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文檔簡介
第七章河口與三角洲
在河流注入海洋、湖泊或匯入主流的河流下游地帶,河流與所注入的水體發(fā)生作用,形成河口這一特殊的動力環(huán)境。世界上絕大多數(shù)河流是以海洋和湖泊作為它們的受水盆地,在侵蝕作用大于堆積作用的河口地區(qū),形成河口灣;在以堆積作用為主的河口地區(qū),發(fā)育三角洲。第一節(jié)河口及其分類
一、河口的概念
河口是河流與海洋之間的通道,它向陸延伸到潮汐上限所及的河谷范圍。這個范圍通??蓜澐譃槿危?.與開闊海洋自由聯(lián)系的河口下游段(或海洋段);2.鹽、淡水強烈混合的河口中游段;3.主要為淡水控制但受潮汐影響的河口上游段(或河流河口段)。三個段的界線隨徑流量變化而發(fā)生遷移。河口區(qū)的分段近口段潮區(qū)界——潮流界河口段潮流界——口門單向水流雙向水流口外海濱段口門——三角洲前緣斜坡近口段、河口段、口外海濱段陸海入海河口的分段
近口段:受潮汐和風成增水影響的河段,河流作用占主導地位。河口段:始于河口水流岐分之處(三角洲頂點),向海至水邊線或河口灣出露的砂島與水下淺灘的分界線??谕夂I:在河口段之外至前緣斜坡。
近口段:
指的是潮區(qū)界和潮流界之間的河段。潮流界:在上溯的潮流流速正好和河水流速相抵消處,潮流才停止上涌,此處稱潮流界。潮區(qū)界:潮流界以上的河段,河水位受潮流頂托的影響,這種影響的最遠點,叫潮區(qū)界。這里的水動力表現(xiàn)為河流的徑流作用,水流只有單向向下游方向的運動,但潮汐作用使這一河段的水位產(chǎn)生有規(guī)律的漲落,并引起河流流速的變化。在這一地段只形成單一的河流地貌和沖積地層。
河口段:
從潮流界到口門,這里水流開始分汊或形成三角洲。具有徑流下泄和潮流上溯雙向水流作用,變化復雜,河床很不穩(wěn)定。徑流和潮流兩種力量相互消長,愈向上游,徑流的作用愈顯著;向下游,潮流逐漸代替徑流作用,成為塑造河床的主要動力。河流河口段上主要發(fā)育汊河和河口沙島。
口外海濱段:
口門以外到濱海淺灘的前緣坡折處,在大陸架狹窄的地區(qū),口外海濱段和大陸坡相連。動力作用以潮汐、海流、波浪等海洋動力為主,河流只起運供泥沙的作用。由于比降減小,河流輸入的泥沙發(fā)生堆積,形成水下三角洲和水下淺灘等。(一)河口的自然地理分類1.高度起伏河口河谷剖面呈“U”型,如峽灣(1a、b)。2.中等起伏河口河谷剖面呈“V”型,且河谷彎曲,如里亞斯式河谷(2)。這種河口在石灰?guī)r地區(qū)尤為發(fā)育。
3.低度起伏河口如平原海岸河口(3):河口較小且有多個分汊,平面形態(tài)上呈喇叭形,有的河口受沙壩或堡島的部分堵塞,使河口具有瀉湖或海灣的特征;
3.低度起伏河口沙壩河口(4):河口延伸方向受沙嘴延伸方向限制,使下游河段的走向與海岸線相平行
3.低度起伏河口盲狀河口(5):沿岸漂沙、沙丘或沙壩對河口產(chǎn)生季節(jié)性堵塞作用。4.三角洲前沿河口如在三角洲前緣,具有分汊河道堆積體的河口灣(6)。5.復合型河口如構造河口(7),在低平原海岸的背后發(fā)育里亞斯式河谷。(二)河口的鹽度結構分類
