三角洲(Delta),指河流在入海或入湖時,因河床比降減小,水流分汊[chà],動能減弱,挾帶的泥沙堆積下來形成的扇形堆積體,由河流補給的泥沙沉積體系,是河流進入蓄水盆地在河口地區形成的沉積體,即在河口區流速減緩的流水所攜帶的泥沙堆積而成的沖積平原,分布于河流注入海洋或湖泊的地區,其平面形態多呈三角形,頂端指向上游,底邊對著外海。匯入湖泊、河流而形成的三角洲又叫內陸河流三角洲。根據主導的河口動力學因素,可分為河控三角洲、潮控三角洲和浪控三角洲三大類;按蓄水體性質分為海相三角洲、湖相三角洲。
三角洲由水上三角洲(又稱三角洲平原)和水下三角洲兩部分組成。三角洲位于大陸和海洋環境的接觸區,是淡水和陸源沉積物輸送到沿海海洋的主要通道,其結構和演化受復雜的過程和因素控制。豐富的泥沙來源、較強的海洋侵蝕搬運能力、口外海濱區地勢平坦是形成三角洲的有利條件,三角洲的發育主要取決于河口地區水流變化的基本規律,包含河流、海洋、構造、氣候和流域自然地理等因素,即取決于河流流域和受水盆地的特性,此外河口及其鄰近地區的氣候、地質和地形等其他自然因素也影響著三角洲的形成。三角洲沉積體系由三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲組成。
全球主要三角洲有恒河三角洲、長江三角洲、湄公河三角洲、黃河三角洲、密西西比河三角洲。三角洲地區綠野沃土,營養鹽類富集,蘊藏豐富的水土資源和生物資源,且內外交通都較為便利,具有極大的開發價值。同時是地球表面主要的沉積區之一,古三角洲沉積層往往是油、氣藏的重要儲存場所,其中尼日爾三角洲是世界上第十二大油氣聚集區,淺水湖盆三角洲沉積則在中國中新生代地層發育廣泛且油氣富集。
三角洲在人類文明中具有重要地位,是主要的農業生產中心和人口中心,全球約有5億人居住在三角洲地帶,其中長江三角洲是中國綜合經濟實力最強、國際化程度最高、經濟活躍程度最高的地區之一,湄公河三角洲是東南亞著名的產米區之一,尼羅河三角洲是世界古文化發祥地之一,也是世界長絨棉的主要產地。三角洲也是全球主要的碳的儲存庫。但隨著工業活動和人口的大規模增長也面臨著海平面上升、有三角洲侵蝕、海侵和鹽堿化等環境問題。
命名
三角洲的概念源自約公元前450年,古希臘歷史學家希羅多德(Herodotus,約公元前484年至約公元前425年)觀察到尼羅河口的沖積平原在平面上形如希臘字母△,因而將其命名為三角洲(Delta),源自腓尼基語dāleth,可能意思是“門”,該詞最初用來指代尼羅河三角洲這一特定地點,用來描述淤泥流入大海以及三角形向海一側凸出的弧形。
作為河口地貌的通用術語,理查德·伊登 (Richard Eden)于1555年翻譯的彼得·安吉耶拉(Peter Martyr d'Anghiera)著作中使用了“Delta”一詞,這是該詞首次被英語著作使用。18世紀末愛德華·吉本(Edward Gibbon)的出版的著作中首次使用該詞指代類似地質特征的區域。
形成與發育
基本條件
形成三角洲的有利條件有豐富的泥沙來源、海洋的侵蝕搬運能力、口外海濱區地勢。
泥沙來源主要取決于河流輸沙量的大小。據統計,世界上多數河流年輸沙量與年徑流量的比值大于0.24時,可形成三角洲;小于0.24時,則發育河口灣。世界上每年約有160億立方米的泥沙被河流搬入海中。這些混在河水里的泥沙從上游流到下游時,由于河床逐漸擴大,降差減小,在河流注入大海時,水流分散,流速驟然減少,再加上潮水不時涌入有阻滯河水的作用,特別是海水中溶有許多電離性強的氯化鈉(鹽),它產生出的大量離子,能使那些懸浮在水中的泥沙也沉淀下來。另一方面,當河水流入海洋時,受介質條件變化影響,以膠體狀態搬運的物質在海水電解質作用下發生部分凝聚,可與沖積物共同沉積于河口。具體機制為:海水中的高濃度電解質會中和泥沙膠體表面電荷,觸發膠體聚沉過程,促使分散的泥沙顆粒團聚形成較大聚集體。因而河口沉積物主要由河流沖積的泥質和細沙質物質構成,有時也包括部分海洋或湖泊的化學沉積和生物化學沉積物。其堆積形態通常呈三角形,故稱為三角洲。
當海洋的侵蝕搬運能力較小,使得河流攜帶的大量泥沙,不能被波浪和海流帶走,在河、海相互作用的河口地區沉積,促使三角洲的長成。
口外海濱區地勢平坦,水深較淺,對波浪具有消能作用,造成河口地區水動力能量較弱的沉積環境,有利于泥沙的堆積和三角洲的發育。
影響因素
三角洲的發育主要取決于河口地區水流變化的基本規律,河流、海洋構造、氣候和流域自然地理等因素。這些因素在不同程度上深刻地影響著三角洲的沉積特征和形態類型,主要因素有河流的流速、徑流量、輸沙量和沙泥比;泄水和蓄水體的性質,特別是兩種水體的相對密度;蓄水體能量的大小和種類,以及與沉積物輸入量的相對關系;三角洲向海推進處的深度;蓄水體下墊面的性質,與沉積物的壓實沉降和堆積有關,沉積盆地的構造性質,包括其穩定性、沉降速度和海水進退等。三角洲的形成發育過程實質上是分支流河道不斷分叉和向海方向不斷推進的過程。在河口,由于海底坡度減緩,水流分散,流速突然降低,大量底負載物質便堆積下來,形成河口沙壩。
