扇三角洲相与副层序关系的探讨.doc

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1、扇三角洲相与副层序关系的探讨 3聂逢君 33李思田( 中国地质大学 , 北京 , 100083)解习农( 中国地质大学 , 武汉 , 430074)( 中国地质大学 , 北京 , 100083)摘要 在湖泊中存在三种三角洲类型 ,即正常三角洲 , 辫状三角洲和扇三角洲 。它们均由三角洲平原 、三角洲前缘 、前三角洲三部分所组成 。陆相地层具有强烈的旋回性 ,只要将基准面看成海平面就完全可以运用层序地层学思路与方法 研究陆相地层 。扇三角洲相在断陷湖盆的陡坡一侧发育 ,通过与标准三角洲副层序模式对比 ,一个完整的扇三角洲序列 可以划分出两个副层序 。关键词分类号扇三角洲 ; 层序地层 ; 副层序

2、P512 . 2陆相盆地的沉积速率远高于海相盆地 ,沉积与构造作用同 样 能 形 成 巨 厚 沉 积 , 这 给 构 造 解 释 带 来 影 响 ;3) 陆相盆地具多向物源 ,形成多向沉积体系 ,穿 插了众 多 的 河 流 决 口 , 形 成 了 自 旋 回 的 沉 积 朵 叶 体 ,使地层横向对比复杂化 ; 4) 陆相盆地的气候影 响远高于海相盆地 ; 5) 陆相地层缺少断带化石 , 同 位素定 年 工 作 量 太 大 , 给 地 层 定 年 带 来 很 大 的 困 难 ;6) 局部构造运动对陆相湖盆的影响很大 。鉴于 上述原因 ,有人认为陆相湖盆的层序地层格架难以 建立 ,难以运用层序地层

3、学方法指导勘探 。但是陆 相湖盆的地层具有强烈的旋回性 ,只要把基准面的 变化看成海平面的变化 ,就可能把层序地层学的基 本概念和思路 、方法 ,运用到陆相盆地形成的地层 中的 ( 徐 怀 大 1998 年 的 讲 课 记 录 ) 。李 思 田 等 (1996) 指出 ,在陆内条件下层序地层学的若干基本 原理仍能应用 ,但必须从区域地质条件出发 ,而不 能使用基于大陆边缘条件所建立的模式 。陆相地 层中不整合及假整合界面更为清楚 ,可以划分出以0 前言扇三角洲相的存在已成为众人的共识 ,尤其是 陆相断陷湖盆的陡坡一侧 ,扇三角洲几乎是那儿沉 积体的主要组成部分 。扇三角洲 ( Fan delt

4、a 或 Fan2 delta) 的明确定义为 “, 从邻近高地直接进入稳定水 体的 冲 积 扇”。这 个 概 念 首 先 由 Holmes ( 1965 ) 和 Mc Gowen (1970) 提出来的 , 历经 30 多年 , 世界各地 现代的和古代的扇三角洲相继发现 ,到目前为止 , 中国诸多盆地中已经发现扇三角洲沉积 ,如泌阳箕 状凹陷双河砂体的扇三角洲复合沉积 ( 王寿庆等 ,1982 ;朱水安等 ,1983 ;魏魁生 ,1989) ,松辽盆地中扇 三角 洲 的 沉 积 作 用 ( 石 国 平 等 , 1984 , 黄 衡 鉴 等 ,1981 ,李思田等 ,1982 ,1985) ,辽

5、河裂谷渐新世初期 扇三角洲沉积 ( 李应暹 , 1982) , 洱海西岸的现代扇 三角洲沉积 ( 冯敏等 , 1984) , 鄂尔多斯盆地含煤建造中的扇三角洲发育 ( 林畅松等 , 1991) , 准葛尔盆 地南缘八道湾组的扇三角洲沉积 ( 李思田等 ,1996)等等 。越来越多的研究表明 ,随着工作的深入 , 更多的扇三角洲体系将被识别和建立 。 从地震地层学发展而来的层序地层学 ,在被动大陆边缘盆地的勘探中得到了广泛的应用 。地质条件与被动大陆边缘盆地有所不同的是陆相湖盆 中的层序地层的应用受到了很大的限制 。原因是 :1) 陆相湖盆的基准面不是水平的 ,而是一个起伏不平的面 ,是侵蚀与沉

