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淺海沉積是水深大致為20~200米範圍內的海底沉積,主要分佈在大陸架區,也稱陸架沉積。淺海沉積物主要來自大陸,但在一些低緯度海區和外陸架,也可見到自生的碳酸鹽沉積和生物沉積。淺海沉積物主要由陸源碎屑組成,根據粒徑大小及級配狀況可劃分為礫石、砂、粉砂、泥或粘土等主要類型。

1 淺海沉積 -簡介

淺海沉積是指海洋水深大致為20~200米範圍內的海底沉積。淺海指正常浪基面以下至水深200m的較平坦的廣闊淺水海域(陸棚範圍),平均坡度一般只有幾分,不超過4度。淺海的水動力包括波浪、洋流(離岸流)、潮汐流及密度流(風暴碎屑流)等。在正常情況下,淺海水流速度比較緩慢,對沉積物表面不會產生重大影響。強風暴時,強波浪能影響到海底,可使沉積物呈懸浮狀態向海中搬運幾十公里。正常氣候時,開闊、平坦、平靜、細粒、懸浮沉積,水平層理,生物豐富,保存完整(古生物化石多數在淺海保存)。

淺海沉積主要特徵表現在:

過度帶沉積

淺海沉積

 

過度帶沉積

為臨濱與淺海之間的過渡區。臨濱帶與過渡帶之間的界線通常以坡度的突變和沉積物面貌來劃分。 臨濱帶的陡坡向下,坡度變緩時,即進入過渡帶。坡度一般只有幾分(近於水平),深度取決於海水能量。越低能,深度愈小。過渡帶上界(與臨濱分界),水深的變化在2-20m之間,平均8-10 m。 

過渡帶沉積特徵:沉積物通常為粘土質粉砂和粉砂。在強風暴期,也可沉積砂質層。生物的個體和種類極為繁多,生物擾動構造發育,有時會嚴重破壞層理構造,形成均勻層理。

淺海陸棚沉積

淺海陸棚又稱大陸架,是正常浪基面以下向外海與大陸斜坡相接的廣闊的淺海沉積地區,水深10-20m 以下至水深130-200m 左右,坡度較緩(平均只有0.07'), 一般不超過4度。

淺海沉積 
淺海陸棚沉積

淺海陸棚沉積環境基本特徵(含風暴沉積):
海底地形:開闊、平坦,有相對隆起的沙壩和淺灘,有相對低洼的溝谷(影響:三角洲、風暴、海流)。
水動力:以波浪和海流為主,靜水低能。
沉積物:粉砂和泥為主,砂少。砂岩的成熟度高。常見海綠石。
沉積構造:水平層理為主,可發育交錯層理,丘狀層理是淺海陸棚沉積所特。缺乏曝露標誌。
化石特徵:化石豐富,保存完整,生物遺體有時可富集成介殼層,潛穴和生物擾動構造發育。

2 淺海沉積 -類型

淺海沉積物主要由陸源碎屑組成,根據粒徑大小及級配狀況可劃分為礫石、砂、粉砂、泥或粘土等主要類型。美籍加拿大海洋地質學家K.O.埃默里按成因將淺海沉積物劃分為以下5種類型:

① 陸源沉積物。大陸岩石風化和侵蝕的產物,被河流、風、冰川等搬運。入海的沉積物,如礫石、砂、粉砂等。
② 殘留沉積物。較早時期形成而殘留於現今海底的沉積物,其形成與冰後期的海侵有關。殘留沉積所顯示的早期沉積環境(如濱岸、陸上環境)與目前所處的淺海環境截然不同。
③ 自生成因的沉積物。從海水中沉澱,通過化學作用而形成的沉積物,如海綠石、磷酸鹽等。
④ 生物成因的沉積物。主要來源於生物體,大部分由鈣質物質組成。
⑤ 殘餘沉積物。指下伏岩層遭受風化而就地形成的沉積物。
埃默里認為,現代陸架面積的70%,被殘留沉積物所覆蓋。有的學者則對殘留沉積物的概念提出了修正,將受到改造過的殘留沉積物,另稱為變余沉積物。

3 淺海沉積 -分佈

淺海沉積淺海沉積類型分布圖

物質來源狀況和搬運方式對陸架沉積物的分佈有重要影響。在陸源物質十分豐富的開闊陸架上,主要為粉砂質泥。由於受海流,特別是沿岸流的影響,陸源物質的強沉積區多半局限在一定範圍內(如離岸幾十海里的範圍內)。如果陸架狹窄,整個陸架區往往被現代陸源物質所覆蓋。若陸架寬闊,現代陸源物質尚不足以覆蓋整個陸架區,則殘留沉積物可直接出露於海底。

