1海洋地質學(第十三講）2第五章大陸架地質海洋地質學3第五章大陸架地質5.1大陸架地質概況5.2控制陸架沉積作用的因素5.3陸架碎屑沉積5.4陸架碳酸鹽沉積5.5東海陸架沉積模式4大陸架——大陸的自然延伸，通常指自海岸線(海陸交界線——平均高潮線)到海底地形明顯變陡的陸架坡折之間海區(qū)。5.1大陸架地質概況5陸架外緣強調的是“地形明顯變陡”的地方，因此，世界各地陸架外緣的水深不完全一致。在很多地方，陸架坡折處的水深在200m左右，但也有的是把末次冰期低海面的古海岸線（水深130m左右）作為陸架外緣。（大陸架的內外兩個邊界線都是變化的）5.1大陸架地質概況6陸架位于大陸與大洋之間，是大洋和大陸相互作用的區(qū)域。這里既可反映大洋所產生的全球變化信息，又能體現陸地和人類活動對海洋的影響。陸架同時又是冰期和間冰期交替變化過程中環(huán)境變化最劇烈的區(qū)域之一。

5.1大陸架地質概況7陸架海營養(yǎng)鹽豐富，生物繁盛；海底有豐富的礦產資源，包括：砂礦、石油、天然氣；陸架海是國家的重要門戶，是一個國家維護安全和權益的重要地帶。因此，大陸架不僅在海洋科學（海洋地質學）研究中占有重要的位置，而且是鄰海國家重要的資源地和安全保障地帶。5.1大陸架地質概況85.1大陸架地質概況海洋中營養(yǎng)鹽與生物量分布示意圖95.1大陸架地質概況105.1大陸架地質概況111、地形地貌5.1大陸架地質概況

大陸架在地形上是一起伏很小、坡度平緩的水下侵蝕堆積平原。由淺至深經常發(fā)育有堆積臺地、陸架堆積平原、陸架侵蝕—堆積平原、外陸架殘留砂平原等。121、地形地貌5.1大陸架地質概況

在河口附近是水下三角洲平原，向外多為以細粒沉積為主的現代沉積平原，外陸架經常有冰期低海面時形成的潮流沙脊。131、地形地貌5.1大陸架地質概況

無論從地形地貌，還是根據沉積物分布特征，大陸架通常都可分為內陸架和外陸架。內陸架通常屬于沿岸入海河流泥沙堆積臺地的前沿斜坡區(qū)，地形坡度相對較大；外陸架的海底地形十分平緩地傾斜，一直延伸到陸架邊緣，沉積物主要是“殘留沉積”或“殘余沉積”。141、地形地貌5.1大陸架地質概況

中國東海陸架十分寬廣，自浙江沿岸水域一直延伸至臺灣島東北方向的陸架邊緣，可明顯地分為內陸架和外陸架。15161、地形地貌5.1大陸架地質概況

東海陸架60m以淺等深線平直且基本與海岸線平行。而60m以深等深線與岸線斜交或基本垂直，兩區(qū)地形特征不同，反映了不同動力條件對地形發(fā)育的制約作用，也表明沉積物源對地形發(fā)育的影響，因此60m等深線可作為東海內陸架與外陸架的分界線。1760m181、地形地貌5.1大陸架地質概況

根據地形特征，可以將東海大陸架分為六個不同的區(qū)域：瓊港輻射沙脊區(qū)、長江水下三角洲區(qū)、沿岸現代沉積區(qū)、陸架線狀沙脊區(qū)、臺灣海峽地形區(qū)和陸架外緣地形區(qū)。191、地形地貌5.1大陸架地質概況

（1）瓊港輻射沙脊地形區(qū)——在江蘇省南部瓊港外的海底地形十分奇特，。整個地形區(qū)呈北寬南窄的扇形，南北長約320km，在北部東西向最寬達200km，總面積約33000km2。該區(qū)屬于潮流沙脊地形區(qū)，沙脊脊部水深一般為5—20m，寬約10—15km，相對高差約10—15m。沙脊長約數十公里。201、地形地貌5.1大陸架地質概況

（2）浙江近岸地形區(qū)——在浙江近岸以南海區(qū)，等深線呈密集狀、近似平行海岸線延伸。這種平直等深線一直向海到水深60～70m處。浙江近岸地形較陡，沉積物主要是來自長江的細粒沉積物。211、地形地貌5.1大陸架地質概況