6、积作用达到平衡时的表面 ; 2)不整合 及 其 相 应 的 整 合 面 为 界 的 层 序 地 层 单 元 。陆相盆地中虽然不能直接看到海平面变化的影响 ,但沉积基准面的控制同样显著 。综上所述 ,陆相湖盆形成的地层是可以用层序 地层的思路和方法来进行分析的 。扇三角洲在陆 相盆地中的广泛发育 ,决定了探讨扇三角洲与层序 及副层序之间关系的理论和实际应用意义 。收稿日期 :19992092103 国家自然科学重点基金 49732005201 的资助 。3 3 聂逢君 ,36 岁 ,华东地质学院副教授 ,中国地质大学 (北京) 博士生 ,沉积学与石油地质专业 。2 . 2扇三角洲2 陆相湖盆中的

7、扇三角洲2 . 1三角洲无论是在海相还是在陆相沉积中 ,三角洲沉积 体系是常见的 。在陆相盆地中 ,常见三种三角洲类 型 (图 1) :1) 即正常三角洲 ,是由曲流河携带沉积物扇三角洲沉积在陆相盆地中非常常见 ,新生代与裂谷作用有关的盆地边缘粗碎楔状体多数应定为扇三角洲 (李思田等 ,1996) 。和正常三角洲一样 ,扇三角洲也是由三部分组成 ,即扇三角洲平原 、扇三角洲前缘 、前扇三角洲在倾向剖面上 ,扇三角洲是一个由粗屑物组成的楔状或棱柱状沉积体 ,从盆地边缘往中心依次为近源扇 中源扇 远源扇 前三角洲 陆架/ 深湖 ,沉积物由粗变细 ( 图 3 所示) ; 在平面上呈扇形 、叶状体或伸

8、长形 ,取决于物源供给条件及扇前缘是否被改造等因素 。扇三角洲的基本特征有人总结为 :1)具陆上 、过度带 、水下三种环境 ,陆上为冲积扇 , 近源的砾质辫状河沉积 ,过渡带为河流与湖 、海的联合作用形成泥 、砂 、砾石透镜层呈指状交互 ;2) 地形坡降大 、沉积面积小 ,正常三角洲的坡降为 0 . 1 ,图 1 一湖盆中三角洲类型Fig 1 Deltaic typ e s of co ntine ntal ba sin 经过较长距离的搬运在湖盆中沉积的富细粒的三 角洲 ,常常发育于湖盆地的端部 (见图 2) ,即长轴方 向 ;2) 辫状三角洲 ,是由辫状河流系统进积到稳定 的水体中而形成的富

9、砾石的三角洲 (McPherson 等 ,1987) ,常形成于陆相湖盆的缓坡一侧 ( 见图 2) ; 3)扇三角洲 ,冲积扇从邻近的高地直接进入稳定的水 体而形成的富砾石的三角洲 (McPherson 等 ,1987) ,通常形成于陆相湖盆的陡坡一侧 (见图 2) 。从定义中可知 ,后两种三角洲沉积搬运的距离短 ,尤其是 扇三角洲沉积物 ,风化剥蚀物几乎未经搬运就于水 体中沉积下来 ,这就决定了扇三角洲的种种特性 。而扇三角洲的坡降为 10 86 不等 ,扇体面积为几至几十平方公里 ,有的不到 1 平方公里 ; 3) 颗粒粗 、成熟度低 ,多数是砂砾混杂 ,泥质含量高 ,分选磨圆均差 ; 4

10、) 进积型向上变粗序列 ,一个完整的进积型扇三角洲沉积序列自下而上为 :前扇三角洲泥岩 扇三角洲前缘末端席状粉砂 、细砂岩 扇三角洲前缘河 道 砂 岩 、含 砾 砂 岩 扇 三 角 洲 平 原 砂 砾岩 、砾岩 。3 扇三角洲与副层序3 . 1层序界面层序 ( Sequence) 是一套相对整一的 、成因上存图 2 陆相断陷盆地填充模式图 (据李思田等 ,1996 修改)Fig 2 The ba sin2fll mo del of co ntine ntal f acie s第 1 期聂逢君等 :扇三角洲相与副层序关系的探讨3图 3 扇三角洲体系倾向剖面图 ( Ethridge et al .

