長江三角洲是如何形成的?
注意,不是經濟上的長三角地區,而是地貌學中長江三角洲的發育過程。先謝過各位答友
下文內容無意冒犯,僅為討論學習,可能比較枯燥。
我看到一個答案講:自從2000年前鐵器的使用,加速了長江中游四川與湖北地區的農耕進程,快速的水土流失導致了長江三角洲的形成。這麼講還是有些片面,確實很多學者認為2000年以來,長江三角洲發生了加速擴張,從之前的每千年擴張38公里,加速到了每千年80公里。先不說到底是什麼原因,但這只是三角洲的一部分沉積物,並非三角洲的形成機制。
而且讀者看完後是否有這樣的疑問:如果長江三角洲2000年內才形成,那麼長江2000前才流到東海嗎?不然2000年前的三角洲去哪兒了?系統的回答這樣的問題,需要先意識到兩件事:時間尺度,空間範圍。人類活動於全新世,即一萬年以內,生產力大幅度增強也是近兩、三千年的事,人類改造的作用無法與長時間的地質作用相比。
下面從地質基礎、演化過程、以及人類活動三個方面,來分別闡述長江三角洲是如何形成的。
1.長江三角洲的地質基礎
整個長江流域面積180.7萬平方公里,沉積物卸載量為4.78萬噸。下圖黃色部分為第四系沉積區,可以看出整條長江有三個沉積區,上游的川西平原,中下游的兩湖平原,以及長江下游平原,其它區域皆為侵蝕區。
我們通常看到的長江三角洲就是全新世一萬年以來,形成的穩定三角洲地貌。學者普遍認為,長江全新世向海推進速度很快,一萬年前入海口在揚州、鎮江一帶,一萬年後就向東延伸了200多公里,形成了現今的形態。
但其實從更大的空間尺度上看,長江搬運的沉積物沉積範圍很廣,在靠近河口區域的主三角洲全新世沉積厚度為40~60m,而向東幾百公里範圍都是長江沉積物的覆蓋區域,北部與黃河沉積物形成混雜沉積區(下圖)。
但其實從更大的空間尺度上看,長江搬運的沉積物沉積範圍很廣,在靠近河口區域的主三角洲全新世沉積厚度為40~60m,而向東幾百公里範圍都是長江沉積物的覆蓋區域,北部與黃河沉積物形成混雜沉積區(下圖)。
從剖面上看(下圖),海岸附近是全新世泥沙的沉降區,向東逐漸傾斜尖滅。底部為更早的更新世沉積物(距今12萬年~1萬年)。就是說我們現在看到的長江三角洲,其實只是整個三角洲沉積體系最年輕的、出露到海面以上的沉積物。
那更早的長江三角洲是什麼形態呢?我們把空間尺度再放大一些,從陸架邊緣的地形和沉積物調查來看(下圖),A區域為全新世1萬年以來的長江三角洲體系;而北部的B區域是距今12萬年晚更新世形成的古三角洲體系,這個古三角洲體系是由古黃河沉積物與古長江沉積物共同堆積形成的。那麼兩條大河的沉積物是怎麼勾搭在一起的呢?難道膠東半島以南曾經有古黃河的出口?這就是另一個問題了。
那更早的長江三角洲是什麼形態呢?我們把空間尺度再放大一些,從陸架邊緣的地形和沉積物調查來看(下圖),A區域為全新世1萬年以來的長江三角洲體系;而北部的B區域是距今12萬年晚更新世形成的古三角洲體系,這個古三角洲體系是由古黃河沉積物與古長江沉積物共同堆積形成的。那麼兩條大河的沉積物是怎麼勾搭在一起的呢?難道膠東半島以南曾經有古黃河的出口?這就是另一個問題了。
2.現代三角洲演化過程
話說有沉積物,才有三角洲,那我們還是從現代的長江三角洲沉積體系出發,剖幾刀看看它下面是什麼樣的,如下圖:
從A-A",B-B",C-C"三條黃色的地質剖面可以看出,整個沉積體系比想像的複雜,它並不是一個普通進擊的三角洲,它不僅嚮往自由,還很有故事。我們看從層8向上才開始出現三角洲的加積過程。而且三條不同方向的剖面都顯示:三角洲相的沉積物之下還有早期的河口沉積,以及更早的陸相衝積物(圖中Fluvial)。
從A-A",B-B",C-C"三條黃色的地質剖面可以看出,整個沉積體系比想像的複雜,它並不是一個普通進擊的三角洲,它不僅嚮往自由,還很有故事。我們看從層8向上才開始出現三角洲的加積過程。而且三條不同方向的剖面都顯示:三角洲相的沉積物之下還有早期的河口沉積,以及更早的陸相衝積物(圖中Fluvial)。
