海洋地质学
( a, N9 k4 n% L2 ?第一章绪论- A: h: d# s- R+ {3 o6 \8 r l w
●《海洋地质学》的含义
) D- i( Y( C. r: G$ y$ I |; n% J●《海洋地质学》的主要研究内容/ o3 o7 n6 O2 x* Q
●《海洋地质学》的研究意义
7 |7 K$ z2 {& T/ i% C& Z* r●《海洋地质学》的研究方法8 g0 _1 A* K& s5 M, S
绪论-《海洋地质学》的含义和内容
+ c; ?0 t" \& ^●《海洋地质学》是研究海水覆盖区岩石圈特征及其演化规律的学科。
$ Y5 Y$ r" \, Z& E+ t5 y●海洋地形、海洋沉积、海洋构造和海洋矿产是其主要研究内容。
+ c/ }2 Q9 o, T. x8 O$ X绪论-《海洋地质学》的研究意义- z. b" V# A! o h6 p7 x, {+ Y o% K
●海洋地质的研究具有重大的理论意义
% ^% D7 F' W1 v" E现代海洋占地球表面积的2/3,白垩纪时达4/5;不了解海洋就不能正确认识地球,不了解海洋地质就难有全面的地球观。
6 p9 S, i" _; I( A m8 S●浩瀚的海洋是正在进行沉积作用的天然实验室! F& G* b. H+ b- i
全世界大陆上沉积岩的分布面积约占陆地的75%,多是古海洋的沉积物。对现代海洋沉积物的及其环境和机制的研究,不仅丰富了沉积学的内容,而且是将今论古的依据。
; A/ F$ D6 ?/ l, W●海洋具有丰富的矿产资
- Q5 m" v7 q2 b& R●海洋是我们人类赖以生存的主要地质环境之一。
1 ^: R# y! F1 e" L6 j& B. i6 }绪论-海洋地质学的发展史
1 I. Y6 Z1 U; w; E6 j! D' y: p●海洋地质知识的积累时期: @: }$ ]$ S {( j0 X' w
●海洋地质学的独立时期( i. w. D6 i% v) i- G9 c
●海洋地质学的蓬勃发展时期- _0 W* o) I I0 j
●海洋地质学的新时期
; d# i3 ]2 B7 A+ Q' q海洋地质知识的积累时期2 A9 F0 W0 n7 J: [+ v6 v
●1.航海中海洋地质知识的积累& d1 k1 ~# W* @! Y8 @) h
● 1872年12月6日-1876年5月4日,英国“挑战者”号环球航行,奠定了近代海洋学基
) G# D; \1 C1 Z( `础,具划时代意义。
* b5 V& C, |/ @& {' x# y7 e8 [0 m% t" E●2.大陆地质调查中海洋地质知识的积累
' k- z5 }( y2 A% P5 [5 w●大陆漂移说(Wegener,1912,1915)和Holmes(1928)的地幔对流说虽然当时未能得到大多
) c0 S B; c7 ]( S8 D数学者的支持,却为而后的板块学说的创立奠定了一定的基础。
+ C( [; v+ U# }+ y) h0 Z; i0 }8 D海洋地质学的独立时期- r" [1 }4 ~4 B( k5 G2 q1 G
●20世纪30-40年代是海洋地质学的独立时期,大陆架油田勘探、声纳等调查技术的革新、海& T& N( |. L' h- O
洋研究机构的建立,使海洋地质知识日益丰富。40年代末,50年代出一批重要著作的问世,表明海洋地质已成为一门独立学科。
$ q+ {5 R. \) g! K- H5 J' `●
: b: \5 q( P- M●三部著作的发行,标志着海洋地质学成为一门独立学科:美国Sherpard的《海底地质学》* b' a+ a3 x: o8 |
(1948)、苏联克莲诺娃的《海洋地质学》(1948)和荷兰Kuenen的《海洋地质学》(1950)。6 k. {! Y5 P! n5 _
海洋地质学的蓬勃发展时期- `) ]- n( \( D: q- K$ Q- L+ A
●20世纪50年代以后海洋地质学进入了蓬勃发展时期6 _$ |% a9 [' `4 y# ]2 B+ E% P: b, F/ q8 N
●1. 海底三大发现
