潮汕地區(qū)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(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)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(qū)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(jīng)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(jù)統(tǒng)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(fā)育，強調(diào)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(nèi)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(yīng)也發(fā)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(qū)全新世時期，在障壁海岸的環(huán)境下形成的三角洲，具有早期障壁內(nèi)、晚期障壁外發(fā)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(xù)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(guī)律，并建立沉積模式。

1 區(qū)域地質(zhì)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(jīng)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(guī)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(chǔ)。

韓江三角洲位于廣東省境內(nèi)粵東地區(qū)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(jīng)濟區(qū)，同時也是“潮汕文化”的發(fā)源地。據(jù)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(qū)發(fā)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(qū)域位置與全新世綜合柱狀圖（據(jù)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(fā)育的主要因素

三角洲的形成與發(fā)育的主控因素，通常為河流性質(zhì)（影響沉積負載和搬運能力的變量）、海岸沉積作用、構(gòu)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(fā)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(jié)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(cè)，海水作用較強，海平面的變化控制著沿岸沙壩的發(fā)育與遷移；而障壁內(nèi)側(cè)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(fā)展［10］。早全新世，斷塊沉降較快，利于大規(guī)模海進的發(fā)生。早全新世至中全新世早期，該區(qū)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(xiàn)今海平面2 m（圖3）。該時期三角洲全區(qū)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(xiàn)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(qū)自全新世最大海侵結(jié)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(cè)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(xù)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(zhì)在波浪作用下形成沿岸砂質(zhì)沉積體組成（圖2A，B，C），主要沿第三列島丘外側(cè)分布。第三列島丘內(nèi)緣的地區(qū)受到障壁影響，海水不能及時排出，斷續(xù)分布的沙堤亦為潮水進入提供了通道，加之西部低洼地區(qū)仍有潮水涌入，形成了潟湖（圖2D）。該地區(qū)開始發(fā)育障壁—潟湖體系，標志著韓江三角洲的發(fā)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(fā)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F(xiàn)ig.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(guān)系密切，同時，也是三角洲發(fā)育的主要的控制因素，一方面反映河流進入?yún)R水盆地沉積物質(zhì)的數(shù)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(nèi)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(fā)生季節(jié)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(nèi)北部斷塊抬升，地形坡度增大，加劇了河流對中上游地區(qū)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(xiàn)今汛期時間為每年的4月份～9月份［15］。據(jù)統(tǒng)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(nèi)大量泥沙源源不斷地被搬運至下游，為韓江三角洲的發(fā)育提供了充足的物質(zhì)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(chǔ)，現(xiàn)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(cè)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(yīng)

（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(fā)育在濱淺海的環(huán)境下。 Bates［16］、Fisher［17］、于興河［9］等，根據(jù)水體的相對密度來確定水動力狀態(tài)，韓江入海屬于低密度流，呈平面噴流。韓江出山口即進入穩(wěn)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(fā)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(wěn)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(nèi)開始發(fā)育障壁—潟湖體系。潟湖內(nèi)部，東部、西部出現(xiàn)了兩種不同的沉積環(huán)境。東部地區(qū)，水體較淺，韓江攜帶的沉積物在此大量沉積，海水后退，發(fā)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(qū)，由于潮水的涌入，水體相對較深，以發(fā)育潟湖沼澤為主。障壁外側(cè)，隨著越來越多的沉積物到達障壁外側(cè)，沙壩的數(shù)目不斷增多，也不斷地堆積，向海的方向延伸。潟湖內(nèi)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(xiàn)今差異不大。韓江三角洲發(fā)育至障壁外的開敞海域環(huán)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(nèi)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(cè)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(nèi)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(tài)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(fā)育在障壁海岸環(huán)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(fā)現(xiàn)，該種類型的三角洲形成演化過程與障壁—潟湖體系的發(fā)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(nèi)的水體動力較弱，利于來自陸內(nèi)的河流沉積物在潟湖內(nèi)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(qū)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(qū)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(fā)展期：障壁外側(cè)，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(xù)的沉積，三角洲持續(xù)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(jīng)被三角洲沉積充填，東部低洼區(qū)還有水體殘余，被人們有效地利用，建設(shè)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(guī)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(huán)。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(huán)境下發(fā)育；影響三角洲發(fā)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(fā)育及形態(tài)。如韓江三角洲，現(xiàn)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(xù)向海方向推進。

4 沉積模式

由于受海岸地質(zhì)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(qū)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(zhì)現(xiàn)象豐富、演化階段完整的韓江三角洲，根據(jù)對華南沿海的野外考察實測，并結(jié)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(wěn)定的情況下，韓江流域內(nèi)發(fā)育障壁—潟湖體系。潟湖內(nèi)部受海水作用影響較弱，以韓江攜帶的大量沉積物為主，發(fā)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(fā)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(cè)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(cè)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(tài)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—北溪的入海口附近，受到南澳島的遮擋作用，波浪作用較西部弱，在該區(qū)域形成的是以河流作用為主的三角洲，形態(tài)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(jié)論

（1）通過研究分析，總結(jié)出全新世時期，影響韓江三角洲形成與發(fā)育的主要因素：①海平面變化，早期大規(guī)模海侵，后期持續(xù)相對穩(wěn)定；② 障壁—潟湖體系，潟湖內(nèi)河流作用為主，潮汐作用次之，障壁外側(cè)的發(fā)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(nèi)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(fā)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(nèi)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(fā)育；晚全新世，原來潟湖范圍內(nèi)，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(nèi)開始形成三角洲；發(fā)展期：潟湖內(nèi)水體穩(wěn)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(cè)沉積，三角洲向海推進。

（4）韓江三角洲的沉積模式可總結(jié)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(wěn)定海平面的影響下，最終形成了整體進積，早期潟湖內(nèi)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(guān)心與幫助。

（References）

1 Wright L D.Sediment transport and deposition at river mouths：A synthesis［J］.Geological Society of America Bulletin， 1977， 88（6）： 857-868.

