海洋环境及其相模式-1-(陆源碎屑海相)课件.ppt
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- 海洋环境 及其 模式 碎屑 海相 课件
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1、1地质学专业主干课地质学专业主干课 沉积学与古地理学沉积学与古地理学2第八章 海洋环境及其相模式第一节第一节 概述概述 一、海洋环境一般特征一、海洋环境一般特征 二、海洋环境分带二、海洋环境分带第二节第二节 陆源碎屑海洋环境和相模式陆源碎屑海洋环境和相模式第三节海洋碳酸盐岩沉积环境和相模式第三节海洋碳酸盐岩沉积环境和相模式 3 现代海洋约占地球表面积的现代海洋约占地球表面积的71%,地史时期海洋所占地史时期海洋所占的地表面积的比例更大的地表面积的比例更大。因此,海洋环境在地质历史中占。因此,海洋环境在地质历史中占有极其重要的位置。有极其重要的位置。一、海洋环境的一般特征一、海洋环境的一般特征4
2、 海洋是沉积作用的重要场所,海洋沉积岩层的海洋是沉积作用的重要场所,海洋沉积岩层的规模较大规模较大,分布稳定分布稳定。许多重要的沉积矿产和油气田都产于海相地层中。许多重要的沉积矿产和油气田都产于海相地层中。一、海洋环境的一般特征一、海洋环境的一般特征5 6 海洋环境的物理化学特征与大陆环境差别较大。在海岸海洋环境的物理化学特征与大陆环境差别较大。在海岸带,由带,由潮汐潮汐、波浪波浪和和海流海流引起的海水运动比较显著。引起的海水运动比较显著。潮汐主潮汐主要在沿岸地区要在沿岸地区,波浪可以影响到浅海区波浪可以影响到浅海区。一、海洋环境的一般特征一、海洋环境的一般特征 与湖泊环境相比,与湖泊环境相比
3、,除潮汐作用外除潮汐作用外,其它作用只是,其它作用只是规模大规模大小的不同小的不同。一般来说,海水温度比大陆水体低,海水温度的。一般来说,海水温度比大陆水体低,海水温度的变化也比较小。变化也比较小。含盐是海水的重要特征之一。正常海水的含盐度为含盐是海水的重要特征之一。正常海水的含盐度为3.5%,高于,高于3.5%者为者为咸化海咸化海,低于,低于3.5%者为者为淡化海淡化海。海水。海水的含盐度不仅对的含盐度不仅对海洋生物海洋生物有重要影响,同时对有重要影响,同时对沉积物的性质沉积物的性质也有很大影响。也有很大影响。海水的海水的PH值一般界于值一般界于7.2-8.4之间,呈之间,呈弱碱性弱碱性,而
4、大陆,而大陆湖盆的水体一般呈湖盆的水体一般呈弱酸性弱酸性。7 波浪波浪作用是海岸地貌形成过程中最为活跃的营力之一。作用是海岸地貌形成过程中最为活跃的营力之一。风对海面作用,使水质点作圆周运动,海面水体随之发生风对海面作用,使水质点作圆周运动,海面水体随之发生周期性起伏,形成波浪。周期性起伏,形成波浪。8 潮汐潮汐是在太阳和月球引力作用下发生的海面周期性涨是在太阳和月球引力作用下发生的海面周期性涨落现象。落现象。在很多地方为在很多地方为半日潮半日潮-即在一昼夜有两次高潮和两次低即在一昼夜有两次高潮和两次低潮,也有地方发育潮,也有地方发育全日潮全日潮。9洋流洋流10 洋流又称海流,洋流又称海流,海
5、洋中除了潮汐和波浪外,海水沿一海洋中除了潮汐和波浪外,海水沿一定途径的大规模流动称为海流。定途径的大规模流动称为海流。引起海流运动的因素可以是引起海流运动的因素可以是风风,也可以是,也可以是热盐效应热盐效应造造成的海水密度分布的不均匀性。成的海水密度分布的不均匀性。风表现为作用于海面的风应力,热盐效应表现为海水风表现为作用于海面的风应力,热盐效应表现为海水中的水平压强梯度力(如结冰、融冰、降水和蒸发等热盐中的水平压强梯度力(如结冰、融冰、降水和蒸发等热盐效应效应)。)。加上加上地转偏向力地转偏向力的作用,便造成海水既有水平流动,的作用,便造成海水既有水平流动,又有铅直流动。由于海岸和海底的阻挡
