第九章 海洋的地质作用

　　第一节 海水的动力

　　作为地质作用的动力(地质营力)可分为机械(物理)、化学和生物动力三种类型，海水运动的动力也不例外。

　　一、 海水的机械动力

　　海水的机械动力主要有海浪、海汐和洋流三种。

　　(一) 海浪(波浪)

　　海浪是海水表面的上、下波状起伏运动。海浪主要由风的作用引起。

　　在不同水深的海域中海浪基本分为两类：深水波和浅水波。

　　1.浅水波

　　浅水波出现在海水深度小于1/2波长的海域。海浪中水质点运动轨迹受海水与海底岩石摩擦力的影响，呈椭圆形，波形不对称。

　　深水波和浅水波波形特点可在泥、砂沉积物上留下痕迹———波痕。

　　由于不同水深环境波痕特点不同，波痕可作为鉴别海洋环境的一种标志。

　　海岸线不总是平直延伸的，而往往是岬角和海湾带相间分布。

　　岬角地带以侵蚀作用为主;海湾海浪能量相对小，而以沉积作用为主。

　　因火山喷发、地震和海底滑坡、塌陷引起的海水的波状起伏运动称为海啸(津波)。海啸由海洋深处到达海面。

　　2.潮汐

　　海面周期性的升降或涨落现象称为潮汐。潮汐的成因与特点是比较复杂的。引起潮汐的主要原因是月亮和太阳的引力，其中又以月亮的引力为主。二者的合力称为引潮力。当日、月、地三者大致位于一条直线上 时，日月引力共同作用于地球，两力相加使海面涨得最高， 即出现大潮;当日与月的位置与地球正交，两力相减使海面涨得不高，即为小潮。一般说地球表面同一地点一天中出现两次涨落潮现象，属半日潮类型。

　　涨潮时海水升到最高时的海面，称高潮面，高潮面与地形面的交线，称高潮线;落潮时海水降到最低时的海面，称低潮面，它与地形面的交线，称低潮线。高潮面与低潮面之间的高程差，即为潮差。

　　3.洋流(海流)

　　海洋中大规模持续向一定方向流动的水流即为洋流。根据成因可分为表层洋流和深部洋流两大类。表层洋流主要由信风引起(但洋流中海水的温度与密度与周围海水有差异)，故其流动方向和分布都与全球信风带密切相关。表层洋流主要有北半球顺时针大环流、南半球逆时针大环流及西向赤道流构成均为水平方向流动。

　　深部洋流　造成深部海水循环的最重要因素是海水的密度。海水密度的大小变化又取决于海水温度和盐度的变化。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，形成下降流。

　　4.浊流

　　浊流是一种水下的高密度水流，湖泊中也可形成。大洋中的浊流大多形成在大河河口外，大陆坡上部坡度较大，并有大量碎屑物的地段。浊流的堆积物称为浊积物，其组成常以细

　　砂为主，为良好的储油层。

　　二、海水的化学动力

　　海水中含有80余种元素，最主要的有14种，它们是O、H、Cl、Na、Mg、S、K、Br、C、B、Si、P、N、Ar。

　　海水中的主要元素以盐类和气体形式存在。海水中的溶解盐与纯水的比率称为海水的盐度，通常以重量的千分之多少为单位(用“‰” 表示)。海水的平均盐度为35 ‰。表层海水的盐度与气候等因素有关。

　　海水中的气体有O2、CO2、N2、H2S、Ar等。其中O2、CO2 与地质作用关系最为密切。海水中的含O2 量表层最高;向下减少至100～200m 深度，含O2量最低，这可能与此深度上生物繁茂有关。

　　影响海水化学动力的因素除上述海水中各种化学元素本身性质、pH 值、Eh值等外，还有海水的温度和压力。

　　三、海水的生物动力

　　生物的新陈代谢，生命活动产生生物的机械动力和化学动力。

　　第二节 海洋环境分区

　　他们是滨海、浅海、半深海和深海。

　　一、 滨海

　　处于海陆分解地带。海陆的分界线称海岸线，实际上海面张张落落无一刻停息。所以海陆分界——滨海是狭长地带。

　　(一) 前滨(潮间带)

