碎屑岩八大沉積作用

碎屑岩八大沉積作用是指垂、前、側、漫；篩、選、填、濁。沉積作用是形成各種沉積環境的主要成因機理，這裡所指的沉積作用是單個成因單元（砂體）形成時的沉積方式，它是研究儲層非均質性的重要基礎和內容，這是由於不同的沉積作用具有不同的非均質性回響關係。

基本介紹

• 中文名：碎屑岩八大沉積作用
• 外文名：Eight sedimentary processes of clastic rocks
• 學科：沉積學
• 釋義：垂、前、側、漫；篩、選、填、濁
• 背景：勘探難度加大
• 機理：沉積作用

簡述

在油氣勘探難度日益加大與對老油區挖潛及提高油氣採收率任務加重的今天，油氣儲層的研究就顯得猶為重要。隨著注水開發技術的提高和各種三次採油提高採收率技術的實踐，構成儲層層內非均質性的內容——影響剩餘油分布及注入劑厚度波及係數的儲層地質因素，愈來愈被石油地質學家所關注和認識。砂體的沉積作用或方式與其儲層非均質性有著較好的回響關係（Katz、裘懌楠、於興河、Mail）。

正是在前人的基礎上，結合多年對碎屑岩儲層的研究，總結出碎屑岩系的八大沉積作用與沉積特徵、非均質性、儲層特徵、構形及地球物理回響等的對應關係，力圖從不同碎屑岩儲層可能出現的沉積作用入手，認識碎屑岩儲層的非均質性、構形特徵及影響剩餘油分布的因素。

沉積作用是形成各種沉積環境的主要成因機理，這裡所指的沉積作用是單個成因單元（砂體）形成時的沉積方式，它是研究儲層非均質性的重要基礎和內容，這是由於不同的沉積作用具有不同的非均質性回響關係。為此，在前人的基礎上，在此將碎屑岩的沉積作用歸納為八個字，即：垂、前、側、漫；篩、選、填、濁。

垂向加積

垂向加積（Vertical accretion），簡稱垂積 。廣義的垂向加積是指在整個沉積過程中，沉積表面的地形特徵只是直接向上延展而不發生任何側向移動如圖1所示，因而它包括機械搬運過程中的底負載和懸浮負載搬運沉積。就砂質沉積而言，主要是指沉積物以底負載方式搬運，當沉積物的重量超過流水所能攜帶的能力時，開始發生沉積並形成沉積物的垂向增長。這種作用的主要結果是形成辮狀河砂體——心灘沉積，沉積物的垂向堆積稱之為垂向加積。而就泥質沉積而言，是指以懸浮負載搬運的沉積物，當水體相對靜止時，發生的沉積；淺湖或淺海相泥岩沉積則是其形成的典型產物，其特點是沉積速率相對較慢。

圖1

在垂向加積的過程中，由於不同期次洪泛能量的不同，因而其所攜帶的沉積物粒度也大小各異，這就表現出垂向上的粒度粗細差異，而且無一定的規律可循。故其沉積特點是以粗粒沉積為主；垂向上多為不明顯正韻律或突變正韻律結構，沉積構造以槽狀和高角度下截型板狀交錯層理為主。內部不易沉積和保存泥質夾層，但當河道廢棄時或貧水期，也可充填懸移質沉積的泥質夾層，即落淤泥，其側向分布一般不超過一個河谷的寬度，連續性很差。其砂體在空間上的疊置形式為典型的透鏡狀或寬頻狀多層式，即反映出河道的遷移與分叉不易發生，但擺動相對頻繁，具有沉積速率快而變化大的特點。

前積或進積作用

前積或進積作用（Progradation） ，廣義的前積作用，是指碎屑物於一定環境下，不斷地向前沉積，故也稱順流加積（Downstream accretion）。通常文獻和教科書中的前積，主要是指河流所攜帶的沉積物在遇到地形突然開闊、坡度變陡時，所形成的順流向沉積作用，即沉積物在地形開闊和坡度增加的部位，開始卸載並逐漸向前推進或堆積的過程。它多見於三角洲環境，是形成各種三角洲沉積體系砂體的主要沉積作用。其它環境也可發育，如：當河流從山間進入開闊平原時，辮狀河心灘的前端部位可出現前積或順流加積作用。A．D．Miall1985年在研究河流砂體的空間特徵時，首次提出了構形（Architecture）的概念，並劃分出河流的八種構形要素，其中之一是前積大型底形（FM—Foreset macroforms），然而，到1988年他在AAPG上發表河流砂岩儲層非均質性一文中，則將FM改成了DA（Downstream accreting macroforms），即順流加積大型底形，而在圖上並沒有改動。這足以說明前積與順流加積的內涵有所判別，前者多指三角洲形成的沉積作用，但後者的外延則更廣。

