课件9章(深水等深流沉积)

1、深水牵引流沉积 等深流沉积 内波、内潮汐沉积 第九章第九章 深水牵引流沉积深水牵引流沉积 海洋中的沉积类型：海洋中的沉积类型：A、细粒物质的垂直降落沉积深海软泥（棕色粘土、抱球虫软泥、翼足虫软泥、放射虫软泥、硅藻软泥）B、重力流沉积（密度流）海底扇或浊积扇（上世纪50年代兴起的浊流理论）C、底流、内波流、内潮汐沉积（牵引流）沉积物波、漂积体（drift）或丘体 中南大学第一节：深海牵引流研究简史关于深海牵引流的研究，可追溯至上世纪50年代或更早一些。德国海洋物理学家G.Wust和美国沉积学家B.C.Heezen就从不同角度论述了深海底流及其在搬运、沉积侵蚀等方面的重要作用。标志性的成果是Hee

2、zen 和他的学生C.D.Hollister发表的一系列相关的学术论文（1963，1964）。这应该可归纳为深海牵引流沉积研究史的第一阶段。第二阶段：随着深海钻探计划的实施（19681983）及大洋钻探项目的持续开展（19851995），人们逐渐意识到深海中一种平行于海底等深线流动的底流在深海沉积中的重要作用，这种底流称之为等深流。研究重点集中在等深流沉积的成分、结构、构造特征及其与浊积岩的区别。并且还通过海底流速测量、海底摄影及深水地震等手段获取了大量的第一手资料和数据。主要成果：等深流可沉积与海底浊积扇规模相似的沉积体，并在各大洋中发现了大型的等深岩丘，小型的则不计其数。第三阶段：内波、内

3、潮汐沉积的概念提出及沉积作用研究。我国学者高振中教授（江汉石油学院）在上世纪九十年代初对美国阿巴拉契亚山脉奥陶系研究之后，发现了一种深水中的类似于潮汐作用的沉积物，并正式提出并使用内潮汐这一术语。标志性的成果是发表在GEOLOGY之上的相关学术论文，以及由中国科学院科学出版基金资助出版的深水牵引流沉积和相应的英文版。 中南大学第一节：深海牵引流研究简史1986,江汉石油学院科技情报1993，地质地球化学 中南大学第一节：深海牵引流研究简史 中南大学第一节：深海牵引流研究简史 中南大学第一节：深海牵引流研究简史 中南大学第一节：深海牵引流研究简史 中南大学第二节：现代海洋中内波、内潮汐及其沉积作

4、用是一种存在于两个不同密度的水层界面上或具有密度梯度的水体之内的水下波（LaFond，1966）。内波在海洋内部普遍发育。均质流体中只能产生表面波，其振幅随深度增加而减小。使用悬浮热敏电阻系列装置测量到的水层边界内波作用引起的温跃层深度变化情况（据LaFond，1962）内波的运动方式：内波的运动方式：在湖泊和半封闭的水体中，内波主要呈现为驻波，仅表现为上、下运动。但在海洋中，内波一般都表现为前进波。在两种不同密度水层之间的前进波理想运动情况是：在波峰处与波谷处水的运动方向相反；在密度界面之上。波谷处水的运动方向与内波传播方波谷处水的运动方向与内波传播方向相同；在波峰处水的运动方向与内波传播方

5、向相反向相同；在波峰处水的运动方向与内波传播方向相反。在密度界面之下则反之，波谷处水的运动方向与内波传播方向相反；在波峰处水的运动方向与内波传播方向相同当密度界面接近海底时，内波的运动将会影响到海底沉积物，使其随之发生运动。由于波谷下方比波峰下方窄，故波谷下方的流速比波峰下方大。而波谷下方水的运动方向与内波传播方向相反，故内波引起的沉积物搬运的总趋势与内波的前进方向相反。浅水区，内波的前进方向是向岸的，故内波有利于沉积物向海方向搬运。 中南大学第二节：现代海洋中内波、内潮汐及其沉积作用波谷波峰波峰内潮汐：内潮汐：周期和半日潮或日潮周期相同的内波称之为内潮汐。深海测量的大量资料表明，内潮汐在海洋

6、中普遍存在，而在深水区表现得尤为明显。内潮汐的形成内潮汐的形成：Rattray(1960)认为内潮汐可以在深度变化显著的海岸地区由表面潮汐产生。这种内潮汐在海岸地带具有驻波的性质，而向离岸方向则变为向海传播的前进波。内潮汐的波长比表面潮汐要小得多。内波的形成：内波的形成：1、两个流动体的相互撞击，2、一个流动体撞击陆架或其它障碍物，3、大气压的变化或强风带，4、潮汐作用 中南大学第二节：现代海洋中内波、内潮汐及其沉积作用流动速度流动速度Shepard等人（19681979）对25个海底峡谷和其它沟谷各测站进行了调查，获得了25000小时的记录，测量的深度范围为394206m。结果表明，不同峡谷

