工程地质分析与实践
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2.7 海洋地貌

2.7.1 概述

海洋地貌是海水覆盖下的固体地球表面形态的总称。海底有高耸的海山,起伏的海丘,绵延的海岭,深邃的海沟,也有坦荡的深海平原。纵贯大洋中部的大洋中脊,绵延8万km,宽数百至数千千米,总面积堪与全球陆地相比。大洋最深点11034m,位于太平洋马里亚纳海沟,超过了陆上最高峰珠穆朗玛峰的海拔高度(8844.43m)。深海平原坡度小于1‰,其平坦程度超过大陆平原。整个海底可分为大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊三大基本地貌单元。

2.7.1.1 大陆边缘

大陆边缘为大陆与洋底两大台阶面之间的过渡地带,约占海洋总面积的22%。通常分为大西洋型大陆边缘(又称被动大陆边缘)和太平洋型大陆边缘(又称活动大陆边缘)。前者由大陆架、大陆坡、大陆隆3个单元构成,地形宽缓,见于大西洋、印度洋、北冰洋和南大洋周缘地带。后者陆架狭窄,陆坡陡峭,大陆隆不发育,而被海沟取代,可分为两类:海沟-岛弧-边缘盆地系列和海沟直逼陆缘的安第斯型大陆边缘,主要分布于太平洋周缘地带,也见于印度洋东北缘等地。

2.7.1.2 大洋盆地

大洋盆地位于洋中脊与大陆边缘之间,一侧与中脊平缓的坡麓相接,另一侧与大陆隆或海沟相邻,占海洋总面积的45%。大洋盆地被海岭等正向地形分割,构成若干外形略呈等轴状,水深约在4000~5000m的海底洼地,称海盆。宽度较大、两坡较缓的长条状海底洼地,叫海槽。海盆底部发育深海平原、深海丘陵等地形。长条状的海底高地称海岭或海脊;宽缓的海底高地称海隆,顶面平坦;四周边坡较陡的海底高地称海台。

2.7.1.3 大洋中脊

大洋中脊是地球上最长最宽的环球性大洋中的山系,占海洋总面积的33%。大洋中脊分脊顶区和脊翼区。脊顶区由多列近于平行的岭脊和谷地相间组成,脊顶为新生洋壳,上覆沉积物极薄或缺失,地形十分崎岖。脊翼区随洋壳年龄增大和沉积层加厚,岭脊和谷地间的高差逐渐减小,有的谷地可被沉积物充填成台阶状,远离脊顶的翼部可出现较平滑的地形。

海底地貌与陆地地貌一样,是内营力和外营力作用的结果。海底地形通常是内力作用的直接产物,与海底扩张、板块构造活动息息相关。大洋中脊轴部是海底扩张中心。深洋底缺乏陆上那种挤压性的褶皱山系,海岭与海山的形成多与火山、断块作用有关。外营力在塑造海底地貌中也起一定的作用。较强盛的沉积作用可改造原先崎岖的火山、构造地形,形成深海平原。海底峡谷则是浊流侵蚀作用最壮观的表现,但除大陆边缘地区外,在塑造洋底地形过程中,侵蚀作用远不如陆上重要。波浪、潮汐和海流对海岸和浅海区地形有深刻的影响。

2.7.2 海洋环境地貌和沉积物

海洋环境有滨海、浅海、深海(洋盆)和半深海(图2.6),从图2.6上可以看出,风电场一般建设在海岸带和浅海大陆棚地带,因此主要对该地带的成因沉积特征进行一些初步研究。

图2.6 海洋环境地貌示意图

2.7.2.1 海岸地貌

海洋与陆地相互作用的地带称为海岸地带,通常又称海滨。海岸带是海洋动力活跃的地带,通常分布在平均海平面上下10~20m,宽度数千米到数十千米。

现代海岸带分为海岸(后滨)、潮间带(前滨)及水下岸坡(外滨)3部分。

海岸(后滨)是高潮线以上的狭窄的陆上地带,其陆上界限是破浪作用的上限,仅在风暴期间或大潮的高潮被海水淹没。海岸也叫潮上带。

潮间带(前滨)是高低潮海面之间的地带,高潮时被海水淹没,低潮时出露的海滩(滩涂),是随着潮水涨落而每日上下变化的地带。

图2.7 波浪要素示意图

水下岸坡(外滨)是指从低潮线一直到波浪有效作用于海底的下界(其深度大约等于1/2水深处)。波浪作用是形成海岸地貌最为活跃的营力之一。风对海面作用,使水质点做圆周运动,水体随之发生周期性起伏,形成波浪。波浪由波峰、波谷、波长、波高和振幅组成(图2.7)。波浪的传播是波形沿着水平方向前进,水质点上下移动水平位移。

海岸线指海水与陆地的交界线。由于潮汐和风暴的影响,海岸线随海平面波动而变化。

平均海面又称水准面或零点,为多年观测潮水位的算术平均值,是地面测量高度和海洋中测量深度的基准面。我国规定,以1956年青岛验潮站观测的数据及黄海平均海面作为零点。

2.7.2.2 我国海岸类型

在海岸发育过程中,除波浪作用外,其他如潮汐、海流、海水面的变动、地壳运动、地质构造、岩石性质、原始地形、入海河流以及生物等因素都具有一定的影响。因此,海岸类型是十分错综复杂的,到目前为止,还没有一个统一的公认的海岸类型划分系统,不少分类常是依据个别因素来进行的。

过去有不少学者,从构造的角度将中国的海岸以杭州湾为界划分,杭州湾以北为下沉海岸,以南为上升海岸;从物质组成角度又将杭州湾以北划为砂泥质海岸,以南划为基岩质海岸。其实并不尽然,杭州湾以北的辽东半岛和山东半岛在构造上也有许多上升海岸的标志,在物质组成上则是以基岩质为主的海岸;同样,杭州湾以南的珠江和韩江三角洲一带的海岸基本上反映为以下沉为主的砂泥质海岸的特征。所以,可以客观地说,中国的海岸从构造上明显地反映出上升和下沉相间的特点,从物质组成上则反映为山地基岩海岸和平原砂质海岸相互交替的格局。

为了避免繁琐的分类,这里试以成因为主,把中国的海岸概括为侵蚀为主的海岸、堆积为主的海岸、生物海岸和断层海岸四大类型。

1.侵蚀为主的海岸

这种海岸主要分布于辽东半岛南端、山海关至葫芦岛一带、山东半岛、浙江和福建一带。这些海岸在形态上多属山地丘陵;在物质组成上,多以基岩为主;在外力作用上明显地反映出以海浪侵蚀作用为主的特征。