6、和摩擦作用,海流又有铅直流动。由于海岸和海底的阻挡和摩擦作用,海流在近海岸和接近海底处的表现,和在开阔海洋上有很大的在近海岸和接近海底处的表现,和在开阔海洋上有很大的差别。差别。11海啸海啸 美国美国DigitalGlobe公司于公司于2004年年12月月29日发布的卫星照片,照日发布的卫星照片,照片是当地时间片是当地时间12月月26日上午日上午10点点20分在斯里兰卡西南部城市分在斯里兰卡西南部城市卡卢卡卢特勒特勒上空拍摄的。上空拍摄的。12 海洋中生物种类繁多,数量丰富,可形成海洋中生物种类繁多,数量丰富,可形成生物礁生物礁。依据生活方式可把海洋生物分为依据生活方式可把海洋生物分为底栖生物
7、底栖生物、游泳生物游泳生物和和浮游生物浮游生物三大类。三大类。浮游生物和游泳生物主要生活在浮游生物和游泳生物主要生活在50-100m的上部水层,的上部水层,底栖生物生活在海洋底部。底栖生物生活在海洋底部。绝大部分底栖生物栖息于水深绝大部分底栖生物栖息于水深10-100m的海底,即海岸的海底,即海岸带至浅海的上部。带至浅海的上部。一、海洋环境的一般特征一、海洋环境的一般特征13 海相沉积岩主要包括海相沉积岩主要包括碳酸盐岩碳酸盐岩、碎屑岩碎屑岩和和粘土岩粘土岩三大类。三大类。其中其中碳酸盐岩碳酸盐岩的分布最为的分布最为广泛广泛,约占海相沉积的,约占海相沉积的一半;一半;碎屑岩碎屑岩的成分一般比大
8、陆环境下形成的碎屑岩的成分一般比大陆环境下形成的碎屑岩单单纯纯,多为单成分砾岩和石英砂岩类;,多为单成分砾岩和石英砂岩类;粘土岩粘土岩的主要成分为蒙脱石,伊利石和水云母。的主要成分为蒙脱石,伊利石和水云母。一、海洋环境的一般特征一、海洋环境的一般特征14第八章 海洋环境及其相模式第一节第一节 概述概述 一、海洋环境一般特征一、海洋环境一般特征 二、海洋环境分带二、海洋环境分带第二节第二节 陆源碎屑海洋环境和相模式陆源碎屑海洋环境和相模式第三节海洋碳酸盐岩沉积环境和相模式第三节海洋碳酸盐岩沉积环境和相模式 15二、海洋环境分带二、海洋环境分带分类依据:分类依据:深度深度、地形地形、水动力水动力等
9、。等。以潮汐作用为主的潮坪分为:以潮汐作用为主的潮坪分为:潮上带潮上带、潮间带潮间带、潮下带潮下带。按海底地形:按海底地形:陆棚(陆架)陆棚(陆架)、大陆斜坡大陆斜坡、深海盆地深海盆地。综合因素分类:综合因素分类:海岸带海岸带、浅海带浅海带、半深海带半深海带和和深海带深海带。16海岸带(滨海带)海岸带(滨海带):位于高潮线到正常浪基面之间,深度位于高潮线到正常浪基面之间,深度一般在一般在20m以内。以内。水动力条件,水化学状况以及海底地形地貌都水动力条件,水化学状况以及海底地形地貌都十分复杂十分复杂。以河流作用为主的地段,形成以河流作用为主的地段,形成三角洲三角洲;以潮汐和波浪作用;以潮汐和波
10、浪作用为主,则形成为主,则形成海滩沙坝海滩沙坝及及障壁砂坝障壁砂坝。17浅海带:浅海带:正常浪基面到正常浪基面到200m。位于陆棚区(大陆架)。位于陆棚区(大陆架)下下部部(主体主体),底部,底部地形平坦地形平坦(不超过(不超过4)。)。浅海通常波浪和海流作用不强(浅海通常波浪和海流作用不强(低能条件低能条件),沉积颗粒),沉积颗粒细小,主要为粉砂、粘土、灰泥沉积。细小,主要为粉砂、粘土、灰泥沉积。在有河流、潮流、风暴流和浊流等活动的地区,可形成在有河流、潮流、风暴流和浊流等活动的地区,可形成砂质沉积。砂质沉积。18半深海带半深海带:200-2000m(可达(可达3400m左右)。处于大陆斜左
