潮汕地區全新世障壁海岸三角洲沉積演化與砂體展布①

李曉路 于興河 譚程鵬 杜永慧 單 新 王志興

（1.中國地質大學（北京）能源學院 北京 100083；2.陜西延長石油（集團）研究院 西安 710075）

0 引言

三角洲是河流送給海洋的禮物［1］，也是大自然送給我們研究不同營力作用下河口區沉積過程的禮物。對三角洲的研究最早可追溯到1885～1890年，Gilbert就對美國邦維爾湖更新世湖相三角洲進行研究，之后 Barrell（1912，1914）進一步劃分出了頂積層（Topset）、前積層（Forset）及底積層（Bottomset），形成了經典的吉爾伯特型三角洲模式。同時，作為十分重要的油氣儲層，三角洲的研究受到了充分的重視，其理論研究也相對成熟，但在不同類型三角洲沉積模式的方面還需進一步豐富、完善。

據統計，全球海岸中約有13%為有障壁的海岸。其中，我國東南沿岸障壁海岸分布較為廣泛。對于障壁海岸的沉積體系，前人已進行過大量研究［2-5］，主要是將障壁海岸體系劃分為濱岸、障壁島、潮坪。其中障壁—潟湖體系，又可詳細分為障壁島、潟湖、潮汐水道、潮汐三角洲。在該體系中三角洲的發育，強調的是以潮汐為主要作用的漲潮三角洲和退潮三角洲。而對于障壁海岸體系，潮汐動力較弱的條件下，內陸河流進入潟湖形成的三角洲較少涉及。我國華南沿海分布著不同演化階段的障壁—潟湖體系，與之相應也發育著不同階段的三角洲沉積體系，為此類三角洲的研究提供了豐富的資源。潮汕地區全新世時期，在障壁海岸的環境下形成的三角洲，具有早期障壁內、晚期障壁外發育的大致演化過程，為研究該類型三角洲的形成與演化機制提供了連續的研究對象。本文擬對韓江三角洲進行重點研究，闡述其沉積演化機制，明確砂體展布規律，并建立沉積模式。

1 區域地質背景

我國華南沿海岸線與NE—SW向或NW—SE向的山地丘陵斜交，大致呈鋸齒形（圖1）。該海域的海洋動力的總體特征是潮汐弱、波浪強。其沿岸的潮汐主要是由太平洋潮波經巴士海峽傳入引起的，其次是月球和太陽的引力在南海引起的潮振動，為非正規半日潮，潮差較小［6］；波浪的方向主要為SE，與海岸線走向近于垂直或斜交，波浪作用較強，平均波高達0.87～1.1 m［7］。此條件利于沿岸沙壩的堆積，進而為障壁海岸的形成奠定了基礎。

韓江三角洲位于廣東省境內粵東地區潮州、汕頭一帶，是我國華南沿海僅次于珠江三角洲的第二大三角洲。其所在的潮汕等地是我國沿海重要的經濟區，同時也是“潮汕文化”的發源地。據李平日等［8］分析研究，重新劃定的韓江三角洲的界線：起于潮州稍北的竹竿山南麓，東北界線是筆架山南麓—溪口—鹽鴻以北貝殼堤，西北以古巷以東—蚶殼鼻山山前沖積扇外緣為界線（圖1），三角洲的面積約為915.08 km2。韓江在其下游段潮州一帶分叉為西溪、東溪、北溪，之后在冠山、竹蒿山一帶（被稱作“第三列島丘”），再次分叉為新津河、外砂河、義豐溪等，韓江三角洲大致呈扇形分布［8］。全新世時期，潮汕地區發育障壁海岸，對韓江三角洲的形成有著重要影響。

圖1 韓江三角洲區域位置與全新世綜合柱狀圖（據李平日等，1987修改）Fig.1 Location of the Hanjiang delta region and Holocene integrated column （modified from Li， et al.， 1987）

2 影響韓江三角洲形成與發育的主要因素

三角洲的形成與發育的主控因素，通常為河流性質（影響沉積負載和搬運能力的變量）、海岸沉積作用、構造作用、盆地地形與陸架坡度（相對海平面的變化）等主要影響因素［9］。本文主要針對海平面變化、障壁—潟湖體系、河流搬運能力三個方面進行研究，分析其對韓江三角洲發育的影響作用。

