三角洲沉積相

三角洲沉積相是指河流入海（湖）的河口區，水流擴散，流速降低，所攜泥砂沉積於此所形成的頂尖向陸的沉積體。

基本介紹

• 中文名：三角洲沉積相
• 外文名：Delta sedimentary facies
• 學科：沉積學
• 沉積環境：平原、前緣、前三角洲
• 類型：河控型、潮控型和浪控型
• 層序特徵：頂積層、前積層和底積層

三角洲基本特徵

三角洲是在河流攜帶大量沉積物流入相對靜止和穩定匯水盆地或區域(如：海洋、湖盆、半封閉海、湖等)處所形成的、不連續岸線的、突出似三角形砂體，它供應沉積物的速度比由當地盆地作用再分配的速度要快。

通常三角洲是由一個固定供水系統，並且該供水系統最終形成一條主幹河流，將沉積物供應給岸線(海岸或湖岸)的局部地區入水體沉積造成突出幾何形態的三角洲體，它不斷向海或湖前積推進。三角洲是在河流作用與海洋作用共同影響和相互作用下所形成的沉積物堆積體系，這個體系可以從陸上一直延續到水下，所以它們屬於大陸與海洋之間的過渡型沉積體。

沉積模式及其特徵

從現代三角洲的多樣性和油氣勘探與開發的需要來看，無論那一類三角洲只有一種模式已不能滿足要求，前人提出的幾種類型的三角洲模式（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)依據對現代三角洲的定量分析對比，劃分出以河控為主的建設性三角洲和以浪控為主的破壞性三角洲。在建設性三角洲中又區分出朵狀三角洲和鳥足狀三角洲，而在破壞性三角洲中又區分出浪控的和潮控的三角洲。每一類三角洲都具有其特有的形態和沉積特徵，可以依據其垂向序列、相的區域分布以及砂體的幾何形態來進行描述。由於這種方法強調了沉積相的相互關係，所以可以直接用於古代三角洲沉積序列的研究之中。

很難採用單一因素的沉積相模式來概括複雜多變的三角洲沉積體系的所有特點，所以建立多因素多相型的沉積相模式十分必要。J．M．Coleman（1975）從多因素相互作用的背景環境方面探討了三角洲沉積規律，這無疑是件極有意義的嘗試。但遺憾的是，至今流行的分類仍是按單一主導因素將三角洲分為河控型、潮控型和浪控型三類，而經過系統而全面研究並能得到公認的三角洲沉積模式仍然是以現代密西西比河三角洲為代表的河控型高建設型三角洲。其他類型的三角洲沉積模式的研究雖然也取得了一定的進展，但均不夠十分成熟。

三角洲的沉積作用

三角洲的沉積作用主要是以前積（Progradation)或稱順流加積（Downstream Accretion）為主，並以形成向上變粗的層序為其主要特徵，但是在三角洲的不同部位則出現不同的沉積作用，如分流河道的填積作用，分流間灣的漫積作用以及前緣砂體的選積作用等。然而，就整個三角洲的發展而言，在水進期，表現為三角洲的整體退積(Refrogradation )；在水退期，表現為三角洲整體進積(Progradation)。

在盆地穩定時期，三角洲分流河道的水流能量與沉積中心的遷移有關。因而，沉積速率(Rd)與沉積盆地沉降速度(Rs)之間的相互作用則可產生不同旋迴的沉積作用和三角洲的不同疊置。由於三角洲的沉積速率較快，所以分流平原向三角洲前緣－前三角洲區推進，而盆地內和三角洲平原上的沉積速率較低。由於高能沉積停積在低能沉積上，所以形成向上變粗的層序特徵。波浪作用對三角洲不活動部分破壞或改造，則可形成水進時的前緣席狀砂體。

三角洲沉積環境

三角洲是一個包括多種亞沉積環境的沉積體系，所謂沉積體系是指在成因上有聯繫的幾種沉積環境的統一體。三角洲沉積在平面上的分帶性，是對三角洲進行沉積環境描述的主依據，因而人們在進行三角洲研究時，通常從岸上到湖心依次劃分出三個相帶或相區；隨著油氣勘探與開發的不斷深入，以及陸相粗粒三角洲的發現，尤其是在研究砂岩儲集層的幾何形態時，人們則開始採用四分法(Le Blanc，1972)，即將三角洲劃分成：上三角洲平原、下三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲泥四個相區或亞相。

