砾质辫状河型冲积扇沉积微相及沉积模式:以准噶尔盆地西北缘现代白杨河冲积扇为例

冲积扇砂砾岩储集层具有相变快、连续性差等特点,显示冲积扇内部沉积环境的复杂性。本次研究以准噶尔盆地西北缘现代白杨河冲积扇为例,在丰富的野外露头资料基础上,结合区域水文资料以及冲积扇文献资料,对白杨河冲积扇沉积演化特征及沉积模式进行探讨。按其沉积机制,白杨河冲积扇属于辫状河型冲积扇,具有规模大(扇体总面积约327.6 km~2)、坡度平缓(约4‰~7‰)、沉积粒度粗和漫洪细粒沉积物不发育的典型特征。在白杨河冲积扇内共可识别出16种岩相类型,并根据岩相形成的流体动力差异划归为5类成因,即重力流成因、高流态牵引流成因、低流态牵引流成因、静水沉积成因以及风成沉积成因。白杨河冲积扇扇体建造过程可划分为洪水期和间洪期2个时期,洪水期以沉积作用为主,从扇根至扇缘依次发育扇根补给水道沉积、扇根片流沉积、扇中片流沉积、扇中辫状水道沉积、扇缘径流水道沉积和扇缘湿地沉积6种沉积微相类型;间洪期以改造作用为主,从扇根至扇缘依次发育扇根主槽沉积、扇中辫状沟槽沉积和扇缘湿地沉积3种沉积微相类型。最后,依据白杨河冲积扇建立了砾质辫状河型冲积扇洪水期和间洪期的沉积模式。     

砾质辫状河型冲积扇岩相类型、成因及分布规律 ——以准噶尔盆地西北缘现代白杨河冲积扇为例

冲积扇砂砾岩储层是准噶尔盆地一类重要的油气储层类型,由于其具岩相类型多、连续性差等特点,对冲积扇内部岩相成因解释一直是冲积扇相带认知的基础和难点。以准噶尔盆地西北缘现代白杨河冲积扇为例,在大量的野外露头资料和粒度分析数据的基础上,结合冲积扇源区母岩类型、水文资料以及冲积扇文献资料,对现代白杨河冲积扇岩相的类型、成因及分布规律进行探讨。按沉积机制,白杨河冲积扇属于辫状河型冲积扇,具有规模大(扇体总面积约327.6 km^2),坡度平缓(约1‰～7‰),沉积粒度粗等特征。在白杨河冲积扇内共可识别出16种岩相类型,并根据岩相形成的流体动力差异划归为5类成因,即重力流成因、高流态牵引流成因、低流态牵引流成因、静水沉积成因以及风成沉积成因。重力流以洪流沉积为主;高流态牵引流主要包括片流沉积和湍流沉积;低流态牵引流以砂(砾)质河道沉积为主;静水沉积以蓄水细粒沉积为主;风成沉积以风携细粒沉积为主。根据各岩相沉积构造、粒度特征及展布规模,可将岩相划分为四类:Ⅰ类岩相沉积构造特征明显并具有较大展布规模;Ⅱ类岩相沉积构造特征明显但展布规模局限;Ⅲ类岩相为不具层理构造但具有较大展布规模的岩相;Ⅳ类岩相不具层理构造并且展布规模局限。其中Ⅰ类和Ⅱ类岩相多为牵引流成因,多发育于洪水期扇体扇中、扇缘区域以及间洪期扇体的扇中区域,并可在地下继承性发育为较好的储集相带。     