辽东半岛南端,岬湾曲折,港阔水深,海蚀地形极为雄伟。旅顺口外的峭壁,老虎滩岸的结晶岩断崖,黑石礁上一丛丛的岩柱,构成了奇特的石芽海滩;小平岛一带的沉溺陆地,成为点缀于海面上的小岛与岩礁;沿岸硅质灰岩岩壁中的海蚀洞穴遍布,有些洞顶穿通像天窗一样,成为浪花飞溅的通道。而这里的堆积地形规模不大,只有一些狭窄的砂砾海滩,小型的砾石沙嘴和连岛山海关东西两侧也分布有一些小型的侵蚀海岸,但由于长期接受附近入海河流泥沙的补给,渐渐使得海湾淤浅而成为平原,巨大的沙坝不仅围封了海湾,并且越过了岬角,使得岬角海蚀崖与海水隔开,因受不到海浪作用而成为崖坡缓倾、崖面长草的死海蚀崖。这里的港湾侵蚀地形,已发展为填平的砂质海岸。

山东半岛跟辽东半岛稍有不同,因附近有一些多沙性的中小型河流入海,花岗岩与火山岩的丘陵地区风化壳也较厚,所以这里虽然发育有较典型的以侵蚀为主的海蚀岬角,如险峻的山头,黑岩峥嵘的马山崖,南岸的峡谷状海湾,崂山头的峭壁悬崖和雄伟奇特的青岛石老人海滩等,但也有一定规模的沙嘴、沙坝和陆连岛等堆积地形存在。

浙江、福建海岸的特点是大小港湾相连,岛屿星罗棋布,岸线极为曲折。全国5000多个岛屿中有9/10集中于浙江、福建、广东三省;而浙江沿岸的岛屿又为全国之冠,有1800多个,几乎占全国岛屿总数的2/5。浙江、福建两省还有一些大型而狭长的海湾,它们深入陆地,但没有河流淡水注入或河流很小,与纳潮量相比,下泄淡水量显得微不足道,湾内主要是潮流。这种以潮流活动为主的港湾海岸也称潮汐汊道,是海浪潮流长期侵蚀作用的产物。浙江的乐清湾、福建的湄州湾、平海湾以及广东的汕头湾等都属于这一类海湾。

以侵蚀为主的海岸湾多水深,具有较多的优良港口,大连港、秦皇岛港、青岛港等都是利用天然港湾建立起来的良港。

在侵蚀海岸常常可以看到过去的海底或海滨沙滩,现在却高出海面以上20~30m,成为显著的台地,如山东的荣成市一带就有20~40m的台地。杭州附近也有这类台地;南面到福建的漳州、厦门一带,海拔20m左右的海滨台地是很多的;广东的雷州半岛从前大部分都是海底,现在则已高出于海平面30m,成为广大的台地。这些地形特征都表明中国的这部分海岸具有上升的现象。

2.堆积为主的海岸

这种海岸在中国长约2000km,主要分布于渤海西岸、江苏沿海以及一些大河三角洲。

这类海岸的特点是海岸线比较平直,缺乏良港和岛屿,沿海海水很浅,有很多沙滩,如江苏沿海就有五条沙、大沙、黄子沙、勿南沙等沙滩,所以不利于海上交通。

堆积作用为主的海岸其浅海和海滨平原都是由细粒泥沙组成,坡度极小,海岸的冲淤较易变化。当海岸带有大量泥沙供给时,海岸线就迅速淤长;而河流泥沙供给中断时,因平原海岸质地软的淤泥粉砂受海水浸泡后极易破坏,又使海岸崩塌后退,所以岸线很不稳定。

堆积海岸的巨量泥沙主要是河流供给的。我国著名的多沙河流——黄河流经黄土高原,冲刷、搬运了大量黄土物质,在下游堆积形成了辽阔的华北平原,同时,每年有十几亿吨的黄土物质输入渤海。渤海西岸有了如此丰富的泥沙补给,使淤泥浅滩不停地淤高增宽。加之黄河曾多次改道,数次夺淮河河道注入黄海,所以,江苏沿海也堆积了很宽的淤泥浅滩,但自1855年黄河北归又注入渤海以后,苏北北部海岸泥沙供给减少,海岸开始受到冲刷,岸线不断后退。

中国的大河多是自西向东流入大海的,在入海处泥沙堆积成三角洲平原。河口三角洲也是一种堆积海岸,它是河流的沉积作用和海水动力的破坏作用相互斗争最激烈的地段。在流域供沙丰富的条件下,海水的作用只能把部分泥沙搬运出三角洲海滨的范围之外,大部分物质由于在淡、盐水交界带—盐水楔处特别容易产生絮凝作用,因此在三角洲前缘沉积,从而形成岸线向海突出的三角洲,例如黄河、滦河、韩江等三角洲就是这类三角洲的代表。

当河流入海水道改变,引起来沙不足或者完全切断了泥沙来源时,海水的破坏作用在三角洲海岸的形成过程中就成为矛盾的主要方面。波浪的破坏,水流的搬运,使海岸受蚀后退。如长江口在崇明岛与启东之间的北支水道,近几十年来大量淤积,使得流出河口的沙量显著降低,因而江苏启东嘴从三甲到寅阳一带的海岸受蚀后退。又如黄河1954年改走神仙沟后,原来过水的宋春荣沟到广北堡的一段海岸每年以100~120m的速度向后退却。此外,如果河流的输沙量小、径流量大,而两者又相差悬殊的话,再加上潮流和波浪的冲刷,便会形成喇叭口形的三角湾岸,这以钱塘江口最为典型。长江的径流量虽然比黄河大20倍,但输沙量却比黄河小得多,这就是为什么长江口形成三角湾岸,而黄河却形成三角洲岸的缘故。又由于长江输沙量从绝对程度上说仍比较大,所以长江口的三角湾不如钱塘江口的杭州湾那么典型。广东的珠江口成为三角湾,而韩江口却成为三角洲,也是同一道理。

