海洋沉積和礦物精品PPT課件

1、12.3 海洋沉積海濱沉積 濱海：或稱近岸帶環(huán)境，是指從特大高潮線至深度為淺水波半波長的區(qū)域，是海洋和非海洋過程相互作用的地帶。 海濱沉積包括海灘沉積、潮坪沉積、砂壩-瀉湖沉積、河口灣沉積、三角洲沉積。 由于這些參數(shù)具有多變性，故近岸濱海不同環(huán)境的沉積機(jī)理和沉積產(chǎn)物就有所不同。 海洋過程受波浪、潮汐、海流等因素控制，非海洋過程受河流徑流量、流速及固體載荷的性質(zhì)和數(shù)量等因素的制約。22.3 海洋沉積海濱沉積 海灘是沿岸分布的疏松沉積物堆積體，在近岸沉積環(huán)境中分布廣泛。海灘發(fā)育主要受波浪控制，波浪破碎產(chǎn)生的沖流及回流塑造了海灘剖面。 海灘沉積 海灘的組成物質(zhì)多來自鄰近陸地，主要是河流自流域內(nèi)搬運(yùn)來

2、的風(fēng)化產(chǎn)物，海岸侵蝕是海灘物質(zhì)的最直接來源，另外還有自內(nèi)陸架向岸搬運(yùn)的沉積物。海灘沉積物的粒徑變化較大，從粉砂到巨礫，大部分為砂、礫。32.3 海洋沉積海濱沉積潮坪沉積：以潮汐為主要動力，坡度極平緩(317)，由細(xì)碎屑物質(zhì)(粘土、粉砂)組成的近岸帶。 潮坪多呈帶狀延伸，在開闊海的邊緣規(guī)模較大。 潮坪發(fā)育條件除地形、潮差外，還須有豐富的細(xì)粒沉積物質(zhì)和微弱波浪作用。 我國沿岸現(xiàn)代潮坪發(fā)育廣泛，約占大陸岸線總長的25%，沉積物主要來自黃河、長江和珠江等，大多由粉砂組成的泥質(zhì)潮坪，其中以江蘇沿岸的潮坪最長(600km)、最寬(10km)。 潮坪沉積42.3 海洋沉積海濱沉積 砂壩-瀉湖沉積體系，砂壩泛

3、指近海與海岸線延伸方向平行分布的一系列砂壩和砂島，被砂壩從毗鄰海域隔離出來、仍與海洋溝通或有限溝通的淺水域稱為瀉湖。 三角洲沉積作用三角洲是河流攜帶的泥沙等物質(zhì)在海濱(湖)地帶形成的堆積體。決定三角洲發(fā)育和沉積物分布的主導(dǎo)因素是河口水流(徑流量和輸沙量)、潮汐、潮流、波浪。徑流量和輸沙量是三角洲形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。 河口灣沉積河口灣內(nèi)碎屑物質(zhì)的搬運(yùn)及沉積過程以及底質(zhì)的特征受徑流、潮汐、波浪及河口環(huán)流系統(tǒng)等水動力要素的控制。5砂壩-瀉湖沉積體系，砂壩泛指近海與海岸線延伸方向平行分布的一系列砂壩和砂島，被砂壩從毗鄰海域隔離出來、仍與海洋溝通或有限溝通的淺水域稱為瀉湖。海洋過程受波浪、潮汐、海流等因素控

4、制，非海洋過程受河流徑流量、流速及固體載荷的性質(zhì)和數(shù)量等因素的制約。只要油氣來源充足，又具備孔隙度良好的儲油巖層以及阻擋油氣不致散失掉的蓋層或圈閉條件，經(jīng)過一段漫長的時間就能夠形成有經(jīng)濟(jì)價值的油氣藏。潮坪沉積：以潮汐為主要動力，坡度極平緩(317)，由細(xì)碎屑物質(zhì)(粘土、粉砂)組成的近岸帶。決定三角洲發(fā)育和沉積物分布的主導(dǎo)因素是河口水流(徑流量和輸沙量)、潮汐、潮流、波浪。磷鈣石成因有生物成因說和化學(xué)沉淀說等，綜合觀點(diǎn)可視為形成之兩個階段。磷鈣石結(jié)核最重要，其大小、形狀、顏色各異，直徑一般幾cm ;磷鈣石砂呈顆粒狀，大小0.海灘是沿岸分布的疏松沉積物堆積體，在近岸沉積環(huán)境中分布廣泛。高溫海水從玄

