chapter12海洋及其地质作用

第12章海洋及其地质作用第一节

海水的运动形式海水运动四种形式:波浪、潮汐、洋流、浊流。一.波浪波浪特征①因风摩擦海面，因潮汐、地震、大气压剧变而引起的；②波形传播沿水平前进，水的质点作上下旋转运动；③波浪外形:波形最高处为波峰，最低处为波谷。④波长、波高、波周期、波速 波浪四要素⑤波浪向深部传导能力有限,一般不超过波长1/2,在深度达1/2波长处,几乎无波浪。这一界面——波基面。⑥波浪向浅水带传播，当水深小于1/2波长时，水分子运动扁椭圆形，及到海底水分子只作前进后退运动，上层水体速度大于下层。结果:波长缩短，波高加大，波峰变尖，越近海岸越明显。破浪——海岸处波浪变形明显，波峰明显超前且翻卷破碎，成为破浪。激浪——破浪涌向海岸，拍击海岸叫激浪。二.潮汐定义—— 海平面发生周期性升降现象叫潮汐涨潮——地球向月端引力大于离心力，合力指向月球，海水鼓起，发生涨潮；地球背月端离心力大于引力，合力背向月 球，海水也鼓起，也发生涨潮。落潮——涨潮时在距离向月点90°地面上，海水相应降低，发生落潮。∵月球绕地球一周约24小时51分，故同地每隔12小时25分就有一次涨潮，二次涨潮之间即为落潮（同一地点）。高潮:涨潮时，海面达到的最高位置；低潮:落潮时，海面退到最低的位置；平潮:涨潮中海面达到一定高度后，水位短时间内不涨也不退的现象；停潮:平潮过后，海面开始下降，下降到一定高度后，也发生海面不退不涨的现象。停潮过后，海面又开始上涨，然后又下降，海水就这样周而复始地运动着。3．大潮——当出现新月、满月（农历初一和十五）之后1-2天，月地日位于一直线上，太阳引力与月球引力叠加则形成大潮。小潮——上弦月和下弦月（农历初八、九及22.23）后1-2天，月地联线与日地连线垂直，形成小潮。4．潮汐引起海水作大规模水平运动形成——潮流涨潮、落潮、对沉积物反复侵蚀、搬运、再沉积狭窄水道，潮高可达数米，十余米，速度达每秒数米，万马奔腾，不形成三角洲，而成为向外海的漏斗状——三角港。如钱塘江、恒河、叶尼塞河、亚马逊河、易比河等。农历8月18日，又叫海宁潮，潮高3.5米三.洋流海水做大规模定向流动称为洋流或海流。洋流或海流据成因分为表层洋流和深部洋流:1. 表层洋流表层洋流主要由定期到来的信风所引起。暖流：低纬度地区温度较高的海水流向高纬度地区；寒流：高纬度地区温度较低的海水流向低纬度地区。暖流和寒流对所流经海域都有影响和制约作用。如流经我国近海的黑潮就是一种暖流，它具有高温、高盐的特征。因水色深蓝似黑色而得名。每次我国发生大规模气候异常都是黑潮异常流动的影响。2.深部洋流深部洋流受控于海水密度，海水密度又取决于海水温度和盐度。上升流和下降流：较小的密度差异就可使海水发生运动。两极地区海水温度低，干旱气候带海水盐度大，这些海域海水的密度也相对较大，它们往往形成海水自上往下的下降流；海洋某些区域也存在海水自下往上的上升流；等深线流和大洋底流：在不同深度上水平方向流动的等深线流和大洋底流。