1、南京大学地球科学系南京大学地球科学系 舒良树舒良树普通地质学普通地质学 第十四章第十四章 海洋的地质作用海洋的地质作用 Ocean&SeaOcean&Sea 第一第一节节 概况概况一一.性质性质1.1.海洋和陆地海洋和陆地,是二大截然不同的地理单元是二大截然不同的地理单元:陆陆地占地表面积地占地表面积29%,29%,海洋海洋71%71%。2.2.海水总体积海水总体积:13.7:13.7亿立方公里；如把地表夷平，亿立方公里；如把地表夷平，则地球上海底变浅为则地球上海底变浅为27452745米深度米深度(中深海中深海;现平现平均均36003600米米)。3.3.海水含丰富的海水含丰富的 氯化物、硫
2、酸盐、碳酸盐等，含盐量氯化物、硫酸盐、碳酸盐等，含盐量3333-38-38。0-2000-200米水域富含米水域富含O O2 2(海洋植物的光合作海洋植物的光合作用用),),较深水域动物吸入较深水域动物吸入O O2 2,呼出呼出COCO2 2;且有机物腐烂要消且有机物腐烂要消耗耗O O2 2,故深水域缺故深水域缺O O2 2富富COCO2 2。海水中。海水中COCO2 2随压力及盐度增随压力及盐度增大而增大。大而增大。4 4.海洋是一个巨大的热交换器海洋是一个巨大的热交换器;没有海洋调节作用没有海洋调节作用,任何一任何一种生物都不能适应强烈的温度变化。种生物都不能适应强烈的温度变化。5.5.0
3、-2000-200米水域有大量可供人类食用的生物米水域有大量可供人类食用的生物(鱼类、海带等鱼类、海带等)。世界上每年从海洋中捕捞世界上每年从海洋中捕捞的鱼的鱼65006500万吨。照此计算，海洋提供的食物万吨。照此计算，海洋提供的食物可供可供300300亿人口食用。但是，亿人口食用。但是，滥捕滥杀使许多滥捕滥杀使许多生物面临绝境；近代海洋污染，使大量底栖生物面临绝境；近代海洋污染，使大量底栖生物、浮游生物、游泳生物难能生存。生物、浮游生物、游泳生物难能生存。6.6.海水有丰富的资源：海水有丰富的资源：Au Ag Cu Fe SnAu Ag Cu Fe Sn Al Al矿；矿；NaClNaCl
4、 4 4亿亿吨亿亿吨;铀铀4141亿吨亿吨;重氢重氢464610101212吨，约吨，约等于等于3 36 610102424吨煤吨煤(可供可供5050亿人类使用亿人类使用70007000亿年亿年););石油天然气石油天然气;潮汐还可发电。潮汐还可发电。7.7.三大类海洋生物三大类海洋生物:底栖底栖benthosbenthos类类(bryozoan bryozoan 苔藓苔藓,coral,brachiopodacoral,brachiopoda)、游泳游泳nektonnekton类类 (鱼鱼)、浮游浮游planktonplankton类类(algae,radiolarian,(algae,rad
5、iolarian,有孔虫有孔虫foraminiferaforaminifera,conodontconodont 牙形刺）。牙形刺）。此三大类海洋生物在整个地史中均存在。此三大类海洋生物在整个地史中均存在。海洋生物骨骼成分海洋生物骨骼成分:CaCO3:CaCO3和和SiO2(SiO2(硅藻硅藻,放放 射虫射虫,硅质海绵等硅质海绵等)。8.8.海水的物理性质海水的物理性质：密度（：密度（1.02-1.031.02-1.03，略大，略大于蒸馏水）、压力（每下降于蒸馏水）、压力（每下降1010米增加一个大米增加一个大气压，岩石每气压，岩石每3.73.7米增加一个大气压）；海水米增加一个大气压）；海水