2.1 海平面變化

通常認為三角洲是河流作用和海水作用長期相互作用的結果。海平面的變化標志著海水對匯水盆地的作用營力強弱的變化。對于障壁海岸三角洲而言，在障壁外側，海水作用較強，海平面的變化控制著沿岸沙壩的發育與遷移；而障壁內側的潟湖，河流作用較強，海平面的變化對其影響較弱。

韓江三角洲為“斷塊型三角洲”，盆地由NW和NE向斷裂形成的斷塊組成，這些斷塊控制著韓江三角洲的形成發展［10］。早全新世，斷塊沉降較快，利于大規模海進的發生。早全新世至中全新世早期，該區域海平面迅速回升，早全新世海平面上升速率為4.6 mm／a，中全新世早期為 2.9 mm／a［11］，在 6 300 a 前后達到第一次高海平面，超出現今海平面2 m（圖3）。該時期三角洲全區被海水淹沒，并留下大量的海相沉積物，均可見海相生物［12］，如海相貝類碎屑、咸水種藻類。晚全新世，韓江流域北部的斷塊開始抬升，海水后退，海平面的升降幅度不大，且與現今海平面相差不大，有利于三角洲向海方向推進。

2.2 障壁—潟湖體系

韓江三角洲地區自全新世最大海侵結束之后，海水后退。在海岸的弱潮、強波浪的背景下，第三列島丘外緣的開闊海域，河流的作用較弱，而波浪作用較強，沉積物被波浪重新分配，在河口兩側形成一系列平行于海岸分布的障壁沙壩，逐漸堆積形成平行于海岸帶長約25 km斷續分布的沿岸沙堤，部分為貝殼堤［13］。這里的沿岸沙堤主要由潮間帶大量的貝殼以及粗碎屑物質在波浪作用下形成沿岸砂質沉積體組成（圖2A，B，C），主要沿第三列島丘外側分布。第三列島丘內緣的地區受到障壁影響，海水不能及時排出，斷續分布的沙堤亦為潮水進入提供了通道，加之西部低洼地區仍有潮水涌入，形成了潟湖（圖2D）。該地區開始發育障壁—潟湖體系，標志著韓江三角洲的發育進入新的階段。

后期海平面的變化較小，隨著三角洲的前積，障壁—潟湖體系也不斷向前推移。因此，韓江三角洲發育至今，在第三列島丘的外緣殘余了多條障壁沙壩。

圖2 障壁—潟湖體系野外照片Fig.2 Field photos of barrier-lagoon system

2.3 河流搬運能力

河流的搬運能力與河流的流量、流速、地形坡度、氣候等因素關系密切，同時，也是三角洲發育的主要的控制因素，一方面反映河流進入匯水盆地沉積物質的數量，另一方面影響著三角洲形成的動力條件。影響韓江搬運能力的主要因素是地形和氣候：①韓江流域內地形陡峻，植被稀疏，地形比降大（1.2 m／km）［14］，地表徑流豐富；易發生季節性洪水，河流對河岸的侵蝕能力較強，且攜帶的沉積物粒度較粗。尤其是，晚全新世以來，流域內北部斷塊抬升，地形坡度增大，加劇了河流對中上游地區的侵蝕，增強了韓江流域各支流的搬運能力。②韓江流域地處南亞熱帶，不僅緯度低而且瀕臨海洋，雨量充沛，汛期時間較長，現今汛期時間為每年的4月份～9月份［15］。據統計韓江上游和中游的多年平均降雨量都超過1 500 mm［8］?？傮w來說，韓江流域地形比降大，河流徑流量大，搬運能力強，流域內大量泥沙源源不斷地被搬運至下游，為韓江三角洲的發育提供了充足的物質來源。

3 韓江三角洲的演化與砂體展布

韓江三角洲的形成可分為晚更新世和全新世兩個時期，晚更新世形成的古韓江三角洲為全新世的新三角洲奠定了基礎，現今韓江三角洲的地形輪廓是在中全新世海侵以后逐步形成的［8］（圖1）。本文主要側重闡述全新世時期障壁海岸對韓江三角洲形成的影響。

圖3 韓江三角洲全新世演化及砂體展布Fig.3 Hanjiang delta Holocene evolution and sand-body distribution

