風(fēng)暴沉積作用和風(fēng)暴相模式及其地質(zhì)意義

1、中 國 地 質(zhì) 大 學(xué)研 究 生 課 程 作 業(yè) 課程名稱 教師姓名 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 學(xué)生專業(yè) 所在院系: 類 別: 日 期: 2016年5月 評 語對課程論文的評語:平時成績：課程論文成績：總 成 績：評閱人簽名：注：1、無評閱人簽名成績無效；2、 必須用鋼筆或圓珠筆批閱，用鉛筆閱卷無效；3、 如有平時成績，必須在上面評分表中標(biāo)出，并計(jì)算入總成績。風(fēng)暴沉積作用和風(fēng)暴相模式及其地質(zhì)意義XX（中國地質(zhì)太學(xué)武漢）摘 要：本文是在參考國內(nèi)外最新有關(guān)古代和現(xiàn)代風(fēng)暴沉積作用及風(fēng)暴作用(包括現(xiàn)代臺風(fēng)作用)的論文(資料)和著作的基礎(chǔ)上， 簡明扼要的闡述了風(fēng)暴沉積作用的研究現(xiàn)狀、類型，風(fēng)暴沉積相的基本類型

2、及他們地質(zhì)意義。關(guān)鍵詞：風(fēng)暴作用；風(fēng)暴沉積；沉積相；地質(zhì)意義0.引言風(fēng)暴是在熱帶海洋上生成的強(qiáng)大而深厚的氣旋性渦旋的統(tǒng)稱。風(fēng)暴沉積是由風(fēng)暴作用影響海水而導(dǎo)致海底沉積物引發(fā)的一種特殊事件沉積。很多海陸的沉積相都是由于風(fēng)暴沉積作用形成的，而對沉積的研究可以了解一個地區(qū)的地質(zhì)歷史以及對建筑工程或者油氣地質(zhì)等領(lǐng)域有著十分重要的意義，本文簡明扼要的闡述了風(fēng)暴沉積作用和風(fēng)暴沉積相的特征及其地質(zhì)意義。0. 風(fēng)暴沉積研究現(xiàn)狀國外關(guān)于風(fēng)暴沉積的研究起始于20世紀(jì)50年代末，最初的研究主要集中于赤道附近的碳酸鹽巖風(fēng)暴沉積。直到70年代初，一些學(xué)者開始著重對現(xiàn)代陸源風(fēng)暴沉積進(jìn)行研究。我國在此領(lǐng)域起步相對較晚，真正意

3、義上的研究開始于80年代初嚴(yán)欽尚提出濱岸和淺海風(fēng)暴沉積成因機(jī)制和模式之后。現(xiàn)代風(fēng)暴沉積研究始于對風(fēng)暴本身特點(diǎn)的研究，對風(fēng)暴沉積作用的專門研究還是最近十幾年的事。TFGross等最近在一篇題為 深海沉積搬運(yùn)風(fēng)暴” 的文章 j指出，他們在HEBBLE研究基地對一些高能風(fēng)暴和與高濃度懸浮沉積物有關(guān)的底流進(jìn)行了長迭1年的儀器定點(diǎn)觀察在西北大西洋Nova Seotian(新斯科舍)高地以外4，880m進(jìn)行的這一觀察顯示，一大規(guī)模的間斷性事件可以使來源于濱海和陸棚的底部沉積物懸浮起來。本世紀(jì)60年代來自海底的照片顯示這種作用可以影響很深的水俸之下的沉積物。 Michael KGagan等研究了1926年W