11、右)。处于大陆斜坡区,坡区,坡度较陡坡度较陡(4-7)。)。斜坡上常有深切的海底峡谷,形成斜坡上常有深切的海底峡谷,形成峡谷和海山相间峡谷和海山相间的海底的海底地貌特征。地貌特征。该带该带沉积物较细沉积物较细(深海黏土),发育浊流和滑塌堆积时可(深海黏土),发育浊流和滑塌堆积时可形成粗粒沉积物。形成粗粒沉积物。19深海带:深海带:深度大于深度大于2000m(可大于(可大于2000m左右)。左右)。比较平比较平坦坦,属大洋盆地。,属大洋盆地。沉积物多为深海粘土沉积物多为深海粘土?或深海软泥或深海软泥?。在大陆斜坡的在大陆斜坡的坡角附近坡角附近,常有海底扇(或者海沟)的粗碎,常有海底扇(或者海沟)
12、的粗碎屑沉积发育。屑沉积发育。20海底地貌立体示意图海底地貌立体示意图21第八章 海洋环境及其相模式第一节第一节 概述概述第二节第二节 陆源碎屑海洋环境和相模式陆源碎屑海洋环境和相模式 一、海岸(滨海)环境及其相模式一、海岸(滨海)环境及其相模式 二、浅海环境及其相模式二、浅海环境及其相模式 三、半深海三、半深海-深海环境及其相模式深海环境及其相模式第三节海洋碳酸盐岩沉积环境和相模式第三节海洋碳酸盐岩沉积环境和相模式 22一、海岸一、海岸(滨海滨海)环境及其相模式环境及其相模式 海岸环境指海岸环境指最高涨潮线到正常浪基面最高涨潮线到正常浪基面之间的地带,宽度之间的地带,宽度不等,从几十米到几十
13、公里。其特点是海水反复进退,光照不等,从几十米到几十公里。其特点是海水反复进退,光照充足,生物繁盛。充足,生物繁盛。海水的海水的物理、化学、生物特征复杂多变物理、化学、生物特征复杂多变。沉积物类型丰。沉积物类型丰富多彩。除了各种陆源碎屑沉积外,还可形成少量滨海碳酸富多彩。除了各种陆源碎屑沉积外,还可形成少量滨海碳酸岩沉积。岩沉积。23一、海岸一、海岸(滨海滨海)环境及其相模式环境及其相模式 根据障壁性地形的有无可把海岸环境分为陆源根据障壁性地形的有无可把海岸环境分为陆源碎屑碎屑障壁海岸障壁海岸和陆源碎屑和陆源碎屑无障壁海岸无障壁海岸两类。两类。按沉积物性质可将海岸环境分为按沉积物性质可将海岸环
14、境分为陆源碎屑陆源碎屑沉积沉积海岸环境和海岸环境和碳酸盐岩碳酸盐岩沉积海岸环境。沉积海岸环境。海岸的类型多种多样。海岸的类型多种多样。24一、海岸一、海岸(滨海滨海)环境及其相模式环境及其相模式25一、海岸(滨海)环境一、海岸(滨海)环境 (一)无障壁海岸环境和相模式(一)无障壁海岸环境和相模式 (二)障壁海岸环境和相模式(二)障壁海岸环境和相模式 (三)陆源碎屑海岸环境沉积的判别标志(三)陆源碎屑海岸环境沉积的判别标志二、浅海环境及其沉积特征二、浅海环境及其沉积特征 (一)过渡带沉积(一)过渡带沉积 (二)浅海陆棚沉积(二)浅海陆棚沉积三、半深海三、半深海 深海环境及其沉积特征深海环境及其沉
15、积特征第二节第二节 陆源碎屑海洋环境和相模式陆源碎屑海洋环境和相模式 26(一一)无障壁海岸环境及其相模式无障壁海岸环境及其相模式陆源碎屑陆源碎屑无障壁海岸无障壁海岸:指与广海陆棚之间不存:指与广海陆棚之间不存在障壁岛、沙坝在障壁岛、沙坝(或生物礁)(或生物礁)等障壁地形。海水与等障壁地形。海水与大洋大洋连通性好连通性好,可以充分的流通,海水盐度正常。,可以充分的流通,海水盐度正常。受到明显的受到明显的波浪和沿岸海流波浪和沿岸海流的作用。的作用。陆源碎屑陆源碎屑障壁海岸障壁海岸:指与广海陆棚之间存在的:指与广海陆棚之间存在的障壁地形,使海域障壁地形,使海域隔绝或部分隔绝隔绝或部分隔绝,近岸海水