11、 , 1984 修改)Fig 3 The dia gra m showing dip cro s s sectio n of f a n2delta syste m在联系的 、顶底以不整合面或与之对应的整合面为界的地层单元 (Mitchum ,1977) 。根据定义层序界面 就是不整合或与之对应的整合 ,它们将上下的新老 地层分开 。要确定层序 ,其界面识别是关键 , 综合 起来 ,层序界面的标志有 :1) 陆上的侵蚀不整合 ;2) 地层颜色 、岩性及沉积相的垂向不连续或错位 ; 3) 河流回春形成的深切谷 ; 4) 生物化石断带或灭绝 ;5) 测井曲线的突变响应 ; 6) 体系域类型 、副层

12、序类 型突变 。3 . 2 副层序界面副层序 ( Parasequence) :由海泛面或其对应面限 定的一组相对连续有成生联系的层和层组 。在层序里的特殊位置上 ,副层序可能要么上面 ,要么下面被层序界面限定 (Van Wagoner ,1985) 。从定义中 可知 ,副层序界面就是海泛面和它的对应面 ,其界面的识别就是海泛面或湖泛面的识别 。综合 Wag2oner 等 (1990) 四种环境下 (波浪或河流控制的海滩 ,河流或波浪控制的三角洲 ,沉积速率等于可容空间 的海滩及潮坪 、潮下) 副层序界面的特征如下 :1) 界面上下岩性突变 ; 2) 界面上层厚度锐减或剧增 ; 3)界面下纹层

13、可能有轻微的削截 ;4) 生物扰动强度自 层面向下减弱 ; 5) 界面上有海绿石 、磷块岩 、壳屑 、富有机质页岩等等 ;6) 穿过界面向上沉积环境的水 深突然增加 。3 . 2 扇三角洲序列与副层序Wagoner 等 (1990) 关于三角洲环境下副层序的 标准模式如图 4 (A) 所示 ,自底部的前三角洲至上 部的河口坝为一个向上变粗的副层序 ,除粒度向上变粗外 ,层的厚度也变大 。Pollard 等 ( 1982) 研究了挪威西部 Hornelen 盆地的中泥盆统湖相扇三角洲 沉积特征 ,其垂向序列见图 4 (B) ,从底部的湖相泥 岩至顶部的分流河道砂岩可以分出两个副层序 ,从 湖相泥

14、岩至河口坝砂岩为一向上变浅的副层序 ,这与 Wagoner 的标准模式完全一致 ,第二个副层序是从间湾的泥岩向上变为粗粒的分流河道砂岩 ,也是 一个向上变浅的序列 。Kleinspehn 等 ( 1984) 研究了 北欧 Spitsbergen 西部晚石炭至早二迭 系 的 砾 石 质 扇三角洲沉积 ,如图 4 ( C) 所示 ,这是一个海相的扇 三角洲 ,而且距物源很近 , 其垂向上的特征与图 4 (B) 十分类似 ,从前三角洲泥岩至河口坝充填可划 分出一个副层序 ,从三角洲前缘泥至平原河道沉积 可划分出第二个副层序 。图 4 (B) 是珠江口盆地珠 三坳陷文昌 192121 井文昌组湖相扇三

15、角洲的沉积 序列 。珠三坳陷在文昌组时期湖泊非常发育 ,湖泊 中心区形成优质烃源岩 ,在南部边缘陡坡区形成扇 三角洲沉积 ,从 3 830 m 至 3 840 m 范围内 ,形成两 个副层序 ,极粗粒 (砾石层) 沉积物快速推进到湖相 泥岩上或推进到三角洲前缘的薄层砂泥互层之上 。综上所述 ,无论是湖相还是海相扇三角洲 , 其 特征与正常三角洲十分相似 ,一个完整的扇三角洲 序列可以划分出两个副层序 ,即从底部的深水泥岩 至中部的河口坝砂岩为一个向上变浅的副层序 ,从 河口坝上的间湾泥岩至平原分流河道的砂岩砾岩 为另一个副层序 。扇三角洲的副层序厚度不一 ,有 的几米 ,有的十几米 ,一般不超

16、过 20 至 30 m 。副层 序界面上下岩性突变非常明显 ,水深突然变深 , 在 垂向上的规律性很强 。4结论1) 和 正 常 三 角 洲 一 样 , 扇 三 角 洲 有 三 角 洲 平 原 、三角洲前缘 、前三角洲三部分所组成 。2) 一个完整的扇三角洲序列可以划分出两个 副层序 ,从底部的深水泥岩至中部的河口坝砂岩为 一个副层序 ,间湾泥岩至平原分流河道的砂岩砾岩为另一个副层序 。副层序的界面特征为岩性突变 ,水深突然增加 。图 4 三角洲 、扇三角洲与副层序的关系Fig . 4 The relatio n of delta a nd f a n2delta f acie s to p

