三角洲

三角洲
三角洲
三角洲,即河口冲积平原,是一种常见的地表形貌。江河奔流中所裹挟的泥沙等杂质,在入海口处遇到含盐量低的淡水,凝絮淤积,逐渐成为河口岸边新的湿地,继而形成三角洲平原。三角洲的顶部指向河流上游,外缘面向大海,可以看作是三角形的“底边”。“三角洲”翻译自英文delta,即希腊文Δ的转写,而希腊文含义源自三角洲的形状像三角形,有人认为这就是字母“Δ”的象形起源。

基本信息

  中文学名: 三角洲                外文名:Delta
 
         又名:河口冲积平原               性质:地表形貌
       特点:面积较大,土层深厚,水网密布 

地理特征

  三角洲是河流流入海洋、湖泊或其他河流时,因流速减低,所携带泥沙大量沉积,逐渐发展成的冲积平原。汇入湖泊、河流而形成的三角洲又叫内陆河流三角洲。而有一些河流直接在陆地上冲击出三角洲,而又未汇入其他水系,这样的三角洲叫内陆三角洲,是内陆河流三角洲的一种。三角洲又称河口平原,从平面上看,像三角形,顶部指向上游,底边为其外缘,所以叫三角洲,三角洲的面积较大,土层深厚,水网密布,表面平坦,土质肥沃,易有洪涝。三角洲地理分布在世界各大河的入海处,大都有一个三角洲。如埃及尼罗河(世界第一长河)入海处,就有一个巨大的三角洲,面积达24000㎞2;美国密西西比河(世界第四长河)入海处的三角洲,呈鸟足状,面积达26000㎞2;中国的长江(世界第三长河)、黄河(世界第五长河)以及珠江入海处,也都有面积很大的三角洲。三角洲地质优势三角洲地区一般地势低平,河网密布,因而多为良好的农耕的地区。如中国的珠江、长江等河口的三角洲,皆是农业高产区。黄河三角洲虽然土地肥沃,但由于受到盐碱的影响,农耕条件稍差一些。三角洲的面积较大,土层深厚,水网密布,表面平坦,土质肥沃。它与山麓附近的扇状冲积平原不同。扇状冲积平原面积较小,土层较薄,沙砾质地,土质不如三角洲肥沃。三角洲地区不仅是良好的农耕区,而且对形成石油和天然气也相当有利,世界上许多著名的油气田都分布在三角洲地区。

