普通地質學總複習題及答案,關於海洋和湖泊的地質作用都在這裡了
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導語
1.近陸著為海(sea),遠陸者為洋(ocean)。海與洋水體相通,可視為一體。因島嶼障礙而主體與大洋隔離且臨近大陸的海域稱為邊緣海,如日本海,對於深入大陸內部的海域稱為內海。如我國渤海。
2.海水的物理化學性質,海洋生物,海洋環境分區和海水的運動等特徵對海洋地質作用的過程和產物有重要影響。
3.海洋的環境分區:(1)濱海帶:高潮線——低潮線;(2)淺海帶:低潮線—200米(大陸架);(3)半深海帶:200—2000米(大陸坡);(4)深海帶:2000 米以下(深海盆地)。
v濱海litoral zone:低潮線與最大高潮線之間的海陸交互地帶。環境變化大,水動力強,生物稀少,常暴露地表。濱海帶的寬度取決於潮差的大小及海岸地形的坡度,潮差大、坡度緩,則濱海帶寬,反之則窄。
v淺海neritic zone:低潮線以下至水深200米之間的海域。海水較淺,陽光、氧氣充足,生物豐富,水溫受季節影響,海底平緩,以波浪的影響為主。陸源物質較豐富。
v半深海bathyal zone:水深200-2000米之間的海域。海底地形較陡,平均坡度4.3度以上,是大陸坡分布的地帶。大陸坡上常發育深達數百上千米的海底峽谷。由於水深,透光性差、水溫較低,海水運動以洋流為主,生物貧乏,以浮游生物及食腐生物為主。
v深海abyssal zone:水深大於2000米的廣大海域,是大洋盆地的分布區。陸源物質少,海水運動以洋流為主,生物貧乏。
4.海水的運動:海水的運動是海洋地質作用的主要動力。影響海水運動的主要因素:風、日月引力、海底地震或火山爆發、地球自轉、海水溫度、鹽度。海水運動的主要方式有:波浪、潮汐、洋流和濁流。
5.波浪sea wave:是海水最基本的運動方式主要由風吹引起。在風與水面之間磨擦力的作用下,海水運動形成波浪。波浪運動時水質點基本上繞某個平衡位置作圓周運動,向前位移很小。
v波浪要素:水面波浪起伏的最高點稱波峰,最低點稱波谷,兩峰之間的距離稱波長,波峰與波谷之間的垂直距離稱波高。波長及波高的大小與風力、水深有關。在廣海深水區,風力越大,波浪的波長和波高就越大。水質點的動能在向下傳遞過程中,隨水深增加、壓力增大,內摩擦力也增大,質點運動圓周變得越來越小。實驗證明,其圓周直徑的減小與波長呈函數關係,當水深達1/2波長時,波浪運動已很微弱。一般認為此深度是波浪作用的下限,即浪基面(wavebase)。
另外由於海水深度的差異,海底對運動的水質點產生的影響也不同,因此波浪運動的特點也不同,據此,波浪作用又可分深水波和淺水波。
波浪運動的過程: 深水波出現於深度大於1/2波長的水域,質點作規則的圓周運動。波浪規則對稱,不發生變形。淺水波出現於深度小於1/2波長的水域,質點運動受內磨擦力和海底磨擦力的影響,表層水質點運動比下層水快,運動軌跡變形,成橢圓形,形成向前傾的不對稱波浪。隨水深進一步變淺,波浪翻卷,捲入空氣,在空氣壓力與重力的作用下形成破浪。破浪因慣性衝上海岸形成進流,進流在重力作用下沿斜坡回到大海形成退流(底流)。當進流方向與海岸斜交時,可同時形成退流和平行海岸的沿岸流。
v在岬角及海灣發育的海岸地帶,波浪受海底磨擦力不同的影響,使波浪向海岸推進的速度產生差異。海灣處快,從而使波脊線(波峰連線)彎曲,趨向與彎曲的海岸平行,這種現象稱波浪折射。由此導致波能向岬角聚集,在海灣分散。
6.潮汐(tide)是由月球和太陽引力引起的地球海水面周期性升降現象。