普里查爾德(1955)根據(jù)河口的鹽度分布和環(huán)流特征,將河口劃分為三大類型。在不同類型的河口,徑流量與潮流量之比有明顯差別,可用咸-——淡水混合指數(shù)Ml來衡量:MI=半個潮周期內(nèi)進入河口的淡水量/一個潮周期內(nèi)進入河口的總潮流量(即潮棱柱)1.高度分層型河口(A型)這種類型的河口以徑流作用為主,MI≧1,海水則呈楔形沿著河口向上游方向入侵。在不考慮摩擦作用的情況下,咸淡水之間保持著水平的界面。在界面以上的淡水,其流向均指向下游;在界面以下的咸水,其流向均指向上游。然而,由于河水和海水都有粘滯性,在界面附近流動的水體會產(chǎn)生切變現(xiàn)象,使界面向下游方向推移,直至表面形成足以抵抗切變力的坡度時,淡水層下面的鹽水層形成向上游方向微緩傾斜的楔形。這種河口稱為鹽水楔河口。美國密西西比河的西南分流河口,鹽水楔頂端位置可上下移動l35nmile我國珠江口也屬于此類型。河口的鹽度結構類型
2.輕度混合型(或部分混合型)河口(B型)當MI=0.2~0.5,潮流足以使咸淡水混摻時,就會產(chǎn)生輕度混合,這時咸淡水之間沒有明顯的界面,不存在鹽度梯度很大的過渡帶(即鹽躍層)。但在垂向上多底層和表層的鹽度仍有顯著的差別。在漲潮過程,底部的流速增大,而表層的流速減??;落潮過程則相反。因此,在一個潮周期內(nèi),對河口區(qū)的環(huán)流泥沙運動有很大的影響。在這種河口,鹽水楔入侵的界限隨著徑流量和潮汐強度的變化而移動,在移動的范圍內(nèi)出現(xiàn)“最大渾濁帶”。渾濁帶內(nèi)的懸浮質(zhì)濃度和水體的渾濁度比它的上、下游高得多,從而造成了該帶內(nèi)泥沙顆??焖俪练e。長江口是輕度混合型河口的例子。河口的鹽度結構類型
河口的鹽度結構類型
3.高度混合型(或強混合型)河口
在潮汐作用遠超過徑流作用的河口,MI≦0.1,垂向上咸淡水混合比較均勻,鹽度梯度消失,在縱向鹽度從河口向上游方向逐漸遞減,底層的鹽度高于表層。在潮汐作用強,河槽的寬、深比例較大的河口,咸淡水發(fā)生強烈混合,在垂向上表層和底層的鹽度差不超過10‰,鹽度線幾乎成垂直分布,而在縱向上鹽度從灣口向灣頂遞減。由于河槽的寬、深大,在柯氏力作用下,北半球的河口左側鹽度高,而右側的鹽度較低。余流常沿河口的左側上溯,而沿側下泄入海,因此河口區(qū)存在水平環(huán)流。第二節(jié)河口灣沉積
一、河口區(qū)水動力特征及其沉積作用
入海河流河口區(qū)既有河流動力作用,又有海洋動力作用;既有物理過程,又有咸淡水混合等化學過程;上述作用又隨著時間和空間位置的不同而發(fā)生變化,因此其水動力條件是十分復雜的。
1.雙向水流徑流和潮流結合形成的雙向水流,是潮汐河口水動力的主要特點。河流單向向下流動,其水量有洪、枯季節(jié)的變化;潮流則是上下往復流動,有日變化和季節(jié)變化。徑流和潮流互相接觸,交替更迭,形成不同組合。漲潮時,潮流和徑流流向相反,二者的作用相互抵消使水流流速降低,由此導致侵蝕能力減小,堆積加劇。落潮時,潮流和徑流流向一致,水流流速增大,特別是在洪水期尤為明顯,由此導致河口沖刷能力增強。因此,河口區(qū)的侵蝕和堆積作用過程是相當復雜的。一般而言,落潮流對河口區(qū)河床的塑造最為重要,個別強潮河口也可以漲潮流的作用為主。錢江潮錢江潮錢江潮錢江潮錢江潮錢江潮
2.咸淡水混合
河流注入受水盆地時不同水體的混合將引起密度、含鹽度、生物和化學等一系列復雜的變化,減淡水混合是入海河口最重要的特征之一。徑流挾帶的下行泥沙與潮流挾帶的上行泥沙的淤積部位與咸淡水的界線密切相關。河口區(qū)咸淡水混合的程度取決于徑流量和潮流量的變化,如前所述,根據(jù)鹽度結構可將河口分為高度分層型、輕度混合型和強混合型。在高度分層型河口,比重較大的海水沿河底侵入,形成河口鹽水楔。鹽水楔頂端是沉積物堆積作用活躍的地方,在河口地區(qū)形成的堆積統(tǒng)稱為攔門沙。在鹽水楔型河口形成的攔門沙位置比較穩(wěn)定。以美國密西西比河西南分流河口為例,洪水期攔門沙位于口門附近,造成航道的嚴重淤積;枯水期鹽水楔頂端及淺灘移至口門以內(nèi)250km,而在口門不淤積。因此,高度分層型河口的攔門沙,一般是洪淤枯沖。
