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水深大於2000米的深海底部的鬆散沉積物。主要分佈在大陸邊緣以外的大洋盆地內。深海沉積物主要是生物作用和化學作用的產物,還包括陸源的、火山的與來自宇宙的物質。其中濁流、冰載、風成和火山物質在某些洋底也可以成為主要來源。由於海底自生礦產資源主要產於深海,而且古海洋學、古氣候學的發展也有賴於深海沉積物的研究。因此,深海沉積的研究日益受到重視。

1 深海沉積 -特徵

深海沉積現代大洋底部主要深海沉積物類型
深海沉積物在性質上不均勻,是通過不同的沉積作用形成的。現代大洋沉積物的組成是多種多樣的。主要沉積物有:陸源碎屑沉積物、硅質沉積物、鈣質沉積物、深海粘土,深海軟泥,與冰川有關的沉積物和大陸邊緣沉積物等。

水動力等條件:洋流流動緩幔,海底溫度低,物理風化作用微弱,化學作用也很緩慢,沉積速率很低。沉積構造:水平層理、韻律層理、塊狀層理。沉積物:主要有深海軟泥和深海粘土組成。
軟泥或深海軟泥:含量>30%的微體生物殘骸組成,如抱球蟲軟泥和放射蟲軟泥(放射蟲殘骸50%以上)。碳酸鹽含量平均65%,也可稱為鈣質軟泥。碳酸鹽少於30%,可稱為硅質軟泥。深海黏土:少於30%的微體生物殘骸組成稱為。

深海沉積安徽棲霞組海綿骨片灰岩
深海粘土中,褐色粘土是深海遠洋中最主要的一種沉積物類型,主要由粘土礦物及陸源穩定礦物殘餘物組成,尚有火山灰和宇宙微粒。碳酸鹽含量少於30%。

在局部地區,各種礦物的化學和生物化學沉澱作用也是形成深海沉積的一個重要因素,如錳結核、鈣十字沸石等,可導致Fe、Mn、P等礦產的形成。另外,海底火山、火山噴發、風以及宇宙物質也為深海環境提供了一定數量的物質來源。

古生物特徵:濁流作用停息時,深海沉積中含典型的遠洋浮游生物,如有孔蟲、放射蟲等,在層面上有複雜的遺迹化石,如彎曲狀、螺旋狀、網格狀等。在濁積岩中則有異地帶來的淺水化石,如淺水底棲有孔蟲、鈣藻和大型介殼化石等。

深海沉積海底扇及其沉積模式
岩礦特徵:深海濁積砂岩的成熟度低,其礦物成分為陸源碎屑,且多為不穩定成分。除石英之外,還有相當多的岩屑、長石、雲母和泥質,多為硬砂岩或岩屑砂岩及長石砂岩類。有時含淺水生物碎屑。分選和磨圓均較差,基質含量一般大於15%(基質支撐結構)。
海底扇主要是由濁流和部分滑塌作用在海底峽谷出口處的深海中形成的水下扇形堆積體。
海底扇的主要岩相類型
海底扇沉積中除了濁流沉積外,還包括下列主要岩相類型(按海底扇沉積體系表達,濁積岩和鮑馬序列只是其中一部分):
塊狀砂岩相:以塊狀砂岩為主,夾少量頁岩。砂岩底部具沖刷構造,遞變層理不明顯。由液化流或顆粒流形成的。
深海沉積海底扇沉積模式
具碟狀和管狀構造的塊狀砂岩相:其特徵與塊狀砂岩相類似,所不同的是發育有液化作用形成的碟狀構造和管狀構造。
遞變層理礫狀砂岩相:粒度比濁積岩的A、B段粗,頁岩和泥岩很少。底界沖刷面和底痕,遞變層理,平行層理。
顆粒支撐的礫岩相:分為塊狀混雜礫岩、雙向遞變礫岩、正遞變礫岩和遞變—層狀礫岩。
基質支撐的塊狀混雜礫岩相:在礫石之間含有大量泥和砂的基質,分選性差,無定向組構,形成於水下碎屑流。
滑塌岩相:具有基質支撐的混雜結構,見有明顯的滑塌現象。
扇根:是主水道發育區;主要是各種粗碎屑堆積(礫岩組成的非濁流塊體—重力搬運沉積物);塊狀混雜礫岩、雙向遞變礫岩、遞變—層狀礫岩。水道兩側天然堤上主要是粉砂和粘土組成的低密度濁積岩,相當於鮑馬層序的C、D、E段。
扇中:網狀水道和扇前朵葉的分布區。網狀水道中主要發育遞變層理礫狀砂岩、塊狀砂岩、具碟狀構造的塊狀砂岩;水道之外的漫堤沉積物,主要是細粒的低密度遠洋濁積岩,相當於C、D、E段。
扇端:平緩,無水道發育。主要是濁積岩。為末梢濁積岩或稱遠源濁積岩:主要由C、D、E段組成。

2 深海沉積 -類型

深海沉積深海沉積岩
深海沉積物的主要類型如下:
生源沉積物。統稱生物軟泥,指含生物遺體超過30%的沉積物。主要有兩種:①鈣質軟泥,為鈣質生物組分大於30%的軟泥(生物組分以碳酸鈣為主),包括有孔蟲軟泥(抱球蟲軟泥)、白堊軟泥(顆石藻軟泥)和翼足類軟泥。②硅質軟泥,為硅質生物組分大於30%的軟泥(生物組分以非晶質二氧化硅為主),包括硅藻軟泥和放射蟲軟泥。
非生源沉積物。主要有:①褐粘土,②自生沉積物,③火山沉積物,④濁流沉積物,⑤滑坡沉積物,⑥冰川沉積物,⑦風成沉積物。
有些學者常把深海的各種生物軟泥和褐粘土稱為遠洋沉積物。

