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2018年1月24日 星期三

丁酉(鸡)年十二月初八

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海洋的地质作用 - 正文 [回目录]

  海水运动、海水中溶解物质的化学反应和海洋生物对海岸、海底岩石和地形的破坏和建造作用的总称。海洋地质作用包括海蚀作用、搬运作用和沉积作用。海水的运动方式主要是波浪、潮汐、洋流和浊流。这 4种海水运动是海洋地质作用的重要的机械动力。由于海水深度和海底地形的影响,它们在海洋中构成了不同的水动力带。海水较浅的滨海带和大陆架是波浪和潮汐为主的水动力带,在波浪影响不到的大陆坡和深海盆地,是洋流和浊流的水动力带。这 4种机械动力都能产生海蚀作用、搬运作用和沉积作用。机械海蚀作用是海水运动时的水力冲击(也叫冲蚀)和海水挟带的碎屑产生的磨蚀对海岸和海底的破坏作用。海水机械搬运的方式有 3种:①推移,粗大的碎屑沿海底滚动和滑动;②跃移,较粗的碎屑间歇地跳跃式移动;③悬移,细小碎屑悬浮在水中移动。这 3种方式随水动力的强弱和碎屑粒径大小而变化。有时3种方式同时存在,有时推移和跃移并存,或者仅有悬移。当海水机械动力消失时,即发生沉积作用。机械沉积作用遍布海洋各处,但以大陆架和大陆坡上的沉积量最多。
  水的化学作用主要是对可溶性岩石的溶解作用(也叫溶蚀),以及海水中溶解物质的化学反应在海底上形成沉积物的作用。
  海洋中的生物不仅数量大而且种类多,在不同深度的海水中都有生物繁殖,但以大陆架上的海水中最为繁盛。海洋生物的地质作用主要指生物的遗体在海洋底上的沉积作用。
  海洋的3种地质作用中,海蚀作用在滨海地区最显著而强烈,广阔的海洋盆则以沉积作用为主。海洋约占地球表面积的71%,是地球上最大的沉积场所,沉积物的数量大,种类多。现代大陆上大部分地区都有不同地质时期的古海洋沉积物。研究海洋的地质作用,特别是海底沉积物,对了解地球发展史、开发利用海底矿产资源都十分重要。
  波浪的地质作用 波浪(也称海浪)是由于风的摩擦,海水有规律的波状起伏运动。波浪的大小与风力强弱、风势久暂和海面开阔程度有关。通常波浪的波长自数十厘米至数百米,波高自数厘米至十余米不等。水质点的波动振幅和与此相关的能量,均随水深增加而衰减。它们在水深为半个波长处已大为减小,因此,通常将半个波长的深度看作是波浪影响的下限。在水深小于半个波长的浅水区,波浪受海底摩擦而变形以至破碎,变为激浪,形成复杂的近岸流系,称激浪流。激浪流的冲击力可达9.80665×104帕至29.41995×104帕。当波浪运动方向与海岸直交时,产生与海岸垂直的进流和退流;当波浪运动方向与海岸斜交时,由于波浪的折射而产生与海岸平行的沿岸流。波浪及其在不同情况下衍生的各种波浪流是浅水区的重要动力。激浪流可直接破坏海岸。当海水渗进岩石裂缝,压缩空气,空气的膨胀力便加剧了岩石崩裂。激浪流携带的碎屑还是磨损岩石的工具。海浪对海岸、海底岩石的上述机械破坏作用叫作冲蚀作用。沙、砾随海浪运动就是海浪的搬运作用。波浪的冲蚀作用与搬运作用常常同时出现。当海浪水动力减小时,被搬运物即沉积。
  在波浪冲蚀岩岸时,最先在贴水处形成海蚀凹槽。凹槽扩大,上部崩坍,形成海蚀崖。海岸后退一段距离。随着陡崖后退,海蚀凹槽的底部扩大为向海微倾斜的平台,叫海蚀平台。海面下降或陆地上升,海蚀平台出露海面而呈现的阶梯状地带,称海蚀阶地。海蚀平台在波浪作用下,坡度渐缓,一旦海浪的能量不能冲击海岸而分散消耗在摩擦上,海浪对海岸带海底岩石的破坏力趋于零。这时的海岸带横剖面叫海岸平衡剖面。由于构成海岸的岩石及构造的差异,抗蚀能力不同,冲蚀作用还可以形成海蚀洞穴、桥、柱等地形。(见彩图)

