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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Anderson, J.B.

出品人:

页数:297

译者:

出版时间:1999-9

价格:$ 261.03

装帧:HRD

isbn号码:9780521593175

丛书系列:

图书标签:

• 南极
• 海洋地质
• 地质学
• 海洋学
• 沉积学
• 地球科学
• 极地研究
• 生物地质化学
• 古海洋学
• 构造地质

深海的秘密：大洋沉积物与构造演化 引言：一个被遗忘的地球记录 地球的海洋，覆盖了超过百分之七十的表面，是记录地球历史、气候变迁和构造活动最宏大、最完整的档案库。然而，这些深邃的蓝色领域往往被认为是难以触及的禁区，其底部沉积物——那些跨越数百万年堆积而成的薄层——蕴藏的信息，比我们想象的要丰富得多。本书《深海的秘密：大洋沉积物与构造演化》旨在揭示这些海底档案的奥秘，探讨沉积物如何记录地球深层动力学过程，并重建过去数亿年的环境与构造变迁。我们将深入研究沉积物的物理、化学和生物地球化学特性，将其作为理解板块构造、海平面变化、海洋环流模式以及地球生物圈演变的直接证据。 第一部分：沉积物的形成与分类——深海的物质来源 第一章：碎屑物质的起源与传输 深海沉积物并非均匀地覆盖在海底。它们是各种物质来源的复杂混合体，主要可以分为两大类：自生沉积物和碎屑沉积物。本章重点关注碎屑物质，这些物质主要来源于陆地，通过风力、河流和冰川活动被输送到海洋深处。 风尘（Aeolian Dust）： 细小的岩石颗粒和火山灰被风携带，跨越数千公里最终沉降在远洋。这些颗粒的粒度、矿物组成（如石英、长石的比例）以及稀土元素特征，是重建过去大气环流模式和陆地风化强度的关键指标。特别地，通过分析特定时间点（如大型火山喷发后）的灰烬层，可以精确限定沉积物的年龄。 河流悬浮物与浊积流： 尽管河流主要将物质输送到大陆架和海坡，但偶尔发生的巨型洪水或地震引发的浊积流，可以将大量的陆源物质直达深海平原。浊积岩序列（Turbidites）是研究大陆边缘构造稳定性和海平面变化的“指纹”。我们详细阐述如何通过分析浊积岩的粒度递变（Bouma序列）来推断沉积事件的能量和距离。 冰川碎屑（Glacial Till）： 在第四纪冰期，巨大的冰盖伸入海洋，融化时释放出未经分选、棱角分明的碎屑。这些冰漂碎屑（Ice-Rafted Debris, IRD）的分布图谱，是重建过去冰盖规模和融化速率的直接证据。 第二章：生物源沉积物——海洋生物的化石记录 深海平原上最广泛分布的沉积物通常是生物源的，即由海洋生物遗骸（主要是硅质和碳酸盐质微体化石）堆积而成。这些“软”沉积物是古气候学家和古生物学家最为珍视的资料。 硅质沉积物（Diatoms and Radiolarians）： 硅藻和放射虫是浮游生物，它们死亡后壳体沉降。这些壳体的保存状况与深海的化学环境密切相关。我们深入探讨了“赤道太平洋硅藻土带”的形成机制，以及硅酸盐的溶解深度线（CCD）如何受控于大气二氧化碳浓度和深海温度。 碳酸盐沉积物（Foraminifera and Coccolithophores）： 球石藻和有孔虫的碳酸钙外壳在深海中的溶解阈值被称为补偿深度（Carbonate Compensation Depth, CCD）。CCD的高度变化是追踪过去冰期-间冰期气候循环中，深海碳酸盐离子饱和度的最敏感指标。通过分析深海岩心中的有孔虫氧同位素（δ¹⁸O），可以重建过去数百万年的全球冰量和温度记录。 第二部分：沉积环境与构造动力学——深海记录的解读 第三章：海床的构造形变——海底构造学 深海沉积物不仅仅是气候的记录者，它们更是构造运动的“受害者”和“观察者”。 