中国河流沉积学研究20年

从河型及其分类研究、现代河流沉积调查、河流沉积相与相模式研究、河流相地层的层序地层学研究、河流沉积砂体建筑结构精细解剖、河流沉积模拟研究等六个方面回顾了自《沉积学报》创刊以来20年中国河流沉积学研究的主要进展,指出我国的河流沉积学取得了许多富有特色的研究成果,主要表现在网状河概念的引入与普及、建筑结构要素分析法的推广、界面层次的划分和及其概念的扩张、岩石相类型和岩石相组合概念的应用、河流砂体露头调查的方法与技术、沉积构造的沉积动力学解释、层序地层学在河流沉积研究中的应用、河流沉积过程的模拟实验、河流相储层的建模技术等方面。但是20年来,中国河流沉积学研究并没有出现国际公认的理论首创,应当加强河流沉积学的研究组织,吸收地理地貌和水利学的研究成果,结合社会经济建设需要不断扩大河流沉积学的研究领域,积极进行国际学术交流,使我国的河流沉积学研究走在国际河流沉积学研究的前列。     

从端点走向连续:河流沉积模式研究进展述评

从河道类型的划分、河床演变与河型转换、河道沉积与河流砂体的建筑结构要素、河漫滩沉积、季节性河流与分支河流体系、河流沉积相模式、河流沉积学研究技术与方法等方面对国内外河流沉积模式的研究进展进行了综述,认为近十年来河流沉积学的理论和方法都发生了重要的变化。地貌学家、沉积学家和工程师认识到河道形态是连续可变的,而不是只有4~40多个端点类型。河床的演变受河床比降、流量变幅、河岸沉积物粒度构成、气候、植被以及构造沉降速率等多方面的影响。垂向剖面分析法难以对古河流类型做出正确的判断,运用建筑结构要素分析法重建河道内大型底形的地貌形态是河型判别和河流相模式重建的正确方法。河漫滩是河流沉积事件记录最为齐全的部位,对河漫滩、天然堤和泛滥平原沉积层序的研究能够揭示更多古河流沉积过程以及古环境、古气候和古生物方面的信息。对季节性河流、受季风强烈影响地区的河流、以及不同气候带河流所发育的独特沉积构造和建筑结构要素的研究不断增加。分支河流体系的概念得到越来越多的应用,但也得到不少质疑。我国学者应当注重对现代河流地貌形态和沉积过程的观察,把河床演变学的定量方法与沉积学的观点、理论和资料相结合,利用露头、三维地震资料和探地雷达技术建立河流砂体内部建筑结构信息数据库,加强对古河流河漫滩和泛滥平原的沉积过程、特征及其控制因素的研究,加强对不同构造和气候条件下河流沉积的差异性研究,不断发展河流沉积学研究技术,加强河流沉积学实验室建设和研究队伍建设,加强国际交流与合作,使我国河流沉积学为国家经济社会发展提供更加有力和有效的支撑,为推动国际河流沉积学发展做出中国人自己的贡献。     

贵州晴隆大厂晚二叠世初期河流相沉积特征——兼论与上下地层接触关系

晚二叠世初期,在晴隆大厂一带,以"大厂层"为基底的山间盆地中,形成了一条自北东流向南西的规模较大的曲流河。该河流微相发育,其沉积物包括河道砾岩、边滩砂屑岩和洪泛平原泥质岩等。这套沉积地层上与上二叠统峨眉山玄武岩下与"大厂层"或局部与中二叠统茅口组接触。此乃峨眉地幔隆起边缘的沉积效应。     

