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经典地质图集,彻底搞明白三角洲相!

2020-06-27 08:52:20博名知识网
百川东到海。当两种不同的水域相遇会产生怎样的神奇现象?密西西比河三角洲(图源@NASA)三角洲——河流的最佳杰作之一,有着广阔的面积,土层深厚,水网密布,是最常见的地表形貌。尼罗河三角洲(图源@UNEP)多瑙河三角洲(图源@NASA)恒河三角洲(图源@NASA)形态各异的三角洲真貌如何?又形成了什么样的沉积特

  

  百川东到海。

  当两种不同的水域相遇

  会产生怎样的神奇现象?

  

密西西比河三角洲(图源@NASA)三角洲——河流的最佳杰作之一,有着广阔的面积,土层深厚,水网密布,是最常见的地表形貌。
尼罗河三角洲(图源@UNEP)
多瑙河三角洲(图源@NASA)
恒河三角洲(图源@NASA)形态各异的三角洲真貌如何?又形成了什么样的沉积特征?

  第

  1

  章

  -形成-

  “三角洲”这个术语源自希腊字母"A"(delta) ,最早被古希腊人用于描述尼罗河三角洲沉积体的陆表形态。

尼罗河三角洲(图源@TDC)而三角洲的现代定义是由巴雷尔(1912)提出的,他认为“三角洲是河流在一个稳定的水体中或紧靠水体处形成的、部分露出水面的一种沉积物”。
(图源@NASA's Jet Propulsion Laboratory)此定义主要包括了如下四个方面的含义:
三角洲包括陆上和水下两部分沉积区,在平面上呈顶尖朝向陆地的三角形沉积体,其上有错综分布向海(湖)散开的分支河道。
三角洲的形成过程可分为如下两个大阶段:
在河流入海(湖)的近河口处,由于水流展宽和潮流的顶托作用,河流流速骤减,河流底负载下沉而堆积成水下浅滩。
河流入海口(图源@Elaine Thompson)浅滩逐渐淤高、增大,露出水面形成新月型河口砂坝。水流自砂坝顶端分开,形成两个分支河道(分流河道),并向外侧扩展。
(图源@文献Modeling river delta formation)分支河道继续向前发展,在河口处出现新的次一级河口砂坝。随着此过程重复发生,将形成一个喇叭状向海延伸的多叉道河网系统,即三角洲的雏形。
三角洲形成模式图分支河道不断向海延伸,河床坡度减小,流速减缓,河床淤高。坡度减小至一定程度,洪水季节洪流冲决天然堤,呈散流倾泻于滨海平原或叉道间海湾,流速骤减,沉积物逐渐淤积而成决口扇滩,从而使三角洲在横向上逐渐扩大。
河水冲决天然堤后,取道于较大坡度的新河床入海。旧河道淤塞,泥砂供应断绝,加之海浪的改造和侵蚀,使原来的三角洲废弃,而在其旁侧新河道入海处,新的三角洲开始发育成长。
三角洲废弃(a-c)(图源@文献Modeling river delta formation)随着时间的推移,三角洲的废弃和发育相互转化,交替出现,结果各三角洲彼此连接和部分叠合,形成三角洲复合体。如密西西比河三角洲平原就是由7个三角洲连接叠合而成。
密西西比河三角洲平原形成作为陆源沉积物堆积的重要场所,三角洲的形成受多种因素控制,主要包括河流的作用、蓄水体密度与河水密度差异、蓄水体的水动力条件、河口区海底地形和蓄水盆地的构造特征等。

  第

  2

  章

  -河流、波浪、潮汐-

  按河流、波浪、潮汐对三角洲形成的控制作用可将三角洲划分为河控三角洲( river-dominated delta)、浪控三角洲(wave-dominated delta)和潮控三角洲(tide-dominated delta)3种。