据地质和地理学家的研究,在第四纪冰川时期,台湾岛和海南岛都曾与大陆相连,后来由于海水上升或地壳下沉,才被孤立成为海岛。此外,在中国的河流下游,都有被海水淹没而成为漏斗状被称为溺谷或三角港的广阔港湾。钱塘江下游的三角港面积尤广,宛如海湾,所以在地理学上被称为杭州湾。珠江入海地区的虎门、磨刀门和崖门,也都成为宽阔的三角港。长江下游也略具三角港的形状,只因港口有较大的崇明岛出露,所以三角港的形状不很明显。即使在杭州湾以北,山东半岛和辽东半岛的海岸同样是港湾曲折,岛屿罗列,充分表现出下沉海岸的特色,地形形态与浙江、福建的海岸没有什么差别。旅顺、大连和青岛的港湾与浙江的象山港或三门湾、福建的三都澳或厦门湾,地形几乎完全相似;就是辽宁葫芦岛一带的海岸,山岭与海相接,港湾深曲,也显现出下沉的基岩海岸地形的特征。辽东半岛和山东半岛沿海也有许多溺谷,如辽东半岛的大洋河和碧流河,山东半岛的乳山河等。这些都反映出中国海岸在近期其总趋势是下沉的。

3.生物海岸

在热带和亚热带的沿海,生物作用有时对海岸起着重要的影响,特别是珊瑚礁海岸。在珊瑚生长的速度超过波浪破坏作用的地方,生物作用成为海岸轮廓线变化的主要矛盾方面。另外,生于潮间带的浓郁红树林,也是中国南方海岸的一个重要特色。

中国珊瑚礁的分布基本上在北回归线以南,大致从台湾海峡南部开始,一直分布到南海。作为我国珊瑚礁北界的澎湖列岛的64个岛屿中,差不多每个岛屿都有裾礁或堡礁发育。偶然侵袭的冷空气使气温降低到16℃以下,会使珊瑚受到强烈的摧残。这里的珊瑚礁平台一般狭窄,但也有宽度达1km以上的。

裾礁在海南岛分布较广,雷州半岛上从水尾到灯楼角也相连成片。经放射性碳测定,雷州半岛原生礁的形成年代为7120±165年。雷州半岛的珊瑚礁平台宽约500m,文昌最宽可达2000m。平台表面崎岖不平,有许多巨大的珊瑚群体组成圆桌状突起,并有很多浪蚀沟槽和蜂窝状孔穴。沟槽和海岸垂直,深由几厘米到几十厘米,边缘处甚至可达2~3m,从而使礁平台边缘呈锯齿状分布。

海南省大部分海岸的珊瑚礁属于侵蚀型,尤以岬角突出、海岸暴露的地方所受侵蚀最强。这种类型岸段的水下斜坡大于15°,斜坡上有许多直径达1~2m的礁块,坡脚下分布着莹白的珊瑚碎屑和珊瑚沙,在强潮作用下,有些礁块被抛上礁平台,所以平台上散布着许多礁砾。侵蚀型珊瑚礁的广泛分布,是由于近代气候变化、气温有所下降所致。

此外,台湾的东、南海岸和附近的火烧岛、兰屿等地也有裾礁发育。广东和福建南部沿海有局部岸段也有珊瑚生成,但因有大量淡水和泥沙输出,不利于珊瑚礁的发育。

水域辽阔的南海中星布有190多个岛、屿、滩、礁,分为4个群岛(东沙、西沙、中沙、南沙)和黄岩岛。这些岛屿大多是环礁类型。

在南海盆地中出露海面的珊瑚岛上,碧海蓝天,白沙如玉,棕榈丛生,椰林入云,自古是中国劳动人民的捕鱼基地,岛上还盛产鸟粪层,尤以永兴岛蕴藏最丰。

红树林是热带、亚热带特有的盐生木本植物群丛,生长在潮间带的泥滩上,高潮时树冠漂荡在水面上,蓊郁浓绿,葱茏宜人。它的分布从海南岛一直到福建的福鼎,因受热量和雨量的影响,组成树种自南往北渐趋单纯,植株高度减低,从乔木逐渐变为灌木群丛。中国的红树林比赤道附近的红树林品种简单得多。如马来西亚有43种;而海南岛东海岸文昌一带红树植物仅有11科18种,树高可达12~13m;台湾和福建就只有6种;在泉州湾,树高最高的只有2.2m。红树植物种属中,只有秋茄可分布到北纬27°20′左右的沙埕港中,而白骨壤只分布到北纬25°31′,桐花树可分布到北纬25°17′。

红树以淤泥滩发育最好。在海南岛和雷州半岛,有些接受冲刷而来的玄武岩风化壳细物质的海湾和潟湖,是红树林最繁茂的场所。这是因为淤泥物质具有丰富的有机物,有利于种子的萌发,而海湾条件没有强浪的侵袭,有利于红树植物生长的缘故。

4.断层海岸

在基岩海岸,地质构造控制海岸类型,主要是构造线(断层走向和褶皱轴走向线)与海岸线的交切而形成不同类型的海岸类型。当地质构造线与海岸线平行时形成纵海岸,其地貌特征是海岸线较平直,海滨现场形成断层崖;构造线与海岸线斜交时,形成横海岸,其地貌特征是海岸线弯曲,海岬和海湾相间分布,海岬处发育各种海蚀地貌,海湾处形成较宽的海滩和各种沙堤等堆积地貌,我国山东半岛荣成湾就属于这一海岸类型。

山东半岛荣成湾一带,坚硬岩石构成海岸带,是地壳构造运动使海岸带的地表岩层产生巨大断裂时形成的。沿大断裂面上升的地块,常常表现为悬崖峭壁,而滑落下去的地块,成为深渊峡谷,形成宽广的海滩和各种沙堤等堆积地貌。

中国的断层海岸,最为典型的是台湾省东部的海岸。在那里,沿着台湾山脉的东部发生巨大的断裂,悬崖高耸入云,崖壁陡峭光滑极难攀登,崖下是一条狭窄的白色沙滩,紧临着陡深的太平洋底。由于断层紧逼海岸,海浪侵蚀剧烈,因此形成一条峻峭如墙的海崖。沿着悬崖有一些河流直接倾泻入海,形成海岸瀑布。海崖从东南岸开始一直向北伸延,在花莲溪入海口以北到苏澳南边的一段,形势最为险峻。有些崖壁的高度达到千米以上,著名的苏澳—花莲公路在崖上盘旋而过,太平洋的浪涛日夜不息地在岸下冲击,显得十分壮观。苏澳北边是宜兰浊水溪的三角洲,它是台湾东部仅有的一片肥沃平原和谷仓。南端的鹅銮鼻岬是中央山脉的尾闾,南隔巴士海峡和菲律宾的吕宋岛相望,岬上设有远东著名的灯塔,照耀数十里,是太平洋上夜航的重要指标。

