[科普中國]-潮坪體系

背景

Boesma(1969)在研究潮道內(nèi)大型沙波移動所產(chǎn)生的沉積構(gòu)造時提出了潮汐束狀體(Tidalbundle)的概念和由潮汐束狀體的厚度變化得出大、小潮旋回(Spring一neapeyeie)的概念。這兩個重要概念被廣泛用于潮汐沉積的研究。

近年來,它們又被用于非潮道潮坪沉積的分析。由潮道沉積研究導(dǎo)出的兩個概念及方法能否用于潮坪沉積的研究,其核心問題是潮坪沉積韻律能否與所經(jīng)歷的周期性因素出現(xiàn)的次數(shù)對等。這涉及沉積和保存的關(guān)系、事件在潮坪沉積中的作用、沉積間斷在潮坪沉積中的地位等一系列問題。1

潮坪潮坪又稱潮灘，發(fā)育在波浪能量低的、具明顯潮汐周期（大中潮差）的平緩傾斜的海岸地區(qū)，或形成于沿岸海岸、瀉湖、河口灣和受潮汐影響的三角洲沉積地區(qū)。一般來說，潮坪是由被潮道和潮溝所切割的平原組成的。它可分出潮上帶、潮間帶和潮下帶。然而構(gòu)成潮坪的主要部分是潮間帶，也稱潮間坪，因?yàn)槌逼簠^(qū)地形坡度極為平緩，潮坪上潮汐水位升降的幅度（即潮差）一般為2～3m，最大可達(dá)10～15m，故在平面上可出現(xiàn)相當(dāng)寬闊的潮間帶。如德國北海潮坪的潮差為2.4～4m，其潮間帶可達(dá)7km。在潮間坪的高潮線附近，是一個低能環(huán)境，泥質(zhì)沉積為主，稱為“泥坪”或“高潮坪”；低潮線附近能量高，以砂質(zhì)沉積為主，稱為“砂坪”或“低潮坪”；二者之間的過渡地帶，能量中等，具砂泥質(zhì)沉積，稱“混合坪”或“中潮坪”。潮坪的潮上部分稱潮上坪，發(fā)育為沼澤和鹽坪。潮坪的潮下部分主要為潮汐水道、水下砂壩和砂灘所占據(jù)。潮坪上由于潮汐水位的升降而形成潮流。潮流的運(yùn)動和沖刷使潮坪出現(xiàn)大量的潮渠和潮溝，它們向陸地出現(xiàn)分叉，形若樹枝狀。潮流的流速一般為30～50cm/s。在潮渠或潮汐水道內(nèi)流速可達(dá)1.5m/s。這是潮坪環(huán)境中能量最高的地區(qū)。潮流的運(yùn)動和沖刷作用是潮坪上層理、波痕等各種沉積構(gòu)造形成的重要原因。

內(nèi)部構(gòu)成潮坪沉積體系出現(xiàn)在波浪能量低的中潮差和大潮差地區(qū)。該體系主要包括了潮下帶沉積、潮間帶沉積(狹義的潮坪或潮間坪)、潮上帶沉積和潮道等四種成因相。

1.潮道沉積

潮道通常發(fā)育于潮間帶和潮下帶，其底部是具介殼碎屑的粗砂巖和大量泥礫的滯留沉積物，向上砂泥質(zhì)增多。在潮坪體系的不同地帶，潮道的特征也不同。由海向陸，根據(jù)巖性特征可分為砂質(zhì)潮道、砂泥質(zhì)混合潮道和泥質(zhì)潮道。在同一方向上，潮道的形態(tài)也有變化：潮下部分，潮道較直，潮汐脊和縱向沙壩、斜向沙壩等比較發(fā)育，側(cè)向遷移能力強(qiáng);在砂質(zhì)潮間帶，潮道也較直，分支較少，剖面上的形態(tài)比較對稱;在泥質(zhì)潮間帶，潮道呈樹枝狀，剖面形態(tài)極不對稱，彎曲度增高，有發(fā)育很好的曲流沙壩，并以向潮道緩傾斜的側(cè)向加積層理為特征。在潮道砂質(zhì)沉積物中，作為漲、退潮流的反映，一般具有羽狀交錯層理，但由于通常只有一個方向的主潮流，其結(jié)果出現(xiàn)了由單向交錯層理組成的具多個再作用面的砂層。

