第十五章海相组

沉积岩与沉积相教案——第十五章海相组第1页第十五章海相组海洋总面积约3.6亿km2，占地球总面积的70.8%。海水的总体积约为13.7亿km2，占地球总水量的97%。辽阔浩瀚的海洋是矿产资源的天然宝库，是生命的摇篮。海洋还是最重要的沉积场所。世界上许多大油田出于海相地层。我国四川的许多大气田，新疆塔里木和台湾的一些油气田多属海相沉积。第一节概述海洋环境与大陆环境有明显的不同，诸如物理化学条件、水动力状况、地貌特征等方面，都有自身的特点。一、海洋环境的一般特点（一）海洋的物理化学条件1.温度现代海洋表面温度范围为-18～28℃，比大陆温度变化范围（-60～80℃）小，大洋深处的温度不超过2～3℃。海水的温度受纬度、深度、海流等因素的影响，故不同的海域有所不同。2.压力海水的压力变化范围较大，从海水表面1atm，到深达10km的海底，其压力可增大到1000atm。3.盐度海水的平均含盐度为3.5%，其中溶解了80多种元素所组成的盐类，主要为氯化物，其次为硫酸盐和少量碳酸盐及其它盐类。海水温度和盐度的变化，直接影响着生物群落的发育和沉积物的性质。4.密度沉积岩与沉积相教案——第十五章海相组第2页海水的密度大于大陆水体。海水的密度直接影响着物质的搬运和沉积作用，如三角洲的形成就与海水的密度有直接的关系。海水密度的变化也是引起海水运动的重要因素。5.酸碱度和氧化还原电位海水的pH值介于7.26～8.40之间，一般为8左右，属弱碱性介质；而大陆水体，除咸水湖泊和盐湖外，一般为酸性介质。pH值的高低直接影响着化学物质的溶解和沉淀。海水的Eh值主要受含氧量的控制。一般海水浅处含氧多，Eh值高，为氧化环境；深处含氧少，Eh值低，为还原环境。由于底流和浊流作用，在深海中也能形成有氧环境。（二）海洋的水动力特征1.波浪主要由风力产生。在现代海洋中巨大的波浪波及的深度可达200米左右。波浪是海洋中产生的侵蚀、搬运、沉积作用的主要动力，尤以在海岸附近最为显著。2.潮汐海洋有潮汐，这是与大陆水体的一个重要区别。潮汐主要起因于月球对海洋水的引力。当月球与太阳的引力作用相叠加在一起时形成大潮，作用方向相反时产生小潮。潮汐引起海面水位的垂直升降称为潮位，引起海水的水平移动称为潮流。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。潮流对海底沉积物的改造、搬运、堆积有重要作用，尤其以近岸浅海地区最为显著。3.海流是由于地球重力场或海水温度、盐度分布不均产生密度梯度（差）而引起的海水流动。海流的搬运作用要比波浪、潮汐大得多。它对粘土等细粒沉积物可进行长达数百～数千公里的长途搬运，只是由于粘土物质的絮凝作用和有机质的粘结作用，它们才在近岸陆棚区沉积下来，否则粘土物质经过长沉积岩与沉积相教案——第十五章海相组第3页距离搬运后，就可能全部沉积到深海中。（三）海底地形与海水深度1.陆棚又叫大陆架。平均坡度0.1°，宽度0～1500千米，平均74千米。水深为20～550米，绝大部分在200米以内，平均为133米。现代陆棚面积约2千万平方公里，占海洋总面积的7.5%，是海洋沉积最集中、最活跃的地方。2.大陆坡是连接陆棚并向大洋倾斜的部分，可看作是陆棚与深海盆地间的过渡环境。大陆坡坡度4～7°，最大可达20°以上，宽度为20～90千米，深度为200～2450米，平均深度为1270米。陆坡并非规则平整的斜面，而是常有洼地、阶梯状地形，孤立山或被大量的海底峡谷所切穿。3.陆隆陆坡下部为陆隆，是陆坡与深海盆地的平缓过渡区，坡度为0.01～0.07°，宽达300～400米，水深约1400～3700米，常是浊流或陆坡滑塌的碎屑堆积于深海平原边部而成，故也称为大陆隆起。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。4.大洋盆地占全部海洋面积的2/3，包括深海盆地、海岭、海峰、火山脊等。其中主要是水深达4000～5000米的深海盆地。