中国的海岸无论南北,既有下沉的标志,也有上升的特征。但从整体来看,中国下沉海岸地形远比上升的现象显著。从堆积海岸的冲积物厚度来看,天津地区冲积物厚达861m以上,上海地区冲积物也有300m,这说明这里的海岸是明显下沉的,因为只有大陆不断下沉,才能使河流的冲积物堆积得那么厚。

海岸带构造运动形成上升海岸和下降海岸。上升海岸的各种海蚀和海积地貌将被抬高,海岸带水下斜坡被抬升后形成海滨阶地,海蚀崖和海蚀穴高出现代海面以上,砂质海滩的沿岸堤,从老到新以此降低,水下沙堤出露水面以上形成离岸堤或与陆地相连的陆连岛,澙湖也因海岸上升而干涸。下降海岸,海水沿沟谷或低地侵入陆地,尤其地形起伏的低山丘陵海岸,海岸线多弯曲,水下岸坡坡陡水深,波浪加强,在岬角处波能汇集,海蚀岸被冲蚀后退,海湾处波能辐散而发生堆积形成海滩,海岸线弯曲度逐渐减小而趋于平直。在下降的沙质海岸,沙堤受波浪冲刷而向陆地方向移动,并覆盖在澙湖沉积物之上,向海的一坡澙湖沉积常被冲蚀而出露,沙嘴也因海岸下降而改变位置,一方面向陆地方向位移,另一方面不断向前伸长。

2.7.3 海面升降及其地貌效应

海面升降是海水面受气候(长期的有冰期和间冰期的更替,短期有气温、气压、降水量的变化)、引潮力(涨、落潮的变化)、风(风引起的增水和减水、风暴潮)、海底火山喷发和地震、构造运动(陆块的升降运动和水平移动等)、海底扩张、泥沙沉积等因素影响,而引起的海水位上升和下降。其中最主要的是海水本身容量的增多和减少与海洋底部地壳的上升和下降所引起的海水面变化,海水量净增时引起海进,海水量净减时引起海退,海洋底部地壳上升时,则使海容积缩小引起海进,海洋底部地壳下降时,则引起海退。

2.7.3.1 海面升降原因

中国地质学家李四光将海进(或海退)与地球旋转速率的变化和造山运动相联系。他认为,在造山运动发生前,地球自转速率增加,赤道地区的海面随之增高,两极地区的海面则随而降低;在造山运动盛行期间或造山运动结束时,地球自转速率稍微减小,于是两极地区沉没而赤道地区海面降低。

1885年,修斯论述海岸线升降或海进、海退的原因时,归纳为以下原因:

(1)属于宇宙原因。如地球自转速率增加,海洋面的形状比陆地形状变得更扁时,两极地区即从海水中隆起,而赤道地区就要被淹没。反之,陆地形状比海洋面变到更扁时,两极地区就要沉没,而赤道地区的陆地便要隆起。这种宇宙变形,只能发生局部影响。

(2)属于地质成因。这种影响可以遍及全球,如大量沉积物充填海底,造成海水外溢,可使海面上升;而陆地的大规模上升,可以使海面下降。

奥格反对修斯的意见,他认为海水的移动完全是各地方互为消长的,同一时代,一个地域被海水淹没,而另一个地域却变成陆地。

W.H.施蒂勒(1925)和李四光(1928)倾向于修斯的意见。现代洋底扩张说,假定大洋中脊强烈上升扩张,引起海面上升,导致相邻地块区发生大规模海侵。

实际上,在整个地质时期,海平面总是不断起落波动的。更新世的大陆冰川作用导致海侵海退是已经确认的。但奥陶纪和白垩纪发生的地史中规模最大的海侵,并没有涉及冰川消长问题,当时大洋盆地的容量曾有很大的变化,是否由沉积性或大陆构造性的海面升降所引起,需作进一步的探讨和论证。

认为地史时期世界范围的海进和海退具有整体的时间节奏的学说,即脉动说,是A.W.葛利普20世纪30年代在研究古生代地层发育后提出的。他认为地史上一次巨大的海面升降运动,引起广泛的海侵和海退;这种运动具有长时间的节奏,即所谓脉动。一次脉动时长接近于半个地质纪。一次脉动总包含有许多较小的地区性的岸线进退运动,即所谓颤动。地史时期的陆上海一般很浅,由于海区陆源碎屑的充填及充填不均等原因,可能产生较小的地区性颤动,但这种颤动始终受世界性海面上升和下降运动的控制。

2.7.3.2 海平面上升的危害

1.侵蚀海岸

假如海面上升到一定高度,世界各地将近70%的海岸带,特别是广大低平的三角洲平原将成泽国,海水可入侵二三十千米到五六十千米,甚至更远。位于其上的许多世界名城,例如纽约、伦敦、阿姆斯特丹、威尼斯、悉尼、东京、里约热内卢、天津、上海、广州等都将被淹没。

海平面上升的第二个恶果就是海水入侵,造成地下水位上升,使得沿海地区水质恶化,使生态环境和资源也遭到破坏。海平面上升后海水将循河流入侵到内陆,使河口段地表水及地下水变咸,影响城市乡村等居民饮水以及工业用水,加剧该地区的水资源压力。

海平面上升后海洋的动力作用会加强,使得海岸侵蚀加剧,特别是砂质海岸受害更大。国外有资料表明,我国70%的砂质海岸被侵蚀后退。有的海岸每年“后退”数米甚至数十米。原来很美的沙滩浴场变成了卵石滩。而一些沙质海岸,海平面上升导致海水对堤岸下沙子的侵蚀力度也越来越大,等到把海岸下层沙子掏空,整个海岸也就随之坍塌。海水继续不断地冲刷,海岸线也一点点往后退。

2.海洋自然灾害发生的频率增高

海平面上升也会使得海洋自然灾害发生的频率增高,如台风、暴雨、风暴潮等。就风暴潮而言,当遇到天文大潮和季节性涨潮时,本已升高的海平面威力大幅增加,使得其影响所及的滨海区域潮水暴涨,原有的海塘等防潮工程的功能会减弱,海潮甚至冲毁海堤海塘,吞噬码头、工厂、城镇和村庄。

海平面变化对我国整个沿海地区的经济、社会发展以及公众的生产生活必将产生重大影响。过去由于海平面上升是个比较缓慢的过程,容易被忽视,但如今长期居住在沿海地区的群众越来越感受到海平面上升给他们带来的影响。

