沉积环境分析第3章大陆环境_2河流.ppt

第二节河流沉积 一 河流的分类按河道的数量及其弯曲程度分为 平直河 曲流河 辫状河网状河 第三章大陆碎屑沉积环境 河流的分类 1 按照河流搬运的沉积载荷类型 河道的几何形态和沉积类型 将平原河流分为 富砂的低弯度河 富泥的低弯度河 混合载荷的曲流河 2 复合的河道形态 交织河是指被泛滥平原分成若干条彼此分隔而又汇合的持久河道系统 各条支流可以有不同的弯曲度 分支河是因原始河道快速加积淤塞 分支而成的 第三章大陆碎屑沉积环境 河流的分类 黄河 长江 环境特征 曲流河的突出特征是因河道侧向侵蚀呈明显的弯曲状 河道凹岸遭受侵蚀 在凸岸发生堆积 形成曲流沙坝 在河道强烈弯曲的地段 河流在洪水期可因截弯取直或决口发生改道 使部分老河道废弃 第三章大陆碎屑沉积环境 曲流河体系 曲流河 第三章大陆碎屑沉积环境 曲流河体系 曲流河沉积包括河道沉积和泛滥平原沉积两部分 河道 主要发育河床 边滩 心滩 泛滥平原 河漫滩 河岸两旁的谷底平原 枯水期高出水面 洪水期遭水淹 为汛期河水溢出河道淤积而成 狭义泛滥平原指河漫滩 广义泛滥平原包括天然堤 决口扇 河漫滩 牛轭湖 1 河道沉积 滞留沉积 河道底被侵蚀成起伏不平的冲刷面 砾石 植物干和泥砾等粗颗粒滞留其上 曲流沙坝沉积 沙坝近主流线的较深水区 通常沉积大型槽状交错层中 粗砂 它们构成沙坝的下部单位 在远离主流线的沙坝较高部位 水深变浅 沉积物粒度变细 主要形成小型交错层的细砂 造成特征的向上变细的沉积序列 第三章大陆碎屑沉积环境 曲流河体系 废弃河道沉积 曲流河道可因流槽截直逐渐废弃 也可因曲流颈部截直突然废弃 河道淤塞变成牛轭湖 沉积较厚的泥质沉积物 称为泥质塞 牛轭湖沉积纹理发育 富含植物残骸 第三章大陆碎屑沉积环境 曲流河体系 2 河漫滩沉积河漫滩沉积又称河道间 包括冲积平原上除了河道以外的广大地区 主要是由溢岸洪水引起的垂向加积单元 河漫滩可以分为天然堤 决口扇和泛滥盆地沉积单元 天然堤和决口扇沉积分布于河道边缘 沉积物略粗 统称为河道边缘相 第三章大陆碎屑沉积环境 曲流河体系 天然堤沉积 天然堤是位于河道岸边的楔状沉积物突起 主要为砂 粉砂和泥质沉积物构成的薄互层 其中砂及粉砂层具有小型交错层和平行层理 泥质层具水平层理 第三章大陆碎屑沉积环境 曲流河体系 决口扇沉积 决口扇是河水在洪水期冲决天然堤向泛滥盆地倾泻时形成的扇状或舌状砂质沉积体 常含大量植物碎片及泥砾 有小 中型槽状交错层 沙纹层理 流水波痕 粒序层 平行层理等 第三章大陆碎屑沉积环境 曲流河体系 泛滥盆地及泛滥平原沉积泛滥盆地沉积 主要为水平纹层状的泥质层夹细砂或粉砂质薄层 富含植物化石和根迹 泛滥平原沉积 专指因河道迅速迁移 河道间地区的所有溢岸沉积物 主要为细砂 粉砂和粘土 小型交错层及平行层理常见 富含植物碎片 干裂等 第三章大陆碎屑沉积环境 曲流河体系 第三章大陆碎屑沉积环境 曲流河体系 3 河道砂体的形态曲流河是一种河漫滩沉积比较发育的高弯度河流体系 将形成一系列曲流带为细粒的河漫滩沉积包围的条带状 河道砂岩的横剖面形态呈上平下凸的透镜状基底冲刷面起伏明显河道砂岩在等岩性图上呈串珠状的条带 第三章大陆碎屑沉积环境 曲流河体系 第三章大陆碎屑沉积环境 辫状河体系 辫状河由一系列宽而浅的河道 河道砂坝 心滩 及冲积岛组成 