09海洋的地质作用

第9讲海洋的地质作用重点基岩海岸的侵蚀过程和海蚀地形砂质海岸的侵蚀作用过程基岩海岸和砂质海岸的平衡剖面浅海的沉积作用一.海水的运动及海洋环境分区(一)海水的运动海水运动的主要方式有：•波浪、潮汐、洋流和浊流。海水的运动是海洋地质作用的主要动力。是海水最基本的运动方式，主要由风的摩擦力带动。在风与水面之间磨擦力的作用下，海水运动形成波浪。波浪运动时水质点基本上绕某个平衡位置作圆周运动，向前位移很小。（在海水中游泳）波浪（seaweave）波浪中水质点的实际运动情况水面波浪起伏的最高点称波峰，最低点称波谷，两峰之间的距离称波长，波峰与波谷之间的垂直距离称波高。波长及波高的大小与风力、水深有关。在广海深水区，风力越大，波浪的波长和波高就越大。波浪要素波浪要素当水深达1/2波长时，波浪运动已很微弱。一般认为此深度是波浪作用的下限，即浪基面(wavebase)。波浪作用的下限——浪基面浪基面波浪运动的过程深水波：深度大于1/2波长的水域，水质点作规则的圆周运动。波浪规则对称，不发生变形。浅水波：水深小于1/2波长，水质点运动受内磨擦力和海底磨擦力的影响，表层水质点运动比下层水快，运动轨迹变形，成椭圆形，形成向前倾的不对称波浪。波浪运动的过程随水深进一步变浅，波浪翻卷，卷入空气，在空气压力与重力的作用下形成破浪。破浪因惯性冲上海岸形成进流，进流在重力作用下沿斜坡回到大海形成退流（底流）。波浪运动过程深水波区域浅水波区域破浪带进流退流在礁石海岸的较深水区，波浪突然受阻后，波长迅速减小，波高急剧加大，形成拍岸浪。威力巨大的拍岸浪波浪折射现象在岬角及海湾发育的海岸地带，波浪受某些因素的影响，使波浪向海岸推进的速度产生差异。在海湾处波浪运动速度较快，从而使波脊线（波峰连线）弯曲，趋向与弯曲的海岸平行，这种现象称波浪折射。导致波能向岬角聚集，在海湾分散。Waverefraction海啸在海底火山或地震发生时，海水产生汹涌的海浪，波长几十上百公里，波高可达几十米，称海啸tsunami。2004年印度洋海啸海啸前后的对比Tide是由月球和太阳引力引起的地球海水面周期性升降现象。由海水面升降导致的海水水平流动则称潮流（tidecurrent）。海面升高，海水涌上海岸称涨潮，反之称落潮。潮汐（tide）潮汐的产生杭州湾与钱塘江大潮洋流（oceancurrent）oceancurrent是海洋中沿一定方向有规律移动的海水称。分表层洋流和深层洋流。表层洋流主要受盛行风的磨擦力拖带作用产生，以水平运动为主，深度为100-200米。深层洋流由温度和盐度差引起，具水平和垂直两个方向。以上两种洋流可相互转换，并长距离迁移，对海洋沉积和生物分布有重大影响。世界洋流图表层洋流主要受盛行风的磨擦力拖带作用产生，以水平运动为主，深度为100-200米。深层洋流由温度和盐度差引起，具水平和垂直两个方向。以上两种洋流可相互转换，并长距离迁移，对海洋沉积和生物分布有重大影响。turbiditycurrent是海洋或湖泊中载有大量悬浮物质的高密度水下重力流，相当于水下“泥石流”。密度大，携带大量粘土、泥沙及砾石。分布于陆架外缘、大陆坡上部或河口三角洲前缘，诱发因素主要为地震。浊流（turbiditycurrent）海底扇、浊流根据深度及海底地形可分滨海、浅海、半深海及深海。各区的水动力特点、物理化学及生物特征各不相同（二）海洋的环境分区海洋环境分区海洋环境分区及其特点滨海浅海半深海深海位置低潮线与最大高潮线之间低潮线－200m200-2000m2000m以下水深时常出露水面浅较深深水动力强弱弱弱水温日变化季节变化低极低海水运动波浪－海岸波浪－海底洋流，浊流洋流光强弱弱无生物稀少丰富贫乏，浮游为主贫乏，浮游为主二.海洋的侵蚀作用海洋对海岸及海底岩石的侵蚀破坏作用称海蚀作用。分机械侵蚀和溶解两种。机械侵蚀主要是由于海水的波浪运动、潮流等对海岸产生的破坏作用，具体又可分冲蚀和磨蚀两种。