課件9章(深水等深流沉積)課件

深水牽引流沉積

等深流沉積

內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積

第九章深水牽引流沉積地球表面70.8％被海水覆蓋，除去5.5％陸棚以外，還有65.3％為次深海和深海所占據(jù)。這里所指的深海包括了次深海和深海。海洋中的沉積類型：A、細(xì)粒物質(zhì)的垂直降落沉積－深海軟泥（棕色粘土、抱球蟲軟泥、翼足蟲軟泥、放射蟲軟泥、硅藻軟泥）B、重力流沉積（密度流）－海底扇或濁積扇（上世紀(jì)50年代興起的濁流理論）C、底流、內(nèi)波流、內(nèi)潮汐沉積（牽引流）－沉積物波、漂積體（drift）或丘體

中南大學(xué)第一節(jié)：深海牽引流研究簡(jiǎn)史關(guān)于深海牽引流的研究，可追溯至上世紀(jì)50年代或更早一些。德國(guó)海洋物理學(xué)家G.Wust和美國(guó)沉積學(xué)家B.C.Heezen就從不同角度論述了深海底流及其在搬運(yùn)、沉積侵蝕等方面的重要作用。標(biāo)志性的成果是Heezen和他的學(xué)生C.D.Hollister發(fā)表的一系列相關(guān)的學(xué)術(shù)論文（1963，1964）。這應(yīng)該可歸納為深海牽引流沉積研究史的第一階段。第二階段：隨著深海鉆探計(jì)劃的實(shí)施（1968－1983）及大洋鉆探項(xiàng)目的持續(xù)開展（1985－1995），人們逐漸意識(shí)到深海中一種平行于海底等深線流動(dòng)的底流在深海沉積中的重要作用，這種底流稱之為等深流。研究重點(diǎn)集中在等深流沉積的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征及其與濁積巖的區(qū)別。并且還通過海底流速測(cè)量、海底攝影及深水地震等手段獲取了大量的第一手資料和數(shù)據(jù)。主要成果：等深流可沉積與海底濁積扇規(guī)模相似的沉積體，并在各大洋中發(fā)現(xiàn)了大型的等深巖丘，小型的則不計(jì)其數(shù)。第三階段：內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積的概念提出及沉積作用研究。我國(guó)學(xué)者高振中教授（江漢石油學(xué)院）在上世紀(jì)九十年代初對(duì)美國(guó)阿巴拉契亞山脈奧陶系研究之后，發(fā)現(xiàn)了一種深水中的類似于潮汐作用的沉積物，并正式提出并使用內(nèi)潮汐這一術(shù)語(yǔ)。標(biāo)志性的成果是發(fā)表在《GEOLOGY》之上的相關(guān)學(xué)術(shù)論文，以及由中國(guó)科學(xué)院科學(xué)出版基金資助出版的《深水牽引流沉積》和相應(yīng)的英文版。

中南大學(xué)第一節(jié)：深海牽引流研究簡(jiǎn)史1986,江漢石油學(xué)院科技情報(bào)1993，地質(zhì)地球化學(xué)

中南大學(xué)第一節(jié)：深海牽引流研究簡(jiǎn)史

中南大學(xué)第一節(jié)：深海牽引流研究簡(jiǎn)史

中南大學(xué)第一節(jié)：深海牽引流研究簡(jiǎn)史

中南大學(xué)第一節(jié)：深海牽引流研究簡(jiǎn)史

中南大學(xué)第二節(jié)：現(xiàn)代海洋中內(nèi)波、內(nèi)潮汐及其沉積作用一、內(nèi)波、內(nèi)潮汐的概念內(nèi)波：是一種存在于兩個(gè)不同密度的水層界面上或具有密度梯度的水體之內(nèi)的水下波（LaFond，1966）。內(nèi)波在海洋內(nèi)部普遍發(fā)育。均質(zhì)流體中只能產(chǎn)生表面波，其振幅隨深度增加而減小。使用懸浮熱敏電阻系列裝置測(cè)量到的水層邊界內(nèi)波作用引起的溫躍層深度變化情況（據(jù)LaFond，1962）內(nèi)波的運(yùn)動(dòng)方式：在湖泊和半封閉的水體中，內(nèi)波主要呈現(xiàn)為駐波，僅表現(xiàn)為上、下運(yùn)動(dòng)。但在海洋中，內(nèi)波一般都表現(xiàn)為前進(jìn)波。在兩種不同密度水層之間的前進(jìn)波理想運(yùn)動(dòng)情況是：在波峰處與波谷處水的運(yùn)動(dòng)方向相反；在密度界面之上。波谷處水的運(yùn)動(dòng)方向與內(nèi)波傳播方向相同；在波峰處水的運(yùn)動(dòng)方向與內(nèi)波傳播方向相反。在密度界面之下則反之，波谷處水的運(yùn)動(dòng)方向與內(nèi)波傳播方向相反；在波峰處水的運(yùn)動(dòng)方向與內(nèi)波傳播方向相同當(dāng)密度界面接近海底時(shí)，內(nèi)波的運(yùn)動(dòng)將會(huì)影響到海底沉積物，使其隨之發(fā)生運(yùn)動(dòng)。由于波谷下方比波峰下方窄，故波谷下方的流速比波峰下方大。而波谷下方水的運(yùn)動(dòng)方向與內(nèi)波傳播方向相反，故內(nèi)波引起的沉積物搬運(yùn)的總趨勢(shì)與內(nèi)波的前進(jìn)方向相反。淺水區(qū)，內(nèi)波的前進(jìn)方向是向岸的，故內(nèi)波有利于沉積物向海方向搬運(yùn)。

