發信人: minowhale (我的陽光我的海) 看板: geology
日期: Thu Jun 13 01:54:13 2002
標題: 海洋沈積物
修改: Tue Jun 18 19:19:31 2002
前言
我們所生活的地球是獨一無二的，其有五大獨特處，是宇宙中少有，分別是有大量液
態水，有氧氣，有生命存在，有明顯的大陸和海洋地殼還有非常獨特的海底地形;而海洋�
是蘊藏資源最豐富，記錄地球歷史最完整最單純的地方，卻也是人類最不瞭解的地方。
研究海洋是人類學者最盡力探索的一門課題，這些年來隨著科技的發展，對於海洋我們也
有了非常多的瞭解，雖然能探索和接觸的地方十分有限，但是現在我們知道海水下覆蓋的�
地形全貌，除了已知的大陸棚大陸斜坡還有洋底平原等這類地形，關於海水成分，海水成
礦作用和海洋循環還有海洋沈積物都是我們亟欲想瞭解的課題。於此，我以海洋沈積物
為題，在此探討它的定義來源等等，還有其中是否有礦物存在，來看看是否海洋沈積物有
何重要性。
什麼是海洋沈積物？指的是位於深度大於500m的海底沈積物。通常顆粒很小，而且沈積物
的來源很廣;研究海洋沈積物有非常重大的意義，因為它是海洋歷史的記錄者，我們都知�
道海洋科學有四大支柱，分別是化學，物理，生物還有地質;海洋地質的獨特在於除了探討
現在還要建立過去海洋的歷史。接下來說明海洋沈積物的一些特點和性質。
海洋沈積物的來源
1. 陸源：陸源沈積物的來源分別有河流，風，冰川和火山。河流會侵蝕陸地，它帶有淘選
能力能把細粒沈積物輸送到大海;強勁的風也可以把陸上的細粒物質吹到海裡沈積;冰川的
移動十分緩慢，但是卻可以帶動大岩石的移動，當它在陸地上移動時會攜帶大量岩塊，
當流入大海融化後，沈積物便沈入海底;火山噴發所放出的火山灰也是海底沈積物的一種，
火山噴發時會把火山灰經大氣層送到全球大洋，而且它也是重要的定年依劇。
例如紅黏土就是典型的陸源沈積物。
2. 生物源：指的是浮游有殼生物，特別是浮游生物。
例如：矽藻土，是大量的矽藻死後所沈積而成的。
白堊(CHALK)，是白堊紀特有的沈積物，其主要成分是鈣板金藻和有孔蟲。當時是地球的暖
期，海水比現在高了200公尺，現在的陸地多位於當時的海底，所以才會在現在陸上找到海�
洋沈積物。
3. 太空源：隕石撞擊地表，將岩石融熔成玻璃狀體，飛濺而成岩石。
例如 類曜岩(TEKTITE)。
4. 自生源：也就是海底錳核，屬於化學性沈積物。
分類
可大略分為生物性和碎屑性沈積物。沈積物內的生物性物質若超過總量的30%屬於生物
積物(生物來源)，若否則屬於碎屑性沈積物(從陸源而來)。例如有一沈積物其內含有50%�
生物性沈積物和50%碎屑性沈積物，則它是屬於生物性沈積物。生物源物質又稱為生物軟泥
(Ooze)，若CaCO成分較多則稱為鈣質軟泥（Calcareous ooze），若 SiO2較多， 就稱作矽
質軟泥（Siliceous ooze）。
控制生物性沈積物分佈的情況和因素
前一段的分類已提到，生物性沈積物可分為兩種，分別是矽質和鈣質沈積物，矽質沈積
物的主要成分是SiO2以放射蟲和矽藻為代表;鈣質沈積物的成分則是CaCO3，代表物為有孔
蟲和蓋板金藻，而且兩者的生成與分佈也受不同因素的影響，分別為表水生產力和深度兩
種因素。
以下就其影響因素來討論之。
1. 表水生產力：表水富含水分，二氧化碳和光線，但是缺乏養分，所以當有豐富的營養鹽
存在時往往會造成大量浮游生物的繁殖因而方便沈積物生成，所以有湧升流的地區(湧升區
)是最好的沈積場所。湧升區又在哪裡呢？(1)赤道：由風吹所造成。表水被吹開，底水因
而上湧造成湧升流。(2)南極溫鹽流區：南極水溫度低且鹽分高，使表水變重形成溫鹽流而
下沈造成湧升現象。(3)離岸流：風吹使表水吹離陸地造成下層水上湧補充。
PS：溫鹽流確實可以造成湧升，當其下沈時不只有表層水補充，也點一點下層水上上湧，
而且只要有點點下層水上生就可以提足夠的營養鹽了，而且南極水冷，營養鹽含量本
來就比赤道的來的高，例如黑潮乾淨無營養鹽，但是由北方來的楊流則是帶有豐富營
