下沉，就會(huì)在海底形成硅質(zhì)軟泥堆積。二是這些硅質(zhì)生命體沉積在海底上被其它硅質(zhì)外殼或沉積物覆蓋，就不再被海水溶解。所以，硅質(zhì)軟泥只會(huì)出現(xiàn)在富硅質(zhì)有機(jī)體的生產(chǎn)力特別高的海域。如圖所示，硅質(zhì)軟泥只會(huì)出現(xiàn)在富硅質(zhì)有機(jī)體的生產(chǎn)力特別高的海域淺海沉積和深海沉積在世界海洋中的分布 硅質(zhì)軟泥主要分布在南極海及赤道太平洋海域硅質(zhì)軟泥主要分布在南極海及赤道太平洋海域

8、鈣質(zhì)軟泥的分布及成因CCD溶解溶解躍面躍面海水中鈣溶解海水中鈣溶解的影響因素的影響因素CCD深度下不會(huì)出現(xiàn)鈣質(zhì)軟泥，深度下不會(huì)出現(xiàn)鈣質(zhì)軟泥，如果在如果在ccd深度下發(fā)現(xiàn)鈣質(zhì)軟泥，深度下發(fā)現(xiàn)鈣質(zhì)軟泥，原因何在？原因何在？鈣質(zhì)軟泥形成限制條件：限制條件：CCD在大洋的一定深度，海水壓力的增加以及海水中在大洋的一定深度，海水壓力的增加以及海水中二氧化碳的含量的增加都達(dá)到一定值時(shí)，碳酸鈣二氧化碳的含量的增加都達(dá)到一定值時(shí)，碳酸鈣開始溶解，這個(gè)臨界面就稱為溶解躍面。開始溶解，這個(gè)臨界面就稱為溶解躍面。海水溫度、壓力海水鈣補(bǔ)償深海水鈣補(bǔ)償深度（度（CCDCCD）是）是指鈣開始溶解指鈣開始溶解的深度（溶解的

9、深度（溶解躍面）躍面）之下的某一深度，在這個(gè)深度，碳酸鈣的溶解速度增加極大，鈣類物質(zhì)很快就被海水溶解掉，超過此深度的海底其沉積物中基本上不會(huì)含有鈣質(zhì)物。相對(duì)溫暖的海水上層及淺海區(qū)域，海水的鈣含量完全飽和，所以在該深度之上碳酸鈣并不溶解。若海底未低于該深度（CCD)，鈣質(zhì)死亡有機(jī)體聚集沉積在海底形成鈣質(zhì)軟泥。海底擴(kuò)張而后被其它沉積物覆蓋分布CCD深度及鈣質(zhì)軟泥的空間分布大洋平均CCD深度約是海面下4500m在大西洋中，該深度達(dá)到6000m，而在太平洋中，CCD平均深度僅為3500m。TitleTitleAdd your text鈣質(zhì)軟泥，則主要出現(xiàn)在溫暖的大洋淺水區(qū)域（深度高于CCD的海域）。鈣

10、質(zhì)軟泥的高含量（甚至超過80%）區(qū)主要是在大洋中脊，而在深度超過CCD的海盆中很小發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代鈣質(zhì)軟泥的分布鈣質(zhì)軟泥的分布范圍最廣，整個(gè)大洋中，鈣質(zhì)軟泥的分布占主導(dǎo)地位，其整個(gè)大洋中，鈣質(zhì)軟泥的分布占主導(dǎo)地位，其覆蓋面積約占世界大洋海底面積的覆蓋面積約占世界大洋海底面積的48%48%，深海，深海黏土占黏土占38%38%，而硅質(zhì)軟泥占，而硅質(zhì)軟泥占14%14%。我其它的“異類”伙伴自生礦物、宇宙源沉積物（天外來客隕石）錳結(jié)核錳結(jié)核磷酸鹽磷酸鹽碳酸鹽碳酸鹽金屬金屬硫化物硫化物蒸發(fā)鹽蒸發(fā)鹽自生礦物沉積物溶解物質(zhì)析出、沉淀溶解物質(zhì)析出、沉淀自生礦物只占海底沉積物的很小一部分以結(jié)核塊狀分布在陸架上以及水深小

