[科普中國]-陸架相

陸架相（shelf facies）即陸架沉積（shelf deposit），是海相沉積類型之一。大陸架指平均低潮線以下到水深約200米的水下地區(qū)，再往下便進(jìn)入大陸坡。

釋義陸架相（shelf facies）即陸架沉積（shelf deposit），是海相沉積類型之一。大陸架指平均低潮線以下到水深約200米的水下地區(qū)，再往下便進(jìn)入大陸坡。現(xiàn)代陸架沉積是由粉砂質(zhì)粘土或粘土質(zhì)粉砂構(gòu)成的。近岸陸架通常還包括粗粉砂或細(xì)粒砂層，它是在大風(fēng)暴期形成的，所以也稱風(fēng)暴砂層。古代陸架沉積中常含各種形態(tài)的砂巖體，分選好，交錯層發(fā)育，可見海綠石、膠磷礦、長石等海相自生礦物。1

陸架相研究現(xiàn)狀國外研究現(xiàn)狀陸架相的研究始于20世紀(jì)初，1919年John－son提出了級序陸架的概念，認(rèn)為陸架是向海傾斜的、能量和粒級逐次減弱的均衡剖面，隨著水深的增加，水動力作用逐漸減弱，沉積物粒徑逐漸變細(xì)。隨著海上調(diào)查資料的積累，海洋地質(zhì)學(xué)家發(fā)現(xiàn)，全球陸架上大部分沉積物的分布并非如此，沉積物分布與現(xiàn)代水動力環(huán)境并不匹配的現(xiàn)象廣泛存在，尤其是許多學(xué)者發(fā)現(xiàn)在波浪和底流流速達(dá)不到物質(zhì)起動臨界流速的地區(qū)有大量粗粒砂質(zhì)沉積物分布。據(jù)此，Emery提出了殘留沉積的概念，認(rèn)為全新世海平面快速上升，使得更新世海平面低位時期其他各種環(huán)境（如河流、湖泊、濱岸、三角洲、冰川等）的沉積物被海水淹沒，造成這些低位期的殘留沉積與新的淺水陸架環(huán)境不匹配。

隨著對陸架相物研究的深入，許多學(xué)者發(fā)現(xiàn)在殘留沉積體中存在對現(xiàn)代陸架動力過程的響應(yīng)，從而提出了“過程－響應(yīng)”概念，認(rèn)為現(xiàn)代陸架動力過程與沉積物分布和底床形態(tài)存在密切關(guān)系，強(qiáng)調(diào)沉積物類型、沉積速率、物源以及全新世海侵對陸架區(qū)域的改造程度等均對陸架相有重要的影響。這一時期最具代表性的實(shí)例就是人們對北美西部白堊系線狀砂體成因的重新認(rèn)識。起先，它被公認(rèn)為是淺海陸架的遠(yuǎn)濱砂壩沉積，并作為古代陸架砂巖沉積模式的一個重要代表。在“過程－響應(yīng)”概念的指導(dǎo)下，重新認(rèn)識了其成因，認(rèn)為它是與相對海平面變化有關(guān)的臨濱沉積，即濱岸沉積物在由大規(guī)模（一般為盆地尺度）的相對海平面變化引發(fā)的侵蝕作用控制下，逐漸脫離了其原始沉積地點(diǎn)。

1991年Thorne等進(jìn)一步發(fā)展深化了“過程－響應(yīng)”觀點(diǎn)，提出以可容納空間對沉積補(bǔ)給的比率來刻畫沉積物補(bǔ)給速率、相對海平面變化和沉積輸送的關(guān)系，并據(jù)此將淺海陸架劃分為補(bǔ)給主導(dǎo)的陸架相體系和可容納空間主導(dǎo)的陸架相體系。這些研究成果為將現(xiàn)代陸架相研究成果用于對古代淺水陸架相序列的動態(tài)模式研究提供了一種框架思路。2

國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國學(xué)者對黃海、東海、渤海和南海等淺海海域進(jìn)行了深入的研究，從不同角度分析了陸架沙質(zhì)沉積的成因，提出了陸架淺海的3種沉積模式，即殘留沉積模式、沙漠化成因模式和潮流沉積模式。

