海灘面體系

海灘面體系

海灘面體系是指呈帶狀圍繞著大陸或島嶼的邊緣連續展布,其寬度隨海灘面坡度、波浪強度、潮差大小的不同而有所變化的沉積體系。 濱海帶均呈帶狀圍繞著大陸或島嶼的邊緣連續展布,其寬度隨海灘面坡度、波浪強度、潮差大小的不同而有所變化。在坡度平緩、強潮區和具有強大向岸的風暴地帶,濱海帶可寬達數公里至十數公里(如西北歐的荷蘭海灘面,我國蘇北濱海帶等);而在陡峭的岩石海灘面,濱海帶則很窄,僅有幾十米寬(如挪威及我國東南沿海的某些地帶)。

地質特徵

濱海帶的基本地質特徵主要表現在四個方面:①深度範圍;②寬度大小;③沉積特點;④環境特徵。具體見下表:

海灘面基本地質特徵
表現特徵影響因素
深度範圍變化大,通常在20~30米;水動力條件不穩定。1、波浪與潮汐2、坡度
寬度大小不固定,數十米到數千米。1、坡度2、地貌特徵
沉積特點主要由砂岩沉積物所組成;可發育礫石沉積,但範圍規模小。1、地形2、岩性特徵
環境特徵海水反覆進退,日光充足,生物繁多,溫度和鹽度變化大。潮汐與波浪強度

深度範圍主要受正常天氣波浪強度的控制。面向大洋的開闊濱海帶,波浪強度大,波基面較深;而局限海灣的濱海帶,波浪強度小,波基面淺,濱海帶深度只有幾米深。由於波浪強度常隨季節變化以及潮汐周期對海平面波動的影響,濱海帶的上、下限總是處於經常變化的狀態。由於海灘面線的不斷遷移,可以形成較厚和較寬的海灘面沉積。除各種陸源碎屑沉積外,還可形成較發育的濱海碳酸鹽沉積。

環境分類

關於海灘面環境的劃分,不同專業的學者由於側重點的不同,其劃分方案各異。但歸結起來,主要是根據海灘面環境的主要控制因素(如:水動力條件、沉積物供給狀況、氣候變化、地貌特點、海平面升降及地質構造背景等)對其進行分類。而從沉積學的角度來看,首先可依據沉積物的類型將其劃分為陸源碎屑型海岩(砂質海灘面)和碳酸鹽(包括蒸發鹽)型海灘面兩大類;爾後,在此基礎上,再根據有無障壁性地形的存在,對砂質海灘面進一步劃分為無障壁海灘面和有障壁海灘面兩類。若根據水動力條件是以波浪作用為主,還是潮汐作用為主,又可分為海灘型海灘面和瀉湖—潮坪型海灘面;或稱浪控型與潮控型海灘面。

水動力條件

波浪作用及對沉積物的搬運

根據波浪的起因不同,海洋波浪有風浪、暴風浪和津浪(Tsunami也稱海嘯)。其中風浪是經常性持續起作用的波浪,是影響沉積作用和海灘過程的主要因素;而暴風浪與津浪均為突變性的短暫事件,但它們的作用巨大。

正常氣候時,當風吹過海平面時所形成的海(湖)面波動,由於風的流動帶有渦流和陣發性,它以不規則的切線應力作用於水面,將能量傳遞給水面。起初在水面上吹起波紋,波紋不斷發展成波浪。它是海灘面帶向沿岸傳送能量的主要形式,不僅本身具有侵蝕海灘面和搬運改造沉積物的作用,而且還可派生沿岸流(Longshore current)和回流(Rip current)。前者引起沉積物的沿岸漂流,後造成沉積向海遷移。風浪從其生成區傳播到沿岸地帶,波譜不斷發生變化;隨著海水深度變淺,依次出現風浪、涌浪(Swell)、升浪(Build—up)、破浪(Breaker)、拍岸浪(碎浪)或激浪(Surf)和衝浪(Swash)。因此,在波浪在進行能量傳導過程中,在不同的深度及海灘面帶,其波形不同,所表現的特點也各異。

潮汐作用及沉積物的搬運

潮汐和潮汐流對海灘面帶的沉積作用和沉積物的分布具有十分重要的影響,尤其是在低波能大潮差的海灘面帶、嗽叭形河口灣和海灣等地帶尤為明顯。

潮汐作用對濱海帶沉積物的搬運和沉積、沉積相帶的分布以及沉積層序的結構都有重大的影響。Barwis和Hayes(1976)指出海灘面形態、砂體的分布與潮差大小有密切的聯繫。例如,在小潮差地區,潮流動能較弱,易發育具狹長的障壁島的海灘面帶。進潮口數量少,沖溢扇發育,障壁島後常發育有瀉湖。在中潮差地區,有較多的入潮口切割障壁島,障壁島短小,而潮汐三角洲較發育,障壁島後潮坪發育非常廣泛。在大潮差地帶,潮流能量大,常在河口灣內形成平行潮流方向的潮汐沙脊,沿岸地帶有廣闊的潮坪出現。