從這個的沉積序列可以大致推測出,現代三角洲的位置經歷了3個沉積過程的轉換,結合地層測年結果及每個過程中地層的韻律變化,可以得到一個故事:11000年前~8000年前期間,海平面較穩定,這個區域是河流的末端,泛濫平原化過程較為普遍,發育細粒河流相沉積物;8000年前~6000年前期間,發生了較緩慢的海侵事件,此處變成了河口,沉積體系主要受潮進潮退控制,垂向具有粗→細,細→粗變化的雙向韻律,並發育交錯層理;6000年前之後,海平面逐漸區域穩定,三角洲沉積物開始發育,逐漸向濱海加積,形成了向海傾斜的多期古扇面(如下圖)。
可以計算得出現代三角洲平原區的沉積速度約1毫米/年,而到了三角洲前緣可以達到10毫米/年。那從平面上看就出現了如下變化過程:海岸線逐漸東移,出現沙島
長江三角洲的一個典型特點是,沉積作用基本受潮汐控制,這與黃河、密西西比河等大河入海特徵有明顯的差別,主要是形成了單河道入海的模式,河流入海前少有泛濫平原化的過程,形成了連續向海擴張、沙丘疊加的特徵。
長江三角洲的一個典型特點是,沉積作用基本受潮汐控制,這與黃河、密西西比河等大河入海特徵有明顯的差別,主要是形成了單河道入海的模式,河流入海前少有泛濫平原化的過程,形成了連續向海擴張、沙丘疊加的特徵。
另外,從濱海的浙江-福建區域洋流可以看出,長江運移的物質持續向搬運,沿海岸覆蓋了很遠的範圍。這可能也是塑造三角洲形態的一個外動力因素。
另外,從濱海的浙江-福建區域洋流可以看出,長江運移的物質持續向搬運,沿海岸覆蓋了很遠的範圍。這可能也是塑造三角洲形態的一個外動力因素。
有人做過濱海陸架的地震反射剖面,也發現了14~11萬年前之間,曾存在一定時期的河流泛濫平原過程,河流控制了入海沉積物的分布。而從7000年以來就完全受海洋潮汐控制,不同時期的沉積物都呈現向南沿海的運移方式(下圖)。
有人做過濱海陸架的地震反射剖面,也發現了14~11萬年前之間,曾存在一定時期的河流泛濫平原過程,河流控制了入海沉積物的分布。而從7000年以來就完全受海洋潮汐控制,不同時期的沉積物都呈現向南沿海的運移方式(下圖)。
3.人類影響
普遍有學者認為2000年以來的長江三角洲加速擴張是與人類活動有關,從地質角度講,我比較贊同楊達源老師的觀點:
「距今6300~2000多年前,長江口向海推進速度非常緩慢。到了2000多年前仍然位在江蘇鎮江-揚州之間,在揚州一側有大沙洲即瓜洲.... 當時,鎮江是軍事重鎮,扼長江口海內外要衝,特設&<節度使&>....」
「長江河口向海推進的模式與速度的變化,與多種因素有關,如氣候變化及其長江來水來沙量的變化,河口兩側淤積侵蝕強度的變化.... 其中,佔主導地位的是長江來沙量的變化.... 晚冰期冰後期海平面的上升,不僅使長江河口位置不斷後退,而且使沉積速率最快的河段也不斷地向中遊方向推進。但是,自漢唐以來,主要是人為構築長江中下游兩岸大堤,以御長江洪水泛濫,隨著長江中下游兩岸堤防體系的日趨完善,長江中下遊河段的主要功能,也由塑造兩岸泛濫平原,而轉變為向河口輸水輸沙,導致長江河口出現大量泥沙的淤積與長江河口的快速向海推進。」
總結:全新世早期長江最後一個古河道形成於現今的位置,之後沒有再擺動過。現代長江三角洲形成於全新世早期的陸相河流沉積基礎(11000~8000年)之上,經歷了緩慢的海進過程(8000~6000年),主體三角洲相沉積形成於6000以來海平面的穩定期,並且現今仍然在向海推進。其中2000年以來的加速擴張過程,很可能與長江中下游平原自唐代以來的御洪修堤有關。
參考資料
Liu, J. P., K. H. Xu, A. C. Li, J. D. Milliman, D. M. Velozzi, S. B. Xiao, and Z. S. Yang, 2007, Flux and fate of Yangtze river sediment delivered to the East China Sea: GEOMORPHOLOGY, v. 85, p. 208-224.