阵发性洪水条件下辫状河型冲积扇构型研究:以准噶尔盆地西北缘现代白杨河冲积扇为例*

白杨河冲积扇是由阵发性洪水期的碎屑流沉积物与间洪期辫状河沉积物组成的复合型冲积扇,其构型与碎屑流扇的构型和河流型扇的构型有很大的不同。本研究选取准噶尔盆地西北缘干旱气候下发育的现代白杨河冲积扇作为解剖实例,对103个天然剖面和9个人工大型探槽进行了详细测量,在沉积微相及不同级别的沉积构型的观测和分析的基础上,分析了阵发性洪水条件下间歇性辫状河型冲积扇体的地貌单元的演化过程和沉积构型特征,研究不同流态的阵发性洪水条件下各种建造和改造机制,明确受阵发性洪水控制的间歇性辫状河型冲积扇的沉积特征,建立了其沉积构型模式。认为: 在洪水期,阵发性洪流(碎屑流)形成席状化的片流(或片洪)沉积,在洪退期,随着洪水强度的减弱,又转变为辫流沉积,而在间洪期,仍有持续的辫状流体(牵引流)在限制性的水道中流动,并对洪水期的碎屑流沉积物进行改造,形成了限制性的(条带状的)辫状河道沉积,2个时期的沉积物在时空上频繁叠置,形成了一种更加复杂的沉积构型。该模式对油田地下冲积扇砂砾储集层的成因识别、预测及对比具有一定的参考价值。     

辫状河型冲积扇片流带特征与支撑砾岩成因研究

冲积扇砂砾岩油藏是准噶尔盆地勘探热点,尤其是玛湖凹陷特大型砂砾岩油藏的发现,更加表明砾质冲积扇储层研究的必要。选取白杨河冲积扇为研究对象,对砾质辫状河型冲积扇内部片流带以及支撑砾岩的沉积特征和分布规律进行研究,结果表明:1）扇内片流带沉积介于扇根补给水道与扇中辫状水道沉积环境之间,与二者呈过渡接触,片流带规模可达千米级别,内部支撑砾岩的发育改善了片流带储层物性;2）识别出三类支撑砾岩,分别是片流支撑砾岩、沿层理面发育的支撑砾岩以及沟槽底部支撑砾岩,前两者均为超临界水流淘洗成因,后者则为径流改造成因;3）片流支撑砾岩发育于片流沉积,具有较好的成层性以及较高的线密度;沿层面发育的支撑砾岩发育于辫状沟槽沉积环境,形态受限于沟槽规模,可与交错层理砾岩匹配形成大规模优质岩相组合;沟槽底部发育的支撑砾岩发育于辫状水道底部,规模小但连通性好。综上,基于野外露头片流带以及支撑砾岩研究可以为井下砂砾岩油藏开发提供理论支撑。     

永安镇油田沙四段冲积扇—扇三角洲沉积

运用地震与沉积相结合的方法对永安镇油田沙四段冲积扇－扇三角洲体系进行了较详细研究，指出冲积扇－扇三角洲体系在地震剖面上具有两种反射形态：陡坡楔形体及陆坡丘形体，并认为前者形成时间早于后者，在对冲积扇－扇三角洲岩石学研究的基础上，识别出了６种岩相，结合地震剖面，划分了亚相有主要微相，通过对岩相及沉积构造组合关系的分析，总结出了冲积扇－扇三角洲辫状水道沉积的３种类型及水道前缘沉积的２种主要类型。     

永安镇油田沙四段冲积扇-扇三角洲沉积

运用地震与沉积相结合的方法对永安镇油田沙四段冲积扇－扇三角洲体系进行了较详细研究。指出冲积扇－扇三角洲体系在地震剖面上具有两种反射形态：陡坡楔形体及陡坡丘形体，并认为前者形成时间早于后者。在对冲积扇－扇三角洲岩石学研究的基础上，识别出了６种岩相，结合地震剖面，划分了沉积亚相及主要微相。通过对岩相及沉积构造组合关系的分析，总结出了冲积扇－扇三角洲辫状水道沉积的３种类型及水道前缘沉积的２种主要类型。     