　　前滨是滨海的主体。位于高潮面与低潮面之间。

　　(二) 后滨(潮上带)

　　位于高潮面之上，正常情况下，海水到达不了此带。海岸带根据组成的岩性可分为基岩海岸和沙质海岸两大类。滨海除海水动力作用外，还有风化作用和风的地质作用叠加影响。若在河流入海处及其附近，还受河流地质作用的影响。

　　二、浅海

　　处于大陆架之上，水深由低潮面至500m左右的海域，一般为200m.

　　(一) 内陆架海域

　　处于低潮面之下，浪基面之上。有人也将它称为潮下带或滨外，将它视为海岸带的一部分。

　　它位于浪基面之上， 海浪作用能影响其海底沉积物。潮流、沿岸流发育，波浪作用搅起的泥沙能被潮流、沿岸流搬运;水深小、阳光充足、水温适宜，盐度正常，生物丰富多样，地质作用活跃。

　　(二) 外陆架海域

　　处于浪基面之下的浅海海域，是浅海的主要部分，一般海浪影响不大，河流输入的碎屑物、化学物以及海洋自生的生物物质大多在此沉积，是地球表面最主要的沉积场所。

　　三、半深海

　　处于大陆架上，水深一般200～2 000m。由于大陆坡地形坡度大，半深海海域的平均宽度仅为20～40km，面积30×106km2.

　　四、深海

　　位于大陆基和深海盆地，大洋中脊之上的广大海域，面积占地球表面积的59.5%以上，也是海洋的主体。

　　第三节 海洋的剥蚀作用

　　海洋的剥蚀作用简称海蚀作用，是海水的机械、化学和生物动力对海岸和海底岩石的破坏作用。其中以机械动力的破坏最为强劲。机械动力中又以海浪(包括风暴浪) 及潮汐持久和连续不断的作用而使岩石的破坏最为显著。其它动力在不同海区也有不同程度的表现。海浪和潮汐的破坏作用主要发生在基岩海岸。

　　一、基岩海岸的剥蚀作用

　　除了可溶性岩石组成的海岸，有海水的化学溶蚀作用参与外，基岩海底剥蚀的动力主要是海浪和潮汐。

　　(一) 剥蚀方式

　　海浪对岩石的破坏方式有冲蚀和磨蚀两种。

　　冲蚀：海水自身的动力拍打冲击破坏岩石。海浪冲击岩石过程中它会使岩石裂缝中的空气受压缩，从而对岩石的破坏性更大;海浪能搅起海底泥沙，经潮流搬运，对松散沉积物的海岸起破坏作用。

　　磨蚀：海浪搅起的泥沙、石块对海岸、海底岩石的摩擦、碰撞、使岩石破坏。

　　(二) 剥蚀过程与结果

　　海蚀作用首先使高潮线上下的岩石破坏最明显，出现海蚀凹槽(图9-14)。海蚀凹槽发育于高潮线附近， 沿海岸线分布，长度较大，当发育到一定程度，深度大于高度，且深度大到凹槽顶部悬空的岩石失去支撑时，凹槽坍塌，海岸出现陡峻的岩壁———海蚀崖。

　　二、浅海、半深海和深海的剥蚀作用

　　第四节海洋的搬运作用

　　海洋搬运作用的方式分机械搬运和化学搬运两类，其中机械搬运方式又分悬运、跃移和滚动。机械搬运物主要是砾石、砂、粉砂和泥质。海洋中粉砂、泥质一般是悬运，砂以跃移为主，砾石主要是以滚动方式被搬运，即使在风暴流中砾石也难悬浮。化学搬运物有溶解于水的Na、K、Ca、Mg、Cl、S等离子或化合物，以及Fe、Mn、Al、Si等胶体。机械搬运和化学搬运过程中搬运物也都具有分选作用。