根據科爾曼(Coleman)和賴特(J.M.&wrigh)對全球不同地區數十個現代三角洲的分析,提出了12個影響三角洲發育的因素,分別是氣候、流域盆地的地形、流量、沉積物數量、河口過程、近岸波能、潮汐、風情、近岸流、大陸架坡度、受水盆地的構造運動、受水盆地的形狀,分類為氣候背景因素、構造穩定性及盆地背景因素、水動力因素。
氣候因素
三角洲發育區的氣候因素包括濕度、溫度、風系等。氣候因素通過風化作用影響物源進而控制三角洲沉積,其表現為氣候可通過控制河流流域范圍內風化產物、植被覆蓋程度,影響河流向河口區域提供不同類型的沉積物;降水量與蒸發量及其變化決定著河流徑流量的變化;風系通過影響三角洲平原區的沉積物再搬運、產生蓄水盆地的沿岸流,影響三角洲沉積體的物質組成和展布。
在溫暖潮濕氣候區,降水量大于蒸發量,植被發育,化學風化作用強烈,河流徑流量大而穩定,河水負載中的懸浮負載含量高,有利于形成大型細粒沉積的三角洲;在寒冷干旱氣候區,降水量小于蒸發量,地表植被不發育,物理風化強烈,河水中低負載和跳躍負載多,有利于粗粒沉積的三角洲發育。氣候還決定了三角洲平原原地沉積物的成分和數量。潮濕地區的三角洲平原有利于沼澤植物的生長,沉積物中常保存大量有機質,并有泥炭層的發育;干旱地區的三角洲平原沉積物中常含有蒸發鹽類礦物。風系對三角洲沉積的影響主要表現在強勁的風可以將三角洲平原的沉積物進行再搬運,并形成寬闊的風成沙原;在高風能影響的三角洲海岸,強勁的沿岸風可形成一系列與岸線平行的風成沙丘。
構造穩定性及盆地背景因素
河流流域和沉積盆地構造穩定性控制著流域區與蓄水盆地的地形形態,對流域沉積物的風化、河流沉積物的供給以及三角洲沉積的形態都起著很大作用。地形的變化控制著植被的發育、風化剝蝕的深度、水系分布的密度及河流縱剖面的坡降。在相同的氣候條件下,流域地形起伏越大,河流的侵蝕作用越強,結構成熟度差的粗粒碎屑沉積物供應量越多;反之,細粒沉積物和黏土含量增高。
沉積盆地基底的構造穩定性決定了蓄水盆地可容納空間的大小,盆地基底沉降,可容納空間就大,三角洲沉積體厚度變大,常形成巨厚三角洲;反之,盆地基底穩定或抬升,蓄水盆地可容納空間就小,常形成淺水三角洲,三角洲沉積體的厚度較小,三角洲體系內部變化緩慢。另外,蓄水盆地邊界的構造也對三角洲沉積具有重要影響,斷陷盆地邊界常發育扇三角洲,三角洲沉積體的厚度突變且厚度較大;反之,穩定的坳陷盆地邊界常發育正常三角洲,三角洲沉積體的厚度漸變,且厚度較小。
水動力因素
三角洲沉積的最重要的因素是介入三角洲沉積的水動力因素,包括進入蓄水盆地的河流,蓄水盆地的波浪、沿岸流、潮汐等。
河流是形成三角洲的主導因素,河流因素包括河流動大小、河水的流量和流速、河流的負載類型和負載量等。河流的大小主要取決于流域面積的大小,流域面積越大,河流越大,河水的流量越大。河流的流域越廣,沉積物的生產量越大;河流流量越大,年輸入沉積物的數量越大,形成的三角洲規模越大。
河流流量和流速的變化對三角洲的形態和大小也有重要影響,年徑流量集中在短時間的河流與那些年徑流量分配均勻的河流所形成的三角洲形態有很大的不同。流量不穩定的河流形成的三角洲平原上多出現迅速而頻繁遷移的辮狀分流水道和席狀砂體;而流量變化穩定的河流則傾向于發育蛇曲河道和彎曲的帶狀砂體。
河流流量的分布也影響著向三角洲輸送的沉積物的粒度變化和分選性。河流流量變化越穩定,沉積物的粒度越細,分選性河流流量小但不穩定,且集中于短暫洪水期的河流,要比流量較大但穩定的河流具有更強的搬運能力,將粗碎屑物搬運到三角洲內;形成的三角洲沉積物以顆粒粗且分選差的粗粒物質為特色。
河口地區是河流搬運的碎屑沉積物的集散中心,河流將沉積物搬運到河口,再從河口轉移分散到蓄水盆地周圍,將含有大量沉積物負載的河水流入較平靜的蓄水盆地時所呈現的狀態作為水力學中的自由噴流,根據河水和蓄水的密度差的不同,將其分為軸狀噴流和平面噴流。當河水的密度與蓄水密度相等時,形成等密度軸狀噴流。
波浪作用對河口砂體的改造和三角洲岸線的變化影響極大。在有波浪作用的岸線,三角洲平原、=角洲前緣砂體的分布和形態主要取決于河流供應沉積物的能力與波浪對沉積物改造和再分配能力的相互消長關系。在波浪作用強的河口區,河流搬運的沉積物受波浪作用改造,形成波浪作用主導的沉積砂體,如平行于岸線的沙壩。在波浪作用微弱或沒有波浪干擾的情況下,河流不斷將沉積物搬運到河口區沉積,常形成大致與岸線垂直的分流河道河口沙壩并向海延伸。
在沿岸流發育蓄水盆地,沿岸流對三角洲也有重要影響。沿岸流可引起河流帶來的沉積物沿岸進行大規模遷移,改變河口砂體的走向,甚至使河道改變入海方向。
潮汐作用