6、温度（底部稳定温度（底部稳定2-32-3度，表面随纬度变化而变度，表面随纬度变化而变化，洋流除外）。化，洋流除外）。9.9.我国的海洋我国的海洋：内海渤海（庙岛群岛）、边：内海渤海（庙岛群岛）、边缘海黄海（东营黄河口）、东海（含台湾海缘海黄海（东营黄河口）、东海（含台湾海峡、吴凇长江口）、边缘海南海峡、吴凇长江口）、边缘海南海(南沙群岛南沙群岛)。海的趣闻：海的趣闻：1“1“西游记西游记“中的南海，实为宁波普陀中的南海，实为宁波普陀山；山；2 2 以海命名的湖：中南海、北海，实为断裂湖；以海命名的湖：中南海、北海，实为断裂湖；3 3没有水的海：云海、沙海；没有水的海：云海、沙海；4 4 消失的
7、海：消失的海：TethysTethys (古地中海古地中海)。二二.海与洋的区别海与洋的区别1.1.时代新时代新(50Ma(50Ma至今至今);2.);2.基底多为陆壳基底多为陆壳(日本日本海与南海除外海与南海除外);3.);3.面积小面积小,水深小水深小(日本海与日本海与南海除外南海除外);4.);4.含盐度低含盐度低、水温略高水温略高。太平洋太平洋大西洋大西洋印度洋印度洋北冰洋北冰洋渤海渤海黄海黄海东海东海南海南海面积面积(10(104 4km km2 2)18130181309430943074107410123012308 838 3877 77350350平均水深平均水深(m)(m)
8、3940394035753575384038401117111718 1844 4437037012121212最大水深最大水深(m)(m)110341103487508750745074505180518070 701401402719271955595559海与洋的面积和深度比较海与洋的面积和深度比较迁移中的钻井平台迁移中的钻井平台 第二节第二节 海水的运动及其地质作用海水的运动及其地质作用要点要点:1.:1.海水运动造成海岸及海底岩石的剥蚀、海水运动造成海岸及海底岩石的剥蚀、搬运与沉积，是重要的外动力作用源搬运与沉积，是重要的外动力作用源.2.2.海水的海水的运动表现为：波浪、潮汐、浊流
9、、洋流。运动表现为：波浪、潮汐、浊流、洋流。wavewave,tide,turbidity current,ocean currenttide,turbidity current,ocean current一一.波浪波浪(高低起伏的海水高低起伏的海水)特点特点1.1.波浪的波浪的4 4点起因点起因：风摩擦海水、月球引力、：风摩擦海水、月球引力、海底地震、大气压变化。海底地震、大气压变化。2.2.波浪四要素波浪四要素：波长波长（相邻波峰间距离（相邻波峰间距离;数十至数十至800800多多米）；米）；波高波高（波峰波谷间的垂直距离（波峰波谷间的垂直距离;1-4;1-4至至15-3015-30米）；
10、米）；波的周期波的周期（相邻二波峰传经同一点所间隔的时（相邻二波峰传经同一点所间隔的时间）；间）；波速波速（波形在单位时间内前进的距离）。（波形在单位时间内前进的距离）。波峰波峰wave crest,wave crest,波谷波谷trough,trough,波长波长length,length,波高波高high,high,波的周期波的周期period,period,波速波速velocity velocity 浅水区波浪的变化浅水区波浪的变化强烈侵蚀区强烈侵蚀区破浪破浪激浪激浪 波浪变高变陡波浪变高变陡浅水区浅水区深水区深水区波浪运动的下限波浪运动的下限海底轻度侵蚀区海底轻度侵蚀区3.3.波浪的大