　　海洋搬运作用的动力有进流、退流、沿岸流、潮流、洋流、风暴流和浊流等等。

　　一、进流、退流和沿岸流的搬运作用

　　进流、退流和沿岸流仅在海岸带分布，是海浪近岸破碎后形成，以机械搬运为主。

　　二、潮流和洋流的搬运作用

　　潮流的搬运作用也以机械搬运为主，主要发生在滨海和浅海区。

　　三、浊流和风暴流的搬运作用

　　风暴流的搬运作用限于浅海与滨海。风暴流也是一种密度流，搬运力大。其向岸的搬运力大于离岸的搬运力。风暴流中悬浮的泥沙在搬运过程中亦可具一定的分选作用;一般是粗砂在下，细砂在上。

　　第五节 海洋的沉积作用

　　海洋是地球表面最大、最终的沉积场所。

　　海洋沉积物从来源考虑基本分为它生和自生两类。它生的主要指各种碎屑物(砾、砂、粉砂和泥);自生的主要指各种化学物和生物。

　　碎屑物的沉积方式是机械堆积。海水中经过各种水流搬运作用的沉积碎屑

　　物其分选性、磨圆度都可达到最佳级别，碎屑物的成分也可以抗风化、剥蚀能力强的石英、硅质岩等为主。

　　化学物的沉积方式有过饱和、胶体凝聚、生物浓集等。

　　过饱和方式　呈真溶液状态的化合物如K、Na、Ca、Mg等元素的化合物在海水中可以过饱和方式发生沉淀，但海水在正常条件下，这些化合物难以过饱和。因此过饱和方式往往是在影响海水化学动力因素如海水的pH 值、Eh值、温度、压力等以及CO2 含量变化和生物的作用下才可能发生。