5、武巖中淋濾出大量多種金屬元素，當(dāng)它們重返海底時與冷海水相遇，導(dǎo)致黃鐵礦、黃銅礦、纖鋅礦、閃鋅礦等硫化物及鈣、鎂硫酸鹽快速沉淀。通過海底攝像系統(tǒng)拍攝的2000多米水深下的富鈷富鈷錳結(jié)殼的形成過程和機(jī)理，目前研究尚不夠深入，通常認(rèn)為是水成因，即鈷、鐵、錳等金屬元素源于海水，結(jié)殼沉積可能是純粹的膠體化學(xué)過程。現(xiàn)代陸架上三種主要沉積物：殘留沉積、現(xiàn)代沉積、準(zhǔn)殘留沉積?！昂跓焽琛背煞种饕呛S鐵礦、閃鋅礦等硫化物；現(xiàn)代陸架上三種主要沉積物：殘留沉積、現(xiàn)代沉積、準(zhǔn)殘留沉積。潮坪發(fā)育條件除地形、潮差外，還須有豐富的細(xì)粒沉積物質(zhì)和微弱波浪作用。只要油氣來源充足，又具備孔隙度良好的儲油巖層以及阻擋油氣不致散失掉

6、的蓋層或圈閉條件，經(jīng)過一段漫長的時間就能夠形成有經(jīng)濟(jì)價值的油氣藏。沖縄南奄西海海丘熱水熱水噴出孔生物群集(680m)形成機(jī)理：海水沿裂谷帶擴(kuò)張性斷裂或裂隙向下滲透，被新生洋殼加熱，形成高溫(可達(dá)350400)海水。62.3 海洋沉積大陸架沉積 大陸架為淺海環(huán)境，其沉積作用和沉積相受各種物理、化學(xué)、生物及地質(zhì)作用等過程的影響。如泥沙搬運(yùn)，海解、逆風(fēng)化、沉淀，攝食、掘穴，海面變化等。 現(xiàn)代陸架上三種主要沉積物：殘留沉積、現(xiàn)代沉積、準(zhǔn)殘留沉積。72.3 海洋沉積大陸坡-陸隆沉積 與大陸架不同，大陸坡陸隆沉積除受地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境、海面變化、物質(zhì)來源及生物活動影響外，主要受塊體運(yùn)動、大洋深層熱鹽環(huán)流及水柱中

7、的沉降等過程的控制。陸坡陸隆堆積了大量的以陸源成分為主得沉積物，厚度達(dá)40005000m。 陸坡-陸隆的搬運(yùn)沉積過程有連續(xù)和不連續(xù)之分。連續(xù)過程包括水柱中的沉降作用、渾水羽狀流和底層流作用，參與該過程的流體體積雖大，但碎屑濃度很低，故沉降速率也很低。不連續(xù)過程包括濁流、碎屑流、滑動等方式，參與該過程的流體體積雖小，但因濃度很高，故沉積速率也很大。82.3 海洋沉積大洋沉積 大洋沉積物由生物組分(鈣質(zhì)和硅質(zhì))及非生物組分(陸源、自生、火山和宇宙塵埃)組成。 按其成因可分為5類：遠(yuǎn)洋粘土、鈣質(zhì)生物、硅質(zhì)生物、陸源碎屑、火山碎屑。9第二章 海底科學(xué)2.4 海底礦物資源 濱海礦砂 海底石油和天然氣 磷

