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第5章__三角洲相

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油区岩相古地理 章 三角洲相 第 1 页 第 5 章 三角洲相 第一节 概述 一、定义 三角洲( 词源于希腊字母( Δ )。 三角洲相位于海陆之间的过渡地带,是海陆过渡相的重要组成部分。 在河流入海(湖)盆地的河口区,由于坡度减缓,流速降低,水流扩散,将携带的砂泥在河口附近堆积下来,形成平面上略似顶尖朝向陆地的三角形沉积体,称为三角洲 。 三角洲是以陆源碎屑沉积为主的大型沉积体,面积可达数十至数万平方公里,长达数十至数百公里,沉积厚度达数十至数千米。 三角洲按蓄水盆地的性质分为湖成和海成两种类型。前者属湖泊相,前面已经讲过;后者为海陆过渡相, 是本节讨论的重点。下面先介绍三角洲的形成机理和控制因素。 二、三角洲的发育过程 三角洲的发育大致经历下述两个阶段 (一)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。这一过程不断重复,就形成了一个喇叭形向海延伸的多叉道何网系统,三角洲的雏形就随之形成了。 油区岩相古地理 章 三角洲相 第 2 页 (二)决口扇的形成和三 角洲的延伸 分支河道不断向海延伸,河床坡度减小,流速减缓,河床淤高。坡度下降至一定程度,泄流不畅,洪水期洪流冲决天然堤,呈散流倾泻于滨海平原或叉道间海湾,流速骤减,沉积物逐渐淤积而呈决口扇滩,从而使三角洲在平面上(横向上)逐渐扩大。 河水冲决天然堤后,取道于较大坡度的新河床入海。旧河道淤塞,泥砂供应断绝,加之海浪的改造和侵蚀,使原来的三角洲废弃,而在其旁侧新河道入海处,新的三角洲开始发育成长。随着时间的推移,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,形成三角洲复合体。如密西西比河 三角洲平原就是由 7 个三角洲叶体连接叠合而成的。黄河河口现代三角洲就是由 9 期亚三角洲依次叠置而成的。 三角洲的增长和向海推进可以有很高的速度。世界上一些大河流的三角洲增长速度: 河流名称 陆上面积(万 每年向海推进( m) 长江 0 黄河 00~ 400(沉积厚度可达12 伏尔加河 89 密西西比河 1 多瑙河 7 三、三角洲形成的控制因素 三角洲沉积体是河流作用与海(湖)作用在河口地区互相影响的结果。其发育情况的 最重要因素是河流供给 大量沉积物和沉积区的下沉 。另外还有气候、排水量、河口等各种地质作用、海浪、海流、潮汐、风和陆架坡度等多种因素的影响,是个复杂多变的沉积环境。归纳起来,三角洲形成的控制因素主要有下列几个方面。 油区岩相古地理 章 三角洲相 第 3 页 (一)河流的作用 河流是形成三角洲的物质基础,流量和输砂量越大,最大流量和最小流量的比值越高,越有利于泥砂在河口堆积,有利于三角洲的形成。 河流输入泥砂的粒度对三角洲的形成也有影响。粗砂容易形成较大的岸坡和较陡的底坡,使外海波浪直通海岸,改造河口堆积体,不利于三角洲的形成 。 (二)蓄水体(海、湖水体)的密度与河水密度的差异 当载有沉积物的河水流入安静的水体时,依河水与其流入的海洋或湖泊的水的密度之间的差异,可形成三种水流扩散方式: 蓄水体密度 为 高密度流动 ,入注水流沿蓄水体的 底部形成面状射流 (平面喷流),往往形成浊流。由这种底流形成的沉积物被划为 海底扇 。大陆坡海底峡谷中的高密度浊流在深海底形成的海底扇即属此类。 水体密度 为 等密度流动 。这种情况发生在河流进入淡水湖的地区。沉积物呈 辐射状扩散 (辐向喷流),流水搬运泥砂的能力迅速消失,结果是形成 湖泊 三角洲 。 蓄水体密度 为 低密度流动 ,入注水体沿水体 表面面状流动 (平面喷流)。 大部分海洋三角洲 都是在这种环境中形成的。 (三)气候 气候、河流的流量和输砂量、河流输入泥砂的粒径在一定程度上相互制约。 般降水量高于蒸发量,径流往往大而稳定。