砂質沉積是淺海陸架上最常見的沉積類型,主要分佈在平坦而開闊的陸架上和海底淺灘、海灣入口處及其外側附近。
泥質沉積主要來源於河流的懸移質,多分佈在大河口外面、半封閉海灣內、開闊陸架的低凹部分及有大河注入的內陸架上。
礫石沉積主要見於海峽內、岩石岬角外面以及基岩裸露的海底附近。
碳酸鹽沉積主要分佈在陸源沉積速率較低和緯度較低的陸架上,如美國東南岸外、澳大利亞西北海區等。有少量碳酸鹽以「藻脊」形式出現在陸架邊緣,是由各種藻類及有孔蟲等生物遺體組成。

淺海沉積物的分佈常受區域性特點與緯度分帶的影響。如有圖所示,陸源砂和粉砂廣佈於中緯度海域,在低緯度海域往往被鈣質生物沉積所代替,冰川搬運的物質主要出現在兩極地區。自高緯度海域至低緯度海域,隨著化學風化的增強,沉積物中長石的含量減少,石英的含量增多。自生成因的沉積物多出現在上升流地帶的陸架外緣(主要在大洋東緣)。

4 淺海沉積 -沉積物

淺海沉積淺海沉積

淺海帶占海洋麵積的25%,但這一海域的沉積物卻占海洋全部沉積物的90%。淺海沉積物有3類:碎屑沉積物主要是沙質級的,由於波浪隨海深的增加而減弱,所以碎屑沉積物的粒徑一般是從淺水往深水變小。但是因潮流、洋流,以及海底的起伏和大陸的剝蝕強度等的影響,現代的淺海帶的沉積物的粒度,並非都是近岸粗,遠岸細。生物沉積主要是生物遺體形成的沙和泥,它們成分主要為碳酸鈣質。在熱帶、亞熱帶的溫暖海洋中,還有以珊瑚骨骼為主,其他生物的骨骼和殼體為輔所構成的生物礁堆積,叫珊瑚礁。化學沉積物主要是來自大陸的鐵、錳、鋁、硅的氧化物和氫氧化物的膠體,與海水電解質相遇時,絮凝成鮞狀或豆狀的沉積物。 

5 淺海沉積 -影響因素

影響淺海沉積物形成和分佈的因素十分複雜。主要有:

①水動力條件,主要是波浪和水體的流動,是沉積物搬運的重要營力。

②物質來源狀況,陸源物質可通過河流、冰川、海岸侵蝕等途徑輸入淺海區。

③生物作用,生物骨骼與遺殼參與沉積物的組成;生物體對沉積物的擾動,形成一些特殊的結構與構造。

④化學作用,特別是在海水與淡水的混合區,對細粒物質的沉積起主導作用,而在一些低緯度海域,可與生物作用一起形成碳酸鹽等沉積。

⑤陸架的輪廓、寬度與海底地形要素。

⑥海平面變動過程。

⑦氣候的影響,可形成沉積物的緯度分帶(見海洋沉積)。

6 淺海沉積 -中國海域

淺海沉積淺海沉積特徵

瀕臨中國大陸的各海域具有廣闊的淺海陸架區。上述陸架沉積的各種成因類型在中國陸架海均有所反映。根據沉積物的大尺度分佈狀況,並考慮到古地理變遷,可把中國陸架沉積劃分為兩個形成時期和成因各不相同的類型:①由河流搬運入海的現代細粒碎屑物質;②殘留沉積。在東海陸架,由長江等河流搬運入海的細粒物質主要分佈在內陸架區,大致以水深50~60米等深淺為界,其外直到陸架邊緣為廣布的殘留沉積。這兩種沉積類型構成了東海陸架沉積的基本格局,這種狀況可一直延伸到南海陸架,只是這兩類沉積的分佈面積比例隨著陸架寬度的變化而有所差異。有時,在這兩類沉積之間存在它們的過渡類型。

7 淺海沉積 -地質作用

淺海距大陸較近、各種生物極其繁盛,是海洋中的最主要沉積區,無論沉積物數量及沉積作用的類型都比海洋中的其它環境分區要豐富得多,古代海相沉積岩中絕大部分也為淺海沉積。