養鹽的。
2. 深度：兩種沈積物中的鈣質沈積物因為的CaCO3溶解度會有隨溫度下降而上升的情形，�
其沈積的分佈情況就會受到深度的影響，所以鈣質沈積物的分佈多位於中洋脊上和熱點
所形成的海底火山上。
思考問題：浮游生物死後自海面沈下，但是他們不僅殼體小而且海水又在流動，為何表面
的生物殼體就在其正下方出現？
Ans: =>MARINE SNOW，因為浮游生物死後會快速且集體下沈。
在知道且探討沈積物的生成和特性之後，就不難瞭解全球海洋沈積物的分佈情況和其生成
原因。下圖為全球海洋沈積物的分佈情形和海地地形圖。
第一張圖顯示的是全球海洋沈積物的分佈情形，由前面敘述已知，矽質沈積物的分佈情形
受到表水生產力的影響，得知其分佈多位於湧升流區，這些區域帶有豐富養分可以促進浮�
游生物的產生，例如赤道，南極和離岸流區，即為所標示的黃色區域。
而鈣質沈積物（藍色區域）受深度左右而分佈於中洋脊和由熱點所形成的海底火山之上，
第二張表示的是海底的地形，兩者經對照之後，可以清楚的發現中洋及和海底地形較高處�
多是鈣質沈積物。
其他地區則被其他沈積物所取代，例如紅黏土和冰漬物等等。
關於海洋沈積物的簡單介紹就到底先打住，再來討論的是如何取得位於深海中的沈積物，
還有其中又含有什麼礦物或者蘊藏有什麼資源呢？
海洋科學鑽探
若要直接取得海底沈積物的標本，海洋科學鑽探和井下探測是最好的方法。最近有許多國
家合作發起了海洋鑽探計畫，以便利用先進的科學儀器來探索海洋，這份計畫受到許多地
球學學者的支持，除了因為海洋中埋藏著地球過去一億八千萬年來的演化紀錄（這些紀
錄保存得比陸地上的更加清晰完整）；而且當地球內部的物質以岩漿噴發的方式冒出海床
時（在中洋脊或是熱點火山上），因為避開了大陸物質的污染，而使科學家得以更清楚掌
握地球內部的化學特性。
海洋鑽探的成果輝煌。以下就幾點簡略敘述之。
1. 協助建立一億五千萬年的詳細地質年代表：由於海洋鑽探獲取了世界各大洋中保存完整
的深海沈積物標本，使古生物學家得以建立起過去一億五千萬年來，詳細且完整的生物地
層紀錄；古地磁學者也藉此獲得這段期間詳細的地球磁場反轉紀錄。
2. 古海洋學的興起：深海的沈積物保存了沈積時海洋溫度的訊息。而藉由氧同位素的分析
研究，古海洋學家建立起全球海洋溫度的變化模型，推算地球冰河期與間冰期的年代，以�
及探討研究影響氣候的因素等。
3. 知道改變地球的突發事件：例如白堊紀末期隕石撞擊地球所造成的生物大滅絕事件等。
4. 瞭解海洋地殼的本質
海洋非生物資源
在文章的最開頭我就已經提過地球的獨特之處，特別是海洋。海洋不僅美麗還可以調節了
全球的氣候，而且海洋中所擁有的豐富資源更是可觀，除了能源、礦物外，還有海洋本身�
的空間及水資源。在人類需求日益增高，而陸地的提供日益減少之時，往海洋發展是一個
無法避免的新趨勢。除了海洋生物資源外，海洋中的各種活動造成非生物資源的生成與聚�
集。
<<成礦作用>>
海洋礦產的形成與「板塊構造」有相當密切的關係。例如深海礦床，即為大陸板塊邊
緣和深海海床上經由地質作用所造成的。板塊與板塊銜接的型式有三種：第一種為分離型
，即今日的中洋脊；第二種為聚合型（convergence），為兩個板塊間的碰撞或擠壓形成山
脈（如喜馬拉雅山）；第三種則為平移型（translation）板塊邊緣，板塊與板塊間以轉型
斷層（transform fault）相接觸。三種板塊邊緣以第一種最適宜礦床的生成。
在板塊張裂初期，銅、鉛、鋅等金屬易沿大陸邊緣及大陸地殼上形成礦床。由張裂處所釋
放的熱，促使海水的熱循環，這種熱水流與大陸地殼的岩石進行作用，溶出金屬，並將溶�
有金屬的溶液帶到海洋中與深洋底層流（bottom water）接觸，經過幾個過程後礦石便沈
澱下來形成礦床帶到海洋中與深洋底層流（bottom water）接觸，經過幾個過程後礦石便
會沈澱下來形成礦床，隨後被「大陸隆起」（continental rise）下深厚的沈積物所掩埋
