经典地质图集,彻底搞明白海相沉积!
葡萄柚绿江南岸
2022年07月22日 09:01:20
来自于地质勘察
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海洋 是指被 大面积 海水淹 没的地区, 具有硅镁层薄层地壳。 (图源@摄图网) 地球上海洋总面积 约为3.6亿平方公里, 约占地球表面积的70.8%。 海洋是地球上沉积物   堆积的


海洋 是指被 大面积

海水淹 没的地区,

具有硅镁层薄层地壳。


(图源@摄图网)

地球上海洋总面积
约为3.6亿平方公里,
约占地球表面积的70.8%。
海洋是地球上沉积物   堆积的
重要场所之一。

(图源@摄图网)

海洋环境与大陆环境
有着明显的不同,
诸如在物理化学条件、
水动力状况、
地貌特征等方面,
都有其自身的特点。



   
01

海底地形可细分为

大陆架(陆棚)、

大陆坡、 陆隆和

大洋盆地 等地貌单元。


海底地形 (图源@edmaths.com/ocean-basin-and-its-features)

大陆架(陆棚)   是指
围绕大陆边缘的、
平坦的浅水沉积台地。
绝大部分陆棚水深
  200m以内,
平均为133m,
是海洋沉积   最集中和
最活跃的地区。

大陆架(陆棚)(图源@worldatlas.com)

大陆坡  
大陆架边缘(陆棚坡折带)
向大洋倾斜的部分。
平均深为1270m。
陆坡上常具有洼地、
阶梯状地形、
孤立山或被大量的
海底峡谷所切穿。

海底峡谷 (图源@Google Earth)

陆坡下部为 陆隆
(大陆隆起),
它是陆坡与   深海盆地间的
平缓过渡区,
水深约1400~3700m,
常是浊流或陆坡滑坍的碎屑
堆积于深海平原边部而成。

陆隆(大陆隆起) (图源@worldatlas.com

陆棚、陆坡、陆隆
合称为 大陆边缘
是大陆的水下延伸部分,
为大陆与深海盆地间的过渡区。

大陆边缘(图源@Encyclopaedia Britannica)

大洋盆地面积广阔、
深度巨大、地貌形态多样,
占全部海洋面积的2/3,
它包括深海盆地、海岭、
海峰、火山脊等。
其中主要部分为
水深达4~5公里的 深海盆地
深海平原   又是
深海盆地中最平坦的部分。

深海盆地   (图源@Encyclopaedia Britannica)

海洋中的 水动力作用
主要包括 波浪、
潮汐和海流   3种形式。
它们控制着海洋中
沉积物的沉积和分布。

深海平原 (图源@worldatlas.com

海洋水域辽阔,
风的吹程长,
波浪规模巨大。
它是海洋中产生
侵蚀、搬运、
沉积作用的主要动力,
尤以在海岸附近最为显著。

波浪(图源@NOAA/en.wikipedia.org/Public Domain)

在这里它塑造着
不同的海岸类型,
改造和重新分配着沉积物。
波浪触及海底的位置
称为浪底
(水深为1/2波长处)。

  波浪形成(图源@Seung Joon Yang/en.wikipedia.org)

海洋的 潮汐作用 引起
海面水位的垂直升降
称潮位(潮差),
引起海水的水平移动称潮流。

潮汐变化(图源@Ulamm/en.wikipedia.org)

潮位的升降扩大了
波浪对海岸作用的
宽度和范围,
形成潮间带沉积环境;
而潮流对海底沉积物的   改造、
搬运,堆积起着重要作用,
尤以近岸浅海地区最为显著。

潮汐(图源@摄图网)

由地球重力场或海水温度、
盐度分布不均产生密度梯度
而引起的海水流动,
称为 海流
其搬运作用要比
波浪、潮汐大得多。

  图源@NASA/Goddard Space Flight Center/en.wikipedia.org/public domain)

尤其对粘土等细粒沉积物,
可进行长达数   百至
数千公里的搬运。
一般将发生在大洋里的
海流称为 洋流

海洋表面流(图源@Dr. Michael Pidwirny/en.wikipedia.org/Public Domain)



   
02

根据海底地形和海水深度,

以及陆棚区地形、

水深和潮汐、波浪作用的特点,

可将海洋沉积环境细分为

滨海、浅海、半深海

深海 4种环境



滨岸沉积特征


滨岸相 位于浪基面及

最高涨潮线之间。

根据海岸环境特征,

可划分为障壁型和

无障壁型两类。

其中障壁型滨岸环境发育

障壁岛、潟湖、

潮坪等沉积体系。



滨岸带沉积特点(图源@文献[1])

障壁岛是指一种
狭长形的高出海水面的砂岩体,
大致平行海岸分布。
障壁岛可以是笔直的,
也可稍有弯曲或具微弱分支。

障壁岛(图源@NASA/en.wikipedia.org/Public Domain)

障壁岛砂体
一般厚10~20m,
宽几百米至几千米,
长几至几十千米。
其高度取决于海浪的高度,
宽度则与波浪作用的
时间和方向有关。
潟湖是被海岸所限制、
被障壁岛所遮拦的浅水盆地。
它以潮道与广海相通或
与广海呈半隔绝状态。

威尼斯潟湖(图源@NASA/GSFC/MITI/ERSDAC/JAROS/en.wikipedia.org/Public Domain)

现今海岸的13%
属于障壁型海岸,
在障壁岛的背后
一般均有潟湖。

潟湖(图源@Didier Descouens/en.wikipedia.org)