3.1 三角洲的演化與砂體展布的響應

（1）早全新世開始海平面上升，中全新世早期海侵達到最大范圍。該時期韓江三角洲主體發育在濱淺海的環境下。 Bates［16］、Fisher［17］、于興河［9］等，根據水體的相對密度來確定水動力狀態，韓江入海屬于低密度流，呈平面噴流。韓江出山口即進入穩定水體，大量沉積物開始卸載，隨河水向海散布較遠，形成以河流作用為主的三角洲。此時，韓江三角洲處于形成初期，以陸緣沖積平原河道砂體和水下前緣砂體發育為主，且細粒沉積物延伸較遠（圖3）。

（2）中全新世中期以后，海平面趨于穩定，三角洲前積速度較快，越來越多的沉積物通過第三列島丘，向海匯集。該時期韓江流域內開始發育障壁—潟湖體系。潟湖內部，東部、西部出現了兩種不同的沉積環境。東部地區，水體較淺，韓江攜帶的沉積物在此大量沉積，海水后退，發育河流作用為主的三角洲，且三角洲的主體已到達第三列島丘附近；西部低洼地區，由于潮水的涌入，水體相對較深，以發育潟湖沼澤為主。障壁外側，隨著越來越多的沉積物到達障壁外側，沙壩的數目不斷增多，也不斷地堆積，向海的方向延伸。潟湖內部，三角洲平原沉積，河道砂體呈扇形分布為主；第三列島丘外部，障壁沙壩砂體大致平行海岸線，呈條帶狀分布（圖3）。

（3）晚全新世，海平面高度和現今差異不大。韓江三角洲發育至障壁外的開敞海域環境，受到較強的波浪作用，三角洲向海推移的速度變緩，潟湖內部只有低洼處仍存在海水。該階段，三角洲平原的范圍擴大至第三列島丘外，韓江的分流河道在第三列島丘外側再次形成次級的分流河道。河流攜帶著大量沉積物被波浪作用改造后，在障壁外堆積，形成新的障壁沙壩。此時，韓江三角洲受到來自海洋的作用營力大于河流的營力，障壁外的韓江三角洲是在波浪作用為主、河流作用為輔的共同控制下形成的，唯北溪入?？诟浇苣习膷u、海山島等島嶼的屏蔽，波浪作用較弱，仍以河流作用為主。因此，晚全新世的韓江三角洲主體是波浪作用為主的三角洲，局部仍以河流作用為主。

該時期，在潟湖內部，河道擺動遷移頻繁，河道砂體疊置連片分布；障壁外，浪成三角洲沿岸砂體向海遷移，堆積成多條沿岸砂脊，三角洲分布形態大致為鳥嘴狀；北溪入海口的三角洲，以水下分流河道砂體為主，呈朵葉狀分布（圖3）。

圖4 障壁海岸三角洲演化階段Fig.4 The evolution stages of barrier coast delta

3.2 障壁海岸三角洲演化階段

障壁海岸三角洲是發育在障壁海岸環境下的一類三角洲。通過對韓江三角洲、螺河三角洲及萬寧小海的研究發現，該種類型的三角洲形成演化過程與障壁—潟湖體系的發展過程密不可分，大致可分為以下三個階段（圖4）：

（1）形成期：障壁—潟湖體系形成，潟湖內的水體動力較弱，利于來自陸內的河流沉積物在潟湖內部的大量沉積。此時的三角洲主要受河流作用控制，受到潮汐的影響較小。障壁外，河流沉積物較少涉及，沙壩生長速度緩慢。如萬寧小海障壁海岸，該地區海平面相對較低，加之障壁沙壩生長較快，小海將成為封閉的潟湖區域［18］。來自陸源的沉積物，開始在潟湖靠陸方向形成三角洲，由于潮道較窄，涌入的潮水能量較弱，對三角洲的改造作用較弱。

（2）發展期：障壁外側，河流的泥沙逐漸增多，沙壩生長加快，障壁沙壩在不斷向海推移的同時，也逐漸將潮道封閉。潟湖水體較為封閉，缺乏海洋動力（潮汐、波浪），只受到單一的河流動力控制；隨著河流攜帶的沉積物持續的沉積，三角洲持續前積，潟湖水體少量殘余；如螺河三角洲，潟湖大部分水體已經被三角洲沉積充填，東部低洼區還有水體殘余，被人們有效地利用，建設成港口—烏坎港。