17、ara se que nce第 1 期聂逢君等 :扇三角洲相与副层序关系的探讨5Canadian Society of Petroleum Geologists Memvoir 10 , 21723513 Holmes , A. , 1965 , Principles of Physical Geology , 2nd Edition. NewYork : The Roland Press Co . ,128814 Kleinspehn , K. L . , Steel , R. J . ,Johannessen , E. , and Netland , A. ,1984 , Conglome

18、ratic fan2delta sequenseces , Late Carboniferous Early Permian ,westerm Spitbergen , in Koster , E. H. , and Steel , R. J . , eds. , Sedimentology of gravels and conglomerates : Canadian Society of Petroleum Geologists Memvoir 10 , 279294 .15 Mc Gowen ,J . H. ,1970 , Gum Hollow Fan Delta ,Nueces Bay

19、 ,Texas ,Bu2 reau of Economic Geology , The University of Texas at Austin , Report of investigation 72 ,5716 McPerson ,J . G. , Shanmugam , G. ,and Moiola , R. J . ,1987 , Fan2deltas and braid deltas :Varieties of coarse2grained deltas , Geological Society of American Bulletin ,v99 ,33134017 Mitchum

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21、1982 , Facies sequence and trace fossils in lacustrine fan delta deposits , Hornelen Basin ,Western Norway ,Sedimentary geology ,Vol . 32 ,No . 1219 Van Wagoner ,J . C. ,1985 ,Reservoir facies distribution as controlled by sea2level change (abs. ) : SEPM Mi . . . Year Meeting , Golden ,Colorado ,Aug

22、ust 1114 . p . 919220 Van Wagoner ,J . C. ,R. M. Mitchum , K. M. Campion and V. D. Rah2 maniann ,1990 , Siliclastic sequence stratigraphy in well logs , cores , and outcrop concepts for high2resolution correlation of time and facies :AAPG Methods in Exploration Series 7 ,55参 考 文 献1冯敏等. 洱海西岸扇三角洲沉积. 中

23、国科学院南京地理所集刊 ,第 2 号. 北京 :科学出版社. 1984黄衡鉴 ,曹文富. 松辽盆地白垩纪沉积相模式. 石油与天然气地 质 ,1981 ,2 (3)李思田等. 中国东北部晚中生代断陷型煤盆地沉积作用与构造 演化. 地球科学 ,1982 , (3) :275294李思田 ,夏文臣. 阜新盆地晚中生代沙海组浊流沉积和相的空 间关系. 地质学报 ,1985 (1) :6173李思田等. 扇三角洲沉积特征及发育的构造背景. 李思田主编 : 含能源盆地沉积体系 - 中国内陆和近海主要沉积体系类型的典 型分析 ,1996 . 97106李应暹. 辽河裂谷渐新世初期扇三角洲. 石油勘探与开发.

24、 1982 (4)李畅松等. 贺兰山 - 桌子山地区太原组和山西组三角洲沉积体系的沉积构成和聚煤作用. 煤炭学报 ,1991 ,16 (3) :6176石国平等. 试论松辽盆地湖盆三角洲沉积类型. 石油实验地质 ,1984 (4)王寿庆等. 双河油田 II 油组扇三角洲砂体研究. 石油勘探与开 发. 1982 (5)2345678910 魏魁生. 河南泌阳凹陷双河地区核桃园组第三段重力流沉积研究. 西南石油学院学报 ,1989 ,15 (3)11 朱水安等. 泌阳凹陷双河水下冲积扇的沉积特征. 石油学报 ,1983 ,4 (1)12 Ethridge F G and Wescott W A.

25、1984 ,Tectonic setting ,recognition and hydrocarcon reservoir potential of fan delta deposits , in Koster , E. H. , and Steel , R. J . , eds. , Sedimentology of gravels and conglomerates :Discussion on Fan2delta , Parasequence and Their RelationNie FengjunLi Sitian( China University of Geosciences ,

26、 Beijing 100083)Xie Xinong( China University of Geosciences , Wuhan 430074)AbstractThere are three deltaic types developed in lacustrine strata ,i . e . , normal , braid and fan deltas ,whichconsist of delta plain ,delta front and front delta . The continental strata are characterized by highly cycl

27、ic ; therfore ,the ideas and methods of sequence stratigraphy can be applied to lacustrine strata as long as base level is taken as sea level . In general ,fan delta is well developed at the steep slope of faulted basin. Through the correlation of fan delta to standard deltaic parasequence model ,a well2developed fan2delta succession could fall into two parasequences.Key words fan2delta ; sequence stratigraphy ; parasequence