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第八章 海水的地质作用
教学目的要求：了解海水的化学成分、物理性质、运动方式及海洋生物；掌握波浪、潮汐、洋流、浊流的剥蚀、搬运作用，熟练掌握滨海、浅海、半深海、深海的沉积作用。了解海水进退的原因、意义及其形成的地质现象。
教学重点及难点：重点是海水的沉积作用；难点是海水的运动。
第一节 海洋概况
海洋占整个地球面积的70.8%，地球上的水约有97%存在于海洋中，在地质历史中，沧海桑田、海陆变迁，占陆地表面75%的沉积岩中绝大部分是海洋沉积形成的，因此海洋的地质作用是极为重要的。
一、海与洋
海和洋构成了海洋。一般来说，近陆为海、远陆为洋，水体相同，均为海水。海洋是地球上广大而连续分布的咸水体的总称。洋底地貌可以分为大洋中脊和深海盆地。海底地貌单元有：大陆架、大陆坡、大陆基、岛弧、海沟和弧后盆地。
但两者有着根本性区别：
海
洋
形成时间晚：第三纪、第四纪
海底大多数为大陆型地壳
水浅，一般<3000米，多为数百米
范围局限，受陆地轮廓直接影响
形成时间早：中生代已出现
洋底为大洋型地壳
水深，一般>3000米
面积广阔，不受陆地影响
海洋是地球上广大而连续分布的咸水体的总称。
二、海水的化学成分
1.海水中含有大量的矿物质和有机质，其中以可溶性盐为主。世界各大洋的一般含盐度为33-38‰，盐分的多少随地区的气候不同而变化。盐分主要是氯化物、硫酸盐、碳酸盐等，在海水中都呈溶解状态。海水中溶解的化学元素约有80余种，其中以钠离子和氯离子最后，所以海水是咸的。
2.海水中含有Au、Ag、Ni、Co、Mo、Cu等数十种微量元素，很多国家正在进行提取开发实验。
3.此外，海水中还溶解有多种气体。其中具有重要地质意义的是O2与C02，它们来自于空气以及海中生物的生命活动。
三、海水的物理性质
1.海水的密度
海水的密度略大于蒸馏水，一般为1.02-1.03g/cm3随各地海水的盐分、温度变化而变化。
2、海水的压力
海水的压力随深度增加而增加，到海底深部压力极大，可达108Pa。
3、海水的温度
①海水表层温度：赤道附近为25-28℃，两极地区为0℃左右。
②海水温度随深度增强而降低，到300米以下变化极小，一般为－1～5℃。
4.海水的透明度和颜色
大洋为蓝色，透明度较好，光照可达200米。
海的颜色变化较大，以蓝色为主，常受悬浮物质和藻类影响，透明度也受到影响。
四、海洋中的生物
海洋生物种类繁多，按其生活方式大致分为三种：
1.浮游生物
2.游泳生物
3.底栖生物
第二节 海水的运动及其侵蚀、搬运作用
海水的运动是重要的地质作用动力，主要有波浪、潮汐、蚀流和洋流四种运动形式。
一、波浪及其侵蚀、搬运作用
——主要由风摩擦海水而引起的，也可因潮汐、海底地震、大气压剧变而产生。
波浪是一种有规律的起伏运动，由一个凸起的部分（波峰）和一个凹陷的部分（波谷）组成。波峰、波谷、波长、波高是波浪的四要素。
波浪作用的深度不超过波长的一半，此时的深度界面就是波浪底部，称为波（浪）基面。正常浪的作用范围大致在水深20米左右。波浪在向海岸方向传播时，当海水的深度小于一半时水质点的运动受到海底摩擦的影响，使波高逐渐加大，而波长逐渐减小，波峰逐渐变尖，圆周运动变成了椭圆运动，逐渐形成不对称的破浪形态。最终形成翻卷浪和拍岸浪。