表层海流的水平流速从几厘米每秒到300cm/s，深处的水平流速则在10cm/s以下。但铅直流速却很小，一般从几厘米每天到几十厘米每时。3. 厄尔尼诺和拉尼娜现象 洋流的变化对气候的影响1）厄尔尼诺 指赤道太平洋东部和中部水温大面积、异常升高，即比常年同期偏高1.5 ℃以上的现象，使气候发生异常。一般3~5年出现一次。影响最显著的地区是热带。特别是南美洲热带太平洋沿岸的一些国家，大雨滂沱，河流泛滥，洪涝成灾，泥石流频发。相反，降水充沛地区，降水却明显减少，发生严重干旱。厄尔尼诺期间，也间接影响到我国的降水和旱涝频发。2）拉尼娜现象厄尔尼诺现象之后出现的相反情况。指赤道附近东太平洋水温反常下降,表现为东太平洋明显变冷(海水表层温度低于气候平均值0.5℃以上,且持续时间超过6个月以上),同时也伴随着全球性气候混乱。一般在厄尔尼诺现象出现的第二年,拉尼娜现象都会出现,有时拉尼娜现象会持续2~3年。四.浊流及其地质作用1．定义——含有大量悬浮物质，比重大（最大1.5-2.0g/cm3）,流速高的向下流动的水体叫浊流。特征浊流中悬浮物是砂、粉砂、泥质物、少量砾石；发源在大陆架之上或河流河口前缘: 有巨厚松散沉积物有大浪搅动、地震震动、河水冲击、海底滑坡3）注入清水湖泊的浑浊河水也能形成浊流，浑浊水体在清水中整体性地向前运动。第二节 海洋环境分区通常将海洋分为滨海、浅海、半深海和深海四个区域。1.滨海滨海指低潮线与陆地之间，海洋与陆地两类营力共同作用的地带，通常称为海岸带。在滨海地带中位于高潮面以上的地带称为后滨(潮上带)；位于高潮面与低潮面之间的地带称为前滨(潮间带)它是滨海的主体。滨海带水体动荡，阳光、氧气充足，生物丰富。沉积物中多以砾石、砂、粉砂等为主，具有较好的磨圆度和分选性，常含有大量贝壳，重砂矿物多；干热海岸有鲕状碳酸钙沉积；后滨带常有滨海沼泽泥炭沉积。2. 浅海指低潮面以下至水深200 m的浅水海域，它大致处于大陆架之上。我国的黄海和东海的海底基本处于浅海海域。浅海海域蕴藏丰富的矿藏和海洋资源，已发现的有石油、天然气、天然气水合物等能源和铜、铁等多种矿产资源。其中已探明的石油储量占全球石油总储量的三分之一。浅海区还是海洋植物和海洋动物生长发育的良好场所。3. 半深海位于大陆坡范围内的海域，水深一般在200~2000 m。由于大陆坡地形坡度大，半深海的平均宽度仅为20~100 m。半深海发育有上千米深的海底峡谷，地形崎岖，浊流发育。半深海具有良好的油气远景，另外还有锰结核、磷灰石、海绿石等矿产。在半深海一些上升流区也可形成渔场。4. 深海位于大陆基和大洋盆地范围内的海域，水深超过2 000 m，面积占地球表面积的59.5%以上，是大洋的主体部分。深海的水温和盐度都不受大陆影响，具有独立的洋流系统。深部海水O2含量为表层的1/2，无阳光，水温低，生物少，以浮游生物为主。第三节

