2023年海洋地质总结.docx

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1、2023年海洋地质总结 名词解释： 重力流：海洋中，在重力的作用下，沿水下斜坡或峡谷流动的，含大量泥砂并呈悬浮状态搬运的高密度底流 等深流：在相对较深水环境中由地球旋转而产生的温盐环流 新仙女木事件:11-12ka短暂的气候变冷事件，是末次冰期向全新世过渡的急剧升温过程中，最后一次快速降温变冷事件 D-O事件：末次冰期内发生的一系列千年级，快速的，大幅度的冷暖变化事件 Heinrich事件：末次冰期沉积物岩芯中有数层粗颗粒含量增多，有孔虫急剧减少的沉积物，这些时间跨度为百年或千年的气候快速波动。 Bond旋回：H事件与YD事件有密切联系，每一个H事件之后都会伴随温度的上升，预示下一个D-O事件

2、旋回的到来，这种较长周期的气候变化。 问答题： 一.洋底地形： 太平洋：1.东部太平洋海隆 2.东北部大型横向断裂带 3.中部的大洋盆地区。 4.西部的岛弧海沟边缘海区 印度洋： 1.呈倒置Y形的洋中脊系统。 2.有多条南北向及南南西北北东向的海岭和海底高原。 3.大洋范围内散布着具有陆壳性质的大陆岛和微型大陆。 4.具有大型深海扇 5.真正的海沟只有大洋东北缘的爪哇海沟 二.洋壳结构：枕状玄武岩玄武岩墙辉长岩橄榄岩 三.岩石圈: 50-100km地壳+上地幔低速层以上的高速层 参与板块运动的刚性快体 洋中脊结构：洋中脊特征： 1.有中央裂谷 2.洋中脊是产生大洋板块增生与分离的策源地，是板块

3、的边界 3.洋中脊扩展速率不同并造成形态不同 4.洋中脊被一系列与轴线垂直或斜交的大断裂所错开 5.洋中脊为平移断层 6.洋中脊上存在浅源地震活动和火山活动 7.洋中脊热流值高 8.磁异常条带与洋中脊平行并以洋中脊作为对称轴 对比平移断层与转换断层： 1.平移断层两段中脊之间的距离会越来越远；但是转换断层两段中脊之间的距离却未必增大。 2.平移断层的错动是沿整条断裂线发生的，转换断层相互错动仅发生在这两段中脊轴之间 3.转换断层两中脊的错动方向，恰好与平移断层中脊错开的方向相反 现代海底热液系统的研究意义： 1.成矿作用的天然实验室 2.生物基因资源的宝库 3.生命的可能发源地 4.深部生物圈

4、的窗口 5.生物地质作用耦合体 三十年来取得的重大科学进展： 1.找到了洋壳热平衡推测的热损失，极大地推动了地球热循环的研究 2.发现了不同扩张速率洋中脊之间洋壳结构的巨大差异，给地球动力学的研究开创了新的局面 3.建立了海底热液循环多金属硫化物的基本成矿模式，给矿床学的研究带来了革命性的变化 4.发现了基于化能合成黑暗食物链的存在，深化了深部生物圈的研究 5.生物地理学之谜 6.生命起源假说 离散型大陆边缘的特征： 1.重力和地磁异常：边缘效应：洋壳与陆壳的过渡；地磁低缓异常带 磁寂带；东岸地磁异常 2.构造变形特征：拉张作用形成纵向高角度正断裂和犁形断裂 同生断层.大型横向构造发育；东西分

5、带南北分块 3.大陆地壳厚度减薄 离散型大陆张裂过程： 1.裂谷的扩张红海：大洋裂谷的初期阶段（地幔柱上涌，导致大陆岩石圈发生穹形隆起并拉张，形成主动型裂谷） 2.穹窿状隆起的形成 3.裂谷带的形成 4.海底扩张开始 5.离散边缘带的沉积作用阶段 被动大陆边缘的三种类型（据COSOD II, 1987） 1.火山型被动边缘2.非火山型被动边缘3.张裂转换型边缘 离散边缘的构造原因： 1.通过断裂运动形成裂谷带 2.板块冷却引起的沉降 3.地壳减薄 4.沉积物负荷引起的沉降 聚敛型大陆边缘两种类型：岛弧-海沟系，山弧-海沟系 浅源：0-70km 中源：70-300km 深源：300-700km

