第九节 障壁海岸相

一、概述

障壁海岸(barrier coast)相是受障壁的遮挡作用在海岸带发育起来的，主要由下列三部分组成 (图5-82):

(1) 与海岸近于平行的一系列的障壁岛 (barrier island);

(2) 障壁岛后的潮坪(tidal flat) 和潟湖 (lagoon);

(3)潮汐水道 (tidal channel)系统，它连接着岛后潟湖、潮坪与广海，其中包括进潮三角洲、退潮三角洲和潮汐水道。

淘湖和障壁岛可在两种情况下形成。一种情况是在坡度平缓 (1/1000~5/1000度)的砂质海岸带，波浪垂直海岸运动。近岸浅水区波浪触及海底，摩擦增加，能量消耗，砂质平行海岸堆积成岗垅状砂体，称水下沙坝。沙坝因海面下降或在波浪作用下向海岸迁移而出露水面，并对其内侧的水体与外海水体的循环起着遮拦和阻隔作用，故称为障壁岛，也称“堡岛”或“堤岛”，其内侧受遮拦而循环不畅的水体就称为海岸潟湖。潟湖和障壁岛形成的另一种情况是波浪斜交或平行海岸运动。这时形成沿岸流，并从三角洲或河口携带大量流沙沿海岸向一定方向运动，若遇到海岸发生转折或海水变深的港湾，则流速骤减，砂质沉积，形成一端与陆地相连一端伸入海中的箭形沙嘴 (spit)。沙嘴受冲刷与海岸脱离形成障壁岛，其内侧形成潟湖。

在障壁岛内侧，因与广海呈半隔绝状态，波浪作用微弱，很难形成高能环境。然而潮汐作用的影响，可在淘湖周围广阔而平坦的坪地上形成宽阔的潮汐带，称为潮坪。

二、障壁岛相

障壁岛是平行海岸高出水面的狭长形砂体，以其对海水的遮拦作用而构成潟湖的屏障。障壁岛是由水下沙坝或沙嘴发展而成，故其下部由沙坝或沙嘴构成底座，上部则由海滩、障壁坪、沙丘三部分组成 (图5-83)。海滩位于障壁岛向海一侧，并向滨岸沉积过渡；障壁坪居于障壁岛向潟湖一侧，为一宽缓的斜坡带；沙丘位于障壁岛顶部，出露于水面之上，系由海滩沉积经风的改造作用而成。

障壁岛相的岩石类型主要为中一细砂岩和粉砂岩，重矿物较富集。颗粒的分选和圆度较好，多为化学物质胶结。向海一侧的沉积富含生物贝壳和云母，上部沙丘因风的改造，砂质纯净，颗粒表面呈毛玻璃状，圆度和分选好。障壁坪沉积常掺杂粉砂，粒度比沙丘砂细。

障壁岛相具厚层楔状、槽状交错层理，也可发育低角度板状交错层理，常具不对称波痕及冲蚀痕迹，可见虫孔。原地生物化石较少，生物介壳多为异地埋藏。

障壁岛相岩体形态呈与海岸平行的狭长带状，笔直或微弯曲，甚至具微弱分支。据现代障壁岛调查，其长度一般几千米至几十千米，宽数百米至数千米，厚数米至数十米。剖面上呈底平顶凸的透镜状。

三、潟湖相

潟湖是被障壁岛所遮拦的浅水盆地，它以潮汐水道与广海相通或与广海呈半隔绝状态。现今海岸的13%属障壁型海岸，在障壁岛的背后一般均有潟湖。如我国海南岛沿岸的莺歌海潟湖、小海潟湖等。

潟湖中波浪作用较弱，其环境相应地变得安静、低能，沉积物以细粒陆源物质和化学沉积物质为主。由于障壁岛的遮拦、潟湖水体的蒸发、淡水的注入等因素影响，都将使潟湖的含盐度高于或低于正常海水，由此形成淡化潟湖或咸化潟湖。