潮汐作用對三角洲的形態也有強烈的影響,尤其在強潮汐作用的河口區。由于潮流漲落形成的雙向潮流大致垂直于海岸線匯聚到河口,因此河流搬運的沉積物被潮流改造形成大致垂直海岸線的放射狀潮汐沙眷。在漲潮流占優勢的河口區,強潮汐的河口多呈喇叭形,潮汐沙脊可伸展到河道中。由于潮汐作用主要發育于海洋區域,潮汐作用對三角洲的改造主要發育于海相三角洲。
發育過程
各個三角洲隨河口水動力條件的不同,發育過程各不相同,但均可分為胚胎階段、河口沙壩的形成和河流的分汊2個過程。非洲尼日爾河三角洲,表現為單一的三角洲沉積體系,其邊緣發育濱外沙壩和潟湖,三角洲呈扇形向海推進;北美密西西比河三角洲的擴展,主要依靠汊道道兩山的決口扇形成,河流在洪水期決口改道,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個亞三角洲的組成;中國長江三角洲由幾個亞三角洲組合而成,各亞三角洲的分布按形成順序,依次呈雁行排列,不斷地向東南后退性疊置。
在三角洲的胚胎階段,河口地區水流比降減小,水面展寬,水體混合,流速急劇降低,造成泥沙迅速大量沉積,形成河口沙壩(或稱攔門沙),橫阻河口,為河口區航運的主要障礙。在河口兩側則發育了河口沙嘴或水下天然堤。
在沉積物的分異沉降過程中,砂、粉砂和粘土同時沉積,其中砂所占的比例向海減小,粘土所占比例則向海相對增長。隨著河口沙壩的出現與發展,縮小了過水斷面面積,迫使河流分流,形成汊道。汊道口又會產生新的河口沙壩,引起汊道再度分流,出現新的汊道。與此同時,沙壩不斷接受沉積,逐步堆高,向海擴展,出露水面成為河口沙島。這一過程反復進行,致使三角洲不斷向海擴展,產生多汊道的三角洲。
特征
發育特征
河口沙壩的形成和河道的分汊是三角洲發育的主要形式。河口地區流速的降低,同海水入侵的影響,促使泥沙沉積,形成河口沙壩,河口兩側則發育了河口沙嘴或水下天然堤。河口沙壩的出現縮小了過水斷面面積,迫使河流分流,形成汊道。汊道口又會產生新的河口沙壩,引起汊道再度分流,出現新的汊道。河口沙壩不斷接受越頂洪水沉積,使其逐步抬高、擴展,出露水面成為河口沙島。這一過程反復進行,致使三角洲不斷向海擴展,并產生多汊道三角洲。
隨著河口地區水流特性的變化,三角洲沉積物的粒徑大小,自河口向海區逐漸變細,河口地帶發育由細沙,粉沙組成的斜層層和交錯層理,向海漸變為由沙泥構成的波狀層理和水平層理。在三角洲沉積物,含有豐富的有機物質,以前三角洲有機質含量最高,向陸、向海逐漸減低。此外,在三角洲平原的湖沼環境中,聚集了較多的腐殖質和有機質,沉積物顏色呈灰色,青灰色。三角洲沉積中常保存著有孔蟲、介形蟲等廣鹽性微體生物屬種的殼體。與廣海區相比,河口區有孔蟲、海相介形蟲的數量少,屬種單調,殼體偏小,且與陸相微體生物共生。
河流帶來的大量泥沙,是三角洲形成的物質基礎,河流攜帶的80~90%泥沙沉積在河口地區,對于同期三角洲而言,沉積部位不同,沉積率頗有差別,一般自河口向海減小。同時從不同發育階段來看,沉積率差異亦甚為懸殊。隨著三角洲沉積物的不斷加積,促使三角洲前緣海岸線不斷地向海遷移,三角洲伸展速度因時因地而異。
完整的三角洲由陸上與水下兩部分組成。按照地貌部位和沉積層序的不同,將三角洲劃分為頂積層、前積層和底積層。頂積層可分為水上和水下兩部分,前者以湖沼、河道沉積為主,常含有機質粘土和泥炭沉積;后者是三角洲最活躍的沉積中心,沉積物顆粒較粗。
沙體特征
三角洲包含多種成因的沙體,主要有汊道河口沙壩和河口沙嘴、河槽充填沙體、潮成沙脊和波成灘脊、岸外沙壩,這些構成了三角洲的基本骨架,控制了三角洲的形態格局。依據三角洲的動力條件和沙體特征的分析,歸納為6種沙體分布型式。如密西西比河徑流強,輸沙多,口外海域潮差僅0.43米,指狀汊道河口沙壩及汊道問凹灣是該三角洲形態的顯著特色。位于干燥氣候帶的澳大利亞奧德河,年輸沙量2200萬噸,主要集中在1、2月,河口的潮差5.8米,流速達3.5米/秒,因而三角洲發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灘脊和外緣的風成沙丘帶為其特色。西非的塞內加爾河口三角洲岸線平直,發育有堡島、沙丘等。
沉積結構
三角洲由水上三角洲和水下三角洲兩部分組成。水上三角洲沉積層、水下三角洲的前坡沉積層和前三角洲沉積層相當于吉爾伯特三角洲沉積模式的頂積層、前積層和底積層,即三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲三個環境單元,其中三角洲前緣是沉積作用最活躍的地方,沉積物的粒度相對較粗,并隨著遠離河口而逐漸變細,這三個環境單元常常構成復雜的沉積作用系統。
水上三角洲
水上三角洲又稱三角洲平原,是三角洲成陸的部分,其沉積物具有陸相環境的基本特征,分為分流河道、陸上天然堤、決口扇、沼澤、淡水湖泊等沉積微相,以最大高潮位為界,分為上三角洲平原和下三角洲平原。水上三角洲以分流河道為格架,分流河道的兩側有天然堤、決口扇,而分流河道間地區常發育有沼澤、湖泊和分流間灣等,沉積物以細粒物質為主,含有少量海陸過渡相生物。