（3）長江口外水下三角洲地形區(qū)——該區(qū)在長江口外呈塊垛狀展布，整個地形區(qū)NW—SE向長約560km，SW—NE向寬約300km，總面積約為120000km2，是近代長江三角洲沉積區(qū)。221、地形地貌5.1大陸架地質概況

（4）東海陸架線狀沙脊地形區(qū)——東海陸架最典型的地形單元就是槽脊相間的線狀沙脊，呈NW—SE向、近平行、線狀排列，單個主支沙脊長逾200km，寬約10～15km，沙脊高約10—15m。線狀沙脊分布向陸幾乎達到60m等深線，向海南部達到150m等深線、北部達到120m等深線，幾乎到達陸架邊緣。231、地形地貌5.1大陸架地質概況

（5）陸架外緣地形區(qū)——陸架外緣地形區(qū)等深線走勢與相鄰的近岸兩個區(qū)的等深線趨向完全不同。反映了影響陸架海底地形發(fā)育的水動力條件發(fā)生了變化。241、地形地貌5.1大陸架地質概況

（6）臺灣海峽地形區(qū)——從等深線走勢來看，臺灣海峽地形與東海陸架地形存在較大差異。等深線曲折多變，只是在大陸一側等深線較規(guī)則。這里是一洋流水道，沉積物分布很有限，地形主要受基底構造所控制。252、構造格架5.1大陸架地質概況

大陸架是陸地的自然延伸。因此，大陸架的構造格架基本上延續(xù)了沿岸陸地的構造格局。在拖曳型海岸，大陸架一般為構造臺地，張性斷裂發(fā)育，其走向多與海岸線一致。在碰撞型海岸，大陸架構造取向多與沿岸擠壓構造線一致，往往是褶皺隆起與拗陷盆地相間排列。262、構造格架5.1大陸架地質概況中國東海陸架的構造走向同中國東部沿岸的地質構造走向基本一致，以NE-SW向為主，但被一系列的NW-SE向斷裂所切割。275.1大陸架地質概況282、構造格架5.1大陸架地質概況總體上看，自西向東依次分布有浙閩隆起帶、東海陸架盆地、釣魚島巖漿巖帶（陸架外緣隆起帶）、陸架前緣坳陷、吐葛喇隆起帶、沖繩海槽坳陷(盆地)。292、構造格架5.1大陸架地質概況構造隆起和構造坳陷相間排列，總體走向NE-SW向。在陸架盆地中又分布有次一級的隆起和坳陷，以及斷陷盆地。302、構造格架5.1大陸架地質概況312、構造格架5.1大陸架地質概況32第五章大陸架地質5.1大陸架地質概況5.2控制陸架沉積作用的因素

5.3陸架碎屑沉積5.4陸架碳酸鹽沉積5.5東海陸架沉積模式33大陸架是洋陸過渡區(qū)，是大陸邊緣的重要地質組成單元之一。陸架沉積作用主要受陸源物質供給和海洋環(huán)境各種營力（波浪、潮汐、海流）作用的影響，同時也受到海平面變動、氣候、生物和化學作用的影響。5.2控制陸架沉積作用的因素341、海平面變動

海平面的位置影響著水深和自然地理環(huán)境，從而控制著水動力環(huán)境和沉積物的補給、搬運和沉積作用。全球海平面的劇烈變化主要由全球氣候變化——冰期和間冰期的循環(huán)所引起。5.2控制陸架沉積作用的因素35

海面升降塑造了現代陸架的地形（平緩而多級階地以及平均深度130m的陸架坡折帶。在低海面時期，陸架大部分出露，由于河流的侵蝕、沉積作用使得陸架變的平坦，在外陸架發(fā)育有三角洲體系。1、海平面變動5.2控制陸架沉積作用的因素36

末次冰消期后，海面迅速上升，岸線快速向現代海岸推進，陸架逐漸被海水覆蓋。由于海侵速度很快，使得部分陸相、濱岸相沉積依然存留在現代陸架的外緣，形成了大范圍的粗粒殘留沉積物。1、海平面變動5.2控制陸架沉積作用的因素372、沉積物的補給