內部構成

海灘面體系 海灘面體系

海灘是一種與大海連通的無障壁海灘面帶,由陸向海依次出現風成沙丘→後濱→前濱→臨濱,再向外過渡為遠濱或稱陸架體系(如圖)。

1.臨濱沉積

臨濱又稱近濱,是指從平均低潮線至波基面之間經常淹沒在海水中的地帶。根據臨濱沉積的結構、物理構造和生物特徵將其區分為下臨濱、中臨濱和上臨濱沉積。

下臨濱通常由砂、粉砂和泥的薄互層組成,每個沉積作用單元(幾厘米厚)被認為是與風暴事件有關。典型的遺蹟化石包括直立管,如 Asterosoma(海星跡),以 及 食 懸浮 物 和 食 沉 積 物 的 遺 跡 組 合,如 Thalassinoides(海 生 跡 )和Teichichnus(牆跡);中臨濱受到更強大的波浪及其伴生的沿岸流和離岸流的作用,留下更複雜的沉積記錄。在好天氣時形成向岸或斜交岸線傾斜的、中等規模的前積層和近於平行的紋層。在古代沉積物中存在平行於海灘面的單向或雙向的重要的沿岸流沉積物。中臨濱的風暴沉積比下臨濱的厚,而且構成透鏡狀,每個沉積單元可達 1m。Skolithos(石針跡)和 Rosselia、Diplocraterion和 Ophiomorpha(蛇形跡)是常見的遺蹟化石;上臨濱相當於破波帶的上部,受強大的向岸流、離岸流和沿岸流的控制。好天氣時,向海傾斜的槽狀交錯層是特徵性的構造,但隨著沿岸流的增強,槽軸傾向變為平行於岸線方向。遺蹟化石以 Skolithos(石針跡)居多。

2.前濱沉積

前濱位於平均高潮線與平均低潮線之間,相當于波浪沖流帶,是海灘的主要部分。前濱帶的主要層理類型是平行層理和大型低角度海灘沖洗交錯層理。但也可以看到一些向陸傾向的較陡的紋層砂。沿灘肩頂部的貝殼富集層記錄了波浪上沖的界線。

前濱帶可有一個或多個大致平行於岸線分布的沿岸沙壩,其發育程度與海灘面波浪的能量大小有關,波能愈弱沙壩愈不發育。在橫剖面上,沙壩呈不對稱狀,向海坡度較緩,與其相應的紋層傾角也極平緩;而向陸一側坡度較陡,主要由傾角 16~20°的板狀交錯層理組成。

3.後濱沉積

後濱是海灘的上部,位於平均高潮線以上,只有在特大風暴或異常高潮期間才會受到海水作用。最主要的沉積物是水平紋層的砂,有時也有低角度的交錯層理。

後濱地區通常發育有灘肩,灘肩一般位於高潮線附近,它可以單獨出現或平行成排出現,高一般為幾米,寬幾十米,長几百米至幾千米。主要由砂、礫和介殼碎屑等粗粒沉積物組成。

4.濱岸的風成沙丘沉積

指後濱帶以上經風的改造作用而成的沙丘堆積,它們沿海灘面可占據相當的寬度。在砂供應充足,並且向岸有盛行強風地區經常發育風成沙丘。風成沙丘以分選好的中 -細砂為特徵,具大型的風成沙丘交錯層理,前積紋層相當陡(傾角可達 30~40°)。

各成因相時空分布規律

海灘面體系各成因相之間分布特點有:

① 在沉積傾向上,各種成因相隨水動力條件和水深的改變而呈有序排列,成因相之間均為過渡關係;

② 在沉積走向上,各成因相可延伸很遠,且平行岸線分布;

③ 在時間序列上,最容易保存下來的是向海進積的海灘面體系。

這種推進層序的特點是,臨濱沉積覆蓋在遠濱沉積之上,前濱沉積覆蓋在臨濱沉積之上,而前濱沉積又被後濱沉積所覆蓋。總的來說,具有由下向上粒度變粗、生物擾動減弱,而波浪成因的沉積構造相應增多,沉積物分選向上變好的特點。

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