扇三角洲沉積

扇三角洲沉積是指主要由沖積扇提供物源，主要發育於水下或完全發育於水下的楔形沉積體。它是活動的沖積扇與水體（湖、海）之間的沉積體。

基本介紹

• 中文名：扇三角洲沉積
• 外文名：Fan delta deposit
• 學科：沉積學
• 特點：楔形沉積體
• 釋義：由沖積扇提供物源
• 沉積模式：陸棚模式、斜坡模式等

扇三角洲的主要特徵

總體來看，扇三角洲存在如下地質特徵：

①扇三角洲一般位於山麓附近，且往往與湖盆邊界斷層相伴生。在斷陷湖盆中，它主要位於湖盆短軸陡坡一側。而同期的辮狀河三角洲往往分布於湖盆短軸緩坡一側。單個的扇三角洲的陸上部分一般比較小，平面形態多為扇形。

②扇三角洲沉積體向陸方向通常都以斷層為界，其近源沉積物(扇根或上扇部分)常以角度不整合超覆在古老的基岩地層上。扇三角洲層序的厚度和延展範圍受邊緣斷裂差異升降幅度的控制。單個扇三角洲沉積層序厚度可達幾十米，而發育在板塊邊緣經歷很長地質時期的扇三角洲層序則可厚達幾千米，延長几十公里。

③扇三角洲的組成均為礫石、含礫砂和砂等粗碎屑沉積物，成分和結構成熟度均比較低，反映其距物源區比較近，搬運距離短，沉積迅速的特點；單個扇三角洲的垂向層序一般呈向上變粗的特點。

④扇三角洲前緣的河口砂壩發育很差甚至缺乏砂壩。這主要是由其河口的水動力條件決定的，

平面噴流的影響不易形成河口壩，即分流河道不發育。也就是沉積物供應快速短促，不易形成穩定的分流河道，即使在暫時性的分流河道口形成了河口砂壩，也很易被後期的沉積作用所破壞。

⑤扇三角洲沉積體的幾何形態和粒度變化一般為楔形碎屑體，從山前向盆地(海或湖)方向變薄變細，逐漸過渡為盆地相而消失。

沉積相劃分

扇三角洲相帶劃分採用粗粒三角洲的四分法，以大陸流水沖積作用為主的扇三角洲上、下平原，遭受盆地水動力改造的扇三角洲前緣以及盆地作用為主的前扇三角洲。每個部分均有不同的沉積特徵和沉積相組合。

1、扇三角洲平原

扇三角洲平原是扇三角洲的陸上部分，其範圍包括從扇端至岸線之間的近海平原地帶。在通常的情況下，其平面形態呈向盆地方向傾斜的扇形。但由於周邊基岩地形、河流沖積作用、波浪和潮汐作用的影響，扇三角洲的形態也常有所變化(圖9－38)。在強波浪地區，高坡降的底負載河流可形成對稱的扇三角洲；波浪能量降低時可形成伸長狀的河控扇三角洲。在被基岩包圍的海灣，低沉積物輸入量的低坡降河流，受波浪衝擊可形成灣頭灘脊平原，而在受保護的海灣環境則形成潮控三角洲(Hayes和Michel，1982)。如果匯水盆地是湖泊，由於湖泊環境沒有潮汐作用，且湖浪作用遠小于海浪(個別的大型湖泊也可有較強的波浪)，所以湖泊扇三角洲通常只形成河控扇三角洲。

扇三角洲平原的沉積相特徵主要決定於沉積物供給體系類型，二者的沉積背景、沉積相組合及沉積地層結構等都有明顯的區別。

2、扇三角洲前緣

扇三角洲前緣亦稱過渡帶(Wescott和Ethridge，1980)，它位於岸線至正常浪基面之間的淺水區，是大陸水流、波浪和潮汐相互作用地帶。由於各種作用因素強度不同，扇三角洲前緣可具有河控型、波浪改造型及潮汐改造型三種類型，波浪和潮汐能量的強弱及其共同作用是形成三種類型差異的關鍵。

