天天学普地——深海沉积

深海沉积

深海(Deep sea) 是位于洋底上的水域。深海底水体平静，沉积物供应量少，沉积速度缓慢。有三种沉积类型：

软泥

粒度介于粉砂级与泥质级之间的沉积物，分布最为广泛。按其组成主要有以下两种：

（1）生物软泥(ooze)

含有丰富的（常占50%以上）生物骨骼，主要是浮游生物骨骼，以及泥与粉砂物质。生物骨骼的成分或为钙质、硅质，前者如有孔虫、翼足虫，后者如放射虫及硅藻。

（2）红色粘土(red mud)

主要由黏土构成，含大量火山碎屑，生物很少，CaCO3含量微弱，不同成分软泥的分布与气候有明显关系。

硅藻软泥主要分布在寒带的海洋，放射虫软泥主要分布于热带的海洋，钙质软泥则与热带及温带气候有关。太平洋洋底沉积物的分布表明了这一特点。

放射虫软泥

另外，各类软泥的分布面积与分布深度不同。钙质软泥主要分布在各大洋底的较浅部位，不含或很少含CaCO3的红色黏土与硅质软泥则占据着洋底的最深部位。

这是因为随着海水深度增加，海水中CO2含量增高，当海水深度超过一定范围时，CaCO3即难以在洋底存在，从海水表层中凝聚成的CaCO3固体质点沉入这一深度后均被富含CO2的海水所溶解。

只有当沉积速度超过溶解速度时，才能有少量CaCO3沉积和保存下来。这一深度称为碳酸钙的补偿深度(calcium carbonate compensation depth,简称CCD)。太平洋中这一深度约4500m，大西洋中约为5000m。

云南钙华池（碳酸钙沉淀）

浊流沉积及等深流沉积

浊流沉积是由砾、砂、粉砂等碎屑物与泥质物组成的韵律交互层，具有清楚的递变层理及印模等构造，由它固结而成的岩石，称为浊积岩(turbidite)。

太平洋四周的海沟中都充填着浊流沉积物。在其他大洋中，浊流沉积构成陆隆的主体，并分布到深海平原之中。

鲍马层序示意

德国Becke-Oese泥盆纪砂岩中完整的鲍马序列

一个完整的浊流沉积称鲍马层序(Bouma sequences)，是由下列五个沉积单元组成的。自下而上为：

①粗粒递变层(砾-砂岩，发育冲刷面及印模)；

②平行纹层状砂岩，具粒序性；

③丘状波纹层状粉砂岩，发育前积层理(斜层理)；

④水平纹层状粉砂-页岩，可含生物化石；

⑤块状泥岩。

等深流沉积(contour deposit)是细砂、粉砂与泥质物互层层序。砂质物分选良好，水平层理普遍发育，有时也有通变层理和内部侵蚀的痕迹。由它固结而成的岩石称为等深积岩(contourite)。等深流沉积在大西洋陆隆上有广泛分布。

金属泥和锰结核

金属泥和锰结核是在深海底堆积的具有经济意义的矿产资源。

金属泥(metallic mud) 是富含重金属元素的泥状沉积物。其产出部位的海水都具有温度高、含盐度高、重金属含量高的特点。

金属泥的形成可能有两种途径：

一是地幔物质沿裂谷带上升，从上升的岩浆中分泌出含重金属元素的热水溶液，其温度可达400℃，如东太平洋洋隆上从玄武岩裂隙中流出的热水溶液；

另一是沿裂隙下渗的海水受热后，从岩石中溶滤出重金属离子。由于金属泥中有用元素含量很高，许多国家已着手金属泥的开采。

1965 年首先在红海海底约2000m深处发现了金属泥，随后在大西洋、太平洋、印度洋的洋脊上陆续发现了许多类似的金属泥。红海底有三个洼地产出金属泥，其中大西洋II号深渊中金属泥厚度100m厚，从上层10m取样分析，估计Mn储量为2.9×10⁶t，CuO储量为1.1×10⁶t。

厄瓜多尔西部加拉帕戈斯附近的东太平洋洋隆上发现有厚约30-40m的金属泥，总体积达8.0×10⁶m³，含丰富的Cu、Ag、Cd、 Mo、Pb、V、Zn等元素。

锰结核(manganese module) 锰结核呈浑圆状、不规则球状或土状，直径由小于1cm到20cm,平均约为8cm。一般为淡褐色至土黑色，软而多孔，密度为2.1-3.1g/cm³。

其内部通常围绕核心呈同心圈状构造，核心为生物骨骼、 微陨石、红黏土、矿物或岩石碎片等。有时锰呈皮壳状覆盖在海底岩石上，厚约数厘米。锰结核中经常含有Cu、Cd、Co、Ni、Mo等元素。采自太平洋的54个样品分析的结果是：Mn 8%-41.1%，Fe 2.4%-26.6%，Co 0.01%-2.3% ，Ni 0.1%-2.0% ，Ca 0.03%-1.6%。其中Mn、Ca、Co、 Ni等元素已达到工业开采含量的要求。

锰结核

锰结核广泛分布在太平洋、 大西洋、印度洋底沉积物的表层。估计太平洋中锰结核7.5×10¹²t，而且每年以1.4×10⁵t的速度在形成中。如夏威夷以西约1×10⁷km²的范围内普遍发现有富含Co的锰结核，估计储量达5.7×10¹⁰t，其样品含Mn 31%、Co 2%、Ni 0.8%。又如东南太平洋中部发现富含Ni、Cu的锰结 样品含金属的储量，远远超出大陆上同类金属的储量。有人估计这些储量可供人类开采使用1000-10000年，经济潜力极大。