+ ]$ O2 ^- G2 w# |5 @●大洋中脊系统、海底热流异常和海底磁异常是改变地球观的海底三大发现。
9 n2 `) |. W6 A0 g ●2.海底扩张和板块构造
* b- D, ^; O) ?& I2 j1 o●3.国际海洋机构的建立和国际合作1 o# j* k4 K* j3 t) C1 `
●4.人工地震和深海钻探
( X& A3 L% a8 f" Q现今太平洋的收缩和大西洋、印度洋的扩张
. c5 Q2 @: Y8 j7 _. F: i" {8 F4 O3 M+ H1.地幔热对流
; b# o7 Y! _$ i4 v0 n绪论-海洋地质学的研究方法
?5 x4 |7 K, I; }3 |( t/ C) t, i: v% R●海洋地质调查方法
# A+ r! Z9 d- e( H7 U9 k, u●1.海洋调查的内容、类型和方式" Q& |9 r& J* A; P. `" f
●海洋调查的内容:+ S! H# L3 N" L+ }. l$ y
●海洋科学下设6个分支学科:海洋水文学、海洋气象学、海洋化学、海洋地质学(含地球物
Y7 t& s1 R) g: K理学)、海洋生物学和海洋物理学。每个分支学科的研究内容就是海洋调查的一个项目。
" z% d3 O# m7 Q% a& }# p●海洋调查的类型:调查目的:基础调查.应用调查.科学实验应用调查
& R; ?2 P6 i* w调查区远近:远洋调查.近海调查.海岸带调查( s% h) m# s# f! {
运载工具高程:空中调查.海面调查.水层调查.海底调查
, K' G0 R1 b3 w# }海洋地质调查方法
1 @1 P8 I4 F! ?; e! G2 \6 a8 i8 Z# Q8 t6 e●海洋调查的方式:0 L9 O+ Z @# `9 b6 K; K/ t
●海洋调查观测点的空间分布* t) U+ x$ o4 e" f
●海洋调查观测时间的间隔
; T6 q# {: }8 l6 D●2.运载工具和仪器设备
; d. O: O- Z+ i1 q. Z7 i9 [& |* {●运载工具:5 ]# d0 U3 {+ h( _
●海洋调查船、海洋观测浮标、潜水艇、水下居住实验室、飞行器。& W5 L' t4 _7 K
●仪器设备:
4 S$ N" n5 j* Z( O●3.海上定位和水深测量
7 S; [1 e/ B) B/ T2 j9 A( T●海上定位-现在运用GPS、水深测量-回声定位
2 N* h: ?4 O/ Z& e% H. z0 O绪论-海洋地质学的研究方法
# }6 l' O2 v3 P. ^- O; p) I( L●海洋地球物理勘探 X K! F% U5 x9 _, p0 ?
●1.地震勘探、2.地磁测量、3.重力测量
3 W6 t- W [! @# A. L8 z: W●4.热流测量
2 G( Z7 @! {* A: F- ?- j! D●海底表层取样和海上钻探9 `( h& `. u8 B! ?7 i1 \9 v [
●1.海底表层沉积物取样" ^+ v2 K8 s% r! c" y5 |' a- M
●取样工具:采样器(拖网、抓斗)和取样管(柱状、垂直和浅层取样管)8 N2 U: m' V) J7 P
●取样技术:无缆取样和摄影取样) B( q+ _; V2 N$ ]
●2.海上钻探
2 R3 v: O3 D; X2 O) o' i●包括钻井平台、海底浅钻和深海钻探8 e5 K& @- c- ~, y; n
第二章海洋地形
. N/ }* r+ V2 | s _3 p. u" F●海洋形态学研究海水覆盖区地球外貌特征及其成因。海洋地形包括海岸地形和海底地
: X% p" q% t. C- J形,两者界限为低潮线。3 G u* h, K' p
●第一节海岸带地形
# |) I: M# j! j( ^+ o) `! U●海岸地形是指低潮线与陆地之间、海洋与陆地两种营力共同作用的地形,因呈带状
4 d, E. [" Z& \+ |* r+ c分布,通常称为海岸带(简称海岸)。海岸带的海域称为滨海。5 I% h$ c4 f1 `& o6 o
●海岸上有无河流入海是海岸地形和滨海沉积的首要特征。因此可以分为两种基本类型