7、流速差异较大。向沟谷上方最大流速范围348cm/s，平均流速0.8-23.6cm/s,以1530cm/s为主。向沟谷下方最大流速范围468cm/s，平均流速0.6-26cm/s,以1540cm/s为主。交替流动周期的变化规律交替流动周期的变化规律：25条海沟、几百个测量记录结果：1、平均周期变化大，从1h20h 2、不同沟谷之间差异大 3、平均周期的变化与深度有关，到达一定深度之后其周期趋近于潮汐周期（半日潮） 4、潮差大趋近于潮汐周期的深度则变小 中南大学第二节：现代海洋中内波、内潮汐及其沉积作用单向优势流动单向优势流动1 1、对流型、对流型 例子：拉丁美洲维尔京群岛Salt River海底

8、峡谷 解释：强贸易风所致2 2、叠加单向水流、叠加单向水流 例子：法国南部海域Var海底峡谷 现象：沿峡谷向下的单向流动（流速1020cm/s），具有间隔为数小时的脉动流（90cm/s) 解释：来自于Var河的携带大量沉积物的洪水注入海底峡谷头部，形成较高速的向下流动，掩盖了上下交替流动。脉冲高速流动可能为浊流。3 3、叠加长周期内波、叠加长周期内波 例子：美国加利福尼亚海岸最大的海底峡谷Monterey峡谷 现象：某测站1061m深处主要为向上的流动，而与此同时其它测站的记录不显示这种向上方占明显优势的流动 解释：内潮汐与长周期内波不同相位叠加所致距谷底3m距谷底30m静流动：静流动：例子：

9、Hueneme峡谷（深375m、84小时测量）、Hydrographer峡谷结果： Hueneme峡谷向峡谷下方流动了12km，同时还横越峡谷向东流动了约10km. Hydrographer峡谷A、B、C三测点均为向下方流动，同时有不同程度的横向流动，D测点不稳定。距峡谷底部越高，流动情况越复杂。 中南大学第二节：现代海洋中内波、内潮汐及其沉积作用例子：中太平洋夏威夷附近Horizon海底平顶上水深2000m结果：三个流速测量仪均显示其速度和流向方向频谱具有潮汐特征，三处流向均以NW-SE向为主，反复倒向。26号流速仪10h记录还显示半日潮特征 中南大学第二节：现代海洋中内波、内潮汐及其沉积作

10、用例子：日本骏河湾（右）、相模湾海域（下）底流流速及方向 中南大学第二节：现代海洋中内波、内潮汐及其沉积作用内潮汐沉积内潮汐沉积证据：中太平洋夏威夷附近Horizon海底平顶上水深2000m处，海底摄影显示有孔虫软泥具有小型沙丘底形，沙丘上还叠加有流水波痕。沙丘和波痕的方向与潮流的NW-SE相相匹配。其它例子还有巴拿马盆地、西太平洋Ontong-Java海台等等。内波沉积内波沉积 深海调查已发现在世界各大洋盆中都广泛发育一种大型的沉积物波，这些沉积物波主要为泥波和沙波，波高10100m，波长110km。现已发现的主要发育区有： 美国东海岸外下部陆隆 布莱克巴哈马外脊 南美陆隆东北部 阿根廷盆地

11、 非洲陆隆西北部 印度洋莫桑比克盆地 孟加拉湾西部 西太平洋博尼海槽 南中国海盆地马尼拉海槽 太平洋别林斯高晋海盆等等 中南大学第二节：现代海洋中内波、内潮汐及其沉积作用Messina海隆上攀迁移的大规模沉积物波原来的解释：1、底流（等深流）沉积、2、浊流沉积、3、滑塌原有解释的矛盾：水动力条件内波成因解释：内波引起的海底流动流速较低，不致于将泥质等细粒沉积物搅动呈悬浮状，但持续的作用能使沉积的底形与内波的作用趋于平衡，特别使刚沉积的软泥含水量可达8090，极富可塑性，在内波持续的作用下，可形成规模与内波相当的底形。 中南大学第三节：地层记录中的内波、内潮汐沉积研究实例1：美国弗吉尼亚州Fin

