大洋中脊與大洋盆地

一、沉積盆地分類根據兩大類地球動力學引起不同的沉降原因，沉積盆地可劃分為兩種主要的類型。一種是以板塊離散活動和構造拉張為主的裂谷型盆地。最初是由于地殼減薄而發生沉降，以后由于熱散失沉降隨著時間而加強，最后由于沉積負載增加，通過撓曲而使沉降進一部擴大。另一種是由于板塊會聚活動和壓性構造為主的造山型盆地。是由于板塊俯沖以致碰撞，使局部地區構造加厚導致板塊撓曲而發生沉降活動。這種活動通過沉積負載增加而擴大，并經受各種熱力構造作用的影響。二、新生大洋盆地概念

新生洋盆（nascentocean）：這是一種與洋中脊系統活動有關的生長盆地。這種盆地由于洋中脊擴張的推擠和大陸邊緣的拖曳作用，使其間的大洋巖石圈逐漸下沉，形成一個寬闊平坦的坳陷。在洋中脊附近遠洋沉積很薄，向兩側逐漸加厚，形成濁流深海平原。新生洋盆常有部分位置為海底山脈和火山列島裙占據。（板塊構造與中國含油氣盆地羅志立）三、新生大洋盆地的內部單元大洋盆地的沉積作用主要是在洋殼基礎上進行的，主要包括洋中脊和深海盆地沉積區。

大洋盆地（oceanicbasin）是海洋的主體，約占海洋面積的45%，是介于大陸邊緣與大洋中脊之間的較平坦地帶。大洋中脊（mid-oceanicridge）是綿延在大洋中部（或內部）的巨型海底山脈，它具有很強的構造活動性，經常發生地震和火山活動。四、新生大洋盆地的沉降機制沉積盆地是地球表面的長期沉降區,盆地的沉降是巖石圈動力學演化的基本過程之一。從巖石圈動力學機制的角度,盆地的沉降機制可以分為三類1、熱沉降機制2、構造應力作用3、負載重力作用。王成善老師編寫的《沉積盆地分析基礎與應用》一書中，將大洋盆地的沉降機制歸為熱沉降機制。四、新生大洋盆地的沉降機制熱沉降：由于先前受熱的巖石圈的冷卻及伴隨的密度增大而產生的均衡沉降。巖石圈和地殼加熱造成隆起，隨之地表侵蝕使地殼變薄，然后又變冷導致這種衰減地殼的沉降。熱沉降機制是被動大陸邊緣、大洋盆地和大陸裂谷裂后坳陷的重要的沉降機制之一。盆地形成的因素（fischer，1975）四、新生大洋盆地的沉降機制在大洋中脊的頂部，熱的巖石圈地幔突然置于冷的海底地殼之下，然后隨著海底地殼背離擴張中心，地幔巖石圈不斷地將熱量散失到冷的海水中。因此，巖石圈在背離擴張中心時會不斷冷卻沉降，離開大洋中脊越遠，沉降越深。巖石圈的熱源來源于多個方面，最主要的方面是來自軟流圈的熱對流，其他次要的熱源有巖漿的生成和侵入作用。五、大洋盆地沉積大洋盆地的沉積作用主要是在洋殼基礎上進行的。大洋沉積盆地主要包括洋中脊和深海盆地沉積區。1、大洋中脊沉積區洋中脊分為快速擴張中脊（太平洋型）和緩慢擴張中（大西洋型）兩種類型。太平洋型由于擴張過程未受強烈阻擋（發育俯沖帶），故在洋脊附近未發育縱向斷裂，沉積物穩定，在CCD線以上出現大面積的穩定碳酸鹽沉積。

大西洋型由于擴張過程受強烈阻擋，故在洋脊附近發育大量縱向斷裂，在CCD線以上，沿斷裂附近形成大量小型沉積盆地。大洋中脊沉積物特征：

1、沉積物在裂谷帶中極薄，有的部位甚至缺失，向兩坡方向對稱式逐漸增厚。2、洋底沉積物最厚只有500-600m。3、洋底沉積物的年齡不超過侏羅紀。2、大洋盆地的沉積作用

