硅质软泥(主要成分SiO2)的形成与具有硅质外壳的硅藻、放射虫等密切相关,根据所含生物种类,分为放射虫软泥和硅藻软泥。前者主要分布在太平洋赤道一带,后者则主要分布在南极和北极高纬度带海域。
概述海底沉积物分为两大类,生物组分体积含量小于30%的称为粘土,大于30%的称为软泥(Dean等,1985)。生物组分主要是浮游生物残留体,根据其种类,软泥又可分为钙质软泥和硅质软泥。硅质软泥(主要成分SiO2)的形成与具有硅质外壳的硅藻、放射虫等密切相关,主要分布在赤道太平洋、太平洋西北部、南极洲和白令海等海域,形成赤道、南半球高纬、北半球高纬三个条带状分布。钙质软泥(主要成分CaCO3)的形成与具有钙质外壳的有孔虫、颗石藻等有关,其分布主要受碳酸钙补偿深度影响,呈斑块状分布,垂向的分带性更为明显。1
分类硅质软泥根据所含生物种类,分为放射虫软泥和硅藻软泥。
放射虫软泥 ,是以浮游生物放射虫的遗骸为主要组成成分的硅质软泥。放射虫软泥基本形成于赤道大洋盆地,往往盖在洋壳的玄武岩层之上。现代海洋中的放射虫软泥主要分布在赤道附近的东太平洋地区,也见于一些具有丰富营养和硅质生物生产率高的赤道附近的上升流区域,少数陆缘海盆也有。
硅藻软泥指以硅藻遗骸为主并含有放射虫和海绵骨针的硅质软泥。其中,硅藻含量大于50%,无机组分约20%,呈黄色、硅藻草绿色或乳色,干时为白色。2
制约硅质软泥分布的地质因素构造活动构造活动对沉积作用的影响主要表现在三个方面:基底控制、物源提供和沉积物改造。基底地形影响底层水流的流速,遇到海山、峡谷时,其流速增大,对海底的侵蚀能力增强,使沉积速率降低甚至沉积作用中断;流经宽阔的海盆或低洼丘陵区时,其流速减慢,有利于沉积物的形成。断裂作用及板块运动导致强烈的火山活动,火山喷发过程中将大量地幔物质带到海底表面,这些物质在海水环境中发生蚀变或分解,形成一些新的矿物。构造活动和断裂作用形成差异性升降运动,使得底流流速、碳酸钙补偿深度(CCD)等发生改变,从而引起海底沉积物的侵蚀、搬运和再沉积。
地形地形通过改变洋流方向、沉积速率、CCD、侵蚀程度等其他要素间接影响沉积物的分布:海山顶部、斜坡、丘陵等地势较高的部位多发育钙质生物沉积,海脊、海槽、海山链附近火山活动频繁的海区发育自生沸石类沉积,开阔的深海平原上则发育远洋粘土沉积和硅质生物沉积。
水深在CCD以内,钙质生物壳体得以大量保存,发育钙质软泥;随着水深增加,壳体发生溶解,含量逐渐减少,沉积物向钙质粘土和含钙质粘土过渡;到CCD以下,钙质生物壳体因大量溶解而消失,硅质壳体、粘土矿物含量剧增,出现硅质沉积和远洋粘土沉积。
大气环流大气环流既影响洋流或表层水团的运动,又直接关系到陆上风化产物与火山喷发物向大洋的搬运。大气环流格局和强度变化控制着物源区的气候和风化、沉积速率。据估计,经风力搬运进入海洋的物质通量约为3.5×109t/a。
洋流对沉积作用影响较大的是表层水和底层水,前者控制着生物生产力,在一定程度上控制着海底沉积物的分带;后者主要影响沉积物的侵蚀、搬运和再沉积。表层水冷却、下沉时,必然伴随着深层水的上升,上升流可以把深部的营养物质带到光合作用带,引起表层生物的繁盛;深层水在流动过程中接受表层生物碎屑的沉降,这些碎屑经过分解重新溶解于海水,使得水体中的氧被不断消耗、营养元素浓度却提高,在水平方向上造成元素浓度差异。
生物生产力表层水温度较高、富含营养物质时,具有较高的生物生产力。生物有机体不仅为海底沉积物提供大量siO2和CaCO3质壳体遗骸,还把一些生命活动中吸附和萃取的金属元素释放到深水和海底,为新矿物的形成创造条件。水体中生物的繁盛状况决定着沉积物的类型和分布:放射虫软泥沉积只限于赤道热带海域;硅藻软泥分布于南、北半球亚极对流带附近海域;有孔虫软泥分布于水深小于4600-4700m的海域,不仅包括热带、中纬度海区,甚至包括极地的局部海区;翼足类软泥仅限于热带和亚热带海域,如中大西洋、印度洋北部、红海、地中海、赤道太平洋等。3
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屈明 - 副研究员 - 西南大学