其边滩不发育 河漫滩发育较少 心滩主要由粗粒物质组成 如果在中下游 河流中负载含量高 沉积物虽细 但亦可表现为辫状河流性质 如印度的布拉马普特拉河及我国黄河中下游河段即属此例 1 沉积环境辫状河由一系列宽而浅的河道 河道沙坝及河间冲积岛组成 第三章大陆碎屑沉积环境 辫状河体系 2 沉积特征辫状河底界为冲刷构造 冲槽 冲坑 主体发育心滩 心滩分为活动性心滩 河间冲积岛 心滩长轴多平行水流方向延伸 与边滩比较 心滩沉积较粗 砂和含砾砂为主 粒度变化较大 成分较复杂 常为长石砂岩类或岩屑砂岩类 发育不同类型的中 大型交错层理 在低水位期 洪水期 河道废弃以后 可发生细粒悬浮物的加积作用 但不如曲流河发育 缺乏天然堤和决口扇沉积 第三章大陆碎屑沉积环境 辫状河体系 史密斯 1974 把心滩划分为4种类型 纵向沙坝 横向沙坝 斜向沙坝 曲流沙坝 纵向沙坝 由平行沙坝的单向水流形成 常见于砾质辫状河端部 沉积物通常较粗 发育板状交错层理 横向沙坝 位于河道变宽或较深部位 由水流发散和方向变化形成 在砂质辫状河中更为常见 发育板状交错层理 斜向沙坝 在主河道弯曲 流量不对称时产生 曲流沙坝 辫状河中较少见 其典型特征与曲流河边滩沉积相似 第三章大陆碎屑沉积环境 辫状河体系 3 辫状河的垂向沉积序列该沉积层序的最底部为河床滞留沉积 以含泥砾的粗砂岩和砾质砂岩为主 与下伏层呈侵蚀冲刷接触 SS 其上为不清晰的大型槽状交错层理含砾粗砂岩 A 具清楚槽状交错层理的粗砂岩 B 及板状交错层理砂岩 C 再向上主要由小型板状交错层理砂岩 D 组成 偶见大型水道冲刷充填交错层理砂岩 E 第三章大陆碎屑沉积环境 辫状河体系 顶部由垂向加积的波状交错层理粉砂岩和泥岩互层 F 及一些具模糊不清的 角度平缓的交错层理的砂岩 G 组成 辫状河 第三章大陆碎屑沉积环境 辫状河体系 第三章大陆碎屑沉积环境 辫状河体系 1 环境特征富泥的低弯度河主要分布于地形平坦的滨岸平原 河流的河道狭窄 河流以垂向侵蚀为主 基底呈强烈的起伏状 河道横剖面一般为对称或近于对称的曲线状 河道宽 深比一般小于10 河道常为交织状或网状 河道被泛滥平原分隔 河道间常发育有沼泽和小型湖泊 植物茂盛 排水不畅 第三章大陆碎屑沉积环境 富泥的低弯度河体系 2 沉积相河道基底冲刷面起伏强烈 常具滞留沉积物河道的下部砂质单位以大型槽状交错层砂 向上或逐渐递变为粉砂 泥质沉积 或者突然泥质塞接触 富泥的低弯度河道砂体形态呈伸长状的狭窄条带 横剖面为对称或近于对称的上平下凸的透镜体具有十分发育的河漫滩及沼泽沉积 常夹煤线或煤层 植物化石及根迹发育砂 泥比小于1 1 4 1 8 河道砂体呈分支状或交织状锒嵌于漫滩的泥质沉积之中 古流向分散 第三章大陆碎屑沉积环境 富泥的低弯度河体系 1 环境特征交织河流指的是被一些植被岛 天然堤和湿地组成的洪泛平原分隔开的 具有细粒沉积物 粉砂和泥 稳定堤岸 低坡降 深而窄 顺直到弯曲的相互联系在一起的许多河道所形成的网状水系 第三章大陆碎屑沉积环境 交织河体系 2 沉积相 1 河道沉积主要为砂和砾组成的深而狭窄的条带状沉积 底部具有明显的侵蚀面 平原区以砂质河道沉积为主 底部也可有薄的砾石层 山区主要发育砾质河道 河道充填砂层具板状交错层理 2 天然堤沉积一般厚数米 宽数十米至数千米 沉积物由纹层状细砂和粉砂薄层组成 偶夹有机质透镜体 