潮汕地区全新世障壁海岸三角洲沉积演化与砂体展布①

李晓路 于兴河 谭程鹏 杜永慧 单 新 王志兴

（1.中国地质大学（北京）能源学院 北京 100083；2.陕西延长石油（集团）研究院 西安 710075）

0 引言

三角洲是河流送给海洋的礼物［1］，也是大自然送给我们研究不同营力作用下河口区沉积过程的礼物。对三角洲的研究最早可追溯到1885～1890年，Gilbert就对美国邦维尔湖更新世湖相三角洲进行研究，之后 Barrell（1912，1914）进一步划分出了顶积层（Topset）、前积层（Forset）及底积层（Bottomset），形成了经典的吉尔伯特型三角洲模式。同时，作为十分重要的油气储层，三角洲的研究受到了充分的重视，其理论研究也相对成熟，但在不同类型三角洲沉积模式的方面还需进一步丰富、完善。

据统计，全球海岸中约有13%为有障壁的海岸。其中，我国东南沿岸障壁海岸分布较为广泛。对于障壁海岸的沉积体系，前人已进行过大量研究［2-5］，主要是将障壁海岸体系划分为滨岸、障壁岛、潮坪。其中障壁—潟湖体系，又可详细分为障壁岛、潟湖、潮汐水道、潮汐三角洲。在该体系中三角洲的发育，强调的是以潮汐为主要作用的涨潮三角洲和退潮三角洲。而对于障壁海岸体系，潮汐动力较弱的条件下，内陆河流进入潟湖形成的三角洲较少涉及。我国华南沿海分布着不同演化阶段的障壁—潟湖体系，与之相应也发育着不同阶段的三角洲沉积体系，为此类三角洲的研究提供了丰富的资源。潮汕地区全新世时期，在障壁海岸的环境下形成的三角洲，具有早期障壁内、晚期障壁外发育的大致演化过程，为研究该类型三角洲的形成与演化机制提供了连续的研究对象。本文拟对韩江三角洲进行重点研究，阐述其沉积演化机制，明确砂体展布规律，并建立沉积模式。

1 区域地质背景

我国华南沿海岸线与NE—SW向或NW—SE向的山地丘陵斜交，大致呈锯齿形（图1）。该海域的海洋动力的总体特征是潮汐弱、波浪强。其沿岸的潮汐主要是由太平洋潮波经巴士海峡传入引起的，其次是月球和太阳的引力在南海引起的潮振动，为非正规半日潮，潮差较小［6］；波浪的方向主要为SE，与海岸线走向近于垂直或斜交，波浪作用较强，平均波高达0.87～1.1 m［7］。此条件利于沿岸沙坝的堆积，进而为障壁海岸的形成奠定了基础。

韩江三角洲位于广东省境内粤东地区潮州、汕头一带，是我国华南沿海仅次于珠江三角洲的第二大三角洲。其所在的潮汕等地是我国沿海重要的经济区，同时也是“潮汕文化”的发源地。据李平日等［8］分析研究，重新划定的韩江三角洲的界线：起于潮州稍北的竹竿山南麓，东北界线是笔架山南麓—溪口—盐鸿以北贝壳堤，西北以古巷以东—蚶壳鼻山山前冲积扇外缘为界线（图1），三角洲的面积约为915.08 km2。韩江在其下游段潮州一带分叉为西溪、东溪、北溪，之后在冠山、竹蒿山一带（被称作“第三列岛丘”），再次分叉为新津河、外砂河、义丰溪等，韩江三角洲大致呈扇形分布［8］。全新世时期，潮汕地区发育障壁海岸，对韩江三角洲的形成有着重要影响。

图1 韩江三角洲区域位置与全新世综合柱状图（据李平日等，1987修改）Fig.1 Location of the Hanjiang delta region and Holocene integrated column （modified from Li， et al.， 1987）

2 影响韩江三角洲形成与发育的主要因素

三角洲的形成与发育的主控因素，通常为河流性质（影响沉积负载和搬运能力的变量）、海岸沉积作用、构造作用、盆地地形与陆架坡度（相对海平面的变化）等主要影响因素［9］。本文主要针对海平面变化、障壁—潟湖体系、河流搬运能力三个方面进行研究，分析其对韩江三角洲发育的影响作用。

