第八节 无障壁滨岸相

一、海相概述

所谓海洋(ocean)，通常是指被海水淹没的广大地区。大陆则是指海洋以外的陆地。然而，在构造地质学上则是按下伏地壳的类型区分大陆和海洋的。大陆又称陆块，地壳厚度比较大，一般在30km以上，最厚可达70km以上，主要由硅铝层组成，密度约为2.7g/cm³，地震波速小于6.2km/s。大洋又称大洋盆地，地壳厚度较小，一般在5km左右，主要由硅镁层组成，密度为3.0g/cm³，地震波速超过6.2km/s。因此，构造地质学上的陆块包括陆地和海面以下的陆架与大陆坡，大洋相当于大陆坡以外的深海盆地。

海洋总面积约为3.6x10⁸ km²，占地球总面积的70.8%。海水的总体积约为13.7×10*km³，占地球总水量的97%。世界上多数大油气田分布于海相地层中，我国的四川盆地、新疆塔里木盆地和台湾的一些油气田也多属海相沉积。

根据水深、地貌和水动力等特点，海相组可分为滨岸(littoral)或海岸 (coast)相、陆架(shelf) 相、半深海 (semideep sea, hemipelagic sea) 相和深海相 (deep sea, pelagicsea) (图5-75)。

海岸带或滨岸带是指风暴潮面 (最大潮面)到浪基面之间的范围。这一地带是人们最容易直接接触到的，也是目前研究较深入的地区。海岸带实际上就是分隔大陆与开阔海的过渡地貌单元，换句话说，也是连接大陆与开阔海的过渡带，或者是纽带。海岸带缺乏河流作用，其主要的水动力来源是波浪和潮汐作用。依据波浪和潮汐作用的相对强弱以及岸线的发育情况，海岸带可以分为两种情况：

(1)海岸线较平直，向广海没有障壁。波浪是这类海岸带的主要水动力条件，水动力条件很强，这类海岸叫无障壁海岸带。

(2)海岸线是曲折的，向广海一侧发育有很多的障壁(沙洲、沙坝)，这样的海岸叫障壁海岸。障壁海岸带的水动条件主要是潮汐，而不是波浪，因为障壁岛阻碍了波浪的作用，无障壁的地方也由于曲折的地形而消耗掉了波浪的能量。

陆架 (又称陆棚)是指围绕大陆边缘的平坦的浅水台地，其地形极为平坦，平均倾角只有0.1°，水的深度一般不超过200m。陆架外缘以一道明显的坡面下折线结束。这条坡折线称为陆架边缘或陆架坡折(shelf break)线。大陆坡是从陆架坡折线向下陡倾至深洋底的斜坡区，坡面通常崎岖不平，倾角平均4°左右，深达200~3000m左右。毗邻深海沟的大陆坡深度更大。在大陆坡的基部，除了与深海沟连接的地区之外，通常都有一个坡度平缓的沉积地带与深海平原连接，这个地带称为陆隆。大陆坡上常发育有深切的海底峡谷 (subma-rine canyon), 峡谷口外发育有海底扇 (submarine fan)。海底扇主要是海底峡谷搬运来的异地碎屑物堆积成的平滑、缓倾的扇状沉积体。在多数情况下，陆隆由一系列海底扇连接而成。有些地区在海岸线和大陆坡之间有一系列因褶皱断裂而成的盆地和海脊，这种地貌单元称为大陆边陲，海岸至深海之间的海底部分称为大陆边缘，其中包括陆架、大陆边陲、大陆坡和陆隆等。

大洋盆地是面积广阔、深度巨大的深海区，其地貌形态也很多样。总的来说，靠近大陆边缘一侧地形平坦，称为深海平原；向大洋一侧，渐变为海底低山与丘陵，其中也可以有深盆地。在大洋盆地中部，地形最为崎岖，这个地带称为大洋中脊。大洋的平均深度在4000m左右。靠近活动的大陆边缘的深海沟深度最大，最深可达11000m(太平洋马里亚纳海沟)。大洋盆地约占地表面积60%。