6、板块俯冲示意图： 俯冲构造作用的实质: 1.海洋岩石圈板块的俯冲 2.俯冲带根据近似的深源地震面来确定 3.俯冲带是具有一定厚度的海洋底岩石圈的一部分 板块俯冲带深源地震发生的唯一场所 俯冲构造带示意图： 俯冲工厂： 1.原料：俯冲的大洋板块，包括海底沉积物、火成岩洋壳和岩石圈地幔部分 2.工艺：脱水、变质和熔融等过程 3.产品：弧前区逸出的流体、气体及蛇纹岩底辟，从弧与弧后区喷出的岩浆，以及生成的矿床和建造的陆壳物质 4.核心问题:俯冲再循环 (来自陆地、大气圈、水圈和地幔的物质，通过俯冲工厂的运作再循环返回陆地、大气圈、水圈和地幔) 5.研究意义：有助于理解有关灾害的形成机制和背景；助于理

7、解俯冲带上方形成富含金、银的热液矿床形成机制；再循环研究可以为追踪地球环境变迁提供重要背景资料；俯冲再循环驱使地球表 面和地球内部之间大规模的相互作用。俯冲工厂是地球上岩石圈、水圈、大气圈、地幔之间相互作用最活跃的场所，是这些圈层之间物质交换和能量交换的焦点地区 弧后盆地的基本特征： 1、与海沟-岛弧平行、菱形或长条状，是在垂直于弧后盆地走向的张力作用下扩张而形成； 2、弧后盆地的水深比同时代的大洋盆地水深要深约1000m; 3、弧后盆地的地壳构造接近于标准洋壳； 4、大部分弧后盆地具有条带状地磁异常； 5、扩张中的弧后盆地具有高热量； 6、弧后盆地的基底成分大部分是深海拉斑玄武岩； 7、弧后

8、盆地的岩石圈厚度大于洋底岩石圈 边缘海盆地的形成可分为四个阶段： 1.初生期边缘海盆地，岛弧或大陆地壳拉张变薄 2.青年期的边缘盆地，正在活跃扩张形成大洋壳 3.壮年期边缘盆地，扩张已经停止 4.老年期的边缘盆地，已经趋于俯冲关闭 西太平洋边缘海盆地演化过程可以概括为两个阶段： 1.32-15 Ma边缘盆地的扩张形成期 2.17-15 Ma以来边缘海盆地停止扩张或转向关闭期 构造转换指的是洋中脊转换断层俯冲带之间的转换 板块构造学基本原理： 1.地球表面圈层由一系列大小不等的板块构成，组合在一起构成了刚性的岩石圈（50-100km) 2.岩石圈被驮载在部分融溶的、较软的软流圈上面，。 3.岩石

9、圈板块沿软流圈顶面滑动，在板块边界发生离散、汇聚或走滑运动。 4.板块内部没有或存在不明显的塑性形变，而他们的边界发生强烈构造运动（地震、火山或造山作用） 板块构造学说面临的问题： 1.板块的驱动机制：至今还没有人能确切地核实是什么力量在驱使板块运动 2.垂直运动：只当做是水平运动的分量就全然不能解释代表下伏地幔中物理化学作用的直接垂直反映的那些地壳运动 深海沉积物的来源： 1.陆源物质：河流、海岸侵蚀、风、冰川、海流 2.海源物质：生物沉积、海底风化、自生矿物 3.其他物质：火山、宇宙物质 深海沉积的类型： 深海沉积研究方法：多波速地形声纳地震反射重力取样 海底重力流过程的分类：按照支撑机理

10、分类： 1.杂基支撑的碎屑流： 2.颗粒支撑的颗粒流： 3.超孔隙压力支撑的液化流： 4.湍流支撑的浊流：浊流是靠液体的湍流来支撑碎屑颗粒，使之呈悬浮状态，在重力作用下发生流动。 岩石崩塌简介： 岩石（或固结沉积物）的崩塌可以数米到数百米 发生在陡坡或水下悬崖处 在火山碎屑环境最容易发生崩塌 大规模块状沉积复合体的滑塌也属于此类 对于深水浊积系统有重要影响 蠕动和变形简介： 蠕动是沉积物的长期变形 沉积物载荷较为稳定 发生在较缓的斜坡上 变形的速度较慢 蠕动最终导致沉积物形变构造并发生滑动或滑塌 重力流形成条件： 1.充沛的物源：是形成重力流的首要条件，浅水、斜坡区碎屑物质和碳酸盐物质的大量堆

