關(guān)于三角洲沉積模式的討論

關(guān)于三角洲沉積模式的討論

三角洲是一個(gè)非常重要的沉積相。中國有許多油田，如大慶、盛利油田、長興油田和新疆油田。三角洲砂巖是主要的產(chǎn)層，可以看出，三角洲是油氣富集的重要場所。三角洲有很多類型,不同類型的三角洲,其砂體發(fā)育特征和展布規(guī)律不同。準(zhǔn)確可靠的三角洲沉積模式,對指導(dǎo)油氣的勘探和開發(fā)都有重要意義。關(guān)于三角洲的沉積模式,許多研究者進(jìn)行了研究,取得了不少成果和認(rèn)識(ColemanandPrior,1982;Boothroyd,1985;Postma,1990;Galloway,1991;馮增昭,1994;何義中等,1999;呂曉光,1999;韓曉東等,2000;金振奎等,2002,2006;PorebskiandSteel,2006;姜在興,2008;朱筱敏,2008;鄒才能等,2008;李元昊等,2009;劉柳紅等,2009;張昌民等,2010;王家豪等,2012)。很多研究者認(rèn)為,目前的三角洲沉積模式已經(jīng)很成熟、很完善了,因此關(guān)于教科書中經(jīng)典的三角洲沉積模式和一些相關(guān)概念,很少有人質(zhì)疑過。但筆者等的研究發(fā)現(xiàn),該模式及一些相關(guān)概念存在許多問題。例如,關(guān)于三角洲平原與前緣、前緣與前三角洲、前三角洲與正常海(湖)之間的界限,就沒有給出確切的定義,更沒有總結(jié)出可應(yīng)用于古代沉積的識別、區(qū)分標(biāo)志。因此,對同一地層,不同研究者根據(jù)自己的理解可能得出不同的認(rèn)識,編制出來的沉積相圖可信度相對較低。針對目前三角洲研究中存在的問題,作者對三角洲的沉積模式、相關(guān)概念與識別標(biāo)志等進(jìn)行了分析和討論。1角洲沉積的標(biāo)志“三角洲”一詞最初由古希臘歷史學(xué)家荷羅多特斯(Herodotus)提出,他觀察到尼羅河河口沖積平原的形態(tài)與希臘字母的Δ相似,因此稱之為三角洲(Delta)。關(guān)于三角洲的定義,教科書中引用了Barrell(1912)的定義,即“三角洲是河流在一個(gè)穩(wěn)定的水體中或緊靠水體處形成的、部分露出水面的一種沉積物”。作者認(rèn)為,三角洲的這個(gè)定義既不確切,措辭也不嚴(yán)謹(jǐn)。毫無疑問,絕大多數(shù)三角洲是河流形成的,但除了河流之外,洪積扇入海(或湖)也可形成三角洲(即扇三角洲),潮汐流在潟湖內(nèi)也能形成三角洲,而且常常全部處于水下,這都與定義不符。因此,筆者在此將三角洲定義為“河流等水流匯入蓄水盆地時(shí),所搬運(yùn)的碎屑物質(zhì)在入口附近堆積形成的、總體呈朵狀的沉積體”?！八鳌?、“蓄水盆地”、“朵狀沉積體”是該定義的關(guān)鍵詞。河流、洪積扇上的洪水、潮道中的潮汐流等都是水流。而洪水泛濫期,從廣闊泛濫平原上流入海(湖)的洪水雖也是水流,但屬于面式水流,不會(huì)形成“朵狀沉積體”,因此其在海(湖)岸的沉積不能稱為三角洲。“朵狀”可通過三角洲平原的輪廓或三角洲前緣的輪廓顯現(xiàn)出來,明顯向海(湖)凸出?！靶钏璧亍笨纱罂尚?可以是海洋,可以是湖泊,也可以是潟湖、河漫湖,而且正是蓄水盆地中水體的阻力,使匯入的水流速度降低,導(dǎo)致沉積物堆積。當(dāng)然,無論古代還是現(xiàn)代,絕大多數(shù)三角洲是河流入海(湖)形成的,而且絕大多數(shù)三角洲一部分處于水上,一部分處于水下。不是所有河流入海(湖)都能形成三角洲。能否形成三角洲取決于河流搬運(yùn)來的沉積物量與波浪、沿岸流、潮汐等搬運(yùn)走的量。只有前者大于后者時(shí),沉積物才能在河口處堆積并不斷向海(湖)推進(jìn),形成三角洲;如果前者小于后者,或兩者相等,則都不會(huì)形成三角洲。古代的三角洲沉積如何識別?作者總結(jié)了如下標(biāo)志:1)水下、陸上沉積頻繁交互。由于三角洲發(fā)育在海(湖)岸邊,處于水、陸過渡帶,在其演化過程中,海(湖)平面升降是經(jīng)常發(fā)生的,因此導(dǎo)致三角洲沉積序列中,水下、陸上沉積頻繁交互。