钱塘江下切河谷充填物沉积序列和分布模式

以最新钻取的SE2孔沉积物为重点研究对象,对晚第四纪以来钱塘江下切河谷充填物的沉积特征和沉积相进行了精细研究,重建了研究区地层结构和层序地层格架,总结了强潮型钱塘江河口湾和下切河谷的沉积模式。钱塘江下切河谷充填物自下而上依次发育河床、河漫滩、古河口湾、近岸浅海和现代河口湾5种沉积相类型,表现为一个较完整的Ⅰ型层序,其内部层序界面、初始海泛面、最大海泛面、海侵和海退潮流侵蚀面、体系域内海侵面发育。钱塘江下切河谷充填物自海向陆可划分为海向段、近海段、近陆段和陆向段4段,各段沉积序列和海陆相互作用程度不同。在钱塘江下切河谷充填物中海陆过渡部位首次明确划分出了古河口湾相,并对其沉积特征和分布模式进行了初步探讨;其形成时间在9000 a BP左右,具有与现代河口湾不同的沉积特征,表现为中部为潮道砂体沉积,向陆渐变为受潮流影响的河流沉积,两侧被潮坪或盐沼沉积包围,沉积物在平面上自陆向海呈现粗-细-粗的分布模式。现代河口湾平面上自陆向海依次发育受潮流影响的河流沉积、粉砂质砂坎、潮道-潮流砂脊复合体和湾口泥质沉积区,沉积物呈现粗-细-粗-细的分布模式,与大多数河口湾常见的粗-细-粗的分布格局明显不同。     

钱塘江下切河谷充填物地质特征及浅层生物气的孔隙水压力封闭机理

近年来,在浙江省北部钱塘江河口湾地区发现并开发了大量的晚第四纪浅层生物气藏。末次盛冰期,全球海平面的下降使河流梯度增加,下切作用增强,导致钱塘江下切河谷的形成。下切河谷内的沉积序列从下到上可划分为4种沉积相类型,分别为河床相、河漫滩-河口湾相、河口湾-浅海相和河口湾砂坝相。 所有的商业浅气田和气藏都分布于太湖下切河谷和钱塘江下切河谷及其支谷的河漫滩-河口湾相砂体中。钱塘江下切河谷的河漫滩-河口湾砂体埋深30～80 m,厚3～7 m,被非渗透的黏土包围,可能代表了下切河谷内分布的潮流沙脊。快速堆积的河口湾-浅海相沉积物为生物气藏的形成提供了充足的源岩和良好的保存条件。 河漫滩-河口湾相的黏土层为研究区浅层生物气藏的直接盖层,主要分布在下切河谷内,其埋深、残留地层厚度和孔隙度范围分别为30～80 m、10～30 m和42.2％～62.6％。河口湾-浅海相的淤泥层为间接盖层,覆盖了整个下切河谷,其埋深、残留地层厚度和孔隙度范围分别为5～35 m、10～20 m和50.6％ ～53.9％。黏土层和淤泥层的孔隙水压力远大于下伏砂体的孔隙水压力,其差值可达0.48 MPa。在储集层和盖层分界面即浅气藏的顶部,孔隙水压力值达到最大。黏土层和淤泥层的孔隙水压力可以超过砂质储集层中气体压力和孔隙水压力之和。黏土和淤泥盖层的高孔隙水压力可能是浅层生物气被完全封闭住的最重要因素。直接盖层的封闭能力比间接盖层要好。黏土层和淤泥层的孔隙水压力消散时间很长,有时候很难达到稳定状态,这表明黏土层和淤泥层的渗透性差、封闭性好。随着埋深的增加,其压实程度和封闭性能增加。与黏土层和淤泥层相比,砂层的孔隙水压力消散较快,很容易达到稳定状态,而且消散时间与埋深无关,表明砂层渗透性好、封闭性差。气体一旦进入砂层,孔隙水就不能有效释放,导致砂层的孔隙水压力消散时间比黏土层和淤泥层的要长,这可能与生物气在孔隙水压力释放后的快速补充有关。     