2.7.3.3 海面变化的地貌效应

海面变化的地貌效应主要有两个方面:一个是海面升降使宏观地貌格局发生改变;另一个是海面作为地貌侵蚀基准面,控制海岸带的地貌侵蚀和堆积作用而影响地貌发育。

1.海面升降与地貌宏观格局

在大陆边缘浅海区,海面升降的宏观地貌格局变化最为明显。海面比现在低100~150m,许多大陆架都出露在海面之上,海岸线向海洋方向迁移,大陆与岛屿之间或大陆与大陆之间的海峡出露在海面之上,相互连接形成“陆桥”。

国际上通称的“大陆桥”,是指连接两个海洋之间的陆上通道,是横贯大陆,以铁路为骨干,避开海上绕道运输的便捷运输大通道。主要功能是便于开展海陆联运,缩短运输里程。目前亚欧大陆间已经有两条被称为“大陆桥”的铁路。

第一亚欧大陆桥:整个大陆桥共经过俄罗斯、中国、哈萨克斯坦、白俄罗斯、波兰、德国、荷兰7个国家,全长13000km左右。

第二亚欧大陆桥:东起我国江苏省黄海之滨的连云港,向西穿越十多个省区,由新疆阿拉山口出中国国境,经过哈萨克斯坦、俄罗斯、白俄罗斯、波兰、德国,直抵荷兰北海边的鹿特丹港,全长10900km。

目前构想中的第三亚欧大陆桥,是以深圳港为代表的广东沿海港口群为起点,由昆明经缅甸、孟加拉国、印度、巴基斯坦、伊朗,从土耳其进入欧洲,最终抵达荷兰鹿特丹港,横贯21个国家(含非洲支线4个国家:叙利亚、黎巴嫩、以色列和埃及),全长约15157km,比目前经东南沿海通过马六甲海峡进入印度洋行程要短3000km左右。第三亚欧大陆桥通过东盟—湄公河流域开发合作机制(AMBDC机制)下的泛亚铁路西线,把亚洲南部和东南部连接起来,使整个亚洲从东到西、从南到北的广大地区第一次通过铁路网完整地联系起来,成为我国继北部、中部之后,由南部沟通东亚、东南亚、南亚、中亚、西亚以及欧洲、非洲的又一便捷和安全的陆路国际大通道。

阿拉斯加和西伯利亚之间的白令海峡是位于亚洲最东点的迭日涅夫角(169°43′W)和美洲最西点的威尔士王子角(168°05′W)之间的海峡,位于大约北纬65°40′,宽35~86km,深度在30~50m之间。这个海峡连接了楚科奇海(北冰洋的一部分)和白令海(太平洋的一部分)。它的名字来自丹麦探险家的维他斯·白令。白令海峡正中间有代奥米德群岛。

英国与欧洲大陆之间的多佛尔海峡为英伦海峡最狭窄的地方。多佛尔海峡位于英国、法国之间连接北海和英吉利海峡的海上通道。海峡大致为NE—SW走向。位于英国多佛尔港和法国加来以西的格里内角之间,一般宽30~40km,中段窄两端宽,最窄处28.8km。海峡大部分水深35~55m,最深点64m。海底多为砾石与砂,有少量淤泥。两岸均有白垩质峭壁,原是连成一体的白垩高原,后经两侧隆起,中间断陷,形如地堑,但仍陆连(陆桥)。第四期冰期末,冰川消融,海面上升,形成海峡,当低海面时期都形成陆桥。

东南亚的一些岛屿也与亚洲大陆相连,大陆架的出露形成大片陆地,使陆地上的许多大河向海洋方向延伸,当时的长江从现在河口向东南延伸约600km至钓鱼岛附近冲绳海槽,欧洲的易北河、莱茵河、泰晤士河和非洲的刚果河等在大陆架上也都延伸了百米以上。冰后期高海面时,大陆架上的河流又被海水淹没成为沉溺谷地。美国大西洋沿岸从长岛向东南外海延伸,有一条较大的沉溺谷地,它的顶端呈浅平半圆形,沿海底向下逐渐变深达100m,沉溺谷两侧的深度只有40m,溺谷的宽度一般为数千米,尾段扩大到25km,形成宽大的河口。

在高纬度地区,海面上升淹没一些冰川谷地成为峡湾,如挪威南部岸外大陆架上的斯卡格拉克海峡和加拿大的拉布拉多半岛沿海岸延伸约400km的海槽等。

在低纬度地区,低海面时,海洋中的珊瑚礁群体出露在海面以上形成珊瑚岛或岸礁,雨水对这些出露在海面以上的珊瑚礁进行侵蚀和溶蚀,礁体顶部破坏成不平的礁顶,随着雨水向礁体内部渗流,便在礁体中形成溶洞,当溶洞顶部崩塌后形成“天窗”,并向下深入到礁顶之下的古礁体中。

2.海面升降与海岸地貌的侵蚀与堆积

海面下降使海滨线升高并超出海面,形成海滨接地,水下斜坡也随着海面下降而发生变化。当一个接近平衡状态的水下斜坡在海面下降时,水深变浅,波浪边形,中立带以上水下斜坡,向岸的进流速度大于退流速度,泥沙向岸搬运并堆积在沿岸位,使海滩增大,沿岸沙堤向海增长,高度逐渐降低,海岸线向海方向迁移;中立线以下水下斜坡,水深变小后,波浪作用形成的退流速度大于进流速度,泥沙沿斜坡向海方向搬运。在侵蚀为主的海岸带,海面下降使海蚀崖逐渐脱离波浪作用形成海滩。如岩滩的坡面较缓,海水较浅,便发生堆积作用;如岩滩较陡,岸外水深较大,侵蚀作用加强,形成新的侵蚀平台。

海面上升海水淹没陆地,岸外水深加大,波浪作用加强,海滩受到强烈侵蚀,被冲蚀的泥沙一部分堆积在水下岸坡,另一部分越过沙堤,堆积在沙堤的后侧,使海滩和海岸线不断向陆方向移动。如泥沙覆盖在澙湖之上,使澙湖面积缩小,由于海滩和沙堤向海一侧被波浪冲蚀,在海滩和沙堤沉积物之下常出露澙湖沉积物。在堆积作用较强的海岸,沿岸覆盖层不断增高。当海滩侵蚀物质与岸坡下段堆积物相等,水下岸坡按原有坡形向陆方向移动。