陸上沉積的標(biāo)志包括植物化石、植物根跡化石、陸生動(dòng)物化石、陸生動(dòng)物遺跡化石(如恐龍腳印)、煤層、暴露構(gòu)造(泥裂、雨痕、冰雹痕等)。水下沉積的標(biāo)志包括水生動(dòng)物化石(如腕足類、有孔蟲、介形蟲、瓣腮類等)、浪成波痕、浪成交錯(cuò)層理、沖洗層理等。黏土巖顏色可反映陸上、水下環(huán)境:氧化色(紫紅色、紅褐色、黃褐色等)通常代表陸上沉積;還原色(黑色、灰色、灰綠色等)則須具體情況具體分析。當(dāng)黏土巖中無植物化石時(shí),還原色通常代表水下沉積,但黏土巖含植物化石豐富時(shí),則為濕地沉積(Jinetal.,2009;金振奎等,2011)。2)反旋回砂巖與正旋回砂巖交互出現(xiàn)。三角洲前緣的砂巖通常具有反旋回(測井曲線呈漏斗型),而三角洲平原的砂巖則具有正旋回(測井曲線呈鐘型)。在三角洲沉積序列中,兩者常交替出現(xiàn)。3)條帶狀砂體與席狀砂體交互出現(xiàn)。三角洲前緣的砂體多呈席狀,而三角洲平原的砂體則呈條帶狀。在三角洲沉積序列中,兩者常交替出現(xiàn)。4)地震剖面上,三角洲沉積的反射特征常形成S形(或反S形)或疊瓦狀反射。2角洲過渡帶的確定根據(jù)教科書的定義,三角洲平原為“三角洲在海(湖)平面以上的部分,包括從河流大量分叉位置到海(湖)平面之間的廣大河口區(qū)”(馮增昭,1994;姜在興,2008;朱筱敏,2008)。這種定義并不確切,因?yàn)楹?湖)平面是波動(dòng)的,有時(shí)處于高位(如高潮時(shí)的海平面、豐水期的湖平面),有時(shí)處于低位(如低潮時(shí)的海平面、枯水期的湖平面)。而且,對于海洋來說,潮汐有大小,因此不同潮汐的高水位和低水位位置常常不同。對于湖泊來說,不同年份的豐水期水量不同,因此高水位的位置會(huì)不同;不同年份的枯水期,低水位的位置也會(huì)不同。教科書關(guān)于三角洲平原的定義中并沒有明確是哪種海(湖)平面。實(shí)際上,三角洲平原與前緣之間,并沒有一個(gè)截然的界限,而是存在一個(gè)過渡帶。這個(gè)過渡帶就是水位波動(dòng)帶。在此,借鑒潮汐帶的概念,將此過渡帶定義為“三角洲位于平均高水位與平均低水位之間的部分”。平均高、低水位分別代表大多數(shù)時(shí)期高、低水位的位置。對于海洋三角洲來說,過渡帶就相當(dāng)潮間帶。一般說來,平均高水位與平均低水位的高差在5ue00fm以內(nèi),多為2~5ue00fm。在該過渡帶以上,河流沉積作用占主導(dǎo);過渡帶以下,海(湖)沉積作用占主導(dǎo);過渡帶內(nèi),則是河流與海(湖)的交替作用帶,低水位期,海(湖)底暴露,以河流沉積作用為主,而高水位期,海(湖)底淹沒,以波浪、沿岸流或潮汐沉積作用為主。河流沉積作用主要體現(xiàn)在分支河道形成及其沉積上,海(湖)的沉積作用則主要體現(xiàn)在分支河道之間的區(qū)域(簡稱河道間)。這個(gè)過渡帶該歸三角洲平原還是前緣?作者認(rèn)為歸三角洲平原更合適,因?yàn)檫^渡帶內(nèi),骨架砂體仍是分支河道沉積的,具有向上變細(xì)的正旋回,底面具有沖刷面,與典型三角洲平原上的分支河道相似,而與三角洲前緣砂體差別大,后者具有反旋回。因此,作者將三角洲平原定義為“三角洲位于平均低水位以上的部分”。2.1地震地質(zhì)及沉積特征對三角洲上、下表現(xiàn)的差異根據(jù)三角洲平原上過渡帶的存在,將三角洲平原進(jìn)一步劃分為三角洲上平原(簡稱上平原)和三角洲下平原(簡稱下平原)。上平原指三角洲位于平均高水位以上的部分,下平原指三角洲位于平均高水位與平均低水位之間的部分(圖1)。上平原通常比下平原廣闊。下平原的寬度與海(湖)底坡度有關(guān),坡降越小,其寬度越大。如果坡降為1/100,平均水位波動(dòng)幅度為5ue00fm,則下平原的寬度為500ue00fm。因此,當(dāng)坡降大于1/100時(shí),下平原的寬度會(huì)很小,可以認(rèn)為不發(fā)育。對于古代三角洲沉積,如何區(qū)分上、下平原?