柴达木盆地西北缘现代冲积扇沉积特征及石油地质意义

柴达木盆地处于古亚洲构造域和特提斯－喜马拉雅构造域的结合部，构造应力大而复杂，导致盆内地势起伏大，加上西南暖湿气流受喜马拉雅山系阻隔难以进入境内，盆内气候干旱，最终导致盆地内冲积扇极为发育。通过对大柴旦地区大头羊煤矿、鱼卡河、波门河和八里沟四个冲积扇的实地考察，共观测到3个亚相8个微相：扇根亚相沉积物最粗，分为古沟道、主水道和主水道间微相；扇中亚相沉积物偏细，成熟度增高，分为辫状水道、辫状水道间和纵坝微相；扇缘亚相沉积物最细，流体能量最低，分为水道径流和片流微相。不同沉积微相其沉积特征差异较大，认为古沟道、主水道和辫状水道微相具有较好的储集性能。勘探表明，冲积扇沉积与储层有着密切的关系，其内形成的油藏具有“自我保护”的能力；另外，冲积扇的形成很可能导致上覆地层形成扇背斜油藏，也可能导致下伏基岩形成基岩风化壳油藏。     

川西北地区须家河组三段致密砂砾岩沉积特征及模式

川西北部地区须家河组三段砂砾岩是致密气上产的现实领域,通过野外踏勘、岩心精细观察描述和微量元素测试分析,结合前人对川中-川西地区须家河组研究成果和区域地质背景,开展川西北地区须三段沉积相标志、沉积相类型及特征、瞬时沉积模式等研究。结果表明,川西北部地区须三段发育湿地扇、辫状河和辫状三角洲沉积,以辫状三角洲沉积为主。湿地扇沉积局限分布在盆缘近物源区,辫状河道和三角洲分流河道以砾石和砂质沉积为特征,这两类沉积体是研究区储层主要的砂体类型。从山前到盆内依次发育湿地扇→辫状河→辫状三角洲的沉积模式。     

准噶尔盆地西北缘三叠系干旱型冲积扇储层内部构型特征

以克拉玛依油田一中区为例,综合现代沉积、岩芯、露头、密井网等资料,应用层次分析法深入解剖干旱型冲积扇内部构型。以冲积扇相带划分为基础,构建7~9级构型要素分级体系,明确构型要素的成因、规模及样式,建立精细的干旱型冲积扇构型模式。研究表明:①根据岩性组合、沉积构造等特征将冲积扇依次划分为槽流、片流、辫流及径流4个相带;②槽流带主体为宽带状槽流沉积体,由多期槽流砾石体垂向叠置而成,单期槽流砾石体顶部在间洪期受到小股牵引流侵蚀改造,发育网状的流沟系统;③片流带主体为扇状片流砂砾体,由多期片流朵体侧向—垂向复合而成,朵体顶部披覆的泥质夹层是稳定的渗流屏障;④辫流带主体为宽带状辫流水道,由洪水水道和间洪水道两种单一水道侧向复合而成,洪水水道规模较大、侧向迁移频繁、切割叠置关系复杂、物性较好,在油田注水开发过程中极易形成水窜通道,而间洪水道规模较小,侧向切叠程度较低、物性也较差;⑤径流带主体为漫流细粒沉积,在漫流细粒沉积的背景上发育径流水道,其水道规模小、物性差且易尖灭。     