16、处于,近岸海水处于局限流通或半局限流通状态。局限流通或半局限流通状态。以以潮汐为主潮汐为主(广阔地带)(水动力能量一般较(广阔地带)(水动力能量一般较弱),弱),波浪不明显波浪不明显(比较),障壁内(局限海、泻(比较),障壁内(局限海、泻湖)海水湖)海水盐度不正常盐度不正常。27(一一)无障壁海岸环境及其相模式无障壁海岸环境及其相模式1 1、地貌单元划分、地貌单元划分 标志性特征:以标志性特征:以发育海滩发育海滩为特征。为特征。根据地貌、水动力条件和沉积物特征,可分:根据地貌、水动力条件和沉积物特征,可分:海海岸砂丘岸砂丘、后滨带后滨带、前滨带前滨带和和临滨带临滨带。28(一一)无障壁海岸环境
17、及其相模式无障壁海岸环境及其相模式291.无障壁海岸的地貌单元无障壁海岸的地貌单元海岸砂丘:海岸砂丘:下界位于最大风暴涨潮位附近。下界位于最大风暴涨潮位附近。后滨:后滨:海岸砂丘与平均高潮线之间,相当于海岸砂丘与平均高潮线之间,相当于潮上带潮上带。前滨:前滨:平均高潮线与平均低潮线之间,相当于平均高潮线与平均低潮线之间,相当于潮间带潮间带。临滨:临滨:平均低潮线与浪基面之间,相当于平均低潮线与浪基面之间,相当于潮下带潮下带。前滨与临滨。前滨与临滨地区常发育有沿岸沙坝。地区常发育有沿岸沙坝。过渡带:过渡带:浪基面以下(附近)。浪基面以下(附近)。301.无障壁海岸的地貌单元无障壁海岸的地貌单元临
18、滨与过渡带的临滨与过渡带的分界分界常是以临滨陡坡常是以临滨陡坡向下变缓的转折点向下变缓的转折点为界。为界。在泥和沙组成的海岸地带,临滨和过渡带的界线是以沉积在泥和沙组成的海岸地带,临滨和过渡带的界线是以沉积物的物的粒度变化粒度变化确定的。临滨带为纯净的砂质沉积物,过渡带主确定的。临滨带为纯净的砂质沉积物,过渡带主要由粉砂质沉积物(砂泥互层与水平层理)组成。要由粉砂质沉积物(砂泥互层与水平层理)组成。远滨:远滨:泥泥-页岩、水平层理、生物丰富、化石保存完整。页岩、水平层理、生物丰富、化石保存完整。312.无障壁海岸的水动力状态无障壁海岸的水动力状态 一个海滩环境,从海岸砂丘向下到后滨、前滨、临滨
19、一个海滩环境,从海岸砂丘向下到后滨、前滨、临滨,乃至过渡带和远滨,水动力表现出有规律的变化。,乃至过渡带和远滨,水动力表现出有规律的变化。海岸带海岸带水动力状况比较复杂水动力状况比较复杂,受到,受到风风、河流河流、波浪波浪、潮汐潮汐和和海流海流的作用。其中主要是的作用。其中主要是波浪波浪和和潮汐潮汐作用。作用。(1)波浪波浪(2)海流海流(3)潮汐流潮汐流32(1)波浪:波浪:在海岸带,控制在海岸带,控制海滩海滩发育和变化的主要因素是发育和变化的主要因素是波浪作用。波浪作用。波浪不但是波浪不但是搬运和沉积搬运和沉积的营力,而且也是的营力,而且也是冲刷和侵蚀冲刷和侵蚀的的营力。营力。在海岸带,随
20、着在海岸带,随着波浪性质波浪性质的不断变化,侵蚀、搬运和沉的不断变化,侵蚀、搬运和沉积作用也随之发生相应的变化。积作用也随之发生相应的变化。3334现代海洋波浪过程现代海洋波浪过程Follow this wave:Swell(涌浪)(涌浪)Build up(成长)(成长)Breaker(破浪)(破浪)Surf(拍岸浪)(拍岸浪)Swash(上冲流)(上冲流)35(2)海流)海流当碎浪到达海边后,海水冲向海岸,形成当碎浪到达海边后,海水冲向海岸,形成冲流带冲流带。海水沿海滩面向上流动称海水沿海滩面向上流动称上冲流上冲流。上冲流到达一定高度时,沿。上冲流到达一定高度时,沿海滩面斜坡向海流动,称为海
