[科普中国]-海洋沉积物

海洋沉积物（marine sediments）是指各种海洋沉积作用所形成的海底沉积物的总称。以海水为介质沉积在海底的物质。沉积作用一般可分为物理的、化学的和生物的3种不同过程，由于这些过程往往不是孤立地进行，所以沉积物可视为综合作用产生的地质体。 传统上，按深度将沉积物划分为：近岸沉积（0～20米），浅海沉积（20～200米），半深海沉积（200～2000米），深海沉积（大于2000米）。

研究简史1872～1876年英国“挑战者”号考察，揭开了海洋沉积物调查研究的序幕，特别是有关深海沉积物的分类至今仍有重要意义。1899～1900年，荷兰船“西博加”号进行的调查在沉积物的分布及组成等方面也取得重要成果。

第二次世界大战后，随着军事的需求和海底石油等矿产资源的勘探开发，海洋沉积物的研究获得长足进展。人们开始对特定海域和重大理论课题开展专题调查研究。40年代末期，F.P.谢泼德和M.B.克列诺娃的海洋地质学专著相继问世，系统地总结了当时对海洋沉积的认识。50年代末和60年代初期，由于大规模的国际合作和新技术、新方法的运用，使海洋沉积物的研究提高到一个新水平。尤其是海底沉积矿产、浊流沉积、现代碳酸盐沉积和陆架沉积模式的研究取得了不少新认识。

60年代末期开始实施的深海钻探计划，使海底沉积的研究进入新的阶段，特别是在深海沉积物的类型与分布以及成岩作用的研究方面获得了大量重要资料。

70年代以来，海洋沉积的研究更加深入全面，并派生出一些新的研究方向。如沉积动力学的研究已为很多国家所重视，它的主要目的是解决碎屑物质在不同水动力条件下的搬运过程，以及海底的沉积和侵蚀机制，强调现场观测，在海上使用沉积动力球，可同时测定含砂量、底层流速、流向等多种参数，使研究由静态阶段向动态方向发展。

中国在20世纪50年代末开展了大规模的海洋调查，这是中国海洋沉积研究的开端。60年代以来，又先后对渤海、黄海、东海、南海的沉积类型，物质组成，沉积速率以及陆架沉积模式和沉积发育历史进行了深入的专题调查。在海岸和海底沉积物的搬运及其动力过程的研究方面也有很大进展，同时还开展了深海远洋沉积的调查研究。

物质来源①陆源，主要是陆地岩石风化剥蚀的产物，如砾石、砂、粉砂和粘土等，是典型的陆源沉积物。②海洋组分，主要是从海水中由生物作用和化学作用形成的各种沉积物，如海洋生物的遗体，海绿石、磷酸盐、二氧化锰等自生矿物及某些粘土等。③火山作用形成的火山碎屑，大洋裂谷等处溢出的来自地幔的物质，以及来自宇宙的宇宙尘等。

蚀源区的性质决定了陆源物质的原始特征，从而对沉积物的性质产生深刻影响。如黄河径流所携带的固体物质有70%左右沉积在河口区。其特点是CaCO3含量较高，含有角闪石、白云母、绿帘石等重矿物组合，粒径以0.01～0.05毫米占优势。这些特点不同于长江物质形成的沉积。

在缺少陆源物质的海域，来源于生物和化学作用的产物占有重要地位。在某些海域，特别是较深的海域，生物作用的产物和生物遗体可成为主要的物质来源，如南海外陆架、东海冲绳海槽的有孔虫细砂以及大洋中的生物软泥等。自生矿物也主要见于陆源沉积速率低的海域，如南太平洋中部的沸石沉积等。