中国沉积学近十年来的发展现状与趋势

中国沉积学经历了从20世纪初至21世纪百余年的发展历程.进入21世纪以来,中国沉积学在盆地动力学、层序地层学、源-汇系统、沉积体系和沉积相、古地理学、前寒武纪沉积学、现代沉积环境、深时地质与沉积学、生物沉积学等多领域的研究中取得了重要进展.在深时古气候与全球变化、古环境变化及第四纪沉积等领域的研究与国际同步发展或已迈入国际研究前沿.同时,形成了陆相层序地层和盆地沉积充填动力学、含油气盆地沉积学等独具我国特色的研究方向,取得了一系列重要进展并围绕国家能源需求做出了重大贡献.但目前我国沉积学研究仍以跟踪国际前沿为主,而原创性的、引领性的研究较少.我国沉积学在温室陆地气候与古地貌重建、重大地质转折期的沉积和生物过程、源-汇系统、前寒武纪超大陆演化与早期地球环境等领域有望取得具有国际前沿的开拓性成果.     

中国现代网状河流沉积特征和沉积模式

中国境内的许多河流发育有网状河段,从长江、黑龙江、珠江等这样的大型河流到嫩江、赣江等中小型河流都有。依据这些网状河的地理和构造背景的不同,可以把它们划分为:平原网状河流、山谷网状河流、入湖三角洲平原网状河流和入海三角洲平原网状河流四大类型。作者通过实地挖掘探槽、密集采样,对嫩江齐齐哈尔平原网状河段、赣江入湖三角洲平原网状河段、珠江入海三角洲平原网状河段沉积特征进行了详细描述和研究,并建立了网状河的沉积模式,探讨了网状河的成因。认为网状河流体系的发育不受气候和地理位置的限制,低坡降是形成网状河的必要条件,相对稳定的网状河道不同于曲流河和辫状河,湿地环境是网状河流体系中最发育的地貌单元,堤岸植被繁茂、粘结性高是河道稳定的重要因素,与曲流河和辫状河相比,网状河出现的几率较低。     

山西二叠系河流沉积特征

山西西部二叠系沉积环境以河流为主,除曲流河外,还有为数不多的辫状河与交织河。曲流河以发育曲流沙坝、洪泛平原和决口扇为其特征。辫状河发育河道沙坝沉积,洪泛平原沉积不太发育。交织河以河道稳定为特征,伴有沼泽沉积,是理想的成煤环境。     

当今沉积学研究热点讨论——第20届国际沉积学大会评述

第20届国际沉积学大会于2018年8月13日-17日在加拿大魁北克城召开。来自51个国家、930余名专家学者参加了本次会议。基于本届大会论文专题设置情况,指出目前沉积学研究热点主要包含人类世沉积学、湖泊沉积环境、深水沉积过程、“源-汇”系统、微生物岩沉积学及沉积过程模拟等多个主要方面。当前人类活动对地貌影响、沉积物收支平衡影响不容忽视;湖泊沉积砂体研究不仅具有油气勘探价值,而且对古气候研究具有重要意义;沉积深水重力流的流态特征、沉积机理及实地监测等研究取得较大进展;“源-汇”系统研究思想在盆地构造演化、源区母岩性质及沉积物分散样式等方面具有更加实际的指导意义;微生物岩沉积学研究进展包括微生物矿化作用、成岩作用及其对于古地理重建的意义等方面;沉积物风化过程及其在不同环境下搬运及沉积过程是目前沉积学物理、数值模拟的主要内容。就近年来国际沉积学会议热点以及国际重点地质研究计划的实施情况来看,认为深时沉积记录、过程-产物研究方法、多学科交叉渗透是未来若干年内沉积学的发展方向。我国当今沉积学研究以应用沉积学为主,除了重视现代实验分析技术,还应加强野外基本地质研究方法和沉积过程机理研究。在沉积学快速发展的黄金时期,应抓住难得的机遇,不断将我国沉积学研究推向国际先进水平。     

