（海洋地质学）14第七章大洋盆地沉积

2015/12/16

海洋地质学

第七章大洋盆地沉积

7.2 大洋沉积物来源7.2 大洋沉积物来源

1、陆源→

（河流、海流、风）碎屑粘土沉积

2、海源物质——

（1）生物沉积→钙质和硅质软泥

（2）海底风化产物

（3）自生化学沉积

3、宇源物质

4、火山物质

5、海底热液沉积

7.2 大洋沉积物来源7.2 大洋沉积物来源

2、海源物质——（3）自生化学沉积3、宇源物质

在海水中，通过电解质的化学反应可

沉淀出各种水成矿物，主要包括：铁锰结

核、钙十字石、重晶石、黄铁矿、蒙脱石

等，其中部分为固体物质经水化蚀变而成。

化学沉淀反应主要温度觉 发生在海水和沉积物界

面上，在有海底火山和热液喷溢海区及其

附近海区尤为重要。

第七章大洋盆地沉积

7.1 大洋沉积物分类

7.2 大洋沉积物来源

7.3 大洋沉积作用

7.4 大洋沉积物的分布

2、海源物质——（2）海底风化产物

海底基岩经海底风化作用所形成的物质，

也成为深海沉积的一部分。在洋底地形上高

起或陡峭的部位，陆坡、峡谷的岩壁以及断

裂破碎带等处，风化产物往往就近堆积在附

近低洼里，粗细不一，磨圆度较差。在大洋

底流流经处，会强化海解作用，而且还可把

海解产物搬至较远处。

每年约有几千吨的宇宙物质落到地

球表面，其中约有四分之三落人海洋中，

主要见于沉积速率非常低的褐色粘土中。

它们常呈直径0.1～0.5毫米的黑色强磁

性小球，也有呈透明状的微玻璃陨石，

多者在每平方米内可发现20～30颗，甚

至几千颗。

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7.2 大洋沉积物来源7.2 大洋沉积物来源

3、宇源物质4、火山物质

7.2 大洋沉积物来源7.2 大洋沉积物来源

5、海底热液沉积5、海底热液沉积

自20世纪70

年代，人们深潜

现场观察到海底热液活动的壮观景象，发现

了“一个未知的生物世界”，引起了举世关

注。近十几年研究表明，海底热液活动可能

是仅次于板块俯冲和火山活动的地球内部与

海洋之间物质与能量的输运形式。

7.2 大洋沉积物来源

在陆源沉积物供应相对贫乏的大洋

海区，火山物质成为不容忽视的沉积物

类型，其输入渠道主要有两种：①来自

大洋周围和大洋火山岛屿的火山灰；

②海底火山喷发抛出的碎屑物质和挥发

性组分。在基部地区或层位，火山物质

可以形成独立的沉积类型。

已有充足的证据表明，

海底热液活动向大洋提供的

物质“至少不比河流少”。

现代热液沉采蘑菇的小姑娘歌曲 积主要分布在大

洋中脊和弧后扩张盆地，但

地质历史上的热液沉积却构

成了大洋沉积的最底层。

第七章大洋盆地沉积

7.1 大洋沉积物分类

7.2 大洋沉积物来源

7.3 大洋沉积作用

7.4 大洋沉积物的分布

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7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

