風(fēng)暴沉積作用和風(fēng)暴相模式及其地質(zhì)意義

1、中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 研究生課程作業(yè)課程名稱教師姓名學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)學(xué)生專業(yè)所在院系：類另U：日期：2016年5月對(duì)課程論文的評(píng)語(yǔ):平時(shí)成績(jī)：課程論文成績(jī)：總成績(jī)：評(píng)閱人簽名：注：1、無(wú)評(píng)閱人簽名成績(jī)無(wú)效；2、必須用鋼筆或圓珠筆批閱，用鉛筆閱卷無(wú)效；3、如有平時(shí)成績(jī)，必須在上面評(píng)分表中標(biāo)出，并計(jì)算入總成績(jī)。風(fēng)暴沉積作用和風(fēng)暴相模式及其地質(zhì)意義XX（中國(guó)地質(zhì)太學(xué).武漢）摘要：本文是在參考國(guó)內(nèi)外最新有關(guān)古代和現(xiàn)代風(fēng)暴沉積作用及風(fēng)暴作用（包括現(xiàn)代臺(tái)風(fēng)作用）的論文（資 料）和著作的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)明扼要的闡述了風(fēng)暴沉積作用的研究現(xiàn)狀、類型，風(fēng)暴沉積相的基本類型及他們 地質(zhì)意義。關(guān)鍵詞：風(fēng)暴作用；風(fēng)暴沉積；沉積相；地

2、質(zhì)意義0.引言風(fēng)暴是在熱帶海洋上生成的強(qiáng)大而深厚的氣旋性渦旋的統(tǒng)稱。風(fēng)暴沉積是由風(fēng)暴作用影 響海水而導(dǎo)致海底沉積物引發(fā)的一種特殊事件沉積。很多海陸的沉積相都是由于風(fēng)暴沉積作 用形成的，而對(duì)沉積的研究可以了解一個(gè)地區(qū)的地質(zhì)歷史以及對(duì)建筑工程或者油氣地質(zhì)等領(lǐng) 域有著十分重要的意義，本文簡(jiǎn)明扼要的闡述了風(fēng)暴沉積作用和風(fēng)暴沉積相的特征及其地質(zhì) 意義。0.風(fēng)暴沉積研究現(xiàn)狀國(guó)外關(guān)于風(fēng)暴沉積的研究起始于20世紀(jì)50年代末，最初的研究主要集中于赤道附近的 碳酸鹽巖風(fēng)暴沉積。直到70年代初，一些學(xué)者開(kāi)始著重對(duì)現(xiàn)代陸源風(fēng)暴沉積進(jìn)行研究。我 國(guó)在此領(lǐng)域起步相對(duì)較晚，真正意義上的研究開(kāi)始于80年代初嚴(yán)欽尚提出濱岸和淺

3、海風(fēng)暴 沉積成因機(jī)制和模式之后?，F(xiàn)代風(fēng)暴沉積研究始于對(duì)風(fēng)暴本身特點(diǎn)的研究，對(duì)風(fēng)暴沉積作用 的專門研究還是最近十幾年的事。T. F. Gross等最近在一篇題為深海沉積搬運(yùn)風(fēng)暴”的文章j指出，他們?cè)贖EBBLE 研究基地對(duì)一些高能風(fēng)暴和與高濃度懸浮沉積物有關(guān)的底流進(jìn)行了長(zhǎng)迭1年的儀器定點(diǎn)觀 察.在西北大西洋Nova Seotian（新斯科舍）高地以外4，880m進(jìn)行的這一觀察顯示，一大 規(guī)模的間斷性事件可以使來(lái)源于濱海和陸棚的底部沉積物懸浮起來(lái)。本世紀(jì)60年代來(lái)自海 底的照片顯示這種作用可以影響很深的水俸之下的沉積物。Michael K. Gagan等研究了 1926年Winifrcd氣旋，這一

4、風(fēng)暴產(chǎn)生了厚迭llcm多 具 正粒序的陸源碎屑和碳酸鹽混合風(fēng)暴層，影響范圍至少達(dá)1，2OOkm。，延伸到濱外3O多公 里，影響水深40多米。該風(fēng)暴層包括兩個(gè)具有明顯巖石學(xué)特征并平行陸棚的相帶.近（0”25m 深）風(fēng)暴層厚3 一 lOcm，向上由中砂變?yōu)榉凵百|(zhì)粘土.濱外（25-43m深）風(fēng)暴層變厚，超過(guò) l i cm，由分選好具正粒序的殘留右英和貝殼及礫狀砂組成，它們被薄層泥覆蓋.橫穿陸 棚的粒度、礦物.碳酸鹽含量及碳同位素組成在風(fēng)暴前后非常相似，說(shuō)明該風(fēng)暴層（物質(zhì)） 不是來(lái)源于向?yàn)I外方向的風(fēng)暴流，而是原地懸浮和向?yàn)I搬運(yùn)泥質(zhì)砂的陸糟沉積。這一現(xiàn)象， 與指示向?yàn)I外變薄和變細(xì)的風(fēng)暴沉積模式形成顯明對(duì)

