海洋沈積物主要由任何不溶物質(如巖石和土壤顆粒)組成,包括海洋生物的殘余、海底火山活動的產物、海水中的化學沈積物和外層空間的物質。
海洋沈積物可以定義為無機和有機顆粒在海底的松散堆積。沈積巖和海底沈積物的厚度從幾毫米到幾十公裏不等。靠近表面的海底沈積物仍未固結;然而,在更深的深度,如數百米到數千米,沈積物變得多石。科學家發現海底相對年輕,因為沒有發現超過654.38+0.5億年的沈積物。
分成不同的類別
海底沈積物由有機物和無機物組成,其來源有四種:海洋、陸地、死生物和大氣。壹般來說,根據其來源或起源,有三種類型的海底沈積物:陸源的、遠洋的和含氫的。除了這三種,還有壹種,宇宙沈積物,但這種沈積物是最稀有的。陸源沈積物、生物沈積物、含氫(自生)沈積物和宇宙沈積物的近似百分比分別為45%、55%、小於1%和極少量。
A.陸源沈積物
風化的陸源沈積物或大陸沈積物通常是由重力、風或冰(冰川)或水(河流或洋流)(由運輸形成)攜帶並來源於陸地,沈積於大陸架、大陸隆起和深海平原(由沈積形成)。最大的礦藏可以在大陸邊緣找到,這些礦藏不到40%到達深海平原。
陸地沈積物有時也可稱為沈積物,是由海平面或海平面以上巖石的風化產物和大陸或島嶼的侵蝕(風化形成)而成。
大陸巖石和不同的顆粒通常由上述載體從陸地帶到海洋,並作為溶解和懸浮的負荷在沿岸流、波浪和河流中運輸。
此外,陸源沈積物的輪廓是由沿大陸上升的強流形成的。陸源沈積物主要由非鐵磁性礦物:應時、雲母、長石和鐵磁性或含鐵、含鎂礦物:氧化鐵、粘土礦物等陸源有機質組成。沈積物通常相對較粗,通常含有沙子和淤泥,但在某些情況下,甚至含有鵝卵石和卵石。這類沈積物主要分布在大陸、內海和五大湖附近。
石膏
陸地沈積物陸源沈積物的另壹個例子是泥漿,它由粘土和裂縫組成。粘土的顏色代表了粘土中的化學物質。例如,紅粘土富含鐵。粘土在近岸環境中沈澱緩慢,但大部分分散在洋流中。
在海洋最深處的廣大區域,粘土礦物占優勢,如果這種粘土起源於陸地,那就占大多數。因為粘土是海流帶來的,所以在海洋中隨處可見,但在某些區域,如海洋二氧化矽和碳酸鹽沈積物中,礦物質支配著粘土。
B.遠洋沈積物
矽質軟泥有些人可能把這種沈積物稱為生物沈積物,它覆蓋了大約75%的深海海底,是海洋沈積物的最重要組成部分之壹。這種沈積物由粘土顆粒和海洋生物的骨骼組成,通過水柱慢慢沈入海底。這種沈積物的顆粒大小通常小於0.005毫米
在這種沈積物中發現的最常見的生物是軟體動物殼、珊瑚,甚至微小的浮遊生物殼。在深海的生物沈積物中可以發現浮遊動物,如死亡的浮遊動物和浮遊植物。
因為這些生物大多活不了幾個星期,所以這些生物的遺骸會繼續慢慢“下雨”,形成連續的沈積層。以下是形成生物沈積物的最重要的生物物質:
分泌二氧化矽的生物:
矽藻:壹種單細胞藻類,從無定形水合二氧化矽(蛋白石)中分泌截短體。
海綿和矽鞭毛蟲:很難找到,但也會留下矽質殘留物。
放射蟲:壹種大型浮遊動物,分泌非常復雜的外殼結構。
分泌方解石或文石的生物:
有孔蟲:產生方解石外骨骼的原生動物,可以浮在表面(浮遊)或生活在底部(底棲)。
球菌石:具有方解石外殼的浮遊植物,又稱“納米化石”。
翼足類:有文石殼的浮遊腹足動物。
珊瑚:形成文石礁結構的群居生物。
不同的生物釋放不同的礦物質,比如有孔蟲。大多數有孔蟲生活在海水表面附近,它們的殼(試)由方解石等碳酸鹽礦物構成。死去的有孔蟲會產生壹種遠洋碳酸鹽沈積物。再比如海洋生物,矽藻和放射蟲。兩個物種都用微晶應時進行了測試。這些生物產生遠洋矽質沈積物。