潮坪是宽广缓斜或
近于水平的、
具有明显潮汐周期作用的
海岸坪地,
主要受潮汐影响,
可分为潮上带、潮间带
和潮下带。

潮坪(图源@Ingolfson/en.wikipedia.org/Public Domain)

潮上带是指位于
平均高潮面以上的部分;
潮间带是指位于
平均高潮面和
平均低潮面之间的部分;
潮下带是指位于
平均低潮面以下的部分。

潮坪   (底图源@Brenna, Alec, and AJ/prezi.com)

无障壁滨岸相的
沉积环境是   无障壁岛遮挡、
海水循环良好的开阔海岸带。
可分为 砂质或砾质高能海岸
粉砂淤泥质低能海岸
两种类型。


碎屑海岸沉积环境划分示意图(图源@文献[1])

高能海岸环境以
砂质类型居多,砾质者少见。
按海岸地貌特征可划分为
海岸沙丘、后滨、前滨、
临滨等几个次级环境。

高能海岸带(图源@Andrew / www.flickr.com)

低能海岸带以潮流作用为主,
为粉砂淤泥质海岸。
海岸坡度平缓,
具有较宽阔的潮间带,
缺失后滨带。


浅海陆棚沉积特征


浅海陆棚位于

正常浪基面与陆架边缘之间,

深度一般10~200m,

宽度由数公里至

数百公里不等。


非洲东南部海流控制的陆棚沉积(图源@文献[1])

根据浅海地区潮汐流、
风暴流、海流以及密度流的作用,
可将浅海陆棚沉积划分为
潮汐控制的陆棚、
海流控制的陆棚和
风暴控制的陆棚三种。

(底图源@摄图网)

潮汐由月球对
地球表面水的引力产生。
在强潮流地区,
流速较大的优势潮流
控制了沉积物的搬运和
沉积方向。

(图源@摄图网)

由优势潮流形成的
大型纵向沉积底形称为
沙垄和潮汐沙脊,
形成的中小型横向沉积底形
称为沙波和沙纹。

潮汐控制的陆棚砂E质沉积底形(图源@文献[1])
(a)沉积底形类型 (b)物源较少的沉积底形 (c)物源较多的沉积底形

海流对临近较深海的
外陆棚碎屑沉积也存在影响。
规模较大的海流
主要与洋流的入侵相关,
洋流的速度可达到2m/s,
它们搬运沉积物形成沙波。

(图源@NASA/Goddard Space Flight Center/en.wikipedia.org/public domain)

风暴流沉积的形成与
风暴巨浪密切相关。
风暴巨浪强烈冲刷海岸沉积物
并使其呈悬浮状态,
回流将这些悬浮的
海岸沉积物带回海中,
形成砂泥含量很高的密度流。

(图源@摄图网)

当这些密度流在
风暴浪基面之下的
安静水体中沉积时,
便形成具 鲍玛序列
浊流沉积物。

浊积岩(显示完整的Bouma层序)(图源@Jo Webe/en.wikipedia.org)



   
03


半深海 对应大陆坡沉积环境,

陆棚边缘坡折带

沉积水深一般为90~180m,

大陆坡底水深一般为

2000m~3700m。


大陆坡 (图源@worldatlas.com


半深海沉积特征


半深海相沉积主要由

泥质、浮游生物和碎屑

三部分沉积物组成,

来源主要是陆源物质和

海洋浮游生物,

其次为冰川和海底火山喷发物。


半深海相沉积 (图源@VENTANAS AL UNIVERSO/NOAA

海底洋流(等深流)可搬运
大量粉砂级沉积物
并在陆坡上堆积下来。
风、河流、潮汐和
波浪搬运的细粒悬浮物质
在较深水区也可发生大量沉积。

浊积岩(图源@usgs/en.wikipedia.org/Public Domain)

因此,重力流、等深流和
悬浮沉积等是半深海的
主要沉积成因类型。

重力流(图源@Mikesclark/wikimedia.org)

由于半深海区光合作用
最需要的红光和
黄光传播深度很小,
故此环境无植物发育。
生物群以腹足类为主,
还可见瓣鳃类、腕足类、
放射虫、有孔虫等。

腹足类生物(图源@en.wikipedia.org/Public Domain)


深海沉积特征


深海相 发育于大洋盆地,

水深在2000m以下,

平均深度为4000m 。

深海底阳光已不能到达,
氧气不足,底栖生物稀少,
种类单调,故不能形成
底栖生物的显著堆积。
现代深海沉积物主要为各种软泥,
其中大部分属远洋沉积物,
即多半是繁殖于大洋上层的
微小浮游生物的钙质和
硅质骨骼下沉堆积而成的软泥。

深海沉积物(图源@ J. Zachos/manoa.hawaii.edu/news/article.php?aId=7771)

另一部分为底流活动、   冰山搬运、
浊流、   滑坡作用形成的   陆源沉积物,
以及局部地区各种矿物的
化学和生物化学沉淀作用形成的
锰、铁、磷等沉积物。
现代深海的许多地区   存在着
流速达4~40cm/s的强烈底流,
它可引起沉积物的搬运,
并在沉积物表面形成
波痕、冲刷痕、
水流线理、交错层理等。

深海沉积物(图源@Helge W. Arz./www.eurekalert.org/multimedia/684519)

深海沉积物的波痕
可以是对称的、
舌形的、新月形的,
波长从十厘米至数米,
波高可达20cm或更高.
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