1 第二十章三角洲相 环境 2 第二十章三角洲相 第一节三角洲环境特点及沉积作用 3 一 三角洲环境及其形成过程 一 三角洲概述 1 概念 指在河流与海洋的汇合地区 在河流作用与海洋 或湖泊 作用共同影响和相互斗争过程中所形成的沉积物堆积体系 在平面上呈三角洲形状 这个体系受河流 海洋共同作用 可以从陆上一直延续到水下 所以它们属于大陆与海洋之间的过渡环境和过渡类型的沉积体 三角洲环境包括陆上和水下两部分沉积区 4 三角洲的增长和向海的推进可以较快 例如长江每年平均增长速度为40m 黄河则为300 400m 5 6 7 二 三角洲发育过程 l 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 底负载下沉而堆积成水下浅滩 逐渐露出水面 形成河口砂坝 进而水流形成两个分支河道 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 这一过程的不断重复 就形成了一个喇叭形向海延伸的多叉道河网系统 三角洲的雏形随之形成 8 2 决口扇的形成与三角洲的延伸随河床淤高 泄流不畅 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 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 旧河道淤塞 泥砂供应断绝 原来的三角洲废弃 而在其旁侧新河道人海处 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 9 三 三角洲形成控制因素 三角洲的形成受多种因素的控制 归纳起来 主要有以下几方面 1 河流的作用 河流的流量和输砂量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的堆积 即有利于三角洲的形成 2 蓄水体 海 湖水体 的密度与河水密度的差异 10 河水密度等于蓄水体密度 为等密度流动 属轴状喷流 河流进入淡水湖泊 就会出现这种情况 从而形成湖泊三角洲 11 河水密度大于蓄水体密度 为高密度流动 沿底部呈平面喷流形式 如大陆坡海底峡谷中的高密度浊流在深海底形成海底扇即属于此类型 12 河水密度小于蓄水体密度 为低密度流动 属严格的平面喷流类型 通常发生在河流入海处 形成以河流作用为主的海成三角洲 13 3 蓄水体的水动力作用 波浪 潮汐 海流可对河流输入的泥砂进行改造和再分配 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受破坏 如我国钱塘江口 潮汐作用极强 河流作用微弱 4 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 有利于三角洲的形成 否则相反 如非洲刚果河河口不发育三角洲 河口附近坡度陡就是原因之一 5 蓄水盆地的构造特征 主要是蓄水盆地的稳定性和沉降速度 一般说来 蓄水盆地相对稳定 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 14 TypicalLargeMarineDelta 15 二 分类 1 盖洛韦 Galloway 1975 根据河流 波浪和潮汐三种主导作用的相对强度三角形进行分类 这个分类图解是个比较系统又能表现出三角洲连续变化系列的分类方案 不仅适用于现代三角洲的分类 同样也可应用于古代的三角洲 16 17 高建设性三角洲 河流作用主要是向海盆输送沉积物 不断使三角洲向海进积 起着建设作用 所形成的沉积相称建设相 以建设相为主的三角洲为高建设性三角洲 根据其形态可区可细分为朵状和乌足状三角洲 高破坏性三角洲 海洋作用主要是将河流倾入海中的沉积物进行改造和再分配 起着破坏作用 所形成的沉积相称破坏相 又区分为波浪作用主导的浪控三角洲和潮汐作用主导的潮控三角洲 2 根据形态分类 18 19 3 水体性质不同 湖泊型三角洲和浅海型三角洲 20 近期 人们不仅考虑河流 波浪 潮汐三种能量作用的关系 而且还考虑三角洲沉积区与物源区的关系 