21、滩面斜坡向海流动,称为回流回流。回流在重力的作用下逐渐加速,在冲流带下部达到最大值,这回流在重力的作用下逐渐加速,在冲流带下部达到最大值,这种种回流可使下一个破碎波浪迅速消失回流可使下一个破碎波浪迅速消失。上冲流和回流是形成上冲流和回流是形成海滩海滩和和沿岸砂坝沿岸砂坝的主要营力的主要营力。37 当波浪以与海岸线当波浪以与海岸线斜交斜交的方向进入坡度平的方向进入坡度平缓的海岸时,在近岸地缓的海岸时,在近岸地区会形成区会形成沿岸流沿岸流和和离岸离岸流流。沿岸流:沿岸流:一般都顺一般都顺着海滩的脊和槽体系平着海滩的脊和槽体系平行于岸线流动。行于岸线流动。离岸流:离岸流:当流至沟当流至沟槽末端则会改
22、变方向,槽末端则会改变方向,近乎垂直于海岸流向海近乎垂直于海岸流向海洋。洋。38(3)潮汐和潮汐流)潮汐和潮汐流 潮汐和潮汐流对海岸带的沉积作用和沉积物的分布具有潮汐和潮汐流对海岸带的沉积作用和沉积物的分布具有极为重要的影响,尤其是在极为重要的影响,尤其是在低波能大潮差的海岸带低波能大潮差的海岸带,喇叭形喇叭形河口湾河口湾和和海湾海湾等地带更加明显等地带更加明显。大洋大洋潮汐潮汐是海平面在天体引潮力作用下的周期性波动是海平面在天体引潮力作用下的周期性波动。在一个周期循环中,涨潮水位和退潮水位的水位差称为。在一个周期循环中,涨潮水位和退潮水位的水位差称为潮差潮差。当潮位升降变化时,在平面上就会出
23、现因水位差引。当潮位升降变化时,在平面上就会出现因水位差引起的海水侧向流动,形成起的海水侧向流动,形成潮汐流潮汐流。一般来说,潮差愈大,形成的潮汐流也愈强。一般来说,潮差愈大,形成的潮汐流也愈强。392.无障壁海岸的沉积物搬运无障壁海岸的沉积物搬运 波浪波浪和由波浪而产生的和由波浪而产生的沿岸流和离岸流沿岸流和离岸流等各种等各种流动水体流动水体是搬运沉积物的主要营力。是搬运沉积物的主要营力。在海岸带较深部位,波浪引起底部水体运动的在海岸带较深部位,波浪引起底部水体运动的速度较少,只能移动细粒物质,并形成速度较少,只能移动细粒物质,并形成对称波痕对称波痕。尽管波浪的向岸速度大于向海速度,但由于重
24、尽管波浪的向岸速度大于向海速度,但由于重力作用的影响,细粒物质仍向海洋方向移动。力作用的影响,细粒物质仍向海洋方向移动。随着波浪向岸方传递,底部水体运动速度增大,随着波浪向岸方传递,底部水体运动速度增大,泥砂随水体发生运动。由于向岸速度明显地大于向泥砂随水体发生运动。由于向岸速度明显地大于向海速度,因此海速度,因此粗粒物质向岸方向搬运粗粒物质向岸方向搬运,而,而细粒物质细粒物质向海方向搬运向海方向搬运,同时形成,同时形成不对称浪成波痕不对称浪成波痕。40 在在破浪带破浪带,水体扰动剧烈,能量较大,一般粗,水体扰动剧烈,能量较大,一般粗的砂、砾会沉积下来,同时,的砂、砾会沉积下来,同时,碎浪带碎
25、浪带的回流亦可将的回流亦可将粗粒沉积物搬向粗粒沉积物搬向破浪带破浪带。因此在因此在破浪带破浪带中堆积了较为丰富的中堆积了较为丰富的粗粒沉积物粗粒沉积物。2.无障壁海岸的沉积物搬运无障壁海岸的沉积物搬运41 在在碎浪带碎浪带,有较强的,有较强的沿岸流沿岸流使泥砂沿海岸线发生使泥砂沿海岸线发生侧向迁移。由于泥砂还受波浪的作用不断垂直于海岸侧向迁移。由于泥砂还受波浪的作用不断垂直于海岸来回运动来回运动,在在沿岸流沿岸流和和波浪波浪两种营力的共同作用下,两种营力的共同作用下,泥砂粒在碎浪带的移动轨迹呈泥砂粒在碎浪带的移动轨迹呈“之之”字形。(复杂的字形。(复杂的波痕)波痕)2.无障壁海岸的沉积物搬运无
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