[科普中国]-三角洲沉积相

三角洲基本特征

三角洲是在河流携带大量沉积物流入相对静止和稳定汇水盆地或区域(如：海洋、湖盆、半封闭海、湖等)处所形成的、不连续岸线的、突出似三角形砂体，它供应沉积物的速度比由当地盆地作用再分配的速度要快。

通常三角洲是由一个固定供水系统，并且该供水系统最终形成一条主干河流，将沉积物供应给岸线(海岸或湖岸)的局部地区入水体沉积造成突出几何形态的三角洲体，它不断向海或湖前积推进。三角洲是在河流作用与海洋作用共同影响和相互作用下所形成的沉积物堆积体系，这个体系可以从陆上一直延续到水下，所以它们属于大陆与海洋之间的过渡型沉积体。1

沉积模式及其特征从现代三角洲的多样性和油气勘探与开发的需要来看，无论那一类三角洲只有一种模式已不能满足要求，前人提出的几种类型的三角洲模式（W．L．Fisher等，1969；J．M．Coleman和L．D．Wright，1975；W．E．Galloway，1975；W．Nemec和R．J．Steel，1988）。然而，W．L．Fisher等(1969)依据对现代三角洲的定量分析对比，划分出以河控为主的建设性三角洲和以浪控为主的破坏性三角洲。在建设性三角洲中又区分出朵状三角洲和鸟足状三角洲，而在破坏性三角洲中又区分出浪控的和潮控的三角洲。每一类三角洲都具有其特有的形态和沉积特征，可以依据其垂向序列、相的区域分布以及砂体的几何形态来进行描述。由于这种方法强调了沉积相的相互关系，所以可以直接用于古代三角洲沉积序列的研究之中。

很难采用单一因素的沉积相模式来概括复杂多变的三角洲沉积体系的所有特点，所以建立多因素多相型的沉积相模式十分必要。J．M．Coleman（1975）从多因素相互作用的背景环境方面探讨了三角洲沉积规律，这无疑是件极有意义的尝试。但遗憾的是，至今流行的分类仍是按单一主导因素将三角洲分为河控型、潮控型和浪控型三类，而经过系统而全面研究并能得到公认的三角洲沉积模式仍然是以现代密西西比河三角洲为代表的河控型高建设型三角洲。其他类型的三角洲沉积模式的研究虽然也取得了一定的进展，但均不够十分成熟。

三角洲的沉积作用三角洲的沉积作用主要是以前积（Progradation)或称顺流加积（Downstream Accretion）为主，并以形成向上变粗的层序为其主要特征，但是在三角洲的不同部位则出现不同的沉积作用，如分流河道的填积作用，分流间湾的漫积作用以及前缘砂体的选积作用等。然而，就整个三角洲的发展而言，在水进期，表现为三角洲的整体退积(Refrogradation )；在水退期，表现为三角洲整体进积(Progradation)。

在盆地稳定时期，三角洲分流河道的水流能量与沉积中心的迁移有关。因而，沉积速率(Rd)与沉积盆地沉降速度(Rs)之间的相互作用则可产生不同旋回的沉积作用和三角洲的不同叠置。由于三角洲的沉积速率较快，所以分流平原向三角洲前缘－前三角洲区推进，而盆地内和三角洲平原上的沉积速率较低。由于高能沉积停积在低能沉积上，所以形成向上变粗的层序特征。波浪作用对三角洲不活动部分破坏或改造，则可形成水进时的前缘席状砂体。1

三角洲沉积环境三角洲是一个包括多种亚沉积环境的沉积体系，所谓沉积体系是指在成因上有联系的几种沉积环境的统一体。三角洲沉积在平面上的分带性，是对三角洲进行沉积环境描述的主依据，因而人们在进行三角洲研究时，通常从岸上到湖心依次划分出三个相带或相区；随着油气勘探与开发的不断深入，以及陆相粗粒三角洲的发现，尤其是在研究砂岩储集层的几何形态时，人们则开始采用四分法(Le Blanc，1972)，即将三角洲划分成：上三角洲平原、下三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲泥四个相区或亚相。

因而在进行三角洲亚相划分时，对粗粒三角洲应采用四分法，而对细粒三角洲应采用三分法。当然，如果上、下三角洲平原界线并不很清楚且无明显沉积特征差异时，可统一采用三分法。而三角洲微相类型较多，具体划分方法对于不同地区则有所差异，但通常出现较多的微相有分流河道、天然堤、决口扇、沼泽、分流间湾、水下分流河道、河口坝、远砂坝、席状砂、前三角洲泥等，这些微相的岩性及沉积构造各有不同。