針對河流三角洲,作者根據(jù)河道間沉積特征、沉積構(gòu)造和結(jié)構(gòu)等對兩者進(jìn)行了區(qū)分:1)河道間沉積特征的差異。上、下平原分支河道的沉積特征是相似的,但河道間沉積差異大。上平原的河道間,主要發(fā)育濕地(Jinetal.,2009;金振奎等,2011),因此垂向上,分支河道砂巖主要與河道間暗色植物化石豐富的泥巖和煤互層伴生。至于下平原的河道間,則分4種情況,即海洋緩坡三角洲、海洋陡坡三角洲、湖泊緩坡三角洲和湖泊陡坡三角洲。對于海洋緩坡三角洲,下平原河道間就是潮間帶,以潮汐作用為主,其沉積主要是泥巖與粉砂巖、細(xì)砂巖薄互層,而且潮汐層理(即透鏡狀、波狀、脈狀層理)發(fā)育,常見垂直蟲孔,可見穴居的瓣腮類化石等,植物化石少見。因此,垂向上表現(xiàn)為分支河道砂巖與潮間帶沉積互層伴生。對于海洋陡坡三角洲,下平原河道間較陡,以波浪和沿岸流作用為主,形成沙灘,可稱“河間灘”,其沉積為席狀砂巖。平面上,分支河道切割了河間灘。因此,垂向上表現(xiàn)為分支河道砂巖主要與席狀河間灘砂巖互層伴生,前者具有向上變細(xì)的正旋回,而后者垂向粒序不明顯,較均勻。河間灘向海過渡為三角洲前緣的席狀灘(有人稱席狀砂)。對于湖泊緩坡三角洲,下平原河道間在雨季淹沒、旱季暴露。淹沒期間沉積薄層湖相泥巖,暴露期間,草本植物繁殖。因此其沉積為暗色貧植物化石與富植物化石的泥巖薄互層。垂向上,表現(xiàn)為分支河道砂巖與這種泥巖互層伴生。對于湖泊陡坡三角洲,下平原河道間為河間灘,與海洋陡坡三角洲相似,垂向上表現(xiàn)為分支河道砂巖主要與席狀河間灘砂巖互層伴生。2)沉積構(gòu)造有差異。下平原在淹沒期間可受到波浪改造,因此可見浪成波痕和浪成交錯(cuò)層理,但上平原沒有。對于海洋三角洲,下平原可有潮汐作用形成的羽狀層理,上平原則沒有。3)結(jié)構(gòu)方面有差異。下平原砂巖總體比上平原的細(xì),分選、磨圓則更好些?？傊?三角洲上平原、下平原的區(qū)別可簡單概括為:分支河道砂體與陸上沉積互層共生的為上平原,與水下沉積互層共生的為下平原。在上平原、下平原難以區(qū)分的情況下,可統(tǒng)稱三角洲平原。2.2角洲的初始位置三角洲平原向陸過渡為正常河流環(huán)境,向海(湖)過渡為三角洲前緣。三角洲平原與河流環(huán)境的邊界可稱上邊界,與三角洲前緣的邊界可稱下邊界。三角洲平原與相鄰的河流沖積平原都屬于陸上環(huán)境,兩者的沉積特征及面貌十分相似,如何確定其上邊界?這個(gè)問題看似簡單,實(shí)際上比較復(fù)雜,尤其是對于古代三角洲。一些教科書認(rèn)為,三角洲平原上邊界位于河道大量分叉處(馮增昭,1994;姜在興,2008;朱筱敏,2008)。理論上確應(yīng)如此,但實(shí)際上卻常常不是這樣,如密西西比河三角洲(圖2),河道在三角洲平原上延伸很遠(yuǎn)后才開始大量分叉。這是由于隨著三角洲向前推進(jìn),早期分叉形成的一些分支河道被廢棄、淤積充填而消失。只有對于形成不久的三角洲,河道開始大量分叉處才是三角洲平原上邊界。作者認(rèn)為,三角洲初始形成時(shí)海(湖)岸線的位置就是三角洲開始發(fā)育的邊界,也是三角洲平原的上邊界。由于三角洲沉積速度遠(yuǎn)高于兩側(cè)的海(湖)岸部位,會(huì)快速向前推進(jìn),因此總體呈朵狀突出。三角洲朵葉體的基線,簡稱三角洲基線,可代表三角洲的起始位置,即三角洲平原的上邊界。三角洲基線指三角洲平原與兩側(cè)海(湖)岸線交點(diǎn)的連線(圖3)。在編制古地理圖時(shí),可用這種方法確定三角洲的分布范圍。這里有個(gè)問題需要討論。在三角洲朵葉體向前推進(jìn)的同時(shí),其兩側(cè)的海(湖)岸線也會(huì)隨著不斷沉積充填而向前推進(jìn),因此,朵葉體基線也是向前移動(dòng)的(圖3)。那么,早期三角洲平原的部位,是歸于河流沖積平原呢還是歸為三角洲平原?即圖3中,梯形區(qū)域CEFD是歸為河流沖積平原還是仍算作B期三角洲的平原?作者認(rèn)為,應(yīng)歸為河流沖積平原,因?yàn)檫@時(shí)該部位已經(jīng)位于河流沖積平原內(nèi)部,成為河流沖積平原的一部分。