海底扇与俯冲带的相互作用： 在活动性大陆边缘，如马里亚纳海沟或安第斯山脉西侧，沉积物被强迫性地卷入俯冲带。通过对这些被俯冲的沉积物进行地球化学分析（如稳定同位素和微量元素比值），可以推断俯冲带的流变学性质以及俯冲物质的脱水过程。 裂谷与洋中脊的沉积记录： 在大洋中脊附近，由于地壳扩张和热液活动，沉积物通常较薄且富含火山碎屑。我们分析了不同扩张速率下洋中脊两侧沉积物厚度和化学成分的差异，阐明了洋中脊的演化对周边海盆沉积物堆积的影响。 海底滑坡与构造扰动： 大规模的海底滑坡事件（Submarine Mass Failures）通常由地震活动触发，其沉积物特征（如混乱的层理和大型岩块）为研究区域构造应力场提供了关键信息。 第四章：深海化学循环——气候变化的驱动力 深海沉积物是地球碳循环、硅循环和磷循环的巨大储库。分析沉积物中化学元素的地球化学信号，能够揭示这些关键元素的流动路径。 锰结核与铁锰氧化物的地球化学： 锰结核和铁锰氧化物在海床上缓慢生长，其外部的化学层序记录了数百万年间的氧化还原条件变化。特别是，锰的氧化态变化与深层海水氧气的变化紧密相关，是重建过去海洋缺氧事件（Oceanic Anoxic Events, OAEs）的重要手段。 有机碳的保存与埋藏： 有机质在深海中的保存程度受到沉积速率和氧化还原条件（Benthic Oxygen Levels）的严格控制。高有机碳埋藏通常对应于高初级生产力和缺氧的深海环境。我们探讨了如何利用有机碳的同位素分馏（δ¹³C）来区分是气候变化导致的生产力增加，还是深海环流模式改变（导致氧气供应不足）引起的有机碳富集。 第三部分：深海沉积物的地质年代学与分析技术 第五章：时间标尺的建立——深海岩心的测年 准确的年代测定是解读沉积记录的前提。深海沉积物的年代框架依赖于多种互补的技术。 生物地层学： 利用微体化石（如硅藻、放射虫、有孔虫）的首次出现（FO）或最后出现（LO）事件，构建区域性的生物地层序列。 放射性同位素测年（如²³⁰Th/²³⁴U定年）： 针对近百万年内的沉积物，利用铀系不平衡法，特别是针对锰结核和特定类型的碳酸盐沉积物的分析，提供了高精度的定年约束。 古地磁学： 全球地磁极性事件的记录嵌入在沉积物中，是构建全球同步时间框架的基石。我们将重点分析如何识别和校正沉积物在沉积过程中的磁倾角的“拥挤效应”（Sediment Compaction Artifacts）。 第六章：现代分析技术在沉积学中的应用 现代地球科学对沉积物的要求越来越精细，本章介绍几项关键的无损或微损分析技术。 高分辨率X射线CT扫描与高光谱成像： 在岩心层面进行高分辨率成像，可以无损地识别出岩心中微小的层理变化、液化结构或生物扰动迹象，为后续的钻取取样提供精确指导。 原位地球化学探针技术（如EPMA）： 利用电子探针分析仪对单个微体化石或矿物颗粒进行元素组成分析，无需繁琐的化学消解过程，极大地提高了分析效率和空间分辨率。 同位素分馏与示踪： 除了传统的稳定同位素，我们还讨论了利用稀土元素（REEs）和锶同位素（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）作为示踪剂，来区分沉积物来源（陆源与海底热液）以及追踪海水化学演变。 结论：深海记录对全球变化的意义 《深海的秘密》强调，深海沉积物是连接过去与现在的桥梁。通过对这些安静的、数百万年积累下来的物质的细致解读，我们不仅能够重建地球构造历史的宏大叙事，更能以前所未有的精度理解过去的气候敏感性、海洋生物圈的响应机制，以及深海环境如何驱动或缓冲全球尺度的环境变化。对这些深埋的记录进行持续的探索，是理解和预测未来地球系统行为的关键所在。

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