第十四章海洋及其地质作用.ppt

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1、第十四章 海洋及其地质作用,2011年2月,东华理工大学地球科学学院,河西地区,兰坪地区,第一节 海洋概况,第十四章 海洋及其地质作用,第二节 海水的运动及其地质作用,河西地区,兰坪地区,第一节 海洋概况,海洋占整个地球面积的70.8%，地球上的水约有97%存在于海洋中，在地质历史中，沧海桑田、海陆变迁，占陆地表面75%的沉积岩中绝大部分是海洋沉积形成的，因此海洋的地质作用是极为重要的。,河西地区,兰坪地区,一、海与洋,海和洋构成了海洋。一般来说，近陆为海、远陆为洋，水体相通，均为海水。但两者有着根本性区别：,第一节 海洋概况,海洋是一个巨大的宝库，它拥有人类所必需的大量食物和丰富的矿产资源；

2、海水具有强大的动力，不断雕塑着不同的海岸，对沿岸进行破坏；海洋是沉积作用的最主要场所，大量来自陆的碎屑物质被搬运到海洋沉积，这些沉积物中保存着人类用来认识地球演变历史的丰富资料。,全球四大洋：太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋。我国四大海：渤海（8万km2）、黄海（38万km2）、东海（77万km2）、南海（350万km2）。海水含盐量：33-38，主要为氯化物、硫酸盐、碳酸盐；密度：1.02-1.03g/ml；,第一节 海洋概况,二、海洋环境的基本特征1.海水的化学成分,海水中含有大量的矿物质和有机质，其中以可溶性盐类为主。世界各大洋的一般含盐度为33-38，盐分的多少随地区的气候不同而变化。,

3、海水中含有Au、Ag、Ni、Co、Mo、Cu等数十种微量元素，很多国家正在进行提取开发实验。,此外，海水中还含有一定量的O2、CO2气体。,第一节 海洋概况,二、海洋环境的基本特征2.海水的物理性质,海水表层温度：赤道附近为25-28，两极地区为0左右。海水温度随深度增强而降低，到300米以下变化极小，一般为23。,第一节 海洋概况,2.海水的密度,海水的密度略大于蒸馏水，一般为1.02-1.03g/cm3随各地海水的盐分、温度变化而变化。,3.海水的压力：海水的压力随深度增加而增加，到海底深部压力极大，可达108Pa。,4.海水的透明度和颜色：大洋为蓝色，透明度较好，光照可达200米。海的颜

4、色变化较大，以蓝色为主，常受悬浮物质和藻类影响，透明度也受到影响。,第一节 海洋概况,5.海洋生物,海洋生物种类繁多，按其生活方式大致分为三种：,浮游生物,游泳生物,底栖生物,第一节 海洋概况,5.海洋生物,这些生物在生命活动中，需不断地进行光合作用、新陈代谢和呼吸作用。氧和阳光主要集中分布在浅海区和深海区的表层水域，所以在水深小于200米的海区，生物十分繁盛。,第一节 海洋概况,6.海底地形,滨海区或海岸带：正常波浪作用所达到的深度(浪基面)以上。浪基面以下的是陆棚区又称为大陆架，陆棚这外是大陆斜坡，大陆坡之外是很深的大洋盆地。按深度可划分为：滨海：浪基面以上浅海：浪基面-200米次深海：2

5、00-2000米深海：2000米,滨海区或海岸带：正常波浪作用所达到的深度以上。浪基面以下的是陆棚区又称为大陆架，陆棚这外是大陆斜坡，大陆坡之外是很深的大洋盆地。按深度可划分为：滨海：浪基面以上浅海：浪基面-200米次深海：200-2000米深海：2000米,第一节 海洋概况,6.海底地形,无障壁海岸：海岸带与大洋连通性很好。包括这种海岸的海盆又称为陆缘海。障壁海岸：沿岸海中存在一种障壁的地形，使近岸的海与大洋隔绝，或部分隔绝，使海水处于局限流通或半局限流通状况。包括这种海岸的海盆又称为陆表海。,第一节 海洋概况,6.海底地形,无障壁海岸：,障壁海岸：,第一节 海洋概况,6.海底地形,障壁海岸

6、：,6.海底地形,障壁海岸：,第二节 海水的运动及其地质作用,一、海水的运动,1.海浪主要由风摩擦海水而引起的，也可因潮汐、海底地震、大气压剧变而产生。,波浪是一种有规律的起伏运动，由一个凸起的部分（波峰）和一个凹陷的部分（波谷）组成。,海浪形成原理图,海水总是永无休止地运动着，造成海水运动的动力主要有风、海水的密度差、温度差、月引力和地震等。海水的运动按其运动形式分为：海浪、潮汐、洋流和浊流,第二节 海水的运动及其地质作用,1.波浪(高低起伏的海水)特点波浪的4点起因：风摩擦海水、月球引力、海底地震、大气压变化。波浪四要素：波长（相邻波峰间距离;数十至800多米）；波高（波峰波谷间的垂直距离