5、比.Winifred風(fēng)暴層在較深水中與橫 穿陸棚底層變化相對(duì)應(yīng)地變厚變粗。一年后，Winifred風(fēng)暴層近演郡分（20m深）被很好地 保存下來(lái)，而濱外部分（3Om深）（正常浪基面之下）完全被生物破壞了與Winifred太小相 近的風(fēng)暴效應(yīng)在古代層序中由于生物的快速混合作用而被遮蔽起來(lái)了。我國(guó)學(xué)者許世遠(yuǎn)張 國(guó)棟等研究了長(zhǎng)江下游現(xiàn)代風(fēng)暴沉積作用及現(xiàn)代濱岸風(fēng)暴沉積，分別探討了杭州灣北部濱岸 風(fēng)暴沉積的相標(biāo)志及其特征和濱岸風(fēng)暴礫灘的沉積特征.并指出絕大多數(shù)濱岸礫灘是風(fēng)暴作 用的結(jié)果。風(fēng)暴中心是有其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的，它的運(yùn)動(dòng)軌跡受當(dāng)時(shí)的氣候條件，地理環(huán)境等因素的制約，在 平面上是一個(gè)呈帶狀分布的被臺(tái)風(fēng)掃過(guò)的廣

6、泛區(qū)域。區(qū)域的大小及空間展布決定于臺(tái)風(fēng)中心 的運(yùn)動(dòng)情況。如西北太平洋帶8006號(hào)臺(tái)風(fēng)于8O年7月6日在關(guān)島西南部生成后，一直向 NWW方向于12日在我國(guó)汕頭附近登陸，轉(zhuǎn)換成低氣壓后，又沿NE方向經(jīng)上海八黃海橫跨 日本于1 5日在日本海消失。從6 EI到15日10天中，中心運(yùn)動(dòng)距離迭5, 90Okm，橫掃 區(qū)域面般約為354-590萬(wàn)km。（據(jù)西北太平洋臺(tái)風(fēng)基本數(shù)據(jù)（19491980）計(jì)算），約為 中國(guó)陸地面積的一半，單獨(dú)一次風(fēng)暴的影響范圍是相當(dāng)廣闊的。風(fēng)暴各種作用方式簡(jiǎn)析 1.1風(fēng)暴流作用風(fēng)暴流作用主要有風(fēng)暴潮、風(fēng)暴回流、風(fēng)暴浪、風(fēng)暴渦流和風(fēng)暴重力流等作用方式。風(fēng)暴潮流是風(fēng)暴作用于水體引起的另

7、一種重要?jiǎng)恿α黧w。風(fēng)暴潮面可比正常高潮面高6 米以上，因此風(fēng)暴潮流可影響到潮上6米以上的地帶。如1969年的“卡米爾”颶風(fēng)，將海 水抬升9米，風(fēng)速高達(dá)370公里/小時(shí)，猛烈的拍岸浪摧毀了波及地區(qū)幾乎所有的建筑物。 1961年的“卡拉”颶風(fēng)的風(fēng)暴潮將水深15-24米處的各種底質(zhì)（巖石碎屑、大型無(wú)脊椎動(dòng) 物及珊瑚碎塊）搬運(yùn)到海灘并散布在障壁島復(fù)合體和潮坪上。凡風(fēng)暴經(jīng)過(guò)的地區(qū)，都會(huì)受到 風(fēng)暴或多或少的干擾。但風(fēng)暴對(duì)濱岸淺海及湖泊區(qū)影響更顯著，也最易于保存在地質(zhì)記錄中， 因此更引人注目。風(fēng)暴結(jié)構(gòu)表明，對(duì)下伏水體影響最大的是風(fēng)暴低層氣流流入層，該層大氣 即成渦旋式流動(dòng)，并有向內(nèi)的氣流作用。因此該層氣流和