冲积扇研究现状及沉积模拟实验--以碎屑流和辫状河共同控制的冲积扇为例

近年来,对冲积扇复杂沉积机制与沉积过程的研究受到关注,取得了较大进展。从冲积扇的分类及其沉积特点、冲积扇沉积储层构型表征方法及冲积扇沉积机制等方面对冲积扇研究现状进行了详细综述。之后,针对碎屑流与辫状河共同控制下冲积扇水道演化机制不明的情况,利用水槽沉积模拟对冲积扇过程进行了沉积实验模拟。研究表明,冲积扇具有多种分类方案,反映了冲积扇的多样性和复杂性;冲积扇表征技术主要有现代沉积、野外露头、地下密井网解剖和水槽沉积实验模拟等方法;控制冲积扇发育的异旋回因素主要有:构造差异活动、同生断层的组合样式及物源气候的变化等;自旋回因素控制下冲积扇存在多种沉积机制,其决定了冲积扇内部构型单元的分布。通过水槽沉积模拟实验研究发现,对碎屑流与辫状河共同控制下冲积扇沉积过程具有如下特点:①在扇体初始雏形形成后,水携沉积物具有向扇面低势部位堆积的趋势;②扇面辫状水道存在两种重要的迁移方式,单一主水道迁移和分叉式次水道迁移方式。单一主水道的迁移是导致扇体辐向前积增大的主要原因,而分叉式次水道迁移方式是扇体展宽的重要机制;③在构造条件相对稳定的情况下,多期扇体具有明显向源退积的特征。在前述研究基础上,探讨了下一步冲积扇的研究方向。     

西秦岭徽县-成县早白垩世盆地沉积特征及其构造意义

徽县-成县(徽成)盆地是西秦岭造山带内一个具有代表性的早白垩世走滑拉分盆地。沉积相分析结果显示,盆地内部发育不同的沉积相组合,且呈现明显的时空变化特征。盆地充填序列分析表明,徽成盆地的沉积演化可划分为4个阶段:田家坝组沉积时期、周家湾组沉积时期、鸡山组沉积早期和鸡山组沉积晚期。田家坝组沉积时期,盆地南部以冲积扇砾岩和辫状河砂、砾岩沉积组合为主;周家湾组沉积时期,盆地西部以冲积扇砾岩和辫状河砂、砾岩沉积组合为主;鸡山组沉积时期,盆地北部和南部以冲积扇砾岩和辫状河砂、砾岩沉积为主。在整个沉积过程中,盆地中心表现为湖泊(前三角洲)相细粒沉积,而河流和三角洲体系则分布于冲积扇和深水湖泊(前三角洲)沉积之间。古流向和物源恢复结果证明,盆地沉积物主体来自于盆地北部、南部的花岗岩和前侏罗纪地层。盆地构造沉降和沉积充填过程主要受控于盆地北缘徽凤断裂,盆地南部抬升与盆地边界断层的活动密切相关,是盆地的主要物源区。     

准噶尔盆地玛湖凹陷夏子街扇区三叠系百口泉组沉积演化特征*

玛湖凹陷是准噶尔盆地最具规模的油气聚集带与勘探区,发育以砾岩为主、具有较强非均质性的粗粒沉积复杂地层。对粗粒沉积体的精细刻画有助于研究沉积体内部的非均质性特征。应用储层构型分析法,结合研究区岩心、测井、录井资料,对玛湖凹陷夏子街扇区三叠系百口泉组沉积体内部9个级次构型要素的几何形态、大小、方向以及相互之间的叠置关系进行了表征,识别出12种岩石相类型以及10种由岩石相组合而成的沉积微相类型。通过分析沉积微相在垂向、平面上的不同组合特征,扇体的类型受沉积环境影响发生变化,逐渐由冲积扇、河流扇转换为扇三角洲,整体反映了湖平面上升或沉积物供给量逐渐减小的沉积背景。分析夏子街扇区各期次的扇体特征,包括长轴、短轴距离、长轴短轴比、扇根与扇缘厚度变化、扇体坡度变化、扇体最大粒径变化等,认为扇体顺物源方向有以下变化趋势: 沉积物粒径大小随河道搬运逐渐减小,减小的幅度受扇体坡度影响,坡度越陡沉积物粒径减小的越快;河道数量减少,流量降低;河道沉积物在横向和纵向上的连通性逐渐降低;砂岩、砾岩厚度逐渐减小,泥岩厚度逐渐增加,湖相沉积变得较为发育。总结玛湖凹陷百口泉组的各期次扇体共可归纳出6种扇体模式: 冲积扇、冲积—河流扇、河流—末梢扇、河流扇—扇三角洲、扇三角洲、大型河流扇。     

