威尔士中南部志留纪不对称复合三角洲系统的沉积构架与古地理演化

《Geological Magazine》：A Silurian asymmetric compound delta system in south central Wales, UK

本刊推荐：为解决古代三角洲系统沉积构架识别的难题，研究人员对英国威尔士中南部Gorstian期沉积开展了一项主题为“不对称复合三角洲系统”的研究。通过岩相组合分析与古地理重建，揭示了该三角洲由水下斜坡、水下平台和 shoreline三角洲 clinothem 组成的复合结构，并识别出受波浪、河流共同控制的偏转型不对称三角洲特征。这项研究为古代混合过程三角洲的识别提供了典型范例，对理解早古生代威尔士盆地沉积演化具有重要意义。

　　

在沉积学研究领域，古代三角洲系统的识别与重建一直是个充满挑战的课题。传统上，地质学家采用三分模型（河流主导、波浪主导和潮汐主导）对三角洲进行分类，但现代三角洲调查表明，许多三角洲实际上表现出更为复杂的混合过程特征。特别是在地质记录中，由于保存条件的限制，识别这种混合过程三角洲的沉积构架变得更加困难。英国威尔士中南部出露的志留纪Gorstian期沉积，为研究这类古代三角洲系统提供了难得的天然实验室。

这项由Robert Hillier、Richard A. Waters和Jeremy R. Davies合作完成的研究，聚焦于Carreg Cennen Disturbance以北、Golden Grove Axis以东的30公里长露头带。通过详细的岩相分析和空间对比，研究人员揭示了该地区保存完好的不对称复合三角洲系统的沉积构架和演化历史。研究成果发表在《Geological Magazine》上，为理解早古生代威尔士盆地沉积环境提供了新的视角。

研究团队主要采用了野外岩相分析、沉积构架解析和古地理重建等关键技术方法。通过对Hafod Fawr组（HoD）、Mynydd Myddfai砂岩组（MMSF）和Trichrug组（TrF）的系统观测，识别出13种岩相组合，建立了从水下三角洲到陆上三角洲平原的完整沉积序列。研究还结合古水流测量和地层厚度变化，恢复了三角洲的空间构架和演化历史。

岩相组合特征

研究识别出的13种岩相组合全面记录了三角洲系统的沉积演化。水下三角洲斜坡（岩相组合1）以薄层异粒岩为主，发育软沉积物变形构造，反映了快速沉积和斜坡失稳特征。水下三角洲平台沉积（岩相组合2和3）显示向上变粗变厚的序列，发育丘状交错层理（HCS）和波浪改造构造，表明受风暴波浪影响强烈。

shoreline三角洲前缘沉积（岩相组合4-6）表现出明显的相变特征。波浪改造的 shoreline三角洲前缘（岩相组合4）以中粗粒砂岩为主，发育洼状交错层理（swaley cross-stratification），反映了高能波浪环境。河口坝沉积（岩相组合5）显示向上变粗序列，发育板状交错层理和爬升层理，表明较强的河流作用影响。

三角洲空间构架

研究区可划分为三个具有明显差异的地理区域。Cennen Valley Tract发育浅水扇三角洲序列，与Golden Grove Axis的抬升活动密切相关。SW Tract（Cilmaenllwyd至Banc Celynog）位于不对称三角洲的上漂侧，以厚层砂岩为主，缺乏泥岩夹层，表明强烈的波浪改造作用。

NE Tract（Sawdde Gorge至Y Pigwn）则代表了下漂侧的低能海湾环境，沉积了较多的异粒岩和泥岩夹层。该区域缺乏高能的波浪改造 shoreline三角洲前缘沉积，取而代之的是多个向上变粗变厚的河口坝旋回。这种明显的相变反映了三角洲的不对称特征，与现代偏转型三角洲的沉积模式高度吻合。

复合三角洲构架识别

研究最重要的发现之一是识别出了复合前积层（compound clinoform）结构。水下三角洲前积层（subaqueous delta clinothem）和 shoreline三角洲前积层（shoreline delta clinothem）之间存在明显的粒度分异，两者之间以海退海蚀面（RSME）为界。这一界面代表了 shoreline前积层向前推进过程中对水下平台的波浪侵蚀作用，是沉积物 bypass的重要界面。

三角洲演化与废弃

Gorstian晚期，三角洲系统逐渐废弃，被Ludfordian期的Cae'r mynach海道淹没。Cribyn Du段（CrDM）记录了这次海侵事件，其底部的砾岩层代表了海侵侵蚀作用的产物。这一事件与盆地构造重组和全球海平面上升事件密切相关，标志着该地区沉积环境的重大转变。

研究结论表明，威尔士中南部Gorstian期沉积记录了一个典型的混合过程不对称复合三角洲系统。该三角洲的演化受构造控制、海平面变化和沉积物供给的共同影响，其独特的沉积构架为理解古代三角洲系统的形成机制提供了重要启示。这项研究不仅丰富了我们对志留纪威尔士盆地沉积环境的认识，也为古代混合过程三角洲的识别和解释建立了新的标准，对相关地区的沉积学研究和油气勘探具有重要的指导意义。