海岸带的入海河流都是以海面为侵蚀基准面,海面升降必然引起河流的入海口段的侵蚀与堆积过程的变化。当海面上升时,侵蚀基准面抬高,入海河流下游端被海水淹没,河流搬运能力减弱,河流沉积加厚,河谷中沉积较厚海相沉积物;当海面下降时,河流发生下切侵蚀并不断向上游扩展,切开海面上升时在河谷中的沉积物,形成阶地和裂点。

我国山东半岛北部海岸带在全新世以来海面多次升降变化,使入海河流有三次堆积期与三次侵蚀期,堆积期与海面上升对应,侵蚀其余海面下降对应。

2.7.4 海滨阶地

2.7.4.1 海滨阶地地貌与成因

海滨阶地是海面下降和海岸构造上升的产物,海面变化是相对大地水准面的构造运动所引起的区域性海面相对升降和第四纪冰川期间冰期旋回使全球海面绝对升降变化。海滨阶地按结构分为以沉积物堆积或珊瑚礁生长有关的堆积阶地和波浪作用形成的侵蚀阶地。海面下降在海洋和陆地交界处留下明显的地貌特征,最为普遍的就是海滨阶地。

在古海岸带上则可分海蚀或海积的上升阶地和水下阶地。水下阶地面上残留着海相沉积物或留有波浪磨蚀作用的遗迹。海积阶地和水下阶地除易遭受各种营力的破坏外,水下阶地还易被后来的海洋沉积物所掩埋。由于波浪、潮差、新构造运动幅度的差异性,以及塑造过程中的差异,同一级阶地有可能分布在不同的高度上,故在研究时应给予综合分析。

波浪冲击海岸会使岩石破碎和崩塌,形成海蚀崖。当海蚀崖下部与海面高度相等时,在波浪冲淘下形成海蚀穴。随着海蚀穴不断加深,海蚀崖越来越不稳定,发生崩塌而后退,海蚀平台增宽。波浪作用可以将崩塌物磨碎并沿着岸线方向或垂直海岸线方向搬运,在水深1/3~1/2波长处波浪作用停止。一般情况下,海蚀平台最大宽度可达数百米,坡度可达0°~3°,较坚硬岩石的坡度可达2°~6°,深度不超过基波线,多在10~20m。当海面下降或陆地上升,海蚀平台便露出海面形成海滨阶地。

海滨阶地有两个特征:一是向海洋微微倾斜的海蚀平台,二是陡倾的海蚀崖面。这两个面的交角称为海滨线角,交线称为海滨线。海蚀穴的位置,代表海蚀平台形成时的海面高度。在研究海岸抬升高度时,确定海滨线和海穴的位置很重要。珊瑚生长的海洋可形成珊瑚组成的海滨阶地,珊瑚礁有原生礁和次生礁两类,原生礁是珊瑚死亡后在其骨骼上再生长珊瑚不断积累而成的;次生珊瑚礁是珊瑚礁体经波浪侵蚀搬运再沉积的礁体,次生礁体夹杂有贝壳碎片和海藻,也可能有砂砾。

2.7.4.2 海滨阶地的构造变形

海滨阶地受活动构造影响发生不同形式的变形,如阶地的拱曲变形、倾斜变形和错断变形等。

(1)海岸带一些活动褶皱构造在地貌上表现为凸起和凹陷,使海滨阶地发生拱曲变形,岸边线弯曲,隆起部位向海突出,形成小半岛,拗陷部分向陆凹进形成小海湾。台湾东海湾从花莲岛到台东港的海滨阶地受褶皱构造的影响,形成六处隆起,隆起轴与岸线近于垂直,隆起地段的海岸线向海突出,形成半岛,岸外海底地形也相应升高使得海水等深线向海伸出10~30km,隆起之间被较低且向下挠曲的地段相隔。

拱曲的海滨阶地面是近期地壳褶皱形成的,很多地方现代升降变化和海滨阶地所表现的地貌特征十分相似,不同时代的各级海滨阶地的褶皱变形量不等,高阶地变形比低阶地变形更强烈一些,这是长期褶皱变形基础上发展的继承性构造活动,在海岸地带,许多地方都能见到这种现象。例如阿拉斯加1964年大地震形成20万km2范围的宽缓地壳挠曲,在基奈半岛和科迪亚克岛以东形成一条NE走向隆起区,基奈半岛和科迪亚克岛为拗陷区,上升区有6万km2,平均上升1~2m,向NW倾斜,在上升区西北约有11万km2的范围下降,最大下降量达2m。这次大地震地表形变与早更新海滨阶地显示的长期变形一致。但有些地区,褶皱的海滨阶地变形特征并不与基岩构造一致,这是新生代的现代地壳褶皱。

大地震时,地表变形规模很大,地震造成的地表岩层破裂总长度达800km,与阿留申海沟平行。地震疯狂地袭击而来时,安科雷季的地面和建筑物像波浪一样上下起伏。地震垂直错动的范围达4452万km2。主要的隆起区在科迪亚克岛南部至威廉王子海峡一线,垂直错动的幅度抬升达11.5m,下降达2.3m。闹市区的地面突然崩裂,出现了两条深3.66m,宽15.25m的大裂缝。正在野餐的一位男子和他的两个儿子被裂缝活活吞没。在安克雷奇以东有一块长640km的岩层裂为两半,阿拉斯加海岸地区隆起达10m。远在夏威夷的地壳都发生了永久变形。在震中半径320km范围内的沿海区有许多裂缝。地震造成的地下水变动,影响到欧洲、非洲和菲律宾。

震中西南153km处的苏厄德港在小峡湾三角洲上,地震时,由于海岸下地基滑塌,使码头至陆内约100m的地带都产生了地裂缝,整个港区地面下陷约1m。震后又遭海啸狂浪和火灾袭击,港埠设备全部被毁,民房倒塌86幢,遭破坏的房屋260幢。因为港区破坏,重建困难,震后不得不将原港区开辟为旅游区。

美国的加利福尼亚州沿海小镇克雷森特城遭受海啸5次袭击,第一次浪高6m,最大一次浪高达9m,几乎将这个城市全部摧毁。狂奔的海浪上岸后,冲倒建筑物近百幢,沉船十多艘,伤亡200余人,淹没码头、仓库和一座水泥厂。一些储油管激起了三层楼高的海浪,浪尖上是燃烧的油层,一名幸存者回忆说:“我从未见过到这样奇怪的情景,巨大的海浪拍击着海岸,浪尖上满是燃烧的火焰。”