在海洋中沉积作用最活跃的地区是大陆边缘，虽然其面积只占海洋的16%，但其沉积物总量却占海洋沉积的73%。在地质记录中，海相沉积的比重在各地质时期并不相同，但都是以浅海陆架沉积为主，大陆坡和陆隆沉积的数量较少，古大洋盆地的沉积物保存得更少。

二、无障壁滨岸沉积环境划分

无障壁滨岸相的沉积环境是无障壁岛遮挡、海水循环良好的开阔海岸带，进一步按照海岸水动力状况和沉积物类型分为砂质或砾质高能海岸及粉砂淤泥质低能海岸两种类型。它们的宽度随海岸带地形的陡缓而定。在陡岸处宽度仅数米，平缓海岸其宽度可达10km以上。古代海岸因岸线不断迁移，可形成宽而厚的砂质海岸沉积，成为油气储集的良好场所。

高能海岸环境以砂质类型者居多，砾质者少见。按海岸地貌特征可划分为海岸沙丘(coastal dune)、后滨 (backshore)、前滨 (foreshore)、临滨 (shoreface, 也称为近滨, near-shore) 等几个次级环境 (图5-76)。

砂质高能海岸的海岸沙丘位于潮上带的向陆一侧，即特大风暴时潮水所能到达的最高水位。后滨属潮上带，位于海岸沙丘下界与平均高潮线之间，平时暴露地表经受风化作用，只有在特大高潮和风暴浪时才能被海水淹没。前滨位于平均高潮线和平均低潮线之间，属潮间带。按传统划分，从海岸沙丘至前滨带都属于滨海环境。临滨也称近滨，位于平均低潮面和浪基面之间，属于潮下带。浪基面以下为浅海陆架相。

在低能海岸带，以潮流作用为主，为粉砂淤泥质海岸。海岸坡度平缓，具有较宽阔的潮间带 (潮滩)，缺失后滨带 (图5-77)，如苏北沿海地区即属此类型。

三、海岸水动力学及搬运沉积特点

滨岸环境是水动力作用强烈而复杂的地区。波浪、潮汐及其所派生的沿岸流强烈地冲刷、改造着海岸和沉积物，其强度要比河流大100倍。而波浪则是控制海岸水动力学特征和海岸发育状况的主导因素。

海洋因风的吹程大，故其波浪的波长较大，一般为40~80m左右。波浪作用随水深而急剧减小，大致在1/2波长的深度波浪作用已接近于零，因此海洋波浪基准面大致在20~40m左右。海洋中也可出现波长为400m的巨浪，故一般认为200m水深是浪基面的理论深度，也是划分浅海下限深度的根据之一。

在水深小于1/2波长的浅水区，深水波变为浅水波，波浪触及海底，水体质点运动的圆形轨迹变为椭圆形。向下越接近海底，椭圆半径越小，而且椭圆的垂直半径越小于水平半径，至海底垂直半径趋近于零，水体质点只发生往复运动。在向岸方向，越近岸边，水体越浅，水体质点运动的轨迹变为不对称的椭圆，并在同一波浪周期中，水体质点向岸运动的速度大于向海运动的速度，而且越向海岸，这种速度的不对称性越明显，波浪变形也就越厉害(图5-78)。

