三角洲(Delta) ,指河流在入海或入湖时,因河床比降减小,水流分 汊[chà] ,动能减弱,挟带的泥沙堆积下来形成的扇形堆积体 ,由河流补给的泥沙沉积体系,是河流进入蓄水盆地 在河口地区形成的沉积体 ,即在河口区流速减缓的流水所携带的泥沙堆积而成的冲积平原 ,分布于河流注入海洋或湖泊的地区,其平面形态多呈三角形,顶端指向上游,底边对着外海。 汇入湖泊、河流而形成的三角洲又叫内陆河流三角洲。根据主导的河口动力学因素,可分为河控三角洲、潮控三角洲和浪控三角洲三大类;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)。
三角洲由水上三角洲(又称三角洲平原)和水下三角洲两部分组成。 三角洲位于大陆和海洋环境的接触区,是淡水和陆源沉积物输送到沿海海洋的主要通道,其结构和演化受复杂的过程和因素控制。 丰富的泥沙来源、较强的海洋侵蚀搬运能力、口外海滨区地势平坦是形成三角洲的有利条件 ,三角洲的发育主要取决于河口地区水流变化的基本规律,包含河流、海洋、构造、气候和流域自然地理等因素,即取决于河流流域和受水盆地的特性,此外河口及其邻近地区的气候、地质和地形等其他自然因素也影响着三角洲的形成。 三角洲沉积体系由三角洲平原 、三角洲前缘 和前三角洲 组成。
全球主要三角洲有 恒河三角洲 、 长江三角洲 、 湄公河三角洲 、黄河三角洲 、 密西西比河三角洲 。 三角洲地区绿野沃土,营养盐类富集,蕴藏丰富的水土资源和生物资源,且内外交通都较为便利,具有极大的开发价值。同时是地球表面主要的沉积区之一,古三角洲沉积层往往是油、气藏的重要储存场所 ,其中尼日尔三角洲是世界上第十二大油气聚集区 , 浅水湖 盆三角洲沉积则在中国中 新生代 地层 发育广泛且油气富集。
三角洲在人类文明中具有重要地位,是主要的农业生产中心和人口中心 ,全球约有5亿人居住在三角洲地带 ,其中 长江三角洲 是中国综合经济实力最强、国际化程度最高、经济活跃程度最高的地区之一 , 湄公河三角洲 是东南亚著名的产米区之一 , 尼罗河三角洲 是世界古文化发祥地之一,也是世界 长绒棉 的主要产地。 三角洲也是全球主要的碳的储存库。 但随着工业活动和人口的大规模增长也面临着 海平面上升 、有三角洲侵蚀 、 海侵 和盐碱化等环境问题。
命名
三角洲的概念源自约公元前450年,古希腊历史学家希罗多德(Herodo-tos,约公元前484年至约公元前425年)。观察到 尼罗河 口的冲积平原在平面上形如希腊字母△,因而将其命名为三角洲(Delta) ,源自腓尼基语dāleth,可能意思是“门”,该词最初用来指代 尼罗河三角洲 这一特定地点,用来描述淤泥流入大海以及三角形向海一侧凸出的弧形。
作为河口地貌的通用术语,理查德·伊登 (Richard Eden)于1555年翻译的彼得·安吉耶拉(Peter Martyr d'Anghiera)著作中使用了“Delta”一词,这是该词首次被英语著作使用。18世纪末 爱德华·吉本 (Edward Gibbon)的出版的著作中首次使用该词指代类似地质特征的区域。
形成与发育
基本条件
形成三角洲的有利条件有丰富的泥沙来源、海洋的侵蚀搬运能力、口外海滨区地势。
泥沙来源主要取决于河流输沙量的大小。据统计,世界上多数河流年输沙量与年径流量的比值大于0.24时,可形成三角洲;小于0.24时,则发育 河口湾 。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。 另一方面,当河水流入海洋时,受介质条件变化影响,以胶体状态搬运的物质在海水电解质作用下发生部分凝聚,可与冲积物共同沉积于河口。具体机制为:海水中的高浓度电解质会中和泥沙胶体表面电荷,触发胶体聚沉过程,促使分散的泥沙颗粒团聚形成较大聚集体。因而河口沉积物主要由河流冲积的泥质和细沙质物质构成,有时也包括部分海洋或湖泊的化学沉积和生物化学沉积物。其堆积形态通常呈尖角形,故称为三角洲。
当海洋的侵蚀搬运能力较小,使得河流携带的大量泥沙,不能被波浪和海流带走,在河、海相互作用的河口地区沉积,促使三角洲的长成。
口外海滨区地势平坦,水深较浅,对波浪具有消能作用,造成河口地区水动力能量较弱的沉积环境,有利于泥沙的堆积和三角洲的发育。
影响因素
三角洲的发育主要取决于河口地区水流变化的基本规律以及河流、海洋构造、气候和流域自然地理等因素。这些因素在不同程度上深刻地影响着三角洲的沉积特征和形态类型,主要因素有河流的流速、径流量、输沙量和沙泥比;泄水和蓄水体的性质,特别是两种水体的相对密度;蓄水体能量 的大小和种类,以及与 沉积物 输入量的相对关系;三角洲向海推进处的深度;蓄水体下垫面的性质,与沉积物的压实沉降和堆积有关,沉积盆地的构造性质,包括其稳定性、沉降速度和海水进退等。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。