冲积扇沉积构型研究进展*

冲积扇是发育于盆地边缘的一种重要的沉积相类型。近20年来,在冲积扇分布的控制作用、内部构型及储集层特征研究等方面取得了很大的进展:(1)深化了断层活动、物源岩性条件及不同级次基准面旋回对冲积扇沉积构型的控制作用机理;(2)建立了碎屑流主控、碎屑流与河流主控、河流主控的冲积扇以及末端扇的沉积构型模式;(3)分析了冲积扇沉积机制及沉积构型对储集层质量的控制作用。今后有必要充分应用水槽模拟实验、沉积数值模拟和探地雷达等先进技术,对冲积扇沉积过程、内部构型及储集层非均质性进行更为深入的研究。     

Facies and depositional model of alluvial fan dominated by episodic flood events in arid conditions: An example from the Quaternary Poplar Fan,north-western China

Alluvial fans are usually constructed through episodic flood events. Despite the significance of these ephemeral floods on the morphodynamics of alluvial fans, depositional responses to the variations in flood conditions are still poorly documented. This greatly limits the ability to interpret ancient sedimentary successions of fans and the associated flood hydrodynamics. The Quaternary Poplar Fan from endorheic Heshituoluogai Basin provides an optimal case for addressing this issue. Based on the variations in facies associations and flood conditions, three depositional stages – namely; lobe building stage, channel building stage and the abandonment stage – are identified. During the lobe building stage the Poplar Fan is predominately constructed through incised channel flood, sheetflood and unconfined streamflood, with coeval development of distal surficial ephemeral ponds. The channel building stage is characterized by the development of gravelly braided rivers. However, only scour pool fill deposits are preferentially preserved in the Poplar Fan. During the abandonment stage, erosional lags and aeolian sands randomly occur throughout the fan, while gully deposits can only be found in the distal fan. The distinctive facies architecture of the Poplar Fan is likely to be the result of periodicity of climate fluctuations between wetter and drier conditions during the Late Pleistocene to Holocene. The ephemeral floods formed under wetter conditions usually show high discharge and sediment concentrations which facilitate the lobe building processes. During the drier periods, only gravelly braided rivers can be developed through ephemeral floods as the intensity and frequency in precipitation, discharge and sediment concentrations of the flood flows significantly decrease. The abandonment stage of the fan may occur between recurring flood episodes or during the driest periods. Furthermore, the long-term (10⁵ to 10⁶ year) geomorphic evolution of the Poplar Fan shows the influence of tectonic activities. The ongoing thrust uplift tectonic activities have caused destruction of the fan but can also facilitate the fan-head trench/incision of the fan, which in turn facilitate the progradation of the fan. This study proposes a new depositional model for alluvial fans constructed through episodic flood events, which shows the character of both sheet-flood dominated and stream-flow dominated end members of alluvial fans. These findings supplement the understanding of the variability of the alluvial fans and provide means to characterize rock record of alluvial fans and their associated flood and climate conditions.     

江西信江盆地白垩系沉积体系及其与丹霞地貌的关系

根据野外沉积层序、岩石学特征、古生物资料和地貌景观特征,本文对江西信江盆地白垩系沉积相进行了初步分析,首次探讨了沉积体系与丹霞地貌发育特征之间的内在联系。信江盆地白垩系主要发育4种沉积体系,即冲（洪）积、三角洲、湖泊和扇三角洲。早白垩世主要发育半深湖-深湖、扇三角洲相沉积,晚白垩世从盆地南缘到北缘大致为洪冲积相→辫状河流→三角洲→滨浅湖→三角洲→辫状河流→洪冲积相的展布方式。研究表明,该区丹霞地貌形成的物质基础主要是上白垩统冲积扇、辫状河相沉积产物,丹霞地貌的空间分布与盆地冲积扇、辫状河沉积相的平面展布具有较好的一致性,同时,沉积亚相、微相类型对丹霞地貌的发育起到一定的控制作用。     