這種作用的沉積特點是，常常形成具向上變粗的反韻律結構特徵的前積層（Foreset）；沉積構造以下切型板狀交錯層理為主，可見流水或浪成小型沙紋交錯層理及槽狀交錯層理。其代表層序為三角洲前緣的河口壩層序。粒度下細上粗，滲透率下小上大，多呈現出有規律的向上變化，其孔、滲的相應關係也為反韻律，是油氣田注水開發的良好儲集砂層。夾層一般出現於砂體的中下部，其側向連續性較好，往上出現的頻率急劇減少；無底積層伴生時，一般泥質夾層不發育。該沉積作用形成的砂體在測井曲線上表現為倒鐘形或漏斗形。其砂體在空間上的疊置形式表現出，受基準面規模大小變化的制約，橫向上多為多邊合併—多邊分叉式，而縱向上常呈梯狀延展式。

側向加積

側向加積（Lateral accretion），簡稱側積 ，廣義的側向加積是指沉積物堆積於一個斜坡地貌上，而整個加積過程中並不發生改變這一斜坡的地形特徵，只引起沉積物沿坡向下進行側向移動或堆積。這裡主要是指發生在河道內部，由於河道的彎曲使水流形成側向運動並造成沉積物重新分布的過程，它是形成曲流點沙壩（也稱邊灘）的主要成因機理。沉積物的搬運方式以混合負載為主，沉積物粒度可粗可細，其關鍵是在河道的彎曲部位，表現出凹岸侵蝕，凸岸加積。沉積物的特點是形成典型的、向上變細的漸變正韻律結構特徵，在整個層序中粗粒部分所占的比率在50～70%之間，沉積構造以低角度下切型板狀交錯層理為主。測井曲線上表現為鐘型或鋸齒狀鐘型，代表層序為砂質曲流河的點砂壩沉積，其孔、滲的對應關係一般很好，而其層內非均質特點屬強烈的正韻律非均質，這種儲層在進行油氣田開發時，是最容易造成水竄的流動單元。其砂體在空間上的疊置形式為典型的單向或雙向階梯式，即可出現單邊或多邊式，反映出河道的側向遷移、分叉與合併較為頻繁。

以上三種沉積作用也是盆地充填的三種最基本形式，並已被大多數地質學家和石油工作者採納和使用，可以說它們是碎屑岩形成過程中最基本的三種沉積物堆積方式。

漫積

漫積（Overbank or Sheet Flow Accretion） ，漫積通常是指沖積扇環境的漫流沉積作用，即形成沖積扇端的片汜沉積。本文把它拓展為由於河水或洪水漫過堤岸，遠離河道，流速減慢，大量懸浮物質卸載形成的沖積泛濫平原沉積。這種定義與國外文獻中的Sheetflow Deposition 相當，主要是由於漫岸流將懸浮物攜帶到泛濫平原堆積而成，沉積物在垂向上可以逐漸增厚，其搬運方式為懸浮負載。因而，此作用既可形成各類扇端的片汜沉積，也可形成河道兩側的（天然）堤岸和決口扇沉積體。

此類沉積的間歇性強，多形成薄層細粒的沉積物，以粉細砂為主。垂向上沉積物可以逐漸增厚，無明顯的韻律特點。沉積構造以流水小型沙紋（Current ripple）交錯層理為主。當與其它砂體疊合連通時，通常以細粒的較低滲透薄層（細砂和粉細砂）面貌出現；當以獨立砂體作為儲層時，由於層薄，孔、滲變化不大，非均質程度很弱，可視為層內均質體來對待。由於這種作用多為基準面緩慢下降條件下所發生的沉積，故砂體在空間的疊置形式多以透鏡－席狀交叉式，即剖面上常表現為條帶狀，平面上為席狀。