进流、退流和沿岸浪都在搬运泥沙，并不断对海岸进行改造。
1、波浪的冲蚀作用
一般发生在海岸带，形成特有的海蚀地貌。（海蚀穴、海蚀崖、海蚀柱、海蚀拱桥、海蚀阶地）
2、海浪的磨蚀作用
主要发生在海水几米至几十米深的地方。拍岸浪破坏的岩块随着退流带到滨海底部来回滚动，即对海底进行磨蚀，本身相互见磨擦磨圆，成为磨圆度很好的砾石和砂粒。
3、浪波的搬运作用
能引起近岸带沉积物的搬运和再沉积。进流就将水下的砂、砾向岸上搬运。形成砾滩、砂滩或砂坝；回流又搬回水下在离岸一定距离的水下沉积，成长为平行海岸的砂堤或砂坝。如果波浪斜击海岸形成沿岸流，常形成砂咀或砂坝将近陆的一部分水域与外海隔离开来使其转变成湖泊，称为澙湖。
二、潮汐及其侵蚀、搬运作用
——海水在月球和太阳引力及地球自转产生的离心惯性力的共同努力下，产生周期性的涨落现象，称为潮汐。
在平坦海岸带，潮水的涨落影响到相当宽阔的范围，对于沉积物起着反复的侵蚀、搬运和再沉积的作用，控制着沉积物的性质和特征。
在狭窄的河口地带，潮流的侵蚀搬运作用特别强烈。因而河口被强烈冲刷，不形成三角洲，相反河口向外海呈漏斗状展开，称为三角港。如钱塘江、恒河、叶尼塞河、亚马孙河、泰晤士河、易比河等河河口即为强潮形成的三角港。
三、洋流及其侵蚀、搬运作用
——海水沿一定方向作大规模有规律的流动，称为洋流（海流）。
1.洋流的特征
①洋流的宽度从数十公里到数百公里，长达数千公里。
②流速较慢，一般仅为每小时数公里。
③有表层洋流（一般不超过100米），也有深部洋流。
2.洋流的成因
①表层洋流主要是由定期而来的信风产生的，其次为海水温差产生暖流和寒流。
②深部洋流主要是海水密度差并引起的密度流，其流向可以是水平的，也可以是垂直的环流。
3.洋流的地质作用
主要是搬运作用和轻微的海底侵蚀作用。
四、浊流及其侵蚀、搬运作用
——是一种含有大量悬浮物质（砂、粉砾、泥质物质）并以较高速度向下流动的水体。
1.成因 浊流的成因至今还不太清楚，推测可能是由暴风浪、地震、火山以及海底滑坡引起的，往往能在海底进行侵蚀、搬运、沉积等地质作用。
2.浊流的侵蚀搬运作用
大陆坡上普遍发育着“V”字形峡谷，其底部常有扇形、锥形碎屑堆积物、生物碎屑堆积物，称为深海冲击扇（锥），推测为浊流侵蚀、搬运作用形成的。许多深海平原上的沉积物也认为是由浊流搬运而来的。
总的说，海水的搬运以波浪搬运作用为主。一般具有明显的分带性：较粗、重的颗粒搬运距离近（在近岸沉积），较细轻的颗粒搬运距离远，化学溶蚀物质搬运更远。因此可以根据沉积物的粗细、轻重分析当时距离海岸的远近。
第三节 海水的沉积作用
海洋是地球上最大的、最广阔的沉积场所，为什么说要有大海一样的胸怀，就是因为大海的肚量之大，是最大的大肚罗汉。因此海水的沉积作用具有极其重要的地位。
一、海洋沉积物的来源
1.陆源物质
2.生物物质
3.海底火山喷发的产物及宇宙降落的陨石、尘埃。
二、滨海沉积
滨海——是波浪和潮汐运动强烈的近岸水域，其下界为浪基面。
在基岩海岸区较窄，低平海岸区很宽，可达数公里以上。根据海水运动的特点，滨海可分为三个带：潮上带、潮间带和潮下带。