楊達源, 2006, 長江地貌過程, 地質出版社.
Yang, S. L., I. M. Belkin, A. I. Belkina, Q. Y. Zhao, J. Zhu, and P. Ding, 2003, Delta response to decline in sediment supply from the Yangtze River: evidence of the recent four decades and expectations for the next half-century: ESTUARINE COASTAL AND SHELF SCIENCE, v. 57, p. 689-699.
Hori, K., Y. Saito, Q. H. Zhao, and P. X. Wang, 2002, Architecture and evolution of the tide-dominated Changjiang (Yangtze) River delta, China: SEDIMENTARY GEOLOGY, v. 146, p. 249-264.
Chen, Z. Y., B. P. Song, Z. H. Wang, and Y. L. Cai, 2000, Late Quaternary evolution of the sub-aqueous Yangtze Delta, China: sedimentation, stratigraphy, palynology, and deformation: MARINE GEOLOGY, v. 162, p. 423-441.
上游的水到了下游開闊地帶,水動力條件變弱,發生自然物理沉降,礫石等。
加上河水和海水濃度的不同,各種離子元素混合,發生化學上凝膠沉降,砂、泥、碎屑等混著凝膠。然後歷經千百年就這樣形成了啊……現在的長三角洲有部分是人工填海造陸形成的。
你要是想看專業點的,國內的話你去知網搜唄……什麼華東師大河口海岸地理、同濟海洋地質、青島海洋地質所、海洋局二所等Delta一詞源於古代尼羅河下游地區。公元前450年左右,古希臘學者希羅多德發現尼羅河河口沖積平原與希臘字母「?」相似,於是delta一詞在西方文獻中就代表了河口的三角形堆積體,中文譯名三角洲恰好形象地反映了這一地質體。他將三角洲解釋為接近或近靠河口的一些河流搬運物所形成的水下和水下的海岸堆積體。
J.巴雷爾在1912年提出了三角洲較早的現代定義,即「河流在一個穩定的水體中或靠近水體處所形成的、部分露出水面的一種沉積物」。這一定義至今仍有較好的實用性。現在自然地理學、地貌學課本上一般將三角洲定義為河流帶來的泥沙超過海洋或湖泊的搬運能力,在河口區形成的向海(湖)突出的堆積體,平面形態像一個尖頂向陸的三角形。注意三角洲的空間尺度可以隨河流含沙量、水量等因素差異極大(某種程度上與洪積扇相似)。從沉積學上講,只有三角洲沉積分布的地區才稱為三角洲。
總之,三角洲是河海(湖)相互作用的結果,是以陸源碎屑沉積物為主形成的堆積體,平面上看,它包括陸上三角洲平原和水下三角洲平原。
上面的定義中出現「河口區」這一概念,在此需要解釋一下。所謂河口,是指河流入海或入湖,與注入水體相互作用的地段。根據水動力特徵的差異,一般把河口區分為近口段、河口段、口外海濱段。如下圖。
漲潮時,潮水溯河而上,由於下泄河水的阻礙和河床的摩擦,潮流能量逐漸消耗,流速逐漸減弱,漲潮流上溯到一定距離,漲潮流速為零,漲潮流上溯的最遠斷面稱為潮流界。即潮
流界以上無漲潮流。
在潮流界以上,由於河水受潮流頂托,水面壅高,潮波的波形繼續向上游傳播,在傳播的過程中,潮高急劇降低,到潮差等於零為止,這就是潮區界。