4、inifrcd氣旋，這一風(fēng)暴產(chǎn)生了厚迭llcm多 具正粒序的陸源碎屑和碳酸鹽混合風(fēng)暴層，影響范圍至少達(dá)1，2OOkm。，延伸到濱外3O多公里，影響水深40多米。該風(fēng)暴層包括兩個具有明顯巖石學(xué)特征并平行陸棚的相帶近(0"25m深)風(fēng)暴層厚3一lOcm，向上由中砂變?yōu)榉凵百|(zhì)粘土濱外(25-43m深)風(fēng)暴層變厚，超過l i cm，由分選好 具正粒序的殘留右英和貝殼及礫狀砂組成，它們被薄層泥覆蓋橫穿陸棚的粒度、礦物碳酸鹽含量及碳同位素組成在風(fēng)暴前后非常相似，說明該風(fēng)暴層(物質(zhì))不是來源于向?yàn)I外方向的風(fēng)暴流，而是原地懸浮和向?yàn)I搬運(yùn)泥質(zhì)砂的陸糟沉積。這一現(xiàn)象，與指示向?yàn)I外變薄和變細(xì)的風(fēng)暴沉積模式

5、形成顯明對比Winifred風(fēng)暴層在較深水中與橫穿陸棚底層變化相對應(yīng)地變厚變粗。一年后，Winifred風(fēng)暴層近演郡分(<20m深)被很好地保存下來，而濱外部分(>3Om深)(正常浪基面之下)完全被生物破壞了 與Winifred太小相近的風(fēng)暴效應(yīng)在古代層序中由于生物的快速混合作用而被遮蔽起來了。我國學(xué)者許世遠(yuǎn) 張國棟等研究了長江下游現(xiàn)代風(fēng)暴沉積作用及現(xiàn)代濱岸風(fēng)暴沉積，分別探討了杭州灣北部濱岸風(fēng)暴沉積的相標(biāo)志及其特征和濱岸風(fēng)暴礫灘的沉積特征并指出絕大多數(shù)濱岸礫灘是風(fēng)暴作用的結(jié)果。風(fēng)暴中心是有其運(yùn)動規(guī)律的，它的運(yùn)動軌跡受當(dāng)時的氣候條件，地理環(huán)境等因素的制約，在平面上是一個呈帶狀分布的被

6、臺風(fēng)掃過的廣泛區(qū)域。區(qū)域的大小及空間展布決定于臺風(fēng)中心的運(yùn)動情況。如西北太平洋帶8006號臺風(fēng)于8O年7月6日在關(guān)島西南部生成后，一直向NWW方向于12日在我國汕頭附近登陸，轉(zhuǎn)換成低氣壓后， 又沿NE方向經(jīng)上海八黃海橫跨日本于1 5日在日本海消失。從6 EI到15日10天中， 中心運(yùn)動距離迭5，90Okm，橫掃區(qū)域面般約為354590萬km。(據(jù)西北太平洋臺風(fēng)基本數(shù)據(jù)(1949"1980)計(jì)算)，約為中國陸地面積的一半，單獨(dú)一次風(fēng)暴的影響范圍是相當(dāng)廣闊的。1. 風(fēng)暴各種作用方式簡析1.1風(fēng)暴流作用風(fēng)暴流作用主要有風(fēng)暴潮、風(fēng)暴回流、風(fēng)暴浪、風(fēng)暴渦流和風(fēng)暴重力流等作用方式。風(fēng)暴潮流是風(fēng)暴

7、作用于水體引起的另一種重要動力流體。風(fēng)暴潮面可比正常高潮面高6米以上，因此風(fēng)暴潮流可影響到潮上6米以上的地帶。如1969年的“卡米爾”颶風(fēng)，將海水抬升9米，風(fēng)速高達(dá)370公里/小時 ，猛烈的拍岸浪摧毀了波及地區(qū)幾乎所有的建筑物。1961年的“卡拉”颶風(fēng)的風(fēng)暴潮將水深15-24米處的各種底質(zhì)（巖石碎屑、大型無脊椎動物及珊瑚碎塊）搬運(yùn)到海灘并散布在障壁島復(fù)合體和潮坪上。凡風(fēng)暴經(jīng)過的地區(qū)，都會受到風(fēng)暴或多或少的干擾。但風(fēng)暴對濱岸淺海及湖泊區(qū)影響更顯著，也最易于保存在地質(zhì)記錄中，因此更引人注目。風(fēng)暴結(jié)構(gòu)表明，對下伏水體影響最大的是風(fēng)暴低層氣流流入層，該層大氣即成渦旋式流動，并有向內(nèi)的氣流作用。因此該層

