[科普中国]-河控三角洲沉积

简介

这类三角洲是在河流输入的沉积物数量比海水能量大得多的情况下所形成的，即沉积物供给充足情况下形成的三角洲。根据其形态特征又可进一步分为两种类型：长形（即鸟足状）和朵叶状三角洲。

河控三角洲的沉积构造多为一系列具侵蚀面的块状层理。薄层透镜体或粘土、粉砂岩和粘土夹层的平行或波状纹理常见。小型到大型的对称或不对称的波浪、沙丘，槽状交错层理丰富。另外，一般高角度和单向水流分布是最常见的沉积特征类型。它们与前三角洲粘土伴生。生物扰动中等到较多，包括有关的动物群。可能存在贝壳层，富含铁的矿物结核，冲刷构造。

河控三角洲的平面形态主要是朵叶状或鸟足状，具有侧向加积理所产生的透镜状砂岩以及前积作用形成的河口坝沉积，二者的透镜状形式正好相反，即前者为下凹的透镜体，后者为上凸的透镜状。它们均可向连续岩层演变。1

沉积机理长形(或鸟足状)三角洲沉积机理这种三角洲以河流作用为主，由于海水作用弱，河流的泥砂输入量大，特别是砂与泥比值低，悬浮负载多，因而有利于建造起天然堤，使分流河道趋于固定；同时，也可沉积很厚的前三角洲泥。河口坝也发育，它们向前延伸，直接覆盖在厚层的前三角洲泥上，并可以很快地沉陷在其中，大部分保存下来，形成特征的“指状沙坝”。分流河道内最大湍流线及湍流量位于河道深部并靠近两侧，尤其是在河床较平时更是如此；这些湍流线伴生有最大的切割冲刷，因而，沉积物多被抛向湍流较小的部位。大量的河流载荷物被推向中心，形成了河道中心浅滩。在河口入海处，河道水流继续向前并建立喷射流入海，这时水流脱离了固定河岸的限制，很快向两边以一定程度散开，加宽喷射流，减小速度，最终消失其流动能量。

靠近限制的河岸前端，喷射流比较集中，并向前运动进入静水体；喷射流的散开导致最大强度湍流线间距扩大。在每个湍流线下面存在切割冲刷的趋势，而湍流互换过程把大多数输入物质送向两侧的边缘静水体中。这样，在每个湍流线外侧形成了一个水下天然堤沉积。沉积物同时也被引向河道中心比较宽阔的静水环境中，沉积成一个浅滩。河道就此沿中心浅滩分叉成两个分支流河道。新的分支流河道又形成它自已的边缘最大湍流线，在每个新河道河口又形成新的分叉过程，只要波浪和沿岸流不产生相反的破坏作用，这一进程将继续发展，河道以几何级数增长，三角洲也不断向前生长和折进。鸟足状三角洲这一沉积过程，不仅使三角洲平原上的分流河道多发育为顺直河，沉积了伸长型的分流河道砂，而且使三角洲前缘砂体也以垂直岸线伸长为特征，形成所谓“指状砂坝”。

朵状三角洲沉积机理该三角洲的平面形态像一个向海（或湖）突出的半园形或扇形。其前缘有的地方凸出(分支流口)，有的地方凹进(分流间湾)，略呈锯齿状。与长形或鸟足状三角洲相比，此类三角洲的泥砂输入量少一些，而且砂与泥比值较高，海水波浪作用有所加强。因此，河口坝覆盖在较薄的前三角洲泥之上，沉陷也较慢，致使三角洲前缘的砂易于被海水冲刷和改造，使之再次分布于各分支流之间，形成席状砂层，并与各分支流的河口坝连接起来。

此类三角洲的河口坝远不及鸟足状发育，波浪的后期改造明显加强，地形坡度也较前者要陡，正因为如此该类垂向厚度相对较大，但平面的展布范围可能相对较小，但由于受波浪和潮汐改造作用较强，因而砂体之间连通性较好。该类三角洲主要的沉积体是朵叶，具有很重要的侧向加积机理所产生的透镜状单元，砂的高含量带可以勾画出垂直于盆地边缘的朵叶轮廓。1