在輕度混合型河口,鹽水楔不甚明顯,僅在垂直斷面上存在鹽度變化帶,泥沙隨漲落潮流上下漂移,在憩流時暫時沉淀下來,當潮流流速加大后又懸浮起來,一般在鹽水侵入的上下限之間(即過渡段)堆積,形成沙洲、淺灘,因此堆積位置不固定,淺灘分布較為復雜。
根據(jù)實驗和模型研究,在每一個潮周期內(nèi)主要向陸的底流與主要向海的底流的輻合點(即凈水流運動為零處),河流淤積最嚴重。
在高度混合型河口,潮流作用顯著大于徑流作用,咸淡水均勻混合,僅在水平方向存在鹽度差別。徑流挾帶的泥沙亦與潮流挾帶的泥沙迅速混合,故泥沙淤積與咸水界的關系不甚明顯,河口淺灘的形成主要受其它因素控制。這種河口堆積強度不大,但范圍可以很廣,能形成大面積的攔門沙。河口環(huán)流類型A:鹽水楔型B:部分混合型C:強混合型(點代表懸浮體濃度,箭頭代表漲落潮時水體的流速,數(shù)字代表鹽度)環(huán)流的搬運、沉積效應最大濁度帶:河口灣上部懸浮體濃度較河道和灣下部大10—100倍的高濃度段。懸浮體濃度在咸水體的向陸頂端最高(徑流和底層向陸河口灣流的匯聚帶)。最大濁度帶的寬度及懸浮濃度決定于來自陸地和外海的懸浮體的量和河口環(huán)流的強度。最大濁度帶隨徑流變化向海或向陸移動(圖6-3-4)。河口灣中部,水體混合作用弱,懸浮質(zhì)點從上層降至下層,并與來自外海的質(zhì)點一起,向鹽水體的頂端遷移而沉積。A:環(huán)流格局(1.河水與海水要有明顯的分界線;2.在分界線下有懸浮泥沙堆積;3.海流由底層向上順時針旋轉,河流流向按勢能由高向低)B:懸浮體濃度(mg/l)(懸浮體濃度在潮流和地面徑流的雙重作用下形成舌型帶狀分布,分布特征是在河海交界界面堆積最大并向外逐漸遞減)C:懸浮體搬運方向(泥沙的搬運方向都是由岸向海進行搬運,搬運的結果首先是在河海交界處堆積,然后在潮流作用下產(chǎn)生再懸浮,由近岸向外海搬運。)粘土質(zhì)點的動力行為河口灣懸浮體的陸源礦物由石英、長石、云母、粘土礦物組成。粘土礦物質(zhì)點的動力行為受其電化學力和湍流力控制,常以絮凝粒狀態(tài)存在,絮凝粒結合成絮凝粒群,沉積到海底。粘土礦物中的膠粒(<0.002mm)常帶負電荷,相同電荷相互排斥不沉積,產(chǎn)生絮凝需互相頻繁碰撞、彼此粘接在一起。絮凝粒沉積后可再懸浮,底部形成高濁度層-濁躍層,最終形成浮泥。
粘土礦物絮凝體的形態(tài)
A:發(fā)育階段圖解B:長江口粘土礦物絮凝體A:平面圖,其中,點:淺灘;水平線:潮坪;花紋:沼澤;箭頭:水、懸浮體的運動方向B:各種擴散營力的相對強度C:縱向剖面上的主要擴散路徑理想的河口擴散帶模式河口灣沉積特征物源:河流、外海,灣內(nèi)沿岸侵蝕(礦物碎屑)、生物(鈣質(zhì))、自生。沉積相序河流相組河口相組海相組粗砂,塊狀或交錯層理;粉細砂,潮流砂脊,低角度交錯層理泥—粉砂,夾透鏡狀體泥—粉砂,含植物碎屑,向下變?yōu)樯?、礫
不同環(huán)流類型的沉積特征咸水楔型河口灣:環(huán)流由河流控制,潮流幾乎不起作用,下層水(咸水)的凈流量向灣頂,下層水(淡水)的凈流量向外海。從內(nèi)陸搬運來的懸移質(zhì)在下沉至下層水中時可被向上游搬運并最終在鹽水楔的頂端沉積下來。推移質(zhì)從上游區(qū)搬運到鹽水楔頂部的向陸側沉積下來,鹽水楔頂端上游側附近為河口灣中一快速沉積區(qū)。部分混合型河口灣:潮流作用加強?;旌鲜沟梦镔|(zhì)再密度邊界處的淡、咸水之間雙向運動,產(chǎn)生密度邊界分級現(xiàn)象,鹽水楔邊界模糊?;旌献饔眉訌娛股蠈酉蚝5膬袅髁窟h大于河流的徑流量,必須由大量下層鹽水向上游移動以填補向海凈流量與河流徑流量之間的差值。垂直均勻混合型河口灣:河流源懸移物質(zhì)緊靠右邊界向下游搬運,形成于灣內(nèi)或來自外海的懸移物質(zhì)會由靠近左邊界的地方向上游搬運,可形成順潮流展布的潮成砂脊。3.波浪作用