12、castl地区中奥陶统内潮汐沉积地质背景：地质背景：研究实例1：美国弗吉尼亚州Fincastl地区中奥陶统内潮汐沉积岩性特征：岩性特征：5个岩性段，个岩性段，9种岩相种岩相 中南大学第三节：地层记录中的内波、内潮汐沉积沉积构造：沉积构造：交错层理双向、单向、上攀、交错层理双向、单向、上攀、脉状、波状、透镜状层理脉状、波状、透镜状层理 中南大学第三节：地层记录中的内波、内潮汐沉积沉积层序：沉积层序：3种种4亚类亚类 中南大学第三节：地层记录中的内波、内潮汐沉积不同背景下内潮汐的沉积模式 中南大学第三节：地层记录中的内波、内潮汐沉积鉴别标志鉴别标志水道型水道型1、指向沉积构造：双向的或沿水道向上的

13、交错纹理、交、指向沉积构造：双向的或沿水道向上的交错纹理、交错层或其它指向构造错层或其它指向构造2、双向递变或正递变的沉积层序、双向递变或正递变的沉积层序3、以砂级为主、以砂级为主4、缺乏生物扰动、缺乏生物扰动5、通常出现于向上变细的水道充填沉积层序的顶部、通常出现于向上变细的水道充填沉积层序的顶部非水道型非水道型1、指向沉积构造：双向或多向交错纹理或其它指向构造、指向沉积构造：双向或多向交错纹理或其它指向构造2、对偶层双向递变层序、对偶层双向递变层序3、特征的层理类型：脉状层理、波状层理、透镜状层理、特征的层理类型：脉状层理、波状层理、透镜状层理4、砂级、粉砂级和泥级、砂级、粉砂级和泥级5、

14、缺乏生物扰动、缺乏生物扰动 中南大学第三节：地层记录中的内波、内潮汐沉积 中南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用全球海底底流活动及床沙形体分布一、全球海底底流活动左：北大西洋海底盆地环流样式上：南极洲威德尔海深水环流样式南大西洋海底盆地环流样式 中南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用墨西哥湾海底盆地环流样式人造卫星拍摄的墨西哥湾海底Loop温流（红色） 中南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用南大西洋海底盆地环流样式 中南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用直布罗陀海峡出口处加的斯湾海流体系 中南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用 中南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用 中

15、南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用二、海底底流的沉积速率 中南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用沉积物成分沉积物成分三、海底底流的沉积作用 中南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用沉积物结构、构造特征沉积物结构、构造特征三、海底底流的沉积作用法鲁等深岩丘中的三种粒法鲁等深岩丘中的三种粒度累计频率曲线度累计频率曲线 中南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用沉积物构造沉积物构造1、层理小型交错层理、层理小型交错层理、纹层、扁豆状层理纹层、扁豆状层理2、大面积覆盖的沉积物波、大面积覆盖的沉积物波3、大型粘性交错层、大型粘性交错层4、侵蚀构造、侵蚀构造5、定向构造、定向构造6、生物扰动、

16、生物扰动三、海底底流的沉积作用 中南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用垂向沉积层序垂向沉积层序三、海底底流的沉积作用 中南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用四、海底等深岩丘(drift)概念：平行于海底流动的底流称之为等深流，由等深流体沉积而形成的长条状沉积体命名为等深岩丘。规模：长数十至数百km，宽数十km，厚0.12km。成因：与水道或峡谷有关：水道底部的等深岩体、水道侧翼的等深岩体、水道出口处的等深岩体 中南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用地中海出口处Cadiz海湾Faro等深岩丘 中南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用沿韦马水道两侧阶地分布的等深岩丘 中南大学第四节：

17、现代海洋中底流及其沉积作用 中南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用五、海底等深岩丘形成的控制因素深部地转环流：气候、海平面变化、赤道和两极间的温差海底地形：改变环流强度和环流路线及方向沉积物供给：控制堆积速率雾浊层的混浊度：外大陆边缘及洋盆水柱底部含悬浮体浓度高的水层，多与大洋底层经向温盐环流共生。高密度雾浊层携带的陆源碎屑和浮游生物碎屑、球粒和有机质碎屑量大浊流：破坏、提供物源海平面变化：低海平面浊流为主，高海平面等深流为主 中南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用六、等深流沉积与浊流沉积的区别 中南大学第四节：现代海洋中底流及其沉积作用区域地质背景区域地质背景 中南大学第五节：地层记

