第三章-三角洲沉积

第三章三角洲沉积体系•第一节概述•当河水携带着大量沉积物流入一个相对静止和稳定的蓄水盆地时，在二者的汇合处将沉积物堆积下来，这个沉积体----即三角洲。如果蓄水盆地是大陆内部的湖泊，这个三角洲被称为湖泊三角洲，如果是海洋则称为海相三角洲。•三角洲具有巨大的经济价值。现代三角洲的陆上部分是人口稠密的经济发达区，古代的三角洲沉积则因赋存有丰富的煤、石油和天然气，受到人们的高度重视。不同学者根据自己的观点和研究的需要对三角洲从不同侧面加以概括。对三角洲的命名亦各种各样，如建设性和破坏性三角洲、河控三角洲、浪控三角洲和潮控三角洲等，有人用鸟足状三角洲、朵状三角洲和尖头状三角洲来对三角洲命名。也有人根据注人蓄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蓄水盆地形成的沉积体称为扇角洲，将辫状河注入蓄水盆地形成的沉积体称为辫状河三角洲。还有人根据蓄水盆地水体深浅，将三角洲区分为深水三角洲和浅水三角洲。GallowayWE提出的三角洲分类，可以说是最早的较为系统的三角洲分类。他收集了近30个近代和古代海相三角洲资料，并进行了系统研究，最后提出了以河控的、浪控的、潮控的为三个端元类型的三角图解的分类体系。在三角洲分类图中，还给出了伸长状、朵叶状、弓形(尖头状)、河口湾(港湾状)三角洲的位置。•这一分类着重考虑的蓄水盆地的特征，即波浪和潮汐能量的强弱，对注入蓄水盆地的冲积体只考虑了曲流河，而没有考虑冲积扇和辫状河。•Galloway和薛良清合作(1988)，建立了一个包括扇三角洲、辫状河三角洲和正常三角洲(曲流河三角洲)在内的三角洲扩展分类。•这一扩展分类综合考虑了冲积体和蓄水盆地两方面的特征，对三角洲概括比较全面。•但是，这些分类所考虑的主要是海岸地带所发育的三角洲，有些三角洲在这些分类中仍找不到合适的位置。如浅水三角洲和水下分流河道型三角洲，这些三角洲在许多大型坳陷湖盆中是常见的。也就是说，到目前为止，还没有十分完美的三角洲分类，这与决定三角洲类型的因素十分复杂有关。第二节三角洲的作用及控制因素1.•(1)河流的作用•(2)蓄水体(海、湖水体)的密度与河水密度差异•(3)蓄水体的水动力作用•(4)河口区海底地形•(5)蓄水盆地的构造特征•(1)河流的作用：河流的流量和输砂量是形成三角洲的物质基础•(2)蓄水体(海、湖水体)的密度与河水密度差异：•①河水密度＞蓄水体密度：为高密度流动，沿底部流动•(2)蓄水体(海、湖水体)的密度与河水密度差异：••②河水密度=蓄水体密度：为等密度流动，••(2)蓄水体(海、湖水体)的密度与河水密度差异：•③河水密度＜蓄水体密度：为低密度流动，属严格的平面喷流类型。通常发生在河流入海处•(3)蓄水体的水动力作用：波浪、潮汐、海流可对河流输入的泥砂进行改造和再分配，改变着三角洲•(4)河口区海底地形：河口区海底坡度小，水体浅，有利于三角洲的形成•(5)蓄水盆地的构造特征：水盆地相对稳定，或沉降缓慢，沉降速度小于或略等于沉积速度，对三角洲的形成和保存有利2.三角洲的发育过程•(1)河口砂坝和河道分叉的形成：河流入海的河口区，水流展宽和潮流的顶托作用使流速骤减，河流底负载下沉而堆积成水下浅滩。浅滩淤高、增大、露出水面，形成新月型河口砂坝。水流从砂坝顶端分成两股，形成两个分支河道(分流河道)，并向外侧扩展。分支河道向前发展，在河口处又会出现新的次一级河口砂坝2.三角洲的发育过程•(1)河口砂坝和河道分叉的形成•(2)决口扇的形成与三角洲的延伸：•分支河道不断向海延伸，河床淤高。洪水季节洪流冲决天然堤，沉积物逐渐淤积而成决口扇。三角洲的废弃和发育相互转化，交替出现，结果各三角洲彼此连接和部分叠合，•一扇三角洲沉积•二、辫状河三角洲沉积•三、曲流河三角洲体系第三节三角洲的分类及特征一、扇三角洲沉积•1.扇三角洲的概念•2.扇三角洲的发育的条件•3.扇三角洲环境的划分及沉积相特点•4.扇三角洲的沉积特点1.