长江三角洲晚第四纪地层沉积特征与生物气成藏条件分析

对长江三角洲晚第四纪地层沉积特征进行了精细研究,探讨了研究区层序地层格架,在此基础上分析了浅层生物气成藏条件、特征和分布规律。研究表明,长江三角洲晚第四纪发育3期下切河谷,形成了3套沉积层序;因后期河流的强烈下切破坏,早期沉积层序往往被剥蚀殆尽,仅残留下部的河床相粗粒沉积,造成不同期河床相的叠置;相对而言,末次冰期以来形成的下切河谷沉积层序以相对完整的沉积相组合被保存下来。长江三角洲浅层天然气是未经运移的原生生物气,其主要富集于末次冰期以来的沉积层序内,气藏为自生自储同生型的岩性圈闭。河口湾—河漫滩和浅海相泥质沉积物既是气源岩,又是盖层,后者可作为良好的区域盖层;河口湾—河漫滩和河床相砂质沉积物为主要储集层。因此,研究区晚第四纪多期下切河谷沉积层序有利于浅层生物气藏的形成,特别是晚期下切河谷内河口湾—河漫滩相砂质透镜体以及河床相砂体可作为优先勘探目标。     

天津市北部尔王庄地区末次盛冰期下切河谷特征

渤海湾西岸尔王庄地区钻孔岩芯、微体古生物、孢粉及¹⁴C测年等资料及联合地质剖面研究结果表明，末次盛冰期全球海平面下降使该地区形成下切河谷，冰后期海平面迅速上升引发的海侵造成古河谷的充填，依次形成河床相、河漫滩―河口湾相和三角洲相，与相邻的滦河扇三角洲下切河谷有差异，该下切河谷受海河水系控制，流向大致与古潮白河一致。其演化过程受海平面变化、构造运动和古气候等因素影响，经历了末次盛冰期深切、15~7 ka BP海侵期间河床相及河漫滩―河口湾相的充填和之后海退形成的三角洲相埋藏等三个阶段。     

末次盛冰期以来长江三角洲地区的沉积相和古地理

末次盛冰期低海平面期间,长江三角洲地区可划分为2个古地理单元：古河谷和古河间地。下切河谷底部侵蚀面和古河间地顶面构成了冰后期海侵沉积旋回的底界面,它相当于层序地层学中的层序界面。位于河口湾-浅海相中的最大海侵面将冰后期海侵沉积旋回分为其下的海侵层序和其上的海退层序。随着δ¹⁸O ₃期的海平面下降,长江开始下切,至δ¹⁸O ₂期低海面时形成巨大的下切河谷。冰后期海平面上升引发的海侵造成了长江古河谷系的充填和河床、河漫滩－河口湾和部分河口湾－浅海相的形成,尔后的进积产生了部分河口湾－浅海相及三角洲相等。溯源堆积是产生下部河流沉积单元的主要过程,其中河漫滩沉积中出现的潮汐层理和少量小个体有孔虫说明了海洋因素的影响,河口湾－浅海相泥质沉积主要形成于最大海侵之时,三角洲的进积则产生了具有多期河口坝的三角洲。古河间地表面的硬粘土层经历了沉积和成壤作用交替、持续成壤作用和早期成岩作用,它们大致分别对应于δ¹⁸O ₃期、δ¹⁸O ₂期和δ¹⁸O ₁期,硬粘土层中留下了这3种作用的烙印。长江三角洲古河间地的古土壤母质属河漫滩相。持续成壤阶段河流基面和地下水位均较低,年降雨量约为500～800 mm,相当于现今的温带地区,干湿周期变化明显,地下水升降频繁。所有这些表明,当时并非干旱气候。     