因而在進行三角洲亞相劃分時，對粗粒三角洲應採用四分法，而對細粒三角洲應採用三分法。當然，如果上、下三角洲平原界線並不很清楚且無明顯沉積特徵差異時，可統一採用三分法。而三角洲微相類型較多，具體劃分方法對於不同地區則有所差異，但通常出現較多的微相有分流河道、天然堤、決口扇、沼澤、分流間灣、水下分流河道、河口壩、遠砂壩、席狀砂、前三角洲泥等，這些微相的岩性及沉積構造各有不同。

三角洲平原

三角洲平原為三角洲的上部序列，是三角洲的陸上沉積部分。一般來講，三角洲平原為廣闊的低平地區，其上由許多分流河道組成，在分流河道之間有許多相應的微相組成（圖9－20）。對於粗粒三角洲，通常可將其分為上、下三角洲平原兩部分。

一）上三角洲平原

位於最高潮水線或最高水面至河口的部位，實際套用中以河口到主河道開始分叉處為止。因而，它通常是三角洲的陸上部分，對於粗粒三角洲而言，以辮狀河或辮狀分流河道沉積為主，也發育有分流間灣。無論是何種三角洲，其河道的彎曲度較小，位置較為穩定，粒度相對較粗，垂向上以正韻律為特徵，在一個正韻律中砂岩占60%以上，泥岩含量相對較少，其顏色較淺。上三角洲平原一般發育辮狀分流河道或廢棄分流河道、天然堤、決口扇、分流間灣及湖泊與洪泛平原等微相。

二）下三角洲平原

位於最高潮水線至最低潮水線之間，實際操作時，則以主河道開始分叉處至分流河道消失或河口壩形成處為止，時而位於水下，時而位於水上，分流河道較為發育，也有部分廢棄河道。砂體橫剖面呈較為對稱的透鏡狀鑲嵌於周圍的分流間灣泥質沉積之中，由於分流間灣離湖岸或海岸近，地下水位高，易於植物生長，形成分流間灣沼澤，故除粉砂和泥質沉積外，經常有碳質頁岩甚至煤層。另外，下三角洲平原上也可發育分流間灣、天然堤、決口扇、牛軛湖等地貌，沉積構造和層

序類型類似於砂質曲流河、網狀河和順直河，但規模較小，厚度較薄。

三角洲平原的主要微相特徵如下：

（1）分流河道或廢棄分流河道

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過分流河道攜帶而來的。分流河道具有一般河道的特徵，為單向水流，有周期性的水位變化，它可以是曲流河、辮狀河、網狀河或順直河，上三角洲平原以辮狀河為主，下三角洲平原以曲流河為主。其沉積物以砂質為主，每條分流河道的沉積都為周期性水位變化的單向水流所形成的向上

變細的正韻律層序，但比中、上游的河流沉積要細，且分選更好，底部多以中－細砂為主，向上逐漸變為粉砂或泥質粉砂及粉砂質泥，最上部為含有大量植物根系的粉砂和粘土層。其底界常具有沖刷面，砂層中有槽狀、板狀或波狀交錯層理，向上規模變小。

在三角洲發育過程中，分流河道可發生廢棄作用，產生廢棄分流河道，這一過程是非常複雜的，主要是由於某些突變因素造成，如自然物質的阻塞、坡度的變緩、或河道流量的變化等。一般情況下，廢棄河道的下部層序為正常河道沉積，上部覆蓋細粒物質，多為突變或快速漸變接觸。隨著時間推移和不斷沉降，最後整個河道為細粒、分選差的含生物碎屑、碳屑和含水量極高的粘土充填。MacMillan(1974)將分流河道的充填分為活動河道、部分廢棄河道及廢棄河道三種充填類型。