三角洲平原雖是三角洲沉積體系的一部分,但包括分流河道和分流河道間的各種小環境,如沼澤、潮坪和分流間灣,從非海相到半咸水相,各有其獨立的沉積作用規律,是一個復雜的濱海環境的組合。三角洲平原的特征是沉積環境復雜,平原的形態結構、沉積物巖性和構造都有顯著的變化;河槽分汊,各汊道水流能量減小,使三角洲岸線在一個大扇形區內向海推展;主汊道的遷移使三角洲平原的岸段向外擴展發育出次一級三角洲,稱為亞三角洲。近7000年來,密西西比河已塑造7個亞三角洲。
上三角洲平原完全脫離了潮汐的直接作用,地貌形態主要有泛濫平原、天然堤、決口扇等。
下三角洲平原處在河流和海洋動力交互作用的環境,其寬度取決于潮差大小和底坡坡降,主要地貌形態有河口邊灘、河口沙嘴、河槽、潮灘和波浪塑造的灘脊。
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兩個單元。
三角洲前坡,即三角洲前緣,是三角洲的水下部分,也是河流泥砂迅速堆積,海洋因素改造較強的地帶,被稱之為三角洲前緣臺地,寬數千米,深度不超過10米,沉積物以砂為主,相當于頂積層的水下部分和前積層的上部,主要地貌形態為汊道河口沙壩、潮成沙脊和汊道間凹灣。三角洲前坡分流河道的前端位于三角洲平原外側至波浪基準面之間,呈環帶狀分布于三角洲平原向海洋一側邊緣,三角洲前緣亞相分為水下分流河道、水下天然堤、分流間灣、河口砂壩、遠砂壩、前緣席狀砂等沉積微相,其中前緣席狀砂位于遠沙壩前面(浪基面與平均低潮線之間的高能帶),由河口沙壩和遠沙壩進一步經海水沖刷再分布于其側翼,形成薄而面積大的砂層。平均含砂量大于75%,顆粒較粗,泥質、有機質含量極少,構成良好的儲集層,其微體生物具有海陸過渡相的特點。
三角洲前緣位沉積作用以各種沙壩的形式在分流河道的河口向前進積,在靜水環境以泥質為主的三角洲中,河道相對地穩定,常形成長形沙壩;而在較淺水的粉砂質或砂質的三角洲中,河道遷移快,常形成較大的葉瓣。這些砂壩在橫向上相連,形成范圍可觀的沙席,構成葉瓣的主體。三角洲前緣沉積物的粒度相對較粗,并隨著遠離河口而逐漸變細。河流為主的三角洲分為葉瓣型的和長沙市壩型的兩類。沉積作用構成了一個吉林向海國家級自然保護區傾斜的剖面,其轉軸傾角小于20°,沉積物向盆地方向逐漸變細。由于沉積物的不斷供應,三角洲前緣逐漸向濱外推進,在剖面上形成一個較大型的向上變粗的層序,反映了河口一區海水盆地的充填作用。
前三角洲位于三角洲前緣外側的向海地帶,坡度平緩,地形平整,是三角洲的前緣地貌單元,相當于前積層下部和底積層,是三角洲體系中分布最廣、沉積最厚的地區,海底地貌為一平緩的斜坡。前角洲亞沉積物完全在海面以下,且大部分是在海水波浪所不能及的深度下由河流輸送來的懸浮物質和膠體溶液再沉積形成,主要由暗灰色黏土和粉砂質黏土組成,也有三角洲前緣滑塌來的濁積砂。
前三角洲多發育有水平層理和塊狀層理,偶見透鏡狀層理,單層厚度向上游逐漸變,發育有生物擾動構造和潛穴,含有廣鹽度的化石種屬,如介形蟲、瓣鰓綱和有孔蟲門等。前三角洲沉積物呈暗色,具細紋理,含水量高達80%,富含有機質的泥質物質,由于沉積速度和埋藏速度較快,故有利于有機質轉化為油氣,含海相生物化石。完全屬于海相沉積。在泥質含量高的黃河三角洲中,前三角洲相沉積厚度大,分布廣。
主要分類
分類標準
具體種類
三元分類方案
1975年,蓋洛韋在收集了30個近代和古代海相三角洲的資料之后,采用費舍爾關于三角洲劃分的基本原則,把砂體組合作為三角洲類型劃分的主要依據,根據河流、波浪、潮汐作用的相對強度關系劃分三角洲,提出了以河控、浪控和潮控為端元的三角圖解分類方案。
河控三角洲
河控三角洲是在河流輸入泥砂量大,波浪、潮汐作用弱,以河流作用為主,河流的建設作用超過波浪、潮汐破壞作用的條件下形成的,其特點是匯水盆地內河道分為數支分流或獨流人海,水流呈射流注入海中,在射流的兩側形成水下天然堤,大量泥沙堆積在河口沙壩上,向海方向粒度變細,河口沙壩在河道延伸方向上生長較快,呈鳥足狀向海伸出,河控三角洲主體主要包括河網砂壩型、分支間灣型2種形態類型。按照三角洲的形態分為鳥足狀三角洲和朵狀三角洲兩種類型,美國密西西比河三角洲和中國的黃河三角洲為典型的河控三角洲。
鳥足狀三角洲又稱為舌形或長形三角洲,是以河流作用為主的極端類型,為最典型的高建設性三角洲,其特點是河流輸入的泥砂量大、懸浮負載多,砂/泥比值低,有較發育的天然堤和較固定的分支河道,并沉積巨厚的前三角洲泥,向海推進快、延伸遠,分支河道和指狀砂體長短不一地向海延伸,形似鳥爪。此類三角洲發育的地貌特征是海岸曲折,呈鋸齒狀,有廣闊的三角洲平原和較發育的濱海沼澤。
朵狀三角洲形態呈向海突出的半圓狀或朵狀,也稱扇形三角洲,此類三角洲在形成時泥砂輸入量相對較少,砂/泥比值較高,波浪作用有所增強,但河流輸入沉積物的數量仍高于波浪和潮汐作用改造的能力。三角洲前緣伸向海洋的指狀砂體受到海水的沖刷、改造和再分配而形成席狀砂層,使三角洲前緣變得較為圓滑而近似于半圓形。中國的黃河、灤河、歐洲的多瑙河、非洲的尼日爾河等形成的三角洲屬此類型。
