三角洲沉積體系結構

三角洲環境內形成的一套有成因聯繫的沉積相組合。河口為河流終點，即河流注入海洋、湖泊或其他河流的地方。三角洲是在河流流入海洋、半封閉海、障壁保護的潟湖以及內陸湖等固定水體處形成的岸線突出部位的沉積。

基本介紹

• 中文名：三角洲沉積體系結構
• 外文名：deltaic depositional sys-tems 
• 環境：三角洲
• 學科：地質學
• 類型：沉積相

介紹

三角洲一般由範圍確定的水系供給沉積物，該水系最終形成為一條主幹河流。在河口地區，河水進入停滯水體時突然擴展和減速，其所攜帶的沉積物便被分散和沉積下來。粗粒沉積物堆積在河口附近，而較細的沉積物則呈懸浮狀態搬運到岸外，沉積在較深水地區。沉積盆地內水體的作用(如波浪、潮汐和洋流)既有利於河流沉積物的分散，又使之發生改造。三角洲分類，一般以河流和沉積盆地內水體作用的相對強度為依據。Galloway(1975)以三角圖解的形式將三角洲分為以河流作用為主的，以波浪作用為主的和以潮汐作用為主的，並把現代一些三角洲定性地放置在三角圖解的不同部分(圖1)。許多研究者以這個分類為基礎，通過典型實例的分析，建立了不同類型三角洲的沉積模式，推動了對古代三角洲沉積體系的研究。

以河流作用為主的三角洲及其沉積特徵

如果波浪、潮汐流和沿岸流弱，河流注入物的堆積速度和數量超過了海水再搬運沉積物和改造三角洲邊緣的能力，將發育一種以河流作用為主的沉積環境，出現朝海方向的迅速進積。這種類型又可區分為鳥足狀和朵狀兩種亞型。①當水量穩定並具有較高的懸浮負載時，趨於形成鳥足狀三角洲(或稱伸長狀三角洲);②當水流不穩定並有高的底負載時，趨於形成朵狀三角洲，有大量的分流。

三角洲沉積體系由三角洲平原相、三角洲前緣相和前三角洲相組成(圖2)，在三角洲朵體之間還有三角洲間灣相發育。三角洲平原相可進一步細分為分流河道沉積、天然堤、決口扇沉積、泛濫盆地沉積和分流間灣沉積;三角洲前緣相也可進一步細分為分流河口壩沉積和前緣席狀砂沉積。

三角洲平原相

在廣闊低平的三角洲平原地區，由活動的和已廢棄的河道及河道兩側的天然堤、決口扇和泛濫盆地及分流間灣等亞環境組成。

分流河道沉積具有一般河道沉積的特徵，即以砂質為主，向上逐漸變細為粉砂質、泥質。砂層多具大型交錯層理，向上層理規模變小。常有侵蝕、切割下部岩層的現象。砂岩體的形態在橫剖面上呈凸透鏡狀，在平面上呈分支形式。

天然堤沉積以粉砂質為主，靠河道處較粗，向外逐漸變細。水平紋理和波痕層狀紋理髮育，常有泥裂、雨痕等暴露標誌和植物根系擾動構造。

決口扇沉積在以河流作用為主的三角洲體系中比較常見，呈朵狀的沉積楔由分流河道決口處向外延伸，其厚度逐漸增大，但砂含量和粒度則由決口處向外逐漸減小。

泛濫盆地沉積分流河道間地區廣泛發育岸後沼澤，泛濫平原和湖泊沉積物。

分流間灣沉積朝海方向發育為細粒沉積物。

J.C.Ferm等(1976)將三角洲平原劃分為河流—上三角洲平原、下三角洲平原以及它們之間的過渡帶。

河流—上三角洲平原沉積以具明顯交錯層理和沖蝕界面的線性伸展的凸透鏡狀砂岩體占優勢。砂岩成分較複雜，粒度向上變細，側向上與粉砂岩、泥岩及煤等呈舌狀互動。上述特徵表明其河道為高能河道和分流河道，並具有明顯的側向遷移。側向上與堤、岸後沼澤、泛濫平原和湖泊沉積物共生。

下三角洲平原沉積與上三角洲平原的主要區別是河道顯著地分支，分流間灣發育。分流間灣沉積以深灰色至黑色泥岩為主，能見到微鹹水到接近正常鹽度的動物化石。當分流間灣充填到一定程度時，能夠生長植物並堆積泥炭。

過渡帶沉積上、下三角洲平原之間的過渡帶，其沉積特徵具有過渡性質。

三角洲前緣相

三角洲前緣是三角洲的水下部分，呈環帶狀分布於三角洲平原向海一側邊緣。其沉積物類型主要是分流河口壩砂和前緣席狀砂。

分流河口壩砂沉積河流帶來的砂質物質，在河口處因流速降低而堆積形成河口砂壩。砂主要集中在砂壩頂部，沉積速度很快。在河口砂壩方向的末端，沉積情況與近端有所不同，稱為遠砂壩，這裡只有洪水期才有砂堆積，因此顆粒較細，主要由粉砂和少量粘土組成。河口砂壩的形態在平面上多呈長軸方向與河流平行的橢圓形，橫剖面上呈近於對稱的雙凸透鏡體。

前緣席狀砂沉積廣泛分布於三角洲前緣帶中。它是河口壩砂受海水作用而重新分布的結果。在海水改造作用強的地方，這種席狀砂特別發育，形成沿著三角洲平原前沿海岸線分布的比較寬的條帶。砂純淨，分選好。