由海水面升降導致的海水水平流動則稱潮流 (tide current)。海面升高,海水湧上海岸稱漲潮,反之稱落潮。高潮,低潮,潮差。高潮和低潮之間的落差稱潮差。潮差最大時為大潮,日、月、地在一條直線上;最小時為小潮,日、月的位置與地球正交。在海峽、海灣、河口及低緩的海岸帶,潮汐作用尤為明顯,潮流速度也快。
7.洋流ocean current:是海洋中大規模的海水以相對穩定的速度所做的定向流動。分表層洋流和深層洋流。表層洋流主要受盛行風的磨擦力拖帶作用產生,以水平運動為主,深度為100-200米。深層洋流由溫度和鹽度差引起,具水平和垂直兩個方向。以上兩種洋流可相互轉換,並長距離遷移,對海洋沉積和生物分布有重大影響。
8.濁流turbidity current:是海洋或湖泊中載有大量懸浮物質的高密度水下重力流,相當於水下 「 泥石流 」 。 特點是密度大,攜帶大量粘土、泥沙及礫石。分布於陸架外緣、大陸坡上部或河口三角洲前緣,誘發因素主要為地震。
9.海蝕作用:海洋對海岸及海底岩石的侵蝕破壞作用稱海蝕作用。分機械侵蝕和溶解兩種。機械侵蝕主要是由於海水的波浪運動、潮流等對海岸產生的破壞作用,具體又可分沖蝕和磨蝕兩種。溶解是由於海水中含較多的CO2等溶劑,可對海岸及海底岩石產生溶解作用。
10.基岩海岸的海蝕作用:
v基岩海岸:由堅硬的、未經移動的岩石所組成。特點:坡度相對較大,潮間帶窄,海岸線不平,多岬角和港灣。
v海蝕凹槽sea notch:由於基岩海岸向陸方向海水迅速變淺,導致拍岸浪,海水及所帶沙石反覆衝擊和磨蝕基岩海岸,使下部岩石破碎,並被掏空,形成平行海岸延伸的凹槽。
v海蝕崖sea cliff:海蝕凹槽上部岩石崩塌後形成海蝕崖。
v波切台wave cut bench:海蝕崖不斷後退,在陡崖的前方留下一個微微上凸並向海微傾斜的基岩平台,稱為海蝕平台或波切台。由於岩性和構造的差異,波切台表面遍布幾十厘米高的岩脊,稱岩脊灘。
v波築台wave built bench:由波切台上的塌積物隨退流搬運至低潮線以下沉積下來所形成。
v海蝕洞sea cave:在岬角處,由於波浪的折射,在岬角兩側受能量集中的波浪沖蝕而形成的洞穴。
v海蝕穹sea arch:海蝕洞進一步發育連通擴大而成。海蝕柱sea stack:海蝕穹崩塌而成孤立的石柱。
v基岩海岸海蝕作用的結果:
基岩海岸海蝕平衡剖面:當地殼長期穩定,平均海平面不變時,隨波浪侵蝕作用進行,波切台逐漸展寬,當其寬度發展到波浪雖在波切台上運動,但能量基本消耗在克服與波切台的磨擦和搬運碎屑物時,波浪不再有侵蝕能力,此時,基岩海岸的橫剖面呈上凸曲線,曲線上各點的侵蝕強度趨於零,此剖面稱為基岩海岸海蝕平衡剖面。總之,基岩海岩海蝕作用的結果,是使海岸趨於平直,地形坡度變緩。
11.沙質海岸的改造作用:
v沙質海岸:由鬆散的沙粒所組成的海岸,地形較為平坦。改造的動力:波浪和潮汐,進流和潮流帶動砂粒向海岸方向運動,底流又把部分沙粒帶回海中。首先假定原始沙質海岸坡度各處一致,處於動態平衡的中立點。中立點上沙粒只繞各自的平衡點作往複運動。中立點以上,水淺,波浪衝擊力強,沙粒向岸運動。中立點以下則向海方向運動。長期作用後,形成下凹的形態。中立點以上坡度變陡,以下變緩。
形成的地形:
v沿岸堤:遷移的沙粒在高潮線附近堆積成沿岸分布的長條狀沙壟。
v水下沙壩:在低潮線附近(中立點以下)堆積成平行海岸分布的長條狀壟崗地形。海面大幅度的迅速下降還可以使水下沙壩轉變為露出海面的離岸堤。