2.1 海平面变化

通常认为三角洲是河流作用和海水作用长期相互作用的结果。海平面的变化标志着海水对汇水盆地的作用营力强弱的变化。对于障壁海岸三角洲而言，在障壁外侧，海水作用较强，海平面的变化控制着沿岸沙坝的发育与迁移；而障壁内侧的潟湖，河流作用较强，海平面的变化对其影响较弱。

韩江三角洲为“断块型三角洲”，盆地由NW和NE向断裂形成的断块组成，这些断块控制着韩江三角洲的形成发展［10］。早全新世，断块沉降较快，利于大规模海进的发生。早全新世至中全新世早期，该区域海平面迅速回升，早全新世海平面上升速率为4.6 mm／a，中全新世早期为 2.9 mm／a［11］，在 6 300 a 前后达到第一次高海平面，超出现今海平面2 m（图3）。该时期三角洲全区被海水淹没，并留下大量的海相沉积物，均可见海相生物［12］，如海相贝类碎屑、咸水种藻类。晚全新世，韩江流域北部的断块开始抬升，海水后退，海平面的升降幅度不大，且与现今海平面相差不大，有利于三角洲向海方向推进。

2.2 障壁—潟湖体系

韩江三角洲地区自全新世最大海侵结束之后，海水后退。在海岸的弱潮、强波浪的背景下，第三列岛丘外缘的开阔海域，河流的作用较弱，而波浪作用较强，沉积物被波浪重新分配，在河口两侧形成一系列平行于海岸分布的障壁沙坝，逐渐堆积形成平行于海岸带长约25 km断续分布的沿岸沙堤，部分为贝壳堤［13］。这里的沿岸沙堤主要由潮间带大量的贝壳以及粗碎屑物质在波浪作用下形成沿岸砂质沉积体组成（图2A，B，C），主要沿第三列岛丘外侧分布。第三列岛丘内缘的地区受到障壁影响，海水不能及时排出，断续分布的沙堤亦为潮水进入提供了通道，加之西部低洼地区仍有潮水涌入，形成了潟湖（图2D）。该地区开始发育障壁—潟湖体系，标志着韩江三角洲的发育进入新的阶段。

后期海平面的变化较小，随着三角洲的前积，障壁—潟湖体系也不断向前推移。因此，韩江三角洲发育至今，在第三列岛丘的外缘残余了多条障壁沙坝。

图2 障壁—潟湖体系野外照片Fig.2 Field photos of barrier-lagoon system

2.3 河流搬运能力

河流的搬运能力与河流的流量、流速、地形坡度、气候等因素关系密切，同时，也是三角洲发育的主要的控制因素，一方面反映河流进入汇水盆地沉积物质的数量，另一方面影响着三角洲形成的动力条件。影响韩江搬运能力的主要因素是地形和气候：①韩江流域内地形陡峻，植被稀疏，地形比降大（1.2 m／km）［14］，地表径流丰富；易发生季节性洪水，河流对河岸的侵蚀能力较强，且携带的沉积物粒度较粗。尤其是，晚全新世以来，流域内北部断块抬升，地形坡度增大，加剧了河流对中上游地区的侵蚀，增强了韩江流域各支流的搬运能力。②韩江流域地处南亚热带，不仅纬度低而且濒临海洋，雨量充沛，汛期时间较长，现今汛期时间为每年的4月份～9月份［15］。据统计韩江上游和中游的多年平均降雨量都超过1 500 mm［8］。总体来说，韩江流域地形比降大，河流径流量大，搬运能力强，流域内大量泥沙源源不断地被搬运至下游，为韩江三角洲的发育提供了充足的物质来源。

3 韩江三角洲的演化与砂体展布

韩江三角洲的形成可分为晚更新世和全新世两个时期，晚更新世形成的古韩江三角洲为全新世的新三角洲奠定了基础，现今韩江三角洲的地形轮廓是在中全新世海侵以后逐步形成的［8］（图1）。本文主要侧重阐述全新世时期障壁海岸对韩江三角洲形成的影响。

图3 韩江三角洲全新世演化及砂体展布Fig.3 Hanjiang delta Holocene evolution and sand-body distribution