碎屑沉積作用

淺海中90%以上的碎屑物來源於大陸。當不同粒級碎屑進入淺海時,海水的運動使顆粒下沉速度減慢,一些較細的顆粒處於懸浮狀態,海流將這些懸浮物搬運到離岸較遠的地區;較粗的顆粒沉積在近岸地區。因此從近岸到遠岸,依次排列著礫石、粗砂、細砂、粉砂和粘土等。淺海帶沉積物的特點是:近岸帶顆粒粗以砂礫質為主,具交錯層理和不對稱波痕,含大量生物化石,有良好的磨圓度和分選性,成分較單一;遠岸帶粒度細,以粉砂和泥質為主,具水平層理,波痕不發育,有時有對稱波痕,分選好但磨圓度不高,成分較複雜。化學沉積作用
淺海沉積化學沉積成礦床

淺海是化學沉積的有利地區,形成了眾多的化學沉積物,其中許多是重要的礦產。地質歷史時期曾發育過大量淺海化學沉積,現代淺海化學沉積主要發生在中、低緯地區。淺海的化學沉積物主要有碳酸鹽、硅質、鋁、鐵、錳氧化物和氫氧化物、膠磷石和海綠石等。

碳酸鹽沉積在淺海化學沉積物中,碳酸鹽類所佔比重最大,主要為灰岩和白雲岩。碳酸鹽沉積的原因是溫度升高或壓力降低,這樣引起海水中CO2含量減少,重碳酸鈣過飽和形成CaCO3沉澱。在海水動蕩的條件下,碳酸鈣以一定的質點(如岩屑)為核心呈同心圓狀生長,形成鮞粒狀沉積物,成岩后形成鮞狀灰岩。已固結或弱固結的碳酸鈣被波浪沖碎並搓成扁長形團塊,膠結成岩后,形成竹葉狀灰岩。

硅質沉積:海水中的硅質一部分來自大陸,它們以溶解硅(H3SiO4-)和懸浮硅兩種形式搬運;另一部分硅質來源於海底火山作用、海水的溶解作用及生物活動。當硅膠進入海洋后,在溫度較低、偏鹼性的環境中,逐步凝聚而沉積下來,形成蛋白石,進一步脫水形成燧石。燧石常呈結核狀、透鏡狀或條帶狀產出,顏色多樣。

鋁、鐵、錳及海綠石沉積 海水中的鋁、鐵、錳等主要來自大陸。濕熱氣候區強烈的化學風化作用,使Al、Fe、Mn以膠體狀態隨河流遷入海中,在近岸地帶遇電解質而凝聚沉積,在近岸區,因海水動蕩,易形成鮞狀結構或豆狀、腎狀結構。海成鋁土礦是由鋁的氫氧化物組成,鐵質沉積物主要為赤鐵礦和褐鐵礦,而錳質沉積物則以水錳礦、硬錳礦的形式出現。海綠石是一種綠色粘土礦物,是由海水中硅、鋁、鐵的膠體吸附鉀離子而成。

磷質沉積 磷主要以HPO42-的形式存在於海水中,表層海水含磷量低,難以沉積。海洋的下層由於有機物體的分解富含磷質,當富含磷質的海水隨上升洋流到達淺海區后,因壓力減小,溫度升高,CO2的含量降低,磷質發生沉積,形成膠磷石[Ca3(PO42]。膠磷石和其它沉積物共同組成磷灰岩。當含磷量較高時形成磷礦床。

生物沉積作用

介殼石灰岩和生物碎屑岩 淺海帶生活著大量底棲生物,當它們死亡后,生物的殼體與灰泥混雜沉積,可形成介殼石灰岩;生物殼體或骨骼的碎片可以與其它沉積物混雜形成生物碎屑岩。

生物礁 生物礁是指在海底原地增殖、營群體生活的生物,如珊瑚、苔蘚蟲和層孔蟲等的骨骼、外殼以及某些沉積物在海底形成的隆起狀堆積體。珊瑚礁在淺海沉積中有特殊意義,珊瑚蟲對生活環境有較嚴格的選擇,只能生活在20℃左右的海水中,並且要求水質清澈、鹽度正常,水深不超過20m,水流通暢而不激烈動蕩。在這種環璋中,珊瑚蟲不斷繁生,其骨骼逐漸堆積成礁。如果珊瑚環繞島的岸邊生長,形成岸礁;如果珊瑚礁平行海岸分佈,與岸間有一個較寬的水道,則成為堡礁;珊瑚圍繞海底隆起的邊緣生長則形成環狀的礁體,稱為環礁。

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