因此,三角洲平原的上邊界并非固定不變的,而是隨著海(湖)岸線的變動(dòng)而變動(dòng)的,早期的三角洲平原區(qū)域后期可演變?yōu)楹恿鳑_積平原。對于古代三角洲,如何區(qū)分三角洲平原和正常的河流沉積?如何確定三角洲平原的上邊界呢?作者根據(jù)巖石共生組合、特殊巖性、顏色等,總結(jié)了如下識別標(biāo)志:1)根據(jù)巖石共生組合區(qū)分。與水下沉積頻繁互層的陸上沉積通常是三角洲平原,而河流沉積中一般見不到海相夾層或湖相夾層(河漫湖除外),更見不到具有反旋回的三角洲前緣沉積。2)根據(jù)砂巖含量區(qū)分。三角洲平原上河道數(shù)量一般遠(yuǎn)比相鄰的河流沖積平原多,而且改道頻繁,因此其沉積剖面上砂巖含量較高,多在30%以上,為“砂包泥”;而相應(yīng)的河流沖積平原沉積中,砂巖含量相對較低。盡管辮狀河沉積中,砂(礫)巖含量總體較高,但與由其形成的三角洲平原相比還是較低些。對于曲流河,則其砂巖含量多在30%以下,為“泥包砂”。3)根據(jù)砂巖單層厚度和砂體寬度區(qū)分。由于三角洲平原上分支河道改道頻繁,不穩(wěn)定,因此其連續(xù)沉積的砂巖厚度普遍較小,大部分在5ue00fm以下;而相應(yīng)的河流連續(xù)沉積的砂巖厚度則較大,多在5ue00fm以上。此外,河流進(jìn)入三角洲平原后,常常由1條河道變?yōu)槎鄺l河道,由于河流流量守恒,分支河道的寬度普遍小于河流的寬度。根據(jù)現(xiàn)代沉積,分支河道砂體寬度多在300ue00fm以下,河流則多在300ue00fm以上。4)根據(jù)煤層分布區(qū)分。煤層發(fā)育的通常是三角洲平原,因?yàn)槿侵奁皆怯欣木勖涵h(huán)境,常形成厚度較大(多在1ue00fm以上)、橫向分布穩(wěn)定的煤層;而河流環(huán)境中很少形成煤,即使有,也多呈雞窩狀,橫向分布不穩(wěn)定,厚度小(多小于1ue00fm)。5)根據(jù)泥巖顏色區(qū)分。三角洲平原是通過“填海(湖)”形成的,通常地勢低平,且接近地下潛水面,因此地面多潮濕,濕地發(fā)育,沉積的泥巖有機(jī)質(zhì)含量高,通常呈還原色,即使處于干旱氣候區(qū)也如此,如新疆焉耆博斯騰湖的開都河三角洲平原;而河流泛濫平原沉積的泥巖,則常常呈氧化色,尤其是干旱氣候區(qū)。因此,氧化色泥巖更可能是河流沉積。6)根據(jù)最大海(湖)泛期岸線的位置區(qū)分。三角洲剛開始形成時(shí),海(湖)岸線的位置就是三角洲平原的上邊界,之后,隨著三角洲不斷進(jìn)積,海(湖)岸線不斷后退,因此對與其鄰近的上覆三角洲平原沉積來說,初始海(湖)岸線就是最大海(湖)泛期的岸線,就是三角洲平原的上邊界。垂向上,位于該最大海(湖)泛面之上的地層通常先是三角洲前緣沉積,之后是三角洲平原沉積。2.3角洲活動(dòng)河口壩、席狀砂體三角洲平原下邊界的確定相對容易些。對于現(xiàn)代海洋三角洲來說,就是平均低潮線處;對于現(xiàn)代湖泊三角洲來說,就是平均枯水期湖岸線位置。對于古代三角洲,三角洲平原與前緣的區(qū)別標(biāo)志主要如下:1)砂體沉積序列不同。三角洲平原的骨架砂體是分支河道形成的,具有正旋回,且底部具有沖刷面。前緣的砂體是河口壩、席狀砂形成的,具有反旋回,底部無沖刷面。2)砂體形態(tài)不同。三角洲平原分支河道砂體呈條帶狀,而三角洲前緣由于沿岸流的作用,使河口壩和席狀灘連片,因此砂體通常呈席狀(朵狀、鳥嘴狀三角洲)或舌狀(鳥足狀三角洲)。3)巖石共生組合及化石類型不同。三角洲平原為水上沉積,骨架砂體通常夾于陸上沉積的泥巖和煤中,植物化石豐富。三角洲前緣處于水下,通常夾于水下泥巖中,常含水生動(dòng)物化石,常見浪成波痕和浪成交錯(cuò)層理。4)沉積物粒度不同。三角洲平原砂體的粒度總體上比三角洲前緣的粗,因?yàn)楹恿魅牒?湖)時(shí),由于水體的阻力,流速大減,搬運(yùn)的沉積物變細(xì),如江西鄱陽湖贛江三角洲、內(nèi)蒙古岱海三角洲。