化学风化多油区岩相古地理 章 三角洲相 第 4 页 过机械风化,因而呈悬浮状态的泥砂含量很高。这些因素就造成了比较稳定的蜿蜒曲折的的河道。 水量变化大,植被稀疏,会出现具有大量底砂的辫状河。 (四)蓄水体的水动力作用 波浪、潮汐、海流 等蓄水体的水动力作用可对河 流输入的砂泥进行改造和再分配,影响或阻止三角洲向海方向的推进,改变着三角洲发育的形状。当海洋水动力作用远远超过河流作用时,就不可能形成三角洲,或者使原有的三角洲遭到破坏。如我国钱塘江口,潮汐作用极强,河流作用相对微弱,不发育三角洲,而形成向海扩展的漏斗状三角港,称为河口湾。 (五)河口区海底地形 河口区海底坡度小,水体浅,有利于泥砂堆积,波浪作用不易直通海岸,有利于三角洲形成;否则相反。如非洲刚果河口不发育三角洲,河口附近坡度陡就是原因之一。 (六)蓄水盆地的构造特征 主要是指水盆地的 稳定性和沉降速度 。一般 说来,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。 第二节 三角洲的主要类型 由于三角洲是河流和海洋相互作用的结果,二者的强弱程度关系不同,形成的三角洲形状亦不同。 一、按河流和海洋作用强弱程度分 (一)建设性三角洲 油区岩相古地理 章 三角洲相 第 5 页 建设性三角洲是以 河流作用为主 , 泥砂 在河口地区堆积的 速度远远大于波浪 所能 改造的速度 的条件下形成的。 河成三角洲的特点是 增长 速度 快 ,沉积 厚 ,面积 大 ,向海突出,一般呈鸟足状或朵叶状 。 砂 /泥比低 。大型河流入海多形成此类三角洲。 (二)破坏性三角洲 当 海洋作用增 强而超过河流作用 时,波浪、潮汐、海流的能量等于或大于河流输入泥砂的能量,河口区形成的泥砂堆积经海洋水动力的改造、加工和破坏,就形成了破坏性三角洲。破坏性三角洲形成 时间短 ,分布面积 小 ,多呈 鸟嘴状 ,多为中、小型河流入海所形成。 二、按河流、波浪、潮汐三者的相对强度 由于 河流、波浪、潮汐 对三角洲的形成起直接控制作用,故很多学者主张按这三者的相对强度来划分 三角洲的成因类型 。 盖洛韦( 1976)根据上述三种作用的相对关系,分析了世界上一些代表性三角洲,提出了三角洲的三端元分类(图)。三角形三 个端元分别代表了以河流、波浪、潮汐作用为主的三角洲类型,分别称为河控三角洲、浪控三角洲和潮控三角洲。前者属建设性三角洲,后两者属破坏性三角洲。 (一)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,河流的建设作用远远超过波浪潮汐和潮汐的破坏作用的条件下形成的。 按三角洲的形态进一步分为鸟足状三角洲和朵状三角洲。 又称舌状或长形三角洲,是以河流作用为主的极端类型,是最典型的高建设性三角洲。鸟足状三角洲发育的地貌特征是 海岸曲折 ,呈锯齿状,有 广阔 的三角洲 平原 和较发育的 滨海沼泽 。 油区岩相古地理 章 三角洲相 第 6 页 鸟足状三角洲的特点是河流输入的 泥砂量大 ,悬浮负载多, 砂 /泥比值低 ,有发育的天然堤和较固定的(少而直的) 分支河道 ,并沉积 巨厚的前三角洲泥 ,向海推进快,延伸远,分支河道和指状砂体长短不一地向海延伸,形似鸟爪。 朵状三角洲的形态呈向海突出的半圆状或朵叶状,与鸟足状三角洲相比,此类三角洲在形成时泥砂输入量相对较少,砂 /泥比值较高,波浪作用有所增强,但河流输入沉积物的数量仍能抵御波浪和潮汐作用的改造,可见 放射状分布 与岸线垂直的 分支河道 。三角洲前缘伸向海洋的指状砂体受到水的冲刷、改造和再分配而形成 席状砂 层 ,使三角洲前缘变得较为圆滑而近似于半圆形。我国的黄河、滦河、欧洲的多瑙河、非洲的尼日尔河等形成的三角洲均属此类型。 (二)浪控三角洲 浪控三角洲的平面形态呈鸟嘴状,故又称鸟嘴状三角洲。 浪控三角洲形成特点是海洋的波浪作用大于河流的作用。这里海岸线微弧形,较平滑。河流只有 一条或两条主河道入海 ,分支河道少而小。河流输入泥砂量不多,而且被波浪作用改造,再分配,在河口两侧形成一系列平行于海岸的海滩、砂嘴、砂坝,并在它们的向陆一侧形成半封闭的泻湖和沼泽,仅在 主河道 区才有较多的 砂质沉积 ,形成突出于河口的鸟嘴状形态, 砂 体往往平行海岸线 ,与建设性三角洲砂体不同。