8、氣流和水體表面摩擦就形成強(qiáng)大的渦流層，該渦流層除與氣流渦流一致的大渦流外，內(nèi)部包含有一系列不規(guī)則的大小不等的小規(guī)模渦旋，風(fēng)暴渦流是貫穿風(fēng)暴作用始終的最重要的一種動力作用。風(fēng)暴回流是風(fēng)暴潮的退潮流，由于風(fēng)暴潮差大，因此其退潮流速遠(yuǎn)大于正常退潮流，其影響范圍也更大。這種風(fēng)暴回流可將濱岸及潮下的沉積物向下拖曳，搬入更深的水域形成不同于好天氣背景沉積的異常沉積。也可觸發(fā)風(fēng)暴重力流向陸棚及大陸坡流動。風(fēng)暴觸發(fā)的沉積物重力流包括風(fēng)暴碎屑流和風(fēng)暴濁流等，它區(qū)別于大陸坡-深海盆地的重力流，其物源來自于風(fēng)暴作用帶，尤其在潮下帶的淺水沉積（如生物介殼、內(nèi)碎屑等），途中對海底的侵蝕作用不如深海重力流強(qiáng)烈，不形成海底

9、峽谷和海底扇組合。當(dāng)然，當(dāng)風(fēng)暴重力流下移到大陸斜坡以下，就與后者過渡或趨于一致了。1.2風(fēng)暴的侵蝕作用 侵蝕作用主要指風(fēng)暴流及其觸發(fā)的重力流對沉積基底的沖蝕、挖掘等，至少有3種侵蝕作用應(yīng)該予以區(qū)別。一是風(fēng)暴潮流、風(fēng)暴回流形成的沖刷侵蝕構(gòu)造及風(fēng)暴浪沖蝕構(gòu)造，它們形成沖刷面或沖刷-充填構(gòu)造，表現(xiàn)在正常背景沉積之上，風(fēng)暴沉積底部明顯的沖刷面。二是風(fēng)暴渦流對沉積基底形成的刻蝕構(gòu)造，常見陡深的刻蝕槽、渠或口袋構(gòu)造。風(fēng)暴渦流沉積的底面形成渠筑型。三是風(fēng)暴重力流形成的沖刷槽，沖刷槽多呈一端淺緩，一端陡深的定向淺槽。在風(fēng)暴重力流沉積的底層形成槽鑄型。1.3風(fēng)暴的破壞作用 風(fēng)暴流的破壞作用主要表現(xiàn)在兩個方面，一

10、是對先成顆粒的破壞，包括對內(nèi)碎屑、生物碎屑、鮞粒、核形石、球粒及其它顆?；蜿懺此樾嫉钠扑椤１M管對這些顆粒破壞的機(jī)會均等，但對一些不牢固的顆粒的破壞性更強(qiáng)，如生物介殼。對一些形態(tài)固定的顆粒（如鮞、核形石、球粒等）的破壞比較容易識別，它們表現(xiàn)為這些圓形或具同心紋層的顆粒呈不規(guī)則狀，棱角狀的異常性碎裂，這種碎裂是正常波浪所不能形成的。二是對先成沉積體的破壞，最常見的是風(fēng)暴流切刻先成的生物礁、丘、形成異常的截頂現(xiàn)象或刻蝕槽，在地質(zhì)記錄中表現(xiàn)為礁內(nèi)巨大的沖刷界面及界面之上的筑積生物碎屑層。風(fēng)暴流也可沖蝕先成的砂壩形成寬大的沖蝕槽，沖蝕槽多垂直于砂壩，壩后形成沖溢扇。1.4風(fēng)暴沉積作用風(fēng)暴沉積作用作為熱帶