　　胶体凝聚方式　呈胶体状态的化合物如Al、Fe、Mn、Si和黏土等化合物，它们分别带正、负电性，当与海水中正、负离子相互吸附，或者同种胶体含量多时也会发生凝聚。

　　生物浓集方式　生物新陈代谢过程吸收生命所需元素而使某些元素富集。

　　一、 滨海的沉积作用

　　可形成海滩、沿岸沙堤和沙坝、沙咀和连岛沙坝等沉积地形。

　　(一) 海滩

　　海滩是滨海区最主要的沉积地形，位于前滨。按组成其碎屑物种类分为砾滩、沙滩和泥滩。

　　1.砾滩

　　砾滩多数分布于基岩海岸

　　(1) 基岩海岸附近的砾滩　砾石主要来自海岸崩塌，经海浪、潮汐作用磨蚀而成。

　　(2) 山区河流河口两侧的砾滩　砾石主要来自近大海的山区河流。

　　2沙滩

　　主要由进流和退流反复将沙粒搬运和沉积而成。

　　总体向海倾斜，坡度一般仅几度。坡度大沙滩宽度小，坡度小沙滩宽度大，即沙滩发育好。

　　3.泥滩

　　泥滩是以潮汐作用为主形成的。海岸带(包括河口湾) 以潮汐作用为主的被潮道和潮沟切割的平缓地带，统称为潮坪。

　　砾滩、沙滩分布的海岸带，海浪作用强于泥滩分布的地带。

　　(二) 沿岸沙堤和沙坝

　　1.沿岸沙堤

　　处于前滨和后滨交界处，也是海岸带高潮线所在地带。平行海岸分布，由进流带来的粗碎屑物沉积而成。沉积物以粗—中砂为主。

　　2.沙坝

　　沙坝平行海岸断续分布， 高度不大，一般退潮时露出海面。

　　(三) 沙嘴和连岛沙坝

　　沙嘴和连岛沙坝都是沿岸流造成的沙以纵向运动为主形成的沉积地形。

　　1.沙嘴

　　沙嘴是一端与岸相连，一端伸入海中的垅岗状地形，它是由沿岸流流至海湾，水域开阔，流速下降，沙顺沿岸流方向沉积而成。

　　2.连岛沙坝

　　连岛沙坝位于岛屿和陆地之间(图9-25)，此处海域因岛屿阻隔了向岸推进的海浪而成为波影区。

　　二、浅海的沉积作用

　　(一) 浅海的碎屑沉积作用

　　(二) 浅海的化学沉积作用

　　浅海的化学沉积物主要有碳酸盐类(以CaCO3 为主)、铁、锰、铝的氧化物和氢氧化物、硅质、磷质、绿泥石等沉积物。

　　1.碳酸盐沉积

　　2.铝和铁质的沉积

　　铝和铁由于溶解度较小，它们往往在近岸的滨海和浅海中均可发生沉积。形成的岩石称为铝质岩和铁质岩。

　　(1) 铝质岩　铝质岩是Al2O3 含量多于SiO2 含量的沉积岩， 它几乎都与风化作用有关。

　　(2) 铁质岩　一般含Fe不少于15%的沉积岩，铁质部分来自于陆地风化产物。

　　3.硅质沉积

　　浅海中的硅质有三个来源：

　　一是陆地上原岩风化后形成的SiO2·nH2O (蛋白石)

　　二是来自底火山喷发。海底热水可溶解较多的SiO2，当温度下降后SiO2 发生沉淀;

　　三是硅质藻类。硅藻具有惊人的富集硅的能力，有强大的生命力和繁殖力。

　　4.磷质沉积

　　磷主要来自海洋生物。

　　5.海绿石的沉积

　　海绿石是一种有着使人过目不忘的(较特殊的) 绿色泥球状矿物。

　　三) 浅海生物沉积作用

　　浅海生物沉积仅指主要由原地生物遗体、遗迹及其相关产物形成的沉积。

　　浅海中最主要的生物沉积物是珊瑚礁。

　　珊瑚礁由珊瑚骨骼为主体.

　　1.岸礁

　　沿陡峻海岸断续分布， 又称裙礁

　　2.堡礁

　　分布于滨外(低潮面以下)。平行海岸分布，与海底之间为覫湖所隔。

　　(1) 礁体发育在岛屿周围，岛屿地壳下沉，使其远离海岸形成，即“下沉理论”。

　　(2) 礁体发育在台地或阶地边缘。

　　(3) 礁体生长在大陆架边缘之上， 如澳大利亚大堡礁长2000km， 宽19.2～240km，是世界上最大的堡礁。

　　(4) 礁体发育在断层上升盘。

　　(5) 礁体发育在水下沙坝之上。

　　3.环礁

　　大致为圆环状，中间是覫湖(图9-30D) 环礁分布在大洋及宽阔的浅海中。现代世界上最大的环礁位于太平洋马绍尔群岛附近海域。

　　三、半深海的沉积作用

　　半深海水深200～2000m，位于大陆坡之上，远离陆地。

　　蓝色软泥　由含黄铁矿及生物碎屑的黏土和粉砂组成。呈浅蓝至深蓝和蓝黑色。有硫化氢味，蓝色软泥的特征反映其形成于还原环境。海流并不活跃。

　　红色软泥　主要分布在湿热气候带大河河口外的半深海海域。红色黏土来自陆地上红土型风化壳。

　　绿色软泥　因含海绿石而成绿色。主要分布在陆架边缘与大陆坡交界处。

　　四、深海的沉积作用

　　深海中分布最广的沉积物是钙质沉积(钙质软泥)和硅质沉积(硅质软泥)，其次是远洋黏土(大洋黏土)，还有陆源沉积物(包括冰川沉积物、风运物、浊积物)。、

　　(一) 生物软泥

　　1.钙质软泥

　　2.硅质软泥

　　(二) 远洋(大洋) 黏土

　　(三) 陆源碎屑物

　　有浊积物、冰碛物、风运物等。

　　1.浊积物

　　2.分布在大陆坡海底峡谷出口外水深2000～5000m 深海底， 形成扇状地形———深海扇。

　　2.海水冰碛物

　　主要分布在南极大陆周围的深海中。

　　3.风运物

　　大风暴来临时可悬浮起上亿吨粉砂、细砂，随风飘移至大洋中沉积的沉积物。