成因类型①陆源沉积物，是大陆侵蚀的产物被河水、冰川及风力的搬运作用在海底的沉积物，如石英、长石、云母、角闪石、辉石、磁铁矿、锆石、石榴子石、榍石等陆源碎屑矿物及岩屑和陆地生物碎屑；②生物成因沉积物，是海洋生物碎屑和遗体在海底沉积而成，如有孔虫软泥（抱球虫软泥）、硅藻软泥、放射虫软泥、颗石藻软泥及贝壳碎屑等；③化学成因或自生沉积物，是海水溶液中的物质经化学反应沉淀在海底，又包括沉积成因和成岩作用的两种，前者的自生矿物有方解石、镁方解石、文石、铁氢氧化物(针铁矿)、水锰矿、钠水锰矿、钡镁锰矿、硫化铁、裂谷中重金属软泥及硅的氢氧化物等，后者的自生矿物包括铁锰氢氧化物、碳酸盐(方解石、白云石)、铁绿泥石、磷酸盐矿物、浮石、钙十字沸石、蒙脱石及坡缕石等；④火山成因的沉积物，有火山玻璃、角闪石、辉石、榍石、绿帘石等；⑤宇宙成因的物质，是陨石等天体物质陨落到海底沉积的，含量很少，偶见于红粘土和生物软泥中，如宇宙尘粒或球粒。

上述类型均受组分的供给速率、环境能量、生物活动程度、氧气供给、氢离子浓度及二氧化碳等各种因素的控制，而这些因素皆为水深、距大陆距离、洋底地形、海水运动、水化学特征及上覆水体生物生产率的函数，故研究时必须考虑诸因素的影响。

沉积特点物质搬运在不同海域，物质搬运的动力条件不同。陆源物质入海主要是河流的搬运，其次是浮冰和风力等地质作用的搬运。由河流搬运入海的陆源碎屑很少达到深海，主要是在近岸河口区和内陆架沉积下来，只有少量细粒物质被带到外陆架及更远处。在高纬度海域，由于冰川作用和浮冰搬运，形成了大量粗碎屑沉积。

在大陆边缘，特别是陆架海的物质搬运主要受潮流、密度流、风海流和风浪等作用控制。如欧洲北海，潮差达3米以上，潮流的表面流速可超过2米/秒。沉积物的搬运受潮流作用控制。有的陆架沉积作用主要受风海流与暴风浪控制，天气好时风海流悬移细粒物质散布到陆架各地，风季时暴风浪对粗粒物质进行搬运。但是，陆架水流往往是由综合因素形成的，在同一陆架的不同部位其流场也不相同。在近岸带一般以波浪和潮流的作用为主。在内陆架往往是由温、盐、密度差与风形成的海流所控制，它们常沿海岸或向外海流动，致使某些大河搬运入海的细粒物质沿海岸扩展或被搬运至远海区，这种模式在中国东海和南海较为典型。外陆架及大陆坡处往往是由与海岸平行的洋流所控制，如黑潮暖流。上升流对物质搬运所起的作用虽属局部性的，但具有特色，一些磷酸盐沉积往往与上升流活动有关。

大陆坡沉积物可因滑坡作用向深海运动；或由于碎屑物质与水混合形成高密度水流即浊流，浊流是将沉积物从陆缘搬运到深海区的主要机制，特别是在冰期低海位时，由河流输送到陆架外缘的沉积物随即以浊流形式进入深海。切割陆架外缘和陆坡的海底峡谷就是输送沉积物的重要通道。另外，底层流(包括等深线流)在深海区沉积物的搬运中起着重要作用。它可以搬运粘土、粉砂甚至细砂，在海脊、海山和深海平原上造成侵蚀。

在高纬度地区，浮冰是搬运沉积物的重要方式。它们目前主要分布在极地至南、北纬 55°左右；在更新世冰期曾远达南、北纬35°左右。正是由于物质搬运营力的特殊性而使高纬度地区的沉积类型别具一格。