（2）分流間灣

分流間灣為分流河道之間的沉積，前端常與海或湖相相連通。其岩性主要為泥岩、粉砂質泥、泥質粉砂岩，也可有細－粉砂岩透鏡狀砂體存在。當三角洲向海推進時，它們最終多被決口扇、次三角洲或泛濫洪水帶來的沉積物充填。分流間灣泥岩在層序上往往向下漸變為前三角洲洲泥岩，向上漸變為富含有機質的沼澤沉積。沉積構造以水平層理、透鏡狀及波狀層理為主，生物擾動作用強烈，偶見海相化石。

（3）天然堤

三角洲分流河道兩側的天然堤與正常河流的天然堤相似，只是它們靠近海或湖。天然堤位於分流河道兩側，向河道方向變陡，向外側變緩。天然堤在上三角洲平原發育較好，向下遊方向其高度減小，寬度增大。其粒度比分流河道與決口扇細，以粉砂和粉砂質泥岩為主，水平層理和波狀交錯層理髮育，也常見水流波痕、植屑、植莖、植根及潛穴等，生物擾動構造也很發育，有時可見雨痕和乾裂等構造。由於洪水期與平水期的交替，天然堤的層序呈現出粉砂與粉砂質泥岩互層的特點。

（4）決口扇

由於河道彎曲度的加大、構造活動、洪水作用的影響使分流河道中的河水衝破天然堤，注入分流間灣地帶，其沉積物堆積成扇狀，形成決口扇，也叫次三角洲。這種決口扇與正常河流的決口扇沉積特徵相似，它們在橫向上和縱向上疊合形成三角洲複合體，典型的如現代密西西比河三角洲分流間灣的決口扇。

（5）沼澤和泥沼

沼澤沉積在三角平原上分布最廣，通常占三角洲平原面積的90%以上，但其中砂體不發育，多為暗色泥岩、泥炭或褐煤沉積，可夾洪水攜帶的粉砂岩。常見的沉積構造有塊狀層理、水平層理、生物擾動，有時可見潛穴。常含有植屑、炭屑、植根、介形蟲、復足類及菱鐵礦等。

泥沼與沼澤相似，兩者的主要區別是前者長有大樹及灌木等高等植物，大面積的泥沼沉積常發育於沼澤後面的上三角洲平原地區。

三角洲前緣

三角洲前緣是三角洲中砂岩的集中發育帶，位於最低水平面至浪基面之間的斜坡地帶，或稱下濱面至淺湖緩坡帶，它是河湖或河海共同作用最具特色的地帶。此相區向匯水盆地方向依次可出現水下分流河道、水下天然堤、水下分流間灣、河口壩、遠砂壩和前緣席狀砂以及濁積砂，各微相的發育程度視具體情況和條件而變化。

（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/海內的繼續延伸，由於它位於水下，故稱為水下分流河道。河流作用愈強，水

下河道愈長，呈條帶狀垂直岸線分布。岩性剖面為多層小正韻律砂岩疊合而形成的

砂體，周圍泥岩為灰、灰綠至暗色含湖/海相化石的濱淺湖/海相泥岩，不同於下三角洲平原的分流河道。當水下分流河道很發育時，在河道之間可出現水下分流間灣、水下天然堤等微相。

（2）河口壩

河口壩是三角洲中最具特色的砂體，它出現的位置有兩種可能：水下分流河道不發育的三角洲，河口壩位於三角洲平原分流河道入湖的河口處；反之，則位於水下分流河道的末端，其重要性和特徵遠不如前一種。

位於分流河道入湖河口處的河口壩，平面上略呈新月形、圓形或橢圓形(長軸垂直湖岸)。若有較強的湖流、湖浪改造，可使砂粒發生側向遷移，使各河口沙壩相連，形成平行岸線的條帶狀沙堤。縱向剖面(垂直湖岸)呈不對稱的透鏡體，向河口一端厚、物質粗，為河口壩的主體，由於湖浪的簸選，形成反粒序的厚層塊狀砂，可出現多向傾斜的中型板狀交錯層理，砂岩多為化學膠結(鈣、鐵、矽質等)，礦物和結構成熟度均較高，頂部可能含少量礫石或鮞粒。向湖心一端，砂層厚度和粒度均逐漸減小，多屬粉砂或粉細砂層與泥質層的薄互層，泥岩由淺灰、灰綠色過渡為灰色。坡度相對較陡時可出現小型交錯層理、波狀層理、透鏡狀層理、脈狀層理和水平層理，湖水運動能量減弱；蟲孔和生物攪動構造發育，含菱鐵礦條帶或結核。此帶稱為河口砂壩的尾端(亦可稱為前端或遠端)或末梢，即：遠砂壩。