3.1 三角洲的演化与砂体展布的响应

（1）早全新世开始海平面上升，中全新世早期海侵达到最大范围。该时期韩江三角洲主体发育在滨浅海的环境下。 Bates［16］、Fisher［17］、于兴河［9］等，根据水体的相对密度来确定水动力状态，韩江入海属于低密度流，呈平面喷流。韩江出山口即进入稳定水体，大量沉积物开始卸载，随河水向海散布较远，形成以河流作用为主的三角洲。此时，韩江三角洲处于形成初期，以陆缘冲积平原河道砂体和水下前缘砂体发育为主，且细粒沉积物延伸较远（图3）。

（2）中全新世中期以后，海平面趋于稳定，三角洲前积速度较快，越来越多的沉积物通过第三列岛丘，向海汇集。该时期韩江流域内开始发育障壁—潟湖体系。潟湖内部，东部、西部出现了两种不同的沉积环境。东部地区，水体较浅，韩江携带的沉积物在此大量沉积，海水后退，发育河流作用为主的三角洲，且三角洲的主体已到达第三列岛丘附近；西部低洼地区，由于潮水的涌入，水体相对较深，以发育潟湖沼泽为主。障壁外侧，随着越来越多的沉积物到达障壁外侧，沙坝的数目不断增多，也不断地堆积，向海的方向延伸。潟湖内部，三角洲平原沉积，河道砂体呈扇形分布为主；第三列岛丘外部，障壁沙坝砂体大致平行海岸线，呈条带状分布（图3）。

（3）晚全新世，海平面高度和现今差异不大。韩江三角洲发育至障壁外的开敞海域环境，受到较强的波浪作用，三角洲向海推移的速度变缓，潟湖内部只有低洼处仍存在海水。该阶段，三角洲平原的范围扩大至第三列岛丘外，韩江的分流河道在第三列岛丘外侧再次形成次级的分流河道。河流携带着大量沉积物被波浪作用改造后，在障壁外堆积，形成新的障壁沙坝。此时，韩江三角洲受到来自海洋的作用营力大于河流的营力，障壁外的韩江三角洲是在波浪作用为主、河流作用为辅的共同控制下形成的，唯北溪入海口附近受南澳岛、海山岛等岛屿的屏蔽，波浪作用较弱，仍以河流作用为主。因此，晚全新世的韩江三角洲主体是波浪作用为主的三角洲，局部仍以河流作用为主。

该时期，在潟湖内部，河道摆动迁移频繁，河道砂体叠置连片分布；障壁外，浪成三角洲沿岸砂体向海迁移，堆积成多条沿岸砂脊，三角洲分布形态大致为鸟嘴状；北溪入海口的三角洲，以水下分流河道砂体为主，呈朵叶状分布（图3）。

图4 障壁海岸三角洲演化阶段Fig.4 The evolution stages of barrier coast delta

3.2 障壁海岸三角洲演化阶段

障壁海岸三角洲是发育在障壁海岸环境下的一类三角洲。通过对韩江三角洲、螺河三角洲及万宁小海的研究发现，该种类型的三角洲形成演化过程与障壁—潟湖体系的发展过程密不可分，大致可分为以下三个阶段（图4）：

（1）形成期：障壁—潟湖体系形成，潟湖内的水体动力较弱，利于来自陆内的河流沉积物在潟湖内部的大量沉积。此时的三角洲主要受河流作用控制，受到潮汐的影响较小。障壁外，河流沉积物较少涉及，沙坝生长速度缓慢。如万宁小海障壁海岸，该地区海平面相对较低，加之障壁沙坝生长较快，小海将成为封闭的潟湖区域［18］。来自陆源的沉积物，开始在潟湖靠陆方向形成三角洲，由于潮道较窄，涌入的潮水能量较弱，对三角洲的改造作用较弱。

（2）发展期：障壁外侧，河流的泥沙逐渐增多，沙坝生长加快，障壁沙坝在不断向海推移的同时，也逐渐将潮道封闭。潟湖水体较为封闭，缺乏海洋动力（潮汐、波浪），只受到单一的河流动力控制；随着河流携带的沉积物持续的沉积，三角洲持续前积，潟湖水体少量残余；如螺河三角洲，潟湖大部分水体已经被三角洲沉积充填，东部低洼区还有水体残余，被人们有效地利用，建设成港口—乌坎港。