11、淺海-濱岸的一種重要的作用過程，為越來越多的學(xué)者重視，有關(guān)風(fēng)暴沉積的論文及專著也層出不窮。風(fēng)暴作為一種突發(fā)性的異常事件，可在其途經(jīng)并波及到的所有環(huán)境中留下異常的沉積物或其它痕跡。由于風(fēng)暴所經(jīng)的濱岸地區(qū)具有各種不同的復(fù)雜地形，加上沉積物和底質(zhì)各異，因此很難綜合出一個以環(huán)境為基礎(chǔ)的沉積模式。深化對不同沉積背景和沉積盆地中的風(fēng)暴沉積的研究，將有利于建立不同沉積背景條件下的環(huán)境模式。2. 主要的風(fēng)暴沉積相及其沉積序列2.1主要的風(fēng)暴沉積相2.1.1海岸帶風(fēng)暴沉積 海岸帶是地形地貌最復(fù)雜的地區(qū)，就地形、地貌而言可以區(qū)分分出無障壁的海灘海岸、潮坪海岸和有障壁的砂壩-瀉湖海岸、堡礁-瀉湖海岸及岸礁型海岸等。

12、依沉積物性質(zhì)的不同，可以分為碎屑巖型（礫、砂、泥質(zhì)）、碳酸鹽型及混合型海岸。因此典型的海岸類型不少于8種。海岸帶是風(fēng)暴作用影響最強(qiáng)的地區(qū)之一，各種不同的海岸都可能受到風(fēng)暴的影響產(chǎn)生異常的沉積物。2.1.2潮坪海岸的背景沉積 潮坪海岸的背景沉積是以較低能條件較細(xì)粒沉積為特色的。正常的碳酸鹽潮坪以含鳥眼構(gòu)造、藻紋層的泥狀白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r為主，潮溝中多具雙向交錯層的顆粒巖或泥粒巖。碎屑巖潮坪則以泥坪、砂坪、混合坪的分異、具典型的潮汐層理（透鏡狀層理、波狀層理、脈狀層理、對粘土層韻律層理），潮溝具雙向交錯層理。風(fēng)暴作用沉積常表現(xiàn)為底具沖刷面或刻蝕槽的礫屑灰?guī)r、生物介殼層或其它異常的粗礫沉積。它們夾在

13、背景沉積中。華北地區(qū)寒武系中與疊層石共生的竹葉狀灰?guī)r，內(nèi)有風(fēng)暴沉積特有的菊花狀、倒小字型、砥柱狀礫石及底部沖刷面及口袋構(gòu)造，推測是潮坪上的風(fēng)暴沉積。2.1.3潮下帶風(fēng)暴沉積 潮下到正常浪及面之間也是風(fēng)暴強(qiáng)烈作用的地區(qū)。該區(qū)不僅有風(fēng)暴渦流和風(fēng)暴浪作用，風(fēng)暴潮退潮引起的風(fēng)暴回流也強(qiáng)烈作用該帶。風(fēng)暴渦流作用常形成特征的刻蝕槽（渠?；蚩诖鼧?gòu)造）和異常的顆粒組構(gòu)。如扁平礫石的菊花狀排列、倒小字型排列或砥柱狀排列等。風(fēng)暴浪則以典型的丘狀交錯層理為特征，并形成明顯的突變侵蝕面。風(fēng)暴回流則形成沖刷構(gòu)造。風(fēng)暴作用還常常破壞正常潮下形成的各種顆粒（如鮞粒、核形石、球粒及生物屑等）。它使這些具固定形態(tài)的顆粒形成異常

14、的破碎形態(tài)從而保存風(fēng)暴破壞的痕跡。常見的有尖錐狀、半圓形、缺口狀、碎片狀、彎月狀、花瓣?duì)畹?。除此之外，風(fēng)暴可以在各種生物建隆上形成各種刻蝕槽，風(fēng)暴掃蕩建隆的筑積生物，使之充填刻蝕槽或鋪在建隆體或鄰近沉積物上。需要強(qiáng)調(diào)說明的是，風(fēng)暴過后，潮下帶還要受到正常波浪的回復(fù)改造，因此難以保存完整的風(fēng)暴沉積序列，尤其在潮下帶的中、上部，只能保存風(fēng)暴侵蝕沉積物基底、刻蝕生物建隆和異常破碎先成顆粒的殘余痕跡。2.2主要的風(fēng)暴沉積相及其沉積序列2.2.1陸架上部近源盆地風(fēng)暴沉積序列 近源盆地系指正常浪及面到風(fēng)暴浪及面之間的地區(qū)，該區(qū)是風(fēng)暴沉積保存最完整的地區(qū)。Aigner(1982)、Kreisa和Bambac