长江三角洲亚三角洲地层结构对比

依据对江苏省泰兴市黄桥镇钻孔和海门市钻孔、上海长兴岛钻孔地层岩心沉积特征的研究,讨论 了冰后期以来长江三角洲河口地区的层序地层。研究表明,沿古河谷纵剖面各河段地层中沉积相组合关系有明 显区别。在古河谷下端地区,下切河谷充填层序自下而上由河流相、河口湾相、浅海相和三角洲相组成,沉积 相组合最完整。在古河谷上端地区,由于河口湾在海侵发生时存在着涌潮作用,因此,河漫滩泥质沉积层顶部 的冲刷面被确定为最大海泛面,其上覆稳定的河口砂体;浅海相和河口湾相沉积在该区域变薄直至尖灭;层序 顶部由中潮坪突变为高潮坪,最终形成泛滥平原。这意味着,原先确定的自西向东的长江三角洲的几个亚三角 洲或河口砂体沉积,并非都具有向上变粗的三角洲层序。文中报道的３个钻孔,揭露了冰后期长江三角洲完整 的下切河谷充填层序。河口湾顶不具备三角洲层序的地区应称为滨海平原。     

晚第四纪下切河谷体系研究综述

下切河谷的研究不仅可以正确划分地层、确立年代地层格架、判定沉积环境演变、探讨海平面变化规律,对碳氢化合物勘探开发、地质工程等重大国民经济建设也有重要意义。本文介绍了下切河谷体系概念、特征、划分类型、研究历程和科学意义,着重论述了晚第四纪下切河谷的形成演化、层序地层格架和控制因素。晚第四纪下切河谷体系主要是海平面下降、河流向盆地扩展并侵蚀下伏地层的下切河流体系,在海平面上升时期被充填的长条状负向地形,以区域性的地层不整合面为底界。浪控型与潮控型下切河谷体系模式有许多不同之处：① 前者存在河口砂坝、中央盆地、湾顶三角洲,后者则没有这些沉积单元;② 前者浅海沉积较薄,后者较厚;③ 前者代表了贫砂的小河河口湾,由于泥砂量少,河口湾在最大海侵线附近,后者河流作用较强,泥砂量相对大,现代河口湾不断向海扩展,较下切河谷范围要大的多;④ 前者涉及溯源堆积在下切河谷充填中的作用,但对其强度估计不足。下切河谷体系的形成演化的影响因素众多,海平面变化、沉积物供应、沉积过程、下切河谷形态和气候变化等是主要控制因素。     

钱塘江下切河谷SE4孔晚第四纪沉积环境与古气候演化*

综合钱塘江下切河谷SE4孔岩心观察和描述及粒度、孢粉、测年等分析数据,探讨了钱塘江下切河谷晚第四纪沉积环境和古气候演化,揭示了其气候变化机制下沉积响应的具体过程。研究表明SE4孔晚第四纪沉积物自下而上包括河床亚相、河漫滩亚相、古河口湾相、浅海亚相和现代河口湾相5套沉积。研究区晚第四纪以来古植被和古气候演化分为6个阶段:第一阶段植被类型为阔叶树为主的针阔混交林—草原,气候温和偏湿,沉积了河床和河漫滩亚相;第二阶段为落叶栎稍多的针阔混交林,气候温和湿润,沉积了古河口湾相和浅海亚相;第三阶段为针阔混交林,气候温暖湿润,浅海亚相沉积发育;第四至第六阶段植被类型经历了针阔混交林—草原、针阔混交林、针阔混交林—草原的交替,气候经历了温和偏干、温和偏湿、温和偏干的变化,现代河口湾相沉积发育。     

钱塘江下切河谷SE4孔晚第四纪沉积环境与古气候演化*

综合钱塘江下切河谷SE4孔岩心观察和描述及粒度、孢粉、测年等分析数据,探讨了钱塘江下切河谷晚第四纪沉积环境和古气候演化,揭示了其气候变化机制下沉积响应的具体过程。研究表明SE4孔晚第四纪沉积物自下而上包括河床亚相、河漫滩亚相、古河口湾相、浅海亚相和现代河口湾相5套沉积。研究区晚第四纪以来古植被和古气候演化分为6个阶段:第一阶段植被类型为阔叶树为主的针阔混交林—草原,气候温和偏湿,沉积了河床和河漫滩亚相;第二阶段为落叶栎稍多的针阔混交林,气候温和湿润,沉积了古河口湾相和浅海亚相;第三阶段为针阔混交林,气候温暖湿润,浅海亚相沉积发育;第四至第六阶段植被类型经历了针阔混交林—草原、针阔混交林、针阔混交林—草原的交替,气候经历了温和偏干、温和偏湿、温和偏干的变化,现代河口湾相沉积发育。     