2.潮下帶沉積

潮下帶位于平均低潮線以下，主要由潮道中的沙壩和淺灘沉積物組成，是以砂質(zhì)為主的沉積區(qū)。由于潮流能量大，再加上波浪的作用，發(fā)育大型交錯層理，也有波痕紋理、平行紋理和雙黏土層出現(xiàn)。

3.潮間帶沉積

潮間帶位于平均高潮線與平均低潮線之間。由海向陸依次出現(xiàn)砂坪、混合坪和泥坪沉積。

砂坪位于低潮線附近，以砂質(zhì)沉積為主，其構(gòu)造以發(fā)育大型板狀或楔狀交錯層理和羽狀交錯層理為特征，有時可見再作用面和沖刷 -充填構(gòu)造?；旌掀河杀拥纳澳嗷咏M成，其中發(fā)育脈狀層理、波狀層理、透鏡狀層理和砂泥互層層理及各種面狀構(gòu)造。黃逎和等(1985)通過對我國東?，F(xiàn)代潮坪的考察，發(fā)現(xiàn)潮間帶廣泛發(fā)育有潮汐周期層序，如遞變式周期層序和規(guī)律間隔層組式周期層序。這類周期層序在我國西南晚二疊世含煤巖系(黃逎和等，1985)和華北石炭 -二疊含煤巖系中都有發(fā)現(xiàn)(陳鐘惠等，1985)。泥坪位于高潮線附近，沉積物主要為泥和粉砂，發(fā)育水平紋理或塊狀層理和波狀層理，并可見泥裂和植物根痕。

4.潮上帶沉積

潮上帶位于平均高潮線之上，為咸水沼澤(鹽沼)沉積與粉砂和黏土的互層狀結(jié)構(gòu)。由于生物擾動、植物根系穿插和發(fā)育結(jié)核等使原生沉積構(gòu)造遭到嚴(yán)重破壞。

5.潮坪體系各成因相時空分布規(guī)律

潮坪體系中，沿沉積傾向由海向陸依次出現(xiàn)潮下帶→潮間帶(沙坪→混合坪→泥坪)→潮上帶沉積，各帶之間為漸變過渡關(guān)系。各帶的沉積走向平行岸線，且在走向上延伸較遠(yuǎn);潮道對潮間帶和潮下帶沉積形成明顯的改造，其支流和主干潮道的走向總體垂直沉積傾向。在時間序列上，最為常見的是進(jìn)積型的碎屑潮坪體系，自下而上依次為潮下帶砂質(zhì)沉積、潮間帶的沙坪、混合坪和泥坪沉積以及潮上帶的泥質(zhì)沉積，總的趨勢是沉積物粒度向上變細(xì)。其中潮間帶沉積物厚度通?？梢苑从吃搮^(qū)古潮差的大小。2

特征1、沉積特征

（1）巖石類型

渾水潮坪以粘土巖、粉砂巖、細(xì)砂巖為主，礫巖極少見。在平面上，由海向陸，沉積物粒度呈由粗變細(xì)的帶狀分布。在潮下帶的潮汐通道內(nèi)，因潮流作用強(qiáng)、能量高，沉積物以砂為主，形成水下砂壩、砂灘，并常富含生物介殼和泥礫，潮問坪上，從海向陸，由較純的砂質(zhì)沉積過渡為泥質(zhì)沉積。從而形成了砂坪、砂泥混合坪和泥坪。潮上坪若發(fā)育有沼澤，可有泥巖沉積，干旱氣候帶的潮上坪可形成鹽沼、鹽坪，可有石膏等蒸發(fā)鹽類沉積。潮坪沉積的這種平面分布特點(diǎn)，有助于把潮坪沉積與湖泊及正常海相沉積區(qū)分開來。