中南大學(xué)第二節(jié)：現(xiàn)代海洋中內(nèi)波、內(nèi)潮汐及其沉積作用波谷波峰波峰內(nèi)潮汐：周期和半日潮或日潮周期相同的內(nèi)波稱之為內(nèi)潮汐。深海測(cè)量的大量資料表明，內(nèi)潮汐在海洋中普遍存在，而在深水區(qū)表現(xiàn)得尤為明顯。內(nèi)潮汐的形成：Rattray(1960)認(rèn)為內(nèi)潮汐可以在深度變化顯著的海岸地區(qū)由表面潮汐產(chǎn)生。這種內(nèi)潮汐在海岸地帶具有駐波的性質(zhì)，而向離岸方向則變?yōu)橄蚝鞑サ那斑M(jìn)波。內(nèi)潮汐的波長(zhǎng)比表面潮汐要小得多。內(nèi)波的形成：1、兩個(gè)流動(dòng)體的相互撞擊，2、一個(gè)流動(dòng)體撞擊陸架或其它障礙物，3、大氣壓的變化或強(qiáng)風(fēng)帶，4、潮汐作用

中南大學(xué)第二節(jié)：現(xiàn)代海洋中內(nèi)波、內(nèi)潮汐及其沉積作用二、海底峽谷中的交替流動(dòng)流動(dòng)速度：Shepard等人（1968－1979）對(duì)25個(gè)海底峽谷和其它溝谷各測(cè)站進(jìn)行了調(diào)查，獲得了25000小時(shí)的記錄，測(cè)量的深度范圍為39－4206m。結(jié)果表明，不同峽谷流速差異較大。向溝谷上方最大流速范圍3－48cm/s，平均流速0.8-23.6cm/s,以15－30cm/s為主。向溝谷下方最大流速范圍4－68cm/s，平均流速0.6-26cm/s,以15－40cm/s為主。交替流動(dòng)周期的變化規(guī)律：25條海溝、幾百個(gè)測(cè)量記錄結(jié)果：1、平均周期變化大，從1h－20h2、不同溝谷之間差異大3、平均周期的變化與深度有關(guān)，到達(dá)一定深度之后其周期趨近于潮汐周期（半日潮）4、潮差大趨近于潮汐周期的深度則變小

中南大學(xué)第二節(jié)：現(xiàn)代海洋中內(nèi)波、內(nèi)潮汐及其沉積作用單向優(yōu)勢(shì)流動(dòng)：1、對(duì)流型

例子：拉丁美洲維爾京群島SaltRiver海底峽谷

解釋：強(qiáng)貿(mào)易風(fēng)所致2、疊加單向水流

例子：法國(guó)南部海域Var海底峽谷

現(xiàn)象：沿峽谷向下的單向流動(dòng)（流速10－20cm/s），具有間隔為數(shù)小時(shí)的脈動(dòng)流（>90cm/s)

解釋：來自于Var河的攜帶大量沉積物的洪水注入海底峽谷頭部，形成較高速的向下流動(dòng)，掩蓋了上下交替流動(dòng)。脈沖高速流動(dòng)可能為濁流。3、疊加長(zhǎng)周期內(nèi)波

例子：美國(guó)加利福尼亞海岸最大的海底峽谷Monterey峽谷

現(xiàn)象：某測(cè)站1061m深處主要為向上的流動(dòng)，而與此同時(shí)其它測(cè)站的記錄不顯示這種向上方占明顯優(yōu)勢(shì)的流動(dòng)

解釋：內(nèi)潮汐與長(zhǎng)周期內(nèi)波不同相位疊加所致距谷底3m距谷底30m靜流動(dòng)：例子：Hueneme峽谷（深375m、84小時(shí)測(cè)量）、Hydrographer峽谷結(jié)果：Hueneme峽谷向峽谷下方流動(dòng)了12km，同時(shí)還橫越峽谷向東流動(dòng)了約10km.Hydrographer峽谷A、B、C三測(cè)點(diǎn)均為向下方流動(dòng)，同時(shí)有不同程度的橫向流動(dòng)，D測(cè)點(diǎn)不穩(wěn)定。距峽谷底部越高，流動(dòng)情況越復(fù)雜。