根据科尔曼(Coleman)和赖特(J.M.&wrigh)对全球不同地区数十个现代三角洲的分析,提出了12个影响三角洲发育的因素,分别是气候、流域盆地的地形、流量、 沉积物 数量、河口过程、近岸波能、 潮汐 、风情、近岸流、 大陆架 坡度、受水盆地的构造运动、受水盆地的形状 ,分类为气候背景因素、构造稳定性及盆地背景因素、水动力因素。
气候因素
三角洲发育区的气候因素包括湿度 、温度、风系等。气候因素通过 风化作用 影响物源进而控制三角洲沉积,其表现为气候可通过控制河流流域范围内风化产物、 植被 覆盖程度,影响河流向河口区域提供不同类型的 沉积物 ;降水量与蒸发量及其变化决定着河流径流量的变化;风系通过影响三角洲平原区的 沉积物 再搬运、产生蓄水盆地的 沿岸流 ,影响三角洲沉积体的物质组成和展布。
在温暖潮湿气候区,降水量大于蒸发量,植被发育, 化学 风化作用强烈,河流径流量大而稳定,河水负载中的悬浮负载含量高,有利于形成大型细粒沉积的三角洲;在寒冷干旱气候区,降水量小于蒸发量,地表植被不发育,物理风化强烈,河水中低负载和跳跃负载多,有利于粗粒沉积的三角洲发育。气候还决定了三角洲平原原地 沉积物 的成分和数量。潮湿地区的三角洲平原有利于 沼泽植物 的生长, 沉积物 中常保存大量有机质,并有泥炭层的发育;干旱地区的三角洲平原沉积物中常含有蒸发盐类矿物。风系对三角洲沉积的影响主要表现在强劲的风可以将三角洲平原的沉积物进行再搬运,并形成宽阔的风成沙原;在高 风能 影响的三角洲海岸,强劲的沿岸风可形成一系列与岸线平行的风成沙丘。
构造稳定性及盆地背景因素
河流流域和沉积盆地构造稳定性控制着流域区与蓄水盆地的地形形态,对流域 沉积物 的风化、河流沉积物的供给以及三角洲沉积的形态都起着很大作用。地形的变化控制着 植被 的发育、风化剥蚀的深度、 水系 分布的密度及河流纵剖面的坡降。在相同的气候条件下,流域地形起伏越大,河流的 侵蚀作用 越强,结构成熟度差的粗粒碎屑 沉积物 供应量越多;反之,细粒沉积物和 黏土 含量增高。
沉积盆地基底的构造稳定性决定了蓄水盆地可容纳空间的大小,盆地基底 沉降 ,可容纳空间就大,三角洲沉积体厚度变大,常形成巨厚三角洲;反之,盆地基底稳定或抬升,蓄水盆地可容纳空间就小,常形成 浅水三角洲 ,三角洲沉积体的厚度较小,三角洲体系内部变化缓慢。另外,蓄水盆地边界的构造也对三角洲沉积具有重要影响,断陷盆地边界常发育扇三角洲,三角洲沉积体的厚度突变且厚度较大;反之,稳定的坳陷盆地边界常发育正常三角洲,三角洲沉积体的厚度渐变,且厚度较小。
水动力因素
三角洲沉积的最重要的因素是介入三角洲沉积的水动力因素,包括进入蓄水盆地的河流,蓄水盆地的波浪、沿岸流、 潮汐 等。
河流是形成三角洲的主导因素,河流因素包括河流动大小 、河水的流量和流速、河流的负载类型和负载量等。河流的大小主要取决于流域面积的大小,流域面积越大,河流越大,河水的流量越大。河流的流域越广, 沉积物 的生产量越大;河流流量越大,年输入沉积物的数量越大,形成的三角洲规模越大。
河流流量和流速的变化对三角洲的形态和大小也有重要影响,年径流量集中在短时间的河流与那些年径流量分配均匀的河流所形成的三角洲形态有很大的不同。流量不稳定的河流形成的三角洲平原上多出现迅速而频繁迁移的辫状分流水道和席状砂体;而流量变化稳定的河流则倾向于发育蛇曲河道和弯曲的带状 砂体。
河流流量的分布也影响着向三角洲输送的沉积物的粒度变化和分选性。河流流量变化越稳定, 沉积物 的粒度越细,分选性河流流量小但不稳定,且集中于短暂洪水期的河流,要 比流量 较大但稳定的河流具有更强的搬运能力,将粗碎屑物搬运到三角洲内;形成的三角洲沉积物以颗粒粗且分选差的粗粒物质为特色。
河口地区是河流搬运的碎屑沉积物的集散中心,河流将沉积物搬运到河口,再从河口转移分散到蓄水盆地周围,河水通过河口流入蓄水体时形成水力学中的自由喷流,根据河水和蓄水的密度差的不同,将其分为轴状喷射流和平面喷射流。当河水的密度与蓄水密度 相等 时,形成等密度轴状喷射流,该喷射流混合较快。
波浪作用对河口砂体的改造和三角洲岸线的变化影响极大。在有波浪作用的岸线,三角洲平原、=角洲前缘砂体的分布和形态主要取决于河流供应 沉积物 的能力与波浪对沉积物改造和再分配能力的相互消长关系。在波浪作用强的河口区,河流搬运的沉积物受波浪作用改造,形成波浪作用主导的沉积砂体,如平行于岸线的沙坝 。在波浪作用微弱或没有波浪干扰的情况下,河流不断将沉积物搬运到河口区沉积,常形成大致与岸线垂直的分流河道河口沙坝并向海延伸。
在沿岸流发育蓄水盆地,沿岸流对三角洲也有重要影响。沿岸流可引起河流带来的沉积物沿岸进行大规模迁移,改变河口砂体的走向,甚至使河道改变入海方向。
潮汐作用