海水的侵蚀作用海水的侵蚀作用简称海蚀作用,是海水的机械破坏和化学溶蚀等动力对岩石的破坏作用,其中以机械破坏作用为主。机械破坏作用又以波浪和潮流对岩石的破坏最为显著。波浪和潮流的破坏作用主要发生在基岩海岸。一、基岩海岸的剥蚀作用1.海蚀作用的方式潮流的侵蚀作用受到海岸地形的限制。在狭窄的海岸地带，潮流的侵蚀作用特别强烈。波浪对岩石的破坏作用主要有冲蚀和磨蚀两种方式。① 冲蚀——波浪水体自身的动力及其所抛掷的岩屑(块)给予海岸的直接破坏,即冲蚀作用。波浪以巨大的能量冲击海岸时的力量可达到37MPa ,最大可达到60 MPa,从而对岩石产生强烈的破坏。② 磨蚀——波浪搅起的泥沙、岩屑(块)对海岸、海底岩石的摩擦、碰撞,使岩石遭受破坏。2. 海蚀地貌由海蚀作用所形成的地貌主要有海岬、海湾、海蚀崖、海蚀台、海蚀穴(洞)、海蚀拱桥(穹)和海蚀柱等。①海岬和海湾波浪和潮流打击岸边岩石,其中坚硬的且裂隙不发育的岩石抵御海蚀能力较强,常形成突出海岸的海岬；而较弱的且裂隙发育的岩石抵御海蚀能力较弱,常形成凹入海岸的海湾。②海蚀崖波浪冲击海岸主要集中在海平面附近,使海岸形成凹槽。久而久之悬空的岩石崩落,导致海岸步步后退,形成陡峭的崖壁——海蚀崖。③海蚀台海蚀崖不断后退的前方出现的微向海倾斜的基岩平台,也称为浪蚀台和磨蚀台。海蚀台在波浪带动的岩块和沙砾的不断磨蚀下,逐渐被削平。④海蚀穴(洞)海蚀崖坡脚处形成的洞穴称为海蚀穴,深度较大者称为海蚀洞。⑤海蚀拱桥和海蚀柱当波浪从两侧冲击突出的海岬时,可出现海蚀洞,两侧海蚀洞扩大相通形成海蚀拱桥。海蚀拱桥继续发展,拱桥顶部垮落,形成形态各异的海蚀柱。大连海蚀柱礁岛地区的海蚀二、浅海、半深海和深海的剥蚀作用浅海潮流、风暴流通过浅海大陆架的狭窄地方常形成垂直海岸线分布的槽形谷。半深海半深海大陆坡上发育着深切峡谷,峡谷的下端口外发育大规模扇形沉积体,峡谷是浊流侵蚀造成的。第四节

海水的搬运作用海水的搬运作用可分为机械搬运:搬运物主要是砾石、砂、粉砂和泥质。又分推移（砾石）、跃移（砂）、悬移（粉砂、泥质）三种。化学搬运:搬运物有溶于水的Na、K、Ca、Mg、Cl等离子或化合物，以及Fe、Mn、Al、Si等胶体。一、海水的机械搬运作用1.波浪在海岸带破碎后形成进流、退流和沿岸流。横向搬运：进流将波浪搅起的泥沙等沿垂直海岸线的方向向岸搬运。进流能量消耗，部分粗粒物质(一般是粗砂、砾石、贝壳等)留在岸上，部分细粒物质被退回外海方向的底流——退流带回海水中。纵向搬运沿岸流平行海岸线进行搬运作用。实际上进流、退流和沿岸流三者常同时存在，因此在海岸带内碎屑物都是沿“Z”形路线被搬运的。碎屑物磨细磨圆且分选好。2.潮流的搬运作用以机械搬运为主，主要发生在滨海和浅海区。在海岸带内波浪搅起的泥沙主要由潮流来搬运，往返于滨海和浅海之间。但在潮汐作用为主的海岸带内，潮流能将泥质物搬运至潮间带，并沉积下来形成潮坪。比如苏北海岸带内存在的大面积的泥质潮坪就是潮流作用形成的。3、洋流的搬运作用主要发生在半深海和深海的广大海域，以悬运方式搬运极细的物质。4.浊流发育于大陆坡上，因大陆坡坡度大，故搬运速度快，搬运力大，且搬运距离可由几十千米至几千千米。二、海水的化学搬运作用由河流带到海里的胶体溶液的质点常带电荷(如Al2O3.Fe2O3的胶体带正电，SiO2、MnO的胶体带负电)，与富含电解质的海水混合时可导致凝胶作用而发生沉淀。但是，一般在近岸带内就沉淀下来。第五节

