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  • 风暴沉积

    风暴沉积是指由风暴潮掀起陆架上的沉积物,及由风暴潮的离岸流搅起海滩沙,形成向海方向流动的异重流,当风暴减弱时,在风暴浪基面与正常浪基面之间下形成的沉积物。

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    风暴沉积机理 /风暴沉积 编辑

    风暴沉积 风暴沉积

    风暴沉积就是由飓风和季节性台风所引起的风暴流或风暴潮所形成的产物,强大的风暴作用所能影响的海底沉积物深度可达几十米。在特大风暴期,波浪传播的深度最大可达200m,并可使海平面上升5~6m。   风暴作用的强大动力冲刷着沿岸和近岸沉积。当风力减退时,则形成一个向海流动的密度流,它携带着大量呈悬浮状态的沉积物向海搬运。这个高密度流冲刷海底,可以形成明显的侵蚀面和冲蚀痕。在正常浪基面和风暴浪基面之间,由于风暴浪仍然影响到海底,并且从密度流中发生沉积作用,结果形成丘状交错层理砂岩。密度流流入风暴浪基面之下,则形成具有鲍马序列的正常浅海浊积岩。  

    风暴沉积阶段 /风暴沉积 编辑

    风暴沉积 风暴沉积

    风暴流是一种罕见事件,主要由飓风或强台风(9级以上中纬度的冬季风)等引起的回流、振荡水流产生的一种向海流动的高密度重力流。与沉积物重力流所不同的是波浪作用较强。风暴流主要发生在水深小于200m的浅海,常见于30m水深处,即卞要限于正常浪基面与风暴浪基面之间。风暴流具有能量大、持续时间短的特点。风暴流沉积过程可分三个阶段。

    (1)高峰期:水体受风暴流的强烈扰动,海底遭受强烈的侵蚀,所形成的高密度流(风暴流)向下移动。其所携带的物质卞要来源于正常浪基面以下的沉积物,也可以有风暴潮回流的加入。

    (2)衰减期:风暴流携带的中粗粒碎屑(包括生物碎屑)首先堆积、填平冲刷凹坑,其上沉积纹层状(余波作用)的细粒物质(常发育丘状交错层理)。

    (3)平静期:恢复到正常天气时的细粒沉积,此时生物活动再度加强。  

    风暴沉积特点 /风暴沉积 编辑

    (1)物质来源:大部分是原地的和接近原地的。风暴来临时,出现猛烈的风暴浪击高能事件,它们对陆架沉积物表层(主要位于正常浪基面以下)进行切割冲刷,冲刷过程中一些海底沉积物表面和内部的生物、生物介壳以及泥沙等离开海底呈悬浮状态。

    (2)风暴事件:属波控的紊流事件。波浪作用一般比较固定,并局限在一定的区域内。因而风暴期间的侧向搬运往往是次要的,无论在搬运距离和速度上都不如浊流。

    (3)风暴沉积过程:是侵蚀到再沉积的改造过程。风暴沉积从高峰到衰退期,表现为高能到低能的变化以及进行侵蚀作用到再沉积作用的过程。

    (4)风暴沉积物:粗屑局部集中,韵律性增强以及较粗屑分布不连续。风暴高峰时粗粒、细粒物质呈悬浮状,一旦风暴衰退就立即发生分异,首先粗屑(滞留沉积物)堆积在侵蚀凹坑中,以后逐渐沉积细粒物质,构成明显的粒序层(余素玉,1985)。  

    风暴沉积的识别标志 /风暴沉积 编辑

    (1)侵蚀构造:侵蚀构造多种多样,有袋状、不对称的洼状、对称的沟状、波状、微波状及平坦状等,其中袋状构造为风暴流冲刷所特有。在侵蚀面状构造之卜充填有与下伏物质成分接近的滞留物质,这是风暴沉积的基本特点。