11、于1000m海底磷酸鹽（如磷鈣石）可用做肥料，自生碳酸鈣沉積物是直接由海水進(jìn)行析出沉淀，在熱帶淺海環(huán)境中，結(jié)晶出2mm左右的文石晶體沉積在地?zé)峥诩按笱笾屑? 包含有鐵、鎳、銅、鋅、銀及其它金屬礦物。黑煙囪；深海平原等出現(xiàn)的原因：海底擴(kuò)張陸地出現(xiàn)的原因：構(gòu)造抬升蒸發(fā)析出；巖鹽（這類蒸發(fā)礦物比較咸）硬石膏和石膏（由硫酸鈣類礦物組成）我的歸宿千百萬年后，我還是一個(gè)獨(dú)立的“我”嗎？積沙成堆，重壓成巖經(jīng)受億萬年的壓縮、變化之后，膠結(jié)在一起，又變成一層一層的堅(jiān)硬的巖石沉積巖占巖石圈的5%，但其分布面積卻占陸地的75%，大洋底部幾乎全部為沉積巖或沉積物所覆蓋各類沉積巖我們的“聚寶盆”礦產(chǎn)資源全世界80%的礦

12、產(chǎn)資源分布在沉積巖中我們的“聚寶盆”礦產(chǎn)資源海底自生礦物錳結(jié)核錳結(jié)核濱海砂礦濱海砂礦海底石油、天然氣、可燃冰海底石油、天然氣、可燃冰含含30多種金屬元素多種金屬元素: 錳錳25%, 鐵鐵14%, 鎳鎳1.9%，銅，銅0.5% ，鈷，鈷0.4%大洋底的寶藏之一大洋底的寶藏之一-錳結(jié)核錳結(jié)核結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): 團(tuán)塊團(tuán)塊-以巖石碎屑，動(dòng)、以巖石碎屑，動(dòng)、植物殘骸的細(xì)小顆粒，植物殘骸的細(xì)小顆粒，鯊魚牙齒鯊魚牙齒等為核心，呈同心圓一層一層等為核心，呈同心圓一層一層成的，像一塊切開的蔥頭。由此被命名為成的，像一塊切開的蔥頭。由此被命名為“錳結(jié)核錳結(jié)核”，又稱它，又稱它為多金屬團(tuán)塊。大小尺寸變化從幾微米到幾十厘米，

13、重量最大為多金屬團(tuán)塊。大小尺寸變化從幾微米到幾十厘米，重量最大的有幾十公斤。的有幾十公斤。生存生存: 海洋海洋2000-6000米水深海底的表層，米水深海底的表層，4000-6000米米 水深海底的品質(zhì)最佳。水深海底的品質(zhì)最佳?？們?chǔ)總儲(chǔ)量量: 估計(jì)在估計(jì)在30000億噸以上。其中以北太平洋分布面積最億噸以上。其中以北太平洋分布面積最廣，廣，儲(chǔ)儲(chǔ)量占一半以上，大約量占一半以上，大約17000億噸。錳結(jié)核密集的地方，億噸。錳結(jié)核密集的地方，每平方米面積上有每平方米面積上有100多公斤。多公斤。生長(zhǎng)速度生長(zhǎng)速度: 可再生，可再生，平均平均每千年長(zhǎng)每千年長(zhǎng)1毫米，每年增加毫米，每年增加1000萬萬噸。

14、噸。 最具開發(fā)利用價(jià)值的海岸帶砂和礫石：最具開發(fā)利用價(jià)值的海岸帶砂和礫石： 來自陸地不同含礦區(qū)域、不同來自陸地不同含礦區(qū)域、不同成分成分的礦物顆粒（如磁鐵礦、的礦物顆粒（如磁鐵礦、鋯石、鉆石等），鋯石、鉆石等），密度、比重不同，粒徑大小密度、比重不同，粒徑大小不同，扁、圓形狀也有差異。不同，扁、圓形狀也有差異。這些特征各異的礦物碎屑，這些特征各異的礦物碎屑，在波浪、海流作用下，分別在波浪、海流作用下，分別聚集沉積在一起，就形成了聚集沉積在一起，就形成了海濱砂礦床。海濱砂礦床。我國(guó)海濱砂礦資源分布我國(guó)海濱砂礦資源分布示意圖示意圖海濱砂礦大宗應(yīng)用：建筑用砂和海濱砂礦大宗應(yīng)用：建筑用砂和礫石。礫石。

15、70年代以來，世界每年開年代以來，世界每年開采海濱建筑用砂和礫石的價(jià)值，采海濱建筑用砂和礫石的價(jià)值，也在也在2億美元以上。億美元以上。較為稀少而價(jià)值甚高的海濱砂礦：較為稀少而價(jià)值甚高的海濱砂礦：金紅石、鉆石、金紅石、鉆石、獨(dú)居石、石榴石、鈦鐵砂、獨(dú)居石、石榴石、鈦鐵砂、鈮鐵鈮鐵砂、砂、鉭鐵鉭鐵砂、磁鐵砂、磁鐵砂、砂、鉻鐵鉻鐵砂、錫砂、磷砂、錫砂、磷釔釔砂、金砂、砂、金砂、鉑鉑砂、琥珀砂、砂、琥珀砂、金金剛剛砂、石英砂等等。砂、石英砂等等。金紅石金紅石99個(gè)面的鉆石個(gè)面的鉆石雙面橘紅色鈣鋁石榴石雙面橘紅色鈣鋁石榴石 大海就像一個(gè)粉碎機(jī)和分選機(jī)，日夜不停地加工制大海就像一個(gè)粉碎機(jī)和分選機(jī)，日夜不停

