三角洲的古地理特征

如题所述

4. 4. 1 古地理面貌 ( 砂体形态)

砂体形态在平面上呈朵状或指状,垂直或斜交海岸分布,剖面上呈发散的扫帚状,向前三角洲方向插入泥质沉积之中,与前三角洲泥呈齿状交叉。建设性三角洲常发育指状砂坝,其延长方向与岸线垂直; 高破坏性三角洲的边缘则发育与岸线平行的砂坝或砂堤。

4. 4. 2 岩石类型及其组合特征

三角洲平原分流河道底部常具冲刷面,泥砾、砾石略呈定向排列,岩性由较粗的含砾砂岩、中细砂岩向上过渡为粉砂岩或泥质粉砂岩、粉砂质泥岩; 三角洲前缘水下分流河道沉积物粒度粗,由含砾砂岩、粗砂岩组成; 分流河道间沉积岩性较细; 河口坝岩性以灰色细砂岩、粉砂岩、灰色或灰绿色泥岩组成; 远砂坝主要由灰色粉砂岩、泥质粉砂岩和深灰色泥岩、粉砂质泥岩组成; 前缘席状砂则多以泥质粉砂岩、粉砂岩或灰质粉砂岩为主。前三角洲岩性以暗色泥岩为主,夹薄层粉砂岩,逐渐向深湖区过渡,常含有滑塌浊积岩透镜体。

4. 4. 3 粒度分布特征

由陆向海方向,三角洲砂岩中的碎屑粒度和分选有变细、变好的总趋势。在 C - M 图上,三角洲前缘具有 QS 和 RS 段,其中以 RS 段最发育,反映以悬浮搬运为主,滚动搬运较少。在概率图上,远砂坝沉积的粒度分布主要由细粒的单一悬浮总体组成; 河口砂坝沉积发育粒度过渡带,其中以跳跃总体为主,其粒度区间为 2 ~3. 5,分选好 ( 图 4. 35) ,反映水流作用不很强,而且有一定的波浪改造作用。

图 4. 35 临南洼陷三角洲相粒度特征

三角洲平原水上分流河道粒度概率曲线为典型的两段式,主要由高斜率的跳跃总体和悬浮总体组成; 三角洲前缘水下分流河道、河口坝、远砂坝中粒度概率曲线由悬浮、跳跃和滚动 3 个总体组成,呈 3 段式 ( 图 4. 36) 。

图 4. 36 松辽盆地南部三角洲相粒度特征( 据王永春,2001)

4. 4. 4 沉积构造特征

三角洲沉积层理类型复杂多样,河流中沉积作用和海洋波浪、潮汐作用形成的各种构造同时发育。如砂岩和粉砂岩中见流水波痕、浪成波痕、板状和槽状交错层理,泥岩中发育水平层理。此外还发育有波状层理、透镜状层理、包卷层理、冲刷 - 充填构造、变形构造和生物扰动构造等 ( 图 4. 37) 。

图 4. 37 临南洼陷三角洲相中发育的各种沉积构造

三角洲平原分流河道中常为多期叠加 ( 主要是辫状分流河道) ,可见小型槽状、板状、波状交错层理,局部见变形层理,向上渐变为平行层理或小型波状层理; 三角洲前缘水下分流河道砂体总体上呈层状,但内部往往由多个下粗上细的砂岩透镜体叠置,可见平行层理、冲刷构造、交错层理等; 河口坝中多为水平层理、波状层理及变形层理; 远砂坝中沉积构造以水平层理、波状层理为主; 前三角洲中主要发育水平层理和块状层理。

4. 4. 5 生物化石特征

海相和陆相生物化石混生的现象是三角洲沉积的又一重要特征,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。但在三角洲形成过程中,由于咸水、淡水混合,盐度变化大,水体混浊度高,狭盐性生物不易生长繁殖,因此能堆积埋藏并保存为化石的原地生长的生物主要为广盐性生物,如瓣鳃类、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于层序的下部,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。

三角洲平原可见植屑、炭屑、生物潜穴及浅水螺化石。三角洲前缘可见沿层面富集的炭屑、虫孔、生物潜穴; 前三角洲富含炭屑,虫孔、生物潜穴发育,可见鱼骨、介形虫及双壳等化石。

4. 4. 6 测井电性特征

三角洲不同微相在测井曲线上表现出不同的特征,三角洲平原主要表现为钟型,底部呈突变关系; 三角洲前缘自下而上呈现漏斗型 - 箱型的组合 ( 图 4. 38) ,前三角洲表现为平滑的基线夹小段微齿状曲线。不同亚相测井曲线组合反映了三角洲沉积作用不断前积的特点,从下而上依次为平直—漏斗型—箱型—钟型—齿型。

4. 4. 7 地震反射特征

三角洲在地震剖面上反射特征明显,三角洲平原部位反射连续性中等,三角洲前缘及前三角洲部位反射连续性差。向湖盆方向可见清晰的 S 形 - 斜交复合型前积反射结构,由下而上,反射结构由更具斜交形特点向更具 S 形特点变化,反映了三角洲形成于高能沉积机制和稳定的沉降、充足的沉积物供应以及向湖盆中心部位沉降作用影响加强的环境( 图 4. 39) 。与沉积相研究结果相对应,根据地震相的差异也可划分出 3 种类型: ①三角洲平原部位反射振幅较弱,反射连续性差,呈短波状 -杂乱结构; ②三角洲前缘部位可见前积反射结构; ③前三角洲已处于浅湖 -半深湖区,其地震相特征与相应的湖相沉积类似。