淡化潟湖形成于气候潮湿、雨量丰富、有大量淡水供给的条件下，其沉积物主要为碳酸盐粉砂、粉砂质粘土和粘土。当潟湖底部出现还原环境时，可形成黄铁矿、菱铁矿等自生矿物。交错层理不发育，一般为水平层理，若有波浪作用时，也可有浪成波痕和浪成交错层理。生物种类单调，以适应淡化水体的广盐度生物为主，如腹足类、瓣鳃类、苔藓类、藻类等数量大为增多，并有变异现象，如出现个体变小、壳体变薄、具特殊纹饰等反常现象。淡化潟湖由于河流的注入、沉积物的淤积而逐渐沼泽化，形成沼泽化潟湖，也称“滨海沼泽”。其沉积物特征与淡化潟湖类似，但沼泽中植物丛生，可形成大量泥炭堆积，泥炭被埋藏后便形成煤。

在干旱气候区，由于蒸发量很大，潟湖水体浓缩，盐度升高，则形成咸化潟湖，其沉积物以粉砂岩、粉砂质泥岩为主，并可夹有盐渍化和石膏化的砂质粘土岩，几乎无粗碎屑岩沉积，可出现石膏、盐岩夹层。潟湖若为清水沉积，则主要是石灰岩、白云岩，并夹石膏及盐岩层，可出现天青石、硬石膏、黄铁矿等自生矿物，沉积构造以水平层理及塑性变形层理为主，斜层理不发育。生物种属单调，以广盐性生物最发育，特别是腹足类、瓣鳃类、介形虫等，数量大为增加。适应正常盐度的生物，如珊瑚、棘皮类、头足类、大多数腕足类、苔藓虫等全部绝迹。当盐度增高至一定限度时(一般不超过5%~5.5%)，大生物即行灭绝。

四、潮汐通道和潮汐三角洲相

(一)潮汐水道

潮汐水道也称潮汐通道、潮沟、潮渠，是位于障壁岛之间的连接潟湖与海洋的通道。其发育程度取决于潮差，潮差小则很少形成潮汐水道。它们的宽度可从几百米到几千米，深度一般为4.5m到40m不等，这主要取决于潮汐强度和持续时间。

潮汐水道属潮下高能环境。其沉积物主要是由沿平行海岸方向的侧向迁移形成的 (图5-84)，与曲流河的侧向迁移相类似。

潮汐水道沉积特征有些类似于曲流河道，其沉积物主要由侧向加积而成。在垂向上，自下而上具有粒度由粗变细、交错层规模和厚度变小变薄的正旋回层序。其底部为残留沉积物，通常由贝壳、砾石及其他粗粒沉积物组成，并具侵蚀底面；下部由较粗粒砂组成的深潮汐水道沉积，具双向大型板状交错层理和中型槽状交错层理；上部为中细砂组成的浅潮汐水道沉积，具双向小型到中型槽状交错层理和平行层理及波纹层理。

(二) 潮汐三角洲 (tidal delta)

潮汐三角洲和潮汐水道密切共生，它是由于沿潮汐水道出现的进潮流和退潮流在潮汐口内侧和外侧发生沉积作用而形成的。在入潮口向陆一侧 (内侧)由涨潮流形成的称进潮或涨潮三角洲 (flood-tidal delta), 在入潮口向海一侧的称退潮三角洲 (ebb-tidal delta)。由于受障壁的遮挡，涨潮三角洲很少受海浪作用的影响。哈伯德等 (1976)曾提出一个代表涨潮三角洲的垂向沉积层序模式，其层序底部为双向交错层理，代表了沉积作用的早期阶段；中部为向陆和向海方向槽状交错层理的互层，代表退潮屏障发育之前的沉积作用；上部为向陆方向的交错层理，厚度向上变小，代表了涨潮斜面坡上的沉积作用。整个沉积层序总厚度约10m左右，常与潟湖、潮坪沉积共生。退潮三角洲由于受海浪和沿岸流的改造作用而使得在古代地层中难于保存。