三角洲平原河流类型以及三角洲沉积物的粗细 首先将三角洲划分为扇三角洲 辫状河三角洲和正常三角洲 薛良清 1991 然后再在正常三角洲中划分出河控 浪控和潮控三角洲 21 湿地冲积扇形成的水下扇三角洲 22 不同类型三角洲亚微相划分 23 一 河控三角洲 最主要的特点是河流作用远远超过海洋的作用 大径流量和大输沙量 小潮差 低波能 以及浅而稳定的充水盆地是形成河控三角洲最主要的环境因素 第二节三角洲沉积特征 24 1 鸟足状三角洲鸟足状三角洲又称为舌形或长形三角洲 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 有广阔的三角洲平原和较发育的滨海沼泽 1 河控三角洲形态类型 25 MississippiDelta 26 朵状三角洲 2 朵状三角洲形态呈向海突出的半圆状或朵状波浪作用有所增强 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 三角洲前缘的指状砂体受到海水的冲刷 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 27 朵状 黄河是世界上输沙量最大的河流 据观测统计 平均每年海岸向前推进0 15km 与密西西比河相比 黄河极高的含沙量 快速的淤积和频繁改道导致三角洲全面向海推进 从而形成朵状的的三角洲 28 河控三角洲环境可以划分为三个亚相 三角洲平原 三角洲前缘及前三角洲 2 三角洲的亚相沉积特征 29 30 TypicalLargeMarineDelta 31 32 朵状 33 34 35 1 三角洲平原 亚相 为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较多的共同之处 在一定程度上为河流相的缩影 分支河道和沼泽沉积构成该亚相的主体 这是与一般河流的重要区别 36 三角洲平原亚相可进一步划分为分支河道 陆上天然堤 决口扇 沼泽 淡水湖泊等几个沉积微相 37 分支河道 微相 分流河道是搬运陆源物质的通道 它构成了三角洲平原亚相沉积的骨架 1 岩性 构成三角洲平原体系中的砂质格架 主要为砂质 单向水流所形成的向上变细的层序 河床可发育边滩或心滩 最上部为含有大量植物根系的粉砂和粘土层 2 构造 底面有侵蚀面 向上为较粗的滞留沉积 垂向上具下粗上细的间断性正韵律 常发育板状 槽状交错层理 具有不对称波痕及冲刷一充填构造 3 生物 化石少见 最底部可见植物碎片 4 砂体形态 横剖面呈透镜状 沿河床呈长条状 38 39 陆上天然堤 微相 分布在河道两侧 平行河道延伸 1 岩性 粉砂及粉砂质粘土 粒度向下游及远离河道变小 2 构造 小波痕层理 透镜状层理 水平纹层 植物根系和碎屑以及动物的潜穴 生物扰动构造也很发育 由于洪水期与平水期的交替 天然堤的层序呈粉砂层与粉砂质粘土层互层特点 3 砂体形态 横断面成楔状或不对称的透镜状 向河道一侧较陡 另一侧较缓并逐渐过渡到河道间其他沉积 40 决口扇微相 洪水漫溢河床 冲破天然提形成决口扇滩 可形成较大面积的席状砂层 但比河床沉积细 与河流相决口扇沉积类似 41 沼泽微相位于三角洲平原分支河道间的低洼地区 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 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 富含保存完好的植物碎片 并含有丰富的黄铁矿 菱铁矿等自生矿物 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 腹足类等化石 3 形态 沼泽沉积约占三角洲平原亚相沉积的90 广泛而稳定分布的层状有机质沉积可作为三角洲平原地层对比的标志层 根据其分布范围 可圈定三角洲平原的大致轮廓 42 43 淡水湖泊微相 三角洲平原亚相的湖泊面积小 水体浅 通常为3 4m 1 沉积物主要为暗色有机粘土物质 并夹有泥砂透镜体 2 粘土沉积物显示极好的纹理 3 多见原地生长的软体动物贝壳 可见黄铁矿 