陸架作用

陸架作用是指沉積物以陸源碎屑為主，陸架沉積的結構、幾何形態和內部構成隨沉積物供給和主要作用沉積等因素而變化的地質作用。

中國陸架沉積,基本上是由兩個不同時期的沉積物組成:其一為現代沉積,即全新世海侵以來的海底沉積,主要包括長江、黃河、珠江等眾多人海河流帶來的泥砂沉積、沿岸流沉積、風成沉積、生物沉積、化學沉積和其他陸源沉積等;其三為所謂殘留沉積,即晚更新世末期時的“陸架沉積”。

基本介紹

• 中文名：陸架作用
• 外文名：Shelf action
• 學科：沉積學
• 影響因素：潮流、風暴流和風成海流
• 結果：陸架沙波、陸架沙脊等
• 特點：水深大致為20～200米

特點

水深大致為20～200米，沉積物以陸源碎屑為主，根據粒徑大小及級配狀況劃分為礫石、砂、粉砂、泥或粘土等主要類型。此外尚有因海水化學作用而產生的自生成因的沉積物、生物遺骸與生物無機質沉積物、火山物質等。沉積物的分布受區域性特點與緯度地帶的影響。在中緯度海域，以陸源砂、粉砂及泥為主；低緯度海域以鈣質生物沉積占優勢，尤以珊瑚礁及鈣質海藻的堆積較為普遍；高緯度地區以冰川搬運的沉積物為主。在靠近海灘內陸架的狹窄地帶內，沉積物粒度自岸向海由粗變細。其它海區沉積物粒度與到海的距離基本無關；在離岸較近的內陸架常以泥質為主；離岸較遠的外陸架常分布粗粒的砂質沉積物。通常認為這些是晚更新世冰期海面處於最低時形成的濱海殘留沉積物。

影響因素

最有效地搬運推移質沉積物的陸架作用與潮流、風暴流和風成海流有關。潮流和風暴作用對內陸架的影響最大，而水體的密度分層和大洋環流則影響外陸架。

1.潮流

潮流作用可以是永久的。陸架的潮汐與月球和地球、太陽和地球之間的萬有引力所產生的半日、全日、雙周和長期海平面變化有關。由於潮波是從開闊大洋傳播到陸架上的，所以它在向岸方向越來越變得不對稱，而且有漲潮流速超過退潮流速的趨勢，從而導致沉積物的向陸搬運和沉積;也可能作為前進潮波沿海岸運動(Mofjeld，1976)。在每兩周一次的大潮期間，尤其是在得到每半年一次的強潮疊加時，潮差和共生的潮流最大。潮流速度的變化隨水深變淺而增大。

2.波浪作用

好天氣時，波浪除了對淺水淹沒的濱外壩頂部有影響外，對陸架幾乎沒有什麼影響。

3.風暴作用

風暴作用是季節性的或周期性的。風暴作用能產生兩種結果：

①7級以上颱風所形成的常見事件———風暴潮;

②由時速大的颶風產生的罕見事件———風暴流。風暴潮是由傳播速度巨大的風暴波能將海水湧向濱岸，使潮面劇升形成的。一般的風暴潮高差在6m以上。強大的向岸風暴潮流主要發生在潮坪環境內，

可以越過障壁島或後濱上部的風成沙丘地帶。風暴潮流的性質接近於牽引流。風暴潮包括三個組分：前兆涌浪、反氣壓波浪和風增水。風暴來臨前長周期涌浪或前兆涌浪運動，產生緩慢上升的浪增水。伴隨風暴發生的氣壓下降，引起海平面上升，並結合風力的驅動使海水向海岸集中，這一現象就是通常所說的風增水。風暴潮可能因共振和水深的影響而得到加強。風暴潮通常使碎屑濱岸沉積體系受到沖刷，其回流所攜帶的濱岸帶沉積物向海運移可加入風暴流的行列。

風暴流是一種罕見事件，主要由颶風或強颱風(9級以上中緯度的冬季風)等引起的回流、振盪水流產生的一種向海流動的高密度重力流。與真正重力流不同的是波浪作用較強。風暴流主要發生在小於200m的淺海中，在30m±水深處最常見，即主要限於正常浪基面與風暴浪基面之間。風暴流具有能量大、持續時間短的特點。風暴流沉積作用過程分三個階段：

①風暴高峰期。水體強烈擾動，海底遭受強烈的侵蝕作用，所形成的高密度流(風暴流)向下移動。風暴流所攜帶的物質主要來源於正常浪基面以下的沉積物，當然也可能有風暴潮回流的加入。

②風暴衰減期。風暴流中粗的顆粒(包括生物碎屑)首先堆積、填平沖刷凹坑。向上沉積紋層狀(餘波作用)的細粒物質(具丘狀交錯層理)。

③風暴平靜期。恢復到正常天氣時的細粒沉積，此時生物活動再度加強。

4.風成海流

風對水面的剪下應力產生單向海流，但由於受科氏力影響，這種海流稍偏離海面的風向。持久的吹流是伴隨季風體系出現的。最強的風成海流是伴隨向岸風或沿岸風出現的。沿岸風往往產生大致平行陸架邊緣流動的單層海流體系。在華盛頓-俄勒崗陸架上，這種單向海流流動流速超過80cm/s，並能搬運砂和粉砂(Sternberg和Larson，1976);向岸風能產生雙層海流體系，其上層向陸流動，而下層向海流動(Forristall等，1977)。這些海流與波浪聯合作用有助於挾帶沉積物，同時也可能加強或減弱潮流。