(三)冲溢 (越)扇

冲溢(越)扇 (washover)[图5-84 (a)]是在风暴期从障壁岛上侵蚀下来的砂质沉积物被搬运到潟湖一侧形成的扇状沉积体。在某些情况下，携带沉积物的水呈席状流超越障壁岛顶部，在局部冲蚀出冲溢沟。每次冲溢水流沉积的都是薄层状的砂，底部为不平坦的侵蚀面。冲溢扇的主要沉积构造为平行层理，但在其边缘部分可出现向陆倾斜的中型前积层，在潮湿的情况下可以遭受生物扰动。其中最易保存下来的部分是与潮坪、沼泽和潟湖沉积物呈指状交错的远端部分。在现代沉积中，单个冲溢扇的沉积单元自下而上有如下序列：冲刷面—含混合生物介壳的基底层—具平行层理、沙纹层理或逆行沙丘纹层的砂。

五、潮坪相

潮坪又称潮滩，主要发育在波浪作用较弱的中一大潮差海岸，并同海湾、潟湖、河口湾以及受潮汐影响的三角洲环境伴生。潮坪的主要部分位于潮间带，其中除了被潮汐水道切割外，几乎是一个没有什么特征的向海缓倾的平坦地带。潮坪上潮汐水位升降的幅度 (即潮差) 一般为2 ~3m, 最大可达10~15m,因此，在平面上可出现相当宽阔的潮间带，如德国北海潮坪的潮差为2.4~4m，其潮间带可达7km。在涨潮期，潮水进入潮汐水道，然后漫过堤岸，淹没邻近的潮坪，平潮期之后，潮水又经过潮汐水道外泄，潮坪又重新出露(图5-85)。

(一)水动力条件

潮坪上的水动力条件总的来说是从潮下带向潮上带逐渐减弱的。潮汐水道和潮沟是潮流通过的地方，水动力最强，而且呈双向流动，因此沉积物最粗，发育羽状交错层理。潮坪表面水流样式比较复杂，水流和波浪的流向与强度变化较大。在未露出水面时，水流方向受水位差的控制。当一部分潮坪露出水面时，水流方向受地形坡度控制。强劲的风也可影响水流方向，因此潮坪上的波浪方向变化很大。

潮汐的周期性变化对沉积物有深刻影响。在低潮线附近，波浪的活动与潮坪较高部位相比要强一些，作用的时间也长。因此，主要为砂质沉积，称为沙坪。而簸选出来的泥主要沉积在高潮线附近的泥坪，其原因除了水动力条件较弱之外，还由于在高潮期沉积细粒沉积物的低流速期比低潮期要长得多。沙坪和泥坪之间为沙与泥质的混合沉积带，称为混合坪。

(二)沉积特征

1. 沙坪沉积

沙坪沉积主要为具小型流水沙纹交错层理的砂岩，有时也有羽状交错层理及再作用面。

2. 混合坪沉积

混合坪沉积主要为砂岩与泥岩的薄互层。典型的沉积构造为压扁层理、波状层理和透镜状层理以及砂、泥薄互层状的潮汐韵律层理等复合层理。它们是潮流活动期的砂质沉积与憩流期的泥质沉积交替出现的结果。

在沙坪及混合坪沉积中有丰富多样的流水与浪成波痕，它们可以相互叠加，也可因出露水面被改造为圆脊尖谷波痕或平脊波痕。

3. 泥坪沉积

泥坪沉积主要为厚的泥质沉积，常夹有薄的砂质层，发育水平纹层或水平波状纹层层理。在干燥气候条件下，泥坪由于强烈的蒸发形成石膏和石盐晶体，可使原始层理破坏。泥坪上生物较多，扰动现象强烈，藻类生物亦较发育，如藻叠层及藻席等。干裂、雨痕、冰雹痕、鸟眼、泥皮、足迹、爬痕、虫孔等常见，并可被流水破碎，改造为泥屑透镜体。