這些有機沈積物中的壹些被稱為鈣質或矽質“淤泥”,因為它們太厚太粘。大約壹半的深海海底被淤泥覆蓋。鈣質和矽質之間的區別在於碳酸鈣(CaCO3)和二氧化矽(SiO2)沈積物的百分比。如果沈積物中含有30%以上的碳酸鈣,則稱為鈣質軟泥。如果二氧化矽含量超過30%,這種沈積物稱為矽質軟泥。
這個30%的經驗法則也適用於沈積物的其他部分。例如,如果軟泥含有超過30%的有孔蟲殼,它被稱為有孔蟲軟泥。簡而言之,如果生物成分的體積超過30%,深海沈積物通常根據其生物成分進行分類。而生物成分低於30%的,則稱為深海鈣質或矽質粘土、紅色粘土或棕色泥。
控制深海海底生物沈積物組成的最重要因素有兩個,即肥力和深度。肥力控制著單細胞動植物遺骸的供給,深度與控制碳酸鹽溶解化學反應的水壓有關。
矽質軟泥
微化石矽質軟泥常見於南極、阿留申群島以南、太平洋赤道沿線和印度洋大部分地區。通常發生在地表水含磷酸鹽值高(肥力高)的地區。
碳酸鹽軟泥廣泛分布於海洋的各個部分,在赤道和中緯度地區,通常在3000到4000米的深度。鈣質軟泥的分布主要受溶解過程控制。還有其他生物源礦物,如磷灰石(壹種磷酸鹽礦物)、天青石(壹種硫酸鹽還原菌)和重晶石。
有機質也是生物沈積物的重要組成部分,盡管它不是礦物質。有機物來自未經測試的海洋生物。當它們死亡時,從它們身上保存下來的是有機物。沈入海底的有機物平均只保存了1%,這取決於產量和保存效率。
壹般來說,來自陸地的風將粘土成分或有時火山灰帶到海洋,並降落在海洋表面。由於火山活動,大洋中脊頂部的海洋沈積物最少。
C.含氫(自生)沈積物
含氫沈積物是礦物質最豐富的沈積物,是海水沈降到海底的結果,例如:
非生物成因碳酸鹽:非生物成因碳酸鹽的常見形式是鮞粒和文石晶體。這些是在碳酸鈣過飽和的水面上形成的。
磷礦石:這些是結核狀的磷酸鹽殼(含磷30%以上)。磷塊巖的形成可能是由於大量有機磷緩慢沈降到海底,或者是未氧化物質的轉化。大多數磷塊巖產於高生產力地區的大陸架和上坡。
錳結核:錳結核是錳、銅、鐵、鈷、鎳的表層沈積物,只在沈積速率低的地區堆積,錳結核的發育極其緩慢(每百萬年1至10毫米)。
換句話說,這種沈積物是由海洋中的化學過程直接形成的(直接降水)。在較淺的水域,如島嶼和大陸架附近,巖鹽、硫酸鹽和鈣鹽可能存在於海底。
D.宇宙沈積物
隕石的名字暗示了這個礦床的起源;它起源於大氣層或外層空間。
宇宙塵埃、微隕石顆粒、彗星或其他物體等外部物體降落在海洋中,並慢慢沈降到海底,形成宇宙沈積物。
宇宙沈積物中含有的沈積物之壹是隕石,是外星物質碰撞的結果。
當碰撞發生時,地殼碎片融化並從隕石坑中噴出。當它落回大氣層時,這種物質再次熔化,形成“玻璃”隕石。
海底沈積物的另壹種分類是基於單個顆粒的大小;這是壹種更不尋常的海底沈積物分類方法。從最小到最大,這些是:粘土(小於或等於4微米)、淤泥(4到62微米)、沙子(62微米到2毫米)和超過2毫米的顆粒、卵石、小石子和巨礫。這種粒徑是按溫特沃斯標度和粒徑分類的。每年約有40,000噸上述顆粒從外層空間抵達,並積聚在海洋沈積物中。它們的大小在0.1-1 mm之間,通常呈球形。