蓝铁矿 但不成结核 虫孔发育 4 河流支流注入时 可形成小型的湖成三角洲沉积 44 三角洲前缘呈环带状分布在分支流河道的前缘地带 是三角洲的水下部分 三角洲前缘是河流的建设作用和海洋的破坏作用相互影响和斗争最激烈的地带 2 三角洲前缘 亚相 45 46 47 该地带为三角洲体系中砂质沉积物最丰富 最集中的地区 砂的成分主要是纯净的石英砂 分选磨圆都很好 成熟度很高 砂体的形态受该地区复杂的水动力影响 可细分为几个 微 相 河口沙坝远沙坝 末梢沙坝 前缘席状沙指状砂坝 48 49 水下分支河道微相 陆上分支河道的水下延伸部分 也称为水下分流河床 在向海延伸过程中 河道加宽 深度减小 分叉增多 流速减缓 堆积速度增大 1 沉积物以砂 粉砂为主 泥质极少 2 常发育交错层理 波状层理及冲刷一充填构造 并见有层内变形构造 3 垂直流向剖面上呈透镜状 侧向则变为细粒沉积物 50 是陆上天然提的水下延伸部分 为水下分支河道两侧的砂脊 退潮时可部分地出露水面成为砂评 1 为极细的砂和粉砂 常具有少量的粘土夹层 2 粒度概率曲线为单段或两段型 基本上由单一的悬浮总体组成 3 波状层理为主 局部出现流水的 与波浪共同作用形成的复杂交错层理 4 有时可见植物碎片 水下天然堤微相 51 支流间湾微相 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 1 岩性 以粘土沉积为主 含少量粉砂和细砂 常为粘土夹层或呈薄透镜状 2 构造 具有水平层理和透镜状层理 可见浪成波痕及生物介壳和植物残体等 虫孔及生物搅动构造发 3 在层序上 下部为前三角洲粘土沉积 向上变为富含有机质的沼泽沉积 52 分流 支 河口砂坝 微相 在分流河道入海口附近形成的砂质浅滩 海水的冲刷和簸选作用 使泥质沉积物被带走 砂质沉积物被保存下来 分支河口砂坝沉积物主要由分选好 1 岩性 主要是砂及粉砂 分选磨圆都很好 缺乏泥质组分 2 构造 槽状 楔状交错层理 小波痕交错层理 浪成交错层理 层面可见有波痕构造 有时可见气胀构造 泥火山或底辟构造 3 化石稀少 偶有破碎介壳分布 4 砂体形态 在平面上多呈新月形或与河口平行的长轴状 横剖面呈双凸的透镜状 53 54 55 56 远砂坝 微相 远沙坝位于河口沙坝向海侧的坝前地带 坡度向海缓缓倾斜 又称为末端砂坝 沉积物比河口砂坝细 1 岩性 主要为粉砂和少量粘土 常形成粘土质粉砂层 2 沉积构造 水平层理 小波痕交错层理 波状交错层理和波痕以及冲刷一充填构造 3 生物 可有底栖生物生活 含有生物化石及潜穴遗迹 生物扰动构造非常发育 4 砂体形态 多为延伸较远的层状 一般均分布在河口沙坝的下面 前三角洲粘土沉积之上 与河口沙坝一起构成向上变粗的垂向层序 这是与河流沉积层序的重要区别 57 河口沙坝 远沙坝受到波浪 潮汐和沿岸流强烈改造和再分布 并发生侧向迁移 呈席状或带状广泛分布于三角洲前缘 形成三角洲前线席状砂体 1 岩性 细砂及粉砂 分选好 成熟度高 质纯 可成为很好的储集层 2 沉积构造 平行纹层及小水流波痕层理 化石稀少 3 砂层面积广大 层厚向海逐渐变薄 4 是破坏性三角洲的沉积微相类型 在高建设性三角洲相中不发育 前缘席状砂 微相 58 59 指状砂坝是鸟足状三角洲最具特征的沉积体 随着三角洲向海推进 一些分流河口沙坝亦不断增长 逐渐形成许多向海延伸很远的狭长砂体 砂体可一直伸展到前三角洲泥质沉积层之上 这些砂体极易深陷到松软的前三角洲泥中 从而砂体的厚度也不断加厚呈现双凸形 砂体厚可达70m 长50km 宽7 5km由于前三角洲泥被压实 在指状沙坝砂体中可形成许多 泥质底辟 和 泥火山 的侵入 60 三 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 沉积物大部分是在波基面以下深度范围内形成的 基本上不受浅水波浪的干扰 1 主要由暗色粘土和粉砂质粘土组成 可含少量细砂 有时可见海绿石等自生矿物 2 常发育水平层理及块状层理 并常见有广盐性的生物化石 如介形虫 瓣鳃类等 随着向海洋方向过渡 正常海相化石增多 生物潜穴及生物扰动构造