前三角洲相

主要由暗色含有機質並具水平層理的泥質組成，含海相動物化石，但門類很少。向下傾方向過渡到陸棚沉積。在深水三角洲中，前三角洲相的厚度較大，而在淺水三角洲中，前三角洲相的厚度很小。含煤三角洲沉積體系多數是淺水三角洲成因。

以河流作用為主的三角洲的發育，大都經歷了建設階段和破壞階段。①建設階段。三角洲不斷地從陸地朝海的方向推進。朝海的進積，導致前三角洲泥被三角洲前緣的粉砂和砂覆蓋，後者又被以砂質為主的分流河道砂以及河道間的泛濫盆地沉積所覆蓋。這樣，就形成了大體上為下細上粗但最頂部又變細的垂向沉積層序(圖3)。這是以河流作用為主的三角洲沉積的重要標誌。這種垂向沉積層序與平面上由陸向海依次出現的環境次序是一致的。②破壞階段。由於河流改道、襲奪或消亡，沉積物補給減少，三角洲不再向前推進，沉積盆地水體作用增強，在壓實和沉降作用的共同影響下，形成破壞相(廢棄相)沉積物。一般認為，破壞相就是在已形成的三角洲遭受侵蝕和破壞過程中所形成的薄的海相夾層。破壞相雖然較薄，但其岩性在橫向上較穩定，易於對比，三角洲沉積旋迴主要靠它來劃分。每一個沉積旋迴都從建設相開始，而以廢棄相告終。三角洲沉積體系通常是由多個上述旋迴組成的一套沉積體系。

三角洲的建設階段，在不斷向前推進的、廣布的三角洲平原分流河道間地帶以及三角洲前沿濱岸地帶，都可有聚煤作用發生;在三角洲開始廢棄的破壞階段，廢棄的低平三角洲朵葉，為聚煤作用提供了良好的場所。總之，以河流作用為主的三角洲沉積體系是最重要的含煤沉積體系之一。

波浪作用為主的三角洲及其沉積特徵

在這類三角洲中，其三角洲平原部分由於有沿岸海灘—障壁砂壩的保護而得以免受波浪作用的影響，因而大部分地區仍以河流作用為主，真正受波浪作用控制的僅是三角洲前緣部分。表現在垂向層序上，夾在底部前三角洲泥和頂部三角洲平原沉積之間的是一套海灘—障壁沉積物。以法國羅訥河現代三角洲垂直層序為例(圖4)，最底部為泥質或粉砂質的前三角洲和陸棚沉積; 向上過渡為海灘—障壁砂壩遠端部分的泥、粉砂和砂的互層;再向上過渡為海灘—障壁砂壩的主體部分，這是以砂質為主的沉積物，厚度可達10m，其下部為槽狀交錯層理，上部為低角度的海灘沖洗交錯層理。這套層序的頂部通常是三角洲平原的沼澤和泥炭沼澤沉積，有時出現分流河道砂。

以波浪作用為主的含煤三角洲沉積，其含煤性遠比以河流作用為主的三角洲差。煤主要發育在河流—上三角洲平原及平行沉積走向、廣布的三角洲前緣砂岩 (實際上是已經廢棄的老的海灘脊—障壁砂) 之上。

潮汐作用為主的三角洲及其沉積特徵

隨著河口地帶潮差的增大，潮流加強了對分流河口壩的改造，並導致底負載沉積物的重新分布。與波浪作用不同，受潮汐影響所發生的搬運基本上是順沉積傾向的，即由河口朝海的方向，分流河口壩被改造成為一系列伸長狀的、由河口延伸到水下三角洲前緣台地的砂壩，即潮汐砂脊。所形成的三角洲呈不規則狀或港灣狀。潮汐作用不僅影響到三角洲前緣，也影響到三角洲平原。在具有中—高潮差地區，潮水在漲潮時侵入分流河道，溢漫河岸，淹沒附近的分流間灣地區。在潮汐平靜時期，這些潮水就暫時積蓄起來，然後在落潮時退出去。因此，在分流河道的下游以潮流為主，而在分流間灣地區則主要以潮間坪為特徵。T. Elliott (1978)指出：“潮汐作用為主的三角洲，其三角洲平原由受潮汐影響 (或控制)的分流河道序相和潮坪相組成”，“儘管是三角洲背景，但在這種組合中，或許除了沉積物供應比較豐富外，可能沒有河流作用的證據。然而在一個進積層序中，這種組合將覆於潮控或浪控濱線層序之上，而其本身又被河控上三角洲平原組合所覆蓋”。

以潮汐作用為主的三角洲，其垂向層序也很有特色。其三角洲前緣部分為一向上變粗層序;下部為擾動構造很發育的泥、粉砂和砂的互層，與前三角洲沉積物呈漸變關係; 上部為潮汐砂脊及砂脊間由砂質堆積物所形成的通常具雙向交錯層理、沖刷面及泥蓋層的砂層。三角洲平原部分為潮灘和潮道(或受潮汐流控制的河口灣分流河道)沉積。潮道或分流河道沉積常具雙向交錯層理，底部有沖刷面，有時可下切到三角洲前緣沉積物中 (圖5)。

關於以潮汐作用為主的含煤三角洲沉積及其聚煤作用，J. M. Coleman等 (1970) 曾以馬來西亞柯蘭和蘭格加特河三角洲現代熱帶泥炭堆積過程為例做了說明。那裡，三角洲前緣砂向上變為潮道和潮灘沉積物。紅樹林沼澤堆積了富含有機質的粘土，成為泥炭層的底粘土。泥炭堆積在淡水樹沼澤中。