3 决口扇沉积砂质决口扇沉积在网状河流体系中极为普遍 通常是细砂及粗粉砂组成的叶状沙席 扇底部为纹层状粗粉砂和细砂 再上为一向上变粗的厚层序 具流水波痕和少量高角度交错层理的中粒砂及细砾沉积物 上部扇沉积物粒度变细为溢岸泥质沉积 其上植被繁茂 第三章大陆碎屑沉积环境 交织河体系 4 泛滥湖泊沉积在湿地环境普遍发育有大小不等的浅水湖泊次环境 主要为纹层状粉砂质粘土 但常因生物的扰动纹层完全破坏 5 沼泽沉积沼泽沉积多为生物扰动的泥质沉积物 有时由薄纹层有机质和碎屑泥沉积 粉砂质泥和泥质粉砂 所组成 含有大量水生植物群 泥炭沼泽沉积一般为泥炭层 厚度多变 分布面积广泛 可达数十平方千米 交织河流的分支河道间的湿地长期发育的沼泽和泥炭沼泽可以形成巨厚的煤层 交织河流晚期的废弃河道和河道间浅湖均可演变为沼泽环境 也是很好的聚煤场所 第三章大陆碎屑沉积环境 交织河体系 对常年河流搬运的推移载荷和悬移载荷的比率与河道横剖面和平面形态 以宽 深比和弯曲度表示 之间的基本关系的经验观察 将河道分为推移载荷型 混合载荷型和悬移载荷型三类 就每一种河道类型来说 其侵蚀特征 沉积类型 弯曲度范围以及在河道周围沉积的悬移载荷的比值等都有明显的一致性 虽然Schumm的分类在定量方面还存在一些问题 其定量参数也难于应用于古代沉积 但是各种参数的定性关系经过改造 将之归纳为河道充填组分 河道几何形态 内部构造和侧向关系等几项参数后 可以作为鉴别古河道体系的判据 第三章大陆碎屑沉积环境 不同类型河流的沉积特征 第三章大陆碎屑沉积环境 不同类型河流的沉积特征 河流砂体是油气储集层 河流砂体岩性变化大 内部储油物性的非均质性较为明显 河道 边滩 心滩的储油物性最好 横向上透镜体中部储油物性较好 向两侧变差 古河流沙体可形成岩性圈闭油藏 地层 岩性圈闭油藏以及构造 岩性圈闭油藏 如美国怀俄明州下白垩统砂岩中的凯奥蒂溪油田 米勒溪油田 加拿大阿尔伯达省贝尔希尔油田都为河流相的岩性油藏和地层 岩性油藏 我国鄂尔多斯盆地中生界的油田也属河流相成因 渤海湾盆地上第三系馆陶组相继发现了河流相沙体储集层的大型油气田 如胜利油田的孤岛和孤东油田 是上第三系馆陶组河流相沙体作为储集层的大型高产油田 河流沉积体系主要由河道沉积与河漫滩沉积彼此镶嵌而成 河道相是其最特征的组分 并构成了河流沉积体系的骨架 因此识别河道沉积就成了对河流沉积体系进行解释和制图的关键 1 辫状河沉积以河道砂岩为主 河漫滩沉积不发育 整个剖面中 河道砂与漫滩沉积之比通常大于1 最高可达4以上 河道沉积的突出特征为 1 主要为中 粗粒砂岩 2 具河道坝序列 但是在剖面上常是不完整旋回反复叠置的巨厚层 最大厚度逾百米 3 垂向上粒序性较差 自然电位曲线形态多为箱状 4 砂体呈宽阔的板状 宽 厚比大 多河道充填的砂岩在侧向上彼此连接成席状 5 砂体基底冲刷面比较平坦 厚度在区域上变化小 第三章大陆碎屑沉积环境 不同类型河流的沉积特征 2 曲流河沉积具有较发育的河漫滩沉积 整个相序砂 泥比近于1 河道沉积特征 1 主要由中 细粒砂岩组成 2 具曲流沙坝序列 在剖面上可以是完整的序列 或是不完整旋回叠置的厚砂体 砂体厚度一般10 30m 3 正粒序发育 自然电位曲线多呈钟状 4 砂体横剖面上平下凸的透镜体 四周为细粒的河漫滩沉积包围 砂厚图呈不规则的串珠状条带 5 