（3）遠砂壩

遠沙壩位於河口沙壩向海側的壩前地帶，坡度向蓄水盆地緩緩傾斜。遠砂壩沉積物較河口壩要細，沉積物主要為粉砂和少量粘土，常形成粘土質粉砂層，洪水期可有細砂沉積，有時可見遞變層理。沉積構造有水平層理、小沙紋交錯層理、波狀交錯層理和波痕，同時也具有波狀－脈狀－透鏡狀複合層理，沿層理面分布較多的植屑和碳屑。該地帶可有底棲生物生活，含有生物化石及潛穴遺蹟，生物擾動構造非常發育，貝殼零星分布。平面上，遠砂壩沉積體多為延伸較遠的層狀，垂向上一般均分布在河口壩的下面，與河口壩一起構成向上變粗的完整層序。

（4）席狀砂

前緣席狀砂是由於三角洲前緣的河口壩、遠砂壩經海水沖刷作用使之再行分布於其側翼而形成的薄而面積大的砂層，層厚向海或湖逐漸變薄。這種砂層分選好，質較純，可成為極好的儲集層，其沉積構造常見有平行層理和水流線理，化石稀少。當三角洲以慣性作用為主時，砂容晚保存而不易形成大面積的席狀砂，而當三角洲以摩擦作用為主時，三角洲朵葉發育，三角洲向海推進時，砂覆蓋在薄的泥層之上，易海水作用形成席狀砂，當海水作用較強時，可使席狀砂與河口壩連片，而當海水破壞作用非常強時，河口壩可以完全消失，在三角洲前緣形成大面積的席狀砂，這時席狀砂與灘砂難以區分。

前三角洲

前三角洲位於三角洲前緣的前方，即浪基面以下的部位，以暗色泥岩為主，夾薄粉砂岩，實際上屬於正常淺湖或淺海相沉積，故可稱為濱外沉積，常常含有滑塌濁積岩透鏡砂體。綜上所述，三角洲各相帶的發育情況視具體地區的沉降、地形、水動力狀況等等因素而不同，彼此之間又互相影響。如河口壩的發育，受到河口地區沉降速度與河流帶入泥砂在此堆積速度的對比、河流能量與湖浪強度的對比、砂泥比和河口地形等諸因素的綜合影響。當河流輸入物中泥質含量較高、前三角洲泥帶沉積厚、沉降與沉積速度相等或稍大時，河口壩邊沉積邊沉陷於泥質帶之中，保持不露出水面，這時河口壩發育和保存最好；當岸上分流河道河水能量中等，河口地區水底坡度較緩時，河口壩隨著加厚長高會逐漸露出水面，使分流河入湖的繼續流動受阻，分流河分叉，繞之而過，形成新的分流；若河水能量再加強，則分流河道直接切穿河口砂壩頂部而過，這樣便在河口壩頂部的深槽中充填分流河道砂，形成兩種成因砂體的疊置。當這種作用繼續進行時，會形成窄而直的指狀條帶砂體，稱為指狀沙壩，與岸垂直或略呈放射狀分布。當河流能量更強且河口區坡度稍大時，分流入湖後繼續下切和向前推進，便形成延伸較遠的水下河道，這時三角洲前緣帶的向岸側，首先出現的不是近岸的河口砂壩，而是水下河道砂體，在其前方水道消失處才有一些小而薄的沙壩和前緣席狀砂發育。

類型

1、河控三角洲沉積機理

這類三角洲是在河流輸入的沉積物數量比海水能量大得多的情況下所形成的，即沉積物供給充足情況下形成的三角洲。根據其形態特徵又可進一步分為兩種類型：長形（即鳥足狀）和朵葉狀三角洲。