网状河流的分汊河流的河型归属讨论

河流的河道平面表态分类有多种方案,其中Ｒｕｓｔ的分类因为出了网状河流而得到沉积学家的更多关注,中国地貌学界和水利学界则更关注钱宁的分类,其中包括分汊河流。目前,许多研究人员把网状河流和分汊河流当作同一类型的河流,文中从河型的定义,河道平面形态、地下沉积物特征、水动力、新河道形成机理和发育的地部位学等方面对分汊河流和网状河流进行对比,根据对比结果认为它们是不同的河型,为了便于沉积学家、水利学家以及地貌学家之间相互交流各片有关河流的研究成果,需要提出一个更符合实际的冲积河流分类方案。     

网状河流和分汊河流的河型归属讨论

河流的河道平面形态分类有多种方案 ,其中Rust的分类因为分出了网状河流而得到沉积学家的更多关注。中国地貌学界和水利学界则更关注钱宁的分类 ,其中包括分汊河流。目前 ,许多研究人员把网状河流和分汊河流当作同一类型的河流。文中从河型的定义、河道平面形态、地下沉积物特征、水动力、新河道形成机理和发育的地貌部位等方面对分汊河流和网状河流进行对比 ,根据对比结果认为它们是不同的河型。为了便于沉积学家、水利学家以及地貌学家之间相互交流各自有关河流的研究成果 ,需要提出一个更符合实际的冲积河流分类方案。     

根据河道形态和沉积物特征的河流新分类

目前河流分类方案较多,各有所长和不足,不同学科间的河型表述也有一定的差异,不便于相互沟通。在讨论了分别以侵蚀阶段、沉积物搬运方向、河道和河间地的相对沉积速率以及河道平面形态等为标准的代表性河流分类方案的不足之处后,提出一个新的河型分类,把冲积河流分为辫状河、曲流河、分汊河、网状河和直流河五类,以便于沉积学界、地貌学界和水利学界等能够在统一的河型分类的格架中相互借鉴各自的研究成果。     

断陷盆地拗陷期河流层序样式及其地貌响应:以渤海湾盆地沙垒田凸起区新近系明化镇组下段为例*

对于断陷盆地拗陷期远离滨岸的河流而言,其层序划分是层序地层学研究的难点。本研究在已有钻测井、岩心及地震资料分析基础上,以渤海湾盆地沙垒田凸起区新近系明化镇组下段(简称“明下段”)作为研究对象,将其划分为1个完整的三级层序、4个四级层序(即SQm1-SQm4)。沉积间断面、宽浅下切谷及复合连片砂体是该地区河流层序界面重要的识别标志。每个四级层序均由低可容空间和高可容空间体系域组成。地震地貌学定量分析表明,低可容空间体系有利于低弯度河流(辫状河、低弯度曲流河)发育,高可容空间体系域有利于中高弯度河流发育。新增可容空间和沉积物供给速率的变化对于河流不同体系域的砂体样式具有重要控制作用。     

Fluvial sequence pattern and its response of geomorphy in depression phase of rift basin: A case study of the Lower Member of Neogene Minghuazhen Formation in Shaleitian Uplift area,Bohai Bay Basin

The sequence classification is a difficulty of sequence stratigraphic study on rivers that are distal to coast area during the depression phase of rift basin. Based on the integrated analysis of logging,cores and seismic data,the case study shows that the Lower Member of Neogene Minghuazhen Formation in the Shaleitian Uplift area in the western Bohai Sea region corresponds to one complete third-order sequence which can be divided into four fourth-order sequences(i.e. SQm1-SQm4). Sedimentary hiatus,wide and shallow incised valley and amalgamated channel sand bodies are the main recognition of sequence boundaries in fluvial sequence stratigraphy of the study area. Each fourth-order sequence comprises low and high accommodation systems tracts. According to seismic sedimentological and quantitative geomorphological analysis,low-sinuosity rivers including braided river and low-sinuosity meandering river are well developed in the low accommodation systems tract,whereas the medium- to high-sinuosity meandering rivers are well preserved in the high accommodation systems tract. The change in the new creation of accommodation and the sediment supply exert a significant control on the stacked pattern within different systems tracts.     