风对海洋沉积物的搬运也有一定作用，如沿大西洋东岸的撒哈拉大沙漠一带，热带风可搬运大量微尘入海。某些深海和浅海沉积物中的粘土和火山灰等也与风的搬运作用有关。

搬运海洋沉积物的营力虽然复杂多变，但就整体来说，起主导作用的仍然是海水的动力条件。

沉积速率海洋沉积物的沉积速率在海底不同的部位相差甚大。沉积速率的不均一性反映了沉积环境的差异性，从而在沉积类型和沉积厚度上表现出很大的差别。影响沉积速率的主要因素有物质来源状况、气候、构造作用等。在物质来源充足，海洋生物作用产物十分丰富的海域，沉积速率很高，反之则低。由于快速沉积期常与慢速沉积、无沉积或侵蚀期相互交替，故通常使用平均值来表达不同环境中沉积速率的大小。

世界大型三角洲和河口区的沉积速率，最高可达到50000 厘米/千年左右。在陆坡和陆隆最高可达100厘米/千年。而深海区一般只有 0.1～10厘米/千年左右。由于深海沉积速率低，加之洋底年龄不老于侏罗纪，故深海洋底的沉积厚度小，平均不过0.5公里。各大洋的沉积速率也有所不同。大西洋沉积速率较高。太平洋不少海域距陆甚远，大洋周缘被海沟环绕，陆源物质难以越过海沟到达大洋区，故沉积速率较低。北冰洋由于覆冰沉积速率也低。

现代浅海环境中有时会出现无沉积区，可看作是短期的沉积间断；深海钻探揭示，深海沉积中沉积间断也十分常见。这就为某些海洋组分，如自生矿物的大量形成提供了有利条件。

沉积类型滨海带沉积物滨海沉积物(水深0～20米)：主要是分布在海滩、潮滩地带的机械碎屑，即不同粒度的沙、砾石和生物骨骼、壳体的碎屑等。在干旱气候下的潟湖中，因蒸发作用可以形成岩盐、石膏和钾盐等化学沉积物；在潮湿气候条件下，潟湖可变成滨海沼泽，堆积大量成煤物质。

浅海带沉积物浅海沉积物(20～200米)：浅海带占海洋面积的25%，但这一海域的沉积物却占海洋全部沉积物的90%。浅海沉积物有3类：碎屑沉积物主要是沙质级的，由于波浪随海深的增加而减弱，所以碎屑沉积物的粒径一般是从浅水往深水变小。但是因潮流、洋流，以及海底的起伏和大陆的剥蚀强度等的影响,现代的浅海带的沉积物的粒度，并非都是近岸粗，远岸细。生物沉积主要是生物遗体形成的沙和泥，它们成分主要为碳酸钙质。在热带、亚热带的温暖海洋中，还有以珊瑚骨骼为主，其他生物的骨骼和壳体为辅所构成的生物礁堆积，叫珊瑚礁。化学沉积物主要是来自大陆的铁、锰、铝、硅的氧化物和氢氧化物的胶体，与海水电解质相遇时，絮凝成鲕状或豆状的沉积物。

半深海沉积物半深海沉积物(200～2000米)：通常以陆源泥为主，可有少量化学沉积物和生物沉积物。在浊流和海底地滑发育区，可有来自浅海的粗碎屑物，局部地段可见冰川碎屑和火山碎屑。大陆坡上分布最广的沉积物是形成于还原环境中的蓝色软泥；分布于热带、亚热带海岸大河口外的红色软泥和发育于大陆架与大陆坡接壤地带的绿色软泥。

深海沉积物深海沉积物(2000米以上)：通常以浮游生物遗体为主，而极少陆源物质。沉积速率极为缓慢。深海区生物源沉积物通常为各种生物软泥；包括硅藻软泥和放射虫软泥的硅质软泥；包括有孔虫（又称抱球虫）软泥、翼足类软泥和颗石软泥的钙质软泥。此外，还有深海褐色粘土和少量陆源物质等。有时发育于大陆坡的浊流沉积可延入深海平原。

概括地说，可以将海洋沉积划分为大陆边缘沉积和深海沉积。陆隆沉积则介于两者之间。在大陆隆处常见到具有交错纹层的粉砂沉积物，呈透镜体分布，可能由等深线流形成，所以称为“等深线流沉积”。这是近年在陆隆处发现的一种新的沉积类型。