除了這四種沈積物,還有壹種沈積物,就是火山沈積物。火山沈積物由火山爆發產生的灰燼和灰塵組成,被風帶入海洋。火山沈積物在火山島附近最為豐富,但如果噴發,火山灰可能會分布到世界各地。通常,火山沈積物中成分的大小在65438±0微米的範圍內。
有些人也可能根據沈積物的來源對其進行分類,沈積物由三個主要部分組成:
碎片:從外部帶入海洋的成分。
陸地沈積物
宇宙沈積物。
火山沈積物。
生物發生:通過生物活動間接或直接形成的成分。
碳酸鹽沈積物。
二氧化矽沈積。
自生的:壹小部分深海沈積物,由海洋無機礦物組成,直接從海水中沈澱出來,要麽在水柱中,要麽在埋藏的沈積物中。
蒸發巖-水蒸發形成的沈積物,包括礦物石鹽、硬石膏、白雲石、石膏和其他提供氣候和海水化學成分信息的物質。
氫-鐵-錳-氧氫氧化物:覆蓋著已有的礦物質,揭示著海洋的化學信息。
深海物種的海底沈積物提供了深海動植物所需的棲息地和營養物質,尤其是那些因缺少陽光而無法進行光合作用的植物。這些動物被稱為底棲生物或底棲生物。
這些棲息地形成了海洋中,也許是地球上最豐富的生物多樣性之壹。然而,科學家們仍然很難進壹步研究這個問題,因為他們可以進入深海。
那些沈積生物只能依靠浮遊植物和其他慢慢沈入海底的有機物。
深海裏的泥還是泥,跟陸地上的泥壹樣。
海水每下降10米,壓力增加壹個大氣壓。世界上最深的海溝是水手亞海溝,深度為11034米,底部壓力為1103個大氣壓。這種“巨大的壓力”應該會粉碎壹切沈入水底的東西。千真萬確,對於那些內部中空的物體來說,壓力是如此之大,比如壹個燈泡,會直接被壓在這個海底!但是,如果是空瓶,就不會被壓碎!為什麽?
答案很簡單,因為空瓶是打開的,海水可以進入裏面,這樣瓶內外壓力就平衡了,瓶壁兩側壓力也是壹樣的,所以瓶子不會被壓壞。有人說,瓶壁能承受這麽巨大的壓力嗎?當然,答案是肯定的。瓶壁由二氧化矽制成。如果想把二氧化矽分子壓的更近,1103大氣壓是不夠的!要知道,分子之間的斥力是隨著巨力的縮小而急劇增加的,除非像地球核心的壓力壹樣,有可能讓瓶壁明顯收縮,變形,破裂!
海底的淤泥也是如此。海底的淤泥也是由二氧化矽組成的,只不過淤泥是顆粒物,非常細。這種壓力根本不能使泥漿明顯變形,所以海底泥漿和陸地泥漿壹樣,沒有變化。
當然,如果壓力巨大,就像地心的壓力壹樣,那麽泥漿在壓力下不會熔化,但體積會明顯減小,密度會增大。如果形狀不規則,受力不均勻,可能會斷裂或再次結晶成其他形狀。就像給碳施加很大的壓力,它就能結晶成鉆石。
海底軟泥的專業術語叫做深海沈積。它們是非常松散的微小顆粒,經過長期的地質作用,逐漸轉化為半固結或固結的沈積巖,即變成石頭。
最深海底壓力是多少?
地球上最深的地方是馬裏亞納海溝,深度為11034米(菲恰茲海原),可以淹沒世界最高峰珠穆朗瑪峰。根據常識,水深每下降10米就會增加壹個大氣壓,那麽馬裏亞納海溝底部的壓力大約可以達到1100個大氣壓(110Mpa),相當於在1平方厘米的面積上承受1.1噸。繼續看!
海泥的成分和結構
壹般沈積在海底的物質來自多方面,包括陸源物質,即從海岸線帶來的剝蝕產物,再通過洋流帶到深海;生物質包括海洋廢棄物、火山灰、火山泥和火山碎屑等。化學物質主要是復雜的物理化學反應生成的碳酸鹽。
不同海域不同深度的環境也導致海泥的松散程度和顆粒大小不同。這種沈積物雖然對海底的壓力很大,但由於結構松散,顆粒微小,海水無法將它們壓實。
看過壹些紀錄片的人可能都知道,壹些松散的海泥裏甚至藏著壹些等待路過獵物的魚。