2 Blatt H，Middleton G V，Murray R.Origin of sedimentary rocks［M］.2nd ed.New Jersey： Prentice-Hall， Englewood Cliffs， 1972： 206-209.

3 Wilkinson B H.Matagorda Island， Texas： the evolution of a Gulf Coast barrier complex［J］.Geological Society of America Bulletin， 1975， 86（7）： 959-967.

4 Scholle P A， Spearing D R.Sandstone Deposition Environments［M］／／Tulsa Oklahoma： AAPG，1982：247-281.

5 Reinson G E.Barrier island and associated strand-plain systems［C］ ／／Walker R G.Facies Models.2nd， Geoscience Canada， 1984： 119-140.

6 王文介，歐興進，林懷兆.韓江河口發(fā)育的現(xiàn)代過程及其演變［J］.熱帶海洋，1986，5（1）：37-45.［Wang Wenjie， Ou Xingjin， Lin Huaizhao.Modern process and development of Hanjiang estuary［J］.Tropic Oceanology， 1986， 5（1）： 37-45.］

7 李春初.華南港灣海岸的地貌特征［J］.地理學(xué)報，1986，41（4）：311-320.［Li Chunchu.Geomorphic characteristics of the harbor-coasts in South China［J］.Acta Geographica Sinica， 1986， 41（4）： 311-320.］

8 李平日，黃鎮(zhèn)國，宗永強，等.韓江三角洲［M］.北京：海洋出版社，1987：3-187. ［ Li Pingri， Huang Zhenguo， Zong Yongqiang， et al.Hanjiang Delta［M］.Beijing： Ocean Press， 1987： 3-187.］

9 于興河.碎屑巖系油氣儲層沉積學(xué) ［M］.2版.北京：石油工業(yè)出版社，2008：347-349.［Yu Xinghe.Clastic Petroleum Reservoir Sedimentology［M］.2nd ed.Beijing： Petroleum Industry Press， 2008： 347-349.］

10 張虎男.斷裂作用與韓江三角洲的形成和發(fā)展［J］.海洋學(xué)報：中文版，1983，5（2）：202-211.［Zhang Hunan.Faulting controlling on the formation and development of the Hanjiang delta［J］.Acta Oceanologica Sinica： Chinese Edition， 1983， 5（2）： 202-211.］

11 李平日，黃鎮(zhèn)國，宗永強.韓江三角洲地貌發(fā)育的新認識［J］.地理學(xué)報，1988，43（1）：19-34. ［Li Pingri， Huang Zhenguo， Zong Yongqiang.New views on geomorphological development of the Hanjiang delta［J］.Acta Geographica Sinica， 1988， 43（1）： 19-34.］

12 李平日.六千年來韓江三角洲的濱線演進［J］.科學(xué)通報，1986（19）：1495-1499.［Li Pingri.The shoreline evolution of the Hanjiang delta during the past 6000 years［J］.Chinese Science Bulletin， 1986（19）： 1495-1499.］

13 李平日.六千年來韓江三角洲的濱線演進與發(fā)育模式［J］.地理研究，1987，6（2）：1-13.［Li Pingri.The shoreline evolution and the development model of the Hanjiang delta during the past 6000 years［J］.Geographical Research， 1987， 6（2）： 1-13.］

14 曾昭璇.韓江三角洲［J］.地理學(xué)報，1957，23（3）：255-273.［Zeng Zhaoxuan.Notes on the Hanjiang delta［J］.Acta Geographica Sinica，1957， 23（3）： 255-273.］

15 強學(xué)民，楊修群.華南前汛期開始和結(jié)束日期的劃分［J］.地球物理學(xué)報，2008，51（5）：1333-1345.［Qiang Xuemin， Yang Xiuqun.Onset and end of the first rainy season in South China［J］.Chinese Journal of Geophysics， 2008， 51（5）： 1333-1345.］

16 Bates C C.Rational theory of delta formation［J］.AAPG Bulletin，1953， 37（9）： 2119-2162.

17 Fisher W L， Brown L F， Jr， Scott A J， et al.Delta Systems in the Exploration for Oil and Gas［M］.Austin， Texas： University of Texas，1969：78-80.

18 郭英海，李壯福，張德高，等.海南島萬寧小海的障壁海岸沉積［J］.中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，1999，28（5）：461-464.［Guo Yinghai， Li Zhuangfu， Zhang Degao， et al.Barrier coast deposition in Wanning Xiaohai of Hainan Island［J］.Journal of China University of Mining ＆Technology， 1999， 28（5）： 461-464.］

19 Albertzart L S，Wilkinson B H.Barrier backbeach shell assemblages from the central Texas Gulf Coast［J］.Palaios， 1990， 5（4）： 346-355.

20 方國祥，李平日，黃光慶.閩南、粵東全新世海平面變化［J］.第四紀研究，1992，12（3）：233-240. ［Fang Guoxiang， Li Pingri， Huang Guangqing.Holocene sea level changes in southern Fujian and eastern Guangdong［J］.Quaternary Sciences， 1992， 12（3］： 233-240.］