法国的罗纳河、埃及的尼罗河、意大利的波河形成的三角洲以及巴西圣弗朗西斯科河三角洲均属此类。 若波浪作用以及单向沿岸流作用增强,将会克服河流作用而导致河口偏移,形成掩闭型浪控三角洲,非洲西海岸的塞内加尔三角洲即属此类。 (三)潮控三角洲 是以潮汐作用为主的破坏性三角洲。 河流流入三角港或其它形状的港湾,由于潮汐作用远远大于河流作用,油区岩相古地理 章 三角洲相 第 7 页 在港湾中堆积的泥砂受潮汐作用的强烈破坏和改造,仅形成小型三角洲。其外形受港湾控制 ,故又称港湾型三角洲。 潮控三角洲在河口区或其前缘向海方向 ,常发育因潮汐作用而形成的 裂指状散射并断续分布的潮汐砂坝 。潮控三角洲以此区别于其它类型三角洲。 澳大利亚北部的巴布湾三角洲就是此类三角洲的典型实例。此外,我国的珠江、鸭绿江、辽河三角洲,越南的湄公河、缅甸的伊洛瓦底江三角洲也属此类型。 在三角洲三端元分类中所列举的许多三角洲类型,有些属河控、浪控、潮控三角洲的过渡类型。 三、扇三角洲 海陆过渡相组中的扇三角洲与湖成扇三角洲特征基本类似,所不同的是前者形成于海陆过渡环境。扇三角洲与河控三角洲不同的是沉积物粒度粗,以砂、砾为主。扇三角洲平原类似辫状河沉积,甚至就 可能是冲积扇沉积的一部分。整个扇三角洲常呈短而厚的粗碎屑楔状体。从山麓直接延伸到海洋陆棚浅水区并很快尖灭,不像河控三角洲那样延伸远,面积大。扇三角洲也具有三层结构,兼具牵引流和重力流水动力特征。 第三节 三角洲相的亚相类型及其特征 在本节中主要介绍河控三角洲。根据沉积环境和沉积特征可以将三角洲相分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲三个亚相。 一、三角洲平原亚相 三角洲平原是三角洲相的水上部分,范围 包括从河流大量分叉位置(第一个分流点)至海平面以上的广大河口区 ,是与河流有关的沉积体系在海滨区的延伸。 三角洲 平原的沉积环境和沉积特征与河流相有许多相似之处,在一定程油区岩相古地理 章 三角洲相 第 8 页 度上可看作是河流相的缩影。从岩性上看, 砂质沉积与泥炭、褐煤共生是该亚相的重要特征 。从微相类型看, 分支河道和沼泽微相构成了该亚相的主体 ,这是与一般河流的重要区别。具体地说,三角洲平原亚相可进一步分为分流河道、陆上天然堤、决口扇、沼泽、湖泊等几个沉积微相。 (一)分流河道微相 又称分流河床微相。其沉积特征与河流体系的河床沉积基本相同。它构成了三角洲平原亚相的骨架。 其成因是:河流在入海前在三角洲平原上经常改道,发生分流。 以 砂质沉积为主 ,是三角洲 相沉积中 最粗 的。岩石颗粒分选差至中等。概率图发育跳跃和悬浮两个总体。 砂体中有发育的 单向水流成因的交错层理 ,如板状、槽状交错层理。常见 冲刷 — 充填构造 ,很少保存生物化石。最底部可见植物碎片。 由于分流河道经常改道,两河道被废弃后形成明显的 向上变细 的层序,与曲流河沉积层序类似。 分流河床可发育边滩或心滩。横剖面呈透镜状,沿河床呈长条状,故又称河道砂坝。 (二)陆上天然堤微相 发育在分流河道两侧,粒度比分流河道沉积细,比沼泽沉积粗。以 细砂和粉砂为主 。天然堤在近河床一侧较陡,粒度较 粗,沉积较厚;在远河床一侧变缓,粒度细、泥质增多、沉积变薄,并逐渐过渡为沼泽沉积。 常见各种波状层理及流水波痕,可见铁质结核、碳酸盐结核,少见植物碎片和生物扰动构造。岩体楔状。 油区岩相古地理 章 三角洲相 第 9 页 (三)决口扇微相 洪水漫溢河床,冲决天然堤形成决口扇滩,可形成面积较大的席状砂层,但比河床沉积细,与河流相决口扇类似。 (四)沼泽微相 位于三角洲平原分流河道间的低洼地区,其表面接近平均高潮线。沼泽中植物繁茂,排水不良,为一停滞的还原环境。 其沉积为 深色有机质粘土、泥炭、褐煤 ,夹有洪水成因的纹层状粉砂。 物 富含保存完好的植物碎片,并含有丰富的黄铁矿、蓝铁矿等自生矿物。当排水通畅时,粘土中的有机质不发育,并可见昆虫、藻类、介形虫、腹足类等化石。 