8、鈣石和海綠石 錳結(jié)核和富鈷結(jié)殼 海底熱液硫化物 天然氣水合物102.4 海底礦物資源濱海砂礦 形成：陸上碎屑物質(zhì)被徑流搬運(yùn)至河口、海濱地帶，或者原地殘存的物質(zhì)和海底產(chǎn)物經(jīng)波浪、潮流、沿岸流反復(fù)分選，其中一些化學(xué)性能穩(wěn)定和密度較大的有用礦物，在特定地貌部位富集到具有經(jīng)濟(jì)意義時便成為濱海砂礦。 種類：非金屬砂礦、重金屬砂礦、寶石及稀有金屬砂礦三大類。 中國是世界上濱海砂礦種類較多的國家之一，礦種多達(dá)60 多種，總探明儲量達(dá)數(shù)億噸。具有工業(yè)開采價值的主要有鈦鐵礦、鋯石、金紅石、磷釔礦、鈮鐵礦、鉭鐵礦及石英砂等。112.4 海底礦物資源海底石油和天然氣 海底石油和天然氣是最重要的海底礦產(chǎn)資源。世界油氣

9、勘探和開采工作由陸地逐漸轉(zhuǎn)向海洋，1995 年海洋石油年產(chǎn)量已占世界石油總產(chǎn)量的31，預(yù)計(jì)到2000 年世界海洋石油產(chǎn)量可達(dá)12 億噸，將占世界石油總產(chǎn)量的35。 石油是一種成分復(fù)雜的碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，在自然界中以液體存在稱為石油，以氣體存在稱為天然氣。122.4 海底礦物資源 石油是由碳?xì)浠衔镉缮镞z體演變而來有機(jī)生油說：江河帶來的大量泥沙不斷堆積在海盆、湖沼底部，一些動植物遺體也隨之一起被埋葬，生物遺體的分解使泥沙富含有機(jī)質(zhì)而成為有機(jī)腐泥，由于沉積物的不斷加厚，使溫度和壓力逐漸增高，再加上細(xì)菌、催化劑、放射性物質(zhì)的作用，這些有機(jī)質(zhì)就可逐漸轉(zhuǎn)變成各種碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，即原始油氣?原始

10、油氣呈分散狀態(tài)，由于它是流體，會向孔隙和裂縫多的巖層中遷移。只要油氣來源充足，又具備孔隙度良好的儲油巖層以及阻擋油氣不致散失掉的蓋層或圈閉條件，經(jīng)過一段漫長的時間就能夠形成有經(jīng)濟(jì)價值的油氣藏。132.4 海底礦物資源海底石油和天然氣 世界海底油氣藏主要分布在被動大陸邊緣的沉積盆地中，而主動大陸邊緣較少。大洋盆地一般沉積較薄，沉積物細(xì)，有機(jī)質(zhì)含量低，不利油氣的生成和儲藏。 中國沿海大陸架廣闊，分布許多中-新生代沉積盆地，沉積層厚達(dá)數(shù)千米，估計(jì)油氣儲藏量可達(dá)數(shù)百億噸，很有希望成為未來的“石油之海”。目前中國近海已發(fā)現(xiàn)的大型含油氣盆地有七個，別是渤海盆地、南黃海盆地、東海盆地、臺灣淺灘盆地、南海珠江

11、口盆地、南海北部灣盆地和南海的鶯歌海盆地。142.4 海底礦物資源磷鈣石和海綠石 磷鈣石又稱磷鈣土，是一種富含磷的海洋自生磷酸鹽礦物，是制造磷肥、生產(chǎn)純磷和磷酸的重要原料。海底磷鈣石估計(jì)達(dá)數(shù)千億噸，如利用其中的10，則可供用全世界幾百年。 海底磷鈣石的形態(tài)有磷鈣石結(jié)核、磷鈣石砂和磷鈣石泥三種；磷鈣石結(jié)核最重要，其大小、形狀、顏色各異，直徑一般幾cm ;磷鈣石砂呈顆粒狀，大小0.10.3mm，頗似魚卵。 磷鈣石成因有生物成因說和化學(xué)沉淀說等，綜合觀點(diǎn)可視為形成之兩個階段。生物作用階段：大量繁殖的生物把溶解和分散在海水中的磷酸鹽富集到其機(jī)體內(nèi)；化學(xué)作用階段：大量生物死亡后，在分解過程中釋放出磷，交