    (2)浪成构造:风暴衰减之后,余波的振荡既可形成丘状交错层理,亦可形成浪成波痕。在有水流振荡的场所均可形成丘状交错层理,所以丘状交错层理不能作为判别风暴沉积的唯一标志,尽管它在风暴沉积中是重要的。

    (3)多向流标志:压刻痕的方向变化大或指示相反方向,生物骨骼(两向延长)无优选的方向。

    (4)特殊岩层:介壳缩聚层,其中生物有拖泥现象,泥的成分与下伏地层沉积一致。  

    风暴沉积岩 /风暴沉积 编辑

    风暴沉积 风暴沉积

    (一)床砂底形与垂向沉积构造序列

    风暴流时常冲蚀海底及在前滨区域底部居住的动物群的壳体,并在正常海滩或阻挡区域把它们聚集起来形成潮上或滨后风暴层,由于保存潜力很小就不再进一步论述。

    1.不同环境下的床砂形体

    滨海向海方向,由风暴产生的床砂形态从碎浪带到深水区有一个明显的趋势,即不同的水深条件所形成的床砂底形不同。

    1)碎浪带和上滨面

    由正常气候波浪作用控制,它通常破坏前期风暴形成的印痕,在滨外坝顶部形成大型波浪,即平坦冲洗纹层。槽状、板状交错层理和低角度的冲洗纹层是卞要的构造。

    2)中滨面

    可能会保存一些在风暴期形成的构造,如平坦的近水平层理或低角度洼状交错层理。粗颗粒经常形成滞留沉积,泥质被分选出去并在深水环境沉积;底部生物仅限于食悬浮生物的动物。

    3)下滨面

    5~20m水深,两个水流(振荡水流和因地球自转产生的底流)传递的力可能会搅动砂和泥,它们会在相同的位置或附近再沉积形成递变层理(近源的风暴岩)。在风暴作用的高峰期,在海底形成不对称的冲痕和凹槽(穴和沟槽),后来被极粗粒的硅质碎屑和生物碎屑充填。这些印模和蚀痕有时指示双向或多向流动作用。由复合流产生的典型内部沉积构造是低角度丘状交错层理(HCS),它通常出现在递变层的顶部,底部为滞留沉积,随后出现平行纹层和流水沙纹交错层理。在理想的情况下,丘状交错层理被浪成沙纹交错层理和振荡波痕所覆盖,由此说明风暴衰退的最后阶段。因此,顶部波痕可能也是由随后的大波浪所形成的。

    4)内陆架和部分外陆架

    具有丘状交错层理的砂岩层或薄层粒序砂岩和粉砂质层(远源风暴岩),其典型特征是交错层理和顶部有时出现波痕。泥质互层的形成不仅可由风暴向内陆方向运动并侵蚀细粒物质而成,或者由河流悬浮负载缓慢地再次沉积而成。在北海水深达30m的海域,现代远源风暴岩可追踪上百千米(Aigner和Reineck, 1982)。

    5)水深较大的外陆架

    复合风暴流的水流分量占卞导地位,形成了流水沙纹(波痕)细砂和粉砂层。很长的一段静止期后,影响这个地带的风暴事件十分罕见。在高能的陆架海域,在水深超过50m的深度才会出现不连续的远源风暴岩。

    2.垂向沉积构造序列

    离海岸线距离适中、完整而理想化的风暴岩有以下沉积构造(从顶到底)

    ①再沉积陆棚泥(复合流的泥尾);

    ②浪成沙纹及其交错层理;

    ③低角度丘状交错层理;

    ④平行纹层和流水沙纹交错层理;

    ⑤具底部滞留沉积的粒序层;

    ⑥具底痕的侵蚀面(双向或多向)和动物潜穴;

    ⑦正常的陆棚泥,强烈的生物扰动。

    3.水体深度的差异

    在较浅水域,粒序层通常减小或丧失。相反,大规模的丘状交错层理、洼状层理和粗颗粒的冲刷充填构造是卞要特征。在较深水域,丘状交错层理变得不明显,并且或多或少地被平行纹层,浪成沙纹交错层理和具有浪成波痕的透镜状波状层理所取代。这些构造在一定程度卜由随后的风暴所形成并改造以前沉积的粉细砂岩。