（3）改造期：随着三角洲的形成，障壁—潟湖体系逐渐被改造，潟湖水体为三角洲沉积充填；障壁沙坝在向海方向迁移的同时，形成规模较小的障壁—潟湖体系，潟湖再次被河流沉积物所填充，如此循环。后期河流冲过障壁沙坝直接入海，三角洲的主体开始在开阔海域环境下发育；影响三角洲发育的动力因素为河流、潮汐、波浪，三者的相互作用控制着三角洲的发育及形态。如韩江三角洲，现阶段障壁—潟湖体系已基本消失，前期的潟湖淤积成三角洲平原；障壁沙坝不断地向海迁移，至今已形成11道障壁沙坝［13］。由于受到潮汐、波浪的改造作用，三角洲前积的速度变缓，但仍继续向海方向推进。

4 沉积模式

由于受海岸地质条件、海洋动力、河流、气候、物源等多方面的影响，每个障壁海岸三角洲的形成与演化都有区别，很难用一个模式来概括障壁海岸三角洲的特点，一旦障壁—潟湖体系形成，它们的演化就大同小异。因此，针对地质现象丰富、演化阶段完整的韩江三角洲，根据对华南沿海的野外考察实测，并结合前人研究的成果进行综合分析，建立了韩江三角洲全新世沉积模式（图5）。

在海平面下降或相对稳定的情况下，韩江流域内发育障壁—潟湖体系。潟湖内部受海水作用影响较弱，以韩江携带的大量沉积物为主，发育河流作用为主的三角洲，沉积特点为河流三角洲沉积充填早期的潟湖沉积，类似进积型三角洲，典型的岩相序列为：Gt→M→Fc→Sp→St（图5b）；西部低洼处发育典型的潟湖沼泽沉积，岩相较为简单，岩相序列为：Gt→M→Fc（图5a）。障壁外侧波浪作用较强，前期波浪作用占控制地位，以改造河流的沉积物为主，形成障壁沙坝；后期韩江在第三列岛丘附近再次分叉后，河流的沉积物在障壁外侧大量沉积，此时波浪作用仍大于河流作用，三角洲不断向海方向迁移，形成了波浪作用为主的三角洲，形态为鸟嘴状。其沉积特点为多期障壁沙坝的迁移，典型的岩相序列为：M→Fl→Fr→Sw→M→Sw→St（图5c）。而在韩江支流—北溪的入海口附近，受到南澳岛的遮挡作用，波浪作用较西部弱，在该区域形成的是以河流作用为主的三角洲，形态为朵叶状。

图5 韩江三角洲全新世沉积模式Fig.5 Sedimentary model of Holocene Hanjiang delta

5 结论

（1）通过研究分析，总结出全新世时期，影响韩江三角洲形成与发育的主要因素：①海平面变化，早期大规模海侵，后期持续相对稳定；② 障壁—潟湖体系，潟湖内河流作用为主，潮汐作用次之，障壁外侧的发育受到河流、波浪、潮汐三种作用的共同影响；③河流搬运能力强，流域内比降大，汛期长，雨量充沛。

（2）对韩江三角洲全新世以来的演化阶段进行对比分析，随着不同时期三角洲的发育，砂体的展布也不同。早全新世—中全新世早期，以陆缘冲积平原河道砂体和水下前缘砂体为主，且细粒沉积物延伸较远；中全新世晚期，潟湖内以河道砂体为主，大致呈扇形分布；第三列岛丘外部，障壁沙坝砂体平行海岸线发育；晚全新世，原来潟湖范围内，河道摆动迁移频繁，砂体叠置连片分布；障壁外，砂体堆积成多条沿岸砂脊，大致呈鸟嘴状。

（3）障壁海岸三角洲的演化阶段，形成期：障壁—潟湖体系形成，潟湖内开始形成三角洲；发展期：潟湖内水体稳定，三角洲前积较快，障壁沙坝向海迁移；改造期：潟湖逐渐消失，沉积物开始在障壁沙坝外侧沉积，三角洲向海推进。

（4）韩江三角洲的沉积模式可总结为：韩江从上游携带大量的沉积物，自潮州附近开始卸载、沉积，充填潟湖，越过障壁，汇向大海。在充足的物源供给及长期稳定海平面的影响下，最终形成了整体进积，早期潟湖内河流作用为主、后期障壁外多种动力共同作用下的障壁海岸三角洲。

致谢 感谢中海石油（中国）有限公司深圳分公司研究院的周锦等同仁在野外期间给予的关心与帮助。

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