溶解是由于海水中含较多的CO2等溶剂，可对海岸及海底岩石产生溶解作用。(一)基岩海岸和沙质海岸1.基岩海岸：由坚硬的、未经移动的岩石所组成的海岸坡度相对较大，潮间带窄海岸线不平，多岬角和港湾。基岩海岸——下龙湾沙质海岸：由松散的沙粒所组成的海岸，地形较为平坦。改造的动力：波浪和潮汐，进流和潮流带动砂粒向海岸方向运动，底流又把部分沙粒带回海中。2沙质海岸沙质海岸A海蚀凹槽seanotch：由于基岩海岸向陆方向海水迅速变浅，导致拍岸浪，海水及所带沙石反复冲击和磨蚀基岩海岸，使下部岩石破碎，并被掏空，形成平行海岸延伸的凹槽。B海蚀崖seacliff：海蚀凹槽上部岩石崩塌后形成海蚀崖。(二)基岩海岸的海蚀地形C波切台海蚀崖不断后退，在陡崖的前方留下一个向海微倾斜的基岩平台，称为波切台。D岩脊滩由于岩性和构造的差异，波切台表面会残留许多几十厘米高的岩脊，称岩脊滩。seanotch&wavecutbench海蚀洞seacave：在岬角处，由于波浪的折射，在岬角两侧受能量集中的波浪冲蚀而形成的洞穴。海蚀穹seaarch：海蚀洞进一步发育连通扩大而成。海蚀柱seastick：海蚀穹崩塌而成孤立的石柱。•波筑台wavebuiltbench：由波切台上的塌积物随退流搬运至低潮线以下沉积下来所形成。海蚀洞海蚀洞海蚀崖海蚀穹海蚀柱SeaarchSeastack基岩海岸海蚀平衡剖面：当地壳长期稳定，平均海平面不变时，随波浪侵蚀作用进行，波切台逐渐展宽，当其宽度发展到波浪虽在波切台上运动，但能量基本消耗在克服与波切台的磨擦和搬运碎屑物时，波浪不再有侵蚀能力，此时，基岩海岸的横剖面呈上凸曲线，曲线上各点的侵蚀强度趋于零，此剖面称为基岩海岸海蚀平衡剖面。总之，基岩海岩海蚀作用的结果，是使海岸趋于平直，地形坡度变缓。基岩海岸海蚀作用结果---基岩海岸海蚀平衡剖面的形成过程基岩海岸的平衡剖面三.沙质海岸的波浪改造过程1.中立点：进流和退流动力与沙粒重力沿坡向的分力大小相等、方向相反，沙粒只绕各自的平衡点作往复运动。2.砂质海岸平衡剖面形成过程中立点以上，水浅，波浪冲击力强，沙粒向岸运动。中立点以下，退流力量较大，则向海方向运动。长期作用后，形成下凹的形态沙质海岸平衡剖面的形成沙质海岸的平衡剖面3.沙质海岸波浪改造后形成的地形沿岸堤：迁移的沙粒在高潮线附近堆积成沿岸分布的长条状沙垄。水下沙坝：在低潮线附近（中立点以下）堆积成平行海岸分布的长条状垄岗地形。北戴河老虎石地区的沿岸堤和水下沙坝四.海洋的沉积作用重点•滨海带碎屑沉积物和主要沉积地形；•浅海区的碎屑沉积物；•浅海区化学沉积方式及主要沉积物；•浅海生物碎屑堆积和珊瑚礁；了解：•半深海和深海区各种软泥、大洋粘土和锰结核沉积。和潮湿气候区湖泊的沉积作用(一)滨海区的沉积作用主要沉积：•海滩沉积；•潮坪沉积；•沙坝、沙嘴沉积；•泻湖沉积PebblebeachSandbeach海滩是由松散的碎屑物在海岸带堆积形成的平坦地形。可分砾滩、沙滩和泥滩（又可称潮坪）。1.海滩沉积地形和沉积物特点：砾滩：山区河流的河口区或基岩海岸附近，砾石具有较高的磨圆度，形态扁圆形或球形，扁圆形者常定向排列，长轴基本与海岸平行，最大扁平面倾向海洋。沙滩：沙粒分选、磨圆好，成分单一，以石英最为常见，同时有生物碎屑。表面有不对称波痕，内有交错层理。普陀岛地图沙滩、砾滩泥滩2.潮坪沉积潮坪沉积特点潮坪：波浪作用弱，高潮时海水才能到达的平缓的海岸地带，常由泥滩所组成。特点：自高潮线至低潮线方向沉积物出现由细（泥）变粗（沙）的反分带现象。干旱气候条件下会出现盐类结晶沉积。沉积构造有双向交错层理、泥裂、波痕等。沙坝：由波浪运动产生的进流和退流迁移沙粒形成的平行于海岸的长条状垄岗地形。高潮线附近的沙坝称沿岸堤；低潮线附近的称水下沙坝。3.沙坝、沙嘴沉积沙嘴spit：一端与海岸相连，一端伸入海中的垄岗地形。