11、积 2.一定的触发机制：形成重力流的必要条件，如洪水、地震、海啸、巨浪、风暴潮和火山喷发等因素直接或构造运动（断陷）间接诱发 3.足够的坡度：是造成沉积物不稳定和易受触发而形成高密度流体并沿斜坡向下运动的必要条件，亦是重力流克服各种摩察阻力继续运动的能量来源。 4.一定的滞水环境和足够的水深：风暴浪基面以下 鲍马序列不完整的原因: 1.较细的段比其下较粗段具有更大的展布面积； 2.后一次浊流将前一次浊流的上部系列冲走； 重力流形成深海浊积岩系统： 岩石学特征: 发育典型浊积岩，以具有鲍玛序列为重要标志。同时可伴有块状砂岩、颗粒支撑砾岩、叠复冲刷粗砂岩、基质支撑砾岩等 成分、结构特征:以复成分砾

12、岩和杂砂岩常见，成分成熟度低。结构具有反映其悬浮搬运和递变悬浮搬运的特征。 构造特征:具有典型的鲍马层序；递变层理为主;滑塌变形、泄水构造、重荷模;侵蚀痕-槽模、沟模、撕裂屑;无浅水牵引流沉积构造; 生物特征：深水浮游生物为主； 浊积岩体的分布与形态： 沉积顺序：砾、粗砂细砂、粉砂粉砂、泥 展布形态：平面扇形；横剖面透镜；纵剖面凸透镜 浊积岩的鉴别标志： 1.潜水陆源碎屑沉积与深水页岩共生或韵律分布 2.浊积岩具有鲍马层序 3.有滑动及沉积物液化的证据 4.高密度流动的侵蚀痕-底面印模构造 5.岩石色深，反应深水缺氧环境 6.粒度资料显示递变悬浮的沉积特征 7.单层在大面积上分布稳定 等深流：

13、在相对较深水环境中由地球旋转而产生的温盐环流。这种环流平行海底等深线作稳定低速流动(520 cm/s),局部超过50cm/s。主要出现在陆隆区 物质来源：陆源碎屑、碳酸盐物质、海底的再次沉积、火山成因碎屑 影响因素：温度、盐度、科里奥力、海底风暴、海底地形、风力 沉积速率：大西洋212cm/ka，较低 温盐底流并不总是沿等深线流动：他们可以从源头沿坡下沉到深海，当这种流动到达一定的平衡深度，由于科氏力的作用，他们可以沿大陆边缘的等深线水平流动，这时才真正的变成等深流。 雾状层是又深又厚（500-1500m)底部浊流层 雾状层由几层组成，每一层向上密度都缓慢降低 在一定深度出现密度不连续，形成等

14、密度面（isopycnal surface)密度跃层（pycnocline),捕获悬浮的沉积颗粒 细粒颗粒可以通过低密度的浊流（平均数十米）顺坡搬运 当海底流遇到密度跃层，浊流稀释的部分就会分散开并沿等密度面水平运动（平流） 底部边界层(The benthic boundary layer,BBL): 在雾状层的最底部，有一个几米厚的水层，该水层的物理与化学性质保持稳定（由于海底地形的不规则性，这一层的水体是湍流由于湍流的混合作用，所以其物理化学参数一致） 海底风暴（benthic storms):在海底存在高能量时期，这一时期以流速高、侵蚀强为特点，可以延续数天到数周 特征：流速高：15cm