三角洲平原三角洲平原为三角洲的上部序列，是三角洲的陆上沉积部分。一般来讲，三角洲平原为广阔的低平地区，其上由许多分流河道组成，在分流河道之间有许多相应的微相组成（图9－20）。对于粗粒三角洲，通常可将其分为上、下三角洲平原两部分。

一）上三角洲平原

位于最高潮水线或最高水面至河口的部位，实际应用中以河口到主河道开始分叉处为止。因而，它通常是三角洲的陆上部分，对于粗粒三角洲而言，以辫状河或辫状分流河道沉积为主，也发育有分流间湾。无论是何种三角洲，其河道的弯曲度较小，位置较为稳定，粒度相对较粗，垂向上以正韵律为特征，在一个正韵律中砂岩占60%以上，泥岩含量相对较少，其颜色较浅。上三角洲平原一般发育辫状分流河道或废弃分流河道、天然堤、决口扇、分流间湾及湖泊与洪泛平原等微相。

二）下三角洲平原

位于最高潮水线至最低潮水线之间，实际操作时，则以主河道开始分叉处至分流河道消失或河口坝形成处为止，时而位于水下，时而位于水上，分流河道较为发育，也有部分废弃河道。砂体横剖面呈较为对称的透镜状镶嵌于周围的分流间湾泥质沉积之中，由于分流间湾离湖岸或海岸近，地下水位高，易于植物生长，形成分流间湾沼泽，故除粉砂和泥质沉积外，经常有碳质页岩甚至煤层。另外，下三角洲平原上也可发育分流间湾、天然堤、决口扇、牛轭湖等地貌，沉积构造和层

序类型类似于砂质曲流河、网状河和顺直河，但规模较小，厚度较薄。

三角洲平原的主要微相特征如下：

（1）分流河道或废弃分流河道

分流河道是三角洲平原的主要微相，形成三角洲的大量泥砂都是通过分流河道携带而来的。分流河道具有一般河道的特征，为单向水流，有周期性的水位变化，它可以是曲流河、辫状河、网状河或顺直河，上三角洲平原以辫状河为主，下三角洲平原以曲流河为主。其沉积物以砂质为主，每条分流河道的沉积都为周期性水位变化的单向水流所形成的向上

变细的正韵律层序，但比中、上游的河流沉积要细，且分选更好，底部多以中－细砂为主，向上逐渐变为粉砂或泥质粉砂及粉砂质泥，最上部为含有大量植物根系的粉砂和粘土层。其底界常具有冲刷面，砂层中有槽状、板状或波状交错层理，向上规模变小。

在三角洲发育过程中，分流河道可发生废弃作用，产生废弃分流河道，这一过程是非常复杂的，主要是由于某些突变因素造成，如自然物质的阻塞、坡度的变缓、或河道流量的变化等。一般情况下，废弃河道的下部层序为正常河道沉积，上部覆盖细粒物质，多为突变或快速渐变接触。随着时间推移和不断沉降，最后整个河道为细粒、分选差的含生物碎屑、碳屑和含水量极高的粘土充填。MacMillan(1974)将分流河道的充填分为活动河道、部分废弃河道及废弃河道三种充填类型。

（2）分流间湾

分流间湾为分流河道之间的沉积，前端常与海或湖相相连通。其岩性主要为泥岩、粉砂质泥、泥质粉砂岩，也可有细－粉砂岩透镜状砂体存在。当三角洲向海推进时，它们最终多被决口扇、次三角洲或泛滥洪水带来的沉积物充填。分流间湾泥岩在层序上往往向下渐变为前三角洲洲泥岩，向上渐变为富含有机质的沼泽沉积。沉积构造以水平层理、透镜状及波状层理为主，生物扰动作用强烈，偶见海相化石。

（3）天然堤

三角洲分流河道两侧的天然堤与正常河流的天然堤相似，只是它们靠近海或湖。天然堤位于分流河道两侧，向河道方向变陡，向外侧变缓。天然堤在上三角洲平原发育较好，向下游方向其高度减小，宽度增大。其粒度比分流河道与决口扇细，以粉砂和粉砂质泥岩为主，水平层理和波状交错层理发育，也常见水流波痕、植屑、植茎、植根及潜穴等，生物扰动构造也很发育，有时可见雨痕和干裂等构造。由于洪水期与平水期的交替，天然堤的层序呈现出粉砂与粉砂质泥岩互层的特点。

（4）决口扇

由于河道弯曲度的加大、构造活动、洪水作用的影响使分流河道中的河水冲破天然堤，注入分流间湾地带，其沉积物堆积成扇状，形成决口扇，也叫次三角洲。这种决口扇与正常河流的决口扇沉积特征相似，它们在横向上和纵向上叠合形成三角洲复合体，典型的如现代密西西比河三角洲分流间湾的决口扇。