形成原理

  河口三角洲的形成,是在河流作用超过受水体作用的条件下,泥沙在河口大量堆积的结果。冲积物在河口堆积,开始先出现一系列水下浅滩、心滩或沙嘴,水流发生分叉,同时形成向海倾斜的水下三角洲。随着各叉道的消长与心滩的归并扩大,使水下三角洲的前缘不断向海推进,而其后缘因滩地淤高,并盖上洪水泛滥堆积物,便变为水上三角洲的组成部分。由于叉道的不断变迁,在三角洲上往往形成许多交错的滨河床沙堤及湖沼洼地。世界上每年约有160亿立方米的泥沙被河流搬入海中。这些混在河水里的泥沙从上游流到下游时,由于河床逐渐扩大,降差减小,在河流注入大海时,水流分散,流速骤然减少,再加上潮水不时涌入有阻滞河水的作用,特别是海水中溶有许多电离性强的氯化钠(盐),它产生出的大量离子,能使那些悬浮在水中的泥沙也沉淀下来。于是,泥沙就在这里越积越多,最后露出水面。这时,河流只得绕过沙堆从两边流过去。由于沙堆的迎水面直接受到河流的冲击,不断受到流水的侵蚀,往往形成尖端状,而背水面却比较宽大,使沙堆成为一个三角形,人们就给它们命名为“三角洲”。在波浪作用较强的河口地区,河流以单股入海,或只有小规模的交叉,在此情况下,只有主流出口处沉积量超过波浪的侵蚀量,使三角洲以主流为中心,呈尖形向外伸长,称为尖形三角洲。长江三角洲即属这一类型。三角洲动力特点从河口区的动力特点来看,在潮流界上下移动的范围内,因河水受潮流地顶托,流速较小,最易形成心滩和江心洲,使河流发生分叉。在河口口门处,因水流扩散,流速减缓,泥沙常堆积成浅滩,横阻河口,故名拦门沙,为河口区航运的主要障碍。三角洲三角洲形成的流体力学贝茨(Bates,1953)对三角洲形成的水动力学进行了研究。他将三角洲河口比作为水力学上的一个喷嘴。河水通过河口流入蓄水体时,形成自由喷流,并可分为轴状喷射流和平面喷射流两种流动类型。  1.轴状喷流:指河水与蓄水体水的混合作用发生在三度空间(纵向的),其混合作用较快,致使水流速度迅速降低。  2.平面喷流:指河水与蓄水体水的混合作用发生在二度空间(表层水),其混合作用较慢,但可扩散到盆地较远的地方。  轴状喷流和平面喷流在海洋三角洲和湖泊三角洲中的反应有所不同。(1)等密度流型:河流水和蓄水体密度近相等(湖泊三角洲型)  河水注入湖水,两者密度相等,发生轴状喷流,平面喷流不明显。水发生三度空间的混合,流速迅速降低,沉积物在河口迅速堆积,形成湖泊三角洲。(2)低密度流型:流入水密度小于蓄水体密度(海洋三角洲型)  河水(淡水)密度小于海水 (咸水)密度,河水密度为海水密度的6%。淡水在咸水面上向外方流动,以平面喷流为主。沉积物向外散布很远,即沉物可被带到远岸区沉积,形成以河流作用为主的海岸三角洲。(3)高密度流型:流入水密度大于蓄水体密度重力流型  流入水的密度大于蓄水体的水密度。沿着水底发生的平面喷流。冰冷的水流注入到较温暖的湖泊中,或含有大量悬浮负载的洪水水流进入湖泊中时。含泥砂的河水密度很少超过海水密度。高密度流型也发生在大陆坡上,未固结的海底沉积物,因受重力等作用而发生滑塌,其结果形成浊流。三角洲三角洲的形成和发育因素1.影响三角洲形成和发育的主要控制因素: 三角洲的形成和发育因素   (1)河流的流速、泄水量、搬运泥砂量(载荷量)。.  (2)泄水和蓄水体的相对密度的大。  (3)沉积介质类型(河流、波浪、潮汐、海流)和强度。  (4)沉积盆地的构造性质,其中包括沉积盆地的稳定性、沉降速度和海水进退等。三角洲主要是由河水搬运来的泥砂在河口附近堆积而成(建造),但波浪或潮汐等作用可以使它们遭受冲刷、改造,并使其重新分布(改造)。如果河流比较大,搬运来的泥沙多,而海水作用弱,则三角洲迅速发育,并不断向海方向推进生长(如美国密西西比三角洲)。如果河流小,搬运来的泥砂少,而海水作用又强,则三角洲发育缓慢,甚至不发育三角洲,而是以河口湾环境出现(如杭州湾与钱塘江)。  美国密西西比三角洲,其河流远源流长,携带大量泥砂,墨西哥湾的波浪和潮汐作用较弱,致使密西西比三角洲向墨西哥湾延伸达48km,成为世界上罕见的三角洲。三角洲的形成发育过程实质上是分支流河道不断分叉和向海方向不断推进的过程。在河口,由于海底坡度减缓,水流分散,流速突然降低,大量底负载物质便堆积下来,形成河口沙坝。由于河口沙坝对水和沉积物的阻截,水流向两侧方向冲刷和侵蚀,形成分支流,并在其两侧形成新的水下天然堤。  分支流河道向海和向盆地方向,一分为二,二分为四,不断扩展为三角洲沉积体系。2.三角洲形成的其他因素:(1) 决口扇的作用(转移的突破口)。(2)天然堤的作用(保驾护航)。(3)经过一段时间以后,主河道也可以回到原来三角洲废弃的地区,产生新的三角洲,最后形成三角洲体系。  密西西比三角洲由七个三角洲叶状体相互交错叠置而成。三角洲特殊情况当然,也有一些河流的入海口没有形成三角洲。如中国的钱塘江口就没有三角洲。这是因为钱塘江水里的泥沙含量稀少,而且河口是非常宽阔的喇叭口形的江口,涌潮 的巨大冲刷力,使泥沙不能沉积下来,即使有些泥沙侥幸留下来。堆积在钱塘江口,也难以加高,只能在水面下形成一道水下沙坎,形不成露出水面的三角洲。此外,与三角洲形成过程相反,河流来沙量较小,河口受潮流的强烈冲刷作用,无三角洲形成,常成喇叭形,这种河口称为三角港或三角湾,如杭州湾(钱塘江口)就是一个典型的三角港。钱塘江挟沙少,河口海岸下降,潮差大,不仅使河流携带的泥沙不能在河口堆积,而且引起强烈的冲刷,使河口加深与展宽,逐渐形成三角港。三角港更加大了潮差,因而形成著名的钱塘江涌潮。涌潮使泥沙在河口区上段堆积成凸起的拦门沙。