7、;1-4至15-30米）；波的周期（相邻二波峰传经同一点所间隔的时间）；波速（波形在单位时间内前进的距离）。波峰wave crest,波谷trough,第二节 海水的运动及其地质作用,浅水区波浪的变化,强烈侵蚀区,破浪,激浪,波浪变高变陡,浅水区,深水区,波浪运动的下限,海底轻度侵蚀区,第二节 海水的运动及其地质作用,破浪区 不对称浪区 对称浪区,海浪：海水的波状运动。,海浪分带现象,拍岸浪、底流、沿岸流示意图,2.潮汐（Tide）海平面发生周期性升降的现象，主要是月地引力作用的结果，日地引力相对较弱。海水恒受月地引力及月地系统围绕其质量中心旋转而产生的离心力共同作用（日地引力较弱）。在地球的

8、向月端引力大于离心力，合力指向月球，海水鼓起，发生涨潮（rising tide）；在地球的背月端因离心力大于引力，合力背向月球，海水也鼓起，也发生涨潮。与此同时，在距离向月点90的地面上，海水面相应降低，发生落潮（falling tide）。,月球绕地球旋转一周所需的时间为24小时51分，故同一地点每隔12小时25分就有一次涨潮，在两次涨潮之间发生落潮。此外，因地月系统绕太阳运行，当出现新月和满月（农历初一和十五）之后1-2天，月地日三者位于同一线上，太阳的引力与月球的引力叠加，形成大潮（spring tide）。当出现上弦月和下弦月（即农历初八、九及二十二、三）后1-2天，月地的联线同地日的

9、连线垂直，形成小潮（neap tide）。,3.洋流或海流（Ocean Current）海水做大规模的定向流动。它既见于海水表层，也能形成于海水深部；可发生在近岸地带，也可分布于远海水域。表层洋流影响深度不超过100m，深部洋流可达深海底。,4.浊流（Turbidity Current）在海水中流动的一种被泥沙搅和的高密度水团。含有大量悬浮物质，比重大(可达1.5-2.0g/cm3)，以较高速度向下流动的水体。发源于大陆架上或大河流的河口前缘，难于直接观察。,浊流体,第二节 海水的运动及其地质作用,二、海洋地质作用,（一）海洋的剥蚀作用 海洋的剥蚀作用是指由海水的机械动能、溶解作用和海洋生物活

10、动等因素引起海岸及海底物质的破坏作用，简称海蚀作用。因海岸地区水浅，受波浪和潮汐作用影响大，此外，海水有溶解能力，如海岸为可溶性岩石组成，更易于受到溶蚀。因而该区域是海蚀作用最强烈的地带。,海蚀地貌：在机械破坏与化学溶蚀的双重作用下，海岸被快速破坏。其中坚硬的以及断裂不发育的岩石抵抗海蚀的能力较强，软弱的或断裂发育的岩石抵抗海蚀的能力较弱，前者常突出成为海岬，后者常凹入成海湾。伸入海中的岩石和侵蚀成似桥状的拱桥称为海蚀拱桥直立水面的海蚀柱。坚硬岩石组成的海岸因受海蚀而崩塌，可形成陡峭的海蚀崖海蚀崖的下部因受激浪及其携带的石块撞击可以形成海蚀洞穴。海蚀洞穴可以发展为平行海崖的凹槽，称为海蚀凹槽海

11、蚀作用沿基岩裂隙带发展可形成海蚀沟谷,海蚀平台,海岸崩塌,海蚀平台,海蚀槽,海蚀崖,海岸堆积,海岸崩塌,海蚀陡崖危岩,WAVE CUT NOTCH,WAVE CUT BENCH,SHORES AND COASTAL PROCESSES,EROSIONAL LANDFORMS,SEA CAVES,Australia,Wisconsin,SHORES AND COASTAL PROCESSES,EROSIONAL LANDFORMS,SEA ARCH,Elephant Rock,PEI,Canada,London Bridge,AustraliaCourtesy of Lorraine Beane

12、,Tombolo,Costa RicaCourtesy of Dylan Harrison-Atlas,HOOK,（二）海洋的搬运作用,海水在运动过程中，将携带的物质移至它处的作用。海水搬运作用的类型有机械搬运和化学搬运(溶运)两种。机械搬运物质呈推运、跃运和悬运三种形式，它们受水动力条件的支配而不断地转换。海水中的化学搬运受多种因素(浓度、温度、导电性、PH值)支配，进行着复杂的化学过程，与海水的化学动力关系密切。海水的搬运作用以机械搬运为主，搬运的动力有：海浪、潮汐、洋流和浊流。,1.海浪的搬运作用 海浪的搬运作用主要发生在滨海带和浅海带。在这两带中海浪的动力巨大，具有强大的搬运力。被海浪

13、剥蚀下来的海岸物质和河流带到海洋中的物质在海浪的作用下大部分向海水深处搬运。在海浪垂直于海岸作用时，搬运物被海浪推向海滩或移向海里称为横向搬运。当海浪斜着冲向海滩后，产生沿岸流带着碎屑沿岸移动称为纵向搬运。,2.潮汐的搬运作用 潮流的搬运作用仅在近岸和海湾区较显著。大潮时，海峡中潮流流速可达6-7ms，动力几乎与山区河流相当，具有巨大的搬运力。对某一个地区来说，潮流是固定的、周期性的水平流动的海水，具有较大动能，因而有很大的搬运力。潮流引起的紊流可使大量的碎屑物处于悬浮状态，在退潮时的急流把它们搬向海中。,3.洋流的搬运作用 洋流流速较小，一般不超过0.5-1.5m/s，搬运能力弱，仅能搬运细