按水深劃分，大洋盆地可以劃分為半深海和深海。半深海沉積是水深大致在200～2000m范圍的沉積物，主要分布在大陸坡，又稱陸坡沉積：深海沉積指水深在2000m以上的沉積物。大陸坡經常被許多海底峽谷所切割。海底峽谷橫斷面呈“Ｖ”字形，可以從陸棚一直延伸到大陸坡，是陸源沉積物搬運的主要通道。海底峽谷的前端經常發育海底扇。半深海和深海環境的地貌特征略圖①－大陸架；②－海底峽谷；③－海底扇；④－斜坡滑塌沉積；⑤－深海盆地A、半深海沉積特征半深海帶的海底已無波浪作用，但海流或底流仍在起一定作用。大量的陸源泥以懸浮方式進行搬運，并在平靜的半深海水中沉積下來。海底的大型軟體動物、放射蟲和有孔蟲等，也為半深海沉積物提供了一定的物質來源。總之，半深海沉積物主要是陸源泥質沉積物，底棲生物少見，已發現的有薄殼雙殼類，腕足類和其他一些軟體動物。在大陸坡的海底峽谷中，主要發育重力流沉積，其中以滑塌沉積為主。B、深海沉積特征深海沉積物在性質上不均勻，是通過不同的沉積作用形成的。現代大洋沉積物的組成是多種多樣的。主要沉積物有陸源碎屑沉積物、硅質沉積物、鈣質沉積物、深海黏土，還有與冰川有關的沉積物等。3、濁流與濁積巖濁流（turbiditycurrent）是一種富含懸浮固體顆粒高密度水流，其密度大于周圍海水,在重力驅動下順坡向下流動，是一種重力流。發育部位和條件：未固結的顆粒沉積物(物質基礎)，斜坡(部位)，地震、風暴（誘發因素）。濁積巖沉積序列－鮑馬序列a段:遞變層理段（塊狀層或粒序層）b段:平行層理段c段:水流波痕紋理段或變形層理段d段:水平層理段e段:塊狀泥巖段4、等深流與等深積巖等深流是由大洋溫鹽旋回（thermohakinecircutation）循環驅動的大洋底流，一般都沿著大陸坡等深線低速流動（20cm/s），其沉積規模甚至與某些海底扇相當，可以搬運大量細粒沉積物。等深流沉積物常與遠洋、半遠洋沉積層共生。由等深流沉積形成的沉積巖稱等深積巖。現代大洋底部主要深海沉積物類型5、深水碳酸鹽沉積深水碳酸鹽盆地指平均海水深度大于200m的碳酸鹽沉積環境，它包括淺海帶以下的半深海和深海環境。深水碳酸鹽沉積作用主要受靜態物理化學垂直分異場合重力流場的控制。從地形上看，它包括大陸坡、陸隆、海溝、海底峽谷、海嶺或洋中脊和深海平原。深水碳酸鹽重力流沉積體系重力流碳酸鹽沉積是深海大陸架斜坡帶十分復雜的堆積體。它一般由規模巨大的、夾有龐大石灰巖塊體的微細紋理的泥狀灰巖層構成。大陸坡帶是淺海陸棚與深海盆地之間的過渡相帶。它處于迅速產生碳酸鈣沉積的淺海和緩慢沉淀細粒遠洋灰泥的深海之間。從陸架到深海盆地的過渡帶，一般有兩種地形：一種是突然地、陡峭懸崖；一種是緩慢傾斜的坡。從地質歷史的角度來看，陡峭懸崖式的大陸坡在地質歷史上的發生和存在是短期的，而緩慢傾斜的大陸坡的存在，則是長期的。因此，深海大陸碳酸鹽沉積作用環境始終處于短期短斜坡重力滑塌環境與較長期寧靜的遠洋浮游生物和遠洋軟泥沉積作用環境的交替。碳酸鹽重力搬運作用的沉積系列包括巖崩、滑動-滑榻沉積、碎屑流及濁流等沉積類型。1、孤立巖塊、巖崩碎屑塊沉積相此種類型共有兩種類型產出狀況：孤立巨巖塊體和巖崩塌積塊礫巖。孤立巖塊是指四周被原地深水沉積物所包圍的來自淺水臺地的巨大碳酸鹽塊體。規模不等，大多說為礁灰巖塊體或其它巨厚層狀淺水石灰巖塊體，其顏色、言行、結構、沉積構造等均與圍巖極不協調。孤立巖塊和巖崩角礫相是深水碳酸鹽重力沉積體系的重要特征之一尤其在全球性張烈大陸邊緣帶的深水碳酸鹽沉積中占有重要地位。巖崩角礫巖為原巖層遭到徹底崩解而全面角礫化的產物，多見于固結脆性碳酸鹽地層中。巖崩產生的原因與地形梯度、同生斷裂和地震有關。2、碳酸鹽滑榻巖相在不穩定的碳酸鹽大陸斜坡帶，在同生作用階段，由于重力作用（包括地震與斷裂）引起碳酸鹽沉積物呈塑性和半固結狀態的滑動形變和移置，形成重力滑榻沉積。它以塑性變形為主，也可以伴生一定程度的錯斷，是一種不太規則的層狀或板狀的、發生在瀉湖斜坡上的碳酸鹽沉積滑動構造,高不過2m。