chapter12海洋及其地質(zhì)作用

第12章海洋及其地質(zhì)作用第一節(jié)

海水的運動形式海水運動四種形式:波浪、潮汐、洋流、濁流。一.波浪波浪特征①因風(fēng)摩擦海面，因潮汐、地震、大氣壓劇變而引起的；②波形傳播沿水平前進，水的質(zhì)點作上下旋轉(zhuǎn)運動；③波浪外形:波形最高處為波峰，最低處為波谷。④波長、波高、波周期、波速 波浪四要素⑤波浪向深部傳導(dǎo)能力有限,一般不超過波長1/2,在深度達1/2波長處,幾乎無波浪。這一界面——波基面。⑥波浪向淺水帶傳播，當水深小于1/2波長時，水分子運動扁橢圓形，及到海底水分子只作前進后退運動，上層水體速度大于下層。結(jié)果:波長縮短，波高加大，波峰變尖，越近海岸越明顯。破浪——海岸處波浪變形明顯，波峰明顯超前且翻卷破碎，成為破浪。激浪——破浪涌向海岸，拍擊海岸叫激浪。二.潮汐定義—— 海平面發(fā)生周期性升降現(xiàn)象叫潮汐漲潮——地球向月端引力大于離心力，合力指向月球，海水鼓起，發(fā)生漲潮；地球背月端離心力大于引力，合力背向月 球，海水也鼓起，也發(fā)生漲潮。落潮——漲潮時在距離向月點90°地面上，海水相應(yīng)降低，發(fā)生落潮。∵月球繞地球一周約24小時51分，故同地每隔12小時25分就有一次漲潮，二次漲潮之間即為落潮（同一地點）。高潮:漲潮時，海面達到的最高位置；低潮:落潮時，海面退到最低的位置；平潮:漲潮中海面達到一定高度后，水位短時間內(nèi)不漲也不退的現(xiàn)象；停潮:平潮過后，海面開始下降，下降到一定高度后，也發(fā)生海面不退不漲的現(xiàn)象。停潮過后，海面又開始上漲，然后又下降，海水就這樣周而復(fù)始地運動著。3．大潮——當出現(xiàn)新月、滿月（農(nóng)歷初一和十五）之后1-2天，月地日位于一直線上，太陽引力與月球引力疊加則形成大潮。小潮——上弦月和下弦月（農(nóng)歷初八、九及22.23）后1-2天，月地聯(lián)線與日地連線垂直，形成小潮。4．潮汐引起海水作大規(guī)模水平運動形成——潮流漲潮、落潮、對沉積物反復(fù)侵蝕、搬運、再沉積狹窄水道，潮高可達數(shù)米，十余米，速度達每秒數(shù)米，萬馬奔騰，不形成三角洲，而成為向外海的漏斗狀——三角港。如錢塘江、恒河、葉尼塞河、亞馬遜河、易比河等。農(nóng)歷8月18日，又叫海寧潮，潮高3.5米三.洋流海水做大規(guī)模定向流動稱為洋流或海流。洋流或海流據(jù)成因分為表層洋流和深部洋流:1. 表層洋流表層洋流主要由定期到來的信風(fēng)所引起。暖流：低緯度地區(qū)溫度較高的海水流向高緯度地區(qū)；寒流：高緯度地區(qū)溫度較低的海水流向低緯度地區(qū)。暖流和寒流對所流經(jīng)海域都有影響和制約作用。如流經(jīng)我國近海的黑潮就是一種暖流，它具有高溫、高鹽的特征。因水色深藍似黑色而得名。每次我國發(fā)生大規(guī)模氣候異常都是黑潮異常流動的影響。2.深部洋流深部洋流受控于海水密度，海水密度又取決于海水溫度和鹽度。上升流和下降流：較小的密度差異就可使海水發(fā)生運動。兩極地區(qū)海水溫度低，干旱氣候帶海水鹽度大，這些海域海水的密度也相對較大，它們往往形成海水自上往下的下降流；海洋某些區(qū)域也存在海水自下往上的上升流；等深線流和大洋底流：在不同深度上水平方向流動的等深線流和大洋底流。表層海流的水平流速從幾厘米每秒到300cm/s，深處的水平流速則在10cm/s以下。