潮汐作用对三角洲的形态也有强烈的影响,尤其在强潮汐作用的 河口区 。由于潮流涨落形成的双向潮流大致垂直于海岸线汇聚到河口,因此河流搬运的 沉积物 被潮流改造形成大致垂直海岸线的放射状潮汐沙眷。在 涨潮 流占优势的河口区,强潮汐的河口多呈喇叭形,潮汐沙脊可伸展到河道中。由于潮汐作用主要发育于海洋区域,潮汐作用对三角洲的改造主要发育于海相三角洲。
发育过程
各个三角洲随河口水动力条件的不同,发育过程各不相同,但均可分为胚胎阶段、河口沙坝的形成和河流的 分汊 2个过程。非洲 尼日尔河 三角洲,表现为单一的三角洲沉积体系,其边缘发育滨外沙坝和 潟湖 ,三角洲呈扇形向海推进;北美 密西西比河三角洲 的扩展,主要依靠汊道道两山的决口扇形成,河流在洪水期决口改道,由新的汊道入海,形成了新的三角洲,如全新世密西西比河三角洲16个亚三角洲的组成;中国 长江三角洲 由几个亚三角洲组合而成,各亚三角洲的分布按形成顺序,依次呈雁行排列,不断地向东南后退性叠置。
在三角洲的胚胎阶段,河口口门处水流比降减小,水面展宽,水体发生三度空间的混合,流速急剧降低,造成泥沙迅速大量沉积,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。在河口两侧则发育了河口沙嘴或水下天然堤。
在 沉积物 的分异沉降过程中,砂、 粉砂 和粘土同时沉积,其中砂所占的比例向海减小,粘土所占比例则向海相对增长。随着河口沙坝的出现与发展,缩小了过水断面面积,迫使河流分流,形成汊道。汊道口又会产生新的河口沙坝,引起汊道再度分流,出现新的汊道。与此同时,沙坝不断接受沉积,逐步堆高,向海扩展,出露水面成为河口沙岛。这一过程反复进行,致使三角洲不断向海扩展,产生多汊道的三角洲。
特征
发育特征
河口沙坝的形成和河道的 分汊 是三角洲发育的主要形式。河口地区流速的降低,同海水入侵的影响,促使泥沙沉积,形成河口沙坝 ,河口两侧则发育了河口沙嘴或水下天然堤。河口沙坝的出现缩小了过水断面面积,迫使河流分流,形成汊道。汊道口又会产生新的河口沙坝,引起汊道再度分流,出现新的汊道。河口沙坝不断接受越顶洪水沉积,使其逐步抬高、扩展,出露水面成为河口沙岛。这一过程反复进行,致使三角洲不断向海扩展,并产生多汊道三角洲。
随着河口地区水流特性的变化,三角洲沉积物的 粒径 大小,自河口 向海 区逐渐变细,河口地带发育由细沙,粉沙组成的斜层层和 交错层理 ,向海渐变为由沙泥构成的波状层理和水平层理。在三角洲沉积物,含有丰富的有机物质,以前三角洲有机质含量最高,向陆、向海逐渐减低。此外,在三角洲平原的湖沼环境中,聚集了较多的 腐殖质 和有机质,沉积物颜色呈灰色,青灰色。三角洲沉积中常保存着 有孔虫 、 介形虫 等广盐性微体生物属种的壳体。与广海区相比, 河口区 有孔虫、海相介形虫的数量少,属种单调,壳体偏小,且与陆相微体生物共生。
河流带来的大量泥沙,是三角洲形成的物质基础,河流携带的80~90%泥沙沉积在河口地区,对于同期三角洲而言,沉积部位不同,沉积率颇有差别,一般自河口 向海 减小。同时从不同发育阶段来看,沉积率差异亦甚为悬殊。随着三角洲 沉积物 的不断 加积 ,促使三角洲前缘海岸线不断地向海迁移,三角洲伸展速度因时因地而异。
完整的三角洲由陆上与水下两部分组成。按照地貌部位和沉积层序的不同,将三角洲划分为顶积层、 前积层 和底积层。顶积层可分为水上和水下两部分,前者以湖沼、河道沉积为主,常含有机质 粘土 和泥炭沉积;后者是三角洲最活跃的沉积中心,沉积物颗粒较粗。
沙体特征
三角洲包含多种成因的沙体,主要有汊道河口沙坝和河口沙嘴、河槽充填沙体、潮成沙脊和波成滩脊、岸外沙坝,这些构成了三角洲的基本 骨架 ,控制了三角洲的形态格局。依据三角洲的动力条件和沙体特征的分析,归纳为6种沙体分布型式。如 密西西比河 径流强,输沙多,口外海域 潮差 仅0.43米,指状汊道河口沙坝及汊道问凹湾是该三角洲形态的显著特色。位于干燥气候带的 澳大利亚 奥德河 ,年输沙量2200万吨,主要集中在1、2月,河口的潮差5.8米,流速达3.5米/秒,因而三角洲发育有典型的潮成沙脊。巴西 圣弗朗西斯科 河口三角洲以多列平行的滩脊和外缘的风成沙丘带为其特色。 西非 的 塞内加尔 河口三角洲岸线平直,发育有堡岛、沙丘等。
沉积结构
三角洲由水上三角洲和水下三角洲两部分组成。三角洲可以划分为三种亚环境,上三角洲沉积层、水下三角洲的前坡沉积层和前三角洲沉积层相当于吉尔伯特三角洲沉积模式 的顶积层、前积层和底积层 ,即三角洲平原 、三角洲前缘 和前三角洲 三个环境单元,其中三角洲平原的主体是分支流河道沉积,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;三角洲前缘是沉积作用最活跃的地方, 沉积物 的粒度相对较粗,并随着远离河口而逐渐变细,这三个环境单元常常构成复杂的沉积作用系统。
水上三角洲