11、小与风速、刮风的持续时间有关。波浪的大小与风速、刮风的持续时间有关。波浪运动时，看似汹涌澎湃，滚滚向前，但波浪运动时，看似汹涌澎湃，滚滚向前，但如在某一峰点作一个记号，便可见其只是作如在某一峰点作一个记号，便可见其只是作上上下运动下运动。海洋天气预报主要是风力、风向、浪高海洋天气预报主要是风力、风向、浪高,以以确定什么吨位船可以出海。确定什么吨位船可以出海。在波浪影响的范围内在波浪影响的范围内,从上而下从上而下,水质点作圆水质点作圆周运动的半径减小周运动的半径减小,以至消失。以至消失。原因原因:水的内摩擦作用。水的内摩擦作用。浪基面浪基面wave basewave base=1/2=1/2波长
12、波长(波浪运动停止面波浪运动停止面),),故波浪向下变小且传导的深度只能故波浪向下变小且传导的深度只能1/21/2波长。波长。靠岸处靠岸处,因水深小于因水深小于1/21/2波长波长,水运动受到海水运动受到海底磨擦底磨擦,底部水质点运动由圆底部水质点运动由圆椭圆椭圆扁圆扁圆,水水体只能前后运动体只能前后运动,不能上下运动不能上下运动;此时此时,上层水上层水流速大于下层流速大于下层,波长变小波长变小,波高加大波高加大,故波峰变故波峰变尖，最后翻卷成尖，最后翻卷成破浪破浪breakerbreaker（或卷浪，白的水（或卷浪，白的水花）。拍击海岸时则叫花）。拍击海岸时则叫激浪激浪surfsurf。二二
13、.波浪的地质作用波浪的地质作用1.1.浪蚀浪蚀wave erosionwave erosion:岸边岩石在巨大能量的海岸边岩石在巨大能量的海水作用下，节节后退。抵抗力强的岩石突出成水作用下，节节后退。抵抗力强的岩石突出成为为海岬海岬straitstrait；抵抗力弱的岩石凹入成为；抵抗力弱的岩石凹入成为海湾海湾glufgluf,海岸线岬湾交错）；沿断裂带则形成海岸线岬湾交错）；沿断裂带则形成海蚀海蚀沟谷沟谷marine canyonmarine canyon,如普陀山观音洞。如普陀山观音洞。海岬侵蚀与海湾堆积示意图海岬侵蚀与海湾堆积示意图海岬海岬海湾海湾在岸边后退时，伸入海中的岩石可形成在岸边
14、后退时，伸入海中的岩石可形成海蚀柱海蚀柱 marine stackmarine stack、海蚀桥海蚀桥marine bridgemarine bridge等地貌景观。等地貌景观。在水平方向上，激浪和石块对陡崖的冲击，在水平方向上，激浪和石块对陡崖的冲击，先形成先形成海蚀洞穴海蚀洞穴cavecave海蚀凹槽海蚀凹槽troughtrough,继之凹槽上的陡崖崩塌继之凹槽上的陡崖崩塌,原凹槽的底变成原凹槽的底变成海海 蚀平台蚀平台submarine platformsubmarine platform和和新陡崖新陡崖cliffcliff。海蚀平台称为海蚀平台称为波切台波切台wave cutwave
15、 cut，崩塌的碎屑在水，崩塌的碎屑在水 下堆积成的平台叫下堆积成的平台叫波筑台波筑台wave built platformwave built platform。海蚀平台发展停止后的海岸剖面叫海蚀平海蚀平台发展停止后的海岸剖面叫海蚀平 衡剖面衡剖面 marine balanced sectionmarine balanced section。洞穴、凹槽、平台应位于海浪作用的高度。洞穴、凹槽、平台应位于海浪作用的高度。如它如它 们高于该高度们高于该高度,则表明地壳有过上升则表明地壳有过上升；反之下降。；反之下降。蚀崖、蚀凹槽、波切台蚀崖、蚀凹槽、波切台-广西涠洲岛广西涠洲岛蚀凹槽、波切台蚀凹槽