16、地加工制造富含各種金屬和非金屬的細(xì)砂，并把它們按種類造富含各種金屬和非金屬的細(xì)砂，并把它們按種類聚集在一起，形成可供人類開發(fā)利用的礦體。聚集在一起，形成可供人類開發(fā)利用的礦體。臺(tái)灣藍(lán)寶籃玉髓臺(tái)灣藍(lán)寶籃玉髓 海洋砂礦形成環(huán)境示意圖分布分布：海底位置：大陸架，大陸坡，大陸隆海底位置：大陸架，大陸坡，大陸隆全球分布：波斯灣，墨西哥灣，北海，全球分布：波斯灣，墨西哥灣，北海，馬拉開波湖，東南亞及中國(guó)沿海地區(qū)馬拉開波湖，東南亞及中國(guó)沿海地區(qū)開發(fā)開發(fā)趨勢(shì)：趨勢(shì)：近海近海遠(yuǎn)海（遠(yuǎn)海（水深水深4000m4000m海底海底）淺海淺海深海深海大陸架大陸架大陸坡、大陸隆大陸坡、大陸隆海底石油資源海底石油資源 世界近

17、海油氣區(qū)沉積盆地發(fā)育：中國(guó)大陸架都屬陸緣的現(xiàn)代拗陷區(qū)，受太平洋板塊和歐亞板塊擠壓的影響，在中、新生代發(fā)育了一系列北東和東西向的斷裂，形成許多沉積盆地，共發(fā)現(xiàn)18個(gè)中新生代沉積盆地。陸源物質(zhì)供應(yīng)充足：陸上許多河流（如古黃河、古長(zhǎng)江等）挾帶大量有機(jī)質(zhì)泥沙流注入海，使這些盆地能形成幾千米厚的沉積物。海底石油形成條件儲(chǔ)存條件良好：后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使沉積盆地巖石發(fā)生變形，形成許多斷塊和背斜等圈閉構(gòu)造，為油氣的保存創(chuàng)造良好的儲(chǔ)存條件。生油條件適宜：伴隨構(gòu)造運(yùn)動(dòng)而發(fā)生巖漿活動(dòng)，產(chǎn)生大量熱能，加速有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為石油，并在圈閉中聚集和保存，成為現(xiàn)今的陸架油田。我國(guó)傳統(tǒng)上將海洋沉積盆地劃分我國(guó)傳統(tǒng)上將海洋沉積盆地劃

18、分為六大主要含油氣盆地：為六大主要含油氣盆地：渤海、渤海、南黃海、東海、珠江口、鶯歌海南黃海、東海、珠江口、鶯歌海和北部灣海區(qū)和北部灣海區(qū)我國(guó)沿海大陸架和沉積盆地石油形成形成石油要具備三個(gè)條件：一是要有大量的生物遺體；二是要有儲(chǔ)集石油的地層和保護(hù)石油不跑掉的蓋層；三是還要有有利于石油富集的地質(zhì)構(gòu)造。第一步：生物埋藏： 大陸架與近海緊相連，近海有著大量的藻類，魚類以及其他浮游生物。當(dāng)這些生物迅速被河流帶來的沉積物掩埋后，這些被埋藏的生物遺體與空氣隔絕，長(zhǎng)期處在缺氧的環(huán)境里。第二步：生油 被埋藏的生物在高壓（上覆巨厚巖石的壓力），高溫（地?zé)峄蚧鹕綇?qiáng)烈活動(dòng)區(qū)域）及細(xì)菌作用開始分解。再經(jīng)過長(zhǎng)期的地質(zhì)時(shí)期，這些生物遺體逐漸變成了分散的石油。第三步：儲(chǔ)存 在淺海，特別是在島嶼岬角阻隔的海灣中，水域處于平靜的半封閉狀態(tài)，既有利于有機(jī)物的堆積，隨著大量泥沙的沉積，又為石油的儲(chǔ)集創(chuàng)造了良好的條件。 第四步：保護(hù) 石油儲(chǔ)集在砂巖的孔隙中，就好像水充滿在海綿里一樣，不致石油流失而長(zhǎng)期緩慢地沉