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历史地质/三角洲

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瑞典拉帕河三角洲。

一个三角洲是由辫状河流沉积物形成的扇形地貌,当河流流入更大的水体时,如海洋或湖泊。如果读者在继续阅读之前已经阅读了关于河流的文章,将会有所帮助。

三角洲的动力学

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当河流流入更大的水体时,水流分散并失去能量,因此河流会倾倒其沉积负载:自然地,它会首先抛出最重的沉积物,在那里能量最高,逐渐更轻的沉积物被带到更远的海洋或湖泊中。

这意味着河流将不断地用沉积物堵塞自己的河道,导致它扇形地扩展成一个分流河网络,其间散布着沙洲。这个过程与产生辫状河流的机制类似(如之前关于河流的文章中所讨论的),以及在山区河流分散到沙漠中时产生冲积扇的机制(如关于沙漠的文章中所讨论的)。

三角洲剖面将呈现出扁平的顶积层沉积物,然后是前积层,这些沉积物倾斜进入湖泊或海洋;然后是沉积在海洋或湖泊底部的水平底积层。随着时间的推移,三角洲将向湖泊或海洋中推移,形成一个特征性的沉积夹层,较粗的顶积层覆盖在倾斜的前积层上,较粗的顶积层覆盖在较细的底积层上。

由于三角洲的分流河将不断地在其路径上倾倒沉积物,因此河流和沉积沙洲的模式不会是静止的,而是会移动和改变,在顶积层中产生复杂的沉积模式。

事实上,如果时间足够长,整条河流的流向都可能发生变化,因为三角洲会淤积。例如,密西西比河河口在过去几千年中已知发生过多次移动,而只有美国陆军工程兵团不懈的努力才使密西西比河的水流仍然通过密西西比河三角洲流入大海。

三角洲的类型

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三角洲可以分为淡水三角洲和咸水三角洲,取决于它们是流入湖泊还是海洋。关于三角洲,我们几乎所有要说的内容都同样适用于咸水三角洲和淡水三角洲。但是,它们的动力学存在一个显著差异。在咸水三角洲,河流的盐度不会像它流入的海洋那么高,因此河水密度比海水低,因此会沿着海面流动,在水平层面上与海水混合,导致混合速度和水流消散速度比淡水三角洲慢。实际结果是,淡水三角洲的前积层的倾斜角度要大得多(相对于水平线高达 25°),而咸水三角洲的前积层的倾斜角度仅为水平线几度。

咸水三角洲可以根据其动力学进一步分为潮汐主导型、波浪主导型或河流主导型,具体取决于影响其形态的主要因素。

  • 河流主导型三角洲,如密西西比河三角洲,拥有向海洋延伸的较长分流河道。
  • 潮汐主导型三角洲在近海有与潮汐方向平行的长沙洲。在内陆,在三角洲的主体中,它们有潮滩:由潮汐作用沉积的泥床。这些沉积物表现出由潮汐流产生的交错层理:由于潮汐在两个方向上流动,它们将呈现出鱼骨状交错层理,这是一种独特的沉积模式,其中交错层的集合在相反的方向上倾斜。
  • 波浪主导型三角洲中,沿岸漂移(平行于海岸的洋流)将沉积物涂抹在三角洲的表面,因此我们不会看到潮汐主导型三角洲中发现的潮汐沙洲,而是得到一组与分流河方向垂直的障壁岛

古代三角洲:我们怎么知道?

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如果河流只是最近才从通过三角洲倾倒沉积物转变而来,那么很明显三角洲以前曾经是三角洲:它不仅在形态和位置上看起来像一个三角洲,而且航拍照片还显示了河流及其分流河的以前河道。

但是那些被埋藏起来,然后被石化的古代三角洲呢?好吧,在这种情况下,它们看起来就像石化的三角洲。也许我们只能观察到这样一个三角洲的一部分,因此整个三角洲的地形可能无法看到,但我们仍然可以观察到沉积物中可见的模式。

因此,在观察岩石的垂直剖面时,我们应该期望看到较粗的水平层状顶积层,由于河流和沙洲的移动而形成的复杂沉积模式,覆盖在倾斜的前积层上,覆盖在较细的水平层状底积层上。这是一个非常典型的沉积模式,其他过程无法产生。

从水平方向观察,我们期望看到陆地和海洋沉积物相互交织的复杂模式,这反映了三角洲边缘复杂参差不齐的形状。

当我们发现化石时,它们将反映它们沉积的沉积物的性质:因此,我们期望在顶积层中看到陆地植物和动物,以及海洋鸟类等动物的化石足迹。在底积层中,我们肯定可以找到一些被洋流带到海中的陆地植物和动物的遗骸:但我们预计这些沉积物中的化石将以水生化石和海洋蠕虫的洞穴等遗迹化石为主;当然,我们无法在这些沉积物中找到化石足迹。

根据三角洲的类型,可能会提供进一步的指示:例如,如果是潮汐主导型,那么在顶积层中,我们将找到显示出潮滩特征的鱼骨状交错层理的泥岩,我们将在关于近岸沉积物的文章中进一步讨论这一现象。

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