Late Quaternary stratigraphic development in the lower Luni,Mahi and Sabarmati river basins,western India

This study reviews the Quaternary alluvial stratigraphy in three semi-arid river basins of western India i.e., lower Luni (Rajasthan), and Mahi and Sabarmati (Gujarat alluvial plains). On the basis of OSL chronologies, it is shown that the existing intra-valley lithostratigraphic correlations require a revision. The sand, gravel and mud facies are present during various times in the three basins, however, the fluvial response to climate change, and the resulting facies associations, was different in the Thar desert as compared to that at the desert margin; this makes purely lithostratigraphic correlations unviable. It is further shown that the rivers in the Thar desert were more sensitive to climate change and had small response times and geomorphic thresholds as compared to the desert-margin rivers. This is illustrated during the early OIS 1, when the Luni river in the Thar desert was dynamic and showed frequent variations in fluvial styles such as gravel bedload braided streams, sand-bed ephemeral streams and meandering streams, all followed by incision during the early Holocene. The coeval deposits in Sabarmati, however, only show a meandering, floodplain-dominated river. Late Quaternary alluvial deposits in these basins unconformably overlie some older deposits that lack any absolute chronology. Based on the facies types and their associations, and the composition and architecture of the multistoried gravel sheets in the studied sections, it is suggested that older deposits are of pre-Quaternary age. This hypothesis implies the presence of a large hiatus incorporating much of the Quaternary period in the exposed sections     

南苏丹Melut盆地Palogue油田古近系Yabus组河型演化规律及主控因素分析*

针对南苏丹Melut盆地Palogue油田Yabus组独特的辫状河—曲流河沉积体系,利用定量统计和成因动态分析方法,通过引入“微相砂体密度”变量,深入总结了辫状河和曲流河不同的垂向岩相序列,从空间演化角度详细阐述了辫状河和曲流河的差异沉积过程及其河型转化规律,建立了同一物源体系下不同阶段河型转化的沉积模式,并明确了河型转化的主控因素。研究表明: Yabus组河流沉积体系先后经历了3个演化阶段。早期辫状河形成阶段,沉积物顺流加积形成垂向沙坝;中期辫—曲交汇沉积阶段,河流下切作用明显减弱,河流沉积作用转变为侧向加积,在辫状河道中形成斜列砂坝,且辫流坝开始向河道边部迁移形成曲流河点坝;晚期曲流河发育阶段,河道弯度大且砂体沉积规模小。     

The Sis palaeovalley: a record of proximal fluvial sedimentation and drainage basin development in response to Pyrenean mountain building

The Sis conglomerate body represents the Middle Eocene to Oligocene transfer‐zone trunk palaeovalley fill of the Sis fluvial system, a drainage system established within the Pyrenees during Late Palaeocene times. The spatial stability of the fluvial transfer zone (active for at least 38 My), and hence the longevity of its aggradational palaeovalley component (>19·5 My), was controlled by its location between long‐lived pre‐existing structures. Coarse‐grained fluvial facies dominate the palaeovalley fill, with alluvial fan facies shed from its defining marginal structures. The detailed sedimentology of very proximal fluvial facies deposited within the dominantly erosional realm of an active mountain belt has rarely been documented before because of their poor preservation potential. The Sis conglomerate body contains a robust internal stratigraphy with stratigraphic units defined by distinct bounding surfaces, across which there are pronounced changes in facies and provenance. These mark the reorganization of the headward portions of the Sis fluvial system during the evolution of the Pyrenean Axial Zone antiformal stack. Major changes in discharge resulted, demonstrating the highly variable nature of even mountain belt‐scale fluvial systems when viewed on timescales of several to tens of millions of years. Provenance details indicate that initial unroofing of Hercynian granitoids, situated within the Pyrenean Axial Zone, occurred around 54·5 Ma (early Ypresian) immediately before the first significant exhumation event within the drainage basin of the Sis fluvial system. This is earlier than previously constrained by apatite fission track studies. Rock uplift accelerated in the Lutetian and Bartonian with the initial aggradation of the palaeovalley fill (the Cajigar and Cornudella Formations and Sis One and Two Members). This became marked in the Priabonian (Sis Three and Four Members), with significant activity on local structures including the Morreres backthrust. An increase in basement‐derived clasts and a headwater decapitation event also indicate pronounced Axial Zone antiformal stack development at this time. Axial Zone development intensified further in the Oligocene with the deposition of the Collegats Formation and the switch in the main depositional loci of the system from the Tremp‐Graus thrust‐sheet‐top basin to the Ebro Basin to the south.     