东濮断陷湖盆下第三系沙二段的冲积扇沉积

东濮凹陷西洼南段沙二段是该区主要的勘探目的层之一。根据地震、测井及岩心分析等资料的综合分析表明,该区沙二段属干旱气候条件下的冲积扇沉积。由于沙二段沉积时期长垣断层的活动减缓,研究区与西斜坡构成一个共同的沉积区域,研究区内主要发育扇中前缘和扇端亚相等细粒沉积部分,扇根和扇中主体等粗粒部分主要堆积在西斜坡上。在地震剖面和测井曲线上可以看出,该区沙二段由3个沉积旋回构成,总体上呈现向上变细的粒序特征。这些旋回在研究区各井中可以进行对比,表明冲积扇的活动受构造和气候因素的影响。     

大理冲积扇含水层非均质性分布规律研究

洪-冲积扇的非均质性分布规律对含水层渗流和污染物迁移研究、地下水污染管理、控制及修复具有重要意义。本文以大理点苍山东麓隐仙溪洪-冲积扇为例,对其水动力条件、沉积构造模型、地形坡度与运移距离的关系进行探讨。研究表明,冲积扇沉积非均质受水动力条件影响,当水动力较好时,沉积颗粒物为砾石和漂砾,填充泥质和粉砂质,水动力较弱时沉积多为砂质和粘土颗粒,扇面整体以水流河道为中心轴呈扇形沉积;冲积扇沉积颗粒物的分选性和磨圆度受地形坡度的影响,地形坡度大沉积颗粒物分选性和磨圆度差,搬运距离越远分选性和磨圆度越好;扇顶因水动力强,坡度大,沉积物分选性和磨圆度差,层理不发育,扇中扇缘随着水动力条件及地形坡度减弱,沉积物分选性和磨圆度逐渐变好,层理较为发育,沉积为水平或均匀层理。     

Stratigraphy and age of a Neoglacial sedimentary succession of proglacial outwash and an alluvial fan in Langedalen,Veitastrond, western Norway

This study presents the sedimentary succession of an outwash plain and an alluvial fan located along the valley Langedalen at the south-eastern side of the Jostedalsbreen ice cap in inner Sogn, western Norway. A newly exposed ~2.8-m-high section along the southern riverbank of Langedøla river shows alternating layers of minerogenic sediments and peat layers with tree logs, identified as Salix sp. The section is situated in the distal part of an alluvial fan built out from the southern slope of Langedalen. Six AMS radiocarbon dates of tree fragments indicate that the accumulation of the fine-grained sediments in the lower part of the section was initiated earlier than the basal radiocarbon date of 914–976 calibrated years CE (1σ age range). These basal, fine-grained sediments are interpreted as proglacial outwash deposited in a floodplain depression or abandoned river channel in a low-energy glaciofluvial environment. Periods of low glacier cover, low river discharge or low-water stands over the floodplain allowed peat formation and the growth of trees and shrubs in the valley. The radiocarbon dates further indicate relatively rapid sediment accretion (~2.7–3 cm a⁻¹) between 190 and 125 cm below the sediment surface, equivalent to approximately 1220 to 1250 cal. a CE (1σ age range). At ~60 cm depth below the surface, dated to approximately 1590 to 1620 cal. a CE (1σ age range), a transition to more coarse-grained, sandy and gravelly sediments indicates increased sediment supply and distal expansion of the alluvial fan. This occurred most likely as a consequence of increased sediment yield from expanding glaciers along the southern valley side of Langedalen as a response to the initial Little Ice Age glacier growth. Based on these results, the accretion and progradation of glacier-fed alluvial fans mainly occur during periods of glacier advance rather than during glacier recession.