大洋沉积作用主要包括沉积物物源、搬运形

式（动力条件）和沉积机理，大体可以分为四大

类：经水体沉降到海底的沉积作用，包括冰川沉

积作用、风尘沉积作用和火山沉积作用等；经海

底在重力作用下发生的沉积作用，即重力流（浊

流、碎屑流、颗粒流及滑坡）沉积作用；由地转

流所引起的沉积物搬运和沉积作用，即等深流沉

积作用；洋底的化学和生物沉淀作用。

7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

（3）生物沉积作用（3）生物沉积作用

生物沉积作用——是指

主要由海洋生物（动物和植

物）遗体沉降至海底，并堆

积成海底沉积物的作用过程。

有四个因素控制着生那一次我流泪了 物沉积的特征：生物

量、生物物质的溶解作用，被非生物沉积

物的稀释程度、以及沉积后的成岩变化。

7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

（3）生物沉积作用（3）生物沉积作用

①钙质软泥——钙质软泥主要是由

钙质生物遗体沉降到海底堆积而成，覆

盖约50％的大洋海底，主要分布在热带

和亚热深水大洋盆地的边缘部分。钙质

软泥又可分为有孔虫软泥、超微化石软

泥和翼足虫软泥三类。

（1）重力流沉积作用

（2）等深流与浊雾层沉积作用

（3）生物沉积作用

（4）自生化学沉积作用

（5）热液沉积作情感英语 用

三大洋中的深海生物沉积物

成因类型大西洋太平洋印度洋全世界

钙质软泥沉积钙质软泥

65.136.254.347.1

翼足类软泥

2.40.1-0.6

硅质软泥沉积硅藻软泥

6.710.119.911.6

放射虫软泥

-4.60.52.6

有孔虫软泥——也称抱球虫软泥，

以浮游有孔虫壳体为主，常呈乳白色。

超微化石软泥——或颗石藻软泥，

以钙质超微化石为主。钙质超微化石具

有比浮游有孔虫稍强的抗溶能力，超微

化石软泥往往见于紧靠CCD深度稍微深

一点的地方。

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7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

（3）生物沉积作用（3）生物沉积作用

翼足虫软泥——翼足类(异足类)

是比大多数浮游有孔虫稍大的浮游软

体动物，它们的虫壳由文石构成，易

受到溶解而破坏，因此，翼足虫软泥

的分布只限于水深小于3000m的热带大

西洋和更浅的太平洋热带海域。

7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

（3）生物沉积作用

7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

（3）生物沉积作用（3）生物沉积作用

SiO在大洋所有深度上都处于不饱和

2

状态，这是因为海洋中每年产生的生物

SiO

2

总量大大超过河流的输入量。海洋中

SiO的不饱和状态使生物在死亡后立即发

2

生大部分硅质骨骼的破坏，通常只有一小

部分(1～10％)作为沉积物沉积在海底。

（3）生物沉积作用

②硅质软泥——主要是由硅藻和放

射虫遗体沉降到海底堆积而成的软泥。因

为在具硅质介壳的四种海洋生物中，硅藻

和放射虫的数量最大，因此分别形成硅藻

软泥和放射虫软泥，而硅鞭藻和硅质海绵

的数量较少，一般不单独构成软泥。

现代大洋中的硅质软泥主要有三带：太平洋

赤道带、环北极的不连续带和环南极的连续带。

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7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

（3）生物沉积作用（3）生物沉积作用

放射虫软泥较硅藻软泥分布的似乎更广一些，

但分布趋势基本一致。

7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

（1）重力流沉积作用

（2）等深流与浊雾层沉积作用

（3）生物沉积作用

（4）自生化学沉积作用

（5）热液沉积作用

7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

（4）自生化学沉积作用（4）自生化学沉积作用

①富金属沉积物和铁的氧化物—在现代洋脊顶部环境中已发现三

—指富含Fe、Mn、Cu、Cr、Pb以及其类富金属沉积物：富铁锰的，富锰的

他金属的大洋沉积物，又叫富金属沉(基本上是纯MnO

积物，或重金属软泥。它们常出现于

靠近洋脊顶部的高热流区，故它们的

形成与新洋壳的形成有密切关系。

另外，各大洋东侧的沿岸上升流区也有硅质

沉积发育。南极辐聚带以南的辐散区是生物Si0

2

沉积速率最高的区域。

（4）自生化学沉积作用

自生化学沉积作用——是指在一定的

环境条件下，由海水中的电解质结晶沉淀

而形成自生矿物沉积的过程。因此，有时

可以利用自生矿物恢复古环境。深海沉积

物中有五类自生矿物：即富金属沉积物与

铁的氧化物、锰结核、磷块岩、沸石以及

重晶石等。

2

)、富硫化铁但贫锰

的沉积物。所有这三类沉积物的形成

都归因于热液活动，无论是浅成的还

是深成的都与洋脊火山活动有关。

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7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