陸架沉積作用是在冰后期高海面的基礎上進行的。物質來源主要是由河流、冰川、風等從陸地上搬運來的陸源物質。陸源入海泥沙絕大部分是細粒的懸浮沉積物，通常在一些大河流的河口及近岸帶發(fā)生大規(guī)模的泥質沉積，如黃河、長江和珠江，恒河等。河流入海沉積物被搬運到中陸架及外陸架的泥質沉積物則很少。粗顆粒的陸源入海沉積物主要沉積于河口——海岸及近岸帶。5.2控制陸架沉積作用的因素383、氣候氣候一方面決定了大陸上巖石的風化、侵蝕的類型和速度，從而決定著沉積物的類型和搬運方式；另一方面還決定了海洋中的海流體系、海洋生物生產力和海水的化學性質，從而直接影響著陸架沉積物的類型及分布。5.2控制陸架沉積作用的因素393、氣候一般來說，赤道附近以生物沉積為主；高緯地區(qū)的大陸架則以冰川沉積物；以磷鈣石為主的自生沉積主要分布在中緯地區(qū)的大洋東側的上升流區(qū)；河流搬運的沉積物則可分布在從熱帶到極地的所有氣候帶內。5.2控制陸架沉積作用的因素404、陸架水動力環(huán)境陸架水動力包括洋流、潮流、密度流和氣象流等，這些因素綜合影響的結果決定了陸架沉積物的侵蝕、搬運、沉積、沉積物類型的分布及海底地形地貌特征等。5.2控制陸架沉積作用的因素414、陸架水動力環(huán)境由于不同陸架或同一陸架的不同區(qū)域水動力類型和強度不同，所經歷的構造運動和環(huán)境演化也不盡相同，使得陸架沉積作用的內容豐富而又復雜。5.2控制陸架沉積作用的因素424、陸架水動力環(huán)境就一般規(guī)律而言，在近岸帶，河流、波浪和潮流作用強烈，內陸架以潮流及風暴浪的作用為主，外陸架則以洋流的作用為主。陸架上的水動力過程直接控制著陸架沉積物的輸遠、沉積過程，因而對陸架沉積物的“源”與“匯”效應至關重要。5.2控制陸架沉積作用的因素43

（1）潮汐——當潮波從大洋傳播到陸架外緣，變得向岸不對稱，并使海面明顯升高，形成了潮流。潮流可分為往復流和回轉流。在海峽、水道及狹窄港灣內為往復流；開闊海域為回轉流。潮流流速隨水深變淺而增大，漲潮流速往往大于落潮流速，造成碎屑物的凈向岸搬運，是挾帶、搬運碎屑物質的主要營力。狹窄水道中常存在強大潮流，發(fā)生較強的侵蝕作用，如渤海海峽、臺灣海峽。4、陸架水動力環(huán)境5.2控制陸架沉積作用的因素44（2）波浪——普通的風成波浪對陸架泥沙的搬運影響不大，僅在外濱沙壩的頂部可攪起沉積物。但是，風暴浪作用的深度可達200m，因此對整個陸架的動力過程有重要影響。波浪的效應是攪動沉積物，使碎屑質點進入懸浮狀態(tài)而被搬運。在現代陸架上，波浪作用的深度隨季節(jié)而強烈變化，冬季風暴時浪基面的深度是夏季的3倍。4、陸架水動力環(huán)境5.2控制陸架沉積作用的因素45（2）波浪——風暴潮時節(jié)，向岸風應力的作用發(fā)生沿岸增水，通常發(fā)生三種效應：①氣壓效應：由于氣壓出現水平梯度而形成氣旋式低壓可使沿岸海面升高；②風效應：向岸風可形成向岸風海流以及底層補償回流。表層懸浮泥沙主要向岸搬運，而底層的泥沙搬運則以離岸為主。③波浪效應：引起底層的往復流，攪動海底泥沙，并使沿岸泥沙向海搬運。4、陸架水動力環(huán)境5.2控制陸架沉積作用的因素46

（3）風海流——風作用在海水表層的剪切應力產生了單向流，稱為風海流。較強的風海流多與沿岸風及向岸風有關。沿岸風形成了近于平行陸架邊緣的單向、單層流系。4、陸架水動力環(huán)境5.2控制陸架沉積作用的因素47（3）風海流——在太平洋東岸陸架上，這種單向流流速超過80cm/s，可以搬運泥砂。向岸風多形成雙層海流，上層向陸、下層向海運動。此種流與波浪過程—致，促進了對沉積物的攪動、搬運。4、陸架水動力環(huán)境5.2控制陸架沉積作用的因素48

