三角洲分类及沉积模式

岩相古地理读书报告——三角洲分类及沉积模式三角洲分类及沉积模式1、三角洲概述三角洲是一类非常重要的沉积相，中国很多油田，如大庆油田、胜利油田、长庆油气田、新疆油田等，三角洲砂体都是主力产层，可见三角洲是油气聚集的重要场所。此外三角洲也是许多煤层的产出层位，对于找煤也可起到指导预测作用[1，2]。三角洲有很多类型，不同类型的三角洲，其砂体发育特征和展布规律不同。准确可靠的三角洲沉积模式，对指导油气的勘探和开发都有重要意义。“三角洲”一词最初由古希腊历史学家荷罗多特斯（Herodotus）提出，他观察到尼罗河河口冲积平原的形态与希腊字母的Δ相似，因此称之为三角洲（Delta）。关于三角洲的定义，教科书中引用了Barrell（1912）的定义，即“三角洲是河流在一个稳定的水体中或紧靠水体处形成的、部分露出水面的一种沉积物”，但是这一定义并不严谨，金振奎将三角洲定义为“河流等水流汇入蓄水盆地时，所搬运的碎屑物质在入口附近堆积形成的、总体呈朵状的沉积体”[3]。2、三角洲沉积动力学几沉积作用2.1建设作用2.1.1河口作用Bates（1953）对三角洲进行了研究。将三角洲河口比拟为水力学上的喷嘴。依据河水和蓄水体混合的类型，可形成两种自由喷流类型：轴状喷流：是河水与蓄水体的混合作用发生在三度空间（立体的），其混合作用较快，致使水流速度迅速降低。平面喷流：是河水与蓄水体的混合作用发生在二度空间（平面的），其混合作用较慢，故向盆地方向较远的地方仍保持较高的流速。如果没有波浪和潮汐的较大影响，其流动类型取决于两种水之间的密度差异。a、河水（地表径流）密度=蓄水体密度：为等密度流动，属轴状喷流，这种情况通常出现在湖泊三角洲中，但沉积范围一般较小。b、河流密度蓄水体密度：为高密度流动，沿水底呈平面喷流形式。这种情况经常发生在大陆坡上，为骨界的海底沉积物因受重力或其他外力作用二发生滑塌或滑动，可形成浊流。这种浊流侵蚀海底峡谷，并沿海地峡谷流动，在峡谷口附近形成近岸水下扇等。c、河水密度蓄水体密度：为低密度流动，在咸水面上向海水流动，属严格的平面喷流类型，形成以河流作用为主的海成三角洲。2.1.2决口改道作用沿三角洲分流体系形成的决口扇在三角洲平原的发育中是非常重要的。同在河流体系中一样，决口扇是在洪水期间水和沉积物通过天然堤上的缺口涌出时形成的。然而，许多三角洲分流决口扇的形成比河流更复杂。实际上，决口扇可以变为进积到边缘三角洲间海湾的子三角洲[4]。2.2破坏作用三角洲的破坏作用是各种对建设性河流作用所沉积的沉积物进行改造、改变、再分布或迁徙的过程，包括波浪能通量，潮能通量、侵入的恒定盆地流、季节性的风力流，以及由盆地边缘与盆地之间的高度差产生的重力势能。2.2.1波浪和流水的再分布在几乎所有的蓄水体中均存在波浪能，，在三角州河口坝或决口分流中的推移质沉积物的沉积作用，使它处于波浪和潮汐改造的最佳位置。河口坝上的破浪会加强混合作用，产生紊流，使啥子沿沿岸流的方向进行重新堆积。沉积在河口的沙就这样在侧向上重新分布，如果没有多少沙被重新移动，由河道进积作用产生的砂带就是简单地扩宽；如果大部分的河口坝被改造，三角洲前缘有可能变成一系列联合的弧形滩脊（沿岸障壁坝），二泥质依旧呈悬浮状态被从三角洲前缘带走。当潮流在河口处流入流出，会使河流交替性增强、减弱甚至倒流。，重新活动的沉积物沿倾向分布，在分流河口内形成长条形沙坝，并向海扩展成宽阔的水下三角洲前缘台地。2.2.2压实和块体重力搬运河口沉积物及其海洋改造过的三角洲沉积物，位于由重力势能改变、破坏或重新活动的理想位置。首先，砂沉积在前三角洲泥质台地的顶部，该台地一般是迅速沉积而成的、饱和水的、欠压实的、和厚度巨大的；其次沙沉积位于倾斜的前三角洲裙的顶部，虽然三角洲的前缘的坡度很少超过几度，但是这样的坡度早为骨界的水下沉积物中是不稳定的；其三。大型河流体系的沉积物注入以每年几千万吨来计量，并且在时间与空间上都是不规则分布的。沙在较大的河流分口处的迅速沉积增加了下伏前三角洲泥的负荷，从而产生密度倒置。