（4）自生化学沉积作用（4）自生化学沉积作用

值得注意的是，尽管富金属沉积物的

生成可能与现代海底热液活动有关，但并

不是热液沉积物，形成环境和机制都不同

于海底热液成因多金属沉积物。前者是在

正常（海底常温常压）海水环境氧化条件

下生成，后者是在异常（高温高压）海水

环境还原条件下形成。

7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

（4）自生化学沉积作用（4）自生化学沉积作用

锰结核广泛分布

于大洋深水盆地沉积

物的表层，主要分布

在太平洋，其次是印度洋和大西洋。在太

平洋，又主要分布在中太平洋和东北太平

洋区，如夏威夷和加利福尼亚之间多金属

结核是相当富集的。

7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

（4）自生化学沉积作用（4）自生化学沉积作用

多金属结核往往是富集于水深较大

（大于CCD）的深海粘土沉积区，是一重

要的潜在矿产资源。

②锰结核沉积作用——锰

结核是指在大洋海底分布的以富

Mn为主，同时富含Ni、Cu、Co和

Fe等多种金属元素的结核装沉积

物。关于锰结核的成因机制至今

仍无定论，主要有三种观点：第

一种为自生化学沉积说，或者叫

作接触氧化和沉淀说；第二种假说是生物成因

说；第三种假说是火山活动说。

世界大洋多金属结核的分布

但是，最近也

曾在西太平洋水深

只有2000m左右的边

缘海中发现有密度

达25km/m

2

的锰结核

富集区。

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7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

（4）自生化学沉积作用（4）自生化学沉积作用

③磷块岩沉积作用——主要指微晶磷

酸盐矿物的沉积作用，其成因至今仍不十

分清楚。但是，可以观察到以下事实：磷

块岩常与富营养盐的上升流相伴生；存在

于表层水体生物生产力高的海区。因此，

一般认为磷块岩可以在缺氧生物沉积物中

通过碳酸盐被磷酸盐交代而形成。

7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

（4）自生化学沉积作用（4）自生化学沉积作用

④沸石沉积作用——钙十字沸石主要沉积

在太平洋沉积作用非常缓慢的地区，可构成无

碳酸盐沉积物的50％。主要与铁锰氧化物、蒙

脱石类粘土、橙玄玻璃以及其他火山碎屑相伴

生。钙十字沸石是由海底火山碎屑的蚀变(风化)

作用所产生的。斜发沸石在三大洋中都有，但

在大西洋中最为常见。一般认为斜发沸石是由

酸性火山物质（玻璃）蚀变生成。

7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

（1）重力流沉积作用

（2）等深流与浊雾层沉积作用

（3）生物沉积作用

（4）自生化学沉积作用

（5）热液沉积作用

④沸石沉积作用——

沸石是与长石成分相似的、白

色或无色的含水铝硅酸盐，是

海底次生风化作用的产物。这

种矿ipcom 物与缓慢沉积的深海沉积

物、特别是褐粘土相伴生。在深海沉积物中分

布最广的是钙十字沸石和斜发沸石。

⑤重晶石沉积作用——重

晶石为深海自生硫酸盐矿物，

以晶体或微晶体相或者作为粪

粒的取代物质广泛分布在深海

沉积物中(〈10%)。重晶石可

通过海底热液活动或生物沉积作用产生，来自

火山物质及生物遗体的钡和锶，在还原条件下

与SO

4

2-

结合而形成重晶石等矿物。。

（5）热液沉积作用

在全球性大洋

中脊和弧后扩张中

心的板块增生带、

以及海底火山和转

换断层处普遍存在有热液(水)的喷溢作用

(Hydrothermal Venting), 这种热液流体

呈酸性(PH≈3), 温度从摄氏几十度到

365℃以上,喷出海底形成海底热泉。

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7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