15、/s-40cm/s；流向变化大；向上的涡旋；水体浊度高；侵蚀与再悬浮作用极强；形成雾状层；进而形成等深流沉积 等深流的侵蚀作用可以造成沉积间断和不连续面 等深岩具有三种共同的特征： 1.生物扰动作用强：因为底栖动物生活需要一定的水流强度 2.沉积构造保存差：由于生物扰动作用强而在细粒浊积岩中沉积构造保存好 3.粒径垂向变化不规则：可以向上变粗也可以变细，但浊积岩只向上变细 等深流沉积特征： 1.产状：与深水原地沉积伴生，博层状，透镜状 2.粒度：泥级到砂级为主 3.分选较好 4.具有牵引流的沉积作用特征：冲刷面，交错层理 5.岩性：陆源碎屑岩+碳酸盐岩类+少量火山碎屑 6.流向标志：平行于斜坡

16、走向 7.流速慢，沉积慢，生物扰动作用强，导致原始沉积构造保存不好 8.垂向沉积层序：细粗细 9.发育时期：海平面上升时期，海侵体系的特征沉积类型 低海平面：重力流活动为主，等深流沉积不易保存 海平面上升：陆源区远离沉积盆地，粗粒碎屑减少，重力流活动减弱，等深流沉积得以保存 高海平面：沉积物供给少，等深流沉积不发育 内波：存在于两不同密度水层的界面 内潮汐：周期等于半日潮或日潮的内波 内波和内潮汐的沉积特征： 1.形成于深水沉积环境 2.具有特征的指向构造 3.常见脉状，波状和透镜状层流 4.具有特征沉积层序：双向递变，单向递变，对偶层双向递变 5.粒度：泥级到砂级 6.构造：发育各种层理，波

17、痕，典型的为双向交错层理，缺乏生物扰动 7.通常出现于海平面上升期 沉积物波特征： 1.规模大：波长0.3-20km 波高：3-140m 2.对称性:大多不对称 内驻波:形成不发生迁移，两侧对称的大型沉积物波；封闭水体 前进波：形成不对称的沉积物波；开阔水体中 向上坡传播的内波引起沉积物向下坡方向迁移 向下坡传播的内波引起沉积物向上坡反向迁移 1.波峰和波谷出水质点运动方向相反； 2.前进内波作用于海底时可搬运海底沉积物 3.内波引起的底流水平流速反比与密度界面距海底的高度 4.沉积物搬运的趋势同内波前进方向相反 等深岩丘（等深流前引体）：长条形的等深流堆积体 等深岩丘的形成过程： 1.萌生阶

18、段：低海平面时期以重力流（主要是浊流）活动为主，等深流沉积不易保存，没形成明显几何形态 2.成型阶段：海平面上升时期，物源区逐渐远离沉积盆地，粗碎屑物质的注入减少，重力流活动减弱，而等深流活动大大加强，重力流沉积物改造成为等深流沉积物，大量堆积在陆隆或盆地边缘而形成具有一定规模和几何形态的沉积体等深积岩丘 3.衰退阶段：高海平面时期沉积物供给少，等深流沉积不发育 远洋工厂： 1.远洋沉积生活在开放大洋表层水体中的浮游和游泳生物产生的沉积 2.光合作用重要 3.浮游植物作为海洋食物链的基础控制了整个海洋的生物生产力 4.浮游生物的生长和矿化主要在透光环境：光线、温度、营养物质是控制因素 沉积颗粒

19、的沉降： 1.根据沉积颗粒的粒径、密度和形状，沉降速率1000m/天 2.只有大于100m的大颗粒（如一些硅藻和有孔虫）沉积速率足够快能沉积到海底 3.在水柱下沉时间越长、在海底待的时间越长、硅质和钙质壳体发生溶解作用越强、有机质的重新矿化作用也越强 4.小的颗粒不能很快沉到海底，他们需要增加密度才能下沉：粪粒；集合体；勃发 垂直沉降作用： 1.斯托克斯规律 2.颗粒形状不规则将减缓下沉速度 3.水体紊流或洋流等使得颗粒在水平方向流动也将减缓下沉速度，并使得他远离原生部位 4.如果是粘土矿物或壳体外附着有粘土矿物，在海水中产生絮凝作用会减缓沉降速度。 5.钙质壳体的溶解作用也将影响沉降速度，受