5.密度流

水體中密度的差異可以是水平的或垂直的。水平方向的密度差可以由淡水流入、淺水層日光曝曬和不同的蒸發速率造成。由河流成因的向海外流的、逐漸變薄的溫暖淡水羽狀流，覆蓋於密度較大的鹹水體之上，並把陸源黏土有效地搬運到陸架及其遠方沉積，其下部的陸架水向陸流動。夏季，大約在水深30m處的溫躍層把水體分為兩層(Csanady，1976)，風壓應力僅直接影響可能有懸浮物的上層水;近濱的過渡蒸發可能產生向海的鹹水底流。

6.半永久性洋流

一些陸架的外部受到主要大洋環流的影響。印度洋西部的厄加勒斯洋流產生持續的單向流，它沿非洲南部外陸架向南流動(Flemming，1980)，其速度足以搬運大量的推移質沉積物，其中的一些沉積物傾瀉到海底扇峽谷的溝頭。太平洋東北部陸架上的洋流隨季節而變化，而且方向相反，這些洋流雖弱，但在冬季可以因風暴浪和潮汐或風成海流而得到增強，因此能搬運懸浮物(Johson，1978)。

作用結果

陸架沉積的結構、幾何形態和內部構成隨沉積物供給和主要作用沉積等因素而變。陸架砂是由潮汐和風暴形成的，而泥質沉積物則代表了懸浮物的緩慢沉積，並受生物所改造。

1.陸架沙波(橫向底形)

陸架沙波橫切主潮流路線。它們可能是對稱的或不對稱的。相反方向潮流的同等作用產生對稱的沙波，但無論是以漲潮流為主還是以退潮流為主，均產生向沉積物淨搬運方向傾斜的高1～10m的滑落面。波紋和沙丘常疊架在沙波的和迎流面上，但也常疊加在滑落面上。

2.陸架沙脊(縱向底形)

沙脊不管是由潮汐形成的(Houbolt，1968)，還是完全與風暴有關(Swift，1976)，其走向總是平行於主要的海流方向。在以潮汐作用為主的北海，沙脊在平面上是線狀的，高達40m，剖面上是不對稱的，其延伸方向平行於潮流方向和沉積走向。而在以風暴為主的美國東海岸外，許多沙脊平行或斜交岸線，它們在很大區域內彼此平行分布，沙脊間距隨陸架變深而增大(Swift，1973，1977)。

3.風暴沉積

風暴沉積具有如下特點：

①物質來源大部分是原地的和接近原地的。風暴來臨時，出現猛烈的風暴浪擊高能事件，它們對陸架沉積物表層(主要位於正常浪基面以下)進行切割沖刷，沖刷過程中一些海底沉積物表面和內部的生物、生物介殼以及泥沙等離開海底呈懸浮狀態。

②風暴屬波控的紊流事件。波浪作用一般比較固定，並局限在一定的區域內。因而風暴期間的側向搬運往往是次要的，無論在搬運距離和速度上都不如濁流和洪流。

③風暴沉積過程是侵蝕到再沉積的改造過程。風暴沉積從高峰到衰退期，表現為高能到低能的變化，以及進行侵蝕作用到再沉積作用的過程。

④風暴沉積物，粗屑局部集中，韻律性增強以及較粗屑分布不連續。風暴高峰時粗粒、細粒物質呈懸浮狀，一旦風暴衰退就立即發生分異，首先粗屑(滯留沉積物)堆積在侵蝕凹坑中，以後逐漸沉積細粒物質，構成明顯的韻律層(余素玉，1985)。

4.陸架泥

陸架泥通常含有少量的砂和貝殼，而且除了沉積速率高或底層嚴重缺氧的地方外，往往都被生物徹底擾動。缺氧的底層水之下是富含有機質的紋層狀泥。

中國陸架沉積作用

中國陸架沉積,基本上是由兩個不同時期的沉積物組成:其一為現代沉積,即全新世海侵以來的海底沉積,主要包括長江、黃河、珠江等眾多人海河流帶來的泥砂沉積、沿岸流沉積、風成沉積、生物沉積、化學沉積和其他陸源沉積等;其三為所謂殘留沉積,即晚更新世末期時的“陸架沉積”。

兩者成疊加的關係,共同構成了中國陸架的基本沉積格局。有的學者從水動力學的觀點對陸架沉積進行了新的分類,也是一種積極的探索(劉錫清,1990)。

根據目前的研究，中國陸架沉積模式的闡述雖然清楚地解釋了陸架沉積的分布特徵,並在形成時代上進行了新、老區分,但未能全面說明殘留沉積形成的原因、機制和動力,進而探討中國陸架在晚更新世末期的自然地理環境及其背景。