河控三角洲的沉積構造多為一系列具侵蝕面的塊狀層理。薄層透鏡體或粘土、粉砂岩和粘土夾層的平行或波狀紋理常見。小型到大型的對稱或不對稱的波浪、沙丘，槽狀交錯層理豐富。另外，一般高角度和單向水流分布是最常見的沉積特徵類型。它們與前三角洲粘土伴生。生物擾動中等到較多，包括有關的動物群。可能存在貝殼層，富含鐵的礦物結核，沖刷構造。

河控三角洲的平面形態主要是朵葉狀或鳥足狀，具有側向加積理所產生的透鏡狀砂岩以及前積作用形成的河口壩沉積，二者的透鏡狀形式正好相反，即前者為下凹的透鏡體，後者為上凸的透鏡狀。它們均可向連續岩層演變。

2、浪控三角洲沉積機理

此類三角洲的特點是：一般只有一條或二條主河流入海，分支流不多也不大；河流輸入海的泥砂量少，砂與泥的比值高；而且波浪作用大於河流作用。因此，由河流輸入的砂泥很快就被波浪作用再分配，於是在河口兩側形成一系列平行於海岸分布的海灘脊砂或障壁沙壩；而且在河口處才有較多的砂質堆積，形成向海方向突出的河口，形似弓形和鳥咀狀。

若波浪作用進一步加強，幾乎完全克服了河流作用，同時又有單向的強沿岸流，則會使河口偏移，甚至與海岸平行。在河口前面建造成直線型障壁島或障壁沙壩，擋住河口形成封閉型的鳥咀狀三角洲。

海洋有足夠的波浪、沿岸流作用時，分流河攜帶入海的碎屑物，可以被很快地沿岸散開，阻止天然堤的生長和分流河道分叉，使三角洲保持一個穩定、圓滑的前緣，這時就形成弧形三角洲。在一些情況下，只有一對天然堤向前積，則形成尖頭狀三角洲。

3、潮控三角洲沉積機理

有些河流注入了海水潮汐作用較強的地區。潮汐作用的強弱對三角洲砂體的形成起著重要的控制作用。在潮汐作用較強的地區，由於潮汐的影響，加入港灣控制，故又稱港灣型三角洲。如潮汐作用加強，雙向的潮汐流和河流洪水的沖刷作用，常將河流攜帶來的沉積物在河口的前方改造成線狀潮汐沙壩；這些沙壩平行於潮流方向，在河口的前方呈裂指狀放射分布，它們充填於潮汐之內或其兩側。

不同類型的三角洲前緣沉積特點有所不同，河控三角洲的河口砂壩沉積厚度較大。波浪控制的三角洲河口壩與海灘砂脊共生，這是由於波浪的改造作用所致，海灘砂脊分選好，具對稱波痕。而潮控三角洲前緣沉積無疑應見到潮汐作用的特徵層理類型及雙粘土層等構造。

層序特徵

三角洲的垂向層序最常見的是三層結構，即頂積層、前積層和底積層，尤其以吉爾伯特型三角洲為典型。三角洲向蓄水盆地推進且當物源較充足時，剖面上三角洲呈明顯的反旋迴加層序，即從下到上依次為前三角洲泥－三角洲前緣帶－三角洲平原帶,其中前三角洲泥帶與三角洲前緣帶組成反韻律，而平原部分為正韻律；這種情況主要發生在湖/海退的情況下，砂體不斷向湖/海推進。當湖/海進時，三角洲發生退積，垂向剖面現現正旋迴，即自下而上為三角洲平原－三角洲前緣－前三角洲，這時河口壩不發育，主要為水下分流河道沉積，三角洲容易改造為席狀砂；如果湖/海侵進一步加大，三角洲可能會停止發育，而被湖/海相泥所覆蓋。但總的來說三角洲多以湖/退退階段的類型為主，且這種類型三角洲易形成大的油氣田。不同類型的三角洲其沉積序列特徵有所不同，其中河控三角洲的沉積序列在地質歷史中最易於保存，而且研究的較為詳盡和深入。浪控三角洲的沉積序列常常與海岸砂的沉積序列不易區分。