水上三角洲又称三角洲平原,是三角洲成陆的部分,它与河流的分界从河流大量分叉处开始,其沉积物具有陆相环境的基本特征,分为分流河道、陆上天然堤、决口扇、 沼泽 、淡水湖泊等沉积微相 ,以最大高潮位为界,分为上三角洲平原和下三角洲平原。 水上三角洲以分流河道 为格架,分流河道的两侧有天然堤、决口扇,而分流河道间地区常发育有沼泽、湖泊和 分流间湾 等, 沉积物 以细粒物质为主,含有少量海陆过渡相生物。
三角洲平原虽是三角洲沉积体系的一部分,但包括分流河道和分流河道间的各种小环境,如沼泽、潮坪和分流间湾,从非海相到半咸水相,各有其独立的沉积作用规律,是一个复杂的滨海环境的组合。 三角洲平原的特征是沉积环境复杂,平原的形态结构、 沉积物 岩性 和构造都有显著的变化;河槽 分汊 ,各汊道水流能量减小,使三角洲岸线在一个大 扇形 区内向海推展;主汊道的迁移使三角洲平原的岸段向外扩展发育出次一级三角洲,称为亚三角洲。近7000年来, 密西西比河 已塑造7个相互交错叠置的亚三角洲。
上三角洲平原完全脱离了 潮汐 的直接作用,地貌形态主要有泛滥平原、天然堤、决口扇等。
下三角洲平原处在河流和海洋动力交互作用的环境,其宽度取决于 潮差 大小和底坡坡降,主要地貌形态有河口边滩、河口沙嘴、河槽、潮滩和波浪塑造的滩脊。
水下三角洲
水上三角洲位于低潮位以下,包括三角洲前坡和前三角洲两个单元。
三角洲前坡,即三角洲前缘,是三角洲的水下部分,也是河流泥砂迅速堆积,海洋因素改造较强的地带,被称之为三角洲前缘 台地 ,宽数千米,深度不超过10米 , 沉积物 以砂为主,相当于顶积层的水下部分和 前积层 的上部,主要地貌形态为汊道河口沙坝、潮成沙脊和汊道间凹湾。 三角洲前坡分流河道的前端 位于三角洲平原外侧至波浪基准面之间,呈环带状分布于三角洲平原向海洋一侧边缘,三角洲前缘亚相分为水下分流河道、水下天然堤、 分流间湾 、河口砂坝、 远沙坝 、前缘席状砂等沉积微相,其中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,形成薄而面积大、分选较好的砂层。平均含砂量大于75%,颗粒较粗,泥质、有机质含量极少,构成良好的储集层,其微体生物具有海陆过渡相的特点。
三角洲前缘位沉积作用以各种沙坝的形式在分流河道的河口向前进积,在静水环境以泥质为主的三角洲中,河道相对地稳定,常形成长形沙坝;而在较浅水的粉砂质或砂质的三角洲中,河道迁移快,常形成较大的叶瓣。这些砂坝在横向上相连,形成范围可观的沙席,构成叶瓣的主体。三角洲前缘 沉积物 的粒度相对较粗,并随着远离河口而逐渐变细。河流为主的三角洲分为叶瓣型的和 长沙市 坝型的两类。 沉积作用构成了一个 吉林向海国家级自然保护区 倾斜的剖面,其 转轴倾角 小于20°, 沉积物 向盆地方向逐渐变细。由于沉积物的不断供应,三角洲前缘逐渐向滨外推进,在剖面上形成一个较大型的向上变粗的层序,反映了河口一区海水盆地的充填作用。
前三角洲位于三角洲前缘外侧的向海地带。 坡度 平缓,地形平整,是三角洲的前缘地貌单元,相当于 前积层 下部和底积层,是三角洲体系中分布最广、沉积最厚的地区,海底地貌为一平缓的斜坡。前角洲亚 沉积物 完全在海面以下,且大部分是在海水波浪所不能及的深度下由河流输送来的悬浮物质和 胶体 溶液再沉积形成,主要由暗灰色黏土(属于优质生油层)和粉砂质黏土组成 ,也有三角洲前缘滑塌来的浊积砂。
前三角洲多发育有水平层理和块状层理,偶见 透镜状层理 ,单层厚度向上游逐渐变 ,发育有 生物扰动 构造和潜穴,含有广盐度的化石种属,如介形虫、 瓣鳃纲 和 有孔虫门 等。前三角洲 沉积物 呈暗色,具细纹理,含水量高达80%,富含有机质的泥质物质,由于沉积速度和埋藏速度较快,故有利于有机质转化为油气,含海相生物化石。接近浅海的沉积特征。在泥质含量高的 黄河 三角洲中,前三角洲相沉积厚度大,分布广。
主要分类
分类标准
具体种类
三元分类方案
1975年,盖洛韦在收集了30个近代和古代海相三角洲的资料之后,采用费舍尔关于三角洲划分的基本原则,把砂体组合作为三角洲类型划分的主要依据,根据河流、波浪、潮汐作用的相对强度关系划分三角洲,提出了以河控、浪控和潮控为端元的三角图解分类方案。
河控三角洲
河控三角洲是在河流输入泥砂量大,波浪、潮汐作用弱,以河流作用为主 ,河流的建设作用超过波浪、潮汐破坏作用的条件下形成的 ,其特点是汇水盆地内河道分为数支分流或独流人海,水流呈射流注入海中,在射流的两侧形成水下天然堤,大量泥沙堆积在河口沙坝上,向海方向粒度变细,河口沙坝在河道延伸方向上生长较快,呈鸟足状向海伸出,河控三角洲主体主要包括河网砂坝型、分支间湾型2种形态类型。 按照三角洲的形态分为鸟足状三角洲和朵状三角洲两种类型 ,美国 密西西比河三角洲 和中国的 黄河 三角洲为典型的河控三角洲。