但鉛直流速卻很小，一般從幾厘米每天到幾十厘米每時。3. 厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象 洋流的變化對氣候的影響1）厄爾尼諾 指赤道太平洋東部和中部水溫大面積、異常升高，即比常年同期偏高1.5 ℃以上的現(xiàn)象，使氣候發(fā)生異常。一般3~5年出現(xiàn)一次。影響最顯著的地區(qū)是熱帶。特別是南美洲熱帶太平洋沿岸的一些國家，大雨滂沱，河流泛濫，洪澇成災(zāi)，泥石流頻發(fā)。相反，降水充沛地區(qū)，降水卻明顯減少，發(fā)生嚴重干旱。厄爾尼諾期間，也間接影響到我國的降水和旱澇頻發(fā)。2）拉尼娜現(xiàn)象厄爾尼諾現(xiàn)象之后出現(xiàn)的相反情況。指赤道附近東太平洋水溫反常下降,表現(xiàn)為東太平洋明顯變冷(海水表層溫度低于氣候平均值0.5℃以上,且持續(xù)時間超過6個月以上),同時也伴隨著全球性氣候混亂。一般在厄爾尼諾現(xiàn)象出現(xiàn)的第二年,拉尼娜現(xiàn)象都會出現(xiàn),有時拉尼娜現(xiàn)象會持續(xù)2~3年。四.濁流及其地質(zhì)作用1．定義——含有大量懸浮物質(zhì)，比重大（最大1.5-2.0g/cm3）,流速高的向下流動的水體叫濁流。特征濁流中懸浮物是砂、粉砂、泥質(zhì)物、少量礫石；發(fā)源在大陸架之上或河流河口前緣: 有巨厚松散沉積物有大浪攪動、地震震動、河水沖擊、海底滑坡3）注入清水湖泊的渾濁河水也能形成濁流，渾濁水體在清水中整體性地向前運動。第二節(jié) 海洋環(huán)境分區(qū)通常將海洋分為濱海、淺海、半深海和深海四個區(qū)域。1.濱海濱海指低潮線與陸地之間，海洋與陸地兩類營力共同作用的地帶，通常稱為海岸帶。在濱海地帶中位于高潮面以上的地帶稱為后濱(潮上帶)；位于高潮面與低潮面之間的地帶稱為前濱(潮間帶)它是濱海的主體。濱海帶水體動蕩，陽光、氧氣充足，生物豐富。沉積物中多以礫石、砂、粉砂等為主，具有較好的磨圓度和分選性，常含有大量貝殼，重砂礦物多；干熱海岸有鮞狀碳酸鈣沉積；后濱帶常有濱海沼澤泥炭沉積。2. 淺海指低潮面以下至水深200 m的淺水海域，它大致處于大陸架之上。我國的黃海和東海的海底基本處于淺海海域。淺海海域蘊藏豐富的礦藏和海洋資源，已發(fā)現(xiàn)的有石油、天然氣、天然氣水合物等能源和銅、鐵等多種礦產(chǎn)資源。其中已探明的石油儲量占全球石油總儲量的三分之一。淺海區(qū)還是海洋植物和海洋動物生長發(fā)育的良好場所。3. 半深海位于大陸坡范圍內(nèi)的海域，水深一般在200~2000 m。由于大陸坡地形坡度大，半深海的平均寬度僅為20~100 m。半深海發(fā)育有上千米深的海底峽谷，地形崎嶇，濁流發(fā)育。半深海具有良好的油氣遠景，另外還有錳結(jié)核、磷灰石、海綠石等礦產(chǎn)。在半深海一些上升流區(qū)也可形成漁場。4. 深海位于大陸基和大洋盆地范圍內(nèi)的海域，水深超過2 000 m，面積占地球表面積的59.5%以上，是大洋的主體部分。深海的水溫和鹽度都不受大陸影響，具有獨立的洋流系統(tǒng)。深部海水O2含量為表層的1/2，無陽光，水溫低，生物少，以浮游生物為主。第三節(jié)