三角洲分类河控三角洲是在河流输入泥沙量大,波浪、潮汐作用较弱,河流建设作用远超波浪和潮沙破坏作用的条件下形成的。
根据其形态特征又可进一步分为两种类型:长形(即鸟足状)和朵叶状三角洲。鸟足状三角洲是以河流作用为主的极端类型,是最典型的高建设性三角洲。
鸟足状三角洲(密西西比河三角洲)(图源@USGS/ESA)朵状三角洲形态呈向海突出的朵状或半圆状。与鸟足状三角洲相比,此类三角洲在形成时泥砂输入量相对较少,砂/泥比值较高。
朵状三角洲(黄河三角洲)(图源@NASA)波浪作用略增强,但河流输入沉积物的数量仍高于波浪和潮汐作用改造的能力。
根据沉积环境和沉积特征,三角洲相可被划分为三个亚相:三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相和前三角洲亚相。
三角洲平原亚相是三角洲沉积的陆上部分,其范围包括从河流大量分叉位置至海平面以上的广大河口区,是与河流有关的沉积体系在滨海区的延伸。
三角洲平原亚相三角洲平原亚相岩性主要为砂岩、粉砂岩、泥岩(包括泥炭、褐煤等)。碎屑颗粒分选差。可进一步划分为5个沉积微相。
其中,分支流河道沉积是三角洲平原的主体。具有一般河道沉积的特征,即以砂质沉积为主,向上逐渐变细,发育槽状、板状、波状交错层理,底界与下伏岩层常呈侵蚀接触。
三角洲平原(delta plain)而沼泽沉积占三角洲平原的90%。表面接近于平均高潮面,是一个周期性被水淹没的低洼地区,植物繁茂。岩性为暗色有机质泥岩、泥炭或褐煤沉积。
三角洲前缘亚相围绕三角洲平原的边缘伸向海洋或湖,位于海平面以下。为河流和海水的剧烈交锋带,沉积作用活跃,是三角洲砂体的主体。
三角洲前缘亚相三角洲前缘亚相可划分为如下几个微相。其中支流间湾为水下分支河道之间相对凹陷的海湾地区,与海相通。
当三角洲向前推进时,在分支河道间形成一系列尖端指向陆地的楔形泥质沉积体,称为“泥楔” 。故支流间湾以粘土沉积为主,含少量粉砂和细砂。
而远沙坝沉积位于河口砂坝前方较远部位,沉积物比河口砂坝细,主要为粉砂,并有少量粘土和细砂,可发育槽状交错层理、包卷层理以及水流波痕等。
槽状交错层理前三角洲亚相位于三角洲前缘的前方,是三角洲沉积最厚的地区。沉积物大部分是在浪基面以下深度范围内形成的,基本上不受浅水波浪的干扰。
前三角洲亚相主要由暗灰色粘土和粉砂质粘土组成。主要发育水平层理,块状层理,生物扰动构造,含广盐度的化石,如介形虫、双壳类等。
生物扰动构造各类三角洲亚相和微相在河控三角洲中发育最全最完整,因此在古代地质史中能保存和鉴别出来的三角洲多为河控三角洲。
浪控三角洲(a,c)、河控三角洲(b)、潮控三角洲(d)浪控三角洲类型仅发育在海洋三角洲中,形成浪控三角洲的主导因素是由于波浪作用大于河流作用的结果。
浪控三角洲一般只有一条或二条主河流入海,分支流不多也不大;河流输入海的泥砂量少,砂与泥的比值高;平面形态呈鸟嘴状,故又称鸟嘴状三角洲。
浪控三角洲(Rio Grijalva三角洲)(图源@NASA)潮控三角洲的特征是:河流流入三角港或其他形状的港湾,由于潮汐作用远大于河流作用,港湾中的泥砂受潮汐强烈破坏和改造,仅形成小型三角洲。
潮控三角洲的外形受港湾控制,也称港湾型三角洲。一般发育于中高潮差、低波浪能量、低沿岸流的盆地狭窄地区。

  第

  3

  章

  -扇三角洲-

  Holmes(1965),Mcgowen(1970)将扇三角洲定义为: 由相邻高地进积到安静水体中的冲积扇。

扇三角洲主要形成于构造活动较强烈的地区,例如活动大陆边缘、岛弧体系边缘、断陷湖盆边缘等。
扇三角洲根据扇三角洲的影响因素,可将它划分为湖泊扇三角洲、波浪改造的扇三角洲和潮汐改造的扇三角洲。
中国东部断陷湖盆中常发育规模不等的湖泊扇三角洲。它由扇三角洲平原(fan delta plain)、扇三角洲前缘(fan delta front)和前扇三角洲(fan prodelta)3个亚相组成。
扇三角洲亚相扇三角洲平原是扇三角洲的陆上部分,其范围包括从扇端至岸线之间的近海平原地带。以水流和重力流的粗粒沉积物为特征,砂砾层具不明显的平行层理或交错层理,分选差。
裂谷盆地扇三角洲分布及发育情况扇三角洲前缘亦称过渡带,位于岸线至正常天气浪基面之间的浅水区。以较陡的前积相为特征,牵引流为主,常见大、中型交错层理。
扇三角洲沉积模式图前扇三角洲是指扇三角洲的浪基面以下部分,向下与陆架泥或深水盆地沉积过渡,没有明显的岩性界线。以不规则分布的泥、砂和砾石的透镜状层理为特点。
由于河道迁移产生的扇三角洲沉积层序埃思里奇和韦斯科特(Ethridge和Wescott, 1984)根据扇三角洲前缘的地质地理背景特点提出3种扇三角洲沉积模式,即斜坡型模式、陆棚型模式和吉伯特型模式。
斜坡型扇三角洲沉积模式主要是根据牙买加东南部耶拉斯扇三角洲的沉积特点建立的。该模式可适用于进积到岛坡、陆坡或断陷盆地边缘的扇三角洲。
斜坡型模式陆棚型扇三角洲发育在坡度低缓而宽阔的陆棚海边缘,又称缓坡型扇三角洲。陆棚型扇三角洲模式是根据阿拉斯加东南海岸,以科珀河扇三角洲为代表的一些扇三角洲的沉积特点建立的。
陆棚型模式最早被吉尔伯特研究的美国邦维尔湖(Lake Bonneville)的三角洲实际上是个典型的湖泊扇三角洲。该扇三角洲以具有顶积层、前积层和底积层“三褶构造"为特征。因此,埃思里奇和韦斯科特便将具有这种特点的扇三角洲称作吉尔伯特型扇三角洲。
吉伯特型模式

  [1] Postma G . Depositional Architecture and Facies of River and Fan Deltas: A Synthesis[M]// I.A.S. Spec Publ. Coarse-Grained Deltas. Blackwell Publishing Ltd. 1990.

  [2] Seybold H , Andrade J S , Herrmann H J . Modeling river delta formation[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2007, 104(43):16804-16809.

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  [4] Short A D . The Australian Coast: Introduction[M]// Australian Coastal Systems. 2020.

  [5]王良忱, 张金亮. 沉积环境和沉积相[M]. 石油工业出版社, 1996.

  USGS、NASA、TCT、YouTube、维基百科、搜狐、百度百科等

  

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