沼泽沉积约占三角洲平原亚相沉积的 90%,故有人把分流河道沉积形象地比喻为三角洲平原的“骨架”,把沼泽沉积比喻成三角洲平原的“肉”。 广泛而稳定分布的层状有机质沉积可作为三角洲平原地层对比的标志层,根据其分布范围, 可圈定三角洲平原的大致轮廓 。 (五)淡水湖泊微相 三角洲平原亚相的湖泊面积小,水体浅,通常 3~ 4 米,可形成安静的淡水还原环境。 主要为 暗色粘土 物质 ,并 夹有泥砂透镜体 。 粘土沉积物显示出 极好的纹理 。多见原地生长的软体动物壳。虫孔发育。 可见黄铁矿、蓝铁矿,但不成结核。 油区岩相古地理 章 三角洲相 第 10 页 当有河流支流注入时,可形成小型的湖成三角洲沉积。(湖中有三角洲、三角洲上有湖泊、湖泊中又有三角洲„„哲学道理和自相似性) 上述 天然堤、决口扇和淡水湖泊微相可统称为分流河道间沉积 。 二、三角洲前缘亚相 三角洲前缘亚相 位于三角洲平原外侧的向海方向,处于海平面以下,波基面以上的滨浅海环境,呈环带状围绕三角洲平原分布 。 三角洲前缘亚相地处河流与海水相互作用最强烈的地区 ,因而也是沉积作用最活跃的地区,构成三角洲砂体的主体。由于 沉积速率高 ,三角洲前缘常形成较陡的向海方向倾斜的斜坡 ,故常有人将该区称为“三角洲前缘斜坡环境”。 三角洲前缘亚相可进一步分为:水下分流河道、水下天然堤、支流间湾、分流河口砂坝、远砂坝、三角洲前缘席状砂等 6 个沉积微相。 (一)水下分流河道微相 为陆上分流河道在水下的延伸部分,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,堆积速度加快。 沉积物以 砂、粉砂为主 ,泥质较少。 常发育 交错层理、波状层理及冲刷 — 充 填构造 ,并见有层内变形构造。 垂直流向剖面上呈透镜状,侧向则变为细粒沉积物。 (二)水下天然堤微相 是陆上天然堤的水下延伸部分,为水下分支河道两侧的砂脊,退潮时可部分露出水面而形成砂坪。与陆上天然堤相比,高度降低,宽度增大。 油区岩相古地理 章 三角洲相 第 11 页 为 极细砂和粉砂 ,常夹少量粘土层。 概率曲线为单段式或两段式。基本上由单一的悬浮总体组成。 流水成因波状层理为主 ,局部出现流水和波浪共同作用形成的复杂交错层理。还有冲刷 — 充填构造、虫孔、泥球和包卷层理等。有时可见植物碎屑。 (三)支 流间湾微相 为 水下分流河道之间相对洼陷的海湾部分,与海水相通 。当三角洲向前推进时,在分支河道间形成一系列 尖端指向陆地的楔形泥质沉积体 ,成为“泥楔”。 以 粘土沉积为主 ,含少量的粉砂和细砂。砂质沉积多是洪水季节河床漫溢沉积的结果,常为粘土夹层或呈薄透镜状。 具有 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,虫孔及生物扰动构造发育。 其下部为前三角洲粘土沉积,向上变为富含有机质的沼泽沉积。 (四)分流河口砂坝微相 也称分支河口砂坝。位于 水下分流河道的河口处 ,沉 积速率最高,是三角洲体系中 沉积砂最多的环境之一 。由于海浪的冲刷和簸选作用,泥质沉积物被带走,砂质沉积物被保留。 沉积物由分选好、质纯净的 细砂和粉砂 组成。 具有较发育的 槽状交错层理 ,单层厚度中~厚,见水流波痕和浪成摆动油区岩相古地理 章 三角洲相 第 12 页 波痕。 河口砂坝随三角洲向海推进而覆盖在前三角洲粘土沉积上。这些粘土中的有机质腐烂产生气体,冲上来可产生气胀构造,也称气鼓构造。如果前三角洲泥很厚,则可产生泥火山或底辟构造。 分流河口砂坝沉积中生物化石较少。三角洲废弃时,砂坝顶部可出现虫孔以及河流和海洋搬运来的 生物碎片。 下细上粗反旋回 。 自然电位曲线以 齿化漏斗形 为特征。 (五)远砂坝微相 位于河口砂坝前方较远部位,又称末端沉积。 较河口砂坝细,主要为粉砂,并有少量粘土和细砂。只有在洪水期才有砂级碎屑沉积,并显示 粒度韵律层理 。 可发育槽状交错层理、包卷层理、水流波痕、浪成波痕以及冲刷 — 充填构造等。由粉砂和粘土组成的水平 结构纹层 和由植物炭化碎屑组成的 颜色纹层 在远砂坝微相中也较为特征,向河口方向结构纹层增加,颜色纹层减少,向海方向相反。 