16、、波切台-广西涠洲岛广西涠洲岛 波切台上的海蚀窝穴波切台上的海蚀窝穴 广西涠洲岛广西涠洲岛广广西西涠涠洲洲岛岛的的海海蚀蚀窝窝穴穴 波浪运动使海水在岸边反复前进称波浪运动使海水在岸边反复前进称进流进流 intergressionintergression、后退称后退称回流回流reflux,reflux,形成磨圆形成磨圆 度与分选性好的碎屑。度与分选性好的碎屑。粗的形成海滩粗的形成海滩beachbeach、砾滩；细的形成砂坝砾滩；细的形成砂坝sand barsand bar、砂堤砂堤barrierbarrier。如果波浪运动与海岸斜交，可形成与岸平如果波浪运动与海岸斜交，可形成与岸平 行的行的沿
17、岸流沿岸流longshorelongshore current current;在海岸凹入处在海岸凹入处,沿岸流携带的物质沉淀成沿岸流携带的物质沉淀成沙嘴沙嘴sand spitsand spit。被。被 沙嘴隔离在近陆的封闭海域称为沙嘴隔离在近陆的封闭海域称为泻湖泻湖lagoonlagoon。三三.潮汐及其地质作用潮汐及其地质作用1 1.潮汐潮汐tidetide：月球引力作用下造成的海平面：月球引力作用下造成的海平面 周期性升降现象。周期性升降现象。大潮大潮小潮小潮 涨潮涨潮risingrising,落潮落潮fallingfalling 大潮大潮springspring初一、十五；初一、十五；
18、小潮小潮 neapneap初八、二十二。初八、二十二。潮汐作用使海水大规模水平运动，形成潮汐作用使海水大规模水平运动，形成潮潮流流tidal currenttidal current。潮汐影响小的地方河口形成。潮汐影响小的地方河口形成三角洲三角洲deltadelta；潮汐作用大的地方，河口强烈；潮汐作用大的地方，河口强烈冲刷，形成冲刷，形成三角港三角港triangular harbourtriangular harbour。海宁县盐官镇海宁县盐官镇,钱塘江潮钱塘江潮,宽宽1010公里。中秋公里。中秋节后节后2-32-3天，浪高天，浪高3-53-5米，推进米，推进1010米米/秒；大潮秒；大潮极
19、其壮观。极其壮观。潮汐条件潮汐条件:a.:a.狭窄的河道；狭窄的河道；b.b.向海张开的漏向海张开的漏斗状河口；斗状河口；c.c.河口处的水下砂堤（抬升浪河口处的水下砂堤（抬升浪高）；高）；d.d.强东南风。强东南风。沿海地区利用海进、海退来运输。沿海地区利用海进、海退来运输。潮汐带沉积物中含有丰富的石油。潮汐带沉积物中含有丰富的石油。四四.洋流及其地质作用洋流及其地质作用1.1.洋流洋流ocean currentocean current:定向流动的广海海水。定向流动的广海海水。控制因素控制因素：定期的信风：定期的信风trade wind(trade wind(中纬度中纬度 的西风流的西风流
20、)、海水的温差、含盐度的不同、海水的温差、含盐度的不同(密密 度流度流)、科里奥利效应、大陆和岛屿的位置、科里奥利效应、大陆和岛屿的位置、海底地貌。海底地貌。表层洋流影响深度表层洋流影响深度100m;海水蒸发量海水蒸发量,则淡化，如西湖。则淡化，如西湖。(2)(2)如果隔开部分淡水注入量如果隔开部分淡水注入量 海水蒸发量海水蒸发量,则咸化。如约旦西部地中海与红海之间则咸化。如约旦西部地中海与红海之间 的死海。的死海。咸化海为还原环境；盐度增加咸化海为还原环境；盐度增加,则沉积白则沉积白 云石、石膏、芒硝、盐。云石、石膏、芒硝、盐。淡化海底部也是还原环境。如无垂直对淡化海底部也是还原环境。如无垂