浪控三角洲
浪控三角洲主要發育在在中一高能波浪地區,平面形態呈鳥嘴狀,又稱鳥嘴狀三角洲,由于海洋的波浪作用大于河流的作用,只有一條或兩條主河道人海,分支河道少而小。河流輸入泥砂量不多,而且被波浪作用改造、再分配,在河口兩側形成一系列平行于海岸的海灘、砂嘴、砂壩,沙體往往與海岸平行或小角度相交,并在向陸一側形成半封閉的潟湖和沼澤,僅只在主河口區才有較多的砂質堆積,形成突出于河口的鳥嘴狀形態。若波浪作用以及單向沿岸流作用增強,將會克服河流作用而導致河口偏移,甚至與海岸平行,建造成遮擋河口的直線型障壁砂壩,形成掩閉型鳥嘴狀三角洲。法國的羅納河、埃及的尼羅河、意大利的波河三角洲以及巴西圣弗蘭西斯科河三角洲都屬此類型。
潮控三角洲
潮控三角洲指河流流入河口灣或其他形狀的港灣,由于潮汐作用大于河流作用,在港灣中堆積的泥砂受潮汐作用的強烈破壞和改造,僅能堆積成小型三角洲。其外形受港灣控制,故又稱港灣型三角洲,屬于破壞性三角洲的一種類型。主要發育在在中-大潮差的地區,其特點是匯水盆地大潮差、強潮流,在漲潮和退潮期間分流河道內的雙向水流成為搬運和擴散沉積物的主要動力。在分流河口及其向海的方向上,沉積物反復被潮流搬運和再沉積,形成一系列與潮流方向平行的線狀沙體。這類三角洲在河口區或其前緣向海方向,常發育因潮汐作用而形成的呈裂指狀散射且斷續分布的潮汐砂壩。這一特征是區別于其他類型三角洲的重要標志。澳大利亞北部的巴布灣三角洲,南亞恒河三角洲,中國的珠江、鴨綠江、遼河三角洲,緬甸的伊洛瓦底江三角洲屬此類型。
海相、湖相分類方案
海相三角洲
海相三角洲指河流進入海洋在河口地區形成的三角洲,由于海岸帶波浪、潮汐及沿岸流對河流搬運來的三角洲沉積物不同程度地改造,海相三角洲成因多樣,形態多異,主要分為河控三角洲、浪控三角洲、潮控三角洲、復合型三角洲等類型。
復合型三角洲的形成是河流、波浪、潮汐中兩個或三個共同作用的結果。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爾河、湄公河、科珀河三角洲。
湖相三角洲
湖相三角洲是河流搬運的沉積物進入湖泊在河口地區形成的沉積體,為以河流作用為主的三角洲。三角洲以砂巖沉積為特色,是油氣聚集的重要場所。湖泊受區域構造影響形成斷陷型湖泊、坳陷型湖泊等不同類型,在不同背景下的湖泊類型,發育的湖相三角洲也存在不同類型,主要有扇三角洲、辮狀河三角洲、淺水三角洲、吉爾伯特型三角洲。
扇三角洲主要發育在具有陡的斷層邊界的湖泊邊緣,如伸展背景下的斷陷湖泊、擠壓背景下的前陸盆地毗鄰造山帶一側的湖泊、走滑背景下斷陷湖泊,扇三角洲有湖泊扇三角洲、海洋扇三角洲。
辮狀河三角洲指辮狀分流河道搬運沉積物進入蓄水盆地邊緣卸載形成的沉積體,主要發育在具有一定的活動性,但活動性不強的構造湖泊,如箕狀斷陷盆地非活動一側的湖泊,前陸盆地毗鄰大陸克拉通一側、構造沉降強烈的凹陷盆地的湖泊,具有一定的地形高差。辮狀河三角洲分為遠離物源區的辮狀河三角洲、沖積扇前緣的辮狀河三角洲和與冰川平原有關的辮狀河三角洲。
淺水三角洲主要發育在構造相對穩定、沉降微弱的坳陷盆地湖泊,此類地形形成正常的河控三角洲,其中一種發育在淺水湖盆,即為淺水三角洲。淺水三角洲分為淺水三角洲平原、淺水三角洲前緣、前淺水三角洲3個環境和沉積單元。
吉爾伯特型三角洲指曲流河從大型湖泊的長軸方向入湖形成的三角洲,為經典的曲流河三角洲。由于水體較深或波浪作用較強,曲流河攜帶的大量碎屑物在河口形成朵葉狀、鳥足狀或席狀三角洲。其特點為進入湖中的河水將其較粗的沉積物沉積在三角洲的淹沒面上,形成陡峭的傾斜前積床,較細的沉積物沉積在陡坡之外的湖底,形成更平緩傾斜的底床,在三角洲前緣后面,辮狀河道在三角洲平原上沉積頂組平緩傾斜的河床。吉爾伯特型三角洲主要有加利福尼亞州小硫溪盆地中的曲流河三角洲。
形態指標
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),也稱恒河-布拉馬普特拉河三角洲,面積約10萬平方千米,三角洲的2/3位于孟加拉國該三角洲是世界上人口最稠密的沿海地區,屬濕潤熱帶氣候,該三角洲主要由恒河、雅魯藏布江和合流河三大河流組成,主要支流有恒河、賈木納河和帕德瑪下梅克納河。
長江三角洲
長江三角洲(Yangtze Delta),介于北緯30°20′~32°30′,東經119°24′~122°30′之間,面積4萬平方千米,分為新三角洲和老三角洲兩,地形分為里下河平原南緣、河口沙洲區、太湖平原3部分,屬中國東部北亞熱帶季風氣候,雨量充沛,溫暖濕潤,雨熱同期,年均溫15~16℃,同時該區域水道縱橫、湖蕩棋布,素有水鄉澤國之稱。長江三角洲盛產稻米、蠶桑和棉花,是中國著名稻米產區。蘇州市和杭嘉湖地區是中國重要蠶桑基地之一。濱海地帶的棉花亦占中國國內重要地位。水產資源更為豐富,僅太湖擁有魚類即達百種左右。陽澄湖、淀山湖以螃蟹著稱。