生物化石不多,仅见零星的 生物介壳,可见虫孔。 位于河口砂坝之下,前三角洲粘土沉积之上, 形成下细上粗的垂向层序 。 **指状砂坝 油区岩相古地理 章 三角洲相 第 13 页 高建设性三角洲向海推进时,砂质堆积迅速,水下分支河道、水下天然堤、分支河口砂坝、远砂坝可连结成指状或鸟爪状砂体,称为指状砂坝 。是高建设性三角洲前缘亚相特有的沉积体。 指状砂坝 沉积厚度大, 向海方向变厚 ,向陆方向变窄减薄,横剖面呈透镜状,下伏的前三角洲泥常被挤入指状砂坝而成为泥丘。 指状砂坝的几何形态是确定古代三角洲的主要标志。 指状砂坝主要由砂和粉砂组成。底部为粉砂质砂,向上变为纯净砂, 顶部几乎没有泥砂间互层理,由下向上质变纯,分选变好。 —— 反粒序 。 波状层理发育,可见流水波痕和浪成波痕。 (六)三角洲前缘席状砂微相 在海洋作用(波浪、沿岸流)较强的河口区,河口砂坝受波浪和沿岸流的淘洗和簸选,发生侧向迁移,使之呈席状或带状分布于三角洲前缘,形成三角洲前缘席状砂体 。三角洲前缘席状砂在高建设性三角洲中一般不太发育。 砂质纯,分选好。 沉积构造与河口砂坝相同,广泛发育交错层理,生物化石稀少。 三角洲前缘坡度较陡,松散堆积的沉积物常因重力的作用造成滑坡、滑塌,以至形成 沉积物重力流,使沉积物搬向深水稳定区再沉积。 三、前三角洲亚相 位于三角洲前缘的前方,是三角洲 沉积最厚,分布最广 的相带。 (一)岩性 前三角洲沉积作用大部分是在波基面以下较深水范围内进行的。河流作油区岩相古地理 章 三角洲相 第 14 页 用的影响在这里明显减弱,除了偶尔发生的大洪水可能在这里沉积下细粉砂薄层以外,主要的沉积物是 暗色粘土和粉砂质粘土,富含有机质 。 含水量高达 80%。 (二)自生矿物 有时可见 海绿石 等自生矿物。 (三)构造 常发育 水平层理及块状层理 ,偶尔见砂纹层理,小型粒序层理。向海方向,颜色纹层代替结构纹层。 (四)生物 常见广盐型生物 化石,如介形虫、瓣腮类等。向海方向正常海相化石增多,生物扰动构造发育。水平虫孔较丰富,成带状出现。 前三角洲暗色泥岩富含有机质,可作为良好的生油层。在 前三角洲 中 可见由三角洲前缘斜坡下来的重力滑坡、滑塌沉积体,可成为有利的储层 。前三角洲沉积中 可夹有风暴砂层或贝壳层 。 前三角洲向外海方向逐渐过渡为正常的浅海沉积,河流的作用消失。 上述各类三角洲亚相和微相在河控三角洲中发育最完整,因此在古代地质历史中能保存下来并能鉴别出来的三角洲多属河控三角洲。在浪控和潮控三角洲中,由于波浪和潮汐作用的破坏,三角洲沉积物受到改 造和再分配,致使上述各亚相、微相发育不全,以致在古代地层中较难识别。 我国长江三角洲是现代三角洲的实例,总面积约 平方公里,其形成共经历了 6 个发育阶段,相应形成了 6 个亚期的三角洲呈雁行式一次退覆叠置而成为今日之轮廓。自陆向海依次发育三角洲的各微相。 油区岩相古地理 章 三角洲相 第 15 页 第四节 三角洲相模式及沉积旋回 一、平面相组合及垂向层序 (一)三角洲平面相组合 ( 1)河流 — 三角洲 — 滩坝沉积体系 三角洲相在横向上向陆方向与河流相邻接,而且主要为曲流河与三角洲共生。当波浪作用稍强时,三角洲前缘砂体被波浪和沿岸流改造 ,使三角洲呈朵状或鸟嘴状,碎屑物质被携带至三角洲侧翼,形成海滩和障壁岛(滩坝)沉积,这种平面相组合就形成了河流 — 三角洲 — 滩坝沉积体系。 —— 多出现在浪控或河控朵状三角洲发育地区 。 ( 2)河流 — 三角洲 — 深水浊积扇沉积体系 当河流碎屑物质供应充分时,三角洲向海推进至深水,形成巨厚的三角洲前缘和前三角洲堆积,并形成一定的坡度,由于事件性因素(地震、风暴、洪水等)的影响,它们在重力作用下滑动,可在三角洲前缘前方深水区形成重力流沉积,通常形成深水浊积扇。这种平面组合构成了河流 — 三角洲 — 深水浊积扇沉积体系。 —— 多出现在河 控三角洲发育的地区 。 三角洲内部的平面组合由陆向海依次为三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲。 这些亚相在三角洲沉积中处于同一时期的同一沉积界面上。