第十四章三角洲相

沉积岩与沉积相教案——第十四章三角洲相第1页第十四章三角洲相第一节概述一、定义三角洲（delta）一词源于希腊字母（Δ）。三角洲相位于海陆之间的过渡地带，是海陆过渡相的重要组成部分。在河流入海（湖）盆地的河口区，由于坡度减缓，流速降低，水流扩散，将携带的砂泥在河口附近堆积下来，形成平面上略似顶尖朝向陆地的三角形沉积体，称为三角洲。三角洲是以陆源碎屑沉积为主的大型沉积体，面积可达数十至数万平方公里，长达数十至数百公里，沉积厚度达数十至数千米。三角洲按蓄水盆地的性质分为湖成和海成两种类型。前者属湖泊相，前面已经讲过；后者为海陆过渡相，是本节讨论的重点。下面先介绍三角洲的形成机理和控制因素。二、三角洲的发育过程三角洲的发育大致经历下述两个阶段（一）河口砂坝和河道分叉的形成河流入海的河口区，水流展宽和潮流的顶托作用使流速骤减，河流底负载下沉而堆积成水下浅滩。浅滩淤高、增大、露出水面，形成新月型河口砂坝。水流从砂坝顶端分成两股，形成两个分支河道（分流河道），并向外侧扩展。分支河道向前发展，在河口处又会出现新的次一级河口砂坝。这一过程不断重复，就形成了一个喇叭形向海延伸的多叉道何网系统，三角洲的雏形就随之形成了。沉积岩与沉积相教案——第十四章三角洲相第2页（二）决口扇的形成和三角洲的延伸分支河道不断向海延伸，河床坡度减小，流速减缓，河床淤高。坡度下降至一定程度，泄流不畅，洪水期洪流冲决天然堤，呈散流倾泻于滨海平原或叉道间海湾，流速骤减，沉积物逐渐淤积而呈决口扇滩，从而使三角洲在平面上（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。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个三角洲叶体连接叠合而成的。黄河河口现代三角洲就是由9期亚三角洲依次叠置而成的。三角洲的增长和向海推进可以有很高的速度。世界上一些大河流的三角洲增长速度：河流名称陆上面积（万km2）每年向海推进（m）长江2.2840黄河12.2300～400（沉积厚度可达12cm）伏尔加河1.8289密西西比河2.991多瑙河0.427三、三角洲形成的控制因素三角洲沉积体是河流作用与海（湖）作用在河口地区互相影响的结果。其发育情况的最重要因素是河流供给大量沉积物和沉积区的下沉。另外还有气候、排水量、河口等各种地质作用、海浪、海流、潮汐、风和陆架坡度等多种因素的影响，是个复杂多变的沉积环境。归纳起来，三角洲形成的控制因素主要有下列几个方面。沉积岩与沉积相教案——第十四章三角洲相第3页（一）河流的作用1.河流的流量和输砂量河流是形成三角洲的物质基础，流量和输砂量越大，最大流量和最小流量的比值越高，越有利于泥砂在河口堆积，有利于三角洲的形成。2.河流输入泥砂的粒度河流输入泥砂的粒度对三角洲的形成也有影响。粗砂容易形成较大的岸坡和较陡的底坡，使外海波浪直通海岸，改造河口堆积体，不利于三角洲的形成。（二）蓄水体（海、湖水体）的密度与河水密度的差异当载有沉积物的河水流入安静的水体时，依河水与其流入的海洋或湖泊的水的密度之间的差异，可形成三种水流扩散方式：1.河水密度蓄水体密度为高密度流动，入注水流沿蓄水体的底部形成面状射流（平面喷流），往往形成浊流。由这种底流形成的沉积物被划为海底扇。大陆坡海底峡谷中的高密度浊流在深海底形成的海底扇即属此类。2.河水密度＝蓄水体密度为等密度流动。这种情况发生在河流进入淡水湖的地区。沉积物呈辐射状扩散（辐向喷流），流水搬运泥砂的能力迅速消失，结果是形成湖泊三角洲。3.河水密度蓄水体密度为低密度流动，入注水体沿水体表面面状流动（平面喷流）。大部分海洋三角洲都是在这种环境中形成的。（三）气候气候、河流的流量和输砂量、河流输入泥砂的粒径在一定程度上相互制约。1.热带潮湿地区，一般降水量高于蒸发量，径流往往大而稳定。化学风化多沉积岩与沉积相教案——第十四章三角洲相第4页过机械风化，因而呈悬浮状态的泥砂含量很高。