海水的侵蝕作用海水的侵蝕作用簡稱海蝕作用,是海水的機械破壞和化學(xué)溶蝕等動力對巖石的破壞作用,其中以機械破壞作用為主。機械破壞作用又以波浪和潮流對巖石的破壞最為顯著。波浪和潮流的破壞作用主要發(fā)生在基巖海岸。一、基巖海岸的剝蝕作用1.海蝕作用的方式潮流的侵蝕作用受到海岸地形的限制。在狹窄的海岸地帶，潮流的侵蝕作用特別強烈。波浪對巖石的破壞作用主要有沖蝕和磨蝕兩種方式。① 沖蝕——波浪水體自身的動力及其所拋擲的巖屑(塊)給予海岸的直接破壞,即沖蝕作用。波浪以巨大的能量沖擊海岸時的力量可達到37MPa ,最大可達到60 MPa,從而對巖石產(chǎn)生強烈的破壞。② 磨蝕——波浪攪起的泥沙、巖屑(塊)對海岸、海底巖石的摩擦、碰撞,使巖石遭受破壞。2. 海蝕地貌由海蝕作用所形成的地貌主要有海岬、海灣、海蝕崖、海蝕臺、海蝕穴(洞)、海蝕拱橋(穹)和海蝕柱等。①海岬和海灣波浪和潮流打擊岸邊巖石,其中堅硬的且裂隙不發(fā)育的巖石抵御海蝕能力較強,常形成突出海岸的海岬；而較弱的且裂隙發(fā)育的巖石抵御海蝕能力較弱,常形成凹入海岸的海灣。②海蝕崖波浪沖擊海岸主要集中在海平面附近,使海岸形成凹槽。久而久之懸空的巖石崩落,導(dǎo)致海岸步步后退,形成陡峭的崖壁——海蝕崖。③海蝕臺海蝕崖不斷后退的前方出現(xiàn)的微向海傾斜的基巖平臺,也稱為浪蝕臺和磨蝕臺。海蝕臺在波浪帶動的巖塊和沙礫的不斷磨蝕下,逐漸被削平。④海蝕穴(洞)海蝕崖坡腳處形成的洞穴稱為海蝕穴,深度較大者稱為海蝕洞。⑤海蝕拱橋和海蝕柱當波浪從兩側(cè)沖擊突出的海岬時,可出現(xiàn)海蝕洞,兩側(cè)海蝕洞擴大相通形成海蝕拱橋。海蝕拱橋繼續(xù)發(fā)展,拱橋頂部垮落,形成形態(tài)各異的海蝕柱。大連海蝕柱礁島地區(qū)的海蝕二、淺海、半深海和深海的剝蝕作用淺海潮流、風(fēng)暴流通過淺海大陸架的狹窄地方常形成垂直海岸線分布的槽形谷。半深海半深海大陸坡上發(fā)育著深切峽谷,峽谷的下端口外發(fā)育大規(guī)模扇形沉積體,峽谷是濁流侵蝕造成的。第四節(jié)

海水的搬運作用海水的搬運作用可分為機械搬運:搬運物主要是礫石、砂、粉砂和泥質(zhì)。又分推移（礫石）、躍移（砂）、懸移（粉砂、泥質(zhì)）三種?；瘜W(xué)搬運:搬運物有溶于水的Na、K、Ca、Mg、Cl等離子或化合物，以及Fe、Mn、Al、Si等膠體。一、海水的機械搬運作用1.波浪在海岸帶破碎后形成進流、退流和沿岸流。橫向搬運：進流將波浪攪起的泥沙等沿垂直海岸線的方向向岸搬運。進流能量消耗，部分粗粒物質(zhì)(一般是粗砂、礫石、貝殼等)留在岸上，部分細粒物質(zhì)被退回外海方向的底流——退流帶回海水中?？v向搬運沿岸流平行海岸線進行搬運作用。實際上進流、退流和沿岸流三者常同時存在，因此在海岸帶內(nèi)碎屑物都是沿“Z”形路線被搬運的。碎屑物磨細磨圓且分選好。2.潮流的搬運作用以機械搬運為主，主要發(fā)生在濱海和淺海區(qū)。在海岸帶內(nèi)波浪攪起的泥沙主要由潮流來搬運，往返于濱海和淺海之間。但在潮汐作用為主的海岸帶內(nèi)，潮流能將泥質(zhì)物搬運至潮間帶，并沉積下來形成潮坪。比如蘇北海岸帶內(nèi)存在的大面積的泥質(zhì)潮坪就是潮流作用形成的。3、洋流的搬運作用主要發(fā)生在半深海和深海的廣大海域，以懸運方式搬運極細的物質(zhì)。4.濁流發(fā)育于大陸坡上，因大陸坡坡度大，故搬運速度快，搬運力大，且搬運距離可由幾十千米至幾千千米。二、海水的化學(xué)搬運作用由河流帶到海里的膠體溶液的質(zhì)點常帶電荷(如Al2O3.Fe2O3的膠體帶正電，SiO2、MnO的膠體帶負電)，與富含電解質(zhì)的海水混合時可導(dǎo)致凝膠作用而發(fā)生沉淀。但是，一般在近岸帶內(nèi)就沉淀下來。第五節(jié)