随着三角洲前积式向海推进,早先的沉积界面就形成三角洲前积层的等时线或等时面。每两条等时间所限制的前积层都包含了同一时期形成的三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲三个不同的亚相,故称为 “同期异相” ,而在一个大的三角洲沉积中,同一亚相(如前三角洲)是不同时期形成的该亚相的叠加,故又称为 “同相异期” 。 油区岩相古地理 章 三角洲相 第 16 页 (二)三角洲沉积层序 三角洲在平面上依次邻接而出现 的亚相,在垂向上亦依次递变。 对河控三角洲来说,由下至上依次为 ( 1)较厚的泥及泥质粉砂沉积层构成的浅海及前三角洲沉积。沉积物多富含有机质,颜色较暗。有时夹滑塌沉积体或薄层浊流沉积层。 ( 2)多次重复泥 — 粉砂、砂互层的韵律,砂纹层理发育,反映了分流河道携带沉积物的注入作用与波浪作用的交互。 —— 属远砂坝沉积单元。 ( 3)砂质沉积变纯,砂粒粒径变粗,砂层变厚,发育流水成因的层理及冲刷面。此为河口砂坝进积而成,厚度数十米到上百米不等。 ( 4)层序上部为三角洲平原分流河道间沉积的泥质岩层,粘 土岩、煤层、薄砂层等。 ( 5)层序上部局部出现三角洲平原分流河道下粗上细的间断正旋回。 ( 6)顶部出现夹炭质泥岩的薄煤层的沼泽沉积。 即,由下向上河控三角洲垂向层序依次出现:前三角洲 — 三角洲前缘砂和粉砂 — 三角洲平原分流河道砂和细粒沼泽沉积。主体上是一个 向上变粗、变厚的反旋回 陆源碎屑沉积层序。 在河控三角洲垂向层序中, 由下至上海相化石减少 ,陆相化石,尤其植物化石增多,以致 顶部出现炭质泥岩或薄层煤层 。 浪成波痕及其产生的交错层理向上减少,流水波痕及其产生的交错层理增多 。 学) 浪控三角洲的垂向层 序通常仍为下细上粗的反旋回层序,但以具有浪蚀滩脊序列为特征,而且层序顶部一般都出现三角洲平原的沼泽和分流河道沉积,以此可区别于海岸沉积的海滩脊层序。 学) 潮控三角洲也见到下细上粗的反旋回垂向层序。层序下部主要是以潮汐砂脊为特征的三角洲前缘进积作用产生的向上变粗层序。上部主要为三角洲油区岩相古地理 章 三角洲相 第 17 页 平原的潮坪和潮道沉积,其顶部常发育沼泽和分流河道沉积,以此可区别于潮坪和河口湾沉积。 有关潮控三角洲的垂向层序研究得尚少,目前仍处在资料积累阶段,尚未总结和归纳出一个比较成熟的理想模式。上述层序仅是大体概括 性的。 二、相模式 通过前面的学习我们知道,有许多变化因素影响着三角洲的沉积物性质,所以要简短地结论性地描述一个三角洲模式是很困难的。 米阿尔( 1976)尝试了下面的概括,可以作为有益的参考: 达几百~几千米; 咸水性的和淡水性的沉积环境。 三角洲沉积的水动力条件是牵引流而非重力流。 沉积向海方向可追溯到外陆棚成因的细碎屑沉积,两者逐渐过渡。 一般说来,岸进水退式三角洲的垂向模式是由下而上依次为前三角洲 —三角洲前缘 — 三角洲平原这一完整的三角洲组合,表现为自下而上由细变粗的 旋回层序,是一个由海相陆的相层序,与河流的相层序相反。 二、沉积旋回 通常把三角洲的发育和成长划分为建设和破坏两个阶段。 (一)建设阶段 三角洲向海推进增长发育时期称为三角洲的建设时期,建设期形成的相称为建设相 。快速向海推进使前三角洲泥被三角洲前缘砂和粉砂覆盖,这种油区岩相古地理 章 三角洲相 第 18 页 覆盖最后又被顶积的三角洲平原沼泽沉积物(可能包 括泥炭层)所覆盖,并显示三角洲沉积物的穿时现象。也就是说,三角洲沉积旋回中的每一个岩性分界面并不是等时界面,这对理解侧向加积原理是十分有意义的。 (二)破坏阶段 三角洲被海水淹没遭受侵蚀破坏的时期称为破坏期,破坏期形成的相称为三角洲的破坏相 。 如果产生了决口,河流发生改道,泥沙来源断绝,而使原来的三角洲沉积体被废弃。于是,该三角洲的最上部沉积层将受到海浪或海流的侵蚀破坏作用,甚至完全被改造。沉积物的压实作用也可以导致局部的海进。 海水部分或全部地淹没并冲刷侵蚀原来的三角洲,而且使沉积物再行分布,形成纯净的海 相薄层砂层或沉积覆盖其上,即成为三角洲的破坏相。