河流沉积体系及其成因类型

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河流沉积体系是远离湖盆或湖盆消亡后形成，属最常见的沉积类型。它主要发育在层序Ⅲ₁（长10段），Ⅲ₅（长1段—长3段）中，以及其他层序中的低位体系域中。有关现代河流地貌、沉积与古代河流沉积岩石学，原生沉积构造及其成因解释，垂向序列、沉积体的几何形态以及原生孔渗物性特征认识。盆地内所发育的河流，在构造活动与气候制约下，根据剖面结构可大致分为曲流河，辫状河与交织河3种类型。第一种多发育在盆地边缘缓坡带，第二种的辫状河多与边缘陡坡带（如西，西南缘）有关，第三种交织河（亦称网状河）多与低坡降、平原且易固结的细粒物背景有关，主要见于长（4+5）段某些剖面（张国栋等， 1998）。辫状河一般主要为粗粒屑物组成，但也不完全如此，有时在河流的中下游如我国黄河下游花园口段和长江下游的八卦洲河段等亦可发育成辫状河性质的河道，它的发育主要受河道坡度，河水流量、河床断面，负载搬运方式等因素的控制，并随着这些因素的变化而不同，如印度的布拉马普特拉河下游，100年前为曲流河，现已变为辫状河，就是一例证。以下仅就盆地内发育普遍式较多的曲流河与辫状河两种沉积体系分析如下。

4.1.2.1 曲流河沉积体系及其成因类型

曲流河多发育于盆地北部与东北部边缘缓坡带，西部不太发育。综合野外露头延河、清涧河和仕望河剖面和钻井岩心资料剖面等，将曲流河沉积特征归结如下（图4.2）。

图4.2 鄂尔多斯盆地剖面及钻井曲流河垂向沉积层序

（1）曲流河微相或成因类型

一个完整的曲流河沉积序列，具有下述几种微相类型组成。

1）河道滞留沉积。底为起伏较大的冲刷面，其上为河道滞留沉积，多是块状层理的砂砾岩，砾石成分主要为灰绿色、咖啡色泥岩，一般为5mm～10 mm，多呈扁平状，顺层排列，有时还呈撕裂状，常见各种基岩成分砾石和破碎的硅化木化石。

2）边滩沉积。边滩沉积亦称点坝或曲流坝，代表河道曲流的典型沉积，单层厚度4 m～12m，最厚达20m以上，主要由中－细粒的长石砂岩和岩屑砂岩组成。其下部常见块状层理，平行层理和大型的板－槽状交错层理，上部层理规模变小，有时在一些交错层系的下部可见到回流形成的上攀小波浪层理，沿层面还可见到原生水流线理。由于水流作用强，化石难以保存，仅见植物干茎碎屑。粒度分选中等，在概率累积曲线图上主要形成两个次总体，以跳跃次总体为主（占75%～80%）具中等斜率，悬浮次总体（占20%～25%）呈低斜率，分选差。

3）天然堤、决口扇沉积。主要由粉砂岩和泥质粉砂岩组成，富含云母片和植物炭屑，发育有小型板状交错层理、爬升波浪层理、包卷层理和沙波纹层理，具垂直与斜交的各种潜穴构造以及生物扰动构造。

4）河间洼地与牛轭湖沉积。河间洼地与牛轭湖沉积，一般在潮湿气候下发育，主要为碳质泥和深色泥岩、粉砂质泥岩组成，并在此微相类型中可见介形虫和轮藻化石。具水平纹理和块状层理。厚度几十厘米至20多米。

根据以上分析，曲流河沉积体系的成因相构成是以河道为中心，根据沉积作用过程解释，其成因相可分为河道充填组合、河道边缘和泛滥平原组合三部分。河道充填组合主要由河道底部充填与点坝组成，是曲流河沉积体系的主体，也是区别其他类型河道的关键部分。河道边缘组合，主要由天然堤、决口扇组成，天然堤沉积厚一般1m左右，小型的板－槽状交错层理和爬升层理发育，偶尔可见暴露构造，向远端通常与薄层越岸沉积相连，决口扇沉积粒级相对较天然堤粗，其分布多呈席状，并具有向泛滥平原过渡变薄的趋势；泛滥平原（或盆地）组合主要由泛滥平原小型湖（潴水洼地）、越岸沉积和废弃河道组成，前一种分布较广、沉积物以泥质为主，局部夹泥炭沼泽，是构成冲积平原下游曲流河体系的特色之一。