3 W, z* b: E+ a, F0 n+ K. ^3 `的海岸:河口海岸和非河口海岸,后者为狭义的海岸带,通常又分为有障壁海岸和无障壁海 W7 j0 I+ Z+ j1 P
岸。
) C9 \3 R8 Z& u+ h
, v9 s5 C0 W" X9 S6 @9 p' P第一节海岸带地形8 B! c/ G- Q5 g. r0 a. T" O
●一.海岸带; v% E8 n; O) t
●1.无障壁海滩地形
1 @6 u/ i( G4 o2 i- r5 }2 S5 t: A# Q; S●按坡向海滩分为两类:向海倾斜的单坡向海滩和双坡向海滩。沿岸堤是海滩上主要地形,有
7 d0 {/ S; j/ ]4 w! ?时可见滩角和沙嘴。
. X" W8 B) U" i●1)沿岸堤3 J1 E' z1 R. N& z
●沿岸堤(滨岸堤、滩脊)是海滩上平行海岸线延伸的岗丘,由上冲流、回流和冲越流的沉积
% I9 a6 A' w% o+ W作用形成,堤的陆侧发育纵向沟。
7 \' m0 ?: n1 h; i4 A# f4 G●2)滩角和沙嘴
/ \* y2 b. ^0 u●滩角是海滩上得一种韵律地形,载波能中等、沿岸流较弱的条件下发育,以高潮位滩角为主。
$ w% `. x1 { H: m4 \' |3 w0 H% C滩角在平面上伸向海,由粗碎屑堆积而成;滩角间为洼地。% I% z/ e( ~3 X% V
●沙嘴发育在沿岸流强,水边线向陆弯的岸段,在惯性力作用下,沙嘴延弯曲的海岸线延长方
8 G' @( Q. B" v向伸长,但沙嘴的前端内弯。6 S0 A3 c. g' m1 U
一.海岸带
) I) K% }' x, {# T C- y; f●2.有障壁海滩地形
) \4 X( z# ~0 d0 F●障壁沙岛平行海岸线延伸,其与大陆之间形成泻湖,两者构成了障壁沙岛-泻湖体系。
& n8 @1 [' w7 o/ o3 y! R●1)障壁沙岛地形
+ y# l, z8 K0 O6 G) H●障壁沙岛有时露出高潮位形成滩堤,横切沙岛的潮道将泻湖与大海的水体沟通。潮差大
e7 |0 s/ X8 T9 }小影响障壁沙岛的发育。弱潮海岸沙岛长,中潮海岸沙岛短,强潮海岸不发育沙岛。7 M8 m; U( ~. A. B( h; l
●2)泻湖地形5 Y9 V, k0 f# z0 t1 ?' d2 m8 ?: B
●泻湖多呈长条状,长轴平行海岸线。湖水很浅。
8 H+ Y$ ]* s: B二.河口海岸
6 C+ }- Q8 [+ ?# X9 \5 @, m# E3 l% k●通常将河口区分出河口段和近口段,口门是河口区的下界,潮区界是河口区的上界。潮流界. F2 s; V& R2 [7 r4 O5 r- D- k9 l& l
是两段的分界,以上为近口段,以下为河口段。有人将口门外浅海也归入河口区。
& g7 }+ a u+ a W# r, m9 G& S1 _●河口区发育有三角洲地形和河口湾地形。$ G5 H0 p, `& J: h! i, j
第二节大陆边缘地形
- F2 B3 T7 [- N7 W$ |" x●海底地形包括大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊三大地形单元。
6 E6 R F, N, @●大陆边缘是大陆与大洋之间的过渡带。大陆边缘内有若干次级地形单元,按组合特征分为两! B* I. g5 J }
类:大西洋型-由大陆架、大陆坡和大陆裙组成;太平洋型,分为两个亚型,东太平洋型(安底斯亚型)-由大陆架、大陆坡和海沟组成;西太平洋亚型(东亚亚型)-由大陆架、大陆坡、边缘海盆地、岛弧和海沟组成。
5 u+ F# G/ @0 o l- v一.大陆架0 A) N) Q7 z& S5 u* @; q- t
●大陆架通常指低潮线以下,向海延伸的环大陆平坦地带,平均坡度0°07′,外缘有坡
% ~% Z9 X V z5 B折,常以200米水深作为陆架外缘。通常以50米水深分内陆架和外陆架。平坦面、沟谷、边缘坝是大陆架的三个次级地形单元。% L: ~7 l7 }% ?