全新世长江三角洲的发育及其对相邻海岸沉积体系的影响

依据钻孔资料和已发表的文献,对全新世长江三角洲的形成和发育及其对相邻沉积体系的影响作了综合和概括.在末次冰期低海平面时,现今长江三角洲地区可分为下切河谷和两侧的河间地两个古地貌单元.冰后期海平面上升,下切河谷被淹,并转化为河口湾,海水随之扩展到两侧的古河间地.全新世最大海侵时形成以镇江-扬州为顶点的古河口湾.7000～7500年以来,当沉积速率超过海平面上升速度时,长江带来的物质大量沉积,河口湾被充填,并逐渐转变为潮汐平原和三角洲.河口湾被充填之后,长江带来的河流泥沙随之溢出河口湾,进入相邻的河口海岸地区,影响相邻沉积体系的形成和发育.长江泥沙向南进入钱塘江河口湾,在湾顶形成沙坎;向北输运,成为苏北南黄海潮成沙脊的重要物源,影响该潮成体系的形成和发展.舟山群岛海蚀平台上直接覆盖泥质沉积是以退积为主的河口湾向进积的三角洲环境转变的又一证据.长江输沙量在不断减少,而河口滩涂围垦力度在增加,这将导致相邻的河口海岸沉积体系增长速度减缓,出现侵蚀或侵蚀加剧.     

Internal Structure of the Incised Valley Fill in the Hangzhou Bay, Eastern China and Its Geological Implications

This paper presents the sedimentary facies and formation of the Qiantangjiang and Taihu incised valleys, and the characteristics of shallow gas reservoir distribution, based on a large number of data of drilling, static sounding and chemical analysis obtained from the present Hangzhou Bay coastal plain. The incised valleys were formed during the last glacial maximum and were subsequently filled with fluvial facies during the post-glacial period. All commercial gases are stored in the flood plain sand lenses of the incised valleys.     

中国河口三角洲地区晚第四纪下切河谷层序特征和形成*

应用800多口钻孔及文献资料,讨论了中国沿海滦河扇三角洲、长江三角洲和珠江三角洲及钱塘江河口湾4个地区的下切河谷体系,这些皆为丰沙河流形成的河口三角洲。这些河口三角洲地区的下切河谷为长形或扇形,长数十至数百千米,宽数十千米,深40～90 m。河口三角洲地区的下切河谷相序可分为4种类型,即FS-Ⅰ,FS-Ⅱ,FS-Ⅲ和FS-Ⅵ。可以将这4类相序自海向陆排成一个理想序列：FS-Ⅰ位于海岸线附近,FS-Ⅳ位于河口三角洲的顶部,显示海的影响逐渐减弱,陆相作用逐渐增强。下切河谷层序可分为海侵和海退序列。海侵序列的厚度占下切河谷层序的50％以上,体积占60％～70％。海侵序列是在海平面上升过程中,溯源堆积依次叠置而成的,其下部的河床相是在溯源堆积能到达、而涨潮流未能到达的下游河段产生的,往往不含海相微体化石和潮汐沉积构造。在海侵序列中未见区域上可对比的侵蚀面,表明冰后期海平面上升速率的变化、甚至小幅下降也未留下统一的侵蚀记录。下切河谷中的海退序列由河口湾充填及三角洲进积而成,其进程是各不相同的：长江古河口湾先被强潮河口湾相、后由三角洲相所充填,河口湾也经历了由强潮型向中潮型的转变;滦河扇三角洲和珠江三角洲,其古河口湾则被河流相和三角洲相所充填;钱塘江河口湾正被强潮河口湾相所充填。     

Temporal and spatial evolution of surface sediments characteristics in the Dagu River estuary and their dynamic response mechanism

Based on the 39 surface sediment samples collected in the flood season and the dry season in 2012 respectively and the measured hydrological data in October 2012, the sediment grain size characteristics has been analyzed and the response mechanism of surface sediments to estuarine hydrodynamics was revealed by calculating the range of waves and tidal currents. The results show that: (1) The grain size of the surface sediment samples decreased gradually from land to sea in the flood season. The fine sediment was redistributed under marine hydrodynamics in the dry season and the sediments showed coarser tendency ingeneral; (2) tidal current stirring sediment was very obvious in Dagu River estuary area, and wave stirring sediments mainly occurred in the tidal flat area and estuary sand bar area; (3) in the flood season, surface sediment sat the estuary were transported towards south and southeast. In the dry season, surface sediments were transported towards southwest at the north area of Jiaozhou Bay Bridge, and sediments were transported towards northeast area at the south of Jiaozhou Bay Bridge.     