鄂尔多斯盆地南部上三叠统延长组层序地层格架内沉积相特征与演化*

应用高分辨率层序地层学和沉积学的原理与方法,综合岩心、钻井以及测井和地震资料,对鄂尔多斯盆地南部上三叠统延长组进行了深入的研究,识别出5个层序界面,划分出4个三级层序和11个四级层序,建立了鄂尔多斯盆地南部上三叠统延长组层序地层格架。在研究区识别出曲流河三角洲、辫状河三角洲、深水重力流和湖泊4种沉积相。分析了层序格架内沉积相时空展布特征,揭示了层序格架内沉积相的时空演化规律,归纳了层序格架内砂体发育与展布的特点。讨论了层序界线划分与以往地层界的区别及其实际意义,探讨了重力流沉积对鄂尔多斯盆地油气勘探的重大意义。     

鄂尔多斯伊克昭盟晚古生代沉积环境与岩相古地理

依据露头、岩心、测井及地震等资料并运用层序地层学分析及基准面旋回分析等手段,对本区地层进行了小层划分与对比,首次将地层划分到岩性段。在此基础上,将研究区置于构造及其控制的海侵[CD*1/2]海退旋回背景下,运用比较沉积学理论,总结出本区晚古生代发育有潮坪、扇三角洲、浅水三角洲、冲积扇、辫状河和曲流河6种沉积体系及一系列亚微相;提出9种构成储集砂体的重要成因类型,并阐述了其形成条件、发育特征和识别标志。对不同时期岩相古地理研究表明,本区处于伊克昭盟隆起南坡,在北高南低及西陡东缓的古地形控制下,北或北北东向水系继承性发育,西部以形成扇三角洲（太原组）和冲积扇（山西组-上石盒子组）沉积为主,而东部则以形成浅水三角洲（太原组）、辫状河（下石盒子组）、曲流河（山西组、上石盒子组）沉积为主。     

河型转化研究进展综述

河型研究是河流动力学及河流工程学中的一个基本问题,也是沉积学家判别地下不同成因砂体的一个关键问题。目前河型的分类大都基于河流的平面形态,而这一分类受到了越来越多的质疑,并提出了一些新的分类方案,许多研究者注意到河型并不是离散的,存在一系列连续变化的河型,同时,顺直河、曲流河以及辫状河这些常见的河型之间可能发生突变,河型转化是当前国际河流学界研究的前缘和薄弱环节。本文通过综述河型转化在现代沉积、模拟实验、露头以及地震四个方面的研究进展,认为河型转化主要受到构造作用、沉积物供给、气候条件和海(湖)平面变化四大因素控制,其中前三个因素对于古河型的演化至关重要。在上述因素的影响下,一条河流从上游往下游,往往具有由辫状河→低弯度曲流河→高弯度曲流河→网状河的演化规律。但是河流的位置并不是决定上述变化的主要因素,只要符合条件,即构造作用、沉积物供给及气候等因素发生重大变化的情况下,河型就可能发生转化。然而,河型转化的研究成果尚未引起石油地质学家们的足够重视,并没有被充分的应用到古代河流的解释中去,这将是今后的一个重点研究方向。