長江三角洲為中國人口稠密地區之一,也是中國經濟最發達地區。常州、無錫、蘇州和南通市是重要工商業城市;南通、張家港市、鎮江市是長江重要內河港口;上海市是全國最大工商業城市和世界著名外貿港口,也是三角洲的經濟中心。蘇州、杭州市與揚州市是歷史文化名城,太湖沿岸、江南運河沿線及錢塘江兩岸多旅游勝地。
湄公河三角洲
湄公河三角洲(Mekong Delta),為潮控三角洲,是湄公河下流及其9條叉道流入南海時所形成的沖積平原,是越南第一大平原,位于北緯8°30′~11°30′和東經104°30′~106°50′之間,面積約4.4萬平方千米,其中1/5屬于柬埔寨,平均海拔不到2米,多河流、沼澤,越南南方60-70%的農業人口集中于此,是越南稻米生產的主要產地,也是東南亞著名的產米區之一。
湄公河自金邊以下分成兩支,在越南境內叫前江和后江,兩江把三角洲分成三部分。半島西側海灘長滿了紅樹林,內地多稻田和熱帶叢林。前江和后江之間是平坦肥沃的平原,河渠密如蛛網。前江以北部分,西部為同塔梅平原,實際是沼澤區,雨季一片汪洋,水深3米以上,旱季也水深及膝,盛產蓮藕和浮稻。東部為同奈平原。
珠江三角洲
珠江三角洲(Pearl River Delta),南海、廣東省中部珠江河口,介于北緯22°~23.5°之間,北回歸線恰經其北境,為西江、北江、東江及潭江、綏江、流溪河、增江等在珠江河口灣內堆積而成的復合三角洲,亦為華南最大的平原,面積8 601.1平方千米,是中國第2大三角洲,分為西北江三角洲、東江三角洲。珠江三角洲氣候屬南亞熱帶的海洋性季風氣候。年均溫22℃。
珠江三角洲河網發育,西北江三角洲主要水道近百條,總長1600千米。東江三角洲主要水道5條,總長138千米。越往下游,河網越密。珠江三角洲的主要出口有8處。珠江三角洲是中國重要的糧、糖、塘魚、蠶絲及亞熱帶水果產地。食品、紡織等輕紡工業發達。三角洲人口稠密,主要城市有廣州市、佛山市、江門市、中山市等。深圳市、珠海市設置了經濟特區。廣州為華南最大的經濟中心和交通運輸樞紐。???
黃河三角洲
黃河三角洲(黃色 River Delta),為河控三角洲,是黃河口生態旅游區在歷次淤積過程中形成的扇形地帶,是魯北平原的重要組成部分,介于東經118°31'~119°18',北緯37°34'~38°09'之間,面積1.16萬平方千米。
黃河三角洲地勢總體平緩,西高東低,南高北低,由于地處中緯度,位于暖溫帶,背陸面海,受歐亞大陸和太平洋的共同影響,屬于暖溫帶季風型大陸性氣候,冬寒夏熱,四季分明,屬北溫帶半濕潤大陸性季風氣候,年均溫11.7~12.6℃,年均降量530~630毫米。黃河三角洲自然資源豐富,土地遼闊,土層深厚,部分地區適宜種植小麥、大豆、水稻,有20多萬公頃草原,淺海區海底平坦、餌料豐富,優質魚有、鱸、梭、黃姑等20余種。
尼羅河三角洲
尼羅河三角洲(Nile Delta),為浪控三角洲,位于埃及-地中海沿岸,由尼羅河攜帶的泥沙在入海口沖積而成,面積2.4萬平方千米。三角洲地勢低平,土壤肥沃,河網縱橫,渠道密布,集中了埃及全國三分之二的耕地。氣候炎熱干燥,光照強,水源充足,灌溉農業發達,是世界古文化發祥地之一,也是世界長絨棉的主要產地。
密西西比三角洲
密西西比三角洲(Mississippi River Delta),為河控三角洲,是密西西比河最北端兩個河口和墨西哥灣之間的所有陸地和淺河口區域,面積2.2萬平方平方米,西起朱紅灣,東至錢德勒群島,該三角洲是世界第七大河流三角洲,是美國重要的沿海地區,有美國37%的河口沼澤,其分為6個次三角洲。
開發與利用
農業生產
三角洲地區集中了全球大部分的農業產業,其中亞洲的三角洲地區是全球稻米的主要產區,孟加拉國、越南和緬甸等國的三角洲在水稻生產和糧食安全方面發揮著重要作用,其中湄公河三角洲貢獻了越南大米出口總量的50%以上。緬甸境內的伊洛瓦底三角洲是該國最重要的水稻種植區之一,超過50%的耕地用于水稻種植。中國境內的長江三角洲盛產稻米、蠶桑和棉花,是中國著名稻米產區,蘇州市和杭嘉湖平原地區是中國重要蠶桑基地之一,濱海地帶的棉花亦占中國國內重要地位,水產資源更為豐富,僅太湖擁有魚類即達百種左右,陽澄湖、淀山湖以螃蟹著稱。密西西比河三角洲地區則擁有美國最大的商業漁業產業,年捕撈數百萬磅的魚類和貝類。
資源開發
三角洲是一類與油氣密切相關的沉積體系,世界上許多油氣田與三角洲有關,許多大型淺水三角洲為國際油氣藏勘探的重點。國際社會在5個三角洲盆地發現了石油資源大于5億桶的油田,在12個三角洲盆地發現了估計儲量大于1億桶石油當量,其中尼日爾三角洲已探明石油可采儲量達45億噸,天然氣可采儲量達2.7萬億立方米,是世界上第十二大油氣聚集區。淺水湖盆三角洲沉積則在中國中新生代地層發育廣泛且油氣富集,長慶油氣田、大慶油田、遼河油田、勝利油田、新疆油田等均分布在三角洲內。三角洲也可以預測煤層的位置,很多產煤的層位都是在三角洲中發現的。