3 深海沉積 -分佈

深海沉積沉積物
不同的沉積類型,其分佈不同。
鈣質軟泥。覆蓋大洋麵積約45.6%。主要分佈在大西洋、西印度洋與南太平洋。分佈水深平均約為3600米。以有孔蟲軟泥分佈最廣,顆石藻軟泥次之,翼足類軟泥主要由文石組成,易於溶解,分佈很窄,主要存在於大西洋熱帶區水深小於2500~3000米的地方。
硅質軟泥。覆蓋大洋麵積約10.9%。硅藻軟泥主要分佈在南、北高緯度海區(南極海域與北太平洋),平均水深約3900米。放射蟲軟泥主要分佈在赤道附近海域,平均水深約為5300米。
褐粘土。也稱紅粘土或深海粘土,為生源物質含量小於30%的粘土物質。因含鐵礦物遭受氧化而呈現褐色至紅色。在大洋中所佔面積約為30.9%,主要分佈在北太平洋、印度洋中部與大西洋深水部位。平均分佈水深為5400米。由於分佈水深較大,生源物質大部分被溶解,所以非生源組分佔優勢。主要成分是陸源粘土礦物,此外還有自生沉積物(如
深海沉積深海沉積
氟石、錳結核等)、風成沉積物、火山碎屑、部分未被溶解的生物殘體及宇宙塵等。
自生沉積物。海水中由化學作用形成的各種物質。主要有錳結核、蒙脫石和氟石等。錳結核的分佈十分廣泛,但其成分隨地而異(見深海錳結核)。蒙脫石與氟石在太平洋與印度洋比較豐富,大西洋稀少。
火山沉積物。來自火山作用的產物。主要分佈在太平洋、印度洋東北部、墨西哥灣與地中海等地。
濁流沉積物。由濁流作用形成的沉積物,常呈陸源砂和粉砂層夾於細粒深海沉積物中。主要分佈在大陸坡麓附近,在太平洋北部和印度洋周圍較發育。
滑坡沉積物。由海底滑移或崩塌形成的物質。主要分佈在大洋盆地的邊緣及一些地形較陡的海域。
冰川沉積物。大陸冰川前端斷落於海中形成的浮冰挾帶著來自陸地和淺水區的碎屑物質,可達遠離大陸的深海地區。當浮冰融化,碎屑物質沉落海底,便形成冰川沉積物。主要分佈在南極大陸周圍和北極附近海域。
風成沉積物。為風力搬運入海的沉積物。主要分佈在太平洋和大西洋南緯30°和北緯30°附近的乾燥氣候帶及印度洋西北海區。風成沉積物有時不單獨列為深海沉積的一個類型。
此外,在深海沉積物中經常發現的宇宙塵,因其數量較少,一般也不單獨列為一種沉積類型。但是深海宇宙塵的研究具有重要的價值。
概括地說,深海沉積物分佈的狀況是:各大洋中以鈣質軟泥和褐粘土為主,鈣質軟泥主要分佈在海嶺和高地上,褐粘土則見於深海盆地;硅質軟泥和冰川沉積物主要分佈在南、北極附近海域;放射蟲軟泥主要分佈在太平洋赤道附近;自生沉積物分佈在太平洋中部和南部以及印度洋東部;濁流沉積物分佈在洋盆周圍;火山沉積物散布在各地並在火山帶附近富集。

4 深海沉積 -影響因素

影響和控制深海沉積的因素除物質來源外,搬運營力和沉積作用也有重要影響。
在深海區,搬運沉積物的營力主要有大洋環流、濁流和深海底層流等。在局部海域風與浮冰的搬運也有重要作用。環流將細的陸源懸浮物與生源物帶至深海,在底層流活動強烈的大洋邊緣,常順流向形成窄長的沉積體。在底層流活動弱的地區,沉積物均一地覆蓋於海底。
洋盆中由於生物、物理和化學條件的不同,導致各類沉積物的沉積因素也不同。影響鈣質沉積物的主要因素有:生物的供應、水深、深水循環狀況等。雖然鈣質生物死亡后在下沉過程中大部分被溶解,但生產力越高,在海底堆積的生物殘體的絕對量就越多,所以鈣質軟泥主要分佈在熱帶和溫帶生產力高的海域。此外,碳酸鹽補償深度對鈣質沉積物的分佈也有重要影響。影響硅質沉積物的主要因素有:硅質生物的供應量,硅質骨骼的溶解程度等。例如,在南、北兩極附近海水中含有豐富的硅藻,因此,硅藻沉積物廣佈於高緯度海域。
深海沉積物的沉積速率極其緩慢,一般約為 0.1~10厘米/千年。由於受陸源物質的影響,從洋盆邊緣到中心,沉積速率由大變小,而且,不同的沉積類型,甚至不同的洋底部位上其沉積速率也有很大的差別。鈣質沉積物的沉積速率約為1~4厘米/千年;硅質沉積物的沉積速率約為 0.1~2厘米/千年,深海粘土的沉積速率最低,小於0.1~0.4厘米/千年。

5 深海沉積 -參考資料

1,W.H.Berger,Deep Sea Sedimentation,C.A.Buck & C.L.Drake,eds,The Geology of ContinentalMargins,SpringerVerlag,New York,1974.

2,http://jpkc.cugb.edu.cn/jpkc/sedimentary/index.htm

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