3、碳酸鹽碎屑流巖相它是碳酸鹽深水重力流沉積中最重要的類型之一。碳酸鹽碎屑流沉積主要由碳酸鹽礫屑，包括各種碳酸鹽大角礫巖塊，粗巖屑及砂屑和泥晶基質組成。通常呈塊狀，吳分選，缺乏粒序結構，但是其頂部有時可呈正粒序。碎屑沉積層序和內部結構分異程度與重力流形成的粘性強度及流動過程的變化都有一定關系。下圖表示席狀碎屑流沉積物內部結構何曾虛特征的變化。近源相碎屑流沉積以塊狀層理和無遞變性為特點；遠源相碎屑流沉積以層序性遞變結構為特征。這種碎屑流席狀碎屑流呈淺色的連續至不連續的席狀層、或不連續的扁豆狀體，或長條帶狀的槽型體，產于深海原地泥晶灰巖、和深海遠洋頁巖層系中。層最大厚度可達上百米。4、碳酸鹽濁積巖相（底邊濁積灰巖相）在大陸坡序列中，濁積巖占有很大比重。這是一種具有碎屑結構的石灰巖粒級層（主要為砂屑、粉屑和泥屑）。石灰質濁積巖能夠顯示鮑馬序列中所有的A、B、C、D、E五個單元。但是最常見并有鑒定意義是A單元，有時是B單元和C單元。碳酸鹽濁流沉積的性質隨物源狀況和分部環境的變化，其濁流的密度和層序特征均有很大差別。5、碳酸鹽“雪球構造”巖相在深水碳酸鹽重力流沉積中還發現一種碳酸鹽雪球構造。它是一種直徑達數米的顆粒-泥晶碳酸鹽球，發育明顯的同心環構造。產于下部深水頁巖和粉砂巖層序的頂部和上部碳酸鹽在沉積體系的底部，是在深水大陸坡重力滑動過程中，碳酸鹽泥晶沉積物類似滾雪球滾動形成的。此構造代表碳酸鹽陸棚斜坡腳下位置。深水碳酸鹽非重力流沉積體系在深海盆地，除了在特殊的、有陡峭活動斷裂的構造背景條件下為重力流沉積作用所控制外，大部分深海地區主要受非重力流因素的控制。比如自由溶解氧的平衡場、CaCO?-CO?-H?O平衡場、二氧化硅平衡場等。對靜態深水碳酸鹽沉積起控制作用的，依然是海盆地的深度、海洋水層深度深度分帶、海水柱的密度分層、碳酸鹽沉積的補償深度等都是具有普遍性控制意義的沉積作用平衡面。由于深水碳酸鹽沉積組合的形成環境大多處于不同溶解相和遠離陸源區，故它們多是一些非補償性的“饑餓盆地”，以極其緩慢的沉積速率為特征。而且其作用環境的能量條件也比較低，所以巖石均具微細的紋理，主要為泥晶結構，但在底流發育的海底，則出現一些瘤狀灰巖。大量的浮游生物組合，是深水碳酸鹽極重要的標志，主要為各類浮游生物。A、沉水瘤狀灰巖沉積在古代深水碳酸鹽地層中，相繼發現有越來越多的瘤狀構造石灰巖。瘤狀灰巖是深水碳酸鹽盆地中，因碳酸鹽沉積不飽和、沉積速率低，沉積作用中斷，由底流和成巖溶解作用形成的。瘤狀灰巖主要由很細的微晶方解石、硅泥質所組成，其瘤狀物大小通常為數厘米，可以逐漸橫向相變為連續而不規則狀，并發育有刻蝕的層理構造。由于瘤狀灰巖的沉積速率十分緩慢，因此常常出現在海平面迅速上升時期。B、白堊相是較深水碳酸鹽沉積類型之一。主要出現在地質歷史上異常高海平面時期。在高海平面的白堊紀，白堊相覆蓋全球海洋盆地面積達幾十萬平方公里。白堊相顆粒一般較細，主要由遠洋浮游生物組成。白堊相缺乏淺水成因標志，如果沒有交錯層理和波痕構造，最明顯的沉積構造是韻律層理，由富粘土沉積物與含粘土的白堊互層組成10cm到1m左右的韻律層系。白堊相屬于較深水環境，它向淺海環境逐步相變為碎屑灰巖或海綠石砂巖。“鈣球”微晶碳酸鹽巖相該相是遠洋靜深海碳酸鹽沉積類型之一，巖性細、具極發育的細微水平紋層，微晶灰巖中普遍含有“鈣球”，見有較多的骨刺及少量介形類和棘屑，與其共生的生物由正筆石、介形蟲、腕足類等。六、大洋盆地的成礦作用1、大洋中脊熱液硫化物礦床海底熱液硫化物是一種新型海底多金屬礦物資源，富含Cu，Zn，Fe，Mn，Pb，Ba，Ag，Au，Co，Mo等金屬和稀有金屬。單個硫化物礦床礦體的資源量最大可達1xl08t。與大洋多金屬結核和富鉆結殼相比，多金屬硫化物礦床相對易于開采和冶煉，這是因為海底硫化物礦床都是含量很高的多種金屬的化合物，稍加分解處理，就可以利用。