滨海以机械沉积为主，只有在澙湖环境下才有较好的化学沉积。
1.机械沉积
基岩海岸的机械沉积特征：
a.沉积物以砂、砾为主，形成砾石滩或砂滩，磨圆度和分选性较好。
b.砾石的长轴大致与海岸平行，砾石扁平面向着大海倾斜，显示出定向排列特点。
c.砂质成分教单一，通常以石英砂为主，少量贝壳砂。有些化学性质稳定，密度较大的矿物可富集形成滨海砂矿，如钛铁矿、金、金刚石等。
d.砂质沉积物中常见的交错层理和不对称波浪等。
低平海岸的机械沉积特征
a.以泥质和炭酸盐沉积为主，形成泥滩，常见砂质透镜体，也有以砂质为主的砂滩。
b.具有水平纹层结构，常见交错层理。
c.可发展成为滨海沼泽，并形成大规模的煤田。我国华北C－P繁荣煤矿多属于此类。
2.澙湖沉积
——滨海的潮下带形成砂坝，在适宜的条件下，砂坝不断加宽、加高，使海的边缘或海湾与外海隔离或半隔离，则形成了澙湖。
澙湖沉积特点：
①以泥砂质沉积为主，水平层理发育；
②干旱地区的澙湖常形成盐类沉积夹在其中。
3.潮坪沉积
潮坪是指以潮汐为主要水动力条件的滨海环境，在坡度极缓的海岸带，形成平坦宽阔的坪地。潮坪沉积若以砂质为主称为砂坪，若以泥质为主称为泥坪。
三、浅海沉积
浅海——是指水下岸坡以下（以水下砂坝为标志），直至200米深度的海域，其海底为大陆架。
1.浅海的特点：
①波浪、潮汐运动较强烈，有时能直接影响到海底，使浅海具有良好的通气条件及稳定的盐度、且阳光充足、海水温暖，有利于生物大量繁殖。
②浅海区是海洋沉积最主要的沉积场所，接纳了陆上河流带来的大量碎屑物质和溶运物质。（绝大多数沉积岩属于浅海沉积形成的。）
2.浅海机械沉积特征
①碎屑物质主要来源于陆地，部分来自海蚀作用产物；
②沉积物颗粒比滨海沉积细，砾石极少见。
由近岸到浅海处，沉积物由粗到细：粗砂－>中砂－>细砂－>粉砂（粉砂质粘土）。
③具有良好的水平层理，常含有较完整的动物遗体、贝壳等。
3.浅海化学沉积特征
①化学沉积物来自海水溶蚀物质以及河流地下水带来的溶解物质和胶体物质。
②上述物质在不同的环境下形成不同的化学沉淀物：
a.呈胶体状态的Fe、Al、Mn的氧化物首先沉积下来，可形成鲕状、豆状、肾状赤铁矿、铝铁矿、锰质矿等。
b.其次是低价铁硅酸盐和铁的炭酸盐沉淀，形成海缘石和棱铁矿等。.最后是炭酸盐类沉积，形成石灰岩、白云岩等。
4.浅海生物沉积特征
由于浅海中生物大量繁殖和死亡，它们的骨骼和外壳就在适宜的环境下沉淀下来，形成生物沉积岩。主要有：贝壳灰岩、有孔虫灰岩硅藻岩等，最常见的是珊瑚礁灰岩（有岸礁、堡礁、环礁）。
四、半深海及深海沉积
半深海是位于大陆坡上的水域（水深200~3000米），本带生物以浮游及游泳生物为主，靠近浅海部位有少量种属单调的底栖生物。
深海是位于大洋底上的水域（深水大于3000米）。具有较特殊的浊流沉积，化学沉积作用较微弱，沉积速度十分缓慢
1.沉积物的特点：
沉积物颗粒极细，主要是悬浮于水中的粘土及浮游生物遗骸（浊流沉积属特殊沉积），还有少量海底火山喷发及浮冰带来的碎屑物质。
2.半深海的沉积物特征
半深海大多数地方的沉积物只有少量来自陆地，大部分沉积物是海洋生物遗体形成的软泥
3.深海的主要沉积类型：
深海主要是浊流沉积物以及浮游生物的遗体、海底火山口喷发的物质、宇宙尘埃等组成的软泥、浊积物、金属和锰结核。
①软泥——分布最广，根据其中含有的生物碎层来命名：
抱球虫软泥
钙质软泥
翼足虫软泥

硅藻软泥
硅质软泥
放射虫软泥

②锰结核——在大洋底部广泛分布着锰结核，主要来源于大陆溶蚀物和海底火山喷发。储量丰富，约有十几万亿吨，是重要的矿产资源，由于开采条件限制，目前只是在进行开采工艺实验。
海底沉积物中Mn、Co、Ni、Cu金属的储量，远远超出大陆上同类金属的储量。有人估计这些储量可供人类开采使用1 000-10 000年。由于其经济潜力极大，目前有的国家正在从事深水开采方法研究。
③深海冲击扇（浊积物）——浊流形成的沉积岩。近年来发现很多油田跟浊积岩有关，因此加大了对它的研究。
浊流沉积是由砂、粉砂等细碎屑物与泥质物组成韵律交互层，具有清楚的递变层理及印模等构造，固结而成浊积岩。太平洋四周的海沟中都充填着浊流沉积，并形成巨大的海底平原。

第四节 海水的进退
海水面的升降是在地质历史中频繁发生的现象，它与构造运动、海底扩张速度变化及海水量的变化相关。火山的大规模喷发可能引起海水量的增加，冰川作用时期则引起海水量的减少。
构造运动及板块扩张速度的变化，更是地质历史时期海进海退的主要因素。
海平面上升，海水向大陆侵进，海岸线向大陆方向迁移，称为海进。海进的沉积序列，在纵向剖面上表现为沉积物粒度下粗上细。
海平面下降，海水后撤，海岸线向海洋方向迁移，称为海退。海退的沉积序列，在纵向剖面上表现为沉积物粒度下细上粗。
根据地壳中沉积岩的沉积序列，就可以推测地质历史时期海陆分布的变化和海岸线的迁移，以及构造运动规律、古气候的演变等，进而结合生物的演化特征恢复地球的发展历史。

作业及思考题：
1.海底沉积物的来源？
2.滨海有哪些沉积特征？
3.阐述浅海的沉积特征。
4.浊流的沉积环境与沉积特征？