河控型扇三角洲前緣是湖泊扇三角洲的特點，河控型扇三角洲前緣主要是在大陸水流作用下形成的，在某些小潮差、低波能的海灣邊緣也可有河控型扇三角洲前緣發育。河水流入湖後繼續流動形成許多水下分流河道，隨著河道向湖泊深處延伸逐漸變淺展寬而消失。河控型扇三角洲前緣的沉積物組成以各種粒級的砂和粉砂為主，也常有礫石沉積。粒度變化向盆地方向變細，砂層中交錯層理髮育；與前扇三角洲呈指狀交錯過渡。死海裂谷西岸的扇三角洲前緣由砂泥互層組成，砂層具流水沙紋層理，可能由突發的洪水泛濫所形成，泥層是在湖水平靜時所形成的。隨著湖水面的不斷上升(湖進)，砂泥互層顯示出向上變細的趨勢(Sneh，A．1979)。

3、前扇三角洲

前扇三角洲是指扇三角洲的浪基面以下部分，向下與陸架泥或深水盆地沉積過渡，沒有明顯的岩性界線。盆地邊緣的構造特徵對前扇三角洲沉積特點和沉積物的分布有重要影響。

發育在寬闊陸棚上的前扇三角洲沉積主要為臨濱—遠濱的粉砂和泥質沉積，與陸棚泥呈互層產出。其沉積相穩定，分布範圍廣泛，一般具有明顯而完整的向上變粗的層序。例如以科珀河扇三角洲為代表的阿拉斯加東南部的一些扇三角洲。此外，還有一些扇三角洲直接推進到淺水碳酸鹽陸棚上，由於粗粒的陸源碎屑沉積阻礙了碳酸鹽沉積的發育，隨著扇三角洲的推進和後退，前扇三角洲常具有與淺水碳酸鹽沉積互層的特點，例如美國德克薩斯莫比蒂(Mobeetie)油田賓夕法尼亞系扇三角洲。

扇三角洲的沉積模式

由於受地質構造、氣候、河流與海洋或湖泊相互作用、陸棚寬度和陸坡的坡度以及相關沉積體系等多方面的影響，幾乎每個扇三角洲的沉積組成和結構都不相同，如前所述，扇三角洲的模式很多，很難用一個綜合模式來概括各類扇三角洲的特點。1984年Ethridge和Wescott認為在扇三角洲四個沉積分帶中，扇三角洲前緣是區別不同類型三角洲的關鍵。扇三角洲前緣的幾何形態及沉積相組合是盆地邊緣沉積狀況和構造背景的反映。所以，他們根據扇三角洲前緣的地質地理背景特點總結出三種扇三角洲沉積模式，即陸棚模式(Shelf model)、斜坡模式(Slope model)和吉爾伯特型模式(Gilbert－type model)(Wescott和Ethridge，1990)。在裂谷盆地中，在斷層的下盤通常發育深水斜坡型和吉爾型扇三角洲，而在斷層上升盤通常發育富砂的陸棚型扇三角洲。

一）陸棚/緩坡型模式

陸棚型扇三角洲發育在坡度低緩而寬闊的陸棚海邊緣，又稱緩坡型扇三角洲，如箕狀凹陷的緩坡一帶。陸棚型扇三角洲模式是根據阿拉斯加東南海岸以科珀河扇三角洲為代

表的一些扇三角洲的沉積特點所建立的（圖9－45）。表示陸棚型扇三角洲的沉積模式。陸棚型扇三角洲沉積因陸棚開闊不會被陡坡所終斷，所以其沉積體可以向盆地方向推進很長的距離。扇三角洲上、下平原、前緣(過渡帶)和前扇三角洲四帶分異明顯，形成礫—砂—泥連續過渡的進積序列，具有發育良好、明顯清晰的向上變粗的層序。

扇三角洲陸上平原部分與其它類型扇三角洲一樣具有沖積扇和辮狀河沉積的特點。前緣過渡帶常受波浪和潮汐作用影響，可發育富砂的海灘和臨濱帶沉積，或潮坪—瀉湖—障壁壩島等沉積體系。前扇三角洲以富含生物化石和生物遺蹟的泥質為主，並與陸棚泥過渡。

二）斜坡/陡坡型模式

斜坡型扇三角洲沉積模式主要是根據牙買加東南部耶拉斯扇三角洲的沉積特點所建立的。該模式可適用於進積到島坡、陸坡或斷陷盆地陡坡帶邊緣的扇三角洲。扇三角洲沉積的正常序列(陸上平原帶+前緣帶+前扇三角洲帶)，在陸棚邊緣坡折處常因坡度突然變陡而截斷，代之以峽谷頭部和峽谷中的滑塌作用和重力流作用，粗碎屑沉積物可以越過陸棚邊緣直接沉積在斜坡上和盆地中，從而使向上變粗的層序複雜化。