目前大洋中脊是全球海底發現熱液硫化物礦床最多的構造環境，它是地球上火山活動最為頻繁、巖漿大規模上涌和新洋殼形成的構造帶

從圖中可以發現熱液噴口主要分布在快速擴張洋中脊，即東太平洋脊，中擴張速度的大西洋中脊北部也分布有很多的熱液噴口，大西洋南部的熱液活動在進行，其他洋中脊的熱液活動稀少，這可能也是調查程度較低所致，主要原因是自然條件比較惡劣，開展工作比較困難。(大洋中脊熱液硫化物礦床分布及礦物組成鄧希光）2、大洋盆地氣水化合物在六十年代，蘇聯科學家首次提出論據，說明作為水合物的烴氣體可能積聚在世界海洋底下的沉積物中，后來的鉆探結果也證明了這一點。在海底，有機物受到微生物的作用而發生分解。因此形成了氣體CH;、CO:、N:、H:，這些氣體因為漂浮的緣故，不會分散，而變成與沉積物機械地結合在一起的水合物。在海洋沉積物中產生的這一過程，要經歷數千萬年。這就造成世界海洋的海底沉積物中積集了大量氣體。除低于北緯和南緯61“的大陸架以外，全世界海洋的整個海底表面全是固體相天然體的積集