河口區(qū)的外動力作用以波浪的能量最大,波浪對河口地區(qū)的沉積和地貌塑造都有很大影響。波浪可以使河口泥沙發(fā)生堆積,促進河口沙嘴生長,也可以侵蝕岸灘,改造河口區(qū)的沙島和三角洲形態(tài)。波浪作用在口外海濱區(qū)形成的水下沙壩和離岸堤,給河口及附近海域創(chuàng)造一個平靜環(huán)境,也有利于泥沙的沉積。二、河口灣的發(fā)育及其沉積物分布
河口灣是被海水淹浸的河口區(qū),外形為喇叭狀或漏斗狀,走向大多垂直海岸。在河流含沙量少、潮流作用強的河口,進、退潮均可發(fā)生強烈的侵蝕作用,形成喇叭形河口灣。如錢塘江每年入海泥沙只有8.9×106t,最大潮差可達8.93m,漲潮流作用的侵蝕很強,在杭州灣的北側形成巨大的沖刷深槽。若河口外有壩灘分布,潮汐作用就會明顯減弱,一旦灣口沙壩封閉了河口灣,就形成瀉湖。另外,構造下沉或海面上升淹沒陸地河流形成溺谷,也是河口灣的成因之一。冰后期海面上升,入海河流下游被海水淹浸形成的河口灣,由于灣內(nèi)沉積,一般面積是逐漸縮小的。在最大海侵時形成的河口灣,如果河流輸沙量較小,沒有足夠的沉積物充填,至今仍可保留河口灣的形態(tài)。如果河流的輸沙量較大,河口灣將最終被泥沙充填而轉變?yōu)槿侵蕖R虼撕涌跒持皇堑刭|(zhì)歷史上的短暫現(xiàn)象,灣內(nèi)沉積的結果將使其最終轉變成三角洲,而在地層中得以保存的也只能是三角洲的沉積層序。小平島連島砂壩
河口區(qū)的泥沙動態(tài)在很大程度上取決于水流型式。在河口區(qū)徑流與漲潮流相互頂托,接觸消能,形成水流相對平靜的“動力平衡帶”,泥沙在此大量堆積。同時,咸淡水相遇,引起懸浮膠體顆粒絮凝沉積。據(jù)實驗,在流速小于30cm/s時,絮凝作用進行得最快。因此,在憩流期間絮凝沉積最多,河口口門附近因此常出現(xiàn)淺灘等攔門沙,使口門的水深變淺。在河口灣沉積的泥沙一部分來自河流,即由河流流域補給,稱為陸相泥沙;另一部分是潮流從河口外的海域帶來的,稱為海相泥沙。河口灣沉積物的分布取決于河口灣的形狀、水文狀況及地質(zhì)條件。在開闊的喇叭形河口灣,河流帶來的泥沙在河口擴散沉積,沉積物從灣頂?shù)綖晨谥饾u變細,如杭州灣;若河口灣口門狹窄,潮流作用較強,懸移質(zhì)經(jīng)潮流作用分選,沉積物粒度自灣口到灣頂逐漸變細。三、河口攔門沙攔門沙是河口口門附近堆積地貌的統(tǒng)稱,包括河口沙壩,水下淺灘,口內(nèi)沙坎以及汊道上礙航的淺水地段。在強潮河口,海底受潮流沖刷形成深槽,稱為潮流深槽。攔門沙和潮流深槽是河口灣最基本的堆積和侵蝕產(chǎn)物。由于河口區(qū)特殊的動力和物理、化學環(huán)境,攔門沙的形成是比較復雜的。攔門沙的位置主要決定于徑流與潮流強度的對比。據(jù)錢寧等人計算,凡河水(河流造床流量,約等于年平均流量的兩倍)與潮水(漲潮平均流量)的比值大于0.10,攔門沙位置在口門以外或口門附近;比值小于0.02,攔門沙位置在口門以內(nèi),稱為沙坎。我國長江、海河、鴨綠江、閩江等屬于第一類型。長江口河水與潮水,比值為0.256,攔門沙在口門以外;閩江口為0.136,攔門沙一半位于口門外,:一半在口門內(nèi)。如錢塘江、泰晤士河等;河水與潮水比值界于0.02~0.10之間,屬于過渡性質(zhì),這類河口的河床縱剖面多較平整,口門以內(nèi)有季節(jié)性的泥沙上下來回搬運,但不存在永久性的大規(guī)模堆積體。浙江的永寧江、鰲江屬于第三種類型,口門附近有規(guī)模較小的攔門沙。