12、代方解石和生物殘體等化學(xué)作用而形成磷鈣石。 磷鈣石按產(chǎn)地分為大陸邊緣磷鈣石和大洋磷鈣石，前者分布在水深十幾數(shù)百米的陸架和陸坡上部，常與泥、砂和含有礫石的海綠石沉積物混合在一起；后者主要產(chǎn)于西太平洋海山區(qū)，往往與富鈷結(jié)殼相伴生。152.4 海底礦物資源磷鈣石和海綠石 海綠石：在海底生成的含水的鉀、鐵、鋁硅酸鹽自生礦物，呈淺綠、黃綠或深綠色，可以從中提取鉀，也可用作凈化劑、玻璃染色劑和絕熱材料。 海綠石常常與有孔蟲和其他鈣質(zhì)有機(jī)體在一起，成為多孔有機(jī)物的間隙物質(zhì)或構(gòu)成假象，也有的呈交代碳酸鹽的形式存在。沉積物中的海綠石大多是一些粉砂大小的顆粒，鏡下呈粒狀、球狀、裂片和其他復(fù)雜的形態(tài)。 海綠石的成因

13、尚無定論，一般認(rèn)為由無機(jī)礦物或有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來。如黑云母礦物，在海水的長期浸泡下發(fā)生化學(xué)變化，最后失去云母礦特性而變成粒狀海綠石。另外，生物排泄的糞團(tuán)和粘土物質(zhì)，也可在海洋環(huán)境的適宜條件下轉(zhuǎn)變?yōu)楹＞G石。 海綠石的分布水深范圍很大，從30m 到3000m 都有發(fā)現(xiàn)，但多集中在100500m 的大陸架和大陸坡上部。162.4 海底礦物資源錳結(jié)核和富鈷結(jié)殼 錳結(jié)核主要由鐵錳的氧化物和氫氧化物組成，并富含銅、鎳、鈷、鉬和多種微量元素，廣泛分布于深海大洋盆底表層。 錳結(jié)核一般呈褐色、土黑色和綠黑色，由多孔的細(xì)粒結(jié)晶集合體、膠狀顆粒和隱晶質(zhì)物質(zhì)組成，常為球形、橢圓形、圓盤狀、葡萄狀和多面狀。結(jié)核的個體大小

14、懸殊，小于1mm大于1m，一般為0.525cm。 估計(jì)世界深海底錳結(jié)核的總儲量約為(1530)1011t，是最有開發(fā)遠(yuǎn)景的深海礦產(chǎn)資源。172.4 海底礦物資源錳結(jié)核 一般認(rèn)為是沉降于海底的各種金屬的氧化物，以帶極性的分子形式，在電子引力作用下，以其他物體的細(xì)小顆粒為核，不斷聚集而成。這個理論也有不能自圓其說之處，錳在海水中的含量并不算多，為什么卻會在錳結(jié)核中獨(dú)占鱉頭呢？錳結(jié)核的成因有待繼續(xù)研究。 錳結(jié)核的成因是個復(fù)雜的問題，至今仍未有公認(rèn)的見解。182.4 海底礦物資源錳結(jié)核和富鈷結(jié)殼 鈷是戰(zhàn)略物資，備受世界各國的重視。結(jié)殼往往產(chǎn)于水深不足2000m 的半深水區(qū)，開發(fā)技術(shù)和成本都比錳結(jié)核低，

15、是具巨大經(jīng)濟(jì)潛力的深海金屬礦產(chǎn)類型。通過海底攝像系統(tǒng)拍攝的2000多米水深下的富鈷 富鈷結(jié)殼是一種生長在海底硬質(zhì)基巖上的富含錳、鈷、鉑等金屬元素的“殼狀”沉積物，其中鈷的含量特別高。192.4 海底礦物資源錳結(jié)核和富鈷結(jié)殼 富鈷錳結(jié)殼的形成過程和機(jī)理，目前研究尚不夠深入，通常認(rèn)為是水成因，即鈷、鐵、錳等金屬元素源于海水，結(jié)殼沉積可能是純粹的膠體化學(xué)過程。 富鈷錳結(jié)殼產(chǎn)于海山、海嶺和海底臺地的頂部和上部斜坡區(qū)，通常以坡度不大、基巖長期裸露、缺乏沉積物或沉積層很薄的部位最富集。202.4 海底礦物資源海底熱液硫化物 海底熱液硫化物是富含銅、鉛、鋅、金、銀、錳、鐵等多種金屬元素的新型海底礦產(chǎn)資源，常