14、小的悬浮状态的碎屑。但是，由于洋流的流程远，被搬运的碎屑能达到深海区，甚至进行越洋搬运。,4.浊流的搬运作用 浊流的密度大，在流动过程中，紊流强烈，具有极强的搬运力，可以将其大量的砾石和沙级碎屑搬到半深海、深海区产生沉积。,（三）海洋的沉积作用,海洋是一个巨大的储水盆地。陆地上的河流、地下水所携带的剥蚀产物源源不断地汇集到大海。海洋本身除在滨海带巨有强烈的动力条件外，绝大部分海域动力条件均较弱，因此海洋是产生沉积作用的主要场所，而且机械沉积作用、化学沉积作用和生物沉积作用均较发育。海洋的环境差异很大，因而不同的海洋的环境其沉积类型也有差异。以下分滨海带的沉积作用、浅海带的沉积作用和半深海和深海

15、带的沉积作用。,1.滨海带的沉积作用,滨海带处于海浪和潮汐的作用地带，具有十分强烈的水动力条件。除在个别特殊的环境下，因动力较弱，由化学作用引起化学沉积而外，滨海带几乎均为机械沉积作用。,2.浅海带的沉积作用 浅海是最重要的沉积区，绝大多数沉积岩都属于浅海沉积。浅海带水深小于200m，海底平坦，水动力适中，海水中氧气丰富，盐度较稳定，加之阳光充足，从大陆或上升洋流带来的营养物质丰富，因而浅海带成为生物繁殖的理想地带，来自大陆和海水剥蚀海岸的物质绝大部分带到浅海带，所以浅海带机械沉积作用、化学沉积作用及生物沉积作用均有。,机械沉积作用 被带到浅海的碎屑物质，由于海水深度增大，动能减小，碎屑颗粒按

16、大小、重轻先后依次沉积下来，浅海的机械沉积物主要以沙、粉沙和泥组成。沉积物显示出良好的分选性，碎屑颗粒磨圆好，具有明显的层理。,化学沉积作用 浅海带的化学沉积作用极为发育。化学沉积物主要为碳酸钙沉积，硅质沉积，铝、铁、锰沉积。引起化学沉积作用的因素主要是化学组分的含量、溶解度，水中氧和二氧化碳所引起海水的PH值和Eh值的变化，海水电解质作用等。,生物沉积作用 浅海是生物最繁盛的区域，生物的沉积作用十分明显。当浅海中大量的生物死亡后，尸体的硬质部分可直接堆积在海底，形成生物堆积。最常见的有珊瑚礁、生物碎屑灰岩。,珊瑚礁堤,3.半深海和深海带的沉积作用 这两带为水深大于200米的广阔水域，距离大陆

17、较远，受陆地因素的影响小，水深压力大，海底黑暗，底栖生物极少，海水动力微弱，陆源物质一般只有粒径小于0.005mm的悬浮物在此带沉积。仅在局部地带有浊流的机械作用。浊流可将浅海堆积的粗粒沉积物带往深海沟沉积。除此之外，海底火山喷出物、宇宙物质和冰山携带的粗粒物质可在半深海、深海中沉积。因此半深海、深海带的沉积物多为泥质和生物残骸为主的软泥沉积、浊流沉积和锰结核。,软泥沉积 常见的软泥沉积物有含硫化铁的蓝泥和灰泥、含氧化铁的红泥和含海绿石的绿泥。深海带则主要为各种生物软泥，如抱球虫软泥、硅藻软泥、放射虫较泥。,浊流沉积 浊流作用可将浅海和河口沉积物带到大陆坡下或深海盆地中沉积。典型的浊流沉积物主

18、要由粘土、粉沙、沙组成，在空间上多为扇体。,大陆架,大陆坡,浊积扇,锰结核 锰结核是深海沉积的一种多金属元素的聚合体，主要由锰、铁和与其伴生的铜、镍、等组成。锰结核生长在深海底沉积物的表面。,（四）海水的进退,海进（Ingression）：海平面上升，海水向大陆漫进，海岸线向陆地迁移。海退（Regression）：海平面下降，海水后撤，海岸线向外海迁移。,了解海水的化学成分、物理性质、运动方式及海洋生物；掌握波浪、潮汐、洋流、浊流的剥蚀、搬运作用，熟练掌握滨海、浅海、半深海、深海的沉积作用。了解海水进退的原因、意义及其形成的地质现象。,学习重点：,重点是海水的沉积作用；难点是海水的运动。,作业及思考题：,3.阐述浅海的沉积特征,4.浊流的沉积环境与沉积特征？,本章学习要求,1.海底沉积物的来源？,2.滨海有哪些沉积特征？,