（3）風海流——風可以在海岸附近引起海水的輻散或輻聚，并伴隨著海水的上升、下降運動，產生上升流及下降流。上升流在各大洋東側特別發(fā)育，因為東北信風（北半球）、東南信風（南半球）由海岸向赤道方向吹，把海岸附近的海水吹離海岸，表層以下的海水上升以補償流走的海水。盡管上升的速度緩慢的，但可把大量的營養(yǎng)物質帶到岸邊或表層水體，導致生物的繁盛。4、陸架水動力環(huán)境5.2控制陸架沉積作用的因素49（4）密度流——由于海水密度不均勻而產生的海流稱為密度流，在水平及垂直方向上都可出現。造成密度差的因素很多，包括淡水入流、異重流加入、淺水層的暴曬和蒸發(fā)速率不同等。一般說來，近岸水較輕，向海擴散，較重的陸架水向陸流動。但近岸的過量蒸發(fā)也可形成向海潛流的重咸水。4、陸架水動力環(huán)境5.2控制陸架沉積作用的因素50（4）密度流——河流沖淡水往往覆于海水之上向海呈羽擴散，將陸源粘土粒級的組分帶到陸架；豐水期的河流可出現含泥羽狀體，進入陸架后常平行海岸擴散，為泥質沉積帶的形成提供物源；異重流沿海底流動，不僅能在陸架上形成扇形沉積體，有時可以切割海底，把沉積物搬運至更遠的地方。在夏季，在約30m水深處存在有溫躍層，把海水分為上、下兩層。4、陸架水動力環(huán)境5.2控制陸架沉積作用的因素51

（5）洋流——部分洋流可以影響一些陸架的外部，如西印度洋的厄加勒斯海流沿南非外陸架向南流動，流速很大（表層流速＞250cm/s)，可以搬運大量泥沙。中國東海陸架外緣也受黑潮流系的影響。4、陸架水動力環(huán)境5.2控制陸架沉積作用的因素52

在海洋環(huán)境中，陸架是底棲生物活動最強烈的區(qū)域，沉積物不斷地受到生物作用和生物化學作用的改造。底棲生物的許多形式和生理適應性與底質沉積物的物理化學性質有關，兩者是一種互相依存的關系。一般來說，底棲生物的豐度隨著底質粒度的變細而增大，因此泥質沉積區(qū)生物作用強烈的地方。5、生物作用5.2控制陸架沉積作用的因素53

生物作用過程非常復雜。例如，有些生物在沉積物表面分泌有機質薄膜，從而對沉積物產生粘結作用，而有些生物則對沉積物起到擾動作用，從而減小沉積物的粘結性及其抵抗再懸浮的能力。再如，食泥及食懸浮物動物可生產糞球粒，從而改變底質的粒度，在一些陸架區(qū)幾乎全部的泥都發(fā)生這種球?；饔?。5、生物作用5.2控制陸架沉積作用的因素546、化學因素陸架區(qū)海水的化學性質主要控制著某些自生礦物的形成，如鮞綠泥石、海綠石和磷酸鹽礦物等是某些淺海環(huán)境的特征礦物。化學過程主要發(fā)生在沉積物—海水和顆?！障端缑嫔稀Ｍㄟ^海解作用、逆風化作用及沉淀作用形成各種海洋自生礦物。5.2控制陸架沉積作用的因素55(1)海解作用——是指沉積物與海水之間發(fā)生離子交換或化學反應，從而改變陸原礦物，并生成適于海水環(huán)境的新礦物。來自大陸的粘土礦物在海洋環(huán)境中被改造，轉變?yōu)槠渌V物。如蒙脫石通過海水中的Mg置換晶格中的Al,轉變?yōu)榫G泥石；高嶺石通過吸附K轉變?yōu)橐晾?。再如，進入海洋后的粘土礦物在海水的改造下，會轉化為海綠石。海綠石形成的最有利環(huán)境是沉積速率低、水動力較強、有機質較多的弱還原環(huán)境。6、化學因素5.2控制陸架沉積作用的因素56