8、水體表面摩擦就形成強(qiáng)大的渦流層， 該渦流層除與氣流渦流一致的大渦流外，內(nèi)部包含有一系列不規(guī)則的大小不等的小規(guī)模渦 旋，風(fēng)暴渦流是貫穿風(fēng)暴作用始終的最重要的一種動(dòng)力作用。風(fēng)暴回流是風(fēng)暴潮的退潮流，由于風(fēng)暴潮差大，因此其退潮流速遠(yuǎn)大于正常退潮流，其 影響范圍也更大。這種風(fēng)暴回流可將濱岸及潮下的沉積物向下拖曳，搬入更深的水域形成不 同于好天氣背景沉積的異常沉積。也可觸發(fā)風(fēng)暴重力流向陸棚及大陸坡流動(dòng)。風(fēng)暴觸發(fā)的沉積物重力流包括風(fēng)暴碎屑流和風(fēng)暴濁流等，它區(qū)別于大陸坡-深海盆地的 重力流，其物源來(lái)自于風(fēng)暴作用帶，尤其在潮下帶的淺水沉積（如生物介殼、內(nèi)碎屑等）， 途中對(duì)海底的侵蝕作用不如深海重力流強(qiáng)烈，不形

9、成海底峽谷和海底扇組合。當(dāng)然，當(dāng)風(fēng)暴 重力流下移到大陸斜坡以下，就與后者過(guò)渡或趨于一致了。1.2風(fēng)暴的侵蝕作用侵蝕作用主要指風(fēng)暴流及其觸發(fā)的重力流對(duì)沉積基底的沖蝕、挖掘等，至少有3種侵蝕 作用應(yīng)該予以區(qū)別。一是風(fēng)暴潮流、風(fēng)暴回流形成的沖刷侵蝕構(gòu)造及風(fēng)暴浪沖蝕構(gòu)造，它們 形成沖刷面或沖刷-充填構(gòu)造，表現(xiàn)在正常背景沉積之上，風(fēng)暴沉積底部明顯的沖刷面。二 是風(fēng)暴渦流對(duì)沉積基底形成的刻蝕構(gòu)造，常見(jiàn)陡深的刻蝕槽、渠或口袋構(gòu)造。風(fēng)暴渦流沉積 的底面形成渠筑型。三是風(fēng)暴重力流形成的沖刷槽，沖刷槽多呈一端淺緩，一端陡深的定向 淺槽。在風(fēng)暴重力流沉積的底層形成槽鑄型。1.3風(fēng)暴的破壞作用風(fēng)暴流的破壞作用主要表現(xiàn)

10、在兩個(gè)方面，一是對(duì)先成顆粒的破壞，包括對(duì)內(nèi)碎屑、生物 碎屑、鮞粒、核形石、球粒及其它顆?；蜿懺此樾嫉钠扑?。盡管對(duì)這些顆粒破壞的機(jī)會(huì)均等， 但對(duì)一些不牢固的顆粒的破壞性更強(qiáng)，如生物介殼。對(duì)一些形態(tài)固定的顆粒（如鮞、核形石、 球粒等）的破壞比較容易識(shí)別，它們表現(xiàn)為這些圓形或具同心紋層的顆粒呈不規(guī)則狀，棱角 狀的異常性碎裂，這種碎裂是正常波浪所不能形成的。二是對(duì)先成沉積體的破壞，最常見(jiàn)的 是風(fēng)暴流切刻先成的生物礁、丘、形成異常的截頂現(xiàn)象或刻蝕槽，在地質(zhì)記錄中表現(xiàn)為礁內(nèi) 巨大的沖刷界面及界面之上的筑積生物碎屑層。風(fēng)暴流也可沖蝕先成的砂壩形成寬大的沖蝕 槽，沖蝕槽多垂直于砂壩，壩后形成沖溢扇。1.4風(fēng)暴

11、沉積作用風(fēng)暴沉積作用作為熱帶淺海-濱岸的一種重要的作用過(guò)程，為越來(lái)越多的學(xué)者重視，有 關(guān)風(fēng)暴沉積的論文及專著也層出不窮。風(fēng)暴作為一種突發(fā)性的異常事件，可在其途經(jīng)并波及 到的所有環(huán)境中留下異常的沉積物或其它痕跡。由于風(fēng)暴所經(jīng)的濱岸地區(qū)具有各種不同的復(fù) 雜地形，加上沉積物和底質(zhì)各異，因此很難綜合出一個(gè)以環(huán)境為基礎(chǔ)的沉積模式。深化對(duì)不 同沉積背景和沉積盆地中的風(fēng)暴沉積的研究，將有利于建立不同沉積背景條件下的環(huán)境模 式。主要的風(fēng)暴沉積相及其沉積序列2.1主要的風(fēng)暴沉積相2.1.1海岸帶風(fēng)暴沉積海岸帶是地形地貌最復(fù)雜的地區(qū)，就地形、地貌而言可以區(qū)分分出無(wú)障壁的海灘海岸、潮坪 海岸和有障壁的砂壩-瀉湖海岸