海洋的沉积作用在海洋沉积物中,陆源物质占大多数(主要由河流、冰川和风等搬运而来,也包含岸边海蚀作用的产物),其次为海洋源物质(海洋生物遗体、海洋化学物质),还有火山喷发物及宇宙物质(陨石和尘埃)。一、滨海的沉积作用滨海区的海水受波浪和潮汐的交互作用，动能高，流向变化大，以机械沉积为主。1. 海滩沉积不同海水的动力状态，可形成砾滩、沙滩和泥滩(或潮坪)三类沉积。砾滩和沙滩是在进流和退流作用下形成。砾滩多分布于基岩海岸的陡峭坡下，沙滩是海滩中分布最广的地形。沙滩中沙粒分选性和磨圆度均较好。矿物成分主要以石英为主，此外常见磁铁矿、石榴子石、锆石等；有的地方有大量长石、碳酸盐岩碎屑。泥滩(或潮坪)是风浪不大、以潮流作用为主的平缓海滩,其沉积物由大量粉砂及黏土组成,粒度具有自陆向海由细变粗的趋势。沉积表面常具有泥裂、波痕等标志。2.沙咀和沙坝沙咀是一端与岸相连，一端深入海中的垅岗状地形。它是沿岸流流至海湾处时，由于水域变开阔，能量降低，流速减慢，沙顺沿岸流方向逐渐沉积下来而成的。沙坝大致平行海岸断续分布，高度不大，其顶面一般在退潮时可露出海面。有的位于水下，称为水下沙坝。它主要是底流带回海水泥沙与前进波浪相遇沉积而成。沙坝中的砂粒分选性和磨圆度均好。二、浅海的沉积作用海水运动不像海岸带那样激烈,水深较浅,阳光充足,水温高,氧气和溶解物质丰富,因而浅海极有利于生物繁衍,约有90%的海洋生物在此生长,形成大量的生物沉积和生物化学沉积。同时,离岸较近的底流可将大量陆源碎屑物质搬运到这里来。因此,浅海是地球表面最重要的沉积场所。1.浅海的碎屑沉积近岸带碎屑沉积物颗粒粗，以砂砾质为主，具交错层理和不对称波痕，含大量生物化石，磨圆度和分选性良好，成分单一；远岸带沉积物颗粒细，以粉砂、泥质为主，具水平层理，波痕不发育，有时有对称波痕，分选好但磨圆度不高，成分较复杂。2.浅海的化学沉积沉积物有碳酸盐(以CaCO3为主)，铝、铁、锰的氧化物和氢氧化物，硅质和磷质沉积物等。（1） 碳酸盐沉积基本呈饱和状态的海水，当发生蒸发作用或深层海水上升到浅层时，溶于海水中的Ca(HCO3)2将分解析出CO2，CaCO3则结晶成细粒(灰泥)沉淀。部分灰泥在动荡海水中以粉砂或生物碎屑为核心生长而成鲕粒沉积，经过胶结作用可形成鲕状石灰岩。（2）铝、铁、锰质沉积海水中的铝、铁、锰质多数从大陆流水中以胶体溶液形式带来。这些胶体可因电解质作用而成凝胶沉淀,或被海水中飘荡的碎屑吸附而成鲕粒沉积。通常,铝土矿在浅海近岸带沉积,赤铁矿和硬锰矿在离岸稍远处沉积。（3) 硅质沉积来源:陆地原岩风化形成的胶体状蛋白石；海底火山爆发时溶解的sio2在降温后沉淀；硅藻类富集的硅。（4）磷质沉积海水中的磷主要以[HPO4]2-形式存在,它易被生物吸收组成骨架。当深层环境将富磷质的海水带到浅海时,随着CO2的逸出,磷酸钙就会沉淀下来形成磷块岩。磷块岩是农业上磷肥的原料。