鸟足形三角洲又称为舌形或长形三角洲,形成于入海河流含沙量较高、河流作用占优势的河口区,是以河流作用为主的极端类型,为最典型的高建设性三角洲,其特点是河流输入的泥砂量大、悬浮负载多,砂/泥比值低,有较发育的天然堤和较固定的分支河道,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。此类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。
朵状三角洲形态呈向海突出的半圆状或朵状,也称扇形三角洲,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 的数量仍高于波浪和潮汐作用改造的能力。三角洲前缘伸向海洋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。中国的黄河、 滦河 、 欧洲 的 多瑙河 、非洲的 尼日尔河 等形成的三角洲属此类型。
浪控三角洲
浪控三角洲主要发育在在中一高能波浪地区 ,平面形态呈鸟嘴状,又称鸟嘴状三角洲,由于海洋的波浪作用大于河流的作用,只有一条或两条主河道人海,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,沙体往往与海岸平行或小角度相交 ,并在向陆一侧形成半封闭的 潟湖 和沼泽,仅只在主河口区才有较多的砂质堆积,此处沉积量超过波浪的侵蚀量,形成突出于河口的鸟嘴状形态。长江三角洲即属这一类型。 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,甚至与海岸平行,建造成遮挡河口的直线型障壁砂坝,形成掩闭型鸟嘴状三角洲。 法国 的罗纳河、 埃及 的 尼罗河 、 意大利 的波河三角洲以及巴西圣弗兰西斯科河三角洲都属此类型。
潮控三角洲
潮控三角洲指河流流入 河口湾 或其他形状的港湾,由于潮汐作用强,在港湾中堆积的河口三角洲沙体受潮汐作用的强烈破坏和改造,仅能堆积成小型三角洲。其外形受港湾控制,故又称港湾型三角洲,属于 破坏性三角洲 的一种类型。主要发育在在中-大潮差的地区 ,其特点是汇水盆地大潮差、强潮流,在 涨潮 和退潮期间分流河道内的双向水流成为搬运和扩散 沉积物 的主要动力。在分流河口及其向海的方向上,沉积物受双向潮汐流和河流冲刷作用影响,反复被潮流搬运和再沉积,形成一系列与潮流方向平行的线状沙体。 这类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呈裂指状散射且断续分布的潮汐砂坝。这一特征是区别于其他类型三角洲的重要标志。 澳大利亚 北部的巴布湾三角洲,南亚恒河三角洲,中国的 珠江 、 鸭绿江 、辽河三角洲,缅甸的伊洛瓦底江三角洲属此类型。
海相、湖相分类方案
海相三角洲
海相三角洲指河流进入海洋在河口地区形成的三角洲,由于海岸带波浪、 潮汐 及沿岸流对河流搬运来的三角洲 沉积物 不同程度地改造,海相三角洲成因多样,形态多异,主要分为河控三角洲、浪控三角洲、潮控三角洲、复合型三角洲等类型。
复合型三角洲的形成是河流、波浪、潮汐三者中两种或三种作用共同控制三角洲形态的结果。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。
湖相三角洲
湖相三角洲是河流搬运的沉积物进入湖泊在河口地区形成的沉积体,为以 河流作用 为主的三角洲。三角洲以 砂岩 沉积为特色,是油气聚集的重要场所。湖泊受区域构造影响形成断陷型湖泊、坳陷型湖泊等不同类型,在不同背景下的湖泊类型,发育的湖相三角洲也存在不同类型,主要有扇三角洲、 辫状河 三角洲、 浅水三角洲 、吉尔伯特型三角洲。
扇三角洲主要发育在具有陡的 断层 边界的湖泊边缘,如伸展背景下的断陷湖泊、挤压背景下的 前陆盆地 毗邻造山带一侧的湖泊、走滑背景下断陷湖泊 ,扇三角洲有湖泊扇三角洲、海洋扇三角洲。
辫状河三角洲指辫状分流河道搬运 沉积物 进入蓄水盆地边缘卸载形成的沉积体,主要发育在具有一定的活动性,但活动性不强的构造湖泊,如箕状断陷盆地非活动一侧的湖泊,前陆盆地毗邻大陆克拉通一侧、 构造沉降 强烈的凹陷盆地的湖泊,具有一定的地形高差。 辫状河 三角洲分为远离物源区的辫状河三角洲、 冲积扇 前缘的辫状河三角洲和与 冰川 平原有关的辫状河三角洲。
浅水三角洲主要发育在构造相对稳定、 沉降 微弱的坳陷盆地湖泊,此类地形形成正常的河控三角洲,其中一种发育在浅水湖盆,即为浅水三角洲。浅水三角洲分为浅水三角洲平原、浅水三角洲前缘、前浅水三角洲3个环境和沉积单元。
吉尔伯特 型三角洲指曲流河从大型湖泊的长轴方向入湖形成的三角洲,为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。其特点为进入湖中的河水将其较粗的 沉积物 沉积在三角洲的淹没面上,形成陡峭的倾斜前积床,较细的沉积物沉积在陡坡之外的湖底,形成更平缓倾斜的底床,在三角洲前缘后面,辫状河道在三角洲平原上沉积顶组平缓倾斜的河床。 吉尔伯特型三角洲主要有 加利福尼亚州 小硫溪盆地中的曲流河三角洲。