攔門沙的規(guī)模與泥沙來源和數(shù)量有密切關系。由于各年之間以及年內(nèi)各季節(jié)河流和潮流的水文狀況不同,攔門沙的位置和高程也是經(jīng)常變化的。以海域來源泥沙為主形成的攔門沙,年內(nèi)季節(jié)變化一般是洪沖枯淤,如錢塘江河口。以河流來沙為主形成的攔門沙,其季節(jié)變化一般為洪淤枯沖,如遼河口。
在沉積結構上,攔門沙常有粗細相間的分層現(xiàn)象。徑流挾帶下行的較粗顆粒的泥沙,一般沿河底推移到咸水上下界之間沉積,形成沙島或淺灘。但在洪水季節(jié)粗粒泥沙可一直被推移到口門外,因此在長江口、遼河口等攔門沙上都有顆粒較粗的沉積物。另一方面,徑流所帶的細粒懸浮質(zhì)在口門外運移,有時暫時落淤,在風浪潮流作用下又成為海相泥沙,隨著漲潮流返回到河口地區(qū),在攔門沙上淤積。因此,攔門沙的沉積物具有粗細互層,粗粒物質(zhì)代表河流堆積,細粒物質(zhì)代表潮流堆積,兩者的比例可以反映泥沙來源。
第三節(jié)三角洲的發(fā)育過程及類型
一、三角洲的概念三角洲是地質(zhì)學中最古老的概念之一,指的是在河口區(qū)形成的巨大的堆積體系。公元前5世紀,希臘歷史學家赫羅多特斯(Herodatus)用希臘字母“△"來形容形似三角形的埃及尼羅河的河口平原,l832年萊伊爾在《地質(zhì)學原理》一書中將其引入,于是產(chǎn)生了三角洲(delta)這一專業(yè)術語。三角洲是河流流入湖泊或海洋形成的堆積體,是由河口區(qū)的沙洲、沙嘴等發(fā)展而成的沖積平原。三角洲是河流補給的沉積體系,它的沉積物主要由一定范圍的水系供給。河流在匯入盆地水體時,水流分散、流速降低,河流挾帶的粗粒沉積物首先在河口附近沉積下來,較細的物質(zhì)則呈懸浮狀態(tài)搬運到岸外較深水區(qū)沉積。盆地水體的作用(如波浪、潮汐等)既促使河流沉積物的分散,也使其發(fā)生改造。因此三角洲是河流與盆地相互作用的結果。
三角洲沉積是露出水面或在淺水環(huán)境中形成的碎屑沉積體,它包括陸上和水下兩個部分,水下部分是陸上部分的自然延伸,陸上部分則是水下部分發(fā)展的最后結果,二者緊密聯(lián)系,構成完整的三角洲沉積體系。但陸上和水下部分的面積比例在各個三角洲可以有很大不同,如長江為0.78,伊洛瓦底江為0.1,尼日爾河為8.5。
現(xiàn)代三角洲常形成廣闊的潮濕地區(qū),土地肥沃,具有很高的生物生產(chǎn)力。在人類歷史上,三角洲很早就是重要的農(nóng)業(yè)基地,對于人類文化的發(fā)展起著十分重要的作用,三角洲往往是一個國家最發(fā)達的地區(qū)。古老的三角洲常是巨大的沉積中心,其巨厚的沉積層中蘊藏著豐富的資源。本世紀20年代以來,在許多三角洲沉積環(huán)境中發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模的煤、石油和天然氣富集區(qū),使得人們對三角洲的興趣更加濃厚,三角洲的研究有了突飛猛進的發(fā)展,對三角洲發(fā)育過程及其沉積環(huán)境的認識更加深入。二、三角洲的發(fā)育(一)三角洲的發(fā)育條件
1.河流的泥沙來源豐富三角洲沉積的泥沙是由河流供給的,河流輸沙量的大小是能否形成三角洲的決定因素。河流的輸沙量是流域面積和流量的函數(shù),徑流量和輸沙量越大,三角洲的規(guī)模也越大。據(jù)世界上許多河流的測定統(tǒng)計,當河流的年輸沙量與其年徑流量之比大于或約等于0.24時,可發(fā)育三角洲,否則形成河口灣或海底沖積扇。例如,密西西比河的年輸沙量與年徑流量之比為0.83,尼羅河為1.57,多瑙河為0.34,長江為0.54,黃河為24.93,遼河為0.99,珠江為0.25,均發(fā)育有三角洲;而錢塘江為0.17,剛果河僅為0.05,均不能形成三角洲。2.海洋的侵蝕搬運能力小河口附近的波浪、潮汐、海流的能量較小時,河流攜帶的泥沙就不致于被波浪和海流帶走,而能夠在河口地區(qū)沉積下來,形成三角洲。波浪和潮汐特性也決定了三角洲的堆積形態(tài)及其沉積物分布特點。