这些因素就造成了比较稳定的蜿蜒曲折的的河道。2.北极或干旱环境中，降水量变化大，植被稀疏，会出现具有大量底砂的辫状河。（四）蓄水体的水动力作用波浪、潮汐、海流等蓄水体的水动力作用可对河流输入的砂泥进行改造和再分配，影响或阻止三角洲向海方向的推进，改变着三角洲发育的形状。当海洋水动力作用远远超过河流作用时，就不可能形成三角洲，或者使原有的三角洲遭到破坏。如我国钱塘江口，潮汐作用极强，河流作用相对微弱，不发育三角洲，而形成向海扩展的漏斗状三角港，称为河口湾。（五）河口区海底地形河口区海底坡度小，水体浅，有利于泥砂堆积，波浪作用不易直通海岸，有利于三角洲形成；否则相反。如非洲刚果河口不发育三角洲，河口附近坡度陡就是原因之一。（六）蓄水盆地的构造特征主要是指水盆地的稳定性和沉降速度。一般说来，水盆地相对稳定，或沉降缓慢，沉降速度小于或略等于沉积速度，对三角洲的形成和保存有利。第二节三角洲的主要类型由于三角洲是河流和海洋相互作用的结果，二者的强弱程度关系不同，形成的三角洲形状亦不同。一、按河流和海洋作用强弱程度分（一）建设性三角洲沉积岩与沉积相教案——第十四章三角洲相第5页建设性三角洲是以河流作用为主，泥砂在河口地区堆积的速度远远大于波浪所能改造的速度的条件下形成的。河成三角洲的特点是增长速度快，沉积厚，面积大，向海突出，一般呈鸟足状或朵叶状。砂/泥比低。大型河流入海多形成此类三角洲。（二）破坏性三角洲当海洋作用增强而超过河流作用时，波浪、潮汐、海流的能量等于或大于河流输入泥砂的能量，河口区形成的泥砂堆积经海洋水动力的改造、加工和破坏，就形成了破坏性三角洲。破坏性三角洲形成时间短，分布面积小，多呈鸟嘴状，多为中、小型河流入海所形成。二、按河流、波浪、潮汐三者的相对强度由于河流、波浪、潮汐对三角洲的形成起直接控制作用，故很多学者主张按这三者的相对强度来划分三角洲的成因类型。盖洛韦（W.E.Galloway，1976）根据上述三种作用的相对关系，分析了世界上一些代表性三角洲，提出了三角洲的三端元分类（图）。三角形三个端元分别代表了以河流、波浪、潮汐作用为主的三角洲类型，分别称为河控三角洲、浪控三角洲和潮控三角洲。前者属建设性三角洲，后两者属破坏性三角洲。（一）河控三角洲河控三角洲是在河流输入泥砂量大，波浪、潮汐作用微弱，河流的建设作用远远超过波浪潮汐和潮汐的破坏作用的条件下形成的。按三角洲的形态进一步分为鸟足状三角洲和朵状三角洲。1.鸟足状三角洲又称舌状或长形三角洲，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。鸟足状三角洲发育的地貌特征是海岸曲折，呈锯齿状，有广阔的三角洲平原和较发育的滨海沼泽。沉积岩与沉积相教案——第十四章三角洲相第6页鸟足状三角洲的特点是河流输入的泥砂量大，悬浮负载多，砂/泥比值低，有发育的天然堤和较固定的（少而直的）分支河道，并沉积巨厚的前三角洲泥，向海推进快，延伸远，分支河道和指状砂体长短不一地向海延伸，形似鸟爪。2.朵状三角洲朵状三角洲的形态呈向海突出的半圆状或朵叶状，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，波浪作用有所增强，但河流输入沉积物的数量仍能抵御波浪和潮汐作用的改造，可见放射状分布与岸线垂直的分支河道。三角洲前缘伸向海洋的指状砂体受到水的冲刷、改造和再分配而形成席状砂层，使三角洲前缘变得较为圆滑而近似于半圆形。我国的黄河、滦河、欧洲的多瑙河、非洲的尼日尔河等形成的三角洲均属此类型。（二）浪控三角洲浪控三角洲的平面形态呈鸟嘴状，故又称鸟嘴状三角洲。浪控三角洲形成特点是海洋的波浪作用大于河流的作用。这里海岸线微弧形，较平滑。河流只有一条或两条主河道入海，分支河道少而小。河流输入泥砂量不多，而且被波浪作用改造，再分配，在河口两侧形成一系列平行于海岸的海滩、砂嘴、砂坝，并在它们的向陆一侧形成半封闭的泻湖和沼泽，仅在主河道区才有较多的砂质沉积，形成突出于河口的鸟嘴状形态，砂体往往平行海岸线，与建设性三角洲砂体不同。