形态指标
主要分布
全球分布
主要三角洲
恒河三角洲
恒河三角洲(Ganges Delta),也称恒河- 布拉马普特拉河 三角洲 ,面积约10万平方千米,三角洲的2/3位于 孟加拉国 该三角洲是世界上人口最稠密的沿海地区,属湿润热带气候,该三角洲主要由恒河、 雅鲁藏布江 和合流河三 大河 流组成,主要支流有恒河、 贾木纳河 和帕德玛下 梅克纳河 。
长江三角洲
长江三角洲(Yangtze Delta) ,介于北纬30°20′~32°30′,东经119°24′~122°30′之间,面积4万平方千米,分为新三角洲和老三角洲两,地形分为里下河平原南缘、河口沙洲区、 太湖平原 3部分,长江三角洲属北亚热带季风气候,雨量充沛,温暖湿润,雨热同期,年均温15~16℃,同时该区域水道纵横、湖荡棋布,素有水乡泽国之称。长江三角洲土地肥沃,盛产稻米、蚕桑、棉花、小麦、油菜和花生,是中国著名稻米产区。 苏州市 和杭嘉湖地区是中国重要蚕桑基地之一。滨海地带的棉花亦占中国国内重要地位。水产资源更为丰富,仅 太湖 拥有鱼类即达百种左右。 阳澄湖 、 淀山湖 以螃蟹著称。
长江三角洲 为中国人口最稠密的地区之一,也是中国经济最发达地区。常州、无锡、苏州、南通和泰州是重要工商业城市,其中无锡、苏州还是风景游览地和新兴的工业城市;南通、 张家港市 、 镇江市 是 长江 重要内河港口; 上海市 是全国最大工商业城市和世界著名外贸港口,也是三角洲的经济中心。苏州、 杭州市 与 扬州市 是历史文化名城,太湖沿岸、 江南运河 沿线及 钱塘江 两岸多旅游胜地。
湄公河三角洲
湄公河 三角洲(Mekong Delta),为潮控三角洲 ,是湄公河下流及其9条叉道流入 南海 时所形成的冲积平原,是 越南 第一大平原,位于北纬8°30′~11°30′和东经104°30′~106°50′之间 ,面积约4.4万平方千米,其中1/5属于 柬埔寨 , 平均海拔 不到2米,多河流、 沼泽 , 越南南方 60-70%的农业人口集中于此,是越南 稻米 生产的主要产地,也是东南亚著名的产米区之一。
湄公河自 金边 以下分成两支,在越南境内叫前江和后江,两江把三角洲分成三部分。半岛西侧 海滩 长满了 红树林 ,内地多稻田和热带丛林。前江和后江之间是平坦肥沃的平原,河渠密如蛛网。前江以北部分,西部为同塔梅平原,实际是沼泽区,雨季一片汪洋,水深3米以上,旱季也水深及膝,盛产 莲藕 和浮稻。东部为同奈平原。
珠江三角洲
珠江三角洲(Pearl River Delta) , 南海 、 广东省 中部珠江河口,介于北纬22°~23.5°之间, 北回归线 恰经其北境,为 西江 、 北江 、 东江 及 潭江 、 绥江 、 流溪河 、 增江 等在珠江河口湾内堆积而成的复合三角洲,亦为华南最大的平原,面积8 601.1平方千米,是中国第2大三角洲,分为西北江三角洲、东江三角洲。珠江三角洲气候属南亚 热带 的海洋性季风气候。年均温22℃。
珠江三角洲河网发育, 西北 江三角洲主要水道近百条,总长1600千米。东江三角洲主要水道5条,总长138千米。越往下游,河网越密。 珠江 三角洲的主要出口有8处。珠江三角洲是 中国 重要的粮、糖、 塘鱼 、蚕丝及 亚热带 水果产地。食品、纺织等 轻纺工业 发达。三角洲人口稠密,主要城市有 广州市 、 佛山市 、 江门市 、 中山市 等。 深圳市 、 珠海市 设置了经济特区。广州为华南最大的经济中心和 交通运输 枢纽。
黄河三角洲
黄河三角洲( 黄色 River Delta) ,为河控三角洲 ,是 黄河口生态旅游区 在历次淤积过程中形成的 扇形 地带,是鲁北平原的重要组成部分 ,介于东经118°31'~119°18',北纬37°34'~38°09'之间 ,面积1.16万平方千米。
黄河三角洲地势总体平缓,西高东低,南高北低,由于地处中纬度,位于暖温带,背陆面海,受欧亚大陆和 太平洋 的共同影响,属于暖温带季风型 大陆性气候 ,冬寒夏热,四季分明 ,属北温带半湿润大陆性季风气候,年均温11.7~12.6℃,年均降量530~630毫米。 黄河三角洲自然资源丰富,土地辽阔, 土层 深厚,部分地区适宜种植小麦、大豆、水稻,有20多万公顷草原,浅海区海底平坦、饵料丰富,优质鱼有 、鲈、梭、黄姑等20余种。
尼罗河三角洲
尼罗河三角洲 (Nile Delta),为浪控三角洲 ,位于埃及- 地中海 沿岸 ,由尼罗河携带的泥沙在入海口冲积而成,面积2.4万平方千米。三角洲地势低平,土壤肥沃,河网纵横,渠道密布,集中了 埃及 全国三分之二的耕地。气候炎热干燥,光照强,水源充足,灌溉农业发达,是世界古文化发祥地之一,也是世界 长绒棉 的主要产地。
密西西比三角洲