深海平原是深海盆地中最平坦的部分，坡度一般为0.1～1‰。二、海相组相的划分近年来根据陆棚区地形、水深和潮汐、波浪等特点，将陆棚区划分为滨岸相和浅海陆棚相。这样，可将海组划分为以下几个相：沉积岩与沉积相教案——第十五章海相组第4页（一）滨岸相又称海岸相或海滩相，位于潮上至波基面之间，包括滨岸地区的潮上、潮间、潮下带，相当于旧方案的滨海相和浅海相的上部。（二）浅海陆棚相位于波基面以下的陆棚区，向陆方向与滨岸相衔接，向海与半深海相毗邻，水深一般小于200米。（三）半深海相——陆坡、陆隆（四）深海相——大洋盆地根据海洋沉积物的性质，又可将海相组分为混水沉积型和清水沉积型。前者以陆源碎屑沉积为主，是目前我们学习的重点；后者以碳酸盐沉积为主，将在碳酸盐岩沉积相中学习。第二节海岸相海岸环境又称滨岸环境，是没有河流注入影响的海陆过渡环境。海岸环境陆上一侧的界线是最大风暴潮达到的最高线，海洋一侧的界线是平均晴天浪基面波及的海底。是海水波浪基准面以上紧邻陆地的滨浅海地带，包括潮上、潮间和潮下带，平均水深0～8or10m。海岸环境靠陆一侧间歇暴露，置备、雨水、地表径流及海岸风等都在不同程度上影响其沉积过程向海洋方向大陆营力影响减弱，海洋波浪、潮汐作用成为控制沉积过程的主导因素，风暴流也会留下它的印记。现代海洋发育着多种多样的海岸类型，我们只能讲述无障壁海岸（即大陆海岸）和有障壁海岸（即堡岛海岸）两种砂质海岸沉积类型。一、无障壁海岸相（滨岸相）无障壁海岸是波浪作用的海岸，又称为海滩、滨岸。按能量分为沉积岩与沉积相教案——第十五章海相组第5页砂砾质高能海岸：水下地形坡度大，波浪作用为主。粉砂淤泥低能海岸：地形平缓，潮汐作用为主。（一）现代砂砾质海岸沉积环境一个典型的现代无障壁海岸沉积环境可分为海岸砂丘、后滨、前滨、临滨（或近滨）等几个次级环境（图）。1.后滨与海岸砂丘后滨与海岸砂丘界线大致在最高风暴潮线附近。后滨向海一直延伸到平均高潮线，因此后滨代表潮上带，其中有浅沟槽和滩坝（堤）。2.前滨平均高潮线和平均低潮线之间是前滨，因此前滨是潮间带。3.临滨或近滨前滨向海是临滨或近滨，它延伸到正常浪底或波基面。临滨视水动力条件又常分为上临滨、中临滨、下临滨三部分。（二）海岸水动力特征海岸水动力条件较为复杂，而波浪则是控制海岸水动力学特征和海岸发育状况的主要原因。它可分为垂直于海岸（横向）运动和平行于海岸的（纵向）运动。1.近岸海水循环特征当海水水深大于5倍波高时，波浪是对称的摆动波浪。在水深变浅时，随波浪把剪切力传递给海底，波浪发生变形。波浪在向水深变浅的方向变得高而陡，并在水深约1.3倍～2倍波高时，开始倒卷和破碎，称为破浪，以次级波浪的形式继续传向海岸。此外，波浪作用在海岸带还形成沿岸流与向海方向运动的裂流（离岸流）。沿岸流、裂流和冲向海岸的波浪构成了近岸海水的循环系统。沿岸流能将砂粒沿岸搬运，而裂流则可以将海岸砂带到离岸较远的陆棚沉积岩与沉积相教案——第十五章海相组第6页区形成舌状砂质沉积体。2.滨岸水动力分带（依波浪特征）（1）涨浪带在水深大于平均晴天浪底的浅海区生成对称的摆动波浪，称为涨浪带。（2）升浪带（在近滨带）向滨岸方向，水深小于晴天浪底，波浪发生变形，称为升浪带。（3）破浪带随波浪向岸传播，波浪剧烈变形，发生向岸倾倒，卷起白色浪花的地带，称为破浪带。此带水深1.3～2倍波高。（4）碎浪带破浪带之后形成拍岸浪的地带，称为碎浪带或涌浪带。这里水深相当于1个波高。（5）冲洗回流带波浪再向海岸，进入前滨带后，海水借惯性力冲向海岸，形成“冲浪”，称为冲浪带或冲流带。（6）砂堤（滩堤）带和海岸砂丘带在冲洗回流带之上是只受大潮影响的砂堤带和只有风暴潮才能波及到的海岸砂丘带。总之，由于波浪的横向运动和纵向运动，引起碎屑物质，主要是砂质在海岸地带堆积形成各种地貌。在这些地貌形成过程中，由于物质来源、波浪方向、原始海岸地貌变化等因素，可呈现出多种形态。（三）滨岸带亚相及其特征我们已经知道，按地貌特点，水动力状况，沉积物特征，滨岸相可划分为海岸砂丘、后滨、前滨、近滨四个亚相。