当河口返回原位时,在破坏相之上又可发育新的三角洲。随着河流与海洋作用的消长以及河流往返迁移,三角洲的成长和废弃可多次重复出现,形成多个单一的三角洲沉积体交错叠置,恰似多层树叶不整齐的交错重叠,并形成了广阔的三角洲平原,成为人类和其他生物繁衍生息的理想场所。 每一个单一三角洲沉积体在纵向上代表了一个沉积旋回。每个沉积旋回都是以三角洲的建设相开始,以破坏相的出现而告终。在垂向剖面上,建设相和破坏相周期性地交替出现,就形成了多旋回的三角洲复合体系。 三角洲的破坏相可 作为沉积旋回划分的标志,这是因为破坏相的沉积厚度小,分布广,横向稳定,便于鉴别。 完整的一个三角洲旋回(有时被叫作大旋回)可能形成 50~ 150 米或更厚的地层序列。但是,它还可能包括许多较小旋回,代表一个分流的推进式或八字形决口。这些次级旋回的厚度大致为 2~ 4 米。 旋回式三角洲序列和彼此互相叠置的方式主要取决于沉积物和补偿作用的相对速度,也应考虑压实作用。 当三角洲的沉积速度超过海平面上升速度时,三角洲向海方向迁移;反油区岩相古地理 章 三角洲相 第 19 页 之,则向陆方向退缩。如果这两种作用的速度大体平衡,则三角洲往往垂向增长。沉积速度和海平面上升 速度的交替变化,使三角洲的位置往返迁移,由此可形成巨厚的三角洲沉积。 第五节 三角洲相的鉴别标志 三角洲相是河流和海洋综合作用的结果,因此其沉积兼有河流和海洋沉积的特点。以下特征可作为鉴别三角洲相沉积的重要标志。 一、岩石类型 三角洲相由陆源碎屑岩组成,以 砂岩、粉砂岩、粘土岩为主 ,碎屑岩的成分成熟度和结构成熟度比河流相较高。在 三角洲平原沉积中常见有暗色有机质沉积,如泥炭或薄煤层等 。 三角洲相没有或只有极少砾岩和化学岩 ,这是与河流相和湖相的重要区别。 二、粒度特征 三角洲由陆向海方向,砂岩中的碎屑粒度和分选 性有变细变好的总趋势。在 上,三角洲前缘具有 ,其中以 最为发育,反映以悬浮搬运为主,滚动搬运较少。 在粒度概率图上, 远砂坝 沉积的粒度分布主要 由细粒的单一悬浮总体组成 。 河口砂坝沉积有三个次总体发育 ,其中以跳跃总体为主,粒度区间为 2~选好,其它两个总体含量少,分选差,反映水流作用不很强,而且有一定的波浪改造作用。 三、沉积构造 在三角洲相中,河流作用与海洋波浪、潮汐作用形成的各种构造同时发育。 油区岩相古地理 章 三角洲相 第 20 页 (一)层理 类型复杂多样。砂岩、粉砂岩中见板状和槽状交错层理,泥岩中发育水平层理,此 外还有波状层理、透镜状层理、包卷层理等。 (二)波痕 砂岩、粉砂岩中见流水波痕和浪成波痕。 (三)其它 冲刷 — 充填构造,变形构造、生物扰动构造等。 四、生物化石 海生和陆生生物化石混生 是三角洲沉积又一重要特征。这表明三角洲形成时正常盐度、半咸水和淡水环境皆有发育。但是,在三角洲形成过程中,由于咸、淡水混合,因此 能堆积并保存为化石的原地生长的生物主要为广盐性生物 ,如瓣腮类、腹足类、介形虫等;异地搬运埋藏的主要为河流带来的陆生动植物碎片。 在一个完整的三角洲垂向沉积层序中, 海生生物化石多出现在层序的下部 ,向上逐 渐减少,但陆生生物化石向上增多,甚至在顶部出现沼泽植物堆积而成的泥炭或煤层。 五、沉积层序 三角洲沉积在垂向上由下向上变厚、变粗的 反旋回层序 ,反映了三角洲沉积体进积的过程。 下部为浅海陆棚相及前三角洲的泥岩,中部为远砂坝、河口坝微相的粉砂岩、细砂岩。上部为三角洲平原亚相的砂岩、粉砂岩、泥岩、煤层等。 这与河流相沉积的间断性正旋回有显著的不同。 六、砂体形态 三角洲砂体在 平面上呈朵状或指状向海方向展开,垂直或斜交海岸分油区岩相古地理 章 三角洲相 第 21 页 布 。剖面上呈透镜状,由下向上砂岩粒度逐渐变粗,向前三角洲方向插入泥质沉积中,与前三角洲泥呈齿状交 叉。 七、测井曲线特征 (一)平原亚相 原亚相分流河道沉积 线一般为箱形或状形 ,反映以间断性正旋回为主的层序特征。 P 曲线基本为平直的基线 ,反映其主要为粘土沉积。 (二)三角洲前缘亚相 P 曲线为漏斗形 — 箱形组合 。漏斗形反映其粒度下细上粗的反旋回特点;箱形一般是河口砂坝厚度较大时的曲线特征。 