16、與海底擴(kuò)張中心熱液體系相伴生。 海底熱液礦床類型：一是層狀重金屬泥，是海底熱液沿緩慢擴(kuò)張中心活動的產(chǎn)物，以紅海最典型，稱為“紅海型”；二是塊狀多金屬硫化物，生成于大洋中脊軸部的裂谷帶，與擴(kuò)張中心的熱液活動密切相關(guān)，稱“洋中脊型”。軟流圈中的地幔物質(zhì)沿中脊的中央裂谷上升、涌出，冷疑成新的洋底巖石圈212.4 海底礦物資源海底熱液硫化物 塊狀硫化物礦體一般呈小丘、煙囪和錐形體狀成群出現(xiàn)，與活動熱液噴口或古熱液噴口相伴生。222.4 海底礦物資源海底熱液硫化物 形成機(jī)理：海水沿裂谷帶擴(kuò)張性斷裂或裂隙向下滲透，被新生洋殼加熱，形成高溫(可達(dá)350400)海水。高溫海水從玄武巖中淋濾出大量多種金屬元素，

17、當(dāng)它們重返海底時與冷海水相遇，導(dǎo)致黃鐵礦、黃銅礦、纖鋅礦、閃鋅礦等硫化物及鈣、鎂硫酸鹽快速沉淀。高溫?zé)嵋鹤試娍谟砍?，礦物快速結(jié)晶，堆積成煙囪狀。232.4 海底礦物資源海底熱液硫化物深潛探測器“黑煙囪”附近進(jìn)行探測242.4 海底礦物資源海底熱液硫化物 “黑煙囪”成分主要是含黃鐵礦、閃鋅礦等硫化物；“白煙囪”成分主要是蛋白石、重晶石等淺色礦物，含有少量鐵、鋅等硫化礦物；若煙囪被硫化物充填則稱死煙囪，煙囪倒塌成為“雪花寶”。252.4 海底礦物資源 熱液活動區(qū)往往發(fā)育有大量不靠太陽能而依賴熱液營生的自養(yǎng)型深海底生物群落。262.4 海底礦物資源海底熱液硫化物沖縄南奄西海海丘熱水熱水噴出孔生物群集

18、(680m)272.4 海底礦物資源天然氣水合物 天然氣水合物：近20 年發(fā)現(xiàn)、新型海底礦產(chǎn)資源；由碳?xì)錃怏w和水分子結(jié)合而成、冰晶狀固體化合物。95以上的天然氣水合物=甲烷(96.5)+水(3.5)、低溫高壓條件凍結(jié)成固相、故又稱固態(tài)甲烷或甲烷水合物。 天然氣水合物一般在溫度小于4(指深海沉積層的溫度)、有機(jī)質(zhì)較豐富、壓力較大的沉積物中形成。在溫度10MPa 的條件下得以保持其固態(tài)，海底以下數(shù)百米至1000m 的沉積層內(nèi)的溫-壓條件能使天然氣水合物處于穩(wěn)定的固體狀態(tài)。282.4 海底礦物資源天然氣水合物 凍結(jié)作用使天然氣水合物的體積大大縮小，如果充分分解，1m3天然氣水合物可釋放150m3 甲

19、烷氣。 具有形成天然氣水合物的海域大致為4107km2，約占世界海洋總面積的10。至1996 年，世界海域已發(fā)現(xiàn)57 處產(chǎn)地，估計(jì)儲量為10141015m3，是世界天然氣探明儲量的10 多倍。有人預(yù)計(jì)，天然氣水合物將是21 世紀(jì)人類的新型能源。292.3 海洋沉積海濱沉積 濱海：或稱近岸帶環(huán)境，是指從特大高潮線至深度為淺水波半波長的區(qū)域，是海洋和非海洋過程相互作用的地帶。 海濱沉積包括海灘沉積、潮坪沉積、砂壩-瀉湖沉積、河口灣沉積、三角洲沉積。 由于這些參數(shù)具有多變性，故近岸濱海不同環(huán)境的沉積機(jī)理和沉積產(chǎn)物就有所不同。 海洋過程受波浪、潮汐、海流等因素控制，非海洋過程受河流徑流量、流速及固體載