泥因其高的含水量，所以在其受力时表现为可塑性。欠压实的、低密度的、低渗透率的前三角洲沉积物，其不稳定性因细菌分解有机碎屑生成天然气而进一步增加。沉积物的负荷引起差异压实和流动或前三角洲泥的断裂。在最活跃负荷之下的横向和垂向流动，会形成叫做“尼丘”的泥底辟。前三角洲斜坡上的形变作用还产生各种层内构造。边缘断层和滑塌形成于活动河口、河口坝及其伴生相的附近。大型弧形滑塌断块常沿三角洲台地和前三角洲斜坡上部的边缘发育，它也可能表现为穿透下伏陆架层序和上斜坡层序长期活动的主生长断层的一部分。除了层内形变和差异压实外沉积在三角洲台地顶部的沉积物还可以重新活动并向坡下迁移。表层滑塌和泥流沉积在进积作用活跃的三角洲前缘是很常见的现象。沉积物在前三角洲斜坡顶部的迅速沉积，可能会导致浅处沉积层的过陡，由此产生重力滑动、一定的滑塌或沉积物的液化。滑塌和风暴会周期性地扰动与活化前三角洲台地的沉积物。沉积物一旦被携带，就可能以块流或浊流沿前三角洲斜坡向下流动，在前三角洲相层序中沉积或过路进人下邻的斜坡/盆地中。三角洲前缘层序呈现出多变的沉积特征，例如广阔的席状砂、陡峭的或平卧的褶皱层、递变层理、球枕构造和底面印痕[5]。这些特征组合与海底斜坡体系一致，前三角洲与斜坡体系的边界很难确定。然而从古地理以及经济的观点来看，关键因素在于发育一个独立的水下沉积物分散体系，它能将大量的过路推移质沉积从其原始沉积位置三角洲台地的顶部，推至斜坡和盆地的底部。在陡的构造活动盆地边缘，重力流搬运会成为为一种具重要意义的甚至是主要的三角洲破坏作用。3、三角洲的类型3.1三角洲的分类由于不同的三角洲类型具有差别很大的油气储量，因此三角洲类型的划分就显得尤为重要。由于影响三角洲沉积作用的自然因素十分复杂，因此三角洲的分类方案也各不相同。Fisher等（1969）提出了建设性和破坏性三角洲的二分法，强调了河流、波浪和潮汐作用对三角洲共同作用的结果。Galloway（1975）在收集了30个近代和古代海相三角洲的资料之后提出了以河控、浪控和潮控为端元的三角图解。Reading（1978）在他主编的《沉积环境和相》中将三角洲划分为河控、河流—波浪相互作用、浪控、河流—波浪—潮汐相互作用以及潮控五大类。有人根据沉积物的粒度划分为粗粒三角洲和细粒三角洲（Gould，1960；于兴河，1991）。有人根据受水盆地的类型划分为海相三角洲和湖相三角洲（锅谷淳和宫田一郎，1990）。Donason根据受水盆地的深浅划分为深水三角洲和浅水三角洲。另有学者根据注入受水盆地冲积体的不同类型来对三角洲加以概括，如将冲积扇直接注入受水盆地称为扇三角洲（Megowen，Garner，1970；Galloway，1976；Duton，1980；Miall，1984；李思田等，1988），将辫状河注入受水盆地形成的沉积体称为辫状河三角洲（Mepherson，1987；赖志云等，1991）。Nemec和Steel（1988）在Holmes（1965）研究工作的基础上，根据冲积物物源类型和沉积物特征将三角洲分为二类6种，即冲积三角洲（河流三角洲、辫状河平原三角洲、冲积扇三角洲和碎石锥三角洲）与非冲积扇三角洲（火山碎屑三角洲和熔岩三角洲），该分类扩大了三角洲所包涵的内容和范围。以及龚建明将三角洲分为两类6种，即海相三角洲（河控三角洲，浪控三角州，潮控三角洲和复合型三角洲）与湖相三角洲（吉尔伯特型三角洲，扇三角洲，辫状河三角洲）[6]。下面我们就详细重点分析Galloway的的三种极端类型的三角洲。3.2河控三角洲沉积模式河控三角洲能形成厚度大、面积广的大型三角洲，且在地质历史中能保存下来和识别。根据沉积环境和沉积特征，可将三角洲相分为三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相和前三角洲亚相，如图3-1。图3-1三角洲沉积模式图3.2.1三角洲平原亚相三角洲平原亚相是三角洲的陆上沉积部分，其范围包括从河流大量分叉处位置至海平面以上的广大河口地区。