（5）沼泽和泥沼

沼泽沉积在三角平原上分布最广，通常占三角洲平原面积的90%以上，但其中砂体不发育，多为暗色泥岩、泥炭或褐煤沉积，可夹洪水携带的粉砂岩。常见的沉积构造有块状层理、水平层理、生物扰动，有时可见潜穴。常含有植屑、炭屑、植根、介形虫、复足类及菱铁矿等。

泥沼与沼泽相似，两者的主要区别是前者长有大树及灌木等高等植物，大面积的泥沼沉积常发育于沼泽后面的上三角洲平原地区。1

三角洲前缘三角洲前缘是三角洲中砂岩的集中发育带，位于最低水平面至浪基面之间的斜坡地带，或称下滨面至浅湖缓坡带，它是河湖或河海共同作用最具特色的地带。此相区向汇水盆地方向依次可出现水下分流河道、水下天然堤、水下分流间湾、河口坝、远砂坝和前缘席状砂以及浊积砂，各微相的发育程度视具体情况和条件而变化。

（1）水下分流河道

水下分流河道是三角洲平原分流河道向湖/海内的继续延伸，由于它位于水下，故称为水下分流河道。河流作用愈强，水

下河道愈长，呈条带状垂直岸线分布。岩性剖面为多层小正韵律砂岩叠合而形成的

砂体，周围泥岩为灰、灰绿至暗色含湖/海相化石的滨浅湖/海相泥岩，不同于下三角洲平原的分流河道。当水下分流河道很发育时，在河道之间可出现水下分流间湾、水下天然堤等微相。

（2）河口坝

河口坝是三角洲中最具特色的砂体，它出现的位置有两种可能：水下分流河道不发育的三角洲，河口坝位于三角洲平原分流河道入湖的河口处；反之，则位于水下分流河道的末端，其重要性和特征远不如前一种。

位于分流河道入湖河口处的河口坝，平面上略呈新月形、圆形或椭圆形(长轴垂直湖岸)。若有较强的湖流、湖浪改造，可使砂粒发生侧向迁移，使各河口沙坝相连，形成平行岸线的条带状沙堤。纵向剖面(垂直湖岸)呈不对称的透镜体，向河口一端厚、物质粗，为河口坝的主体，由于湖浪的簸选，形成反粒序的厚层块状砂，可出现多向倾斜的中型板状交错层理，砂岩多为化学胶结(钙、铁、硅质等)，矿物和结构成熟度均较高，顶部可能含少量砾石或鲕粒。向湖心一端，砂层厚度和粒度均逐渐减小，多属粉砂或粉细砂层与泥质层的薄互层，泥岩由浅灰、灰绿色过渡为灰色。坡度相对较陡时可出现小型交错层理、波状层理、透镜状层理、脉状层理和水平层理，湖水运动能量减弱；虫孔和生物搅动构造发育，含菱铁矿条带或结核。此带称为河口砂坝的尾端(亦可称为前端或远端)或末梢，即：远砂坝。

（3）远砂坝

远沙坝位于河口沙坝向海侧的坝前地带，坡度向蓄水盆地缓缓倾斜。远砂坝沉积物较河口坝要细，沉积物主要为粉砂和少量粘土，常形成粘土质粉砂层，洪水期可有细砂沉积，有时可见递变层理。沉积构造有水平层理、小沙纹交错层理、波状交错层理和波痕，同时也具有波状－脉状－透镜状复合层理，沿层理面分布较多的植屑和碳屑。该地带可有底栖生物生活，含有生物化石及潜穴遗迹，生物扰动构造非常发育，贝壳零星分布。平面上，远砂坝沉积体多为延伸较远的层状，垂向上一般均分布在河口坝的下面，与河口坝一起构成向上变粗的完整层序。

（4）席状砂

前缘席状砂是由于三角洲前缘的河口坝、远砂坝经海水冲刷作用使之再行分布于其侧翼而形成的薄而面积大的砂层，层厚向海或湖逐渐变薄。这种砂层分选好，质较纯，可成为极好的储集层，其沉积构造常见有平行层理和水流线理，化石稀少。当三角洲以惯性作用为主时，砂容晚保存而不易形成大面积的席状砂，而当三角洲以摩擦作用为主时，三角洲朵叶发育，三角洲向海推进时，砂覆盖在薄的泥层之上，易海水作用形成席状砂，当海水作用较强时，可使席状砂与河口坝连片，而当海水破坏作用非常强时，河口坝可以完全消失，在三角洲前缘形成大面积的席状砂，这时席状砂与滩砂难以区分。