● 1.大陆架平坦面1 W. z5 b8 F8 h0 ]$ ^
●大陆架由许多平坦面组成,全球大陆架有6个平坦面。水深分别是15m,32m,52m,68m,87m,100m.
) @% o% w: U2 ~ S4 n我国东海大陆架由三个平坦面,水深分别是2000m)
. x& y) o! n0 R ^) [, w●海洋沉积也相应分为滨海沉积、浅海沉积和深海沉积。
) l9 }$ w3 n; a. e第一节、滨海沉积
* Q* f S+ Z! q* F●一.海滩沉积: T* P4 m/ U8 P
●海滩是指以波浪作用为主,由粗粒(>63μm)硅质碎屑组成的疏松堆积体及其地形。
- F9 V3 ]# {* k: {3 G% P2 R● 1.海滩沉积环境和发育机制
# c! u) Q7 _; D1 E0 X●1)海滩沉积环境
, D. \- z- ~1 d9 ~& S' \8 B7 w q; `●海滩分前宾和后滨,前滨向海倾斜,坡度1-5。水动力为波浪,+ t; a* ?7 z1 @2 ^* R
●中-高波能。以河流输砂为主,部分由海岸侵蚀供应。生物碎屑较少,来自海滩内栖息动物
" m, C+ w! [. F6 S a硬壳。后滨以风的作用为主。
1 o1 b- `3 ]3 m$ K●2)海滩发育机制
7 t7 S/ v. H7 q( T3 p- ]●海滩发育主要受波浪控制。沙砾长期反复跃移、推移,使海滩碎屑物具有良好得分选性。 b" p: B5 _" ~, K6 H- B7 W
●潮位变动使海滩周期性冲淤,平潮位时间长,有较多的碎屑堆积,形成沿岸堤。
0 Y' e6 ]: g2 N●海滩碎屑的纵向运动是沿岸流驱使的。沿岸流上游动能大,海滩遭受侵蚀,下游动能小,海- `- o5 J( y+ A# s2 n& }
滩发生堆积,海岸曲折时常出现砂嘴地形。8 M0 j' {) o% k2 U/ u( F
一.海滩沉积' m! i' b+ J8 A! S5 T2 g
● 2.海滩沉积物
. I% }# O6 c- J7 N- B" u! x8 X8 Y●1)海滩沉积物的物质成分; h8 {+ I$ b+ _& y
●石英、长石,有少量的重矿物和生物碎屑。也有火山碎屑。
) D) H) l) A* k! d( B●2)海滩沉积物的结构1 G5 \" z- s3 v3 U4 B( T+ `: A9 R
●海滩一般由砂砾组成,在横向上在高潮线附近粒度粗,向岸、向海粒度变细,这是波浪能量
5 F3 W. ~) Z. a* {# N分配的反映。纵向上粒度沿海岸线递变,波能强处颗粒粗弱处变细。通常海滩沉积物分选好。; G' G7 V; J, e$ `
● 3)海滩沉积物的沉积构造; ^% ^% I9 r0 D/ g. Q, G3 E
●(1)层面构造风成波痕、冲痕、刻痕和浪成波痕。
0 X5 U; i2 c4 G●(2)层理构造向海倾斜、向陆倾斜、下凹状纹层和上凸状纹层。, L! x, H8 J% U: e3 y# L
●(3)生物构造海滩环境中的生物主要是底内动物,形成居住迹、觅食迹、排泄迹、生殖迹、
8 O8 `* d+ [* u9 M$ ]9 d爬行迹。8 h6 l* D7 O/ f- ?2 T- `, j
二.障壁岛和泻湖沉积- x2 W! ?! i6 l6 |# Q; ? E8 b. ~
障壁岛平行于海岸线延伸,其与大陆之间形成泻湖,两者构成障壁岛-泻湖体系。
9 k5 B6 B" o/ g. q; ^$ {- y●1.障壁岛沉积环境和发育机制 D- U1 C( h6 [/ Q
●障壁岛的海侧与海滩环境相似,岛顶发育风成沙丘,陆侧受泻湖水面生将影响。风暴浪侵入