12.潮流的侵蝕作用:主要出現在大陸架上一些地形狹窄並有強流通過的地方。如我國的杭州灣和瓊州海峽。其侵蝕作用可以形成潮流侵蝕谷。另外在粉砂—泥質海岸的潮間淺灘上,可形成細長的潮水溝。延伸大致與海岸垂直。向陸一端呈樹枝狀。
13.海洋的搬運作用:
v動力類型:波浪、潮流和洋流是主要動力,在濱海及淺海的近岸區域,通常以波浪為主,潮流為次;在近海有狹窄海道的地區潮流搬運作用明顯;半深海及深海則以洋流為主。
v波浪:主要在淺水區,進流、退流和沿岸流使碎屑物向岸、向海或沿岸呈「之」字形運動,碎屑物多為顆粒較粗的沙礫,具有明顯的分選、磨圓和磨細作用。
v潮流:主要在海峽、河口灣等水道狹窄的海域或泥灘海岸,搬運大量細小物質和溶解于海水中的化學物質。
v洋流:是深海區的主要搬運動力,流速慢,僅搬運懸浮的碎屑物,如粘土和微小生物的遺體及溶解于海水中的化學物質,搬運距離遠,但因物源少而搬運量小。
v濁流:發育於大陸坡(半深海),搬運速度快、搬運量極大,具有分選作用。
v風暴流:是一種密度流,搬運力大,其搬運作用限於淺海和濱海,具有分選作用。
14.海洋的沉積作用:
(一)濱海區的沉積作用:海水動蕩,波浪和潮流作用強烈。磨圓好,以碎屑物機械沉積為主。化學沉積和生物沉積少。包括(1)海灘沉積(2)潮坪沉積(3)沙壩、沙嘴沉積(4)瀉湖沉積
v海灘(beach)沉積地形和沉積物特點:海灘是由鬆散的碎屑物在海岸帶堆積形成的平坦地形。可分礫灘、沙灘和泥灘(又可稱潮坪)。
礫灘:山區河流的河口區或基岩海岸附近,礫石具有較高的磨圓度,形態扁圓形或球形,扁圓形者常定向排列,長軸基本與海岸平行,最大扁平面傾向海洋。
沙灘:沙粒分選、磨圓好,成分單一,以石英最為常見,同時有生物碎屑。表面有不對稱波痕,內有交錯層理。
v潮坪沉積:
v潮坪:以潮汐為主要水動力條件的濱海環境。是一種坡度極緩的海岸帶。波浪作用弱,按沉積環境可以分為潮上帶、潮間帶和潮下帶。特點:自高潮線至低潮線方向沉積物出現由細(泥)變粗(沙)的反分帶現象。乾旱氣候條件下會出現鹽類結晶沉積。沉積構造有雙向交錯層理、泥裂、波痕和爬痕等。
v沙壩、沙嘴沉積
沙壩(barrier):由波浪運動產生的進流和退流遷移沙粒形成的平行於海岸的長條狀壟崗地形。高潮線附近的沙壩稱沿岸堤;低潮線附近的稱水下沙壩。
沙嘴(spit):一端與海岸相連,一端伸入海中的壟崗地形。通常是由沿岸流攜帶沙粒從海岸岬角部位進入海灣,因水域變寬,流速下降導致沙粒堆積。同時因波浪折射,其尾部常呈弧形。被沙壩從毗鄰海域中隔離出來,但仍與海洋溝通或有限溝通的淺水域稱瀉湖。兩者構成沙壩-瀉湖體系。
v瀉湖沉積:
瀉湖(lagoon):因沙嘴、沙壩擴大相連,使之與大海隔離的海灣,另外還有礁後瀉湖。瀉湖中海水可通過水道(潮汐口)與大海半通,即高潮時溝通,低潮時隔離。不同氣候區,因地表徑流和海水對瀉湖補給量的差異,可使瀉湖中的海水鹽度不正常,發生淡化(小於33‰ )和咸化(大於33‰ )。
v瀉湖的分類:
淡化瀉湖:潮濕氣候區,湖水面高於外海面,僅高潮時有海水注入。常形成雙層水結構。湖底缺乏對流,常形成黃鐵礦(FeS2)、菱鐵礦(FeCO3)及CaCO3等化學沉積,同時還有大量的碎屑物質和生物遺體。
咸化瀉湖:乾旱氣候區,湖水面低於外海面,高潮時補充海水,而後再不斷蒸發而咸化。沉積物除碎屑物外,還有化學沉積,主要是溶解度較大的鹽類,按順序依次為碳酸鹽—硫酸鹽—氯化物。
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(二) 淺海區的沉積作用:
v特點:淺海水域較寬闊,水深較淺,海底平緩,生物繁盛,靠近大陸,是海洋中最主要的沉積區,大量的碎屑物、化學物質及生物遺體通過機械和化學的方式在淺海區內沉積。