15、h(1982)總結(jié)的風(fēng)暴巖序列即為此帶形成的。由于處于正常浪及面之下，正常天氣的波浪不能影響和改造已形成的風(fēng)暴沉積，因此該帶的風(fēng)暴沉積序列常得以完好保存。近源盆地不僅有風(fēng)暴渦流和風(fēng)暴浪作用，也可有風(fēng)暴重力流作用，因此風(fēng)暴沉積序列底面可以是重力流沖刷形成的沖刷槽模，也是風(fēng)暴渦流形成的渠模。下部既可為具遞變層的礫屑灰?guī)r，也可為非遞變的具菊花狀、倒小字型組構(gòu)（圖4）的礫屑灰?guī)r。具丘狀交錯層理的風(fēng)暴浪沉積的砂屑沉積可以與礫屑灰?guī)r共生，也可單獨(dú)出現(xiàn)。2.2.2陸架下部遠(yuǎn)源盆地風(fēng)暴重力流沉積序列 遠(yuǎn)源盆地是指風(fēng)暴浪及面之下的地帶。由于該區(qū)不受風(fēng)暴作用本身的影響，因此所有風(fēng)暴直接形成的沉積構(gòu)造均不發(fā)育。該區(qū)

16、主要保存由風(fēng)暴觸發(fā)的碎屑流和濁流沉積。風(fēng)暴碎屑流主要由具遞變或非遞變的礫屑沉積為主，礫屑為泥基支撐，多不具定向組構(gòu)，雜亂排列，也不具風(fēng)暴渦流作用形成的菊花狀組構(gòu)等。其底多為沖刷槽模，也可具壓刻模。3.風(fēng)暴沉積的意義3.1古地理、古氣候恢復(fù)方面的意義通過對某一指定區(qū)域的風(fēng)暴沉積相的研究分析，查閱相關(guān)的資料分析，可以得到了解到風(fēng)道沉積相不僅對該區(qū)風(fēng)暴沉積作用機(jī)制及重力滑塌沉積的形成, 且對其它相鄰板塊某一時期的古地理、古氣候的恢復(fù)均具有重要意義。3.2古海平面恢復(fù)方面的意義通過對某一指定區(qū)域的風(fēng)暴沉積類型的研究分析，查閱相關(guān)的資料分析，可以利用該地區(qū)的風(fēng)暴沉積類型恢復(fù)古時海平面變化，對于古地層學(xué)以

17、及探究古時海平面的研究具有十分重要的意義。3.3成礦意義風(fēng)暴沉積作用對某一地區(qū)的礦物成分有著十分重要的影響，如果要了解某一有風(fēng)暴作用的地區(qū)的礦物的形成機(jī)制特性有著十分重要的意義。4.結(jié)論 對于一個有風(fēng)暴作用的地區(qū)的風(fēng)暴沉積相的研究，不僅對該區(qū)風(fēng)暴沉積作用機(jī)制及重力滑塌沉積的形成, 而且對其它相鄰板塊某一時期的古地理、古氣候的恢復(fù)以及該地區(qū)的礦物的形成機(jī)制和礦物的特性均具有重要意義。目前對于風(fēng)暴沉積作用的研究還處于探索階段，有待新一代學(xué)者的努力。參考文獻(xiàn)1Zhi-Cheng Zhou, H. Willems, Yue Li, et al. A well-preserved carbonate t

18、empestite sequence from the Cambrian Gushan Formation, eastern North China CratonJ. Palaeoworld, 2011, 20(1): 17 2馬瑞申, 張良, 杜遠(yuǎn)生等. 豫北地區(qū)寒武系風(fēng)暴巖沉積特征及其地質(zhì)意義J. 地質(zhì)科技情報(bào), 2011, 30(4): 15-203吳瑞棠,張守信等，現(xiàn)代地層學(xué)，武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社,1989。 4 Aigner T. Calcareous tempestites: Storm-dominated strat ification in upperMus chelkalk limes tone