海岸带的不同环境和不同深度使波浪的特征及其对沉积物搬运、沉积作用的影响亦不相同。在滨外陆架带，由风等因素引起的波浪称为涨浪，它因不能触及海底而对海底沉积物较少影响。至临滨带，海底在浪基面以上，波浪因触及海底而使波能增加，波高增大，称为升浪(swell)。这时水体向岸运动速度虽略大于向海速度，但波浪向岸方向运动携带泥沙要克服重力作用，向海运动携带泥沙还另加有重力作用，且后者的力量大于前者，结果细粒泥砂向海运动。随着波浪向岸传播，水深愈小，波高亦逐渐增大，当水深为波高的两倍时，波浪开始倒卷和破碎，称为“破浪” (breaker)，此地带亦称为“破浪带”，此带内波浪变形厉害，对海底的冲刷及对碎屑物质的簸选、淘洗强烈，波浪向岸的推动力克服重力和摩擦阻力，使较粗的碎屑向海岸方向运动，堆积成沿岸(远岸)沙坝。再向岸方向，深度相当于一个波高，波峰发生完全倒转和破碎，称为“碎浪”(surf)，此带亦称“碎浪带”。碎浪带的存在与否及其宽窄程度，主要受海滩坡度和潮汐状况的控制。海底坡陡，不形成碎浪带，破浪发生在岸边，形成拍岸浪；海底坡度平缓，可形成较宽的碎浪带；中等坡度的海底，除高潮时无碎浪带外，其他时间都有碎浪带存在 (图5-79)。当碎浪或涌浪进入前滨带后，海水借惯性力冲向海岸，形成“冲浪”(swashwave)，称为“冲浪带”或“冲流带”，它包括惯性力作用下的进浪和重力作用下减速回返海中的退浪或回流。冲流带波浪反复地冲刷、淘洗，形成了成分成熟度和结构成熟度都较高的砂质海滩堆积。风暴浪时期，海水携带碎屑物质进入后滨带，在海滩外侧形成平行于海岸的连续的线状沙脊，称为“滩脊”。滨岸带不同沉积环境中水动力状况及沉积物的搬运和沉积作用特点见图5-80。

(5)当波浪与海岸斜交时，在海岸坡度平缓的碎浪带，将产生与海岸几乎平行的沿岸流，沿着沿岸沙坝及海滩脊间的沟槽系统流动，经数米或数十米后，至沟槽末端则改变方向，近乎垂直地向海方向流去，形成所谓的裂流或离岸流。沿岸流和裂流在海滩和沟槽中可形成各种形状和大小的波痕。

斜交海岸的波浪可使碎屑物质沿波浪作用力和重力这二者的合力方向移动，其移动的路径呈“之”字形。当波浪运动与海岸呈45°交角时，碎屑物质的搬运几乎平行于海岸进行。波浪在纵向运动过程中，遇海岸发生转折或海湾水体加深，流速骤减，碎屑物质可形成各种形状的沙嘴。

四、亚相类型及特征

按照地貌特点、水动力状况、沉积物特征，可将滨岸相划分为海岸沙丘 (coastal dune)、后滨 (backshore)、前滨 (foreshore)、临滨(nearshore, shoreface) 四个亚相图 (5-80)。

(一) 海岸沙丘亚相

海岸沙丘亚相位于潮上带的向陆一侧，即特大风暴时潮水所到达的最高水位以上。它包括海岸沙丘和海滩脊等沉积单元。

海岸沙丘是由波浪作用从临滨搬运至前滨和后滨而处于海平面之上的海岸沙，再经过风的吹扬改造而成。常呈长脊状或新月形，宽可达数千米，其沉积物的圆度和分选好，细一中粒，成熟度高，重矿物富集。具大型槽状交错层理，细层倾角陡，可达30°~40°，层系厚数十厘米，也常出现层系界限为上凸形的前积交错层理。

在最大高潮线附近出现的线状沙丘称为“海滩沙脊”或“海滩脊”，可高达数米，宽数十米，长达数百米至数十千米。它可呈平行海岸的单脊或成组出现。常由较粗的砂、砾石和介壳碎片组成，底部具冲刷面和水平层理，上部具交错层理，细层倾角7°~28°，多双向倾斜，较陡者倾向大陆，较缓者倾向海洋。