密西西比 三角洲(Mississippi River Delta),为河控三角洲 ,是 密西西比河 最北端两个河口和 墨西哥湾 之间的所有陆地和浅河口区域 ,面积2.2万平方平方米,西起朱红湾,东至钱德勒群岛,该三角洲是世界第七大河流三角洲,是美国重要的沿海地区,有美国37%的河口 沼泽 ,其分为6个次三角洲。
开发与利用
农业生产
三角洲地区集中了全球大部分的农业产业,其中 亚洲 的三角洲地区是全球稻米的主要产区, 孟加拉国 、 越南 和 缅甸 等国的三角洲在水稻生产和粮食安全方面发挥着重要作用,其中 湄公河三角洲 贡献了越南大米出口总量的50%以上。缅甸境内的伊洛瓦底三角洲是该国最重要的水稻种植区之一,超过50%的耕地用于水稻种植。 中国境内的 长江三角洲 盛产 稻米 、蚕桑和棉花,是中国著名稻米产区, 苏州市 和 杭嘉湖平原 地区是中国重要蚕桑基地之一,滨海地带的棉花亦占中国国内重要地位,水产资源更为丰富,仅 太湖 拥有鱼类即达百种左右, 阳澄湖 、 淀山湖 以螃蟹著称。 密西西比河三角洲 地区则拥有 美国 最大的商业 渔业 产业,年捕捞数百万磅的鱼类和贝类。
资源开发
三角洲是一类与油气密切相关的沉积体系,世界上许多油气田与三角洲有关,许多大型 浅水三角洲 为国际油气藏 勘探 的重点。 国际社会 在5个三角洲盆地发现了石油资源大于5亿桶的油田,在12个三角洲盆地发现了估计储量大于1亿桶石油当量 ,其中尼日尔三角洲已探明石油可采储量达45亿吨,天然气可采储量达2.7万亿立方米,是世界上第十二大油气聚集区。 浅水湖盆三角洲沉积则在中国中 新生代 地层 发育广泛且油气富集 ,长庆油气田、 大庆油田 、 辽河油田 、 胜利油田 、新疆油田等均分布在三角洲内。三角洲也可以预测 煤层 的位置,很多产煤的层位都是在三角洲中发现的。
经贸活动
全球约有5亿人居住在三角洲地带。 长江三角洲 、珠江三角洲地区是中国综合经济实力最强、国际化程度最高、经济活跃程度最高的地区之一 ,其中2023年长三角区域经济总量突破30万亿 , 上海市 是中国国际经济、金融、贸易、 航运 、科技创新中心,是中国最国际化的地区之一 , 广州市 是 粤港澳大湾区 、泛 珠碧江 三角洲 经济区 的中心城市以及 一带一路 的枢纽城市。 湄公河三角洲 则集中了 越南南方共和国 60-70%的农业人口。
学术研究
全球对三角洲进行学术科研的机构主要有荷兰三角洲研究院 等, 中国 设立了中国科学院珠江三角洲环境污染与控制研究中心 、中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站、 山东省 黄河三角洲可持续发展研究院等科研机构,对相关三角洲进行系统性的科学研究。
1885年和1990年,吉尔伯特(Gilbert)通过研究 美国 更新世邦维尔湖,提出了经典的三角洲三层结构 。 随着三角洲研究的不断深入,科学家发现吉尔伯特式结构并非适用于所有三角洲。1954年,菲斯克(Fisk)等在研究美国 密西西比河三角洲 时,发现三角洲也能在浅水环境形成,即 浅水三角洲 ,并将河控三角洲划分为深水型和浅水型。 从20世纪60年代开始, 路易斯安那州立大学 的海岸研究所持续进行10余年的现代世界主要大河三角洲的系统研究,奠定了三角洲形成的主控因素、二角洲形态的成因分类、三角洲的三维沉积格架和相模式的理论基础,这些理论一直为现代沉积学家所应用。 1974年,唐纳森(Donaldson)通过对 美国 东部石炭纪陆表海沉积的研究,进一步完善了浅水三角洲的概念,强调水深对浅水三角洲沉积的控制作用。 21世纪以来, 中国 国外学者对 浅水三角洲 的研究涉及形成机理、砂体构型、内部结构等多个方面。
20世纪70年代开始,随着近海陆架油气田的 勘探 与开发,中国学者相继对陆相湖盆三角洲沉积体系进行了系统研究。 20世纪80年代起,中国学者开始关注浅水三角洲沉积,至20世纪90年代早期,相关研究多集中在含煤盆地,认为聚煤作用控制其砂体分布。 20世纪90年代中后期,随着中国一批浅水三角洲含油气储层的陆续发现,浅水三角洲成为 沉积学 研究热点,主要通过研究中国东部陆相盆地,分析浅水三角洲的沉积特征、主控因素、砂体分布及油气储层特征等,认为浅水三角洲的沉积是湖平面升降变化、古气候、古地形、 河流作用 等多种因素共同控制的结果 , 断陷湖 盆浅水三角洲沉积开始成为新的研究热点,研究人员着重探讨 浅水三角洲 的发育规律、内部沉积结构及构造、气候、基准面变化、物源供给对浅水三角洲砂体分布的控制作用。
2021年6月,由中国 华东师范大学 河口海岸学国家重点实验室牵头发起的“大河三角洲计划”被正式列入 联合国 “海洋十年”计划,是首批入选的65个行动方案之一、28个“计划”层级的项目之一,与11个国家的科学家在15个大河三角洲开展联合研究。
环境问题与保护