沉积特征河控取决于河口宽度，河水流速及含砂量。

该地带为三角洲体系中砂质沉积物最为丰富、最集中的地区，砂的成分主要是纯净的石英砂，分选磨圆都很好，成熟度也很高。 河控三角洲平面组合及垂向层序特征

1、颜色变化：

（1）下部一般为暗色，反映富含有机质的泥岩特点（前三角洲沉积和浅海沉积）；

（2）向上微浅水、受海水扰动的浅色的前缘砂体；

（3）最上部为夹有浅色砂体（分流河道）的大量暗色层（深灰色至黑色），为广泛沼泽发育的三角洲平原环境。

2、粒度和沉积构造变化：

（1）下部浅海陆棚和前三角洲的泥岩，水平层理及被生物强烈扰动而均化的块状层理；

（2）向上过渡为远砂坝、河口砂坝、席状砂等沉积的细纱和粉砂，发育各种交错层理；

（3）最上部为分流河道、天然堤等形成的细纱、泥岩和煤等，槽状、板状交错层理与块状层理交替出现。

（4）反映从前三角洲到三角洲前缘再到三角洲平原水动力活动是从低能~高能~能量多变的特点。

3、自下而上沉积相标志：

（1）沉积物颜色由暗变淡（青灰—灰）再变褐黄；

（2）沉积物粒度由细变粗再变粗；

（3）沉积物分选性由差变好再变差；

（4）粘土矿物、有机质、微量元素含量由多变少再变多；

（5）构造由水平变波状和交错再变水平；

（6）海相生物向上变少，陆相生物向上变多；

（7）生物钻穴见于三角洲层序的下部，植物根系出现于顶部；

例如松辽盆地北部葡萄花油层沉积时期基底整体一致缓慢沉降地形十分平缓，盆地气候相对干旱湖面快速大规模收缩水体很浅水深通常不超过10m。在此背景下形成了北部富有特色的大型河控浅水三角洲沉积体系。1

河控三角洲沉积层序由于可形成大的旋回性沉积，河控三角洲在形成发育过程中，不断地从陆地向海盆/湖盆方向推进，其结果是形成特有的前积垂向沉积层序。一般来说，底部为前三角洲泥，向上依次出现三角洲前缘的砂和粉砂沉积，最上面覆盖着三角洲平原的较粗粒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沉积序列，即所谓的进积型沉积序列。

通常这种三角洲可分为两大部分组成：水下及陆上两部分，总的特点是：由下向上总的粒度由细变粗，至分流河道砂沉积则因河流旋回本身的特点，向顶部变细，这就构成了一个由下向上、先反后正的复合层序特征。此典型层序的产生，是由于河流作用为主所形成的三角洲前缘沉积不断向海推进的结果。

总的来说此类层序具有以下三个特点：

①粒度为从下向上呈现出由细变粗的反韵律沉积，但在层序的上部可局部出现次一级下粗上细的正韵律，随着粒度的变化，沉积构造发生相应的变化。

②海陆相生物化石混生或交互出现。海生生物化石向上减少，主要分布在底部的浅海陆架泥岩中，而植物化石则向上增多，甚至出现炭质泥岩或煤层。

③流水沙纹及其分别产生的交错层理共生。

这种沉积层序特征是由于三角洲向海盆(或湖盆)逐渐推进的进积作用所造成的，分流河道携带大量的沉积物，从三角洲平原流向海盆或湖盆。由于水流能量的突然减少，大部分较粗粒的负载沉积下来，形成分流河口坝。其余较细粒的物质呈悬浮状态被水流携带至离河口较远的地方，形成远沙坝和前三角洲的粉砂和泥，而且离河口越远沉积物越细。

河控三角洲层序形成具有旋回性，一般分为两个阶段，即建设阶段和破坏阶段。在建设阶段，活跃的进积引起前三角洲淤泥被三角洲的前缘粉砂和砂重新覆盖，反转过来它又被河口砂坝重新覆盖，基本上由砂岩组成，然后被三角洲沼泽沉积物、有时包含褐煤层所覆盖。而破坏阶段，如果造

成一个缺口，三角洲朵叶可能被废弃，那末顶部的地层被波浪和水流侵蚀，而且可能完全重新改造和重新分配。

Elliot（1974）总结了河控三角洲分流河道的垂向层序中及沉积构造类型，在河控三角洲中具有一系列侵蚀面的块状层理；薄层透镜体或粘土、粉砂岩和粘土夹层的平行层理和波状层理常见；小型到大型的对称或不对称的波痕、槽状交错层理丰富。

对于河控三角洲的垂向层序，不能简单地视为向上变粗的特点，在某些情况下，如同时受两个分流河口的影响，则有可能随两个分流河口的增大或减小而变得复杂，典型的实例如英格兰北部石炭纪三角洲，可以看出该三角洲平原垂向层序随条件的变化而出现差异。

以上这种层序，是在沉积物的沉积速率(Rd)大于盆地的沉降速度(Rs)，即Rd/Rs>1的情况下产生的。另外，三角洲在形成发育过程中，并不是始终固定在一个位置不动，而是前后、左右的迁移和摆动；这就造成了三角洲常常显示其旋回性。1