3.口外海濱區(qū)水淺,地勢平坦坡度和緩的岸外斜坡,將導致岸外波浪的能量衰減,使波能迅速降低。這種環(huán)境下的水動力能量較弱,三角洲沙體主要受河流作用,有利于河口泥沙的沉積;另一方面,水深較淺也有利于堆積的淺灘露出水面。4.沉積環(huán)境穩(wěn)定地殼運動相對穩(wěn)定,海水面和河川徑流變化小,河流終極侵蝕基準面長期穩(wěn)定,有利于堆積作用的進行。在受水盆地緩慢下沉的地區(qū),三角洲堆積體的厚度可超過正常沉積區(qū)的數(shù)倍。三角洲的形成經(jīng)歷水下和水上兩個發(fā)育階段。先形成水下三角洲,它是由一系列水下淺灘和河口沙咀、沙壩等組成。當河流流到口門后,由于水流擴散、比降減小、流速降低及咸淡水混合,使得泥沙迅速大量沉積,因而在河口前方發(fā)生強烈沖刷,形成深坑,并把沖刷的物質(zhì)帶到淺灘,形成心灘。因此河口地區(qū)的沉積物是砂、粉砂和粘土的混合物,只是在沉積物分異沉降過程中,靠近河口地區(qū)的沉積物質(zhì)中含砂的比例較大,而遠離河口的地區(qū)以粘土沉積為主。(二)三角洲的發(fā)育過程泥沙在河口大量沉積形成的河口沙壩,稱為攔門沙,同時在河口兩側也可發(fā)育河口沙嘴(水下天然堤)。河口沙壩的形成導致河床再分漢,以后又在新的漢道上形成新的沙壩和沙嘴,同時河口沙壩也逐漸擴大、淤高,成為水下三角洲。河口沙壩是河口水流變化的直接產(chǎn)物,是三角洲的胚胎形式,也是三角洲最重要的組成部分。隨著河流不斷攜帶泥沙在流出口門后繼續(xù)堆積,水下三角洲不斷擴大并增高,這樣一方面使三角洲外緣不斷向海伸展,另一方面在三角洲內(nèi)形成許多小海灣和瀉湖,瀉湖可因植物繁殖而成為沼澤,或因泥沙沖填而成為低地,逐漸露出水面,成為水上三角洲。長江三角洲以這種方式向海推進,伸展速度可達40m/a,在距今6000年前至公元3世紀內(nèi)三角洲岸線基本未變,以后逐漸外伸,靠杭州灣一段不斷后退。黃河三角洲沙嘴以2—3km/a的速度向海伸展。河口沙壩和汊道的形成
河流注入海洋或湖泊而在河口區(qū)形成的堆積平原稱為三角洲。其平面形態(tài)像希臘字母“△”(delta),頂點朝向河流上游,底邊靠海。該術語最早(公元前5世紀)用于描述尼羅河三角洲。河口沙壩的出現(xiàn)和發(fā)展,使得過水斷面大大縮小,迫使河流產(chǎn)生分汊,形成汊道。在汊道口又形成新的河口沙壩,使汊道再次分流,出現(xiàn)新的汊道。與此同時,河口沙壩不斷淤積增高,并向海擴展,逐漸露出水面,成為河口沙島;在眾多的汊道中,有些發(fā)展成為主河道,另一些因流水不暢而淤塞消亡,形成瀉湖、沼澤或低地,從而導致沙島的聯(lián)合或并岸。沙島、沙嘴和瀉湖、沼澤(即廢棄的汊道和港灣)成為三角洲的水上部分,它們與水下三角洲共同構成完整的三角洲沉積體系。三、三角洲的類型
(一)三角洲的形態(tài)分類
1.扇形三角洲在入海河流含沙量很高,口門海水較淺,河流分汊多且各汊道經(jīng)常改道,河流和海洋動力強度大致相當時,形成扇形三角洲。河流入海后,大量泥沙通過各汊河帶到河口堆積,汊河不斷向外推進,由于汊河很多且常改道,同時較遠的汊河受波浪沖刷,泥沙較均勻地堆積在汊河之間的凹地上,因此使得整個三角洲岸線呈放射狀全面均勻地向海增長。扇形三角洲是一種常見的三角洲形態(tài),如黃河三角洲、伏爾加河三角洲等,都是典型的扇形三角洲。黃河三角洲