分类方法

  三角洲的分类依照不同方面,有不同的分类方法。(1)Fisher等(1969)提出了建设性和破坏性三角洲的二分法,强调了河流、波浪和潮汐作用对三角洲共同作用的结果。(2)Galloway(1975)在收集了30个近代和古代海相三角洲的资料之后提出了以河控、浪控和潮控为端元的三角图解。(3)Reading(1978)在他主编的《沉积环境和相》中将三角洲划分为河控、河流—波浪相互作用、浪控、河流—波浪—潮汐相互作用以及潮控五大类。(4)有人根据沉积物的粒度划分为粗粒三角洲和细粒三角洲(Gould,1960;于兴河,1991)。(5)有人根据受水盆地的类型划分为海相三角洲和湖相三角洲(锅谷淳和宫田一郎,1990)。(6)另有学者根据注入受水盆地冲积体的不同类型来对三角洲加以概括,如将冲积扇直接注入受水盆地称为扇三角洲(Megowen,Garner,1970;Gal-lowa,1976;Duton,1980;Miall,1984;李思田等,1988),将辫状河注入受水盆地形成的沉积体称为辫状河三角洲(Mepherson,1987;赖志云等,1991)。(7)Nemec和Steel(1988)在Holmes(1965)研究工作的基础上,根据冲积物物源类型和沉积物特征将三角洲分为二类6种,即冲积三角洲(河流三角洲、辫状河平原三角洲、冲积扇三角洲和碎石锥三角洲)与非冲积扇三角洲(火山碎屑三角洲和熔岩三角洲),该分类扩大了三角洲所包涵的内容和范围。上述几种分类方案只是众多分类方案中的一小部分,每一种方案都具有各自的优点,适用于某种特定的沉积环境。三角洲Galloway三元分类方案 Galloway(盖洛韦)提出了三元分类方案。其中有三种极端类型的三角洲:①河流作用为主的三角洲(河控三角洲)②波浪作用为主的三角洲(浪控三角洲)③潮汐作用为主的三角洲(潮控三角洲)
●河控三角洲河流作用为主,平面形态呈长三角形,泥砂输入量大,砂与泥比值低。 天然堤发育好,使分支流河道趋于固定。分支流河口沙坝很发育,它们向前延伸,形成的“指状沙坝”(长轴方向、沉积走向与滨线垂直)。●浪控三角洲波浪作用大于河流作用,有一条或二条主河流入海,分支流不太发育,输入的泥砂量少,砂与泥比值高,输入的砂泥很快就被波浪作用改造,于是在河口两侧形成一系列平行于海岸分布的海滩沙坝,只在河口处才有较多的沙质堆积,形成向海方突出的河口(鸟嘴状)。巴西圣弗兰西斯科河三角洲为典型实例。
  ●潮控三角洲低能河流和低能海洋,海岸带比较平坦。潮汐作用强,对河口三角洲沙体作用,结果是,只能堆积成小型三角洲。  潮汐双向潮汐流和河流的冲刷作用,常将河流带来的沉积物在河口的前方改造成线状潮汐沙坝。沙坝平行于潮流方向分布,在河口的前方呈裂指状放射分布。如果河流作用再弱,则不形成三角洲,形成海湾。  潮汐流将砂带到较远处沉积,使河口形成特征的喇叭形,并向海方向扩展为较开阔的海湾(河口湾)(如杭州湾)。  潮控三角洲较少见,有珠江三角洲、越南湄公河三角洲、巴布亚湾三角洲、恒河三角洲。三角洲海相、湖相分类方案Galloway的分类方案分出的是极端类型的三角洲,没有说明三端元互相影响的类型。且这三种分类只涉及海相三角洲,而无湖相三角洲。中国学者从中国东部油气勘探的实际出发,在对国内外现代和古代三角洲调研的基础上,结合中国中新生代含油气盆地中三角洲的发育特点将三角洲分为海相三角洲和湖相三角洲。【1】海相三角洲海相三角洲的划分主要参照Galloway(1976)的划分标准,同时结合成国栋、薛春汀(1991)对黄河三角洲的研究成果,将海相三角洲划分为河控、浪控、潮控和复合型4个亚类。●河控三角洲(见Galloway三元分类方案)●浪控三角洲(见Galloway三元分类方案)●潮控三角洲(见Galloway三元分类方案)●复合型三角洲 指河流、波浪、潮汐三者中两种或三种作用共同控制三角洲的形态。复合型三角洲的形成是河流、波浪、潮汐中两个或三个共同作用的结果。如河流/波浪相互作用形成了多瑙河三角洲;波浪/潮汐/河流共同作用形成的尼日尔河、湄公河、科珀河三角洲。【2】湖相三角洲受水盆地为湖泊时形成的三角洲,分为扇三角洲、辫状河三角洲和吉尔伯特型三角洲。