前三角洲前三角洲位于三角洲前缘的前方，即浪基面以下的部位，以暗色泥岩为主，夹薄粉砂岩，实际上属于正常浅湖或浅海相沉积，故可称为滨外沉积，常常含有滑塌浊积岩透镜砂体。综上所述，三角洲各相带的发育情况视具体地区的沉降、地形、水动力状况等等因素而不同，彼此之间又互相影响。如河口坝的发育，受到河口地区沉降速度与河流带入泥砂在此堆积速度的对比、河流能量与湖浪强度的对比、砂泥比和河口地形等诸因素的综合影响。当河流输入物中泥质含量较高、前三角洲泥带沉积厚、沉降与沉积速度相等或稍大时，河口坝边沉积边沉陷于泥质带之中，保持不露出水面，这时河口坝发育和保存最好；当岸上分流河道河水能量中等，河口地区水底坡度较缓时，河口坝随着加厚长高会逐渐露出水面，使分流河入湖的继续流动受阻，分流河分叉，绕之而过，形成新的分流；若河水能量再加强，则分流河道直接切穿河口砂坝顶部而过，这样便在河口坝顶部的深槽中充填分流河道砂，形成两种成因砂体的叠置。当这种作用继续进行时，会形成窄而直的指状条带砂体，称为指状沙坝，与岸垂直或略呈放射状分布。当河流能量更强且河口区坡度稍大时，分流入湖后继续下切和向前推进，便形成延伸较远的水下河道，这时三角洲前缘带的向岸侧，首先出现的不是近岸的河口砂坝，而是水下河道砂体，在其前方水道消失处才有一些小而薄的沙坝和前缘席状砂发育。1

类型1、河控三角洲沉积机理

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。

2、浪控三角洲沉积机理

此类三角洲的特点是：一般只有一条或二条主河流入海，分支流不多也不大；河流输入海的泥砂量少，砂与泥的比值高；而且波浪作用大于河流作用。因此，由河流输入的砂泥很快就被波浪作用再分配，于是在河口两侧形成一系列平行于海岸分布的海滩脊砂或障壁沙坝；而且在河口处才有较多的砂质堆积，形成向海方向突出的河口，形似弓形和鸟咀状。

若波浪作用进一步加强，几乎完全克服了河流作用，同时又有单向的强沿岸流，则会使河口偏移，甚至与海岸平行。在河口前面建造成直线型障壁岛或障壁沙坝，挡住河口形成封闭型的鸟咀状三角洲。

海洋有足够的波浪、沿岸流作用时，分流河携带入海的碎屑物，可以被很快地沿岸散开，阻止天然堤的生长和分流河道分叉，使三角洲保持一个稳定、圆滑的前缘，这时就形成弧形三角洲。在一些情况下，只有一对天然堤向前积，则形成尖头状三角洲。

3、潮控三角洲沉积机理

有些河流注入了海水潮汐作用较强的地区。潮汐作用的强弱对三角洲砂体的形成起着重要的控制作用。在潮汐作用较强的地区，由于潮汐的影响，加入港湾控制，故又称港湾型三角洲。如潮汐作用加强，双向的潮汐流和河流洪水的冲刷作用，常将河流携带来的沉积物在河口的前方改造成线状潮汐沙坝；这些沙坝平行于潮流方向，在河口的前方呈裂指状放射分布，它们充填于潮汐之内或其两侧。

不同类型的三角洲前缘沉积特点有所不同，河控三角洲的河口砂坝沉积厚度较大。波浪控制的三角洲河口坝与海滩砂脊共生，这是由于波浪的改造作用所致，海滩砂脊分选好，具对称波痕。而潮控三角洲前缘沉积无疑应见到潮汐作用的特征层理类型及双粘土层等构造。1

层序特征三角洲的垂向层序最常见的是三层结构，即顶积层、前积层和底积层，尤其以吉尔伯特型三角洲为典型。三角洲向蓄水盆地推进且当物源较充足时，剖面上三角洲呈明显的反旋回加层序，即从下到上依次为前三角洲泥－三角洲前缘带－三角洲平原带,其中前三角洲泥带与三角洲前缘带组成反韵律，而平原部分为正韵律；这种情况主要发生在湖/海退的情况下，砂体不断向湖/海推进。当湖/海进时，三角洲发生退积，垂向剖面现现正旋回，即自下而上为三角洲平原－三角洲前缘－前三角洲，这时河口坝不发育，主要为水下分流河道沉积，三角洲容易改造为席状砂；如果湖/海侵进一步加大，三角洲可能会停止发育，而被湖/海相泥所覆盖。但总的来说三角洲多以湖/退退阶段的类型为主，且这种类型三角洲易形成大的油气田。不同类型的三角洲其沉积序列特征有所不同，其中河控三角洲的沉积序列在地质历史中最易于保存，而且研究的较为详尽和深入。浪控三角洲的沉积序列常常与海岸砂的沉积序列不易区分。1