黃河三角洲河流型,扇形黃河三角洲平均每年新增土地:13.8km2伏爾加河三角洲河流型,扇形2.鳥足形三角洲在海洋作用微弱的河口,輸沙量較大的河流分成幾股大小不一的汊道入海,它們以不同的速度從不同的方向向海推進,其中有1~2條含沙量和流量都很大的主流,以最快的速度伸展最遠,由于各汊流和形成的河口沙壩參差不齊,形似鳥爪,故而得名。這種類型的三角洲以密西西比河三角洲最為典型
密西西比河三角洲密西西比河三角洲鳥爪形3.尖頭形三角洲如果河流在河口處只有一條主流,沒有或只有很小的分汊,泥沙在主流河口堆積成沙嘴,同時波浪、海流作用較強,對河流堆積改造強烈,因此只在主流河口附近形成突出的堆積。意大利的臺伯河三角洲和西班牙的埃布羅河三角洲就屬于這種類型。臺伯河三角洲4.島嶼形三角洲在河流含沙量不大,潮汐作用很強的河口區(qū),泥沙堆積成許多向海延伸的沙灘和沙壩,沙壩之間是沖蝕的潮汐水道,沙壩進一步發(fā)育成沙島,河流分汊。星羅棋布的沙島和縱橫交錯的汊河構成三角洲的主體,故稱島嶼形三角洲,如恒河—布拉馬普特拉河三角洲。此外也有一些三角洲屬于過渡類型。如長江三角洲從整體上看,似為尖頭形,而從河口區(qū)沙島、淺灘分布和河道的分汊來看,又與島嶼形相似。三角洲的形態(tài)類型與它們所經(jīng)受的河流和海洋動力作用的程度緊密相關。長江三角洲(二)三角洲的動力特征分類
根據(jù)對現(xiàn)代三角洲的定量分析對一種劃分模式,費舍爾(Fisher,1969)等提出另外一種劃分模式,根據(jù)三角洲受河流、波浪和潮汐控制的程度,分為高建設性三角洲和高破壞性三角洲。前者是指以河流的堆積作用為主、主要受河流作用控制的三角洲或稱河控三角洲;后者是指以海洋動力的改造作用為主、主要受海洋作用控制的三角洲,進一步又區(qū)分出浪控和潮控三角洲。三角洲的動力特征分類
1.河控型三角洲當河流輸出的泥沙速率超過受水盆地水動力總能量的搬移速率時,三角洲發(fā)育是以河流為主要支配因素的。這種三角洲的沉積建造時期,主要是汊道向海進積,平面形態(tài)呈鳥足形或扇形。河流作用成為主要因素,河口呈指狀向海突出,海岸線形態(tài)很不規(guī)則。沿岸潮差很小,最大潮差只有1m。密西西比河、黃河三角洲
2.浪控型三角洲在波浪活動強的海岸地段,三角洲前緣的沉積和形態(tài)顯著受波浪控制,河口沙壩沉積物被波浪源源不斷地搬移,形成一系列大致平行于岸線分布的沙堤或沙灘,沙堤的沉積層序完全受波浪支配。河口附近沙體堆積較多,三角洲前緣向海凸出呈弓形或尖頭形。埃及的尼羅河三角洲、意大利的臺伯河三角洲和我國海南島的南渡江三角洲,都是浪控三角洲的例子。尼羅河三角洲波浪型尼羅河三角洲,尼羅河阿斯旺紅海撒哈拉沙漠26萬多km23.潮控型三角洲在潮差大的海岸地段,漲潮和落潮期間出現(xiàn)在分汊河道中的雙向水流,可以成為沉積物擴散的主要動力。在汊道內(nèi)和海濱的沉積物被潮流反復搬移和再沉積。三角洲的前緣部分,大多是由細顆粒泥沙組成的潮灘,在落潮流作用下發(fā)育一系列與潮流方向平行的線狀或指狀沙脊。而大量的粘土和粉沙往往隨著高潮漫灘水流進入三角洲沼澤低地。印度的恒河一布拉馬普特拉河、緬甸伊洛瓦底江和越南湄公河的三角洲是潮控型三角洲的典型例子。湄公河潮控三角洲
湄公河三角洲潮汐型越南胡志明市附近恒河三角洲潮汐型恒河出??陂L江三角洲-徑流、潮汐型長江三角洲-徑流、潮汐型三角洲珠江三角洲,徑流型河網(wǎng)狀三角洲
珠江三角洲概況:珠江三角洲是西江、北江、東江、流溪河、潭江等大小河流所帶來的泥沙堆積形成的,總面積超過10000km2,三角洲上汊道縱橫,成為一個十分復雜的河網(wǎng)系統(tǒng)。珠江三角洲第四節(jié)三角洲的沉積特征