。當板塊張裂晚期，張裂邊緣已遠離大陸地殼且被海洋地殼所圍繞時，海洋地殼的玄武岩
裏所含的銅會析出，以結晶度較差的礦石狀況沈積在海床上。
相對地說，平移型（translation）板塊邊緣，不論就金屬礦床抑或石油礦床而言，都是
最難成為經濟礦床的地方。
海洋中的礦產資源
一. 非金屬礦物
1. 砂石礦床：海岸的砂石是陸上風化作用的產物，經由河流搬運到河口堆積而成的。在冰
河時期，海水面比今日下降達100∼150公尺，當時的海灘多成為今日砂石礦床的主要來源�
，開採的範圍只限於深度30公尺。
2. 碳酸鈣：主要是由軟體動物的外殼、藻類的碎片、珊瑚體及霰石砂等所構成，大多是�
用來燒石灰及灰泥。
3.硫：硫是肥料製造過程及其他工業生產方面不可缺少的部分。自然界中的硫有兩個主要
來源，一為火山活動所噴發的硫氣，如大屯山區之硫礦；另一則以二次礦物形式覆蓋在深�
海的鹽栓（salt plug）之上。
二. 金屬礦物
1. 金與白金：海水中亦含有金，估計約有600萬噸，屬低濃度的礦物成分，未符開採提煉
的經濟效益。
2. 釷：釷是具放射性的礦物，近年來在核能應用上已逐漸取代鈾的地位。
3. 鈦：鈦主要用於不銹鋼、太空船及顏料之製造等。鈦來自鈦鐵礦及金紅石，此二者可在
海灘砂中發現。
4.鉻、鐵、錫等其他金屬：分布於海岸砂中的鉻鐵礦是鉻的主要來源，鉻廣泛應用來製造
不銹鋼及油漆等。鐵是以礦砂形態分布於海岸砂中，其成分為磁鐵礦。錫也是以礦砂形態�
分布於海岸，錫石是錫的主要來源。
以上所討論的金屬礦物均限於淺海環境，深海環境的金屬礦物則多以「錳核」狀態出現。
錳核是「結核狀」，分布在4∼5公里深的海床，富含銅、鈷、鎳、鉬、鉛、鋅、銻等。紅�
海深處板塊張裂處形成之熱軟泥，亦含有大量的金屬，還有在太平洋、大西洋板塊張裂處
冒出大量富含金屬的熱水，冷卻後形成大量的硫化金屬沈積物，目前也甚受重視。
三. 海水所含之礦物：海水可提供的礦物有鹽、硫酸鎂、鈣之鹽類及至少60種其他元素，以下就常見的幾種礦物加以討論。
1.鹽：日曬是自海水中得到鹽最常用的方法。將海水引進鹽田，經過日曬蒸發水分及加入
熟石灰等步驟，除可得到食鹽外，並有石膏及溴、碘等副產品。目前食用鹽則多以離子交
換製成。
2. 鈾：鈾是核能發電的原料，海水裏鈾的含量要比金、銀甚至銅、鐵都高，平均每公噸的
海水裏有3.3毫克的鈾。
3. 鉀、鎂及其他金屬：製造肥料所用的鉀，最早是由海藻提煉，但近年來則可由海水中獲
得。使食鹽略帶苦味的鎂，廣泛應用在化學及製藥方面，目前多仰賴海水的提煉。
4. 油、氣及煤：富含有機質的海洋沈積物，經過適度高溫的掩埋、移棲、積聚等過程，才
形成油田。
今日之海域油田多分布在大陸邊緣，推測其形成，可能與洋流的循環，湧升流及海藻的繁
盛有關。愈到深海環境就愈不利於油田的生成，這是因為缺少足夠厚度的海洋沈積物。如�
中洋脊占了近三分之一的海洋面積，但此區多為玄武岩流，沈積物很少，自然也就無法有
碳氫石化物之積聚。
結論
海洋中有的礦產資源大概可分為以上所敘述的三種分類。對於海洋沈積物而言，其中所有
的礦產資源大概就是由浮游生物死後下沈所形成的生物性沈積物，也就是第一類非金屬資�
源所說的碳酸鈣；還有第二類中，深海猛核的生成，其屬於自生性礦物；最後就是由富含
有機物的海洋沈積物所形成的油田或天然氣。除了這些可以看見並利用的礦產資源外，我�
想海洋沈積物最重要的意義就是他記錄了也保存了許多海洋的訊息和歷史事件，研究沈積
物絕對有助於我們更瞭解地球的變化。
參考資料
☆ 海洋地質學
http://140.117.94.69/geology/main.html
☆ 內太空的探索-海洋科學鑽探
http://www.scimonth.com.tw/2001_04/sc_mp_list02_2.htm
☆ 海洋非生物資源
http://www.u-tec.com.tw/sct/content/1987/00090213/0007.htm
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