4. 4. 8 垂向沉积序列

( 1) 河控三角洲

河控三角洲在形成和发育过程中,不断地从陆地向海盆方向推进,形成其特征的垂向沉积层序。一般来说,底部是前三角洲泥,向上依次出现三角洲前缘砂和粉砂沉积,最上面覆盖着三角洲平原的较粗粒的分流河道沉积和细粒沼泽沉积,大体上为一下细上粗的反旋回,也即进积型沉积序列 ( 图 4. 40) 。在层序的上部局部出现三角洲平原分支河道下粗上细的间断性正旋回,顶部出现夹炭质泥岩和薄煤层的沼泽沉积。同时在垂向层序中,由下至上海相化石减少,陆相化石尤其是植物化石增多,顶部出现炭质泥岩中薄煤层,波浪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。

图 4. 38 商 744 单井沉积相及层序特征

图 4. 39 惠民凹陷阳信洼陷 inline523. 7 三角洲地震相特征

图 4. 40 河控三角洲的沉积序列( 据孙永传等,1986)

( 2) 浪控三角洲

图 4. 41 浪控 ( 左) 和潮控 ( 右) 三角洲垂向层序( 据 Walker,1978)

一般来说,浪控三角洲的垂向层序仍为下细上粗的反旋回 ( 图 4. 41) ,层序底部是生物扰动的前三角洲,向上过渡为互层的泥、粉砂和砂的沉积,层序顶部一般都出现三角洲平原的沼泽和分支河道沉积。层理的所含原生构造全部或部分地被生物扰动所破坏,向上,砂和粉砂层的厚度都增加,潜穴变少,具有波浪引起的冲刷构造和交错层理,最后演变为低角度交错层理、分选好的高能海滩砂以及沼泽沉积。

浪控三角洲有时在海平面上升的海侵时期也能形成三角洲沉积序列,产生的是一个退积型序列,即三角洲平原沉积之上往往被海岸砂沉积所覆盖,紧接着沉积的是前三角洲泥,最后层序顶部出现大陆架泥沉积。

( 3) 潮控三角洲

潮控三角洲具有前积作用,一般形成一个下细上粗的反旋回垂向层序,层序下部主要是以潮汐沙脊为特征的三角洲前缘进积作用产生的向上变粗的层序,上部主要为三角洲平原的潮坪和潮道沉积,顶部常发育沼泽和分支河道沉积 ( 图 4. 41) 。

4. 4. 9 三角洲沉积模式及岩相古地理特征

4. 4. 9. 1 三角洲沉积模式

( 1) 河控三角洲

河控三角洲是在河流输入泥沙量大,波浪、潮汐作用微弱,河流的建设作用远远超过波浪与潮汐的破坏作用条件下形成的。当河流输入的泥沙量大时,悬浮负载多,砂泥比值低,有较发育的天然堤和较固定的分支河道,并沉积巨厚的前三角洲泥,且向海推进快、延伸远,分支河道和指状砂体长短不一地向海延伸,形成鸟足状三角洲; 当泥沙输入量相对较少时,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高于波浪和潮汐作用改造的能力,三角洲前缘伸向海洋的指状砂体受到海水的冲刷、改造和再分配而形成席状砂层,形成朵状三角洲。

根据沉积环境和沉积特征,可将三角洲分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲 3 个亚相 ( 图 4. 42) 。

图 4. 42 河控三角洲的立体模型( 据赵澄林,2001b)

( 2) 浪控三角洲

浪控三角洲的平面形态呈鸟嘴状,故又称为鸟嘴状三角洲。由于海洋的波浪作用大于流的作用,只有一条或两条主河道入海,分支河道少而小。河流输入泥沙量不多,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、砂嘴及砂坝,并在它们的向陆一侧形成半封闭的潟湖和沼泽,仅只在主河口区才有较多的砂质堆积,形成突出于河口的鸟嘴状形态 ( 图 4. 43) 。

图 4. 43 浪控三角洲沉积环境和沉积相分布( 据 Weise,1980,转引自张金亮,2008)

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,甚至与海岸平行,建造成遮挡河口的直线型障壁砂坝,形成掩闭型鸟嘴状三角洲,非洲西海岸的塞内加尔三角洲即属于此类型。( 3) 潮控三角洲

图 4. 44 潮控三角洲沉积相模式( 据 Maguregui 等,1991,转引自张金亮,2008)

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,在港湾中堆积的泥沙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,故又称为港湾型三角洲,属于破坏性三角洲的一种类型。这类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呈裂指状散射且断续分布的潮汐砂坝 ( 图 4. 44) 。这一特征是区别潮控三角洲与其他类型三角洲的重要标志。

4. 4. 9. 2 相带组合特征

三角洲一般位于河湖过渡带及浅湖环境,面临深湖区,多发育于大型坳陷型湖盆的轴向部位。松辽盆地早白垩世中期沉积由洪积相、泛滥平原相、三角洲分流平原相、三角洲前缘相、滨湖浅水相、半深湖 - 深湖相、山前淤积平原相组成,沉积物源来自周围的山区。松辽盆地的齐齐哈尔、英台、保康、东部等水系各自组成独立的沉积体系。在整个盆地中沉积相在横向上组成相带,其分布基本呈环状 ( 图 4. 45) 。

图 4. 45 松辽盆地早白垩世岩相古地理图( 据吉林油田,1993)

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