經貿活動
全球約有5億人居住在三角洲地帶。長江三角洲、珠江三角洲地區是中國綜合經濟實力最強、國際化程度最高、經濟活躍程度最高的地區之一,其中2023年長三角區域經濟總量突破30萬億,上海市是中國國際經濟、金融、貿易、航運、科技創新中心,是中國最國際化的地區之一,廣州市是粵港澳大灣區、泛珠碧江三角洲經濟區的中心城市以及一帶一路的樞紐城市。湄公河三角洲則集中了越南南方共和國60-70%的農業人口。
學術研究
全球對三角洲進行學術科研的機構主要有荷蘭三角洲研究院等,中國設立了中國科學院珠江三角洲環境污染與控制研究中心、中國科學院黃河三角洲濱海濕地生態試驗站、山東省黃河三角洲可持續發展研究院等科研機構,對相關三角洲進行系統性的科學研究。
1885年和1990年,吉爾伯特(Gilbert)通過研究美國更新世邦維爾湖,提出了經典的三角洲三層結構。隨著三角洲研究的不斷深入,科學家發現吉爾伯特式結構并非適用于所有三角洲。1954年,菲斯克(Fisk)等在研究美國密西西比河三角洲時,發現三角洲也能在淺水環境形成,即淺水三角洲,并將河控三角洲劃分為深水型和淺水型。從20世紀60年代開始,路易斯安那州立大學的海岸研究所持續進行10余年的現代世界主要大河三角洲的系統研究,奠定了三角洲形成的主控因素、二角洲形態的成因分類、三角洲的三維沉積格架和相模式的理論基礎,這些理論一直為現代沉積學家所應用。1974年,唐納森(Donaldson)通過對美國東部石炭紀陸表海沉積的研究,進一步完善了淺水三角洲的概念,強調水深對淺水三角洲沉積的控制作用。21世紀以來,中國國外學者對淺水三角洲的研究涉及形成機理、砂體構型、內部結構等多個方面。
20世紀70年代開始,隨著近海陸架油氣田的勘探與開發,中國學者相繼對陸相湖盆三角洲沉積體系進行了系統研究。20世紀80年代起,中國學者開始關注淺水三角洲沉積,至20世紀90年代早期,相關研究多集中在含煤盆地,認為聚煤作用控制其砂體分布。20世紀90年代中后期,隨著中國一批淺水三角洲含油氣儲層的陸續發現,淺水三角洲成為沉積學研究熱點,主要通過研究中國東部陸相盆地,分析淺水三角洲的沉積特征、主控因素、砂體分布及油氣儲層特征等,認為淺水三角洲的沉積是湖平面升降變化、古氣候、古地形、河流作用等多種因素共同控制的結果,斷陷湖盆淺水三角洲沉積開始成為新的研究熱點,研究人員著重探討淺水三角洲的發育規律、內部沉積結構及構造、氣候、基準面變化、物源供給對淺水三角洲砂體分布的控制作用。
2021年6月,由中國華東師范大學河口海岸學國家重點實驗室牽頭發起的“大河三角洲計劃”被正式列入聯合國“海洋十年”計劃,是首批入選的65個行動方案之一、28個“計劃”層級的項目之一,與11個國家的科學家在15個大河三角洲開展聯合研究。
環境問題與保護
三角洲面臨的環境問題有三角洲侵蝕、海侵和鹽堿化、自然沉降等。氣候變化和人類活動是威脅三角洲地區水文、環境與生態等諸多方面的重要因素之一。在流域來沙充足的情況下,三角洲平原可以維持充足的泥沙淤積,從而應對氣候變化影響下的極端洪水事件的威脅。但由于地勢低緩,三角洲自然和人為因素導致的下沉以及氣候變化引起的水文條件改變,全球多個三角洲已面臨不斷萎縮的局面,洪澇風險加劇。
環境問題
三角洲侵蝕
在全球氣候變化背景下,海平面上升、河流入海水沙變化、強風暴等極端氣候事件增加致使全球不同地區的三角洲都面臨著岸灘侵蝕后退、土地資源減少等問題。河流和海岸工程建設、濱海資源開發等人類活動又進一步增加了三角洲環境的脆弱性。如長江三角洲自2003年三峽大壩修建蓄水攔沙后,年均入海泥沙總量相對上世紀降低近75%,誘致三角洲河槽和近岸區域局部侵蝕。全球不同三角洲侵蝕狀況表現出不同的侵蝕形式,大多表現出以“潮灘侵蝕-岸線蝕退”的形式,如黃河三角洲、埃布羅河三角洲;也有以“海床沖刷-水下三角洲侵蝕”的形式進行,如蘇北廢黃河三角洲;最嚴重是濱海平原喪失,如密西西比河三角洲等、印度河三角洲。侵蝕多表現為潮灘或濱海濕地的喪失,甚至損毀了道路、房屋、農田、沿岸工程等設施,帶來較大的社會經濟損失,上升為嚴重的海岸帶災害。
海侵和鹽堿化
全球的海相三角洲均面臨著海侵的問題,在亞洲各大三角洲尤為嚴重,三角洲的增長不足以抵消海平面上升的影響,且三角洲周由于采礦等均面臨地面下沉的問題,海平面上升往往導致各三角洲土地鹽堿化。而尼羅河三角洲則面列氣候暖化引發的干旱鹽化問題。各大三角洲由于人類工業活動,如筑壩、筑堤等活動導致面積減少,且消失面積逐年增加,其中密西西比河三角洲年面積消失100平方千米以上,油氣工業開挖的許多運河使大西洋海水入浸,導致密西西比河三角洲大量半咸水沼澤衰亡。
自然沉降