断陷湖盆和拗陷湖盆均有长、短轴之分,扇三角洲和辫状河三角洲一般发育于盆地的短轴方向,而吉尔伯特型三角洲一般发育在盆地的长轴方向。●扇三角洲冲积扇直接入湖形成扇三角洲,它一般发育于断陷盆地的陡坡,可细分为扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲亚相。扇三角洲平原与冲积扇中的沉积特征相似,扇三角洲前缘类似于海相河控三角洲前缘的沉积特点,但其岩性较粗,相带范围较窄。我国中新生代盆地中发育有许多扇三角洲,如辽河西部断陷下第三系的双台子扇三角洲(李应暹,1985),松辽盆地白垩系的英台扇三角洲(李彦芳,1993)。●辫状河三角洲辫状河直接入湖形成辫状河三角洲。它是在半干旱—半潮湿的气候条件下,在离物源区稍远的地形坡度较大的湖盆短轴滨岸地带,由辫状河携带沉积物入湖形成的。分流河道、河口砂坝、远端砂坝和前三角洲泥构成它的主体。我国内蒙岱海发育有典型的辫状河三角洲,如元子沟三角洲及步量河三角洲(王德发等,1991)。古代辫状河三角洲更加发育,如松辽盆地中生代断陷中的辫状河三角洲(李彦芳,1993)。●吉尔伯特型三角洲曲流河从大型湖泊的长轴方向入湖形成的三角洲就是吉尔伯特型三角洲,亦即经典的曲流河三角洲。由于水体较深或波浪作用较强,曲流河携带的大量碎屑物在河口形成朵叶状、鸟足状或席状三角洲。由于这类三角洲的研究起源于吉尔伯特(Gilbert,1895,1890)对波尼维尔湖(LakeBonneville)Provo三角洲、Fork三角洲和Logan三角洲的描述,并据此提出了前积层、顶积层和底积层的概念以及三角洲的三层结构模式,因而称这类三角洲为吉尔伯特型三角洲。由它建立的模式为广大的三角洲学者所熟悉并一直沿用至今。典型的例子还有美国加利福尼亚小硫溪盆地中的曲流河三角洲。我国松辽盆地白垩系地层中曲流三角洲也相当发育,裘亦楠(1980)对此三角洲有相当深入的分析。此类三角洲蕴藏的油气十分丰富。三角洲形体分类方案三角洲的主要类型有尖头状三角洲、扇形三角洲和鸟足状三角洲。①尖头状三角洲,如中国的长江三角洲;②扇状三角洲,如非洲的尼罗河三角洲;③鸟足状三角洲,如美国密西西比河三角洲。●扇形形成于入海河流含沙量高、河道分汊并经常改道、口外海滨水深较浅的河口区,由泥沙均匀地向海堆积而成,如中国黄河、滦河三角洲。在海水浅波浪作用较强能将伸出河口的沙嘴冲刷夷平的地区,常形成弧形扇状三角洲。中国黄河三角洲就是在弱潮、多沙条件下形成的扇形三角洲。它的特点是:河流入海泥沙多,三角洲上河道变迁频繁,有时分几股入海。泥沙在河口迅速淤积,形成大的河口沙嘴,沙嘴延伸至一定程度,因比降减小,水流不畅而改道,在新的河口又迅速形成新的沙嘴。而老河口断流后,又受波浪与海流作用,沙嘴逐渐被蚀后退,形成扇状轮廓。直至其上再有新河道流经时,这段岸线才又迅速向前推进。因此,随着河口的不断变迁,三角洲海岸是交替向前推进的,并在海滨分布许多沙嘴,使三角洲岸线路略具齿状。●舌形形成于入海河流含沙量较高、汊道众多的河口区,其河口沙坝经波浪改造连接而成,如苏联勒拿河三角洲。●弓形发育于入海河流含沙量不多、有潮汐作用的河口区,由河口附近沙体堆积为向海凸的弓形,如非洲尼日尔河三角洲。●鸟足形形成于入海河流含沙量较高、河流作用占优势的河口区。所堆积构成的沙嘴,平面形态似鸟足而得名,以美国密西西比河三角洲最为典型。在波浪作用较弱的河口区,河流分叉为几股同时入海,各叉流的泥沙堆积量均超过波浪的侵蚀量,泥沙沿各叉道堆积延伸,形成长条形大沙嘴伸入海中,使三角洲外形呈鸟足状。由于这种叉道比较稳定,两侧常发育天然堤,天然堤又起着约束水流的作用,使叉流能够继续向海伸长。天然堤一旦被洪水冲积,就会产生新的叉流。美国密西西比河三角洲就是一个典型的鸟足形三角洲。在注入湖泊的河口,也常见有鸟足形三角洲。如我国的鄱阳湖、滇池等湖泊沿岸发育有许多大小不一的鸟足形三角洲。●尖嘴形发育于入海河流含沙量不多,波浪作用较强的河口区,由主流河口堆积成突出于海中形成,如埃及尼罗河三角洲。●河口湾形发育于潮汐作用和波浪作用强烈的喇叭状河口区,由河口湾被河流泥沙充填而成,如南亚恒河三角洲。