2.4不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的口灘和并口灘對鄱陽湖贛江三角洲的研究發(fā)現(xiàn),三角洲平原上還發(fā)育2種前人未認(rèn)識到的砂體類型———汊口灘和并口灘。汊口灘發(fā)育于河道分汊處(圖1),并口灘發(fā)育于河道合并處,兩者既不是邊灘,也不是心灘。汊口灘是由于分汊處的頂托作用,使水流流速降低,導(dǎo)致砂質(zhì)沉積物在此堆積形成的;并口灘是由于河道合并處水流因被遮擋而流速降低,導(dǎo)致砂質(zhì)沉積物在此堆積形成的(金振奎等,2014;李燕等,2014)。3角洲東北部緣代定位根據(jù)教科書的定義,三角洲前緣為“位于三角洲平原外側(cè),處于海(湖)平面以下,為河流與海(湖)水劇烈交鋒帶”。仔細(xì)推敲,這種定義既不確切,也不明確。首先,海(湖)平面是波動(dòng)的;其次,“劇烈交鋒帶”含糊不清,沒有明確三角洲前緣與前三角洲的界線在哪里。作者認(rèn)為,三角洲前緣與前三角洲之間應(yīng)以正常浪基面(即正常天氣的浪基面,或稱浪基面)為界。浪基面之上為波浪帶,這里波浪和沿岸流活躍,能量較高,沉積物以滾動(dòng)和跳躍搬運(yùn)砂甚至礫石為主,其沉積物主要是砂巖甚至礫巖;浪基面之下為水體安靜的低能環(huán)境,以懸浮搬運(yùn)的粉砂和泥沉積為主。但由于海(湖)平面是波動(dòng)的,因此正常浪基面也是波動(dòng)的,高水位時(shí)浪基面高,低水位時(shí)浪基面低。該以高水位的浪基面為界,還是以低水位的浪基面為界?作者認(rèn)為,應(yīng)以平均低水位時(shí)期的正常浪基面為界。因此,三角洲前緣應(yīng)指“三角洲處于平均低水位的海(湖)平面與平均低水位時(shí)期的正常浪基面之間的部分”(圖1)。3.1角洲內(nèi)邊緣灘和席狀灘砂體根據(jù)正常浪基面波動(dòng)的特點(diǎn),進(jìn)一步將三角洲前緣劃分為內(nèi)前緣和外前緣(圖1)。三角洲內(nèi)前緣是“三角洲前緣位于平均低水位期的海(湖)平面之下、平均高水位期的正常浪基面之上的部分”。三角洲外前緣是“三角洲位于平均高水位期與平均低水位期的正常浪基面之間的部分”。內(nèi)、外前緣在沉積特征上的區(qū)別主要是粒度和泥質(zhì)夾層的豐度。內(nèi)前緣無論在高水位期還是低水位期,一直處于正常浪基面以上,為持續(xù)動(dòng)蕩環(huán)境,沉積物以滾動(dòng)和跳躍搬運(yùn)為主,普遍較粗,主要是砂巖甚至礫巖,中、厚層狀,懸浮沉積不發(fā)育,基本不含泥質(zhì)夾層。內(nèi)前緣主要發(fā)育河口壩和席狀灘(圖1),鳥足狀三角洲前緣還發(fā)育支流間灣。河口壩位于分支河道河口正前方,是河流與波浪共同作用帶,河水靠慣性向前流動(dòng)形成射流,將沉積物向前搬運(yùn),同時(shí),波浪也會(huì)作用在河口壩上,對河口壩沉積物進(jìn)行簸洗、改造。河口壩砂體在河口呈壩狀向海(湖)延伸、突出,底平頂凸,通常較厚(多在1ue00fm以上)。席狀灘(前人稱席狀砂)則位于河口壩之間,只有波浪和沿岸流的作用,無河流作用,是沿岸流和波浪將河口壩的砂沿海(湖)岸搬運(yùn)沉積形成的,其砂體呈席狀,厚度通常比河口壩小,地形上比河口壩低。河口壩砂體與席狀灘砂體是連在一起的,兩者僅有地形地貌上的差異。此外由于河口壩比席狀灘沉積速度高,因此更向海(湖)凸出。但如果三角洲前緣較陡、波浪和沿岸流較強(qiáng),則河口壩砂體和席狀灘砂體混為一體,地形地貌上不容易區(qū)分,表現(xiàn)為一個(gè)統(tǒng)一的、較平整的沙灘,可統(tǒng)稱為“三角洲內(nèi)前緣灘”。渤海西岸的灤河三角洲就是這樣。無論河口壩還是席狀灘,隨著水體向海(湖)變深,波浪能量減弱,其沉積物是逐漸變細(xì)的。外前緣處于正常浪基面波動(dòng)帶,高水位時(shí)處于正常浪基面之下,水底安靜;低水位時(shí)處于正常浪基面之上,水底動(dòng)蕩,因此屬于間歇?jiǎng)邮幁h(huán)境。向海(湖)方向,隨著水體逐漸變深,波浪作用逐漸變?nèi)?