[科普中国]-等深流沉积

介绍

等深流（contour current）这一概念首先由Heezen等于1966年提出，是指由于地球自转的结果形成的沿陆坡等深线流动的温盐循环（thermohalinecircumlation）底流，这种环流流速低而稳定，一般为5~20m/s，主要出现在陆隆区，属一种牵引流。其后Faugères等将在相对较深水环境中由地球旋转而产生的温盐环流称之为狭义的等深流，并认为只有这种等深流才是真正意义上的等深流。而在深水环境中由这种等深流改造而形成的沉积物称为等深流沉积，它是深水牵引流沉积中的一种重要类型。

现代深海调查表明等深流是最常见的底流类型之—，从水深超过5000m的深海平原到水深为500~700m的较深水台地都存在这类等深流沉积，它们既出现于被动大陆边缘，也出现于活动大陆边缘。

等深流沉积呈透镜状，推断是由沿陆隆而行的等深线流搬运沉积而成。等深线流与地球自转有关，由海水温度、盐度差异引起，沿海底等深线连续流动，如大西洋有密度较大的底水被驱动离开南极和北极，在科里奥利力影响下分别沿南、北美洲东岸外向低纬区流动。等深线流流速不高，约20厘米/秒，变动幅度不大，主要搬运粉砂和粘土(偶有细砂)，使沿坡而下和垂直下沉的物质发生再搬运，并可产生小至流痕，大到波长几千米的底形，构成下部陆隆丘陵；甚至通过再沉作用形成与等深线流平行延伸的巨大沉积脊。等深线流沉积物粒度细，分选好、有明显的纹层理，微体生物残骸和植物碎片较少。

等深流沉积特征等深流沉积在产状、物质成分、结构、沉积构造上均具有其自身的特征。

产状等深流沉积形成于深水环境中，与深水原地沉积伴生且夹于深水原地沉积层系之中，多呈不规则薄层状、透镜状或厚层状产出。单层厚为一至数十厘米，顶底面接触界线渐变或突变。

目前，深海调查发现各大洋中均有等深流沉积，尤其是大西洋等深流沉积十分发育（如下图）由等深流沉积形成的或由等深流改造而形成的岩石称为等深积岩（或称等深岩），通常在陆隆附近则呈脊状沿大陆边缘分布，或呈席状分布于深海盆地中。

根据它们的形态特征将其划分为伸长状的等深岩丘、等深岩席和与峡谷相关的等深岩体3种类型，其中伸长状的等深岩丘是等深岩中最常见、最典型、最重要的一种类型。等深岩丘纵剖面上表现为楔状形态，横剖面上则呈丘状形态，规模巨大，长达几十至几百千米，宽达几至几十千米，高出周围海底0.1~1km以上，其堆积厚度局部可以超过2km。如佛罗里达海峡北部的碳酸盐等深岩丘长达100km，宽达60km，丘体厚度达600m。

成分等深流沉积的成分主要为陆源碎屑物质、生物碎屑物质和碳酸盐物质，亦有少量的火山物质。

陆源碎屑物质主要是由浊流搬运而来的，也可以通过冰川的搬运作用而带来。 现代等深流沉积物中常见的生物碎屑有底栖有孔虫、浮游有孔虫、贝壳碎屑及介形虫等，生物碎屑有时局部富集而形成富生物屑的等深流沉积物。

等深流沉积物的组分类型及其含量的变化是其分类的主要依据。组分类别及其含量与等深流沉积的环境、水动力条件及其深度均密切相关。

结构由于等深流的流速一般为5~20cm/s，这决定了等深流沉积粒度主要为泥级和粉砂级，砂级次之，偶见细砂级。但是很少见由单一的或以细砂级为主要粒级所组成的现代等深流沉积物。

在水道和峡谷中，等深流流速较高、能量较强时，可形成较多砂级乃至细砾级等深流沉积，但是这种粗结构类型的等深流沉积并不普遍。

原生沉积构造等深流是一种深水牵引流，因此等深流沉积中一般具有牵引流沉积作用的特征，如水流冲刷而形成的侵蚀面、流水层理等，沉积构造十分发育。其原生沉积构造包括机械成因构造（层理、侵蚀构造和定向构造等）和生物成因构造（生物扰动构造等）。