P 曲线特征为漏斗形曲线叠加 ,反映其厚度小,有夹有泥质隔层的沉积特点。 八、地震相特征 三角洲沉积在地震剖面上为 低斜交地震相或叠瓦状地震相 。 外部形态为长楔形或 尖楔形,内部结构多为叠瓦状 。 第六节 三角洲相与油气的关系 一、与三角洲有关的油田实例 (一)国外大型 \特大型油田 采储量高达 94 亿吨,是世界上第二号特大油田,其储量是白垩纪的三角洲砂岩。 沿岸油田,可采储量 42 亿吨,为世界第三特大型油田,其储层属三角洲沉积类型。 油区岩相古地理 章 三角洲相 第 22 页 积 26000量 700~1000 亿吨,为下白垩统近海湖泊 — 泻湖三角洲沉积,含油最好的是三角洲前缘带砂岩。 盆地的钟溪油田,储层为下白垩统穆得砂岩,为三角洲前缘席状砂和侧翼的砂坝堤岛砂。 三角洲分流河道砂体中产油,时代属宾夕法尼亚早期。 及前苏联高加索巴库等世界上著名油气田,都是三角洲沉积类型。 (二)东营凹陷沙三段上部~沙二段下部三角洲相沉积 沙三段上部~沙二段下部沉积时期,东营凹陷四周山地上升,湖泊收缩,湖水变浅。由于气候比较湿润,雨量充足,河流横溢。 隆起区物源丰富,河流携带大量碎屑入湖形成三角洲相沉积,随着三角洲的推进和扩大,水系彼此汇合,三角洲连片,逐渐形成多物源多水系的复合三角洲。东营凹陷三角洲相沉积所覆盖的面积占凹陷总面积的 60%以上。 东营凹陷的三角洲相沉积主要分布在凹陷东北部的永安镇,北部的坨庄和东南部的王家岗。具有高建设性,随着这些三角洲的不断推进和扩大,汇合成复合三角洲,其总面积约为 3000 东营凹陷三角洲岩性为灰色泥岩夹砂岩,或为砂泥岩互层,底部有钙质砂岩和白云岩,以三角洲前缘砂岩特别发育为特征。三角洲前缘占三角洲分布范围的 60~ 88%,沉积厚度大,一般厚达 300~ 400 米,其 80%以上是厚层砂岩,砂岩单层厚度可达 50 米。岩性多为粉、细砂岩,呈反旋回特征,可进一步分为远岸席状砂、远砂坝及河口砂坝。其中以河口砂坝的储集物性为最好。 总之,三角洲相砂体都有较好的储集性能,其中 三角洲前缘砂体分选好,油区岩相古地理 章 三角洲相 第 23 页 孔隙均一而发育,是油气最有利的储集场所 。 二、三角洲沉积为油气储集提供的有利条件 之所以世界上许多大型油气田都分布在古代三角洲沉积,是因为三角洲地区具有有利的生、储、盖和圈闭条件。 (一)生油条件 河流输入海湖盆地的物质中含有大量有机质和养料 ,使附近生物非常发育。 在三角洲相中, 前三角洲亚相的泥质岩是有效的烃源岩 。因为它颜色深,厚度大,分布广,堆积速度快,有机质丰富。不但含有河流带来的大量有机质,还堆积有海生低等生物的遗体。水体安静,埋藏速度快,有利于有机质的富存。我国长江三角洲的前三角洲粘土沉积物,有机碳含量可达 1~ 由于水体较深,沉积物埋藏后处于还原环境,有利于有机质的保存和向烃类转化。 (二)储集条件 三角洲沉积体中有大量的各种类型砂体,如前缘席状砂、河口砂坝、远砂坝等,这些砂体砂质纯净,分选好,粒度适中,具有良好的储集物性。 同 时,这些砂体地处三角洲前缘,与有利于生油的前三角洲亚相紧密相邻,且位于烃源岩的上方,或被生油岩穿插包围,对油气的储集来说,处于“近水楼台”的有利地位,因此对接收早期油气,保存孔隙十分有利。 三角洲平原亚相上的分流河道也有油气的储集空间,条件具备的情况下,也可形成中小型油气田。 (三)盖层条件 三角洲平原上分流河道间的 泥质沼泽沉积和海进阶段形成的海相粘土岩 ,只要覆盖在储集砂体(一般为三角洲前缘砂体)上,都 可作为良好的盖油区岩相古地理 章 三角洲相 第 24 页 层和隔层 。 (四)构造条件 三角洲沉积速度很快,厚度大。三角洲前 缘出现向海方向的自然倾斜,易发生重力滑动,常形成走向大致平行于海岸的同生沉积断层,或称“生长断层”,断面向海倾斜。 同生沉积断层下降盘沉积厚度大,常伴有长轴平行于断层走向的狭长背斜,称为“滚动背斜”,是油气聚集的有利构造。如非洲尼日尔河三角洲中已发现的许多油田,大都
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