20、荷的性質(zhì)和數(shù)量等因素的制約。302.3 海洋沉積海濱沉積潮坪沉積：以潮汐為主要動力，坡度極平緩(317)，由細(xì)碎屑物質(zhì)(粘土、粉砂)組成的近岸帶。 潮坪多呈帶狀延伸，在開闊海的邊緣規(guī)模較大。 潮坪發(fā)育條件除地形、潮差外，還須有豐富的細(xì)粒沉積物質(zhì)和微弱波浪作用。 我國沿岸現(xiàn)代潮坪發(fā)育廣泛，約占大陸岸線總長的25%，沉積物主要來自黃河、長江和珠江等，大多由粉砂組成的泥質(zhì)潮坪，其中以江蘇沿岸的潮坪最長(600km)、最寬(10km)。 潮坪沉積312.3 海洋沉積大陸坡-陸隆沉積 與大陸架不同，大陸坡陸隆沉積除受地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境、海面變化、物質(zhì)來源及生物活動影響外，主要受塊體運(yùn)動、大洋深層熱鹽環(huán)流及水柱

21、中的沉降等過程的控制。陸坡陸隆堆積了大量的以陸源成分為主得沉積物，厚度達(dá)40005000m。 陸坡-陸隆的搬運(yùn)沉積過程有連續(xù)和不連續(xù)之分。連續(xù)過程包括水柱中的沉降作用、渾水羽狀流和底層流作用，參與該過程的流體體積雖大，但碎屑濃度很低，故沉降速率也很低。不連續(xù)過程包括濁流、碎屑流、滑動等方式，參與該過程的流體體積雖小，但因濃度很高，故沉積速率也很大。富鈷結(jié)殼是一種生長在海底硬質(zhì)基巖上的富含錳、鈷、鉑等金屬元素的“殼狀”沉積物，其中鈷的含量特別高。如黑云母礦物，在海水的長期浸泡下發(fā)生化學(xué)變化，最后失去云母礦特性而變成粒狀海綠石。具有工業(yè)開采價值的主要有鈦鐵礦、鋯石、金紅石、磷釔礦、鈮鐵礦、鉭鐵礦及

22、石英砂等。沉積物中的海綠石大多是一些粉砂大小的顆粒，鏡下呈粒狀、球狀、裂片和其他復(fù)雜的形態(tài)。潮坪多呈帶狀延伸，在開闊海的邊緣規(guī)模較大。海洋過程受波浪、潮汐、海流等因素控制，非海洋過程受河流徑流量、流速及固體載荷的性質(zhì)和數(shù)量等因素的制約。海濱沉積包括海灘沉積、潮坪沉積、砂壩-瀉湖沉積、河口灣沉積、三角洲沉積。中國是世界上濱海砂礦種類較多的國家之一，礦種多達(dá)60 多種，總探明儲量達(dá)數(shù)億噸。后者主要產(chǎn)于西太平洋海山區(qū)，往往與富鈷結(jié)殼相伴生。砂壩-瀉湖沉積體系，砂壩泛指近海與海岸線延伸方向平行分布的一系列砂壩和砂島，被砂壩從毗鄰海域隔離出來、仍與海洋溝通或有限溝通的淺水域稱為瀉湖。有人預(yù)計(jì)，天然氣水合物將是21 世紀(jì)人類的新型能源。結(jié)核的個體大小懸殊，小于1mm大于1m，一般為0.錳結(jié)核的成因是個復(fù)雜的問題，至今仍未有公認(rèn)的見解。如黑云母礦物，在海水的長期浸泡下發(fā)生化學(xué)變化，最后失去云母礦特性而變成粒狀海綠石。石油是一種成分復(fù)雜的碳?xì)浠衔锏?/p>