1樓:中地數媒
1.三角洲的型別
三角洲型別繁多,結構複雜,有必要對它們進行某種劃分,以便於分析對比。1952 年,薩莫依洛夫(и.в.
самойлов)提出了形態成因分類系統,這一分類在俄文文獻中影響較大,至今仍在使用,然而這種分類沒有按照砂體作為分類標準,不但型別顯得混亂,而且在地質上也不便於使用。1969 年,費舍爾(fisher)主要依據三角洲砂體和沉積相提出了三角洲的地層分類,劃分出以河流為主的高建設性三角洲和以盆地作用為主的高破壞性三角洲,在高建設性三角洲中,又分為朵狀三角洲和鳥足狀三角洲,而在高破壞性三角洲中又分出浪控三角洲和潮控三角洲。這個分類簡單明瞭、容易記憶,因此應用較廣。
但是,這一分類只注意了一個連續系列的端元型別,而且「高破壞性」型別容易引起誤解,因為三角洲都是建設性的,把三角洲的廢棄階段稱為破壞型有所不當。
蓋洛韋(1975)採用費舍爾(fisher)關於三角洲劃分的基本原則,同樣把砂體組合作為三角洲型別劃分的主要依據,根據河流、波浪、潮汐作用的相對強度關係來劃分三角洲,提出了三角洲的三端元分類方案(圖7-2)。三角形三個端元分別代表了以河流、波浪、潮汐作用為主的三角洲型別,包括以河流作用為主的河控三角洲、以波浪作用為主的浪控三角洲和以潮汐作用為主的潮控三角洲。前者屬於建設性三角洲,後兩者屬於破壞性三角洲。
除上述河控、浪控和潮控三種極端型別的三角洲之外,在它們之間尚有一系列過渡型別的三角洲,即根據河流、波浪和潮流的相對強度及其所形成的砂體組合,任何三角洲在三角洲**中都佔有相應的位置,各個三角洲在圖中的位置互有差異,充分說明了世界上三角洲型別的多樣性。這一分類既能容納大量的三角洲,又能將三角洲的差異區分開來。由於以水動力作用及其產生的砂體作為分類標準,因此適用於古今三角洲的研究和對比。
但略有不足的是,這種分類將每個具體的三角洲在三角洲**中進行定位,定位時的引數是定性的,目前還做不到定量,而且對各典型三角洲之間的眾多過渡型別也沒有分類名稱。
下面重點介紹三種極端型別的三角洲。
(1)河控三角洲
三角洲是陸上河流和海洋兩方面因素共同作用形成的,當河流因素比海洋因素強時,即形成河控三角洲。海洋作用弱,河流的泥砂輸入量大,其砂體的主軸方向和沉積走向與濱線近於垂直。其平面形態呈長三角形或朵狀。
鳥足狀三角洲是以河流作用為主的高建設性三角洲,又稱為舌形或長形三角洲。由於海水作用弱,河流的泥砂輸入量大,特別是砂泥比值低,懸浮負載多,有較發育的天然堤和較固定的分流河道,同時也可沉積很厚的前三角洲泥。分流河口砂壩也發育,它們向前延伸,形成特徵的「指狀砂壩」,形似鳥爪(圖7-3)。
圖7-2 三角洲型別的三端元分類
朵狀三角洲的形態像一個向海方向突出的半圓形(圖7-4)。與鳥足狀三角洲相比,此類三角洲的泥砂輸入量相對少一些,砂泥比值較高,海水波浪作用有所加強,但河流輸入仍強於波浪和潮汐作用的改造能力。三角洲前緣伸向海洋的指狀砂體受到海水沖刷、改造和再分配而形成席狀砂層,使三角洲前緣變得較為圓滑而近似於半圓形。
世界上規模較大的河控三角洲有中國黃河三角洲和美國密西西比河三角洲等。
圖7-3 密西西比河在入海口形成的牛角花三角洲(大地衛星7號拍攝於2023年)
圖7-4 密西西比河全新世朵狀三角洲