(二)后滨亚相

后滨亚相位于平均高潮线与特大高潮线之间，通常处于暴露状态，遭受风力作用，只有在特大高潮或风暴浪时才被海水淹没，因此，水动力条件弱，沉积物主要为粒度较细的砂，但比海岸沙丘带的砂质沉积物略粗，圆度及分选较好。

后滨亚相沉积物发育平行层理，亦可见小型交错层理。当后滨中有较浅的洼地并被充填时，可形成低角度的交错层理。坑洼表面因风吹走了细粒物质而遗留和堆积了大量生物介壳，其凸面向上。坑洼边缘可形成小型逆行沙丘层理。浅水洼地内可见藻席，并发育虫孔和生物扰动构造。风暴期在后滨与海岸沙丘交界附近因水的分选可使重矿物集中而成沙矿。

(三)前滨亚相

前滨亚相位于平均高潮线与平均低潮线之间的潮间带，地形平坦，起伏较小，并逐渐向海倾斜。

前滨亚相的沉积以中砂为主，分选较好。典型的沉积构造是冲洗交错层理 (图5-80)，其中纹层倾角小 (小于10°)，延伸远 (平行海岸延伸可达30m，垂直岸线可达10m)，均向海方向倾斜，仅因倾角大小不同而交错，层系平直，厚度一般只有10~15cm。前滨的层面构造极为发育，如对称波痕、不对称波痕、菱形波痕、变形的平脊波痕、流水波痕、冲刷痕、流痕以及生物扰动构造等，反映该区水深极浅及间歇性暴露。

前滨下部沉积物分选比上部差，并含有大量贝壳碎片和云母等，贝壳排列凸面朝上。属于不同生态环境的贝壳大量聚集，也可以作为鉴别古代海滩砂体的标志。

(四) 临滨亚相

临滨亚相位于平均低潮线至浪基面之间的潮下带，也称为潮下浅海、近滨或滨面(shoreface) 亚相。

临滨带全部处于水下环境，是浅水波浪作用带，沉积物始终遭受着波浪的冲洗、扰动。根据波浪活动的特点及地形表现，可将临滨带区分为下临滨、中临滨和上临滨三个部分。

下临滨是临滨带最深的部分。下界位于晴天浪基面附近，与浅海陆架过渡；上界在破浪带以外，大致相当于深水波开始变浅的孤立波带。下临滨是波浪刚开始影响海底的较低能带。这里既遭受微弱的波浪作用，同时也有远滨浅海陆架作用。在孤立波的作用下，沉积物的运动方向是向陆缓慢移动。但在强风暴的影响下，由于风暴浪基面的降低，沉积物常遭受风暴浪的侵蚀。该带的沉积物主要是细粒的粉砂和砂，并含有粉砂质泥的夹层。沉积构造主要是水平纹层和小波痕层理。含有正常海的底栖生物化石。底牺生物的大量活动，形成丰富的遗迹化石，生物扰动构造非常发育，强烈的生物扰动常严重地破坏了原生沉积构造，可形成均匀的块状层理。

中临滨出现在海滩坡度突然变陡的向陆侧，即在水深变浅的破浪带内，为高能带。地形坡度较陡 (1：10)并有较大的起伏，平行岸线常发育有一个或多个沿岸沙坝和洼槽。沙坝的数目与坡度大小有关。坡度越平缓，沙坝越多，最多可达十列之多，相互间隔大约25m (Kindle，1963)，更常见的是2~3列，沙坝长度可达几千米至几十千米。沙坝的深度随离岸距离的增加而增大，外沙坝水深一般比内沙坝 (近岸沙坝)的深度大。破浪带是决定沙坝离岸距离、规模和深度分布的主要因素。每一个沙坝都与一定规模的破浪带相适应。很陡的海滩一般没有沿岸沙坝。中临滨的沉积物主要是中、细粒纯净的砂，并夹有少量粉砂层和介壳层。总的粒度变化是随着离岸距离变小粒度变粗，但由于有沿岸沙坝和洼槽相间发育，粒度也相应有所变化，一般在沙坝处粒度较粗洼槽处粒度变细。沉积构造主要为各种大、小的波状交错层理。层理类型也随沙坝一洼槽的起伏而变化。