由于地震造成海岸线变动和大面积海底运动,这次地震还引发了大海啸。本地时间1964年3月28日,即大地震后20~30min,美国阿拉斯加南部的瓦尔迪兹港湾发生大海啸,海啸每隔11.5h袭击一次海岸。最大海啸产生在半夜,又正值本地海潮之时,在瓦尔迪兹的入海口处,海啸波高达30m以上。到湾顶端其波峰倒卷时,巨浪高达50m以上。到达科迪亚克岛时为20m以上。阿拉斯加受灾最重,130余人丧生,财产损失约5.4亿美元。海啸波及到美洲的太平洋沿岸、夏威夷和日本,直至南极,均有不同程度的损失。

地震时建筑物遭到破坏,但这种破坏不是由于震动而是由于地崩造成的。震中区安克雷奇地震时形成4个地崩断层。一般来说,位于地崩断层附近的建筑破坏不可制止,但由于安克雷奇是新建城市,大部分建筑物设计时都考虑了抗震要求,因此地震时尽管发生不同程度的损坏,却很少倒塌现象,因而伤亡较少。较高层的建筑物受到的损失最大,而较矮小的框架结构房屋却平安无事。这是因为远离震中的地方地震波的成分主要是长波,而高大建筑容易同长波发生共振导致破坏。

(2)海岸带断层活动常把海滨阶地错断而不连续,尤其是断层垂直活动在地貌上更为明显。由于断层活动时间和性质的不同,海滨阶地的错幅也发生不同变化。如果断层在所有阶地形成后才开始活动,则各级阶地错幅相等;如高阶地错幅大于低阶地错幅,说明断层长期活动,在最高阶地形成时开始活动,直到低阶地形成时仍未停止。

我国山东半岛北部沿岸有五级海滨阶地,最低一级阶地现在位于水下,地表的四级阶地牟平—即墨断层错断,其中四级阶地错距为40~45m,时代是12.4万年,断层活动平均速率为0.32~0.36mm/年;第三级阶地错距26m,时代为10.6万年,平均速率为0.24mm/年。断层以西出露的一级和二级海蚀阶地也都被错断,它们的时代分别是4万年和8.1万年,说明晚更新世以来牟平—即墨断层长期活动。

(3)海岸带的不同地点构造上升幅度不等,使海滨阶地发生倾斜。如果倾斜的不同时代的海滨阶地是平行的,说明倾斜上升发生在最低一级海滨阶地形成时或形成后,或是某一次大地震发生的倾斜变化。1802年日本大地震时,海岸不等量抬升,形成一级海滨阶地并发生倾斜,位于这级阶地以上2m的海滨阶地也发生同步倾斜,这个阶地的2m高差是在1802年之前的6000年逐渐或突然等量上升所致。

当多级海滨阶地发生倾斜并在一端收敛,另一端撒开,表明倾斜上升运动在最高一级阶地变形的海滨阶地形成时就已经开始,直至倾斜变形的最低一级阶地形成时仍在发展,倾斜变形是在较长时间内逐渐形成的,而且在不同地段的阶地抬升幅度不同。

2.7.4.3 海滨阶地的构造活动状况分析

海岸多次上升,形成不同高度的多级海滨阶地,记录了地壳垂直上升的幅度和次数。根据海滨阶地沉积物的测年资料和地貌分析确定的阶地形成时代,可推算垂直上升平均速率和间隔时间。

海岸带地壳垂直上升幅度是海滨现今高度和海洋水体增减形成海面升降幅度的代数和。海面上升取正值,海面下降取负值。阶地垂直上升幅度除以海滨阶地年龄,就得到地壳构造上升平均速率。

上升的更新世海滨阶地序列中,通常只有一二级阶地可以断代,其他阶地年龄常用海岸带平均上升速率推算。美国加利福尼亚圣克鲁斯附近海滨共有6级侵蚀阶地,其中三级海滨阶地由古生物、氨基酸和地貌学方法做了年代确定,根据阶地高度推算平均上升速率为0.35m/千年,由此外推出其他更高海滨阶地的年代。这种方法是假定地壳上升速率长期没有多大变化的条件下。实际上一些海岸带,上升速率是不同的,有些海岸长期的构造上升速率有明显的变化。

2.7.5 海相沉积物

2.7.5.1 海水的动力条件

海水的动力主要为波浪、潮汐和洋流三种形式,它们与海洋的沉积作用关系密切。

1.波浪

海洋中的波浪主要是由风力产生的。波浪是海水主要运动方式之一。

在暴风浪时,波长数百米至数千米,波高可达30~40m,其浪基面深达200m左右,是陆棚区搬运改造沉积物的主要营力。

2.潮汐流

潮汐流是海水运动特有的方式,对陆棚区沉积物的搬运和沉积有重要意义。

潮汐是地球自转和日月引力引起的,太阳对地球也有引力,对地球的引潮力只有月球的46.6%。

图2.8 海底地形示意图

3.洋流

洋流是大范围的海水环流,主要原因是温度和盐度差异造成的密度差异引起的海水运动,大部分洋流主要搬运细粒物质。

表层洋流受到大气环流信风和海水密度的影响,极地冷而咸的海水以海流的形式流向赤道。

深部洋流主要是由海水的盐度和温度的差异导致密度不同而引起的。

2.7.5.2 海底地形

海底地形可分为海岸环境、陆棚(大陆架)、大陆坡、大洋盆地四部分(图2.8)。

1.陆棚地貌特征及沉积物

陆棚(大陆架)是沉没的大陆边缘,从海滨带外缘缓缓地向海倾斜,一直延伸到坡度突然变大处与陆坡连接。陆棚区平均坡度小于0.3°,一般平均只有0°07′宽度各地不一,有几公里到上千公里,平均宽75km左右,属于浅海区,海水的深度,浅处10~20m,深处达200m左右,是海洋沉积中最活跃的地区,也是风电场等建筑物可能建筑的区域。在陆棚上发育有很多海底阶地、海底丘陵洼地和盆地,如侵蚀成因的阶地、浅槽沟;堆积地貌有阶地、沙洲、礁、滩等。它们在强风暴、海流及生物的作用下,不断改变着。据统计,高差达20m以上的丘陵地形,在陆棚断面上占60%,深度在20m以下的洼地占35%。