扇三角洲的概念•扇三角洲----是由冲积扇(包括旱地扇和湿地扇)提供物源，在活动的扇体与稳定水体交界地带沉积的沿岸沉积体系。它代表含有大量沉积载荷的冲积扇与海或湖相互作用的产物。2.扇三角洲的发育的条件•①地形条件---临近山区的盆地边缘，高差变化大，坡度陡是扇三角洲发育的最有利和最基本的条件。一般距山区越近，坡度越陡，•②地质构造条件----扇三角洲多发育在活动的构造区，常与同沉积期大型断裂带相伴。从大地构造背景来看，沿大陆碰撞海岸、岛弧碰撞海岸、拖曳-边缘海岸以及克拉通内部的裂谷盆地或其它断陷盆地的岸边对扇三角洲发育最为有利。如我国中新生代许多断陷盆地中发育的扇三角洲。•③气候条件----在不同的气候区有不同类型的扇三角洲形成。•（a）干旱半干旱地区多发育旱地扇三角洲(如死海西岸扇三角洲)；•（b）潮湿的热带和温带地区易形成湿地扇三角洲和辫状河三角洲(如牙买加的耶拉斯三角洲)；（c）在寒冷潮湿的冰水冲积平原有利于辫状河平原三角洲或辫状河三角洲的发育(如阿拉斯加科珀河扇三角洲)。扇三角洲多发育在活动的构造区3.扇三角洲环境的划分及沉积相特点•(1)扇三角洲平原--扇三角洲平原是扇三角洲的陆上部分，包括从扇端至岸线之间的近海平原地带。在干旱半干旱地区的扇三角洲平原具有旱地冲积扇的沉积特征；在潮湿区的扇三角洲平原则以发育砾质辫状水系沉积为特征•(2)扇三角洲前缘--扇三角洲前缘亦称过渡带，位于岸线至正常天气浪基面之间的浅水区河控型扇三角洲前缘是湖泊扇三角洲的特点，以各种粒级的砂和粉砂为主，也常有砾石沉积。粒度变化向盆地方向变细，砂层中交错层理发育，底部具大型冲刷面。•(3)前扇三角洲--前扇三角洲是指扇三角洲的浪基面以下部分，向下与陆架泥或深水盆地沉积过渡发育在宽阔陆棚上的扇三角洲的前三角洲沉积主要为临滨-远滨的粉砂和泥质沉积，与陆棚泥呈互层产出。前扇三角洲扇三角洲前缘扇三角洲平原退积型扇三角洲进积型扇三角洲扇三角洲沉积特征：(1)单个的扇三角洲的陆上部分一般比较小，通常在几十平方千米左右，平面形态多为扇形。(2)扇三角洲沉积体向陆方向通常都以断层为界，其近源沉积物(扇根)常以角度不整合超覆在古老的基岩地层上，(3)扇三角洲的组成均为砾石、含砾砂和砂等粗碎屑沉积物，成分和结构成熟度均比较低，反映其距物源区比较近，搬运距离短，沉积迅速的特点。(4)扇三角洲沉积体几何形态和粒度变化一般为楔形，从山前向盆地(海或湖)方向变薄变细，逐渐过渡为盆地相而消失；(5)单个扇三角洲的垂直层序一般呈向上变粗的特点；(6)扇三角洲层序的厚度和延展范围受边缘断裂差异升降幅度控制。单个扇三角洲沉积层序厚可达几十米，而发育在板块边缘经历很长时期的扇三角洲层序可厚达几千米，延长几十千米。我国湖泊扇三角洲沉积特征：•由于离物源区很近，是一个相带发育不完整的沉积体系•沉积物粒度较粗，结构及矿物成熟度均很低，矿物成分与物源成分密切相关•发育各种沉积构造，包括板状交错层理、平行层理、小型交错层理及冲刷面构造，含植物化石•平原面积一般较小•剖面上片状颗粒流砂、片状牵引流砂、碎屑流砂及河道砂频繁交替•形态受沉积物的来源和水体搬运能力的大小控制，在沿流动方向的剖面上砂体呈楔形，在垂直流动方向的剖面上呈透镜状章节过度二、辫状河三角洲沉积辫状河三角洲的分布较扇三角洲更为普遍，但其形成仍然象扇三惫洲一样，需要在特定的地形和气候条件；并与源区保持一定的距离的条件下才能发育。扇三角洲往往形成在盆地断陷边界地带，辫状河三角洲往往发育在坳陷盆地徒坡边界地带，而曲流河三角洲往往形成在坳陷盆地缓坡边界地带。只有盆地坳陷较陡边界最有利于辫状河三角洲发育。这是因为较陡的盆地坳陷边界地带地形坡降大，易于辫状河人湖后形成独具特色的沉积体；随着进入盆地的沉积物数量的增加，辫状河三角洲的向前推进，冲积平原必然向盆地方向扩展，冲积平原沿陡倾的盆地边缘向盆地内进积，盆地的依次被充填表明沉积速率大于盆地沉降速率。古气候条件决定了一定区域的降水量、水系的特征、风化的强度以及碎屑物的供应，其对湖泊辫状河三角洲的影响尤为重要。