廣義的黃河三角洲,指北至中國天津市、南至廢黃河口、西起河南省鞏義市以東黃河沖積氾濫地區(圖7-5)。狹義的指1855 年以後,黃河在山東利津縣以下衝積而成,以利津縣為頂點、北到徒駭河口、南到小清河口、主體在東營市境內的呈扇狀三角形的地區。由於黃河含砂量高,年輸砂量大,而且水深較淺,巨量的黃河泥砂在河口附近大量淤積,填海造陸速度很快,使河道不斷向海內延伸,河口侵蝕基準面不斷抬高,河床逐年上升,河道比降變緩,洩洪排砂能力逐年降低,導致海岸線不斷向海推進,黃河三角洲陸地面積不斷擴大,歷經150餘年,逐漸淤積形成了近代黃河三角洲。
圖7-5 2023年5月2日黃河三角洲的遙感影像
近年來,由於黃河入海水砂銳減,導致三角洲河口地區淤積速度減緩,整體呈現侵蝕後退的趨勢,在某些地段已經相當嚴重。例如,孤東是黃河三角洲勝利灘海油田的高產油區,然而,孤東堤前水域8m水深以內,由於得不到黃河來砂的補給,岸灘表現為嚴重的侵蝕。黃河三角洲這一蝕退現狀對我國海岸防護工程造成了嚴重威脅(陳沈良等,2004;陳小英等,2005)。
密西西比河是世界第四長河,也是北美洲流程最長、流域面積最廣、水量最大的河流。現代密西西比河在地球表面勾畫出壯觀的圖案,從太空可以清晰地欣賞到河流蜿蜒流淌的美景(圖7-3),形成了典型的鳥足狀分支向海外伸展。各支河附近每年都沉積了大量沖積物,因而使三角洲的面積在過去的150年內增加了129km2,是具有發育於分流河口的指狀砂體的典型三角洲。
然而,近年來,人工大壩、運河和控制潮水的閘門等人為措施對三角洲地區產生了極大影響,它們減少了淡水和沉積物進入三角洲地區,降低了三角洲的建造過程,淡水進入的減少導致鹽水入侵,使本來保護三角洲溼地的淡水植物死亡,同時海平面上升更加劇了三角洲的侵蝕。因此,近年來密西西比河三角洲的破壞比建造的速度高。
(2)潮控三角洲
在河流和波浪作用較弱、潮汐作用較強的地區,潮汐作用對三角洲砂體的形成起著控制作用。由於潮汐作用的影響,河流帶來的沉積物只能充填在港灣內堆積成小型三角洲,因其外形受港灣控制,故又稱港灣三角洲。如果潮汐作用加強,雙向的潮汐流和河流洪水的沖刷作用,常將河流帶來的沉積物在河口的前方改造成線狀潮汐砂壩。
這些砂壩平行於潮流方向,在河口的前方成裂指狀放射分佈,它們充填於潮溝之內或其兩側。一般來講,潮汐作用強烈的地區不容易形成三角洲。相反,潮汐對已有的三角洲起著侵蝕和破壞作用,可以將砂粒帶入海中較遠處,而不是在河口附近堆積下來,使河口形成特徵的喇叭狀,向海方向擴充套件為較開闊的海灣,即河口灣環境。
由潮汐作用控制形成的三角洲在世界上較為少見。中國的長江在近2023年來,發育為較典型的潮控三角洲(圖7-6),恆河-布拉馬普特拉河(圖7-7)、湄公河等都為潮控三角洲。
圖7-6 長江三角洲的發育和砂體分佈
長江是亞洲第一長河,長度和水量均為世界第三。全新世最大海侵時,形成了以鎮江為頂點的巨大河口灣,此時沉積速率逐漸超過海平面的上升速度,開始了三角洲的發育,自此以來相繼形成六期亞三角洲(圖7-6),各期亞三角洲的河口壩自西北向東南呈雁行狀排列。河口砂壩的產生使河口歧分為南北兩個汊道,由於科氏力的影響,漲潮流偏北,落潮流偏南,落潮流與河流徑流疊加,共同作用使南汊道逐漸增強,併成為主要行水河道,產生新的河口砂壩。
在北汊道由於漲潮流頂託,徑流減弱,導致砂泥沉積,使北汊道趨於廢棄,河口砂壩並於北岸。南汊道河口壩遵循同樣的發育規律,形成新的河口壩和新的汊道。
圖7-7 世界最大的三角洲——恆河三角洲
近年來,長江源頭自然保護區的建立以及三峽大壩等的修建,對促進經濟、社會可持續發展具有重要的作用,然而,隨著徑流量和河流來砂減少,河流作用將逐漸減弱,潮汐的改造作用將會越來越明顯、越來越重要,三角洲的結構將會不可避免地發生進一步變化,這是值得密切關注的問題。