1、等深流沉积中最常见的层理是小型交错纹理和水平纹理，有时也可见大型纵向交错层和粘性交错层。小型交错纹理的层系厚度一般为厘米级，主要发育在粉砂质等深岩中。水平纹理的特点是层理的细纹层与层系界面几乎一致。通常交错层理和水平纹理由粉砂级颗粒和重矿物密集而显现。

2、侵蚀构造的发育是等深流沉积的重要特征，常见的侵蚀构造有侵蚀面、刻蚀痕、底渠和截切面等。尤其是侵蚀面，在各类等深岩中均十分发育，不但分布在2种相类型的接触界面上，而且还分布于各单相的岩层内。

3、定向构造主要由生物屑和碎屑颗粒的定向排列表现出来。由于等深流是平行海底等深线流动的，因此，等深流沉积中一般具有平行于斜坡走向的流向标志，如长形颗粒平行于斜坡走向的定向排列，交错层理中的细层倾向一般也是与斜坡走向平行的[6]。等深流沉积这个特征完全不同于浊流沉积、内波和内潮汐沉积。目前，根据定向构造判断古流向是识别等深岩的一种十分重要的方法。

4、在深水环境中，等深流的活动带来了丰富的营养物质，增加了水体的含氧量，因此，等深流发育区生物活动频繁，导致等深岩中生物扰动构造十分发育。生物扰动几乎贯穿所有等深流沉积物中，使得原始层理构造部分或完全遭到破坏，或者在等深岩层中形成毫米级至厘米级的不规则斑块。一般说来，泥质等深岩较砂质等深岩生物扰动程度强，如在英国赫布里底群岛的陆坡，均匀泥质等深岩的生物搅动强度可达60%~100%。泥质等深岩中沉积构造一般不发育，在此情况下对生物扰动构造的研究便显得尤为重要，但完全的生物搅动与沉积缓慢以及沉积活动暂时停止有关。因此，在研究等深岩的生物扰动构造时应注意研究搅动的强弱分级以及生物遗迹的相互穿插关系。

等深流沉积物来源对现代海底等深流沉积物的研究表明，其沉积物的来源主要有：陆源碎屑物质、生物成因的物质、海底沉积物的重新悬浮和火山物质等。

1、陆源碎屑物质

这类来源的物质包括石英、云母和重矿物，以及少量的岩屑和长石。不同类型的等深流沉积物，其陆源碎屑物质的含量亦不相同。陆源碎屑物质主要是由浊流搬运而来的，也可以通过冰川的搬运作用而带来，如两极附近的海域中，来自于冰川融化的碎屑物质在等深流沉积物中很常见。

2、生物成因的物质

这类来源的物质包括生物碎屑和生物成因的硅质两部分，这也是等深流沉积物中最常见的组分之一。生物碎屑主要是不完整的、破碎的，只有少量生物保存较完整。现代等深流沉积物中常见的生物碎屑有底栖有孔虫、浮游有孔虫、贝壳碎屑及介形虫等。生物碎屑有时局部富集而形成富生物屑的等深流沉积物。生物成因的硅质主要分布于深海盆地之中，如硅质软泥、放射虫软泥和硅质海绵骨针等，它们在沉积过程中可被等深流所搬运，或是再悬浮之后被搬运，尔后沉积。

3、海底沉积物的重新悬浮

由于海底等深流流速的变化及波动性的特点，在等深流衰减期或停歇期为正常的远海一半远海物质沉积，而在等深流活动期或深海风暴期则可能重新使这些未固结的物质悬浮，随之被搬运、改造、再沉积。生物的海底活动或扰动也是引起未固结沉积物重新悬浮的重要原因。

4、火山物质

主要为火山灰。等深流沉积物中火山灰含量变化较大，这主要取决于海底火山喷发白程度、喷发频率及火山数量等。2