12、、堡礁-瀉湖海岸及岸礁型海岸等。依沉積物性質(zhì)的不同，可 以分為碎屑巖型（礫、砂、泥質(zhì)）、碳酸鹽型及混合型海岸。因此典型的海岸類型不少于8 種。海岸帶是風(fēng)暴作用影響最強(qiáng)的地區(qū)之一，各種不同的海岸都可能受到風(fēng)暴的影響產(chǎn)生異 常的沉積物。2.1.2潮坪海岸的背景沉積潮坪海岸的背景沉積是以較低能條件較細(xì)粒沉積為特色的。正常的碳酸鹽潮坪以含鳥眼構(gòu) 造、藻紋層的泥狀白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r為主，潮溝中多具雙向交錯(cuò)層的顆粒巖或泥粒巖。碎 屑巖潮坪則以泥坪、砂坪、混合坪的分異、具典型的潮汐層理（透鏡狀層理、波狀層理、脈 狀層理、對(duì)粘土層韻律層理），潮溝具雙向交錯(cuò)層理。風(fēng)暴作用沉積常表現(xiàn)為底具沖刷面或 刻蝕槽的礫屑灰

13、巖、生物介殼層或其它異常的粗礫沉積。它們夾在背景沉積中。華北地區(qū)寒 武系中與疊層石共生的竹葉狀灰?guī)r，內(nèi)有風(fēng)暴沉積特有的菊花狀、倒小字型、砥柱狀礫石及 底部沖刷面及口袋構(gòu)造，推測(cè)是潮坪上的風(fēng)暴沉積。2.1.3潮下帶風(fēng)暴沉積潮下到正常浪及面之間也是風(fēng)暴強(qiáng)烈作用的地區(qū)。該區(qū)不僅有風(fēng)暴渦流和風(fēng)暴浪作用，風(fēng)暴 潮退潮引起的風(fēng)暴回流也強(qiáng)烈作用該帶。風(fēng)暴渦流作用常形成特征的刻蝕槽（渠?；蚩诖鼧?gòu) 造）和異常的顆粒組構(gòu)。如扁平礫石的菊花狀排列、倒小字型排列或砥柱狀排列等。風(fēng)暴浪 則以典型的丘狀交錯(cuò)層理為特征，并形成明顯的突變侵蝕面。風(fēng)暴回流則形成沖刷構(gòu)造。風(fēng) 暴作用還常常破壞正常潮下形成的各種顆粒（如鮞粒、核形

14、石、球粒及生物屑等）。它使這 些具固定形態(tài)的顆粒形成異常的破碎形態(tài)從而保存風(fēng)暴破壞的痕跡。常見(jiàn)的有尖錐狀、半圓 形、缺口狀、碎片狀、彎月?tīng)?、花瓣?duì)畹?。除此之外，風(fēng)暴可以在各種生物建隆上形成各種 刻蝕槽，風(fēng)暴掃蕩建隆的筑積生物，使之充填刻蝕槽或鋪在建隆體或鄰近沉積物上。需要強(qiáng)調(diào)說(shuō)明的是，風(fēng)暴過(guò)后，潮下帶還要受到正常波浪的回復(fù)改造，因此難以保存完整的 風(fēng)暴沉積序列，尤其在潮下帶的中、上部，只能保存風(fēng)暴侵蝕沉積物基底、刻蝕生物建隆和 異常破碎先成顆粒的殘余痕跡。2.2主要的風(fēng)暴沉積相及其沉積序列2.2.1陸架上部近源盆地風(fēng)暴沉積序列近源盆地系指正常浪及面到風(fēng)暴浪及面之間的地區(qū)，該區(qū)是風(fēng)暴沉積保存最完