大陆边缘的沉积物主要来自陆源碎屑，可根据沉积物的粒度大小及级配状况划分出砾石、砂、粉砂和泥等沉积类型。生物作用在深海沉积物中居重要地位，因此，可根据生物种类及其含量将深海沉积物划分为有孔虫软泥、颗石软泥、硅藻软泥、放射虫软泥等类型。此外尚有浊流沉积物、火山沉积物、褐粘土以及自生沉积物等非生源沉积物。

沉积分带海洋沉积物的分布受气候、距陆地远近和深度等的控制，从而呈现出纬度分带、环陆分带等分带现象。海洋沉积物的分带性是一种具全球规模的宏观现象。各种分带同时存在，相互交织在一起，加以存在有浊流、上升流以及火山活动等区域性现象，致使海洋沉积物呈现出十分复杂的分布格局。

纬度分带在极地冰带，广泛出现冰川海洋沉积。在干燥亚热带，褐粘土十分发育。在湿润的温带和赤道带，生物沉积作用极其旺盛，除有钙质软泥外，硅藻软泥主要见于纬度较高的温带海域，放射虫软泥富集于赤道带。在两极高纬度地带，沉积物富含长石、岩屑等易风化物质，粘土矿物以绿泥石和伊利石为主。在化学风化强盛的赤道带，石英含量升高，粘土矿物以高岭石和蒙脱石为主。深海区最低的沉积速率(小于1毫米/千年)和最小的沉积厚度见于亚热带，最高的沉积速率(1～10厘米/千年)和最大的沉积厚度则出现于赤道带和北温带、南温带。

濒临中国的各个海域，沉积物的纬度分带亦有其特点。例如，渤海沉积物中的重矿物组合以不稳定矿物占优势，如角闪石、绿帘石等。随着纬度的降低，稳定矿物大量出现(与物源也有一定联系)。从北向南，沉积物的“石英化”程度和自生碳酸盐沉积都有明显增高，在南海出现了自生文石等。

环陆分带在陆缘浅海，以陆源碎屑沉积为主；在半深海海域，既有陆源物质，也有生物和化学作用形成的沉积；至深海区，则主要是生物和化学作用形成的深海沉积。自陆缘向远洋方向，沉积速率和沉积厚度明显降低；沉积物从偏灰绿色逐渐过渡为红褐色。