(1)碎屑沉積:近岸粗、遠岸細;沉積物具良好的分選性和磨圓度;成分以石英砂和粘土為主,並含大量生物遺體。
v沉積構造:浪基面以上地帶有對稱或不對稱波痕,具交錯層理;浪基面以下具水平層理;
(2)化學沉積:主要低緯度地區(南北緯30度之間)陸源物質少的海域,由於鹽度、溫度、壓力、PH值等因素的變化以及生物作用,化學物質通過飽和沉澱、膠體電性中和、膠體凝聚、微粒吸附和生物濃集等方式發生沉澱。
包括:
a)碳酸鹽沉積:主要成分(CaCO3和MgCO3);原因:溫度上升或壓力降低,CO2含量減少,Ca(HCO3)2過飽和,產生分解成CaCO3。常常形成鮞狀灰岩,即沉澱的CaCO3呈細碎屑狀(晶屑),在動蕩海水中,CaCO3以此質點或生物屑為核心呈同心圓狀生長而成。MgCO3溶解度較CaCO3大,只在炎熱氣候海水溫度和鹽度升高時才沉積。
b)鋁、鐵、錳沉積:Al、Fe、Mn的氧化物和氫氧化物以膠體形式隨河流進入大海,在近岸遇電解質而凝聚沉積。另外當硅、鋁、鐵的膠體吸附鉀離子會形成海綠石。主要沉積物類型赤鐵礦、鋁土礦、褐鐵礦、水錳礦等。
c)硅質沉積:硅來源於大陸、海底火山噴發。
沉積條件:水溫較低,偏鹼性的環境(PH值大於8),以膠體凝聚的方式沉澱。
沉積物類型:蛋白石(SiO2.nH2O),脫水後成燧石(SiO2)
d)磷質沉積:表層水含磷低,深層水高。當富含磷的低溫水隨洋流到達淺海後壓力減小、水溫上升,溶解度減小,磷質產生沉澱。
沉積類型:Ca3(PO4)2(膠磷礦),膠磷礦與碎屑物共生經成岩作用形成磷塊岩。
(3)生物沉積:
介殼灰岩:淺海中大量底棲生物死亡後遺體堆積在一起形成。
生物礁:由珊瑚蟲、海藻、苔蘚蟲、層孔蟲等群體生物分泌鈣質骨骼在原地建造起來的生物沉積。
礁體的分布:現代珊瑚礁主要在水溫25度左右,水質清澈、鹽度正常為34-36‰,陽光充足、水深小於20米、水流通暢但不激烈動蕩的淺海環境中。生物礁類型:岸礁(沿岸分布)、堡礁(與海岸間有一較寬的水道)、環礁(atoll, 圍繞海底隆起的邊緣生長形成的環狀礁體)。
(三)半深海的碎屑沉積。
沉積環境:遠離大陸,一般碎屑物較難搬運到此。物源:淺海沉積物的二次搬運、風運物、冰運物、火山碎屑。
主要類型:各種軟泥。
a)藍色軟泥:廣佈於大陸坡,呈藍黑、深藍或淺藍色,沉積物中含氧化亞鐵及有機質。
b)紅色軟泥:局限分布在熱帶、亞熱帶的半深海。來自陸源的紅土。
c)綠色軟泥:含較多的海綠石,使軟泥呈綠色。另外還有火山泥和珊瑚泥。
(四) 深海區的沉積作用
(1)深海區的碎屑沉積物
v來源:風運物、冰運物及濁流搬運物。
v類型:主要有濁積物和紅色大洋粘土。
a)濁積物:在大陸坡上形成的濁流挾帶大量泥沙物質,在進入大陸坡腳和深海盆地時,因地形平坦、流速降低、搬運能力劇減而發生堆積所形成的沉積物。濁積物所構成的扇狀地形稱濁積扇(或深海扇)。扇體厚度向深海平原方向減小,成分有粘土、沙,還有礫石、岩塊和生物屑,具遞變層理,下粗上細。b) 紅色大洋粘土:一種褐色粘土,質純,粒細,粘土佔80%以上,多由鐵和錳的氧化物所組成,有機質少,主要分布在水深大於4500米的大洋盆地中,以太平洋中分布最多,占太平洋底面積的49%,成因尚無定論。
(2)深海區的生物源沉積
a)生物源沉積:以生物軟泥為主。軟泥中生物含量大於50%,主要生物有硅藻、放射蟲、有孔蟲、抱球蟲、翼足蟲和顆石藻,但按化學成分可分為:
A.硅質軟泥:由硅藻和放射蟲構成,兩者均為硅質浮游生物,其遺體在下沉過程中大部分溶解,只少部分到達海底。硅藻主要分布在高緯度海洋冰川沉積物的外圍,占硅質沉積物分布的3/4。放射蟲主要分布在太平洋赤道附近碳酸鈣沉積物少的深海底。