(2)逆風化作用——是指已風化的硅酸鹽碎屑或硅酸凝膠與海水作用生成新的硅酸鹽礦物，主要形成粘土礦物：

2Mg2+

＋3SiO2

＋4HCO3-

＋(n-2)H2O?Mg2Si3O8·nH2O＋4CO2

（海泡石）陸架沉積物中的有機質可使沉積物表層發(fā)生還原反應：

2CH2O＋SO2-4→H2S＋2HCO-3

（有機質）

CH2O＋4Fe(OH)3→4Fe(OH)2

＋H2CO3

＋2H2O6、化學因素5.2控制陸架沉積作用的因素57(3)化學沉淀作用——主要包括碳酸鹽、磷酸鹽的沉淀與溶解。一些沉積速率較低的陸架區(qū)可發(fā)生碳酸鹽的膠結作用，形成鈣質團塊和結核?；瘜W沉淀作用引起的沉積物膠結和粘結，也可增加底質的穩(wěn)定性。6、化學因素5.2控制陸架沉積作用的因素58第五章大陸架地質5.1大陸架地質概況5.2控制陸架沉積作用的因素5.3陸架碎屑沉積

5.4陸架碳酸鹽沉積5.5東海陸架沉積模式59總體說來，陸架碎屑沉積物可以分為兩大類：一類是與現代沉積動力環(huán)境相平衡，由正在起作用的現代營力帶入的沉積物，稱為現代沉積物；另一類則是與現代截然不同的沉積動力環(huán)境條件下形成的較老的沉積物，即殘留沉積物，它約占現代陸架總面積的70％。在陸架某些部分的殘留沉積物，正受到現代陸架上水動力和生物作用的強烈改造，這種殘留沉積物被稱之為殘余沉積物或變余沉積物。5.3陸架碎屑沉積60陸架沉積物分布的一般模式——在橫向上主要包括兩種碎屑沉積物：一是廣泛但又不連續(xù)覆蓋于第三紀或更老基巖之上的陸架殘留砂層，其特點是顆粒粗大，有鐵質侵染和陸上風化作用形成的風化圈，包括淡水泥炭，陸相動物化石以及牡蠣貝殼層等；另一類是厚度向海變薄，粒度向海變細的陸架現代沉積楔狀體,它由現代近岸砂質沉積物和向海方向的現代陸架泥共同組成。5.3陸架碎屑沉積615.3陸架碎屑沉積62

根據陸架水動力條件，可將陸架碎屑沉積物分為潮控、浪控、風暴控和洋流控等沉積類型。根據沉積物來源和現在所處的環(huán)境，可將陸架分為內源陸架沉積和外源陸架沉積。5.3陸架碎屑沉積1、陸架碎屑沉積的分類63內源陸架沉積是指在現在的環(huán)境條件中將原有的陸架沉積物進行再搬運、再沉積作用，使這些沉積物與現在環(huán)境條件相適應。外源陸架沉積則主要來源于周圍地區(qū)，特別是通過河流的輸入。5.3陸架碎屑沉積1、陸架碎屑沉積的分類64最常用也是最基本的陸架沉積物分類仍是根據沉積物粒度組成的分類，陸架沉積物的分布類型可以分為粗粒沉積即砂質沉積和細粒沉積即泥質沉積。砂質沉積又可分為潮流作用下的砂質沉積、風暴作用下的砂質沉積和洋流作用下的砂質沉積。5.3陸架碎屑沉積1、陸架碎屑沉積的分類65在許多中等或高潮差的陸架，潮流的流速約為50—l00cm／s，甚至更大。由于潮流具有向兩個相反方向流動的特征，這往往形成與潮流流動方向平行的長形沉積體。5.3陸架碎屑沉積2、潮流作用下的砂質沉積66

隨著沉積物供應量及潮流流速的變化，沿潮流流路會形成不同的底質沉積物和底床形態(tài)：其中與潮流流向垂直的，稱為橫向底形(潮流沙波)，與潮流流向平行的稱為縱向底形(潮流沙脊)。通常形成橫向底形所需的流速（40～90cm／s）較縱向底形所需的（90～200cm／s）要低。5.3陸架碎屑沉積2、潮流作用下的砂質沉積67