20世紀(jì)60-80年代我國學(xué)術(shù)界廣泛接受了殘留沉積這一概念，它成功地解釋了沉積物與水動力環(huán)境不匹配的現(xiàn)象，但同時過多地強(qiáng)調(diào)沉積物的物理、礦物和生物特征，而忽略了它們與現(xiàn)代水動力的聯(lián)系，誤將遼東淺灘、臺灣淺灘等歸為殘留沉積。沙漠化成因模式的基本觀點(diǎn)是，在晚更新世末期，我國近海陸架幾乎全部裸露成陸，強(qiáng)大的風(fēng)力作用致使出露的松散海相沉積物遭到解體破壞，發(fā)育以風(fēng)沙吹揚(yáng)作用為主的沉積物，并且現(xiàn)今陸架上的沙質(zhì)沉積物如殘留沉積和潮流沉積，均是由末次冰期的沙漠體演化而來。

目前潮流沉積模式在國內(nèi)學(xué)術(shù)界居于主導(dǎo)地位，從20世紀(jì)70年代初至今，經(jīng)過幾十年的探索，已基本查明渤海、黃海、東海和南海潮流沙脊的底形特征與發(fā)育歷史。特別值得一提的是，中法科學(xué)家對渤海東部潮流沉積進(jìn)行了深入研究，指出遼東淺灘的潮流堆積區(qū)和老鐵山水道的潮流侵蝕區(qū)構(gòu)成一個完整的潮流沉積地貌體系，否定了遼東淺灘屬于殘留沉積的看法，對我國淺海陸架相進(jìn)行了重新分析審視。他們認(rèn)為潮流對海底地貌和沉積的形成發(fā)育起了主導(dǎo)作用，并在我國近海陸架識別出5個現(xiàn)代潮流沉積地貌體系，提出了海峽－淺灘型和一般淺灘2種基本的潮流沉積模式。這些研究成果對我國近海陸架沙質(zhì)沉積研究的貢獻(xiàn)是巨大的，不僅豐富和充實(shí)了我國陸架相模式的內(nèi)容，也是我國學(xué)者對世界陸架潮流沉積學(xué)的重要貢獻(xiàn)。3

陸架相的動態(tài)模式Thorne等]以“過程－響應(yīng)”觀點(diǎn)為指導(dǎo)，認(rèn)為水動力條件、沉積補(bǔ)給機(jī)制和相對海平面變化共同控制了陸架的沉積特征，提出據(jù)可容納空間與沉積物補(bǔ)給的比率可將陸架分為補(bǔ)給主導(dǎo)的沉積體系和可容納空間主導(dǎo)的沉積體系，這為分析研究淺海陸架相作用提供了理論指導(dǎo)。

（1）補(bǔ)給主導(dǎo)的陸架相體系 可容納空間與沉積物補(bǔ)給的比率小于1，沉積補(bǔ)給的速率超過了可容納空間的增容和沉積物分散的速率，以高的沉積補(bǔ)給速率和總體海退為特征。高位期河流沉積物發(fā)生卸載，大量的細(xì)砂巖、粉砂巖和黏土向陸架搬運(yùn)，高位期陸源河流沉積物的大量卸載是沉積物向陸架補(bǔ)給的主要模式，河流的相對能量、河口的海水作用以及三角洲前緣的地形地貌均對沉積體系具明顯的控制作用。

補(bǔ)給主導(dǎo)的陸架相體系一般形成層厚數(shù)十米至數(shù)百米、相對均勻的細(xì)粒沉積，且沉積物的粒度隨水深增加、流體能量的變化在垂向和橫向上呈有序變化。它們多作為海退單元得以保存，形成從濱岸向陸架的進(jìn)積地層單元，是高位體系域中最常見的單元。

（2）可容納空間主導(dǎo)的陸架相體系 可容納空間與沉積物補(bǔ)給的比率大于1，海平面上升和沉積物分散速率超過了沉積補(bǔ)給速率，以相對海平面上升和沉積物高速逸散為特征。相對海平面上升期，濱岸遭受風(fēng)暴流、潮流等的侵蝕沖刷，大量的沉積物被局限于河口，陸源沉積物的供給有限，沉積物大部分是原地沉積物經(jīng)潮流、風(fēng)暴的改造再作用的產(chǎn)物。

可容納空間主導(dǎo)的陸架相體系一般發(fā)育數(shù)厘米、數(shù)米直至數(shù)十米的薄層，沉積物粒度相對較粗，含經(jīng)簸選的礫質(zhì)滯留沉積，薄層的粗粒滯留沉積覆于侵蝕性海進(jìn)面之上。生物擾動強(qiáng)烈，發(fā)育多種潛穴層、鉆孔層，多見于海進(jìn)體系域的底部?，F(xiàn)代可容納空間主導(dǎo)體系包括了世界上研究最為深入的2個陸架，即環(huán)西北歐洲陸架和美國東部中大西洋海灣，它們皆有明顯的海進(jìn)型濱岸特征。4