18、录中的等深岩丘实例1、湖南桃源九溪下奥陶统等深岩丘（碳酸岩）湖南九溪下奥陶统实测剖面柱状图 中南大学第五节：地层记录中的等深岩丘沉积类型沉积类型1、重力流沉、重力流沉积碎屑流积碎屑流（粗砾屑灰（粗砾屑灰岩）、浊流岩）、浊流（砂屑灰岩）（砂屑灰岩）2、原地静水、原地静水沉积（泥质条沉积（泥质条带状泥晶灰岩）带状泥晶灰岩）3、等深流沉、等深流沉积（砂屑、粉积（砂屑、粉屑灰岩）屑灰岩） 中南大学第五节：地层记录中的等深岩丘 中南大学第五节：地层记录中的等深岩丘 中南大学第五节：地层记录中的等深岩丘等深岩丘中三等深岩丘中三种沉积类型的种沉积类型的百分比百分比 中南大学第五节：地层记录中的等深岩丘等深岩

19、标准沉等深岩标准沉积层序及岩相积层序及岩相 中南大学第五节：地层记录中的等深岩丘等深岩沉积层等深岩沉积层序的变化序的变化 中南大学第五节：地层记录中的等深岩丘等深流流向等深流流向吉首等深岩丘晚寒武早奥陶九溪等深岩丘早奥陶 中南大学第五节：地层记录中的等深岩丘等深流沉积模式等深流沉积模式 中南大学第五节：地层记录中的等深岩丘实例2、塔里木盆地塔中地区中上奥陶统中的等深岩丘（碎屑岩） 中晚奥陶世（灰岩段）早期，塔中地区仍为东深西浅的沉积格局。塔中低凸起带已成为水下隆起带，南、北两侧均为深水广海陆棚相带，向东越过塔中25井进入斜坡及深海盆地相区。广海陆棚斜 坡深海盆地井 位镶边碳酸盐台地工 区测 线

20、NS83520NS83520NS84475NS84475TZQ-2001-350TZQ-2001-350EW85280EW85280EW92308EW92308EW88280EW88280TZQ-2001-448TZQ-2001-448TZQ-2001-510STZQ-2001-510ND86455D86455TD93601TZQ-2001-340TZQ-2001-510STZQ-2001-510ND86455D86455TD93601TZQ-2001-510STZQ-2001-510ND86455D86455TD93601TZQ-2001-510STZQ-2001-510ND86455D86

21、455TD93601TZQ-2001-510STZQ-2001-510ND86455D86455TD93601TZQ-2001-402TZQ-2001-510STZQ-2001-510NTZQ-2001-502NS83375NS83375NS83420NS83420D86455D86455D-90-500D-90-500NS84-585TD936018080145145000014614620204040606080800000147147202040406060808000001481482020404040404242606080800000434320204040606080800000

22、4444202040406060卡塔克1区块顺托果勒西区块顺托果勒区块顺托果勒南区块卡塔克2区块卡塔克3区块卡塔克4区块MX1MC1TZ32TZ34MX2BD2TZ21TZ18TZ64TZ46TB2TC1TZ22TB1TZ3TZ60TZ29TZ28TZ38TZ33TZ49TZ451TZ45TZ39TZ47TZ35TZ10TZ20TZ23TZ17TZ2TZ37TZ9TZ19TZ14TZ11TZ54TZ31TZ12TZ42TZ30TZ15TZ50TZ44TZ16TZ161TZ403TZ4TZ411TZ401TZ422TZ421TZ402TZ36TZ43TZ6TZ24TZ101TZ8TZ52TZ7T

23、Z5TZ25TZ59TZ26TG1TAC1AM2TZ27TZ1TZ4801020Km 中南大学第五节：地层记录中的等深岩丘塔塔中中地地区区中中上上奥奥陶陶统统地地震震反反射射异异常常体体分分布布图图泥-粉砂岩互层异常体辉绿岩异常体-7000-6800-6600-6400-6200-6000-5700-5900-6100-7175-6600-6600-6400-6800-7000-6600-6400-6800-6600-6600-6200-6600-6400-6200-5800-5800-5600-5600-6000-6200-6400-5800-56001号异常体2号异常体3号异常体5号异常体

24、4号异常体6号异常体5号异常体7号异常体-6400-6200-6000-5800-5600TZQ-2001-510NTZQ-2001-510NNS84475NS84475TZQ-2001-350TZQ-2001-350EW85280EW85280EW92308EW92308EW88280NS83520NS83520卡塔克1区块顺托果勒西区块顺托果勒区块顺托果勒南区块卡塔克2区块卡塔克3区块卡塔克4区块0102030Km8080145145000014614620204040606080800000147147202040406060808000001481482020404080804242000043432020404060608080000044442020404060608080TZQ-2001-402TZQ-2001-402TZQ-2001-340TZQ-2001-448TZQ-2001-448TZQ-2001-510STZQ-2001-510NTZQ-2001-502TZQ-2001-502NS83375NS83375NS83420NS83420D86455D86455D-90-500D-90-500NS84-585NS84-585TD93601M