在浪基面處消失,因此其沉積物也是逐漸變細(xì),泥質(zhì)沉積越來越多,砂質(zhì)沉積越來越少,通常表現(xiàn)為由薄層砂巖(主要是細(xì)砂巖)夾薄層暗色泥巖和粉砂巖過渡砂巖與暗色泥巖和粉砂巖薄互層。砂巖為動(dòng)蕩期沉積,泥巖和粉砂巖為安靜期懸浮沉積。外前緣主要發(fā)育遠(yuǎn)砂壩和末梢席狀灘。遠(yuǎn)砂壩是河口壩的延伸,在低水位時(shí)期可受末端射流影響。末梢席狀灘是席狀灘的延伸,僅在低水位時(shí)期受波浪影響。遠(yuǎn)砂壩和末梢席狀灘沉積十分相似,不易區(qū)分,均為薄層砂巖夾暗色泥巖和粉砂巖,可發(fā)育脈狀層理;或?yàn)樯皫r與暗色泥巖和粉砂巖薄互層,可發(fā)育波狀層理。遠(yuǎn)砂壩僅在地形地貌上比末梢席狀灘更向海(湖)凸出,沉積物更厚。在不能區(qū)分開的情況下,可統(tǒng)稱“三角洲外前緣砂泥混合灘”?？傮w上,三角洲前緣向海(湖)方向,隨著水體逐漸加深,能量逐漸減弱,沉積物逐漸變細(xì)。因此,當(dāng)三角洲向前進(jìn)積時(shí),會(huì)形成向上變粗的反旋回,這是三角洲前緣沉積的重要識別標(biāo)志。3.2水下于東道國諸盆地的位置,存在接經(jīng)典三角洲沉積模式中,三角洲前緣發(fā)育水下分支河道,其兩側(cè)發(fā)育水下天然堤。在前人編制的很多沉積相圖中,水下分支河道長幾十千米甚至更長。近年,金振奎和何苗(2011)根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)代沉積觀察及理論分析,認(rèn)為三角洲前緣不發(fā)育水下分支河道。金振奎和何苗(2011)認(rèn)為,所謂的“水下分支河道”實(shí)際上是水位降低、水底暴露時(shí),水流下切形成的,水位上升時(shí)又沉沒于水下。弄清是否存在水下分支河道對正確恢復(fù)古地理環(huán)境、正確重建盆地演化史十分重要。如果存在水下分支河道,那么水下沉積中出現(xiàn)分支河道沉積就很正常,不意味著海(湖)平面有過變動(dòng)。但如果不存在水下分支河道,那么水下沉積中出現(xiàn)分支河道沉積就意味著海(湖)平面有過變動(dòng),意味著海(湖)底暴露過。在地質(zhì)歷史時(shí)期,湖平面大幅度變化是頻繁發(fā)生的,如這些年鄱陽湖的湖平面就曾大幅度變化,湖底廣泛暴露。古代湖盆中央經(jīng)常發(fā)育一些砂體,很多人認(rèn)為是重力流沉積。但根據(jù)金振奎等(2011)的觀點(diǎn),這些砂體有可能是低水位期形成的河流或三角洲平原上的分支河道沉積。例如,黃驊坳陷歧口凹陷中央部位沙一段夾于泥巖中的砂巖,前人認(rèn)為是深湖中的濁流沉積,但筆者仔細(xì)研究相關(guān)巖心發(fā)現(xiàn),砂巖上、下的泥巖中常見大量植物莖葉化石,而且砂巖具有向上變細(xì)的沉積序列,而不是鮑馬序列,這說明湖底曾經(jīng)暴露過,其上的砂巖應(yīng)為水上的分支河道砂巖。3.3間灣的形成和沉積支流間灣并不是在所有三角洲的前緣中都發(fā)育,通常只發(fā)育鳥足狀三角洲中,如密西西比河三角洲。朵狀、鳥嘴狀三角洲中則沒有支流間灣。以河流沉積占主導(dǎo)地位的鳥足狀三角洲中,雖然河口附近的波浪和沿岸流依然會(huì)將河口壩的砂沿海(湖)岸側(cè)向搬運(yùn)一定距離,在河口壩兩側(cè)形成一定范圍的席狀灘,但由于分支河道和河口壩向前推進(jìn)速度很快,還未等波浪和沿岸流將砂搬運(yùn)到河口之間海(湖)岸的每個(gè)角落,就在分支河道之間形成了大大小小的海(湖)灣,即支流間灣,可簡稱“間灣”,屬于三角洲前緣的一個(gè)微相。一旦間灣形成,其內(nèi)波浪和沿岸流能量將大大減弱,再也不能繼續(xù)沿岸搬運(yùn)、沉積砂質(zhì),因此間灣的灣岸通常為泥質(zhì)而非砂質(zhì)。灣內(nèi)其沉積主要是暗色泥巖夾薄層粉砂巖或細(xì)砂巖。薄層粉砂巖和細(xì)砂巖主要是洪水泛濫期由洪水搬運(yùn)、沉積的。可見生物擾動(dòng)和少量廣鹽性生物化石。由于間灣一般水體淺,壽命短,其沉積厚度一般不大,多為幾十厘米到幾米。間灣向陸與三角洲平原上的濕地相鄰,而且隨著逐漸淤積填平,最終演化為濕地。