通常是由沿岸流携带沙粒从海岸岬角部位进入海湾，因水域变宽，流速下降导致沙粒堆积。同时因波浪折射，其尾部常呈弧形沙坝沙咀4泻湖沉积泻湖：因沙嘴、沙坝扩大相连，使之与大海隔离的海湾，另外还有礁后泻湖。泻湖中海水可通过水道（潮汐口）与大海半通，即高潮时勾通，低潮时隔离。不同气候区，因地表径流和海水对泻湖补给量的差异，可使泻湖中的海水盐度不正常，发生淡化（小于33‰）和咸化（大于33‰）Lagoon－Venice(二)浅海区的沉积作用主要沉积：•碎屑沉积物•化学沉积物•生物沉积1.碎屑沉积分带特征：近岸粗、远岸细分选磨圆：沉积物具良好的分选性和磨圆度成分：以石英砂和粘土为主，并含大量生物遗体。沉积构造：浪基面以上地带有对称或不对称波痕，具交错层理；浪基面以下具水平层理。2.化学沉积化学沉积场所：主要低纬度地区（南北纬30度之间）陆源物质少的海域。沉积原因：盐度、温度、压力、PH值、等因素的变化以及生物作用。沉积方式：过饱和；胶体凝聚；微粒吸附；生物萃取。主要类型：碳酸盐，铝、铁、锰的氧化物和氢氧化物，SiO2的胶体和磷等(1).碳酸盐沉积主要成分：CaCO3和MgCO3原因：温度上升或压力降低，CO2含量减少，Ca（HCO3）2过饱和，产生分解成CaCO3。鲕状灰岩：沉淀的CaCO3呈细碎屑状（晶屑），在动荡海水中，CaCO3以此质点或生物屑为核心呈同心圆状生长而成。MgCO3：溶解度较CaCO3大，只在炎热气候海水温度和盐度升高时，才沉积。分布：在碎屑沉积物外围，更深的浅海中。Ooliticlimestone(2).铝、铁、锰沉积成因及过程：湿热气候，风化彻底，Al、Fe、Mn的氧化物和氢氧化物以胶体形式随河流进入大海，在近岸遇电解质而凝聚沉积。主要沉积物类型：赤铁矿、铝土矿、褐铁矿、水锰矿等肾状赤铁矿(3).硅质沉积硅来源：大陆、海底火山喷发。沉积条件：水温较低，偏碱性的环境（PH值大于8），以胶体凝聚的方式沉淀。沉积物类型：蛋白石（SiO2.nH2O），脱水后成燧石（SiO2）蛋白石沉积(4).磷质沉积形成过程：表层水含磷低，深层水含磷高。当富含磷的低温底层水随上升洋流来到表面，溶解度减小，磷质产生沉淀。沉积类型：Ca3(PO4)2（胶磷矿），胶磷矿与碎屑物共生经成岩成磷块岩。3.生物沉积A介壳灰岩：浅海中大量底栖生物死亡后遗体堆积在一起形成。B生物礁：由珊瑚虫、海藻、苔藓虫、层孔虫等群体生物分泌钙质骨骼在原地建造起来的生物沉积。礁体的分布：现代珊瑚礁主要在水温25度左右，水质清澈、盐度正常为34-36‰、阳光充足、水深小于20米、水流通畅但不激烈动荡的浅海环境中。介壳灰岩珊瑚礁——一种生物礁生物礁类型岸礁：沿岸分布堡礁：与海岸间有一较宽的水道环礁：围绕海底隆起的边缘生长形成的环状礁体fringingreefGreatBarrierReefatoll礁的演化模式(三)半深海深、海沉积作用沉积环境：远离大陆，一般碎屑物较难搬运到此。物源：浅海沉积物的二次搬运、风运物、冰运物、火山碎屑。主要类型：各种软泥。1.半深海区的碎屑沉积物类型蓝色软泥：广布于大陆坡，呈蓝黑、深蓝或浅蓝色，有硫化氢味.红色软泥：局限分布在热带、亚热带的一些大河河口外.绿色软泥：含较多的海绿石，使软泥呈绿色.2.深海区的碎屑沉积来源：风运物、冰运物及浊流搬运物。类型：主要有A浊积物和B红色大洋粘土。A浊积物：在大陆坡上形成的浊流挟带大量泥沙物质，在进入大陆坡脚和深海盆地时，因地形平坦、流速降低、搬运能力剧减而发生堆积所形成的沉积物。世界深海半深海的沉积物分布浊积扇及其特点浊积物所构成的扇状地形称浊积扇（或深海扇）。扇体厚度向深海平原方向减小，成分有粘土、沙，还有砾石、岩块和生物屑，具递变层理，下粗上细。深海区的碎屑沉积——红色大洋粘土红色大洋粘土：一种褐色粘土。质纯，粒细，粘土占80%以上，由铁和锰的氧化物所组成，有机质少，主要分布在水深大于4500米的大洋盆地中，以太平洋中分布最多，占太平