21、直对 流，则严重缺氧，不适应盐度变化的底流，则严重缺氧，不适应盐度变化的底 栖生物必亡。栖生物必亡。二二.滨海沉积滨海沉积1.1.滨海滨海shoreshore:(:(图图14-10)14-10)为波浪及潮汐强烈活动为波浪及潮汐强烈活动 的近岸区的近岸区,可达数公里宽。可达数公里宽。可分为外滨可分为外滨（潮水（潮水 下限带下限带)、前滨、前滨(潮间带潮间带)、后滨、后滨(潮水上限带潮水上限带)三个三个 带。带。offshoreoffshore，foreshoreforeshore，backshorebackshore。后滨带后滨带 前滨带前滨带 外滨带外滨带 滨海带划分示意图滨海带划分示意图高潮
22、线高潮线-磁石上黑色部分的上界磁石上黑色部分的上界2.2.外滨外滨(潮水下限带潮水下限带)、前滨前滨(潮间带潮间带)5)5特征特征:a.a.水浅、动荡、氧气足、阳光充沛。水浅、动荡、氧气足、阳光充沛。b.b.生物有绿藻、兰绿藻及海洋底栖生物。生物有绿藻、兰绿藻及海洋底栖生物。c.c.沉积物分选性好、磨圆度好如砂、砾。沉积物分选性好、磨圆度好如砂、砾。d.d.具交错层、波痕、干裂纹、雨痕、虫迹等原生具交错层、波痕、干裂纹、雨痕、虫迹等原生 构造。构造。e.e.动荡的海水导致竹叶状灰岩、鳊状灰岩的形成。动荡的海水导致竹叶状灰岩、鳊状灰岩的形成。3.3.后滨带后滨带(潮水上限带潮水上限带):):近岸
23、近岸,水不畅水不畅,潮湿潮湿,适适 宜植物生长宜植物生长,易形成泥炭易形成泥炭(marl),(marl),最后转变成最后转变成 煤煤coalcoal。砾石滩砾石滩 砾石堤砾石堤-大连金石滩大连金石滩铁质海滩铁质海滩-厦门厦门 滨滨 海海 碳碳 酸酸 盐盐 沙沙 滩滩 滨海潮坪（泥滩）滨海潮坪（泥滩）滨海带沉积物上的雨痕滨海带沉积物上的雨痕三三.浅海沉积浅海沉积1.1.浅海浅海：水深：水深2003000m,3000m,平均平均4600-55004600-5500m)m)1 1.位置位置：洋底：洋底2 2.环境环境:海水平静；生物稀少；沉积物少；海水平静；生物稀少；沉积物少；悬浮粒级小于半深海（粉
24、沙与泥之间）。悬浮粒级小于半深海（粉沙与泥之间）。3.3.沉积物沉积物：软泥、金属泥锰结核、浊流沉：软泥、金属泥锰结核、浊流沉 积积,等深流沉积。等深流沉积。3.13.1 软泥软泥：来自陆地的风化产物，漂得很远：来自陆地的风化产物，漂得很远 且可以沉积下来的物质（更细的且可以沉积下来的物质（更细的 物质将永远悬浮在水中）。物质将永远悬浮在水中）。A A生物软泥生物软泥(含硅质骨骼含硅质骨骼+钙质骨骼钙质骨骼50%50%、生物、生物 碎屑碎屑50%)50%)B B含火山碎屑的红色粘土含火山碎屑的红色粘土3.1.1 3.1.1 金属泥金属泥:洋脊中富含金属元素的泥状沉积物。洋脊中富含金属元素的泥状
25、沉积物。成因成因 与地幔上升有关与地幔上升有关(岩浆分泌出含金属元素的热岩浆分泌出含金属元素的热 水溶液水溶液海水与含金属元素的岩浆相互作用海水与含金属元素的岩浆相互作用)。含重要的矿产资源含重要的矿产资源Cu-PbCu-Pb-Zn-Cr-Mo-V-Zn-Cr-Mo-V3.1.2 3.1.2 锰结核锰结核：胶体凝聚而成；核心为生物屑、岩屑；：胶体凝聚而成；核心为生物屑、岩屑；MnMn成皮壳状、同心圈状；直径可达成皮壳状、同心圈状；直径可达8cm8cm；并可；并可 吸附其它金属元素。吸附其它金属元素。3.1.3 3.1.3 碳酸钙沉积补偿线碳酸钙沉积补偿线CCDCCD定义定义:碳酸钙全部溶解不碳
26、酸钙全部溶解不 能沉淀的深度线，其深度能沉淀的深度线，其深度4500-50004500-5000米。米。这就是为什么钙质软泥沉积在浅部，硅质软泥在这就是为什么钙质软泥沉积在浅部，硅质软泥在 深部的原因：深部的原因：深度增加，深度增加，COCO2 2含量增高，所有碳酸含量增高，所有碳酸 钙质点下沉到该深度即被全部溶解。钙质点下沉到该深度即被全部溶解。太平洋太平洋45004500米，大西洋米，大西洋50005000米。米。对确定古海洋的位置对确定古海洋的位置,形态形态,水深水深,海底升降有意义。海底升降有意义。3.23.2 浊流沉积浊流沉积：浊积岩：浊积岩turbiditeturbidite,具具