陸架相的控制因素控制陸架相的主要因素為水動力條件、沉積物補(bǔ)給機(jī)制和相對海平面變化。對于海灣環(huán)境而言，漏斗狀和半封閉狀的岸線形態(tài)也是制約陸架相的一個因素。一些學(xué)者認(rèn)為原始的不規(guī)則海底地形也是其形成的初始條件之一。

水動力條件淺海陸架區(qū)的水動力條件復(fù)雜多樣，包括潮流、波浪、風(fēng)暴、河流徑流和洋流等，其中潮流、波浪和風(fēng)暴是淺海陸架相區(qū)最重要的水動力。水動力的類型、強(qiáng)度及其對沉積物再改造的頻率都對陸架相有重要的控制作用。

潮流對海底的作用包括侵蝕作用和沉積作用2種，相應(yīng)地形成侵蝕和堆積2種地貌形態(tài)。從我國近海潮流沉積的發(fā)育情況來看，當(dāng)最大潮流流速大于3kn時，潮流以侵蝕作用為主，形成不同規(guī)模的沖刷溝槽等負(fù)地形；當(dāng)最大潮流流速介于1～3km時，潮流以沉積作用為主，潮流將其從侵蝕區(qū)攜帶來的物質(zhì)堆積下來，形成潮流淺灘，又因潮流性質(zhì)不同，形成了潮流沙脊和潮流沙席2類地貌形態(tài)。

季節(jié)性臺風(fēng)或颶風(fēng)所形成的淺海風(fēng)暴流對陸架相具有重要的影響，它強(qiáng)烈侵蝕海底沉積物，風(fēng)暴浪總體效應(yīng)是對海岸帶的破壞和沉積物在陸架區(qū)的堆積。風(fēng)暴沉積規(guī)模一般較大，但由于風(fēng)暴發(fā)生次數(shù)較少，其沉積物常被改造而保存較少。風(fēng)暴流一般形成片狀分布的沙席，只在局部特殊地貌中形成脊槽相間的沙脊沉積。

河流徑流和洋流也是影響淺海陸架相的水動力。河流徑流的強(qiáng)度直接影響陸源物質(zhì)的供給和向海方向的輸送范圍，河流徑流一般在河口灣處受海水頂托和地貌變化的影響而迅速減弱，發(fā)生沉積物堆積。洋流主要搬運(yùn)黏土等細(xì)粒沉積物，目前關(guān)于淺海陸架洋流沉積的研究還比較少。4

沉積物補(bǔ)給沉積物補(bǔ)給包括外部補(bǔ)給和原地再改造2種類型。外部補(bǔ)給主要指陸源沉積物供給，例如受不同程度風(fēng)力影響的貧乏植被的辮狀河沖積平原能向陸架提供豐富的陸源沉積物，這些陸源沉積物不斷地遭受潮流、風(fēng)暴等的侵蝕分割，從濱岸逐漸向陸架搬運(yùn)遷移，形成沙席、沙脊等多樣的陸架淺海沉積。

原地再改造主要指原地沉積物受潮流、波浪和風(fēng)暴等水動力的再作用成為有效的陸架相物補(bǔ)給源，比較常見的是低位期出露海面的先期陸架相物以及海底豐富的松散沉積物受波浪、潮流等的改造，沙質(zhì)沉積物重新分配，形成形態(tài)各異的陸架沙脊。

此外，沉積物的粒度與陸架相也有密切的關(guān)系，一般地，粉砂巖、細(xì)砂巖較容易被搬運(yùn)、沉積；粒度較粗的礫巖、砂礫巖，因其重力和摩擦力的影響較大，對水流速度的要求較高，不易搬運(yùn)；細(xì)粒的泥質(zhì)、黏土等沉積物，由于黏滯力的作用，也不易被懸浮搬運(yùn)。

相對海平面變化反復(fù)的海平面升降變化及頻繁的海進(jìn)－海退對陸架砂巖的積聚和再改造有重要的作用。在相對海平面上升時期，發(fā)生明顯的海侵，潮流、風(fēng)暴流等對濱岸沉積進(jìn)行侵蝕，侵蝕下來的物質(zhì)經(jīng)歷了分選、再沉積過程，發(fā)育可容納空間主導(dǎo)的陸架相體系。在相對海平面下降的海退期，大量的陸源沉積物向海進(jìn)積，發(fā)育補(bǔ)給主導(dǎo)的沉積體系。4

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

屈明 - 副研究員 - 西南大學(xué)