沉积模式

  【1】三角洲平原是三角洲的陆上部分,它与河流的分界是从河流大量分叉处开始。包括分支流河道、天然堤、决口扇、沼泽、湖泊和分支间湾等。其中最主要的是分支流河道砂沉积与沼泽的泥炭或褐煤沉积。二者的共生是三角洲平原沉积的典型特征。●分支流河道沉积是三角洲平原的主体,大量泥砂都是通过分支流河道搬运至三角洲前缘的河口处沉积下来的。分支流河道本身的沉积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,槽状、板状、波状交错层理,底界与下伏岩层常呈侵蚀接触。●天然堤沉积位于分支流河道的两旁。由洪水期携带泥砂漫出淤积而成。以粉砂和粉砂质粘土为主。水平层理和波状交错层理。●决口扇沉积洪水和河流冲破天然堤,在外侧更为发育。交错层理砂岩,呈透镜状沙体夹在分支间湾细粒粉砂质、泥质和沼泽沉积物之间。●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,水体为淡水或半咸水,弱还原或还原环境。沼泽中植物繁茂,多为芦苇等草本植物。岩性为暗色有机质泥岩、泥炭或褐煤沉积。块状层理和水平层理。●分支间湾沉积分支流河道之间较低洼地区,常与海域连通(外侧)。泥岩为主,夹粉砂岩、细砂岩。水平层理,生物扰动构造,偶见海相化石。当三角洲向海方推进时,在分支流间湾地区可形成泥岩楔(比沼泽的地貌低,靠海一侧)。【2】三角洲前缘是三角洲的水下为主的部分,位于分支流河道的前端(河口部位)。 三角洲前缘 是三角洲最活跃的沉积中心,是三角洲的主体。从河流带来的砂、泥沉积物在河口与海洋结合部位迅速地沉积。由于受到河流、波浪和潮汐的反复作用,砂泥经冲刷、簸扬和再分布,形成分选较好、质较纯的砂质沉积集中带,构成了良好的储集层。三角洲前缘分为:分支流河口沙坝、远沙坝、前缘席状沙、水下分支流河道和水下堤等。●分支流河口沙坝沉积泥砂在河口处沉积,砂和粉砂组成,分选较好,质较纯净。楔状交错层理和水平层理,水流波痕和浪成波痕等。●远沙坝沉积位于河口沙坝前面,沉积物较河口沙坝细,粉砂、粘土。水平层理为主,亦有波状交错层理和脉状—透镜状复合层理。●前缘席状砂沉积位于远沙坝前面(浪基面与平均低潮线之间的高能带),由河口沙坝和远沙坝进一步经海水冲刷,使之再行分布于其侧翼,薄而面积大的砂层。分选好,质较纯净,平行层理、大型交错层理, 可成为极好的储集层。【3】前三角洲是三角洲体系中分布最广、沉积最厚的地区。其海底地貌为一平缓的斜坡。主要由暗灰色粘土(富含有机质,其沉积速度和埋藏速度较快,有利于有机质转化为油气,是为良好的生油层)和粉砂质粘土组成。主要为水平层理、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。接近浅海的沉积特征。1. 恒河-布拉马普特拉河三角洲(孟加拉国、印度):8万平方千米;2. 长江三角洲(中国):5万平方千米;3. 湄公河三角洲(柬埔寨、越南):4.4万平方千米;4. 尼日尔河三角洲(尼日利亚):3.6万平方千米;5. 伊洛瓦底江三角洲(缅甸):3万平方千米;6. 勒拿河三角洲(俄罗斯):3万平方千米;7. 密西西比河三角洲(美国):2.6万平方千米;8. 奥里诺科河三角洲(委内瑞拉):2.6万平方千米;9. 尼罗河三角洲(埃及):2.4万平方千米; 10. 伏尔加三角洲(俄罗斯):18985㎞2。