B.鈣質軟泥:主要成分為碳酸鈣,平均含量為65%,由有孔蟲、翼足蟲、顆石藻等鈣質生物遺體構成。分布在熱帶、亞熱帶水深小於5000米的深海底。
(3)深海區的化學沉積
化學沉積物:錳結核和多金屬軟泥
A.錳結核:黑褐色、外表呈球形或橢球形,內部具同心圈層結構的錳、鐵氧化物團塊。直徑一般0.5-25cm,個別達1m(重850kg)。除含MnO2和Fe2O3外,還含有銅、鉛、鋅、鈷、鎳等30多種元素,其中錳、銅、鈷、鎳含量已達工業品位,且儲量可觀。錳結核主要分布在水深4000-6000米的深海區,其中太平洋中分布最多。每年新生成1000萬噸錳結核,具有較高的經濟價值。
B.多金屬軟泥:富含鐵、錳、鋁、鋅、鉛、金、銀等金屬的未固結的泥質沉積物。主要分布在紅海、東太平洋洋隆,水深2000-3000米,海底有熱泉群的地區。各種金屬多以金屬硫化物形式存在,認為其形成與海底火山噴發有關。由於其分布較淺,部分金屬含量已達工業品位,所以是很有遠景的海底礦產。
15湖泊的地質作用:
v按出水口分:泄水湖,分布在潮濕氣候區,以流泄方式消耗湖水。不泄水湖,分布在乾旱區,以蒸發方式消耗湖水。
v按鹽度分:淡水湖(小於0.3‰),半鹹水湖(0.3-24.7‰ ),鹹水湖(大於24.7‰),鹽湖(過飽和結晶)。
v特點:淡水湖主要為潮濕氣候區的泄水湖,其它幾種則多為乾旱、半乾旱氣候區的不泄水湖。湖泊作為陸地上的積水窪地,其地質作用與海洋類似。雖然也有波浪、湖流產生的侵蝕作用、搬運作用但規模要小得多。因湖泊多為陸地內,陸源物質供給豐富而造成大量沉積,因此湖泊以沉積作用為主。
v乾旱氣候區湖泊的地質作用:一般特徵:沉積物除大量泥沙、礫石外,由於蒸發、鹽度增加,湖泊可產生大量鹽類結晶沉澱。由於各種鹽類溶解度的不同,發生沉澱的先後順序也不一樣,依次為碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物,據此也可把鹽湖沉積分為四個階段。
v潮濕氣候區湖泊的沉積作用:化學沉積:溶解度大的K、Na、Mg、Ca等的硫酸鹽、鹵化物很少沉澱,從泄水口流走。Fe、Mn、Al的氧化物和碳酸鹽可以沉澱,形成碳酸鈣、氫氧化鋁、氧化錳、褐鐵礦、菱鐵礦及黃鐵礦。褐鐵礦產主要分布在湖濱淺水區,菱鐵礦多分布在沼澤化的湖濱地區,黃鐵礦產分布在深水湖底地帶。
v機械沉積過程:隨著碎屑物在湖內沉積,湖積三角洲擴大,湖泊逐漸淤積變小,如洞庭湖,湖底每年淤高3.5cm,所以從地質歷史時間上看,湖泊的壽命是很短暫的。被淤塞的湖泊可發展成沼澤。
v環帶分布的湖泊沉積物:由於水動力從湖濱到湖心漸減,沉積物呈同心環帶狀分布。順序:沙、礫—粉沙、泥—淤泥。湖心淤泥隨季節會在顏色、厚度、粒度上出現韻律性變化,稱為紋泥。
v生物沉積作用:潮濕區湖泊多大量生物——底棲、游泳、浮游生物及水生植物等,生物在活動中產生的排泄物,分泌物及死亡後的遺體可形成大量富有機質的腐泥沉積(成油和天然氣)。隨著湖泊的淤積,水體變淺。流動性變弱。水生植物由草本向木本植物轉化。並逐漸向湖心遷移。同時形成大量的腐殖質——泥炭沉積(成煤)。從而導致湖泊向沼澤演變。沼澤的進一步發展湖泊最後消亡。
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文/編輯 by 地質人
圖片 by 網路
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