砂岩基底冲刷面起伏明显 最大起伏可达3 4m 第三章大陆碎屑沉积环境 不同类型河流的沉积特征 3 富泥的低弯 变 度河沉积河道砂岩的百分数较低 但河漫滩的细粒沉积却十分发育 其中常夹煤线及煤层 砂 泥比通常大大小于1 一般为1 2或2 3 河道砂体具体的特征主要为 1 主要为细粒砂岩 局部为中 细砂岩 2 砂体具边滩沙坝序列或河道充填序列 序列上部常见泥质塞 3 垂向上正粒序明显或模糊 自然电位曲线呈钟状或块状 4 砂体呈上平下凸的透镜体 横剖面形态比较对称 规模较小 厚度一般在5 12m 宽度小于300m 宽 厚比小于20 砂厚图等值线呈狭窄的条带状或豆荚状 5 基底冲刷面起伏强烈 第三章大陆碎屑沉积环境 不同类型河流的沉积特征 第三章大陆碎屑沉积环境 不同类型河流的沉积特征 第三章大陆碎屑沉积环境 河流沉积的主要鉴别标志 1 岩石类型及其组合河流沉积发育的岩石类型以碎屑岩为主 次为粘土岩 碳酸盐岩极少出现 在碎屑岩中 又以砂岩和粉砂岩为主 砾岩多出现在山区河流和平原河流的河床沉积中 碎屑岩的物质成分杂 它与源区以及河流流域的基岩成分有关 一般不稳定组分高 成熟度低 砾岩多为复成分的 砂岩以长石砂岩 岩屑砂岩为主 个别也出现石英砂岩 泥质胶结者居多 间或有钙 铁质胶结者 大多数河流的水介质是弱氧化的 并几乎是中性至弱酸性的 故河流相沉积中不出现海绿石 菱铁矿等二价铁矿物也常见 粘土矿物以高岭右较多 伊利石较少 2 结构河流体系碎屑沉积物以砂 粉砂为主 分选差至中等 分选系数一般大于1 粒度频率曲线常为双峰 粒度概率曲线显示明显的两段型 且以跳跃总体为特征 其分布范围为1 75 3 0 之间 跳跃总体与悬浮总体之间的截点在2 75 3 5 之间 悬浮总体的含量为2 30 通常缺乏滚动总体 如果有 也比1 粗 第三章大陆碎屑沉积环境 河流沉积的主要鉴别标志 河流的水流属牵引流 故河流相沉积在牵引流综合C一M图上呈S形 它有较发育的PQ QR和RS段 第三章大陆碎屑沉积环境 河流沉积的主要鉴别标志 3 沉积构造河流相层理发育 类型繁多 但以大型板状和大型槽状交错层理为特征 一般有半数以上的层具交错层理 细层倾斜方向指向砂体延伸方向 倾角15 30o 由下至上层系及细层的厚度变薄 粒度变细 细层具粒度正韵律 层系厚度很少超过1m 一般为30cm或更薄 在河流沉积的剖面上 大型板状 槽状交错层理发育在下部 小型者发育在上部 波状层理发育在剖面顶部 第三章大陆碎屑沉积环境 河流沉积的主要鉴别标志 河流沉积中常见流水不对称波痕 也可见砾石的叠瓦状排列 扁平面向上游倾斜 倾角约为10 30 河流沉积的最底部常具明显的侵蚀 切割及冲刷构造 并常含泥砾及下伏层的砾石 第三章大陆碎屑沉积环境 河流沉积的主要鉴别标志 4 生物化石河流体系生物化石二般保存不好 通常较难见到动物化石及较完整的植物化石 所见者常是破碎的植物枝 干 叶等 河床亚相典型的指相化石为硅化木 它是植物的干或茎在开放系统条件下硅化而成 河漫沼泽沉积中可见炭化植物屑或完整的植物化石 它们多是在封闭缺氧条件下保存下来的 在时代较新的河流地层中可见到脊椎动物化石 第三章大陆碎屑沉积环境 河流沉积的主要鉴别标志 5 沉积层序在沉积剖面上 自下而上表现为下粗上细间断性正韵律或正旋回 每个旋回底部发育有明显的底冲刷现象 典型的河流沉积剖面应具有完