扇三角洲平原近源部分（即上三角洲平原部分）主要是在限制性水道中陣發性急流沉積的分選不好的塊狀礫岩，它們常與淺的辮狀河縱壩形成的礫岩和礫狀砂岩互層，礫岩與礫狀砂岩具粗糙的平行層理，礫石最大扁平面傾向陸地方向。陸上平原的遠端也由辮狀河道的礫岩和礫狀砂岩組成，亦具有粗糙的平行層理和疊瓦狀組構，但有少量的槽狀交錯層理髮育。如在乾旱或半乾旱地區，近源部分辮狀水道不如濕地扇平原發育，而出現較多的碎屑流沉積和篩積物夾層。

扇三角洲前緣過渡帶發育了海灘和臨濱帶。主要沉積物為分選好的礫岩和砂岩。砂岩顯平行層理、沖洗交錯層理。礫岩具向海傾斜的疊瓦狀構造。少量細粒的有機質沉積物可能代表孤立的海岸瀉湖和三角洲間灣沉積，含有化石及潛穴。

斜坡沉積主要由海相泥岩和雜基支撐的礫岩組成，常具有滑塌變形構造。在斜坡帶至盆地邊緣，沉積物碎屑流、泥流、顆粒泥液化流及滑動構造非常活躍，可形成海底扇。海相泥岩中化石豐富，生物攪動構造發育。

我國松遼盆地十屋斷陷的孤家子－八屋南小II氣組扇三角洲也屬於這一類型，該扇三角洲發育於斷陷湖盆沉積時期，河流入湖地形坡度較陡，沉積物近物源，堆積速率快。該扇三角洲形態似朵狀，總體上由南北從三角洲平原過渡到三角洲前緣。主要發育有分流河道、分流間灣、水下分流河道、河口壩、席狀砂及前三角洲泥等微相。

三）吉爾伯特型模式

最早被吉爾伯特(Gilbert，1885；1890)研究的美國邦維爾湖(Lake Bonneville)的三角洲實際上是個典型的湖泊扇三角洲。該扇三角洲以具有頂積層、前積層和底積層三層構造為特徵。因此，Ethridge和Wescott便將具有這種特點的扇三角洲稱作吉爾伯特型扇三角洲。吉爾伯特型扇三角洲不僅有湖泊環境的，而且也有海洋環境的。特別是在受保護的低潮差、小波能的峽灣背景，常有吉爾伯特型扇三角洲發育。

吉爾伯特型扇三角洲的頂積層是由沖積扇下遊河道遷移所形成的。大量推移質載荷在河口地區快速堆積，並在重力作用下從壩頂向下崩落，形成由粗粒沉積物組成的陡斜前積層。前積層在沒有外力的影響下傾角可達到35º左右。細粒沉積物則以懸浮載荷被水流繼續向盆地內搬運，並在更遠的地方沉積下來形成底積層。由於吉爾伯特型扇三角洲形成的前積層坡陡水深，常引發重力滑動和演變為高密度濁流。因此，在細粒的底積層中常有碎屑流和濁流沉積夾層與其共生。

典型的吉爾伯特型扇三角洲的平面形態一般為扇形，其垂向層序具有明顯的向上變粗特點。進積到湖盆的吉爾伯特型扇三角洲的沉積物的粒級範圍從粗粒級(礫石) 至細粒級(粉砂和泥)都有，因為等密度軸狀入流和穩定低能的湖水有利於細粒沉積物沉積；而進積到海中的吉爾伯特扇三角洲主要為粗碎屑沉積物，因為懸浮的細粒載荷多被波浪和潮汐作用帶到距扇三角洲更遠的地方沉積。總之，粗粒級、河控型、高建設、迅速進積並以慣性作用為主是吉爾伯特型扇三角洲的共同特點。吉爾伯特型扇三角洲與其它類型扇三角洲的最重要區別是存在一個大型的、坡度陡斜的礫質前積層。前積層後端近源部位的層序中缺失底積層(Massari和Colella，1988；Colella，1990)，並以高角度下超在基底岩層上。