研究意义海洋沉积物及其土力学性质的研究可为海底电缆和输油管道的铺设、石油钻井平台的设计和施工等海洋开发前期工程提供重要科学依据。

海底沉积物的形成环境的研究，可为石油等海底沉积矿产的生成和储集条件提供重要资料，有关现代三角洲和碳酸盐沉积相的研究，日益受到重视。

海底沉积物是地质历史的良好记录，运用“将今论古”原则对它加以研究，对认识海洋的形成和演变具有重要意义。

相关新闻北京时间2月25日消息，据国外媒体报道，众所周知，深海拖网捕鱼作业对于海洋生态环境能产生毁灭性的影响，在科学家们最近公布的卫星照片中，人们能够清楚地看到拖网捕鱼激起的海洋沉积物，其中一条沉积物痕迹长达27公里，由此可见拖网捕鱼产生的严重生态破坏。
美国科学促进协会最近在波士顿举行年会，夏威夷大学动物学家瓦特林在会上公布了这些让人触目惊心的卫星照片。瓦特林称，海底拖网捕鱼作业指的是拖着装有重型渔具的大网，横扫过海底捕捉深海鱼类，目前在全球各地均有使用。这种捕鱼作业使得大量的近岸鱼类被过度捕捞一光。大量研究显示，底拖网捕鱼作业对生态系统造成了灾难性伤害，珊瑚、海绵、鱼类和其它动物都受到捕杀。最新发布的卫星图像表明，大量的海洋沉积物都被海底拖网捕鱼作业激起，同时，一个海底视频也揭示了拖网作业对水下世界的干扰。使用拖网在深海捕鱼的大型船队引擎庞大，能够在海上补充燃料，在船上加工捕获的鱼类并冷藏，同时还有先进的电子导航、海底地质结构及动植物地图及鱼群搜寻技术。这些船上挂着的拖网从海底拖过，不分青红皂白将那里的生物一网打尽。
瓦特林说：“海底拖网捕鱼作业是人类海洋作业中破坏性最大的一种行为。10年前，我就曾与海洋保护生物学研究所的艾略特-诺斯一起计算过，每年，全球底拖网捕鱼作业激起的海域就相当于美国下48个州面积的两倍。由于绝大部分底拖网作业都是在深海区进行的，因而我们无法看见。但是，目前我们可以通过卫星观察海底羽状沉积物，清楚地看到底拖网作业对海洋所产生的巨大影响。”由于大网要从海底拖曳而过，拖动海底的大石头，因此珊瑚礁就会被碾碎，原本不打算抓捕的鱼类和动物也会被网住。所有这些活动都会激起海底的沉积物，因而捕鱼船后总是会尾随一道道羽状沉积物。瓦特林及其同事表示，从卫星图像上来看，这些羽状沉积物像是“冰山一角”，因为海域中绝大部分拖网作业都非常深，所以沉积物常常会掩藏在水面下。
另外一位参与此项研究的科学家约翰-阿莫斯说：“海底拖网捕鱼作业不断地干扰着海洋中大面积的海底世界。” 科学研究表明，鉴于海底拖网捕鱼作业对生态系统的影响，许多国家和地区都对这一作业方式进行了限制。2005年，地中海渔业总会禁止对1000米深以下海域进行拖网作业。2006年，美国明令在阿拉斯加大范围深海海域，全面禁止这种捕捞作业。同年，许多南太平洋国家也纷纷颁布禁令，禁止海底拖网捕鱼作业，同时，联合国也开始考虑禁止在公海进行这种捕捞方式。尽管如此，在墨西哥湾、拉丁美洲国家沿岸、非洲西岸、中国海域和北海中，仍有成千上万条拖捞船在不断地作业。
科学家们还警告说，深海捕鱼正在破坏众多海洋生物的栖息地——海山，对海洋生态系统造成无法弥补的损失。科学家们表示，海底火山拥有大量的深海珊瑚，同时也是数千种海洋生物的家园。大部分海山都处于无人管控的地区。由于一些国家对鳕鱼等传统鱼类的过度捕捞使得它们的数量骤减，而如今捕鱼船队又将罪恶之手伸向橙连鳍鲑、金眼鲷、长尾鳕鱼等栖息在深海的鱼类，这不仅使这些鱼类的数量减少，还破坏了太平洋、大西洋、印度洋等易受捕鱼影响的地区生物多样性和海山。由英国科学家领导的此项研究报告将呈递联合国，联合国正在讨论一项禁止在无人管控地区进行深海海底捕鱼的计划。该项研究还揭示了海山以及在其上面繁衍的生物的许多新发现。全球大型海山的准确数量目前还是个未知数，科学家估计有10万座左右，但仅对其中40座有较为完善的科学信息。
联合国此前公布的数据显示，在深海海底进行拖网捕鱼的捕获量每年占全球渔业捕获量的不到0.5%，但这种捕鱼作业对深海宝贵的生态环境造成的破坏却是巨大而不可逆转的。联合国组织科学家们利用对海山的珊瑚记录、有关环境因素的全球数据及电脑模型，描绘出海山及特别容易受到深海捕捞影响地区的多石珊瑚在全世界的潜在分布情况。调查显示，捕鱼船在南印度洋中东部、南大西洋和太平洋中南部一些地区对橙连鳍鲑、金眼鲷的大规模商业捕捞有可能对海山生态系统造成无法估量的消极影响。调查还显示，11个国家应对全球95%的深海海底拖网捕鱼负责。其中拥有世界上最多捕鱼船的西班牙在深海海底进行拖网捕鱼量最多，其次是俄罗斯、葡萄牙、爱沙尼亚、挪威等。1

本词条内容贡献者为:

赵阳国 - 副教授 - 中国海洋大学