海洋的沉積作用在海洋沉積物中,陸源物質(zhì)占大多數(shù)(主要由河流、冰川和風(fēng)等搬運而來,也包含岸邊海蝕作用的產(chǎn)物),其次為海洋源物質(zhì)(海洋生物遺體、海洋化學(xué)物質(zhì)),還有火山噴發(fā)物及宇宙物質(zhì)(隕石和塵埃)。一、濱海的沉積作用濱海區(qū)的海水受波浪和潮汐的交互作用，動能高，流向變化大，以機械沉積為主。1. 海灘沉積不同海水的動力狀態(tài)，可形成礫灘、沙灘和泥灘(或潮坪)三類沉積。礫灘和沙灘是在進流和退流作用下形成。礫灘多分布于基巖海岸的陡峭坡下，沙灘是海灘中分布最廣的地形。沙灘中沙粒分選性和磨圓度均較好。礦物成分主要以石英為主，此外常見磁鐵礦、石榴子石、鋯石等；有的地方有大量長石、碳酸鹽巖碎屑。泥灘(或潮坪)是風(fēng)浪不大、以潮流作用為主的平緩海灘,其沉積物由大量粉砂及黏土組成,粒度具有自陸向海由細變粗的趨勢。沉積表面常具有泥裂、波痕等標志。2.沙咀和沙壩沙咀是一端與岸相連，一端深入海中的垅崗狀地形。它是沿岸流流至海灣處時，由于水域變開闊，能量降低，流速減慢，沙順沿岸流方向逐漸沉積下來而成的。沙壩大致平行海岸斷續(xù)分布，高度不大，其頂面一般在退潮時可露出海面。有的位于水下，稱為水下沙壩。它主要是底流帶回海水泥沙與前進波浪相遇沉積而成。沙壩中的砂粒分選性和磨圓度均好。二、淺海的沉積作用海水運動不像海岸帶那樣激烈,水深較淺,陽光充足,水溫高,氧氣和溶解物質(zhì)豐富,因而淺海極有利于生物繁衍,約有90%的海洋生物在此生長,形成大量的生物沉積和生物化學(xué)沉積。同時,離岸較近的底流可將大量陸源碎屑物質(zhì)搬運到這里來。因此,淺海是地球表面最重要的沉積場所。1.淺海的碎屑沉積近岸帶碎屑沉積物顆粒粗，以砂礫質(zhì)為主，具交錯層理和不對稱波痕，含大量生物化石，磨圓度和分選性良好，成分單一；遠岸帶沉積物顆粒細，以粉砂、泥質(zhì)為主，具水平層理，波痕不發(fā)育，有時有對稱波痕，分選好但磨圓度不高，成分較復(fù)雜。2.淺海的化學(xué)沉積沉積物有碳酸鹽(以CaCO3為主)，鋁、鐵、錳的氧化物和氫氧化物，硅質(zhì)和磷質(zhì)沉積物等。（1） 碳酸鹽沉積基本呈飽和狀態(tài)的海水，當發(fā)生蒸發(fā)作用或深層海水上升到淺層時，溶于海水中的Ca(HCO3)2將分解析出CO2，CaCO3則結(jié)晶成細粒(灰泥)沉淀。部分灰泥在動蕩海水中以粉砂或生物碎屑為核心生長而成鮞粒沉積，經(jīng)過膠結(jié)作用可形成鮞狀石灰?guī)r。（2）鋁、鐵、錳質(zhì)沉積海水中的鋁、鐵、錳質(zhì)多數(shù)從大陸流水中以膠體溶液形式帶來。這些膠體可因電解質(zhì)作用而成凝膠沉淀,或被海水中飄蕩的碎屑吸附而成鮞粒沉積。通常,鋁土礦在淺海近岸帶沉積,赤鐵礦和硬錳礦在離岸稍遠處沉積。（3) 硅質(zhì)沉積來源:陸地原巖風(fēng)化形成的膠體狀蛋白石；海底火山爆發(fā)時溶解的sio2在降溫后沉淀；硅藻類富集的硅。（4）磷質(zhì)沉積海水中的磷主要以[HPO4]2-形式存在,它易被生物吸收組成骨架。當深層環(huán)境將富磷質(zhì)的海水帶到淺海時,隨著CO2的逸出,磷酸鈣就會沉淀下來形成磷塊巖。