湖泊扇三角洲的類型與沉積特點

在我國中、新生代陸相斷陷湖盆中，扇三角洲極為普遍，常構成重要的油氣儲層。湖泊扇三角洲多分布在近岸水域，對構造和氣候的變化十分敏感，這些變化多導致湖水位的升降和湖岸線的進退，從而影響沉積作用和沉積相的差異。通過對我國大量湖泊扇三角洲砂體實例的分析，並參閱國外關於扇三角洲沉積的模式，可將我國一些油田的湖泊扇三角洲沉積相的砂體歸納為三種類型：水進型、水退型和吉爾伯特型，這三種類型的扇三角洲在亞相及微相的劃分與名稱上各有不同。

（一）水進型模式

該類扇三角洲是山地河流出山口後就直接進入湖盆淺水區所形成，幾乎全部沒入水下的扇形砂礫岩體，它一般發育於斷陷湖盆的陡坡一側，距物源近，缺失陸上扇環境。周圍泥岩的顏色為灰綠色和淺灰色，含淺水生物化石，說明為濱—淺湖環境。該類扇三角洲一般形成於湖進階段，常缺乏向上變粗的沉積序列。該扇三角洲的岩性，形態和分帶特點類似於山麓沖積扇，可進一步劃分為扇根、扇中和扇端三個砂體亞相帶

二）水退型模式

水退型扇三角洲多形成於湖盆深陷後回返的初期。在我國中、新生代斷陷湖盆短軸陡岸一側，這類扇三角洲普遍發育，典型實例如遼河盆地歐北－大灣地區沙三上扇三角洲，該區沙三上主要發育兩個水退型扇三角洲。水退型扇三角洲多形成於湖退期，隨著湖泊逐漸收縮，不斷向湖中心推進，出露水上的扇三角洲平原部分愈來愈大，並向河流相轉化。此類扇三角洲相帶一般發育齊全，並見發育良好的向上變粗的層序特徵，可劃分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣和前(扇)三角洲。

三）吉爾伯特型模式

吉爾伯特型扇三角洲亦常見於古湖泊中，常見於湖盆的斷裂邊緣和陡坡地帶。在我國中、新生代陸相斷陷湖盆中，該類三角洲的實例也較多，如泌陽凹陷雙河油田核三段扇三角洲和陸西凹陷馬家鋪地區九下段的扇三角洲便屬於這種類型(王壽慶，1988；張金亮等，1993)。該類扇三角洲具有明顯的三層結構，即頂積層、前積層和底積層。

1、頂積層(扇三角洲平原)

主要為扇三角洲平原的辮狀河道沉積，沉積物由雜基支架至碎屑支架的礫岩、砂礫岩和砂岩為主的粗碎屑構成。厚度可達數十米的河道砂體由河道中的縱壩和橫壩沉積而成。河道間沉積物多為紫紅色和雜色泥岩，可含結核和見泥裂，在河道中還可見到高角度斜層理和交錯層理。

2、前積層(扇三角洲前緣)

前積層為扇三角洲砂體最發育部分，主要由具高角度前積層的砂礫岩和砂岩組成，可進一步劃分為水下分流河道和前緣砂壩等砂體微相。

(1)水下分流河道

主要由砂礫岩和砂岩組成，高角度斜層理髮育，局部礫石呈定向排列，層內沖刷面和滯留礫石，泥礫很多。河道間沉積主要為砂泥岩互層，為洪水期水道漫溢或決口形成。分流河道沉積的自然電位曲線以箱形和齒化箱形為主。

(2)前緣砂壩

在吉爾伯特型扇三角洲沉積層序中，見高角度前積層的礫石質砂壩非常發育。砂礫岩單層厚度一般大於1.5m，底部與下伏地層多為突變接觸，礫石多呈疊瓦狀或顯定向排列，所示前積層角度25°～45°，多顯向上變粗的層序特點，亦可出現層內粒度多次粗細相間變化的特點。向盆地方向，礫質前積層逐漸變為砂質前積層，砂層頂底部多為漸變並由下向上顯示出細—粗—細的層序特徵。在河口壩的外側可發育厚度較薄的前緣席狀沙，並逐漸向底積層過渡。前緣砂壩的自然電位曲線為齒化漏斗一箱形組合和前積式指狀。

3、底積層(前三角洲)

底積層即為前(扇)三角洲細粒沉積，岩性為灰色至深灰色泥岩、頁岩和油頁岩，可夾少量薄層粉砂岩，自然電位曲線多為低平直線。