（2）曲流河剖面结构

曲流河一个完整的沉积序列，由下向上粒级逐渐变细，具明显的正韵律结构，且中上部细粒或泥质部分占有相当大的比重，代表着一次由强到弱的流水堆积过程。反映在Sp测井曲线上，多具典型的雪松形曲线，表现为底部突变，向上幅度变小的情况，至剖面上部的齿形结构主要反映由细粒物质组成，因泥质含量高，孔渗差，呈现偏移值不大的锯齿形，在组合上往往与雪松型过渡。这一特征，往往构成古代曲流河沉积鉴定的主要标志。

在这一序列中，具有明显的单向水流型层理组合。根据延河剖面（彭荣华，1986）和安47井等分析，旋回下部砂岩中可出现大型板－槽状交错层理、平行层理；上部旋回的粉砂岩、粉砂质泥岩中具小型流水沙波纹层理、水平纹理与植物的根土岩构造。另据王美芬等（1985）对东部露头区窟野河、大理河、清涧河和延河等剖面斜层理产状测量，古水流方向比较分散（200℃～260℃之间），其离散度较大，也正是反映现代曲流河的特点。

4.1.2.2 辫状河沉积体系及其成因类型

辫状河主要发育于盆地西、西南缘的陡坡带，以华亭县附近汭水河剖面为代表，并在许多井中如龙1、龙2、镇探3、长2、剖14、经探1、泾1及马1井的长10段油层组以及局部长9段油层组均见发育；另外在盆地北或东北缘于清涧河、延河剖面和胜1、扎1、郡1和东参3等井的长10段和长2段油层组也常见发育。研究表明，它们多由潮湿性冲积扇向盆地演化而成。综合不同地区辫状河沉积特征，归纳如下。

（1）沉积微相或成因类型

一个完整的辫状河流沉积，底部冲刷面之上为砾岩、砂砾岩组成的河道滞留沉积，呈块状或不明显平行层理；向上为心滩或辫状河道砂坝沉积，由大型的槽－板状交错层理组成的中粗砂岩层或砂砾岩层；砾石局部具叠瓦状构造，其长轴垂直于水流方向排列；上部为泛滥平原（包括天然堤、决口扇和河间洼地）沉积，主要由小型槽状－板状交错层理及水平波状和沙波纹层理的砂岩、粉砂质泥岩组成（图4.3）。上述微相组合中，以心滩微相厚度最大，并与河道滞留微相组成辫状河道的主体，与上都天然堤、河间洼地微相（即泛滥平原沉积）极薄或不发育所组成的特征性剖面；砂岩粒级粗、底部砂砾岩发育，并常见由河道心滩迁移形成的各种层理，尤其是大型的槽状交错层理发育，共同构成了辫状河与曲流河沉积区分的重要标志。可与现代滦河某段辫状河沉积层序相对比。

图4.3 辫状河垂向沉积序列图

（2）剖面结构

在垂向剖面中，底部中部由较粗的砾岩、中粗－中细砂岩组成，局部夹有粉砂岩和粉沙质泥岩透镜体，构成剖面的主体，而上部细粒物部分因河道经常迁移而遭受侵蚀，而厚度极高，并由下至上形成一完整的正旋律沉积。自然电位曲线呈箱形或正雪松形（图4.3）。但有时也出现正旋律特征被局部反旋律所复杂化，这主要因为河道边缘由洪泛冲开某处天然堤，碎屑物被决口河水携出，形成决口扇或决口河道沉积。具体作用过程是决堤的河水突然失去河道限制.一般由一些放射状的分流呈扇散开，并在河道间细粒物基础上沉积相对较粗的物质，但决口事件发生过程往往初始决口较小，冲刷动能较弱；随着决口范围增大，决口活动能愈增大的过程，其沉积物也明显的向上堆积变粗，由决口扇演变成决口河道或进一步成为主河道，相对应的剖面亦局部出现反韵律特征，这在辫状河沉积中尤为常见。

4.1.2.3 岩石成分和粒度结构

岩石成分复杂，一般为长石砂岩和岩屑砂岩，矿物成分成熟度较曲流河偏低，粒度变化范围大，各总体分离不太清楚，分选较差（图4.4）。

这些特征可与现代滦河、滹沱河辫状河段沉积相比（郑浚茂等，1980；吴邦毓等， 1993），并说明辫状河是在河床坡度大、流量大，快速堆积下形成的产物。

图4.4 辫状河粒度概率累积曲线特征