法国的罗纳河、埃及的尼罗河、意大利的波河形成的三角洲以及巴西圣弗朗西斯科河三角洲均属此类。若波浪作用以及单向沿岸流作用增强，将会克服河流作用而导致河口偏移，形成掩闭型浪控三角洲，非洲西海岸的塞内加尔三角洲即属此类。（三）潮控三角洲是以潮汐作用为主的破坏性三角洲。河流流入三角港或其它形状的港湾，由于潮汐作用远远大于河流作用，沉积岩与沉积相教案——第十四章三角洲相第7页在港湾中堆积的泥砂受潮汐作用的强烈破坏和改造，仅形成小型三角洲。其外形受港湾控制，故又称港湾型三角洲。潮控三角洲在河口区或其前缘向海方向，常发育因潮汐作用而形成的裂指状散射并断续分布的潮汐砂坝。潮控三角洲以此区别于其它类型三角洲。澳大利亚北部的巴布湾三角洲就是此类三角洲的典型实例。此外，我国的珠江、鸭绿江、辽河三角洲，越南的湄公河、缅甸的伊洛瓦底江三角洲也属此类型。在三角洲三端元分类中所列举的许多三角洲类型，有些属河控、浪控、潮控三角洲的过渡类型。三、扇三角洲海陆过渡相组中的扇三角洲与湖成扇三角洲特征基本类似，所不同的是前者形成于海陆过渡环境。扇三角洲与河控三角洲不同的是沉积物粒度粗，以砂、砾为主。扇三角洲平原类似辫状河沉积，甚至就可能是冲积扇沉积的一部分。整个扇三角洲常呈短而厚的粗碎屑楔状体。从山麓直接延伸到海洋陆棚浅水区并很快尖灭，不像河控三角洲那样延伸远，面积大。扇三角洲也具有三层结构，兼具牵引流和重力流水动力特征。第三节三角洲相的亚相类型及其特征在本节中主要介绍河控三角洲。根据沉积环境和沉积特征可以将三角洲相分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲三个亚相。一、三角洲平原亚相三角洲平原是三角洲相的水上部分，范围包括从河流大量分叉位置（第一个分流点）至海平面以上的广大河口区，是与河流有关的沉积体系在海滨区的延伸。三角洲平原的沉积环境和沉积特征与河流相有许多相似之处，在一定程沉积岩与沉积相教案——第十四章三角洲相第8页度上可看作是河流相的缩影。从岩性上看，砂质沉积与泥炭、褐煤共生是该亚相的重要特征。从微相类型看，分支河道和沼泽微相构成了该亚相的主体，这是与一般河流的重要区别。具体地说，三角洲平原亚相可进一步分为分流河道、陆上天然堤、决口扇、沼泽、湖泊等几个沉积微相。（一）分流河道微相又称分流河床微相。其沉积特征与河流体系的河床沉积基本相同。它构成了三角洲平原亚相的骨架。其成因是：河流在入海前在三角洲平原上经常改道，发生分流。1.岩性以砂质沉积为主，是三角洲相沉积中最粗的。岩石颗粒分选差至中等。概率图发育跳跃和悬浮两个总体。2.构造砂体中有发育的单向水流成因的交错层理，如板状、槽状交错层理。常见冲刷—充填构造，很少保存生物化石。最底部可见植物碎片。3.层序由于分流河道经常改道，两河道被废弃后形成明显的向上变细的层序，与曲流河沉积层序类似。4.岩体形态分流河床可发育边滩或心滩。横剖面呈透镜状，沿河床呈长条状，故又称河道砂坝。（二）陆上天然堤微相发育在分流河道两侧，粒度比分流河道沉积细，比沼泽沉积粗。以细砂和粉砂为主。天然堤在近河床一侧较陡，粒度较粗，沉积较厚；在远河床一侧变缓，粒度细、泥质增多、沉积变薄，并逐渐过渡为沼泽沉积。常见各种波状层理及流水波痕，可见铁质结核、碳酸盐结核，少见植物碎片和生物扰动构造。岩体楔状。沉积岩与沉积相教案——第十四章三角洲相第9页（三）决口扇微相洪水漫溢河床，冲决天然堤形成决口扇滩，可形成面积较大的席状砂层，但比河床沉积细，与河流相决口扇类似。（四）沼泽微相位于三角洲平原分流河道间的低洼地区，其表面接近平均高潮线。沼泽中植物繁茂，排水不良，为一停滞的还原环境。1.岩性其沉积为深色有机质粘土、泥炭、褐煤，夹有洪水成因的纹层状粉砂。2.生物化石和自生矿物富含保存完好的植物碎片，并含有丰富的黄铁矿、蓝铁矿等自生矿物。当排水通畅时，粘土中的有机质不发育，并可见昆虫、藻类、介形虫、腹足