    总之,许多学者对这些构造进行过详细的描述,例如,Craft和Bridge C 1987和Krassay (1994)。他们不会混淆砂质和泥质潮坪中的透镜状和波状层理。在西班牙南部侏罗纪远海相顶部所发现的具浪成沙纹的钙质风暴岩表明(Molina等,1997,该盆地的水深不可能大于浪基面,因此风暴岩很可能形成在相对海平面低位期。

    滞留沉积通常由砾石、软体动物及其他生物体的壳体破碎后形成的微小岩石碎屑组成。在元古宇和寒武系,风暴岩卞要由再改造的泥质内碎屑或微生物席组成。  

    垂向沉积序列 /风暴沉积 编辑

    风暴沉积 风暴沉积

    风暴沉积序列与风暴作用的过程有密切的关系。一个风暴层的沉积序列代表从风暴高峰到风力减弱、流态从高能变为低能条件的沉积过程。在风暴活动的不同阶段,发生着不同的沉积作用,形成不同的结果。一次完整的风暴过程可以形成具有一定规律的垂向层序。一个理想的风暴层序自下而卜的特点如下。

    (1)侵蚀底面:在风暴作用的高峰期,波浪传播的深度增加,水体中携带的大量泥砂随风暴潮向海外搬运,并强烈冲刷海底,形成明显的冲刷面。侵蚀面与下伏正常细粒的陆架沉积物呈突变接触。

    (2)粗粒滞留层:如果风暴区有粗粒物质,如砾石、泥砾、介壳等,则在冲刷面卜形成风暴高峰期底部的粗粒滞留沉积。它们是被风暴簸选残留下来的产物。介壳层常具有优选方位,多数呈凸面向卜平行排列。

    (3)粒序层:当介壳层不发育时,侵蚀面卜直接出现的是具粒序层的块状砂岩,尤其是在风暴浪基面以下的剖面中非常普遍。它是由风暴流所形成的向卜变细的正递变层理。

    (4)纹层段:风暴高峰期过后,随着海水能量的逐渐衰减,水体中携带的物质发生大量堆积,沉积物自下而卜出现粒度变细的递变层理。纹层段与风暴高峰期的粗粒滞留沉积之间为突变接触。纹层段卞要由细砂及粉砂组成,常出现小型浪成交错层理与丘状交错层理,向卜逐渐过渡为爬升波纹层理。风暴流沉积最典型的层理是平行层理和丘状交错层理。

    (5)泥岩段:风暴完全停息后,陆架已恢复正常状况,沉积物卞要是悬浮状沉积下来的细粉砂和泥,这时底栖生物又重新定居在海底,对底质强烈扰动。

    总体而言,风暴沉积层序表现为一个向卜变细的正韵律,与浊积岩类似。  

    风暴岩与浊积岩区别 /风暴沉积 编辑

    风暴沉积 风暴沉积

    ①流态,浊流是单向的,风暴流是双向或多向的,局部也可呈单向;

    ②层序组合,浊积岩属深水沉积组合,而风暴岩为浅水组合;

    ③垂向层序及层内沉积构造,风暴岩与浊积岩具有相似的鲍马层序,但风暴岩内具有典型的丘状交错层理,而浊积岩中绝对没有;

    ④层面构造,风暴岩中常见特殊的渠槽和钵模,而浊积岩常见槽模和重荷模;

    ⑤生物标志,风暴岩中化石组合标志着浅水陆架环境,而浊积岩中既有浅水生物化石,也有深水生物化石,表现为原地和异地生物混杂。此外遗迹化石也有不同,风暴岩中以叶迹、针迹为主,浊积岩中以弯曲及网状觅食迹为特征。  

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    附图

     

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