( ]4 I( ^& ]' _& Y6 k# |时,沙岛两侧均受到侵蚀作用。强潮海岸不发育障壁岛。, j+ a& L4 A4 w: r! S& o
●根据发育情况分别形成进积型、侵蚀型和稳定型障壁岛。砂源充足,海平面稳定,潮差小,
2 P* j3 O& y5 @; l7 H% e波能不大形成进积型;砂源短缺,海平面上升,水动力增强,沙岛受到侵蚀向陆迁移,导致泻湖缩小,障壁岛覆盖在泻湖之上。
3 e. y6 E0 X- d5 I● 2.泻湖沉积环境和发育机制% [# [9 r* t& s9 s/ @2 b: b. j( q; `
●通常泻湖为低能环境,波浪、潮流的作用都不强,近潮道口附近较强,但风暴浪可以对泻湖
- z- q/ {* H8 X: A6 S, Z产生重大影响。) M. o4 @9 p$ q1 i
●泻湖的盐度和流态受淡水、咸水的补给量和蒸发量的影响。湖底为还原环境。潮差大小和气
8 T2 Y, A3 m- B' O- V0 w. x候干湿是两个重要的环境因素。湖滨分布潮坪和沼泽。* @4 i5 \* `/ ]$ n
二.障壁岛和泻湖沉积
; |# A" A5 j" s: d! K2 s8 M( j● 3.障壁岛沉积物
7 i& H* i" E# ^! E●1)岩性
3 Q0 [# Y/ `+ [' x) @; D ●以砂质碎屑为主,常见重矿物富集,含有介壳,动物一般为强壮的种,主要为化学
& J9 s) T: s, b: V胶结物。
3 Y& l. ~ p+ k( z& P0 @6 e●2)结构
5 N* ~& x$ b% ~9 K- s●一般分选性极好,颗粒与基质比较高,磨圆良好。8 l2 L; g, Q7 }# F3 W9 b+ e# u
●3)沉积构造
; }" w8 a6 D4 _, B- q h●发育不对称波痕、平缓斜层理。交错层理发育,可能是风成的和水成的,交错层理, s# |3 y _' @. r7 A+ A" Z" s1 y
方位常发生变化。常见生物穴迹与水道。
2 Q7 x( L9 d/ a* M1 C1 a* Y1 e●4)大小、形状和方位
; C; `; ?; O3 G0 h$ n●宽约百米至数公里,厚度6-18米,非常长,平行于岸线,砂体一般为直的或稍弯曲。
3 k/ s- b8 b. S) P6 y二.障壁岛和泻湖沉积+ s8 j7 `0 e; Q3 B) {0 ~
●4.泻湖沉积物
) \' x n _" s0 `( d●泻湖沉积物的物质成分有硅质陆源碎屑物、生物沉积物和化
: | ?! M" ]8 S$ E0 F) h1 u●学沉积物。砂呈斑块状分布在沙岛附近。粉沙和粘土分布在深水
E, U3 J" f7 p6 U+ y" s% x●区。干旱气候泻湖发育化学沉积物,石膏晶体分布于泥中,有时% I u6 o) n. V; W! S' g5 }
●形成岩盐。湿热气候泻湖以钙质沉积为特征,灰泥是化学沉积,
/ L6 R' C1 A1 ?$ W. }●珊瑚碎屑是生物成因。湿热及温湿气候中有大量有机质沉积。
% ?8 `2 o& T9 i$ ?* o●纹层状水平层理是主要的沉积构造,沙岛附近可见小型交错层理。近岸富含有机质的泥) v1 A6 e) {9 @; e1 t* b
质沉积物中发育生物扰动构造。
( _5 ?- M# v+ S* y4 }* p/ k/ t三.潮坪沉积2 s/ ?. B5 ~( ]( j4 V
: c) e( X: {/ D- j潮坪是指以潮汐作用为主要动力,坡度极缓(0°3′-0°17′),通常由细碎屑(粒径 |