三角洲面临的环境问题有三角洲侵蚀 、 海侵 和盐碱化、自然 沉降 等。 气候变化和 人类活动 是威胁三角洲地区水文、环境与生态等诸多方面的重要因素之一。 在流域来沙充足的情况下,三角洲平原可以维持充足的泥沙淤积,从而应对气候变化影响下的极端洪水事件的威胁。但由于地势低缓,三角洲自然和人为因素导致的下沉以及气候变化引起的水文条件改变 ,全球多个三角洲已面临不断萎缩的局面,洪涝风险加剧。
环境问题
三角洲侵蚀
在全球气候变化背景下, 海平面上升 、河流入海水沙变化、强风暴等极端气候事件增加致使全球不同地区的三角洲都面临着 岸滩 侵蚀后退、土地资源减少等问题。 河流和海岸工程建设、滨海资源开发等 人类活动 又进一步增加了三角洲环境的脆弱性。 如 长江三角洲 自2003年 三峡大坝 修建蓄水拦沙后,年均入海泥沙总量相对上世纪降低近75%,诱致三角洲河槽和近岸区域局部侵蚀。 全球不同三角洲侵蚀状况表现出不同的侵蚀形式,大多表现出以“潮滩侵蚀-岸线蚀退”的形式,如 黄河 三角洲 、 埃布罗河 三角洲 ;也有以“ 海床 冲刷-水下三角洲侵蚀”的形式进行,如 苏北 废黄河 三角洲 ;最严重是滨海平原丧失,如 密西西比河三角洲 等 、 印度河 三角洲。 侵蚀多表现为潮滩或滨海湿地的丧失,甚至损毁了道路、房屋、农田、沿岸工程等设施,带来较大的社会经济损失,上升为严重的海岸带灾害。
海侵和盐碱化
全球的海相三角洲均面临着海侵的问题,在 亚洲 各大三角洲尤为严重,三角洲的增长不足以抵消 海平面上升 的影响,且三角洲周由于采矿等均面临地面下沉的问题 ,海平面上升往往导致各三角洲土地盐碱化。 而 尼罗河三角洲 则面列气候暖化引发的干旱盐化问题。 各大三角洲由于人类工业活动,如筑坝、筑堤等活动导致面积减少,且消失面积逐年增加 ,其中 密西西比河三角洲 年面积消失100平方千米以上,油气工业开挖的许多运河使 大西洋 海水入浸,导致密西西比河三角洲大量半咸水 沼泽 衰亡。
自然沉降
全球主要的三角洲都面临着自然沉降的问题, 人类活动 加剧了三角洲天然的高沉降率,由于抽取大量 地下水 , 泰国 的 湄南河 三角洲每年下沉5至15厘米。由于 甲烷 开采, 意大利 的波河三角洲在20世纪下沉了3至5米。地下沉降往往伴随着沼泽的消失,造成 植被 死亡并阻止土壤形成,进而加速土地流失。
环境保护
监控三角洲变化
越南 曾在 湄公河三角洲 地区安装信号接收系统,利用遥感技术构建湄公河三角洲河岸海岸变化监测系统。 美国 路易斯安那州 在2005年设立了海岸保护和恢复管理局,负责监督 密西西比州 三角洲海岸恢复和防洪。
建立各类自然保护区及颁布法规
为保护三角洲的自然环境,各国都在三角洲建立了各类自然保护区及颁布相关法规。中国设有 山东黄河三角洲国家级自然保护区 ,截至2018年底,长江三角洲区域内各类自然保护地数量超900个,总面积超过4万平方千米,涉及三省一市均划定生态保护红线,并签署《 长江三角洲 地区环境保护工作合作协议》,发布《长三角城市环境保护合作(合肥)宣言》,进行 生态环境 共建共保。 美国 路易斯安那州 在2023年沿海总体规划中计划进行密西西比三角洲的土地恢复项目,该计划耗资超过20亿美元。 恒河三角洲 境内的横河 孙德尔本斯国家公园 、 多瑙河三角洲 均被列入世界遗产地。
相关防护工程
为防止 黄河 三角洲侵蚀灾害,各国均采取建设海岸堤防工程、生态湿地工程和泥沙补给工程等措施。
建设海堤能够有效防止潮、浪侵袭和岸线后退,海堤外侧堤面常设计为斜坡、弧形、阶梯、加糙或透空等形式,能起到消浪作用。丁坝是中国防治三角洲侵蚀的主要措施,其不仅能拦流截沙,同时也能消耗正面入射波的能量,减弱到达岸边的波浪。 离岸堤是一种平行于岸线、距水边线有一定距离的露出水面 的防护建筑物,常成组设置,使波浪受阻发生绕射,消耗 入射 波能,使 岸滩 免受海浪侵蚀,如黄河三角洲北部飞雁滩近岸采用离岸堤防止侵蚀灾害。
生态湿地工程是缓解三角洲侵蚀的有效方法之一。 各国通常采用种植硬杆植物降低水流流速和 沉积物 捕获以及防止侵蚀 ,在欧洲一些海岸护岸工程中,常见的潮滩先锋植物主要为 大米草 、海蓬子等硬干植物。 长江三角洲 于1997年人工引种了 互花米草 ,具有显著的消浪、缓流作用 ,另外 中原地区 也常种植海三棱藨草来防浪、促淤和控制海岸侵蚀,该物种是中国 特有种 ,广泛分布于长江口至 杭州湾 一带。 盐沼湿地和海岸堤坝相结合的混合护岸工程被认为是一种可持续较强的三角洲侵蚀防护措施 ,在近岸低盐海水为主的河口三角洲海岸,常采用人工措施建造岸外防波堤、突堤、人工鱼礁等,促成盐沼和生物礁的形成。
泥沙供给工程主要起到增加物源的作用。 细颗粒泥沙具有易起动和高度不固定性 ,将细颗粒泥沙补给到海洋动力较弱的海岸现有 植被 区域,利用植被的消浪作用,可以快速形成足够的 潮间带 滩涂以应对 海平面上升 所带来的三角洲海岸侵蚀的影响,从而有效提高泥沙补给的有效性。 中国黄河三角洲北部海岸侵蚀灾害严重,而 刁口河 是《黄河河口综合治理规划》的备用入海流路,启用后有大量水沙经其输入河口 ,采用的既泥沙补给缓解三角洲海岸侵蚀方案。