(1）橫向底形——主要有沙斑、沙紋及沙波，這些底形都形成于低流態(tài)，所需的流速依次增大。沙斑廣泛分布于潮流峰值流速較低(50cm/s或更小)、并且無連續(xù)砂層覆蓋的陸架。沙斑的長軸近于垂直或平行主潮流流向。橫向沙斑為碎片狀至新月形。5.3陸架碎屑沉積2、潮流作用下的砂質沉積68(1）橫向底形——沙斑砂的運動可能是潮流與風暴流、浪等的綜合效應。在海底糙度較大的地方，這種效應會而引起湍流，并攪起砂粒，沙粒經潮流的往復運動而聚集成沙斑。5.3陸架碎屑沉積2、潮流作用下的砂質沉積69(1）橫向底形——沙紋的形成流速為50～60cm／s。潮流成沙紋與優(yōu)勢流向一致，且具有不對稱形態(tài)。浪成沙紋由風浪的往復運動水體形成，因此具有對稱形態(tài)。由風浪、潮流或兩者共同形成的沙紋可以分布在砂質陸架的任何區(qū)域，亦可疊加在其它底形之上。5.3陸架碎屑沉積2、潮流作用下的砂質沉積70(1）橫向底形——沙波形成于流速為60～90cm/s的情況下，其波高一般大于l.5m，波長大于30m，波長與波高之比在20—100之間。沙波峰脊的形態(tài)取決于流速，多呈彎曲狀，而舌狀、新月狀較少發(fā)育。在砂源不足的礫石淺灘區(qū)，孤立沙波多呈新月形，兩端有兩個尖角指向砂凈搬運方向。5.3陸架碎屑沉積2、潮流作用下的砂質沉積715.3陸架碎屑沉積2、潮流作用下的砂質沉積72

（2）縱向底形——在潮流流速達150cm／s或更高時，海底受到強烈沖刷而形成沖蝕坑。進一步沖刷，可形成近似平行潮流流向搌布的縱向溝。潮流形成的縱向溝橫切面有時不對稱。在平面上這些溝或平直或彎曲，延伸方向平行峰值落潮流或漲潮流。5.3陸架碎屑沉積2、潮流作用下的砂質沉積73（2）縱向底形——潮流在海底流動時常被天然或人工障礙物所阻擋，引起局部的沖刷和沉積，從而形成障礙痕。在潮流流速較大，并且沉積物供應充裕的情況下，會形成走向與潮流流向一致的沙壟(頂部平緩的沙脊)，這種底形是在潮流流過廣闊海域時形成的縱向沙體。5.3陸架碎屑沉積2、潮流作用下的砂質沉積745.3陸架碎屑沉積2、潮流作用下的砂質沉積75

（2）縱向底形——在近表層潮流流速度大于90cm／s，并且有充足沉積物供應的情況下，將形成最為典型的潮流沉積體—潮流沙脊。超成沙脊往往是不對稱的，一般都有一個較陡的坡面。若沉積物供應十分充?；蚋鞣N潮成地貌組合在一起構成潮沙淺灘。5.3陸架碎屑沉積2、潮流作用下的砂質沉積76陸架上各種潮成地貌無時無刻不在發(fā)生變化，主要取決兩方面的因素：①隨著流速的增加，底形遞變的序列為沙紋、沙斑、沙席→小沙波→大沙波→沙壟（沙脊）→縱向溝及礫石波；②流速未變但沙的供應量發(fā)生了變化，當供沙量較小時，遞變的順序為沙斑→小沙波→大沙波→縱向溝及礫石波。供沙量豐富時則會依次出現沙席→小沙波→大沙波→潮沙淺灘→沙壟。5.3陸架碎屑沉積2、潮流作用下的砂質沉積77風暴過程通常都可分為五個階段：（1）前風暴階段，即正常天氣，風和浪都很輕微；（2）成長階段，風的強度增大，波浪的級別及周期也顯著增加；（3）高峰階段，較長期受極強風、浪的作用；（4）衰減階段，風速、波浪逐漸降低；（5）風暴后階段，海面恢復風暴前狀況。風暴越過寬50—100km的陸架需要數小時，效應是短暫攪動和搬運沉積物。5.3陸架碎屑沉積3、風暴作用下的砂質沉積78在風暴成長階段，流速迅速增大，并能保持穩(wěn)定相當長時期；在衰減階