中南大學(xué)第二節(jié)：現(xiàn)代海洋中內(nèi)波、內(nèi)潮汐及其沉積作用三、海洋盆地中的內(nèi)潮汐和內(nèi)波作用例子：中太平洋夏威夷附近Horizon海底平頂上水深2000m結(jié)果：三個(gè)流速測(cè)量?jī)x均顯示其速度和流向方向頻譜具有潮汐特征，三處流向均以NW-SE向?yàn)橹鳎磸?fù)倒向。26號(hào)流速儀10h記錄還顯示半日潮特征

中南大學(xué)第二節(jié)：現(xiàn)代海洋中內(nèi)波、內(nèi)潮汐及其沉積作用例子：日本駿河灣（右）、相模灣海域（下）底流流速及方向

中南大學(xué)第二節(jié)：現(xiàn)代海洋中內(nèi)波、內(nèi)潮汐及其沉積作用四、現(xiàn)代海洋盆地中的內(nèi)潮汐和內(nèi)波沉積作用內(nèi)潮汐沉積證據(jù)：中太平洋夏威夷附近Horizon海底平頂上水深2000m處，海底攝影顯示有孔蟲軟泥具有小型沙丘底形，沙丘上還疊加有流水波痕。沙丘和波痕的方向與潮流的NW-SE相相匹配。其它例子還有巴拿馬盆地、西太平洋Ontong-Java海臺(tái)等等。內(nèi)波沉積深海調(diào)查已發(fā)現(xiàn)在世界各大洋盆中都廣泛發(fā)育一種大型的沉積物波，這些沉積物波主要為泥波和沙波，波高10－100m，波長(zhǎng)1－10km?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的主要發(fā)育區(qū)有：美國(guó)東海岸外下部陸隆布萊克－巴哈馬外脊南美陸隆東北部阿根廷盆地非洲陸隆西北部印度洋莫桑比克盆地孟加拉灣西部西太平洋博尼海槽南中國(guó)海盆地馬尼拉海槽太平洋別林斯高晉海盆等等

中南大學(xué)第二節(jié)：現(xiàn)代海洋中內(nèi)波、內(nèi)潮汐及其沉積作用Messina海隆上攀遷移的大規(guī)模沉積物波原來的解釋：1、底流（等深流）沉積、2、濁流沉積、3、滑塌原有解釋的矛盾：水動(dòng)力條件內(nèi)波成因解釋：內(nèi)波引起的海底流動(dòng)流速較低，不致于將泥質(zhì)等細(xì)粒沉積物攪動(dòng)呈懸浮狀，但持續(xù)的作用能使沉積的底形與內(nèi)波的作用趨于平衡，特別使剛沉積的軟泥含水量可達(dá)80－90％，極富可塑性，在內(nèi)波持續(xù)的作用下，可形成規(guī)模與內(nèi)波相當(dāng)?shù)牡仔巍?/p>

中南大學(xué)第三節(jié)：地層記錄中的內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積研究實(shí)例1：美國(guó)弗吉尼亞州Fincastl地區(qū)中奧陶統(tǒng)內(nèi)潮汐沉積地質(zhì)背景：研究實(shí)例1：美國(guó)弗吉尼亞州Fincastl地區(qū)中奧陶統(tǒng)內(nèi)潮汐沉積巖性特征：5個(gè)巖性段，9種巖相

中南大學(xué)第三節(jié)：地層記錄中的內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積沉積構(gòu)造：交錯(cuò)層理－雙向、單向、上攀、脈狀、波狀、透鏡狀層理

中南大學(xué)第三節(jié)：地層記錄中的內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積沉積層序：3種4亞類

中南大學(xué)第三節(jié)：地層記錄中的內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積不同背景下內(nèi)潮汐的沉積模式

中南大學(xué)第三節(jié)：地層記錄中的內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積鑒別標(biāo)志水道型1、指向沉積構(gòu)造：雙向的或沿水道向上的交錯(cuò)紋理、交錯(cuò)層或其它指向構(gòu)造2、雙向遞變或正遞變的沉積層序3、以砂級(jí)為主4、缺乏生物擾動(dòng)5、通常出現(xiàn)于向上變細(xì)的水道充填沉積層序的頂部非水道型1、指向沉積構(gòu)造：雙向或多向交錯(cuò)紋理或其它指向構(gòu)造2、對(duì)偶層雙向遞變層序3、特征的層理類型：脈狀層理、波狀層理、透鏡狀層理4、砂級(jí)、粉砂級(jí)和泥級(jí)5、缺乏生物擾動(dòng)