（3）改造期：隨著三角洲的形成，障壁—潟湖體系逐漸被改造，潟湖水體為三角洲沉積充填；障壁沙壩在向海方向遷移的同時，形成規模較小的障壁—潟湖體系，潟湖再次被河流沉積物所填充，如此循環。后期河流沖過障壁沙壩直接入海，三角洲的主體開始在開闊海域環境下發育；影響三角洲發育的動力因素為河流、潮汐、波浪，三者的相互作用控制著三角洲的發育及形態。如韓江三角洲，現階段障壁—潟湖體系已基本消失，前期的潟湖淤積成三角洲平原；障壁沙壩不斷地向海遷移，至今已形成11道障壁沙壩［13］。由于受到潮汐、波浪的改造作用，三角洲前積的速度變緩，但仍繼續向海方向推進。

4 沉積模式

由于受海岸地質條件、海洋動力、河流、氣候、物源等多方面的影響，每個障壁海岸三角洲的形成與演化都有區別，很難用一個模式來概括障壁海岸三角洲的特點，一旦障壁—潟湖體系形成，它們的演化就大同小異。因此，針對地質現象豐富、演化階段完整的韓江三角洲，根據對華南沿海的野外考察實測，并結合前人研究的成果進行綜合分析，建立了韓江三角洲全新世沉積模式（圖5）。

在海平面下降或相對穩定的情況下，韓江流域內發育障壁—潟湖體系。潟湖內部受海水作用影響較弱，以韓江攜帶的大量沉積物為主，發育河流作用為主的三角洲，沉積特點為河流三角洲沉積充填早期的潟湖沉積，類似進積型三角洲，典型的巖相序列為：Gt→M→Fc→Sp→St（圖5b）；西部低洼處發育典型的潟湖沼澤沉積，巖相較為簡單，巖相序列為：Gt→M→Fc（圖5a）。障壁外側波浪作用較強，前期波浪作用占控制地位，以改造河流的沉積物為主，形成障壁沙壩；后期韓江在第三列島丘附近再次分叉后，河流的沉積物在障壁外側大量沉積，此時波浪作用仍大于河流作用，三角洲不斷向海方向遷移，形成了波浪作用為主的三角洲，形態為鳥嘴狀。其沉積特點為多期障壁沙壩的遷移，典型的巖相序列為：M→Fl→Fr→Sw→M→Sw→St（圖5c）。而在韓江支流—北溪的入?？诟浇艿侥习膷u的遮擋作用，波浪作用較西部弱，在該區域形成的是以河流作用為主的三角洲，形態為朵葉狀。

圖5 韓江三角洲全新世沉積模式Fig.5 Sedimentary model of Holocene Hanjiang delta

5 結論

（1）通過研究分析，總結出全新世時期，影響韓江三角洲形成與發育的主要因素：①海平面變化，早期大規模海侵，后期持續相對穩定；② 障壁—潟湖體系，潟湖內河流作用為主，潮汐作用次之，障壁外側的發育受到河流、波浪、潮汐三種作用的共同影響；③河流搬運能力強，流域內比降大，汛期長，雨量充沛。

（2）對韓江三角洲全新世以來的演化階段進行對比分析，隨著不同時期三角洲的發育，砂體的展布也不同。早全新世—中全新世早期，以陸緣沖積平原河道砂體和水下前緣砂體為主，且細粒沉積物延伸較遠；中全新世晚期，潟湖內以河道砂體為主，大致呈扇形分布；第三列島丘外部，障壁沙壩砂體平行海岸線發育；晚全新世，原來潟湖范圍內，河道擺動遷移頻繁，砂體疊置連片分布；障壁外，砂體堆積成多條沿岸砂脊，大致呈鳥嘴狀。

（3）障壁海岸三角洲的演化階段，形成期：障壁—潟湖體系形成，潟湖內開始形成三角洲；發展期：潟湖內水體穩定，三角洲前積較快，障壁沙壩向海遷移；改造期：潟湖逐漸消失，沉積物開始在障壁沙壩外側沉積，三角洲向海推進。

（4）韓江三角洲的沉積模式可總結為：韓江從上游攜帶大量的沉積物，自潮州附近開始卸載、沉積，充填潟湖，越過障壁，匯向大海。在充足的物源供給及長期穩定海平面的影響下，最終形成了整體進積，早期潟湖內河流作用為主、后期障壁外多種動力共同作用下的障壁海岸三角洲。

致謝 感謝中海石油（中國）有限公司深圳分公司研究院的周錦等同仁在野外期間給予的關心與幫助。

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