干旱气候向潮湿气候转化会引起沉积物数量的增加，从而引起扇三角洲沉积向辫状河三角洲沉积转化。因此最适合辫状河三角洲形成的古气候是半干旱一半潮湿气候。在这种气候条件下，有一定的降水量，可形成稳定的水系，同时物理风化亦较为强烈，可有大量的碎盾物供应。此外，海平面的升降也会影响三角洲沉积类型的变化。一般认为，扇三角洲沉积与海平面快速上升有关，而辫状河三角洲沉积仅见于海平面上升减缓的时期。二、辫状河三角洲沉积•(1)辫状河三角洲平原•辫状河三角洲平原主要包括辫状河道、泛滥平原及沼泽微相，并以辫状河道最具代表性。辫状河道由颗粒支撑的砂、砾岩组成，碎屑颗粒一般为次棱角-次圆状，分选中等，填隙物以泥质为主。测井曲线表现为较高的视电阻率，呈齿状或尖峰状起伏，自然电位曲线一般呈箱形或波状起伏。泛滥平原主要为泥岩夹粉-细砂岩，而沼泽微相主要由煤层、碳质泥岩夹粉砂岩组成。主要以水平层理和波状层理为特征。古植物化石丰富。•(2)辫状河三角洲前缘••①•②•③河口砂坝•④席状砂•(2)辫状河三角洲前缘•①水下分流河道---系平原辫状河道入湖后在水下的延续部分，它在辫状河三角洲中所占的厚度是最大的。岩性一般较粗，以砂岩和砂砾岩为主。从剖面上看，水下分流河道大都从冲刷面开始。向上依次为具层理构造的砂、砾岩，顶部为薄层状泥质粉砂岩。河道砂频繁交互，形成多层楼式的正韵律的砂、砾岩组成的叠合砂岩。•②水下河道间---主要为灰、灰绿色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹薄层状砂岩。块状层理、小型交错层理及波状层理发育。由于水下分流河道冲刷力强，改道频繁，一旦发生改道，这些沉积物就被冲刷减薄，甚至全被冲刷掉，因此常以碎屑岩夹层的形式出现。•(2)辫状河三角洲前缘•③河口砂坝---岩性为分选、磨圆较好的细砂岩、中砂岩，偶含泥砾。具板状、楔状及槽状交错层理。与下伏席状砂沉积过渡，并一起构成明显的反韵律，电测曲线形态呈漏斗型。•④席状砂---岩性一般为分选相对较好的细砂岩、粉砂岩与泥岩互层。波状层理、小型交错层理及水平层理发育。一般与前辫状河三角洲沉积物呈薄互层。•(3)•沉积物粒度较细，多为灰、灰绿、深灰色泥岩、粉砂质泥岩夹粉-细砂岩组成，在剖面上为砂泥岩薄互层。水平层理、块状层理及沙纹交错层理发育。•（4）我国中生界辫状河三角洲的主要沉积特征：•①辫状河三角洲大多发育在距物源区相对较近的地方，其间缺失曲流河等陆上瓦1环境，是一个相带发育不完整的沉积体系；•②沉积物粒度相对较粗，结构及矿物成熟度较低，矿物成分与物源成分一致；•③发育各种沉积构造，包括板状及槽状交错层理、平行层理、小型交错层理及冲刷面构造，含动、植物化石及生物遗迹构造，在平原部分可见到一些水上暴露沉积构造标志；•④辫状河三角洲平原部分可发育成非常宽广的席状形体；•⑤由于水下分流河道不固定，常常侵蚀下伏沉积物，所以很少发育河口砂坝，剖面上河道砂频繁交替；•⑥辫状河三角洲主要形成在距高地不远的湖盆边缘，砂体呈席状，范围可达数十至几百平方千米。三、曲流河三角洲沉积•1.三角洲的主要类型•2.三角洲的亚环境和沉积特征•3.三角洲沉积相组合、沉积旋回及演化•4、我国湖泊三角洲的沉积特征1.三角洲的主要类型•(1)河控三角洲--河控三角洲是在河流输入泥砂量大，波浪、潮汐作用微弱：•①鸟足状三角洲•②朵状三角洲•(2)浪控三角洲--浪控三角洲的平面形态呈鸟嘴状，海洋的波浪作用大于河流的作用，河流输入泥砂量少，形成平行于海岸的海滩、砂嘴、砂坝•(3)潮控三角洲--河流流入三角港或其他形状的港湾，由于潮汐作用远大于河流作用，在港湾中堆积的泥砂受潮汐作用的强烈改造，仅形成小型三角洲。外形受港湾控制,发育的潮汐砂坝。2.三角洲的亚环境和沉积特征•(1)三角洲平原•(2)三角洲前缘•(3)前三角洲(1)三角洲平原•分流河道沉积--为砂和粉砂沉积物。横剖面形态为近于对称的透镜体。为向上变细的沉积序列•分流河道间沉积--•天然堤--发育在河道两侧，由细砂、粉砂和泥质组成。砂