27、A-B-C-D-A-B-C-D-E E鲍玛序列。完整的沉积系列也称为复理鲍玛序列。完整的沉积系列也称为复理 石建造石建造flyschflysch formation formation。浊积岩的鲍玛层序浊积岩的鲍玛层序E.E.块状泥岩块状泥岩,含远洋化石含远洋化石(陆隆环境）陆隆环境）D.D.水平纹层状页岩水平纹层状页岩,含生物化石含生物化石(陆坡陆坡)C.C.丘状波纹层粉砂岩丘状波纹层粉砂岩,前积层理（斜层理）前积层理（斜层理）发育发育(陆坡陆坡)B.B.平行纹层状砂岩平行纹层状砂岩,具粒序性具粒序性(陆坡陆坡)A.A.粗粒递变层砾粗粒递变层砾-砂岩砂岩,冲刷面及印模发育冲刷面及印模发育 (
28、陆坡陆坡)3.3 3.3 等深岩等深岩:在等深流作用下沿等深线沉积而在等深流作用下沿等深线沉积而成的岩石。成的岩石。等深流是指大西洋西部陆隆上沿等深线方等深流是指大西洋西部陆隆上沿等深线方向流动的深部洋流。速度向流动的深部洋流。速度3-30cm/3-30cm/秒；可冲刷、秒；可冲刷、搬运、沉积。搬运、沉积。等深岩特征等深岩特征：分布于陆隆；细砂：分布于陆隆；细砂-粉砂粉砂-泥质泥质互层；分选性好；水平层理发育。互层；分选性好；水平层理发育。第四节第四节 海水的进退海水的进退1.1.海水的进退海水的进退海进特征海进特征：海水大规模的向陆地漫进；陆相：海水大规模的向陆地漫进；陆相 沉积物之上堆积海
29、相沉积。沉积物之上堆积海相沉积。海退特征海退特征：海水大规模向外海后撤；海相沉：海水大规模向外海后撤；海相沉 积物之上堆积陆相或浅水沉积。积物之上堆积陆相或浅水沉积。原因原因：1 1地壳运动：地壳升降；地壳运动：地壳升降；2.2.板块扩张板块扩张 速度变化（快则海进，慢则海退）。速度变化（快则海进，慢则海退）。2 2.海水的来源途径海水的来源途径:含水火山物含水火山物,海水转冰。海水转冰。A A岩浆含水岩浆含水4%4%，火成岩含水，火成岩含水1%1%，即岩浆，即岩浆岩岩 浆岩可释放浆岩可释放3%3%水到海水中。水到海水中。B B地幔物质含水地幔物质含水0.5%0.5%（原生水），其释放可（原生
30、水），其释放可 使海水总量增加。使海水总量增加。C C冰川消融冰川消融可使海水量增加可使海水量增加,海平面上升海平面上升;反反 之则海平面下降。之则海平面下降。澳珊瑚岛 本章重点本章重点一、重要术语一、重要术语波浪、浪基面、泻湖、潮坪、波切台、波筑台、海蚀波浪、浪基面、泻湖、潮坪、波切台、波筑台、海蚀平衡剖面、潮汐、外滨、前滨、后滨、平衡剖面、潮汐、外滨、前滨、后滨、鲕状结构鲕状结构、碳、碳酸钙沉积补偿线酸钙沉积补偿线CCDCCD、风暴岩、等深流、浊流。、风暴岩、等深流、浊流。二、基本特征二、基本特征1.1.海与洋的区别海与洋的区别 2.2.波浪的波浪的4 4点起因点起因3.3.我国潮汐形成的我国潮汐形成的4 4个条件个条件 4 4 滨海带（外滨、前滨、后滨）的沉积特征滨海带（外滨、前滨、后滨）的沉积特征5.5.浅海沉积带的浅海沉积带的4 4点特征点特征6.6.形成珊瑚礁的形成珊瑚礁的5 5个条件个条件7.7.半深海的半深海的7 7种沉积物质种沉积物质8.8.深海带的深海带的4 4种沉积物质种沉积物质9.9.浊流沉积与鲍玛序列的基本特征浊流沉积与鲍玛序列的基本特征