潮流砂脊(tidal sand ridge)群是大陸架淺海大型的海底堆積體,分佈於有豐富砂質沉積與強潮流作用的大陸架淺海域。是由2~3節以上的潮流,在砂質海底塑造而成的水下砂脊及脊間溝谷群。溝脊的平面輪廓呈放射狀、掌狀、鳥爪狀等,頂端朝向潮流輻聚或輻散點。
潮流三角洲脊溝相間分佈的地形格局,反映為韻律強的潮流往復線形沖刷和堆積結果,落潮流將海底沉積物中的黏土等細顆粒成分帶至外海,較粗的砂質沉積物堆積在兩個強流帶之間,故砂脊聲吶探測斷面呈現為向上微拱曲的層理。由於砂體廣泛存在,對現代潮流砂脊的研究對於油氣勘探將會具有重要的意義。中國江蘇岸外、東海中外陸架等區即廣泛分佈著輻射狀的潮流砂脊(圖7-8,圖7-9)。
圖7-8 東海陸架潮流砂脊分佈圖
(3)浪控三角洲
浪控三角洲一般有一條或兩條主河流入海,分支流不太發育,河流輸砂量少,砂泥比值高,而且波浪作用大於河流作用,河流輸入的砂泥很快就被波浪作用改造,於是在河口兩側形成一系列平行於海岸分佈的海灘砂脊或障壁砂壩,而只在河口處沉積有較多的砂質沉積,形成向海方向突出的河口,形似弓形或鳥嘴形狀。如巴西聖弗朗西斯科河三角洲即為典型的鳥嘴形狀(圖7-10)。
若波浪作用進一步加強,幾乎完全克服了河流作用,同時又有單向的強沿岸流,則會使河口偏移,甚至與海岸平行。在河口前面建造成直線型障壁島或障壁砂壩,擋住河口,形成掩閉型的鳥嘴狀三角洲,如非洲西岸的塞內加爾河三角洲(圖7-11)。塞內加爾河流入大西洋,是一個較特殊的以波浪作用為主的三角洲。
它在聖路易城入海時在西側外海強勁的高能波浪及單向強沿岸流的聯合作用下,砂體分佈和排列發生了強烈變化,河流攜帶泥砂在河口兩側形成了長達70km的砂壩,使河流與外海分開,這一砂壩又被風浪改造成為一系列砂壩-潟湖體系,表現為浪控三角洲的特殊形態。
2.三角洲型別的轉變
在三角洲發育過程中,隨著條件的改變,三角洲型別也可以發生改變,現代有這樣的例項,古代更為明顯。在三角洲發育中沉積速率和地殼沉降速度的相對關係發生變化時,可以引起三角洲型別轉變。墨西哥灣盆地北部古近紀—新近紀威爾科克斯組為一套三角洲沉積,成楔形向墨西哥灣盆地延伸。
楔形體沉積的早期階段,沉積速率超過沉降速度,形成河流型三角洲,並迅速前展。隨著沉積物的**量減少,沉積速率降低,前展速度變緩以致穩定,三角洲受到較強的海洋因素作用,發育了受波浪影響的河流型三角洲。最後,沉積物的**量進一步減小,沉積速率更低,楔形體上部向後收縮,波浪作用增強,形成波浪型三角洲。
所以,下威爾科克斯組主要為河流型三角洲,而上威爾科克斯組則以波浪型三角洲為主。
圖7-9 中國東部江蘇沿岸輻射潮流砂脊
圖7-10 巴西聖弗朗西斯科河三角洲
圖7-11 塞內加爾河浪控三角洲
隨著三角洲的前展,河流延伸,由注入淺水臺地到流入深水盆地也可引起三角洲型別的變化。美國得克薩斯州北部和中部的米德蘭盆地早賓夕法尼亞世—早二疊世的西斯科組為河流三角洲體系。最初河流注入淺水臺地,由於臺地寬廣平坦,水淺浪小,發育河流型三角洲,其砂體呈指狀分佈,厚度較薄,河流往往切穿三角洲砂體,到達三角洲下伏沉積層。
隨著三角洲推進,河流延伸至臺地邊緣,水深突然增大,由於水深浪大,波浪的改造能力加強,河流帶來的沉積物首先形成海底沖積扇,而後形成波浪型三角洲。
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