從潮區界到潮流界的河段,叫做近口段;從潮流界到口門的河段叫做河口段;從口門到三角洲前緣坡折處叫做口外海濱段。近口段儘管受到潮汐的頂托,但仍然以河流作用為主;河口段河流與潮流共同作用,雙向水流和河床不穩定是河口段的特點;口外海濱段以海洋作用為主,除潮流作用外,還有波浪和海流的作用。一般河口區表現出三重作用(波浪、潮流、徑流)、兩種介質(海水、淡水)、雙向水流(流入、流出)、快速沉積(頂托、絮凝、斷面展寬)以及生物生產率高(營養豐富)的特點。河口地區最大的地貌單元是三角洲和三角港。
當然還是有其他的分類法的。。。
三角洲的發育,主要取決於河口地區水流變化的基本規律,因此,河口的邊界條件和水動力特徵、構造、氣候和流域自然地理等因素,都在不同程度上深刻地影響著三角洲的沉積特徵和形態類型。三角洲形成的基本條件可以概括為淺平的口外海濱區、豐富的泥沙來源和較弱的海洋動力。具體地說就是:第一,要有豐富的沉積物來源,一般來講形成三角洲要滿足年輸沙量/年徑流量&>0.24;第二,海洋的搬運侵蝕能力要較小,使泥沙可以在近海的河口區沉積下來;第三,口外海濱區地勢平坦,水深較淺,構造穩定或稍有下沉的寬淺海濱區尤其容易形成三角洲。
三角洲發育的一般形式可以總結為1. 攔門沙階段;2.河流分汊階段:(河口沙島的形成);3.沙島合併階段(河汊廢棄,沙島合併、並岸)。
攔門沙階段(發育河口沙壩與沙嘴):由一系列水下淺灘和邊灘、河口沙壩構成。河流自出口門之後,在寬淺的口外海濱,能量消耗,泥沙發生堆積,形成水下淺灘、河口沙壩,以及水下汊道。同時,口門兩側亦發育了水下邊灘。這時,口外海濱仍為一連續水體。
河流分汊階段(河口沙島形成):河口沙壩和邊灘,不斷接受陸源及海源物質的沉積而增高,逐漸露出水面,變成沙島和沙咀。原來的連續的水面也被沙島分割成幾股汊道,汊道的兩岸有時形成天然堤,堤間是低平的小海灣、瀉湖或沼澤窪地。洪水泛濫時,這些低洼地帶淤積泥沙和死亡了的植物而發育了泥炭層。這樣,窪地便逐漸消失成了沙島的組成部分。
沙島合併階段(河汊廢棄,沙島合併、並岸):被沙島分割的各股汊道,由於水量分配、輸沙特徵以及侵蝕和堆積的不均勻性,必然使得某些汊道發展成為主河道,而另一些支汊道由於水流不暢,引起淤塞和消亡,並導致了沙島的聯合或並岸。這樣,沙島、沙咀通過塞支、並連,最後成為三角洲平原。
需要注意的是這種三角洲發育模式,往往由於河口水流、波浪和潮汐作用的差異而形成多種類型。
一般模式的形象展示如下:
然而,對於某個三角洲的具體發展過程而言,它們的經歷可以很不一致。以長江三角洲為例,就不同於非洲尼日河、越南湄公河等三角洲,它不是單一的三角洲體,而是由幾個亞三角洲組合而成的複式三角洲,各亞三角洲的分布,也不像我國黃河、美國密西西比河等三角洲那樣先後交錯、排列無序,而是按形成順序,依次呈雁行排列,很有規律。
長江三角洲沉積體系由一系列單一的三角洲組成,每一個單一的三角洲都以一個河口沙壩為核心,構成完整的三角洲體,稱亞三角洲,這樣的亞三角洲體共有六期:紅橋期、黃橋期、金沙期、海門期、崇明期、長興期,它們由老到新,由西北到東南,依次排列,分布十分規則。
下面說一下三角洲的沉積結構。
早在1912年巴雷爾提出劃分三角洲的沉積結構,自上而下是頂積層、前積層、底積層。其中頂積層包括水上和水下兩部分。前者為已成陸的三角洲平原,後者是河口水下台地;前積層為三角洲前緣水下斜坡;底積層位於前積層之外,在垂向層序上,它們從上向下依次疊復。現今為適應油氣勘探,從沉積相的角度,根據河口區水動力變化、沉積物特徵、生物組合特徵的綜合分析,由陸向海把三角洲劃分為三部分:三角洲平原、三角洲前緣、前三角洲。
三角洲平原相:它是三角洲的陸上部分,以河流作用為主,沉積物具有陸相特徵。其中有淺灘相、心灘相、河漫灘相、河床相和沼澤相等。沉積物下粗上細,以粉砂為主,夾黏土及泥炭。有水平層及交錯層層理及沙質透鏡體;
三角洲前緣相:它是三角洲的水下斜坡部分,是在河、海作用相當的環境下堆積的。顆粒稍粗,以黏土質粉沙為主,發育斜層理及波狀層理;
前三角洲相:位於波基面以下,距河口最遠。以海相沉積為主,沉積物最細,主要是黏土及淤泥,富含有機質淤泥及海相生物化石,具有水平層理。