20、CCD面影响，一般钙质壳体下沉到CCD面以下深处，便被全部溶解。 有机质降解： u 溶解有机质：海洋环流和混合搬运 u 颗粒有机质：远洋沉降、在表层海水有机质的输出中起主导作用，决定沉积物中有机碳的含量 u 异养生物的降解导致氧的消耗、溶解有机质和颗粒有机质的浓度随水深增加逐渐降低 u 微光带（twilight zone)(透光带以下到1000米）是有机质降解的主要层 u 氮、磷等无机营养物质可以从有机质再生产并随溶解CO2进入次表层水 u 微光带的生物降解主要由细菌和古菌引起 u 溶解有机质多数在微光带的上部将降完，只有快速沉降的颗粒有机质才能免受降解进入海底 u 有机颗粒的食物性质也是影响

21、降解的一大因素 生物硅溶解的控制因素 1.海水温度 2.海水硅酸盐浓度 3.属种成分 4.任何破环硅藻和放射虫有机壁的过程 替代性指标： n 替代性指标都是多因素、因而也都具有多解性 n 替代性指标都有其适用范围，超出范围都属于错用 n 替代性指标都有其测量和解释的误差，没有误差的定量解释就是错用 n 替代性指标随着分析技术的进步而不断发展，是古环境创新的重要源头 替代性指标常见陷阱： 1.本身变量的定义不清，proxy不可能精确 2.超越proxy 适用范围 超出适用时间 超出适用空间 3.测量对象缺乏代表性 4.分析手段的准确性和稳定性 5.预处理的问题：样品污染 6.学风问题：选择性使用

22、不顾精度与误差 SST:标志性化石化石大小形态古生态转换函数氧同位素 Mg/CaUk37TEX 86 古生产力:有机碳法底栖有孔虫堆积速率法碳同位素法古生物法 海洋火山灰年代学: 矿物学分析扫描电镜分析电子探针古地磁（磁化率） 粒度分析氧同位素分析 沉积间断形成的原因: 1.物质来源缺乏 2.物理剥蚀：底层洋流冲刷作用海啸等引起的再悬浮 3.化学剥蚀:底层海水对海底沉积物特别是生物沉积的溶解作用 化石带（Zone)：以某种或某个化石组为特征 顶峰带（acme zone):某种化石大量出现，占绝对优势 初现面（FAD): first occurrence datum 末现面（LAD):last

23、occurrence datum 高分辨率定年技术举例：AMS C-14 测年法TIMS 铀-钍测年法古地磁强度法宇宙核素法 同位素的分馏作用：过程中造成某一同位素在两种物质中分配上的差异（温度盐度冰期生命） 阿尔卑斯四大冰期：玉木里斯明德群智 冰川的证据：冰碛物 偏心率：10w年斜率：4w年岁差：2w年 米兰科维奇理论：地球运行轨道参数的周期变化造成太阳辐射量在地球表面的季节和纬度也发生周期变化 米兰科维奇理论的不足之处： 1.忽视气候系统的非线性过程 2.片面强调某一纬度、某一周期的作用，忽视了辐射量变化的整体效应 3.局限于冰期旋回的104年尺度，忽视了跨越冰期旋回的长期过程 4.重视了

24、冰盖与大气的关系，忽视了冰盖与下伏地基的关系 5.微细而缓慢的轨道变化，如何引起冰期旋回的气候巨变？机制不明白 ITCZ（赤道辐合带）的南北移动造成季风，因而季风是个全球系统 太平洋五大海道：塔斯马尼亚海道29 Ma 德雷克海道25 Ma白令海道5 Ma 印尼海道1012 Ma巴拿马海道 3 Ma 高分辨率古气候研究： 必要性：社会需求：与人类活动相当的时间尺度 学科需求：揭示变化过程与机理 可能性 ：采样技术：无搅动、连续 分析技术：微量样品、精度 测年技术：误差精度、覆盖时间 材料:冰芯珊瑚石笋树轮纹层 方法：高分辨率定年技术：MS C-14测年及其校正 TIMS 铀-钍测年法古地磁强度法 高分辨率测试技术：岩芯扫描高分辨率取样 海洋地质总结 东海海洋地质调查设备综述 海洋地质学思考题1 海洋地质学课程教学改革研究 海洋地质学思考题(09海科) 地质总结 地质总结 地质实习总结 地质钻孔总结 地质专业总结