中南大學(xué)第三節(jié)：地層記錄中的內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用全球海底底流活動(dòng)及床沙形體分布一、全球海底底流活動(dòng)左：北大西洋海底盆地環(huán)流樣式上：南極洲威德爾海深水環(huán)流樣式南大西洋海底盆地環(huán)流樣式

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用墨西哥灣海底盆地環(huán)流樣式人造衛(wèi)星拍攝的墨西哥灣海底Loop溫流（紅色）

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用南大西洋海底盆地環(huán)流樣式

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用直布羅陀海峽出口處加的斯灣海流體系

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用二、海底底流的沉積速率

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用沉積物成分三、海底底流的沉積作用

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用沉積物結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征三、海底底流的沉積作用法魯?shù)壬顜r丘中的三種粒度累計(jì)頻率曲線

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用沉積物構(gòu)造1、層理－小型交錯(cuò)層理、紋層、扁豆?fàn)顚永?、大面積覆蓋的沉積物波3、大型粘性交錯(cuò)層4、侵蝕構(gòu)造5、定向構(gòu)造6、生物擾動(dòng)三、海底底流的沉積作用

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用垂向沉積層序三、海底底流的沉積作用

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用四、海底等深巖丘(drift)概念：平行于海底流動(dòng)的底流稱之為等深流，由等深流體沉積而形成的長(zhǎng)條狀沉積體命名為等深巖丘。規(guī)模：長(zhǎng)數(shù)十至數(shù)百km，寬數(shù)十km，厚0.1－2km。成因：與水道或峽谷有關(guān)：水道底部的等深巖體、水道側(cè)翼的等深巖體、水道出口處的等深巖體

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用地中海出口處Cadiz海灣Faro等深巖丘

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用沿韋馬水道兩側(cè)階地分布的等深巖丘

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用五、海底等深巖丘形成的控制因素深部地轉(zhuǎn)環(huán)流：氣候、海平面變化、赤道和兩極間的溫差海底地形：改變環(huán)流強(qiáng)度和環(huán)流路線及方向沉積物供給：控制堆積速率霧濁層的混濁度：外大陸邊緣及洋盆水柱底部含懸浮體濃度高的水層，多與大洋底層經(jīng)向溫鹽環(huán)流共生。高密度霧濁層攜帶的陸源碎屑和浮游生物碎屑、球粒和有機(jī)質(zhì)碎屑量大濁流：破壞、提供物源海平面變化：低海平面－濁流為主，高海平面－等深流為主

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用六、等深流沉積與濁流沉積的區(qū)別

中南大學(xué)第四節(jié)：現(xiàn)代海洋中底流及其沉積作用區(qū)域地質(zhì)背景

中南大學(xué)第五節(jié)：地層記錄中的等深巖丘實(shí)例1、湖南桃源九溪下奧陶統(tǒng)等深巖丘（碳酸巖）湖南九溪下奧陶統(tǒng)實(shí)測(cè)剖面柱狀圖

中南大學(xué)第五節(jié)：地層記錄中的等深巖丘沉積類型1、重力流沉積－碎屑流（粗礫屑灰?guī)r）、濁流（砂屑灰?guī)r）2、原地靜水沉積（泥質(zhì)條帶狀泥晶灰?guī)r）3、等深流沉積（砂屑、粉屑灰?guī)r）

中南大學(xué)第五節(jié)：地層記錄中的等深巖丘

中南大學(xué)第五節(jié)：地層記錄中的等深巖丘

中南大學(xué)第五節(jié)：地層記錄中的等深巖丘等深巖丘中三種沉積類型的百分比

中南大學(xué)第五節(jié)：地層記錄中的等深巖丘等深巖標(biāo)準(zhǔn)沉積層序及巖相

中南大學(xué)第五節(jié)：地層記錄中的等深巖丘等深巖沉積層序的變化

中南大學(xué)第五節(jié)：地層記錄中的等深巖丘等深流流向吉首等深巖丘晚寒武－早奧陶九溪等深巖丘早奧陶

中南大學(xué)第五節(jié)：地層記錄中的等深巖丘等深流沉積模式

中南大學(xué)第五節(jié)：地層記錄中的等深巖丘實(shí)例2、塔里木盆地塔中地區(qū)中上奧陶統(tǒng)中的等深巖丘（碎屑巖）

中晚奧陶世（灰?guī)r段）早期，塔中地區(qū)仍為東深西淺的沉積格局。塔中低凸起帶已成為水下隆起帶，南、北兩側(cè)均為深水廣海陸棚相帶，向東越過塔中25井進(jìn)入斜坡及深海盆地相區(qū)。

中南大學(xué)第五節(jié)：地層記錄中的等深巖丘塔中地區(qū)中上奧陶統(tǒng)地震反射異常體分布圖