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  在平缓的沙岸,海浪主要是以进流和退流或沿岸流对沙、砾进行搬运和沉积。进流沿海滩向陆地前进,进流动力耗尽后,退流在重力作用下沿斜坡向海退去。进流将沙、砾带上岸,部分较粗的停留在海浪到达的终点,部分较细的又随退流向海移动。碎屑在进流、退流往返搬运中,不断地磨圆、分选。海水动力消失时,它们就沿海岸堆积为砾滩、沙滩以及水下沙堤。沿岸携带的碎屑以沙为主,作大致平行海岸的纵向运动。这种纵向运动在水深 4米左右处最为活跃。其速度取决于多种因素,通常随波浪增强和搬运物粒径减小而增大,并当波浪运动方向与海岸以45°的角度相交时最快。沿岸流若遇海湾,流速减低,泥沙在湾口处沉积,形成一端与陆地相连的沙嘴等地形。沙嘴加高伸长,可以形成滨海带的障壁,在内侧形成与外海半隔绝的潟湖。
  潮汐的地质作用 海水在月球和太阳的引潮力作用下所发生的周期性涨落运动称潮汐,与周期性升降同时发生的海水水平运动称潮流。潮汐改变着激浪带的范围,增强或减弱海岸带的海蚀作用。潮流在平坦的粉沙、淤泥质海岸可影响到相当宽的范围。潮流搅动泥、沙,冲刷海滩,刻蚀出细长的潮水沟。在狭窄的海峡和河口段,潮高激增,流速加大。落潮时,潮水奔腾而下,将峡底或河口底的泥沙挖掘起来搬运入海。
  洋流的地质作用 海水沿固定途径的大规模流动叫洋流或海流。表层洋流主要由风及海水密度差引起,水层厚度一般不超过100米;深层洋流主要与海水的密度有关。洋流的速度一般不超过0.5~1.5米/秒,且随水深增加而变小,由此构成水深不同流速各异的所谓等深流。洋流的地质作用主要是将浅海的粉沙、粘土等悬浮物质缓慢地搬运到深海沉积。等深流的流速差异和搬运能力差异影响着其搬运物的粒径大小和搬运方式。加上搬运物沉积速率大小不同,以及紊流的出现等,所有这些因素决定着洋流搬运的距离。
  浊流的地质作用 浊流是一种含大量悬移质,主要靠自重沿海底斜坡呈片状向下流动的高密度海流。浊流具有极强大的搬运力,流速达3米/秒的浊流能搬运重达30吨的岩块。大陆坡堆积大量饱含水的软泥和松散碎屑物,这些软泥在暴风浪、潮流、海底地震等外界因素的诱发下,易于液化并沿斜坡向下流动。因此,浊流多半起源于大陆架外缘或大河口外缘。浊流沿大陆斜坡向深海平原运动时,刻蚀出狭窄而底深壁陡的深海峡谷。浊流出峡谷到达深海平原时,速度骤降,将大量碎屑物质堆积下来,形成长条形或舌状沉积体或扇形地,叫浊积扇(见图)。浊流沉积物由典型的陆源碎屑组成,夹有浅海的生物遗体,具分选性和层理。

海洋的地质作用

  海底沉积物 海洋沉积物可分为机械的、化学的和生物的3种类型。整个海洋底都有沉积物,但以大陆架上的沉积物数量大、种类多。大陆架是海洋中最重要的沉积区域。海洋沉积物质主要是由河流、风等带入海洋的碎屑物质,其次是生物遗体、微生物分解物质等有机质成分。此外,沉积物中还有少量的由火山喷发堕入海中的火山灰,以及来自宇宙空间的陨石和宇宙尘粒等。海洋沉积物与海洋沉积环境密切相关。一般按不同海水深度的海洋沉积环境将海洋沉积物分为:滨海带(高潮线与低潮线之间水域)沉积物、浅海带(低潮浅~ 200米深水域)沉积物、半深海(200~ 2500米水域)沉积物和深海(水深大于2500米的水域)沉积物。
  ①滨海带沉积物。主要是分布在海滩、潮滩地带的机械碎屑,即不同粒度的沙、砾石和生物骨骼、壳体的碎屑等。在干旱气候下的潟湖中,因蒸发作用可以形成岩盐、石膏和钾盐等化学沉积物;在潮湿气候条件下,潟湖可变成滨海沼泽,堆积大量成煤物质。
  ②浅海带沉积物。浅海带占海洋面积的25%,但这一海域的沉积物却占海洋全部沉积物的90%。浅海沉积物有3类:碎屑沉积物主要是沙质级的,由于波浪随海深的增加而减弱,所以碎屑沉积物的粒径一般是从浅水往深水变小。但是因潮流、洋流,以及海底的起伏和大陆的剥蚀强度等的影响,现代的浅海带的沉积物的粒度,并非都是近岸粗,远岸细。生物沉积主要是生物遗体形成的沙和泥,它们成分主要为碳酸钙质。在热带、亚热带的温暖海洋中,还有以珊瑚骨骼为主,其他生物的骨骼和壳体为辅所构成的生物礁堆积,叫珊瑚礁。化学沉积物主要是来自大陆的铁、锰、铝、硅的氧化物和氢氧化物的胶体,与海水电解质相遇时,絮凝成鲕状或豆状的沉积物。
  ③半深海带沉积物。通常以陆源泥为主,可有少量化学沉积物和生物沉积物。在浊流和海底地滑发育区,可有来自浅海的粗碎屑物,局部地段可见冰川碎屑和火山碎屑。大陆坡上分布最广的沉积物是形成于还原环境中的蓝色软泥;分布于热带、亚热带海岸大河口外的红色软泥和发育于大陆架与大陆坡接壤地带的绿色软泥。
  ④深海沉积物。通常以浮游生物遗体为主,而极少陆源物质。沉积速率极为缓慢。深海区生物源沉积物通常为各种生物软泥;包括硅藻软泥和放射虫软泥的硅质软泥;包括有孔虫(又称抱球虫)软泥、翼足类软泥和颗石软泥的钙质软泥。此外,还有深海褐色粘土和少量陆源物质等。有时发育于大陆坡的浊流沉积可延入深海平原。
  参考书目
 同济大学海洋地质系编著:《海洋地质学》,地质出版社,北京,1981。

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更新时间 : 2009-04-19

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