4. 潮上盐沼 (supratidal salt marsh) 或沼泽 (swamp) 沉积

盐沼和沼泽主要分布于潮上带。由于它们长期处于暴露状态，水动力条件最弱，所以沉积物很细。在温湿气候区，潮上带长满植物，而在干旱气候区则发育盐沼，具不规则波纹状层理，干裂发育，还可见石膏和石盐晶体及动物足迹。

5. 潮汐水道沉积

潮汐水道是涨潮和退潮的通道，水流较急。大的潮汐水道主要为砂质沉积甚至石英质的砾石，并富含介壳和泥砾等滞留沉积。砂体在剖面上呈水道状透镜体，发育双向水流成因的羽状交错层理和再作用面。再作用面是指两个倾斜相同的交错层系间向下游倾斜的侵蚀间断面。它们是次要潮流期的潮流对主要潮流期形成的沙纹或沙丘表面冲刷改造而成的一种波状起伏面，反映双向流水的特征。

(三)潮坪沉积的识别标志和剖面序列

潮坪沉积在古代沉积层中十分常见，其突出的沉积特征可以归纳为以下几点：

(1)具有流水方向截然相反的羽状交错层理和再作用面。

(2)压扁层理、波状层理及透镜状层理发育，反映流水强弱的交替出现。

(3)具有干裂、雨痕、植物根迹、动物足迹、蒸发岩、泥炭和薄煤层等，反映间歇性陆上暴露的标志。

(4)具水道冲刷、泥质碎片和簸选的砂质透镜体等暴露与沉积交替出现的标志。

Ginsburg (1975)认为，上述沉积构造可以用于古潮坪沉积的识别。如果在沉积剖面中具有前述的全部构造组合或者前三种标志，那么就可以把它们解释为潮坪；如果只有组合中的两种标志，就难于得出肯定的结论。

潮坪沉积是一个向上变细的沉积序列 (图5-86)。下部为潮下带的潮汐水道沉积，通常为块状砂岩，具滞留沉积和羽状交错层。其上为沙坪沉积，具羽状交错层和再作用面等双向流水构造以及反映水位变化和间歇暴露的标志。再上为粉砂岩和泥岩组成的混合坪沉积，潮汐层理发育。泥坪沉积具发育的干裂，有时顶部还可出现潮上湖沼或盐沼沉积。低潮坪(沙坪)至高潮坪 (泥坪)的厚度相当于潮坪形成时的古潮差。

六、障壁海岸相沉积组合及其与油气的关系

(一)沉积相组合

障壁海岸相发育于海陆过渡地带，平面上向海方向以障壁岛与滨岸相相衔接，向陆方向以潟湖或潮坪与大陆沉积相组的沼泽相或冲积相相毗邻。因此，横向上，在海陆过渡地带构成了障壁岛一潟湖一潮坪组成的有障壁海岸沉积体系或沉积相组合。

(二)与油气的关系

潟湖、障壁岛、潮坪的环境和沉积特征决定了它们具有良好的生、储、盖条件。

在潟湖环境中，生物种类单调但数量多，且水体安静，有利于有机质的堆积，潟湖底部常形成富H₂S的还原环境，有利于有机质的保存和向石油的转化，故淘湖相乃是良好的生油相带。

障壁岛及潮坪相都发育有不同类型的砂体，有利于油气的储集。尤其障壁岛砂体，砂质碎屑的粒度适中，分选好，岩性均一，横向上与潟湖、浅海等有利生油的相带相邻，对油气的储集更为有利。

潟湖、潮坪广泛发育泥质岩类，也可以成为良好的盖层。

由于海侵和海退的交替变化，使潟湖、潮坪、障壁岛相在垂向上作有规律的递变、有利于形成完整的生储盖组合。