河口湾相模式研究

河口湾由一套变化亚环境组成,对其相变模式研究表明,河口湾沉积特征及岩相分布受波浪 和河流三种水动力所控制、塔里木盆地塔中４井区上泥舅统工河塘组下部发育潮控口湾沉积,由潮控河道复合体、潮坪和潮汐砂坝组成,代表海进体系域沉积、发育下切谷充填型储层。     

辽东湾北部浅海区泥沙输送及其沉积特征

根据实测资料，本文定量分析了辽东湾北部泥沙输送及其分布，并对辽河三角洲沉积区划作了初步讨论。研究表明本区泥沙以纵向搬运为特征。双台子河以西来沙和辽河西水道入海泥沙是区域东部拦门沙体和浅滩发育的主导因素。汛季大潮期，泥沙自西向东运移落淤在河口及毗邻浅水域；小潮期，泥沙除向东扩散外，大部泥沙向海方搬运。调查区可划分六个现代沉积作用区，即潮坪沉积区、辽河水下三角洲细粒沉积区、河口沙洲沉积区、波浪潮流冲蚀沉积区、河口冲积沉积区以及潮汐水道沉积区。     

苏北海岸带潮成辐射砂脊群的形成及其古地理意义

南黄海潮成辐射砂脊群的面积约为20000km2，以160° 的角度从弓京港向海展开。它与以弓京港为顶点的辐聚辐散潮流场相伴而生。60余个钻孔揭示，毗邻海区辐射砂脊体系的江苏沿岸平原上存在一个面积约3000 km2潮成砂区，其顶点位于东台，同样呈扇形以130°的角度向东展开。在潮成砂区内潮成砂质沉积单元位于冰后期海侵型砂坝-湖沉积层之上，二者之间具明显的冲刷面。砂坝-湖沉积层位于晚更新世基底硬粘土层之上，二者之间有较长的沉积间断。潮成砂沉积层上覆潮坪沉积层，二者呈渐变关系。以潮成砂层底部的侵蚀面为界，其下为海侵序列，其上为海退序列。古潮流的研究揭示，潮成砂区内同样存在辐聚辐散的古潮流场，其顶点位于东台附近。由此推断，沿海平原的潮成砂区内也是辐射状潮成砂脊体系，它形成于全新世海退时期。由于长江和黄河三角洲的前展，以东台为顶点的潮成砂脊体系逐渐暴露成陆。陆上和海域潮成辐射砂脊群形成于相同的潮汐动力环境，但处在不同的发育阶段，前者形成于全新世中期，后者发育于全新世晚期。矿物分析揭示，陆上和海区的潮成辐射砂脊体系主要由长江和黄河沉积物组成，其中长江沉积物由南向北运移，且时间较早；黄河沉积物由北向南运移，时间较迟，这种泥沙的运移趋势一直延续至今。随着海平面上升趋于减缓，长江三角洲增长，江苏海岸线向外推进，苏北潮成砂区逐渐出露成陆。1128年黄河由苏北入海，大量的黄河沉积物的加入，加快了本区海岸线的推进速度。潮成辐射砂脊体系与辐聚辐散的潮流场相伴而生，全新世最大海侵以来，辐聚辐散的潮流场的位置曾经历三次变化，第一次以长江古河口湾为顶点，第二次位于现今陆上潮成砂区，第三次位于以弓京港为顶点的现代海域，代表了潮成辐射砂脊体系发育的三个阶段。只是长江古河口湾的潮成辐射砂脊体系由于河流的巨大改造作用，可能未很好保存，至今未发现典型的辐射砂脊体系。