篩積

篩積（Sieve accretion） ，主要是指發生在沖積扇的扇中平原，大量礫石已堆積的前提下，細粒物質沉積在搬運卸載的過程中，因前期堆積的礫石形似篩子一樣具高滲透性，使細粒物向下滲透並產生選擇性沉積的過程。

從其定義來看，篩積也稱篩狀沉積（Sieve deposition），是從洪水開始形成的早期就開始發育了，它在交匯點處形成河道或河谷中的障礙物，後來的片流經過這些障礙物時，由於水流能量的變化而發生分叉或選擇性沉積。

因而，篩積物主要是由次稜角狀的粗—巨礫所組成，礫石本身的分選較好，礫石很少呈疊瓦狀排列。礫間充填的主要是砂粒級沉積，使最後的沉積物呈明顯的雙眾數或多眾數分布，屬多級顆粒支撐。 它們在沖積扇砂礫岩體中以特高滲透率的簿層（“賊層”）形式出現，儘管厚度不大，展布不廣，但使得沖積扇砂礫岩的層內非均質性嚴重地複雜化。

選積

選積（Winnowing or swashing accretion） ，是由於匯水盆地的波浪作用使浪基面以上的沙質顆粒產生來回的淘洗而形成灘壩的沉積作用，通常可發育較好的沖洗層理，這是由於沿岸流、回流及波浪共同的作用結果。

這一沉積方式形成的產物有濱岸環境的灘砂、堡壩及沿岸壩等。由於其特殊的沉積作用，造成沉積物的韻律特徵一般並不十分明顯，尤其是灘砂沉積，它取決於水位的進退或基準面的變化。但是濱

岸砂壩則多為反韻律結構特徵，這是由於此作用將壩頂的細粒物簸選到邊緣，使得頂部顆粒較粗所致。岩性特點是粒度可粗可細，粗者可達礫岩（礫石灘），但以中細砂岩為多、分選磨圓很好。在粉砂岩和泥岩中可見大量的生物擾動構造。其孔、滲對應關係良好，滲透率的級差和變異係數並不大，層內非均質性較弱，即比較均勻；當灘砂中由於回流的作用而發育灘砂水道時，其儲層的非均質也表現出較強的特點。儲層的物性特點多為高孔高滲型，通常這類儲層有利高產注水開採。測井曲線上通常表現為高幅齒鋸狀箱形或似漏斗形，其規模的大小取決於匯水盆地。由於基準面的變化不大，砂體的空間疊置形式通常為層狀延展式或多邊式。

填積

填積（Aggradation and channel filling） ，主要是指河道內的充填沉積，這一過程是河流攜帶的大量沉積物在流水的能量小於顆粒自身的重量時，沉積物發生卸載並充填於河道內的堆積過程。這種加積常形成於順直河、網狀河與及三角洲分流河道之中，是機械分異作用的結果，形成的沉積構造以槽狀交錯層理為主，反映了河道的下切與充填。由於機械分異作用，故在垂向上形成正韻律，表現在測井曲線上為幅度中等的鋸齒狀鐘形，粒度範圍從粗砂到細砂，其分選中等偏差，其孔、滲在垂向上也為正韻律的特點，而滲透率的級差和變異係數中等偏小，表現為較弱的正韻律非均質性，層內可存在不連續的泥質夾層。沉積物多呈帶狀或網狀出現，砂體的疊置橫切剖面上常表現為透鏡狀孤立式或多邊分叉式。

濁積

濁積（Turbidity accretion or deposition） ，是指沉積物和水的混合物中由流體紊動向上的分力支撐顆粒，使沉積物呈懸浮狀態，並與上覆水體形成明顯的密度差，在密度差引起的重力作用下，沉積物沿著（水下）斜坡流動並向前堆積的過程。

其層序特點為典型的鮑馬序列，其水動力條件從底到頂代表了高流態到低流態（即福勞德數Fr>1至Fr≤1的逐漸減弱過程。垂向上通常為多箇中—小正韻律的疊加，其非均質程度可大、可小，多數情況下為中等偏弱的非均質特徵，孔、滲對應關係一般，無明顯的最高滲透率段，其代表為偏正的複合韻律非均質性。測井上為多個高幅度的鋸齒狀鐘形或箱形疊加。此類儲層的最大特點是多層系與多韻律的疊加，砂體在空間上的疊置形式多以壘狀多層式存在，當為多期沉積時，可以形成很厚的儲集體。