三角洲平原沉积的亚环境多种多样，以分流河道为格架，而分流河道间地区常发育有沼泽、分流河道的两侧有天然堤、决口扇，湖泊和分流间湾等。其中最主要的是分流河道砂沉积与沼泽的泥炭或（和）褐煤沉积，这是与一般河流的重要区别。三角洲平原亚相进一步分为分流河道、陆上二天然堤、决口扇、沼泽、淡水湖泊等沉积微相。（1）分流河道微相：是河流体系河床沉积向下延伸，是三角洲平原中的格架部分。具有一般河道的沉积特征，即砂质沉积为主，向上逐渐变细的层序特征。但是它们较中、上游河流沉积的粒度为细，分选变好。一般底部为中——细粒砂，常含泥砾、植物干茎等残留沉积物，向上变为粉砂、泥质粉砂及粉砂质泥等。砂质层具有槽状或板状交错层理和波状交错层理，而且其规模向上变小。其地接与下伏岩层常呈侵蚀冲刷接触。由于分流河道位置较固定，而且较直，所以曲流沙坝一般不发育。分流河道砂体的形态在平面上为长形砂体，有时分叉；在横剖面上呈对称的透镜状。砂体常沉陷于下浮的泥岩层内，其中部最厚和最粗，而向两端变薄和变细。（2）陆上天然堤微相：位于分流河道的两旁，向河道方向一侧较陡，向外一侧较缓。这种天然堤系由洪水期携带泥砂的洪水漫出淤积而成。天然堤在三角洲平原上部发育较好，但是下游方向其高度、宽度、粒度和稳固性都逐渐变小。以粉砂和粉砂质粘土为主，而且由河道向两侧变细变薄。水平纹理和波状交错纹理发育。水流波痕、植屑、植茎、植根和潜穴等较常见。有时见雨痕和干裂等暴露成因的构造。（2）决口扇微相：三角洲决口扇与河流的决口扇沉积亦很相似但由于这种天然堤稳定性较差，故它们较河流中下游更为发育，而且有的面积较大，可形成席状砂层。（3）沼泽微相：位于三角洲平原分流河道间的低洼地区，分布最广，约占三角洲平原面积的90%。它们具有一般在沼泽多具有的特征。这种沼泽的表面接近于平均高潮面，是一个周期性被水淹没的低洼地区；其水体性质主要为淡水或半咸水。这种沼泽中植物繁茂，均为芦苇及其他草本植物，为一停滞的弱还原或还原环境。其岩性主要为暗色有机质泥岩、泥炭或褐煤沉积，其中常夹洪水沉积的薄层粉砂岩。常见有块状均匀层理和水平纹理，生物扰动作用强烈，有时见潜穴。常含植屑、碳屑、植根、介形虫和腹足类以及菱铁矿等。（4）淡水湖泊微相：位于三角洲平原之上相对低洼的蓄水体，一般面积小，水体浅，一般2~4m。禅机物主要为暗色粘土物质，夹有泥砂透镜体。可见水平层理、生物扰动等沉积构造。3.2.2三角洲前缘亚相三角洲前缘亚相位于三角洲平原外侧至波浪基准面之间，呈环带状分布于三角洲平原向海洋一侧边缘，即分流河道的前端。三角洲前缘是三角洲最活跃的沉积中心。三角洲前缘亚相科分为水下分流河道，水下天然堤，分流间湾、河口坝、远砂坝、前缘席状砂等沉积微相。（1）水下分流河道微相：为陆上分流河道的水下延伸部分，也称水下分流河床。在向海延伸过程中，河道加宽，深度减小，分叉增多，流速减缓，堆积速度增大。沉积物以砂、粉砂为主，泥质极少。常发育交错层理、波状层理及冲刷一充填构造，并见有层内变形构造。在垂直于流向的剖面上呈透镜状，侧向则变为细粒沉积物[7,8]。（2）水下天然堤微相：是陆上天然堤的水下延伸部分，为水下分流河道两侧的沙脊，退潮时可部分地出露水面成为沙坪。沉积物为极细的砂和粉砂。粒度概率曲线为单段或两段型。基本上由单一的悬浮总体组成。常具少量的粘土夹层。以流水形成的波状层理为主，局部出现流水和波浪共同作用形成的复杂交错层理。其他尚有冲刷一充填构造、虫孔、泥球和包卷层理等。有时可见植物碎片。（3）分流间湾微相：为水下分流河道之间相对凹陷的海湾地区，与海相通。当三角洲向前推进时，在分流河道间形成一系列尖端指向陆地的楔形泥质沉积体，称为“泥楔”。故分流间湾以粘土沉积为主，含少址粉砂和细砂。砂质沉积多是洪水季节河床漫监沉积的结果。常为粘土夹层或呈薄透镜状。具水平层理和透镜状层理。可见浪成波痕及生物介壳和植物残体等，虫孔及生物搅动构造发育。在层序上，下部为前三角洲粘土沉积，向上变为富