1.海岸砂丘亚相位于潮上带的向陆一侧，在特大风暴时潮水到达的最高水位线以上。包沉积岩与沉积相教案——第十五章海相组第7页括海岸砂丘、海滩脊和砂岗等沉积单元。（1）海岸砂丘是由海平面以上的海滩經风力的改造而堆积成的长脊形或新月形砂体，宽度可达数千米。①岩性特征海岸砂丘的砂粒较其他带的砂细，为中细粒，分选和磨圆极好。重矿物富集。②沉积构造主要发育大型槽状交错层理。细层倾角陡，可达30～40°，层系数十米，也常出现层系界限为上凸形的前积交错层理。③分布特征主要发育在植被不发育，风力较强的干旱、半干旱海岸区。因为发育的植被限制了砂丘的发育，使砂聚集在丛生的植物间。因此，海岸砂丘常见于温带，而在热带、亚热带少见。（2）海滩砂脊或海滩脊在最大高潮线附近出现的线状砂丘，称为“海滩砂脊”或“海滩脊’，可高达数米，宽数十米，长达数百至数十千米。海滩砂脊可呈单脊出现，也可呈大致平行的一組。海滩砂脊常由较粗的砂、砾石和介壳碎片组成，底部具有冲刷面和平行层理，上部具有交错层理，细层倾角7～28°，多为双向倾斜，较陡者倾向大陆，较缓者倾向海洋。海滩砂脊是在特大高潮或风暴潮水期间，由波浪作用使粗粒物质向上搬运而在高潮线附近堆积而成的。（3）“千尼尔砂岗”在滨海沼泽及泥坪的向海方向，发育着树木丛生的狭长海滩脊，称为“千尼尔砂岗”。“Chenier”源于法语，是“被栎树覆盖”的意思。“千尼尔砂岗”高达3～6m，宽数十至数百米，长数十千米，平行于海沉积岩与沉积相教案——第十五章海相组第8页岸线延伸，常由细粒砂及介壳碎片组成，在较高地方常生长有常绿的树木。“千尼尔砂岗”与一般海滩砂脊的区别在于它位于滨海沼泽地带的泥炭和粘土中，滨海沼泽可能由于这种砂岗的形成而与海隔开。2.后滨亚相（潮上带）——受不同规模的风暴潮冲刷是位于海岸砂丘与平均高潮线之间的狭长地带，平时暴露于地表，只有在特大风暴或异常高潮期间才会被海水淹没，属于潮上带。沉积物以砂质为主，具有平行层理。粒度较砂丘粗（中粗砂），圆度和分选较好。在较低洼处有砂纹层理和较大型的交错层理。坑洼表面因被风吹走了细粒物质而遗留和堆积了生物介壳，介壳凸面向上，成为风蚀残留沉积物。在淺的洼地内可有藻席沉积物，并发育有生物扰动构造。由于风暴期的改造，可形成重矿物集中的砂矿床，主要位于后滨与海岸砂丘的交界附近。后滨砂质沉积物可形成沿岸展布的滩堤。在波浪能量较低时，在滩堤之后可形成沿岸沼泽、泥坪。此时，沉积物较细，以泥质及细粉砂为主。3.前滨亚相（潮间带）位于平均高潮线与平均低潮线之间的潮间带。由于潮差小，海底地形有一定坡度，因此该亚相带较窄，起伏较小，并逐渐向海倾斜。它是海滩的主要部分，为冲洗回流带。前滨亚相的沉积物以中砂为主，分选较好，形成海滩砂坝。前滨亚相层理的主要特征是具有平行纹层的层系以低角度相交，即所谓“冲洗交错层理”。每个层系厚1～15cm，但延伸性稳定，每个纹层平行海岸延伸可达30m，垂直海岸方向可达10m远。纹层倾角取决于沉积颗粒的粒度。沉积物越粗，海滩坡角越大，纹层的倾角就越大，有时槽状交错层理与其共生。在前滨可有大量对称和不对称波痕以及菱形波痕出现，其他的极浅水标志如冲刷痕、流痕、平顶波痕等常见。还可见生物扰动构造。其沉积物上部分选好于下部。下部还有大量贝壳碎片和云母等，贝壳排列为凸面向上。另外，还有淡水生物碎片和植物碎片，属于不同生态环境的贝壳大量聚集，也沉积岩与沉积相教案——第十五章海相组第9页可作为鉴别古代海滩砂体的重要标志。4.临滨（近滨）亚相（潮下带）又称近滨、下滨、滨面或岸面等。位于平均晴天浪底至平均低潮线之间的地区。该区是波浪作用带，能量随水体变浅而逐渐增高，沉积物的粒度按能量变化分带。近滨破浪带沉积物最粗，比前滨沉积物稍粗，形成沿岸砂坝，以中砂为主，有时含砾石，分选较前滨差，发育较大规模的交错层理，越向岸越多。通常根据水动力条件可将临滨分为上、中、下三部分。（1）上临滨沉积物粒度较粗，为细～中砂。主要是波痕成因的交错层理，如