間灣向海(湖)與前三角洲相鄰,橫穿整個(gè)三角洲前緣。間灣位于內(nèi)前緣的部分可稱“內(nèi)間灣”,位于外前緣的部分可稱“外間灣”。內(nèi)、外間灣本身的沉積特征很相似,不易區(qū)分,只是所處的部位不同而已。對于古代沉積,不必進(jìn)一步區(qū)分。3.4角洲沉積的差異關(guān)于三角洲前緣與三角洲平原的分界,即三角洲前緣上邊界,前面已闡述,現(xiàn)討論其下邊界(與前三角洲的分界)的識別。三角洲前緣與前三角洲的分界是平均低水位浪基面,但對于古代地層,如何區(qū)分三角洲前緣沉積與前三角洲沉積呢?作者總結(jié)了如下區(qū)別標(biāo)志:1)巖石類型不同。三角洲前緣沉積普遍較粗,以砂巖為主,而前三角洲則以泥巖和粉砂巖為主。2)沉積序列不同。三角洲前緣沉積普遍發(fā)育反旋回,測井曲線呈漏斗狀,而前三角洲沉積的旋回性不明顯,測井曲線呈小鋸齒狀或較平滑。3)沉積構(gòu)造不同。三角洲前緣沉積中交錯(cuò)層理、波痕等構(gòu)造常見,而前三角洲沉積中主要發(fā)育水平層理、韻律層理。但是,對于鳥足狀三角洲,三角洲前緣中發(fā)育支流間灣,其沉積特征與前三角洲十分相似,都以泥巖為主。兩者如何區(qū)別?作者認(rèn)為,應(yīng)主要靠巖石共生組合區(qū)分。支流間灣常逐漸淤積變?yōu)槿侵奁皆臐竦?因此常與濕地沉積互層;或者與三角洲內(nèi)前緣沉積互層。而前三角洲沉積常與三角洲外前緣沉積或正常海(湖)沉積互層。此外,支流間灣環(huán)境的水體通常較淺,因此連續(xù)沉積的泥巖厚度不大,多為幾十厘米到幾米;而前三角洲環(huán)境的水體則較深,連續(xù)沉積的泥巖厚度較大,多為幾米到十幾米。3.5濱岸沉積相對巖石共生組合及巖性地球化學(xué)的控制三角洲前緣向兩側(cè)過渡為正常的海(湖)濱岸。實(shí)際上,三角洲前緣本身就是濱岸的一部分,只不過這一部分位于三角洲范圍之內(nèi)而已,兩者的沉積特征十分相似。對于古代沉積,如何區(qū)分三角洲前緣沉積與濱岸沉積?教科書中沒有總結(jié)兩者的差異。作者將識別標(biāo)志總結(jié)如下:1)根據(jù)巖石共生組合區(qū)分。三角洲前緣向陸側(cè)為三角洲平原,因此其沉積常與三角洲平原沉積互層共生,而三角洲平原沉積中砂體富集,呈條帶狀,具有正旋回,而且泥巖顏色普遍為還原色;而濱岸向陸側(cè)通常為泛濫平原(如渤海、東海海岸),因此其沉積常與泛濫平原沉積互層共生,而泛濫平原上河道稀少,以泥巖、粉砂巖沉積為主,而且泥巖顏色常常為氧化色,尤其在氣候干旱、半干旱的情況下。2)根據(jù)化石類型區(qū)分。對于海洋,濱岸沉積中常見正常海狹鹽性生物化石,如腕足類等,而三角洲前緣為半咸水環(huán)境,因此其沉積中不會(huì)含有這類化石。對于湖泊,兩者在化石種類方面就沒有明顯差異了。3)根據(jù)砂體發(fā)育程度區(qū)分。在三角洲前緣中,砂體普遍發(fā)育,但有些海(湖)的濱岸,由于遠(yuǎn)離河口,沿岸流沒能將砂質(zhì)搬運(yùn)過來,因此是泥質(zhì)的,如大港地區(qū)的渤海海岸。4亞相三角洲關(guān)于前三角洲,教科書中沒有給出明確的定義,以“前三角洲亞相位于三角洲前緣的前方”概括之。連確切的定義都沒有,更不用說系統(tǒng)總結(jié)其識別標(biāo)志了,尤其是與正常海(湖)沉積的區(qū)別。作者在此對前三角洲的定義和沉積識別標(biāo)志進(jìn)行了討論。4.1混合帶外邊界的特征河水流入海(湖)時(shí),會(huì)以射流的形式靠慣性向前流動(dòng)一段距離。對于海洋三角洲,河水密度比海水小,因此流入海洋的河水明顯“漂浮”上面(圖4)。河水在向前流動(dòng)過程中,會(huì)由于波浪、沿岸流、潮汐、洋流等作用而逐漸與海(湖)水混合,形成混合帶,其寬度多為幾千米到十幾千米(圖4,圖5)。射流的末端大致是混合帶的末端。混合帶內(nèi),水體混濁,其沉積物主要來自河口;混合帶外,水體較清澈,沉積物主要來自洋流或風(fēng)。該混合帶既包括三角洲前緣,也包括前三角洲。作者認(rèn)為,可以混合帶的外邊界作為前三角洲與正常海(湖)的邊界,即前三角洲的下邊界,其上邊界為與三角洲前緣的邊界。