（2）沉積構(gòu)造

層理類型多樣。泥坪上多見水平紋層或水平波狀紋層?；旌掀荷隙嗑呙}狀、波狀、透鏡狀層理，系由漲落潮時形成的砂波與平潮期的泥質(zhì)沉積組合而成。砂坪上常出現(xiàn)由多次漲潮造成的羽狀或人字形的雙向形態(tài)的交錯層理，這是潮坪沉積的重要標(biāo)志之一。在潮下帶的潮汐通道內(nèi)可見大型流水交錯層理、羽狀交錯層理等。

在潮坪上，尤其在砂坪和混合坪上常出現(xiàn)流水波痕和浪成波痕，以及由水流和波浪同時或先后作用而成的疊加類型的波痕。泥坪和混合坪可發(fā)育有透鏡狀層理、壓扁層理、干裂、雨痕、冰雹痕、鳥眼、泥皮、足跡、爬痕、蟲孔等。干燥氣候條件下的泥坪上可見石膏及鹽類晶體。再作用面也是潮坪沉積的重要沉積構(gòu)造標(biāo)志，盡管它也可出現(xiàn)于非潮汐環(huán)境，但仍是潮汐環(huán)境較為特征的構(gòu)造標(biāo)志。

（3）粒度特征

潮坪沉積物粒度偏細(xì)、分選較好。砂坪沉積的粒度概率圖很特征，多由高含量的跳躍和懸浮次總體組成。跳躍和懸浮次總體之間的截點(diǎn)偏細(xì)、曲線斜率高、兩個次總體之間沒有混合現(xiàn)象。這都是由于潮坪環(huán)境能量低、水介質(zhì)的流動與停滯狀況周期性交替的結(jié)果。

（4）生物化石 潮坪生物群以種類少而數(shù)量多、海相和陸相混生為特征，而且半咸水生物或廣鹽性生物大量發(fā)育，分異度低。潮上坪常被植物所覆蓋，藻類生物較發(fā)育，如藻疊層及藻席等。潮間泥坪（高潮坪）上生物較多，擾動現(xiàn)象強(qiáng)烈，混合坪（中潮坪）上較少，砂坪（低潮坪）上更少，偶爾可見生物糞粒聚集成層。

2、沉積層序

潮坪沉積可發(fā)育海退型的進(jìn)積層序和海進(jìn)型的退積層序。但古代潮坪沉積以海退型進(jìn)積層序最為常見，在垂向剖面上呈現(xiàn)與河流沉積相類似的下粗上細(xì)沉積層序。與河流相垂向?qū)有蛩煌?，潮坪層序結(jié)構(gòu)中發(fā)育潮汐層理、羽狀層理、再作用面、暴露標(biāo)志、海陸相化石混生等。

潮坪沉積中還發(fā)育二種特殊的B-C層序，它是克萊因（Klein，1970）在研究蘇格蘭艾萊前寒武系達(dá)拉丁統(tǒng)下細(xì)粒石英砂巖層的潮汐沉積時提出的。層序的A段為潮下沉積的塊狀砂巖，B段和C段為低潮坪沉積。B段是高水位時的大波痕遷移而成，為中-大型的板狀交錯層理或羽狀（人字型）交錯層理；C段為波痕層理砂巖，它是在落潮水位下降、沉積物出露水面時，大波痕的波谷積水并沿表面順坡流動產(chǎn)生的小波痕發(fā)生遷移而成。C段覆于B段之上，二者的紋層傾向彼此垂直或斜交，這種組合關(guān)系稱為B一C層序。D段是平潮期泥質(zhì)懸浮物沉降于A段或C段頂部的泥質(zhì)薄層，構(gòu)成所謂的A-D或C-D層序，它反映了潮流期和平潮期的交替。E段為復(fù)合層理的粉砂巖和泥巖，屬高潮坪（泥坪）沉積。2