陆棚沉积物可分为五类:碎屑沉积(有风、水和冰带来的)、火山沉积(火山口附近的火山碎屑)、生物沉积(主要是碳酸盐的介壳和介屑)、自生沉积(主要是磷灰石和海绿石等)和残留堆积(基岩原地风化和较老的沉积物)。

从粒度上看,陆棚沉积主要是粉砂质泥、泥质粉砂和部分粗砂及细砂。海绿石、鲕绿泥石和磷灰石是陆棚沉积中最重要的标志性自生矿物。它们的形成与海水的温度深度密切相关。海绿石为冷水矿物,主要形成在10~1800m的海水中,其中以30~700m最为丰富,鲕绿泥石是暖水矿物,主要形成于热水带地区,水深为10~150m的海水中。

陆棚沉积的剖面粒序变化规律为:海进时向上变细,海退时向上变粗。平面上颗粒按大小和比重分选,近岸处向海由粗粒变细。但是由于第四纪冰期与间冰期更替,引起海面的变化,陆棚时而裸露为陆地,发育陆地地貌和陆相沉积物,从而使陆棚的岩相、岩性、结构、构造复杂化。查明陆棚区的沉积物变化规律和分布特征,对阐明海面变动,恢复古地理环境和正确进行工程地质分析评价具有重要的意义。

2.大陆坡地貌特征和沉积物

大陆坡区坡度多为4°~7°,个别达13°,宽20~90km,平均深1270m,大陆坡上有洼地、阶地和峡谷,陆坡底部称陆隆。陆棚、陆坡和陆隆合成大陆边缘,是大陆与海盆间的过渡区。

大陆坡的水深已超过200m,波浪和阳光都影响不到,只有少量的陆源细粒物质进入半深海地带,其次是火山喷发物及生物碎屑等,分布最广的是软泥,少量砂、砾、介壳和生物沉积。

灰绿色软泥在大陆坡上广泛分布,成分以粉砂质黏土为主。红色软泥较少,主要分布在热带、亚热带河口前的浅海—半深海中,现代长江口及南美注入大西洋河流前面的海底都有分布。红色软泥中陆源物质的含量为10%~25%,软泥质30%~60%,碳酸盐6%~60%,还常有石英颗粒。碳酸盐软泥河沙,分布于热带地区,常含有许多浮游生物。冰川沉积发育于南极地区,如在水深315~3670m处,有分选不好的角砾、砂和黏土沉积,生物较少。火山泥河沙主要分布在火山作用强烈的地区。海底峡谷中及其附近,常有滑塌及浊流沉积,浊流沉积是大陆坡最典型的沉积物之一。浊流主要是粉砂级以下粒级的物质,最粗可到中砾;浊积物愈厚,粒度愈粗。单个浊积层的厚度为几毫米至几米,整个浊积建造的厚度可以很大。浊积物的碎屑成分主要为石英、长石、绿泥石、云母生物碎屑等。有些浊积物富含浅海生物,有时可见植物碎片。浊积物下部具特征的粒序层,上部常具流水沙纹、平行纹层等。

3.大洋底部地貌特征和沉积物

大洋盆地是远离大陆的深海区,含深水盆地、海岭、海山、洋中脊等地貌单元,海水深度一般2000~5000m,它具有很大的海水深度变化范围,其主体为水深4~5km的深海盆地。它与半深海区界限温度恰与4℃等温线一致,这也是生物群的分界线。大西洋的4℃等温线在2000m的水深处,所以一般把大于2000m的深海区域称为深水区。

大洋底部受外营力干扰较少,海水比较平静,沉积比较连续,陆源物质带入甚少,而且颗粒一般都在0.002mm以下,这些微细的物质,几乎都成胶体性质,可以长期悬浮于水体中,只有在极安静的水体中才能沉入海底。

大洋盆地的主要地貌特征和沉积环境主要有以下几种。

(1)深海平原。大洋底部面积广阔而平坦的区域,平均水深在4500~5500m,其原始状态呈现为高差大约300m起伏(特别是太平洋)的丘陵地带,因细小物质的连续沉积,使其形成宽广平坦的地带,称为深海平原。在深海平原上还有一些高出洋底几十米至几百米的次生地形,如平缓起伏的海底丘陵,垅状的洋隆和孤立的海山等,均为火山成因。海山一般高出洋底1000m左右。

(2)大洋中脊。又称海底山脉。规模巨大的海底山脉是洋底最显著的地貌特征,它遍及全球,纵贯大洋中部,延伸达65000km,高出洋底2000~4000m,宽度变化较大,平均约为1000km。它将是地球上最长的山系由于海底山脉位于大西洋和印度洋中部,所以称大洋中脊。

大西洋中脊北起北冰洋,向南延绵与大西洋两岸轮廓一致,呈S形绕过非洲南段好望角,与印度洋倒Y形中的中脊相接,其东支向南进入南太平洋盆地,再转向北,与东太平洋隆相接,北端消失在美国的加利福尼亚湾。

海底山脉与大陆山脉在地形上的显著不同是:大洋中脊的近山顶部位出现一个明显的裂谷(轴部裂谷),其宽度平均近20km,深达1500~2000m,大洋中脊转化断层错开有时,中央裂谷位移达600km。

(3)海沟和岛弧。海沟又称海渊,是海洋最深的沟壑,这里的海水深度大于6000m,世界上最深的马里亚纳海沟深达11033m。海沟边坡较陡而狭长,其宽度为40~120km,长500~4500km。位于大洋盆地的边缘而不在中部。太平洋的海沟特别发育,它们常与一系列弧形岛屿(岛弧)相伴生,通常称为岛弧-海沟系岛弧,一般凸向海洋弧形排列,并在毗邻的一侧发育海沟。

弧后盆地是指岛弧与大陆之间或两个岛屿之间较小而深的海洋盆地,如日本弧岛与亚洲之间的日本海马里亚纳弧以西琉球弧以东的海盆。

(4)大洋盆地沉积物的特征。前已述及,深海区有很深的海水阻隔,各种外力影响很小,多为悬浮质降落沉积。沉积速率很小,各大洋的沉积速率为太平洋0.005~0.004mm/年,大西洋0.0086mm/年,印度洋0.005mm/年。目前所知深海区的海盆基岩(大部分为玄武岩等基性岩)上覆盖着平均厚450m的松软泥质物。

深海区沉积物主要是来自海水的表流、深水低速匀速流(它来自北极的密度较大的水流,因平行于等深线流动,故又称等深流)、风力、海底火山喷发、冰山及宇宙尘埃等。