但混合帶的范圍是隨洪水的大小而波動(dòng)的,洪水大時(shí),其范圍也大;洪水小時(shí),其范圍也小。因此,可以取平均混合帶外邊界,即大部分時(shí)期混合帶的外邊界,作為前三角洲的下邊界,代表大部分時(shí)期河流影響能夠波及的范圍。因此,可將前三角洲定義為“三角洲位于三角洲前緣之外、平均混合帶外緣以內(nèi)的部分”。前三角洲下邊界的水深一般在風(fēng)暴浪基面之上,風(fēng)暴浪和風(fēng)暴流可將三角洲前緣的一些沉積物搬運(yùn)到前三角洲中,因此,前三角洲中可有風(fēng)暴沉積。對于湖泊三角洲來說,前三角洲位于半深湖區(qū);對于海洋三角洲來說,前三角洲位于內(nèi)陸棚上。4.2前三角洲向海湖的沉積相前三角洲位于正常浪基面之下、風(fēng)暴浪基面之上,因此水底平時(shí)是安靜低能的,沉積物主要是懸浮搬運(yùn)來的泥和粉砂。風(fēng)暴天氣,風(fēng)暴浪和風(fēng)暴流可將三角洲前緣的一些砂搬運(yùn)來。因此,前三角洲沉積主要是暗色泥巖夾薄層粉砂巖甚至一些砂巖。薄層泥巖和粉砂巖通常是洪水期由水面射流懸浮搬運(yùn)來的泥和粉砂沉積形成的,粉砂比泥先沉積。一次洪水一般形成一個(gè)粉砂巖—泥巖韻律,多次洪水可形成多個(gè)韻律。因此,韻律層理發(fā)育是前三角洲沉積的一個(gè)特點(diǎn)。無論泥巖還是粉砂巖,通常都不純,泥巖多為含粉砂或粉砂質(zhì)泥巖,粉砂巖多為泥質(zhì)粉砂巖。泥巖不純,是前三角洲泥巖與正常海(湖)泥巖的一個(gè)重要區(qū)別。至于前三角洲沉積中的薄層的砂巖(多為細(xì)砂巖),則通常是風(fēng)暴沉積。前三角洲與位于其前方的正常海(湖)均屬安靜低能環(huán)境,兩者有何不同呢?首先,前三角洲的沉積速度遠(yuǎn)高于正常海(湖),因此沉積物厚度比同期正常海(湖)的大,通常形成泥巖楔,地形坡度也比正常海(湖)底大。其次,對于海洋三角洲來說,前三角洲水體屬于淡水、海水混合帶,其鹽度比正常海水低,因此生物群落常不同,主要為廣鹽性生物,而其前方的正常海水主要為狹鹽性的。對于湖泊三角洲來說,大部分情況下沒有鹽度差異,都是淡水(鹽湖、咸水湖除外)。在三角洲上,從河口到前三角洲,隨水體變深沉積速度是逐漸降低的,以三角洲前緣的沉積速度為最高,前三角洲次之。地形坡度方面,三角洲平原總體較平坦。至于三角洲前緣,河口壩壩頂較平坦,在其末端附近才開始變陡,即內(nèi)前緣總體較平坦,外前緣較陡。前三角洲地形較陡,到了正常海(湖),地形又變平坦。因此,三角洲從陸向海(湖),地形總體上呈現(xiàn)緩—陡—緩的3段式,分別形成頂積層、前積層和底積層,其中頂積層由三角洲平原和內(nèi)前緣沉積組成,總體呈水平狀;前積層由外前緣和前三角洲沉積組成,呈明顯傾斜狀;底積層由海(湖)相沉積組成,總體呈水平狀。在地震剖面上,這種3層結(jié)構(gòu)形成“S形或反S形”反射,其中頂積層形成頂部水平反射,前積層形成傾斜的、呈疊瓦狀的反射,底積層形成底部水平反射(圖6)。這種三層結(jié)構(gòu)包含2個(gè)坡折帶,即上部坡折帶(由頂積層向前積層轉(zhuǎn)換)和下部坡折帶(由前積層向底積層轉(zhuǎn)換),其中上部坡折帶附近(包含部分水平反射和疊瓦狀反射頂部),砂體最發(fā)育,為內(nèi)前緣河口壩和席狀灘砂體;而前積層中部為外前緣的砂巖、泥巖薄互層;前積層下部為前三角洲的泥巖夾少量薄層砂巖、粉砂巖;底積層則主要為正常的海(湖)泥巖(有些情況下,可含滑塌濁積巖)。了解砂體這一分布規(guī)律對地震儲(chǔ)集層預(yù)測十分重要,以往很多研究者認(rèn)為疊瓦狀反射層中砂體富集,但鉆井揭示卻以泥巖為主(圖6)。對于古代地層,如何區(qū)分前三角洲沉積與正常海(湖)沉積呢?作者認(rèn)為,可根據(jù)沉積物的類型、化石類型、巖石共生組合、地震反射特征等來識別。1)沉積物類型不同。前三角洲沉積主要為暗色泥巖夾薄層粉砂巖,泥巖多不純;而正常海(湖)沉積主要為暗色泥巖,且質(zhì)純。2)化石類型不同。對于海洋三角洲,前三角洲為淡水與海水混合帶,鹽度比正常海低,因此其生物化石多為廣鹽性