（5）海绿石沉积海绿石在水深100~300m的浅海环境、缓慢沉积和有蒙脱石存在的条件下形成。它常产于石英砂岩、长石砂岩、石灰岩及白云岩之中。海绿石是一种黏土矿物,一般由硅、铝、铁的胶体吸附钾离子而形成,它是一种浅海沉积环境的指示矿物。3.浅海的生物沉积浅海生物沉积主要由原地生物遗体、遗迹及其他产物形成的沉积物。浅海中最主要的生物沉积是珊瑚礁。珊瑚礁以珊瑚骨骼为主体，并有附生在礁石上的具石灰质介壳的藻类共同组成。但不是任何浅海都有珊瑚生长，因为珊瑚适宜生活的环境比较苛刻：水质清澈，水温20℃左右，含盐度35‰左右。因而它是沉积环境的指示生物。根据珊瑚礁的形态与分布特点,可分为岸礁、堡礁、环礁三种类型。不同类型的珊瑚礁代表不同的演化阶段。在热带海洋中的火山岛周围,常先发育岸礁,后因地壳下降,珊瑚沿下沉的岛屿向上生长。珊瑚礁因外围生长条件有利,成长较快,便形成堡礁,随着岛屿继续下沉,珊瑚围绕岛屿不断生长,最后形成环礁。(1)岸礁岸礁生长在大陆沿岸和海岛周围的边缘地带，宽度从几米到数千米，火山岛沿岸和基岩海岸是最理想的发育场所。岸礁的宽窄与水下岸坡坡度有关:若岸坡陡，则岸礁较窄；若有滨外水下阶地或台地，则岸礁较宽。岸礁的厚度与海岸升降有关:如海岸持续缓慢下沉，岸礁便厚，如夏威夷瓦胡岛岸礁厚30~300m以上。在我国，岸礁主要发育在海南岛沿岸和台湾恒春半岛，但都比较薄，如我国海南岛的岸礁一般厚1~3m，最厚不到20m。堡礁堡礁生长在离岸较远的海上,平行于海岸分布,礁体与海岸间有潟湖分布。如世界上最大的堡礁就在澳大利亚东海岸外,从东北海岸向南延伸达2010km,离澳大利亚大陆的距离为16~240km。大堡礁水下景色非常美丽,被国际组织评为世界水域七大奇观之一。环礁环礁分布在大洋及宽阔的浅海中,多呈圆环状,中间是潟湖。现今世界上最大的环礁位于太平洋马绍尔群岛附近海域,礁长283km,中间围着一个面积达2850km2的潟湖。珊瑚礁岛3.半深海的沉积作用半深海海域位于大陆坡之上。因远离陆地，陆源物质很难被搬运到这里，能被搬运来的只是黏土、粉砂等细粒碎屑物质。大陆坡上浊流发育，浊流携带河口区及大陆架上的碎屑物大部分搬至海底峡谷出口处深海海底沉积。半深海自生物质有浮游生物和海底火山喷发物，但分布不广。半深海沉积物主要有软泥。蓝色软泥主要由含黄铁矿及生物碎屑黏土和粉砂组成。呈浅蓝至深蓝和蓝黑色。为还原环境的标志。红色软泥主要分布在热带半深海海域,呈砖红色、红棕色。这种颜色并不表明海底为氧化环境,而是由于红色黏土来自陆地红土型风化壳。绿色软泥因富含海绿石而成绿色。主要分布于有利于海绿石形成的条件下(如暖流与寒流交汇处),但分布有限。4.深海的沉积作用深海是水深超过2000m的广大海域。由于远离大陆，沉积物来源远不及浅海。沉积物的特点以颗粒细小的泥质和化学、生物物质为主。1）软泥沉积软泥指粒径<0.005mm，由粉砂及黏土组成的沉积物。按其成分和生物碎屑种类可分为：生物软泥为含大量海洋浮游生物遗体缓慢沉积而成的沉积物。主要有钙质软泥(主要含抱球虫或