全球主要的三角洲都面臨著自然沉降的問題,人類活動加劇了三角洲天然的高沉降率,由于抽取大量地下水,泰國的湄南河三角洲每年下沉5至15厘米。由于甲烷開采,意大利的波河三角洲在20世紀下沉了3至5米。地下沉降往往伴隨著沼澤的消失,造成植被死亡并阻止土壤形成,進而加速土地流失。
環境保護
監控三角洲變化
越南曾在湄公河三角洲地區安裝信號接收系統,利用遙感技術構建湄公河三角洲河岸海岸變化監測系統。美國路易斯安那州在2005年設立了海岸保護和恢復管理局,負責監督密西西比州三角洲海岸恢復和防洪。
建立各類自然保護區及頒布法規
為保護三角洲的自然環境,各國都在三角洲建立了各類自然保護區及頒布相關法規。中國設有山東黃河三角洲國家級自然保護區,截至2018年底,長江三角洲區域內各類自然保護地數量超900個,總面積超過4萬平方千米,涉及三省一市均劃定生態保護紅線,并簽署《長江三角洲地區環境保護工作合作協議》,發布《長三角城市環境保護合作(合肥)宣言》,進行生態環境共建共保。美國路易斯安那州在2023年沿海總體規劃中計劃進行密西西比三角洲的土地恢復項目,該計劃耗資超過20億美元。恒河三角洲境內的橫河孫德爾本斯國家公園、多瑙河三角洲均被列入世界遺產地。
相關防護工程
為防止黃河三角洲侵蝕災害,各國均采取建設海岸堤防工程、生態濕地工程和泥沙補給工程等措施。
建設海堤能夠有效防止潮、浪侵襲和岸線后退,海堤外側堤面常設計為斜坡、弧形、階梯、加糙或透空等形式,能起到消浪作用。丁壩是中國防治三角洲侵蝕的主要措施,其不僅能攔流截沙,同時也能消耗正面入射波的能量,減弱到達岸邊的波浪。離岸堤是一種平行于岸線、距水邊線有一定距離的露出水面的防護建筑物,常成組設置,使波浪受阻發生繞射,消耗入射波能,使岸灘免受海浪侵蝕,如黃河三角洲北部飛雁灘近岸采用離岸堤防止侵蝕災害。
生態濕地工程是緩解三角洲侵蝕的有效方法之一。各國通常采用種植硬桿植物降低水流流速和沉積物捕獲以及防止侵蝕,在歐洲一些海岸護岸工程中,常見的潮灘先鋒植物主要為大米草、海蓬子等硬干植物。長江三角洲于1997年人工引種了互花米草,具有顯著的消浪、緩流作用,另外中原地區也常種植海三棱藨草來防浪、促淤和控制海岸侵蝕,該物種是中國特有種,廣泛分布于長江口至杭州灣一帶。鹽沼濕地和海岸堤壩相結合的混合護岸工程被認為是一種可持續較強的三角洲侵蝕防護措施,在近岸低鹽海水為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、人工魚礁等,促成鹽沼和生物礁的形成。
泥沙供給工程主要起到增加物源的作用。細顆粒泥沙具有易起動和高度不固定性,將細顆粒泥沙補給到海洋動力較弱的海岸現有植被區域,利用植被的消浪作用,可以快速形成足夠的潮間帶灘涂以應對海平面上升所帶來的三角洲海岸侵蝕的影響,從而有效提高泥沙補給的有效性。中國黃河三角洲北部海岸侵蝕災害嚴重,而刁口河是《黃河河口綜合治理規劃》的備用入海流路,啟用后有大量水沙經其輸入河口,采用的既泥沙補給緩解三角洲海岸侵蝕方案。
參考資料 >
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活力廣州·灣區之心丨2020廣州城市發展高峰論壇成功舉辦.手機鳳凰網.2023-09-08
著眼未來,共建生態疏浚體系——專訪荷蘭三角洲研究院葉清華博士.中國疏浚協會.2024-03-25
廣州地化所珠江三角洲環境污染與控制研究中心平臺建設初具規模.中國科學院.2024-03-30
中國科學院黃河三角洲濱海濕地生態試驗站與黃河三角洲可持續發展研究院簽署共建濕地植物園協議.中國科學院沈陽分院.2024-03-25
“大河三角洲計劃”將建在線數據庫 合作伙伴共享科學數據.中國新聞網百家號.2024-03-31
華東師大科研團隊新發現:三角洲侵蝕危機?臺風可緩解!.華東師范大學.2024-03-31
氣候暖化引干旱鹽化問題 對尼羅河三角洲農業造成嚴重威脅.國際環保在線.2024-03-25
HOW THE DELTA FORMED.mississippiriverdelta.2024-03-25
利用遙感技術監測湄公河三角洲河岸海岸變化情況.越通社.2024-03-25
The Controversial Plan to Unleash the Mississippi.hakaimagazine.2024-03-25
山東黃河三角洲國家級自然保護區.山東黃河三角洲國家級自然保護區.2024-03-25
加強長江三角洲區域生態空間一體化管治.中國環境.2024-03-25
NEW STUDY COMPARES HUMAN CONTRIBUTIONS TO MISSISSIPPI RIVER DELTA LAND LOSS, HINTS AT SOLUTIONS.路易斯安那州立大學媒體中心.2024-03-25
孫德爾本斯國家公園.unesco.2024-03-25
Danube Delta.ramsar.2024-03-25