上临滨与前滨紧密相邻，位于碎浪带内近岸的高能带，由于受潮汐水位波动的影响，其位置常发生一定程度的摆动迁移，因此有人将其与前滨带合并在一起 (Davies等，1971)，也有人将其称为临滨一前滨过渡带(Howard，1982)。上临滨的沉积物从细砂至砾石(高能海滩)都可出现，但以纯净的石英砂最常见。沉积构造多为大型的槽状交错层理，常夹有低角度双向交错层理和冲洗层理或平行层理。生物成因构造也常见，但并不丰富。与前滨相多呈过渡关系，有时二者不易区分。

(五)垂向层序

在海岸发展的地史进程中，随着海进、海退的发生，可形成进积型和退积型的海岸垂向沉积层序。一般来说，在古代地层剖面中以进积型垂向层序最常见 (图5-81)。

五、滨岸相的主要鉴别标志

综合现代和古代海岸的沉积特征，滨岸相的主要鉴别标志归纳如下：

(1)岩矿特征：一般说海岸沉积的砂质较纯，石英等稳定组分含量高，重矿物相对较富集，圆度、分选较好，成分成熟度和结构成熟度较高。

(2)粒度分布特征：海岸砂的粒度分布特征较均一，概率图上显示跳跃次总体发育，斜率大，分选好，有时明显地存在着两个次总体，这是由于波浪的冲刷与回流作用造成的。

(3)沉积构造特征：临滨带槽状和板状交错层理发育，临滨下部可见水平层理及生物潜穴。前滨带发育有大型海滩冲洗交错层理，沿层理面见有水流线理或剥离线理，沿层面还常发育有各种浪成波痕、菱形波痕、细流痕以及其他层面构造。其中尤以大型冲洗交错层理是海岸沉积最典型的标志。

(4)生物学特征：海岸沉积中常含有数量不等的各门类海相生物及其碎片，有时在滨线一带可形成薄的介壳层。它们多属于不同生态环境的生物所构成的生物组合，生物介壳一般都具有破碎、磨损和圆化现象。

(5)垂向沉积层序：以进积型沉积层序最发育，呈现出下细上粗的反旋回特征。自下而上依次出现滨外沉积——临滨—前滨——后滨沉积。

(6)砂体形态：海岸砂体常平行于海岸线走向呈线状分布，并往往成排出现，剖面上常呈下平上凸的透镜状或席状。

六、与油气的关系

无障壁滨岸相以砂质沉积为主，砂质颗粒的分选性好，磨圆度高，填隙物含量低，岩性均一，横向分布稳定，是有利于油气的储集体。

塔里木盆地东河砂岩段是中国首例获高产工业性油气流的海相滨岸沉积。它是泥盆纪初期海侵阶段的沉积产物，包括底部砾岩、中部块状砂岩和上部含砾砂岩沉积。东河砂岩段主体岩性为中细石英质砾岩和岩屑质细砂岩，具有中等偏高的成分和结构成熟度、酸性岩浆岩的重矿物组合、海相沉积物的微量元素特征，发育不同类型的交错层理、平行层理、冲洗层理以及生物扰动构造，垂向上构成河口湾(河流 )和滨岸沉积序列。底部砾岩形成于受古地形控制的砾质河流沉积环境；中部块状砂岩和上部含砾砂岩形成于河口湾和前滨、临滨沉积环境 (朱筱敏，2004)。前滨沉积的自然伽马曲线为齿化箱形或齿化指形的组合。临滨在测井曲线上为异常幅度不大的钟形。在地震剖面上，前滨沉积响应为中振幅中连续或强振幅强连续平行反射。