（5）热液沉积作用（5）热液沉积作用

海底热液沉积作用主要有

两种表现形式：(1）海底热液

喷出海底之后，由于环境条件

的改变和与海水不同解质的混

合作用，在热液喷口附近形成

典型的热液沉积硫化物，甚至

成为富含贵重金属的矿体；

7.3 大洋沉积作用7.3 大洋沉积作用

（5）热液沉积作用

随着洋中脊

的海底扩张作用

和洋底岩石圈板

块的增生，海底

热液沉积成为大洋盆地基底之上最早的

沉积层。该事实已被大洋钻探所证实。

第七章大洋盆地沉积

7.1 大洋沉积物分类

7.2 大洋沉积物来源

7.3 大洋沉积作用

7.4 大洋沉积物的分布

(2)海底热液

活动向海洋输入了

大量的溶解物质（

元素），其数量可能超过全世界河流对海洋的

贡献。喷出的热液流体可形成数公里规模的水

团，有时水团可离开热液活动区漂移在大洋盆

地中（“海洋幽灵”），并在一定的海区形成

多金属沉积物(多金属软泥、结核、结壳)。

（5）热液沉积作用

a

b

c

a

到达烟囱附近

b

ed

观测

c,e

测量

d

采取热液样品

de

f

采取硫化物烟囱样品

f

7.4 大洋沉积物的分布

大洋沉积的分

布主要受气候、距

陆地远近、水体深

度、地质构造等因

素的控制，具有明显的地带性，主要包括：

1、气候(纬度)地带性，2、环陆地带性，3、

垂直地带性，4、构造地带性。

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7.4 大洋沉积物的分布7.4 大洋沉积物的分布

7.4 大洋沉积物的分布7.4 大洋沉积物的分布

1、气候地带性

(1)冰带——广布着冰川沉积，其他沉积

物少见。粘土矿物主要是绿泥石和伊利石。

7.4 大洋沉积物的分布7.4 大洋沉积物的分布

1、气候地带性1、气候地带性

(4)赤道带——尽管本带陆源沉积速率相当高，但生物生

产力很高，故广布放射虫、有孔虫和颗石藻软泥。由于陆上

化学风化强烈，输入的陆源物质几乎全是细颗粒物质。粘土

矿物主要是高岭石和蒙脱石。深度大的地方有深海粘土。

1、气候地带性

不同的气候带具有不同的基岩风化(物源

供给)、搬运方式，从而使得气候带与陆源沉

积作用息息相关。不同气候带及其所造成的

大洋环流又控制着海洋生物的繁羊肉火锅的做法大全 衍和分布规

律。因此气候带的差异必然会在海洋沉积中

得到反映。气候地带性在南北半球呈近似对

称分布，自极地向赤道可分为冰带、温带、

干燥带和赤道带。

1、气候地带性

(2)温带——在温带以硅质软泥占优势，该带

南部边界是南极辐聚带，北部是大洋环流的上升辐

散带。在北温带除硅质沉积外还有钙质和陆源沉积。

温带的粘土矿物主要是伊利石和绿泥石。

(3)干燥带——以钙质软泥和深海粘土为主。

陆源物质主要是风成物质。由于风力强劲，带入

的火山灰较多，且大多被改造为沸石。

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7.4 大洋沉积物的分布7.4 大洋沉积物的分布

2、环路地带性

在环绕陆地的洋缘地带，广泛发育了陆源沉

积，而在远离陆地的远洋地带，则沉积了深海粘

土、钙质软泥、硅质软泥等远洋沉积物。

7.4 大洋沉积物的分布

4、构造地带性

大洋沉积作用是在板块运动的背景下进行

的，沉积层的厚度随距洋中脊距离的增加而增

加。在水深较浅的洋中脊顶部，通常覆盖着钙

质沉积物；洋中脊轴部多是热液沉积或由玄武

质玻璃组成的火山碎屑沉积；向洋中脊两侧，

随着水深的逐渐增大，沉积物逐渐过渡为硅质

软泥、钙质软泥、或深海粘土。

作业

以河流入海物质或热液活动系

统为例，设计一个计算物质（元素）

通量的模型。

3、垂直地带性

海洋沉积随大洋水深的不同呈

明显的带状分布。碳酸盐沉积严格

服从于垂直地带性，它见于水深小

于碳酸盐补偿深度的海域，相反，

深海粘土总是分布在深水区。

第七章小结

1、大洋盆底的沉积物主要来源于通过河流、

冰川，风和海流等输入至海洋底部的陆源沉积物。

另外猕猴桃和奇异果 ，大洋本身通过海洋生物和化学作用积累了

各类生物软泥和各种自生矿物，还有来自地球外

部的宇宙物质和地球内部的火山物质等。这些物

质通过达洋的主要沉积作用如重力流沉积作用、

等深流沉积作用、海底雾浊层沉积作用、生物沉

积作用、自生沉积作用以及海底热液沉积作用等

形成大洋沉积。

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