磷塊巖是農(nóng)業(yè)上磷肥的原料。（5）海綠石沉積海綠石在水深100~300m的淺海環(huán)境、緩慢沉積和有蒙脫石存在的條件下形成。它常產(chǎn)于石英砂巖、長石砂巖、石灰?guī)r及白云巖之中。海綠石是一種黏土礦物,一般由硅、鋁、鐵的膠體吸附鉀離子而形成,它是一種淺海沉積環(huán)境的指示礦物。3.淺海的生物沉積淺海生物沉積主要由原地生物遺體、遺跡及其他產(chǎn)物形成的沉積物。淺海中最主要的生物沉積是珊瑚礁。珊瑚礁以珊瑚骨骼為主體，并有附生在礁石上的具石灰質(zhì)介殼的藻類共同組成。但不是任何淺海都有珊瑚生長，因為珊瑚適宜生活的環(huán)境比較苛刻：水質(zhì)清澈，水溫20℃左右，含鹽度35‰左右。因而它是沉積環(huán)境的指示生物。根據(jù)珊瑚礁的形態(tài)與分布特點,可分為岸礁、堡礁、環(huán)礁三種類型。不同類型的珊瑚礁代表不同的演化階段。在熱帶海洋中的火山島周圍,常先發(fā)育岸礁,后因地殼下降,珊瑚沿下沉的島嶼向上生長。珊瑚礁因外圍生長條件有利,成長較快,便形成堡礁,隨著島嶼繼續(xù)下沉,珊瑚圍繞島嶼不斷生長,最后形成環(huán)礁。(1)岸礁岸礁生長在大陸沿岸和海島周圍的邊緣地帶，寬度從幾米到數(shù)千米，火山島沿岸和基巖海岸是最理想的發(fā)育場所。岸礁的寬窄與水下岸坡坡度有關(guān):若岸坡陡，則岸礁較窄；若有濱外水下階地或臺地，則岸礁較寬。岸礁的厚度與海岸升降有關(guān):如海岸持續(xù)緩慢下沉，岸礁便厚，如夏威夷瓦胡島岸礁厚30~300m以上。在我國，岸礁主要發(fā)育在海南島沿岸和臺灣恒春半島，但都比較薄，如我國海南島的岸礁一般厚1~3m，最厚不到20m。堡礁堡礁生長在離岸較遠的海上,平行于海岸分布,礁體與海岸間有潟湖分布。如世界上最大的堡礁就在澳大利亞東海岸外,從東北海岸向南延伸達2010km,離澳大利亞大陸的距離為16~240km。大堡礁水下景色非常美麗,被國際組織評為世界水域七大奇觀之一。環(huán)礁環(huán)礁分布在大洋及寬闊的淺海中,多呈圓環(huán)狀,中間是潟湖。現(xiàn)今世界上最大的環(huán)礁位于太平洋馬紹爾群島附近海域,礁長283km,中間圍著一個面積達2850km2的潟湖。珊瑚礁島3.半深海的沉積作用半深海海域位于大陸坡之上。因遠離陸地，陸源物質(zhì)很難被搬運到這里，能被搬運來的只是黏土、粉砂等細粒碎屑物質(zhì)。大陸坡上濁流發(fā)育，濁流攜帶河口區(qū)及大陸架上的碎屑物大部分搬至海底峽谷出口處深海海底沉積。半深海自生物質(zhì)有浮游生物和海底火山噴發(fā)物，但分布不廣。半深海沉積物主要有軟泥。藍色軟泥主要由含黃鐵礦及生物碎屑黏土和粉砂組成。呈淺藍至深藍和藍黑色。為還原環(huán)境的標志。紅色軟泥主要分布在熱帶半深海海域,呈磚紅色、紅棕色。這種顏色并不表明海底為氧化環(huán)境,而是由于紅色黏土來自陸地紅土型風(fēng)化殼。綠色軟泥因富含海綠石而成綠色。主要分布于有利于海綠石形成的條件下(如暖流與寒流交匯處),但分布有限。4.深海的沉積作用深海是水深超過2000m的廣大海域。由于遠離大陸，沉積物來源遠不及淺海。沉積物的特點以顆粒細小的泥質(zhì)和化學(xué)、生物物質(zhì)為主。1）軟泥沉積軟泥指粒徑<0.005mm，由粉砂及黏土組成的沉積物。按其成分和生物碎屑種類可分為：生物軟泥為含大量海洋浮游生物遺體緩慢沉積而成的沉積物。主要有鈣質(zhì)軟泥(主要含抱球蟲或