三角洲由陸上與水下兩大部分構成一個統一的三角洲整體,水下部分是陸上部分的延續,陸上部分大多由水下部分發展而成。在三角洲發展過程中,三角洲平原、三角洲前緣、前三角洲沉積層依次向海推移,疊置,由此產生三角洲沉積層由陸向海依次出現的順序與三角洲自上而下垂直層序的一致性。自下而上,沉積物由細變粗,再變細;分選性由差變好,再變差;沉積構造由水平層理向上逐漸變為波狀層理和各種類型的交錯層理,在三角洲平原上,又以水平層理為主;有機質的含量向上逐漸減少,但在三角洲平原湖沼沉積中,含量又增高。
以長江三角洲為例,長江河口沙壩主要由細沙組成,向外逐漸變為粉沙、粘土質粉沙、粉沙質粘土。與此同時,粘土礦物的含量相應增大,重礦物的含量則不斷減少,反映在沉積物的層理構造上,河口地帶水流較強,又有波浪、潮汐的作用,發育了由細沙、粉沙組成的斜層理、交錯層理;自此向海,水流強度減弱,漸變成為沙泥構成的波狀層理;在前三角洲主要是泥質夾薄層沙構成的水平層理。
根據標準的不同,可以這樣對自然界的三角洲進行分類。
我們的長江三角洲屬於徑流-潮汐型三角洲。長三角以巨大的、順潮流流向分布的長條型河口沙島、水下沙壩群為特徵,並輔以兩側寬闊的泥坪,反映了潮汐作用的影響。與潮流型的巴布亞灣和湄公河三角洲相比,長江水下三角洲區潮汐沙脊和潮流通道不夠發育,係為長江強大徑流所帶巨量泥沙堆積作用所致。三角洲前緣河口沙壩發育,呈雁形排列,向上變粗序列明顯,以細沙為主,常見交錯層理和沖刷面。三角洲底部泥質沉積中生物擾動構造痕迹普遍。三角洲平原相類型眾多,包括河湖、沼澤、貝殼沙堤和泥坪等,沉積物顆粒較細,以水平層理為主。
長江三角洲核心區的形成,很大程度上是四川和湖北農民耕作的結果,上游砍伐森林、平整土地,無意中通過水土流失製造了揚州——上海的現代三角洲。從時間來看,鐵器普及作用最大。
下面這張圖的陰影部分,就是6000-7000年來的長江口沉積,可見那時揚州鎮江乃至南京郊區都是海岸。這張圖既是海侵弱化的開始,也是中國人在上游開始燒荒種田,形成大型村落的開始。
到了2000年前,大致是這個樣子,推進的不多,只是揚州鎮江勉強從沿海地區變成了沿江地區:
中國鐵器時代開始比較晚,2000多年前的戰國後期才開始普及金屬農具。一旦中國人可以用鐵鍬和鋤頭挖土,改變地理格局的的能力就提升了幾十倍。長江流域的土地被大規模開發,結果就是這2000年比過去5000年沉積的還多。到了最近1000年,沉積速度越來越快:
第310期(老上海的痕迹):
細看上面這張圖,6000年到4000年前,推進了幾公里,到了近代,一兩個世紀就能推進幾公里。可見上游來沙數量增加很快。上海市區的形成,很大程度上和漢朝的盛衰有關。(興旺的時候爆人口,衰敗的時候人口南遷到長江流域挖地)
其實,從地質上說,上海一帶總體趨勢是下沉(不考慮海平面上升和抽取地下水因素也是如此),如果不是上游來沙填補,上海的總體趨勢是沉入海底。但由於上游不斷地水土流失,長江口的造陸效應壓倒了下沉,最終在我們這個時代形成了上海。從燈光圖來看,長江口最精華的部分有2/3是最近2000年出現的。
最近幾十年,長江上最大的變化是多了三峽工程,以及沿岸水土保持項目,結果是長江口泥沙暴跌,如果不是護岸工程發揮作用,長江三角洲會進入一個迅速收縮的階段。
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化學角度來看,是因為處在膠體範圍粒度的泥沙碎屑在陸上河流中,由於膠體的穩定性,並不會沉降。但流到出海口,海水裡的鹽含有正負離子,那麼肯定有針對膠體的反離子,反離子濃度高,膠體穩定性就差,那麼膠體就會聚沉。
實際上,破壞膠體的最好方法就是加入電解質可參看張修桂,鄒逸林主編的《中國歷史自然地理》中的相關部分。或者隨便什麼中國歷史地理教材,這都是重點部分
水力沉積
高中還是初中地理學過的吧。。。
簡單粗暴地說:長江夾帶的泥沙沖積形成的。我知道的只有這麼多了(逃
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