15、整的地區(qū)。 Aigner（1982）、Kreisa和Bambach（1982）總結(jié)的風(fēng)暴巖序列即為此帶形成的。由于處于正常 浪及面之下，正常天氣的波浪不能影響和改造已形成的風(fēng)暴沉積，因此該帶的風(fēng)暴沉積序列 常得以完好保存。近源盆地不僅有風(fēng)暴渦流和風(fēng)暴浪作用，也可有風(fēng)暴重力流作用，因此風(fēng) 暴沉積序列底面可以是重力流沖刷形成的沖刷槽模，也是風(fēng)暴渦流形成的渠模。下部既可為 具遞變層的礫屑灰?guī)r，也可為非遞變的具菊花狀、倒小字型組構(gòu)（圖4）的礫屑灰?guī)r。具丘 狀交錯(cuò)層理的風(fēng)暴浪沉積的砂屑沉積可以與礫屑灰?guī)r共生，也可單獨(dú)出現(xiàn)。2.2.2陸架下部遠(yuǎn)源盆地風(fēng)暴重力流沉積序列遠(yuǎn)源盆地是指風(fēng)暴浪及面之下的地帶。由于

16、該區(qū)不受風(fēng)暴作用本身的影響，因此所有風(fēng)暴直 接形成的沉積構(gòu)造均不發(fā)育。該區(qū)主要保存由風(fēng)暴觸發(fā)的碎屑流和濁流沉積。風(fēng)暴碎屑流主 要由具遞變或非遞變的礫屑沉積為主，礫屑為泥基支撐，多不具定向組構(gòu)，雜亂排列，也不 具風(fēng)暴渦流作用形成的菊花狀組構(gòu)等。其底多為沖刷槽模，也可具壓刻模。風(fēng)暴沉積的意義3.1古地理、古氣候恢復(fù)方面的意義通過(guò)對(duì)某一指定區(qū)域的風(fēng)暴沉積相的研究分析，查閱相關(guān)的資料分析，可以得到了解到 風(fēng)道沉積相不僅對(duì)該區(qū)風(fēng)暴沉積作用機(jī)制及重力滑塌沉積的形成，且對(duì)其它相鄰板塊某一 時(shí)期的古地理、古氣候的恢復(fù)均具有重要意義。3.2古海平面恢復(fù)方面的意義通過(guò)對(duì)某一指定區(qū)域的風(fēng)暴沉積類型的研究分析，查閱相

17、關(guān)的資料分析，可以利用該地 區(qū)的風(fēng)暴沉積類型恢復(fù)古時(shí)海平面變化，對(duì)于古地層學(xué)以及探究古時(shí)海平面的研究具有十分 重要的意義。3.3成礦意義風(fēng)暴沉積作用對(duì)某一地區(qū)的礦物成分有著十分重要的影響，如果要了解某一有風(fēng)暴作用 的地區(qū)的礦物的形成機(jī)制特性有著十分重要的意義。結(jié)論對(duì)于一個(gè)有風(fēng)暴作用的地區(qū)的風(fēng)暴沉積相的研究，不僅對(duì)該區(qū)風(fēng)暴沉積作用機(jī)制及重力 滑塌沉積的形成，而且對(duì)其它相鄰板塊某一時(shí)期的古地理、古氣候的恢復(fù)以及該地區(qū)的礦物 的形成機(jī)制和礦物的特性均具有重要意義。目前對(duì)于風(fēng)暴沉積作用的研究還處于探索階段， 有待新一代學(xué)者的努力。參考文獻(xiàn)Zhi-Cheng Zhou, H. Willems, Yue

18、Li, et al. A well-preserved carbonate tempestite sequence from the Cambrian Gushan Formation, eastern North China CratonJ. Palaeoworld, 2011, 20(1): 1 -7馬瑞申，張良，杜遠(yuǎn)生等.豫北地區(qū)寒武系風(fēng)暴巖沉積特征及其地質(zhì)意義J.地質(zhì)科 技情報(bào)，2011, 30(4): 15-20吳瑞棠，張守信等，現(xiàn)代地層學(xué)，武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,1989。Aigner T. Calcareous tempestites: Storm-dominated strat ification i n upperMus chelkalk limes tones. (Middle Trias, SW- Germany).Cyclic an d eventstrat ification, 1982。陳林洲，羅新民，肖勁東，鄂東南早三疊世鈣質(zhì)風(fēng)暴沉積特征及其初步研究，巖相古地 理，1991。劉寶珺，張繼慶,許效松，四川興文四龍下二疊統(tǒng)碳酸鹽風(fēng)暴巖J地質(zhì)學(xué)報(bào),1986. 5孟祥化，喬秀夫，葛銘，華北古淺海碳酸鹽風(fēng)暴沉積和丁家灘相序模式J，沉積學(xué)