一、三角洲的沉積結構
古代三角洲沉積的研究始于吉爾伯特(Gilbert,1885,1890)對邦維爾湖更新世三角洲沉積的描述。三角洲向前推進時形成3層具有不同特征的垂向層序,這種三重構造后來被用作識別古代三角洲沉積的標志,分別用頂積層、前積層和底積層來命名,每一層都有不同的層理、結構、顏色和生物組合。A.由三角洲進積作用所產(chǎn)生的垂向層序B.邦維爾湖更新世三角洲剖面1.頂積層三角洲頂層的沉積,包括陸上和水下部分,由沖積、湖積和沼澤堆積的交互沉積組成。河口地區(qū)陸上發(fā)育汊河道,其間分布湖泊和沼澤;在向海增長的過程中,部分汊道延伸到水下,并發(fā)育沙嘴和沙壩,其間有海灣分布。沉積物以河流沙壩、沙嘴和淺灘沉積的砂、粉砂為主,有明顯的水平微層理和交錯層理,夾有湖泊或沼澤堆積形成的粘土和泥炭,在水下三角洲還有海灣沉積的薄層細粒泥質(zhì)沉積物。2.前積層水下三角洲傾斜前坡的堆積,沉積物以粉砂及粘土質(zhì)粉砂為主,含有粘土夾層,有較薄的斜層理和波狀層理。其中砂質(zhì)為河床、河口堆積;粘土質(zhì)為淺水海灣堆積,含有較多有機質(zhì)。由于沉積物在自身重力作用下的順坡滑動,在沉積層中可形成各種彎曲和揉皺。3.底積層三角洲底層的海相沉積,多為懸移質(zhì),沉積物粒度很小,,以粘土、亞粘土為主,富含有機質(zhì),具水平層理,含有大量海相生物化石。向外過渡為大陸架淺海沉積。上述劃分只適用于流入湖泊或海洋動力微弱的河流三角洲,而并非所有三角洲都有這種吉爾伯特型的構造,但它作為三角洲研究的經(jīng)典一直沿用至今。大型傾斜的前積層是否存在被認為是在識別古代三角洲時的一個重要標志。這個概念也長期支配著人們對現(xiàn)代三角洲的認識。二、三角洲沉積相
從沉積環(huán)境的角度分析,根據(jù)河口區(qū)不同的動力、沉積和生物等綜合特征,一個完整的三角洲沉積體系可以劃分為三部分,即三角洲平原相,三角洲前緣相和前三角洲相。1.三角洲平原相三角洲平原相指的是三角洲的陸上部分,相當于頂積層的水上部分。其界線在向陸一側從河流大量分汊處開始,與河流下游的沖積平原相接,向海一側以水邊線與三角洲前緣相接。三角洲平原是廣闊的低平地區(qū),它們由活動的和已廢棄的分流河道組成,分流河道間為淺水環(huán)境和出露(或近于出露)水面的地表,如海灣、洪泛平原、湖泊、潮坪、沼澤和鹽堿灘等,在不同的氣候帶形成多變的組合。三角洲平原相的沉積物包括河流、湖泊、沼澤和瀉湖等多種類型,以細粒物質(zhì)為主,含有少量海陸過渡相生物。在河控三角洲平原,河流分流河道以單向水流為特征,具有周期性的水位變化,與沖積體系的河道十分相似,但河道的下游受到盆地作用的影響。常見高彎度河型,但在某些干旱和極地三角洲地區(qū),由于流量不穩(wěn)定和底負載沉積物比例大,所以分流河道呈網(wǎng)狀和交織狀河型。分流河道另一個重要特征是它頻繁改道或發(fā)生沖裂作用,因此留下大量的廢棄分流河道,隨著河道的廢棄,盆地作用的影響逐漸增強。河控三角洲平原的分流之間地區(qū)一般是封閉的平靜的淺水環(huán)境。洪水季節(jié)超負載的流量從分流河道進入這些海灣,使原先平靜的體系受到破壞。洪水的這種作用是沉積物供給分流之間地區(qū)的主要方式。由此產(chǎn)生的地貌特征包括各種天然堤、決口扇和決口河道,它們常常充填著淺水海灣的大部分地區(qū),并為植物生長、石膏和巖鹽沉積或鈣結礫巖的發(fā)育創(chuàng)造了有利條件。在潮控三角洲平原,由于潮差較大,潮流在漲潮時侵入分流河道,漫出河
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