紅河三角洲沉積相及其形成模式研究

時(shí)培兵　褚慶忠　陳小哲　梁武斌　謝啟紅　邵先杰

(燕山大學(xué)石油工程系， 河北 秦皇島 066004)

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紅河三角洲沉積相及其形成模式研究

時(shí)培兵褚慶忠陳小哲梁武斌謝啟紅邵先杰

(燕山大學(xué)石油工程系， 河北 秦皇島 066004)

摘要：應(yīng)用Google Earth 軟件對(duì)紅河三角洲地貌進(jìn)行取點(diǎn)分析，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)、沉積背景資料詳細(xì)研究紅河三角洲的沉積相與沉積機(jī)制。紅河三角洲發(fā)育形成典型的三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲3層結(jié)構(gòu)，三角洲平原沼澤微相發(fā)育，三角洲前緣東北部河口砂壩較為發(fā)育。將其形成模式劃分為平原分流河道形成階段、三角洲進(jìn)積階段和現(xiàn)代發(fā)育階段，分析三角洲季節(jié)性沉積、高密度流體的主要特征。

關(guān)鍵詞：紅河三角洲； 沉積相； 形成模式； 三角洲前緣； 前三角洲

紅河三角洲發(fā)育于越南北部，由紅河及其支流經(jīng)沉積作用而形成。三角洲沉積體系沙層發(fā)育，是良好的油氣儲(chǔ)集層，受到廣泛關(guān)注。目前已有大量關(guān)于紅河三角洲的表層沉積物、生物多樣性及沿海水動(dòng)力作用的研究成果[1-8]，但涉及到三角洲沉積相及其沉積特征的研究較少。本次研究主要基于各類文獻(xiàn)，采用遙感衛(wèi)星技術(shù)對(duì)紅河三角洲進(jìn)行沉積相帶劃分及分析，以期對(duì)該區(qū)三角洲形成演變提供理論參考。

1區(qū)域地質(zhì)概況

紅河發(fā)源于我國(guó)云南省中部，全長(zhǎng)約1 200 km，流域面積約3.81×104km2，流域地處20°N至25.5°N間。紅河屬典型的熱帶河流，雨季時(shí)徑流量高達(dá)2 300 m3s，年平均徑流量約750 m3s,年輸沙量1.3億t。因?yàn)楹恿髁鹘?jīng)熱帶紅土區(qū)，水中溶有紅土顆粒，水體呈紅色，故名紅河。

紅河三角洲是東南亞的第4大三角洲，分布于地理坐標(biāo)105°52′E至106°50′E以及20°5′N至21°8′N之間的區(qū)域，呈朵狀向北部灣展開(見圖1)，縱向長(zhǎng)150 km(垂直于海岸線方向)。三角洲被山脈包圍，位于北西 — 南東向新近紀(jì)沉積盆地中，紅河斷裂系統(tǒng)控制了紅河的排放區(qū)域及三角洲發(fā)育走向。平原地勢(shì)低平，屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候，常年高溫多雨，年均降水量在1 500 mm以上，河流密布。

圖1　紅河三角洲衛(wèi)星圖

2沉積相特征分析

采用Google Earth 軟件對(duì)紅河三角洲進(jìn)行取點(diǎn)分析，繪制出其海拔等值線圖(見圖2)。參考取心資料[2]，結(jié)合區(qū)域沉積背景及砂體展布特征，將其劃分為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲3個(gè)亞相。

2.1三角洲平原亞相

由Google Earth軟件測(cè)量數(shù)據(jù)分析，三角洲平原坡降小于0.001，地勢(shì)低平，平均海拔為3 m。整個(gè)三角洲平原地勢(shì)表現(xiàn)為東北高、西南低的走向，三角洲平原根部寬度約80 km，縱向長(zhǎng)度150 km。三角洲平原發(fā)育有平原分流河道、泛濫平原、沼澤和澙湖微相。

圖2　紅河三角洲海拔等值線圖

2.1.1平原分流河道

平原上主要發(fā)育Ba Lat和Thai Binh兩條支流，兩者支流交匯，共同構(gòu)成網(wǎng)狀水系。其中Ba Lat河長(zhǎng)145 km，彎曲系數(shù)達(dá)1.3，輸送了約65%的徑流量；Thai Binh河長(zhǎng)143 km，彎曲系數(shù)達(dá)1.4，輸送了約20%的徑流量。河流受季節(jié)性降雨的影響比較明顯，有90%的沉積物在夏季沉積，沉積物質(zhì)量濃度高達(dá)11 kgm3[1]。三角洲中上游河道以中細(xì)砂沉積為主，含礫石層，分選性較好，具有一定的磨圓度，發(fā)育形成板狀交錯(cuò)層理；下游河口流域，坡降低，水速減緩，以細(xì)粉砂沉積為主，夾雜紅棕色黏土，可見洪水期沖刷痕。河道整體以正粒序?yàn)橹?，局部區(qū)域見潮汐作用沉積形成的泥層，含植物碎屑。

2.1.2泛濫平原

泛濫平原主要是由于季節(jié)性降雨導(dǎo)致河水溢出而形成。根據(jù)取心資料分析[2]，沉積物以粉砂、黏土為主，北部沉積較厚，約為10 m；向南變薄，約1～3 m。發(fā)育形成水平層理和交錯(cuò)層理，呈正粒序。該區(qū)域植物根系豐富，具有鐵質(zhì)包殼鐵銹斑，正是亞熱帶高溫多雨氣候特點(diǎn)的反映。從下到上，地層的孔洞減少，生物擾動(dòng)性降低，木質(zhì)和植物碎屑增多，表現(xiàn)出典型的進(jìn)積三角洲特征。

2.1.3沼澤

發(fā)育在平原分流河道間的低洼地區(qū)，屬滯留還原環(huán)境。紅河三角洲平原的沼澤類型包括濱岸潮坪沼澤和河漫灘沼澤，以粉砂和黏土為主[3]。受周期性季風(fēng)和汛期的影響，整體向上發(fā)育有砂層、黏土層、砂層，砂層可見3～5 mm的貝殼層，見水平層理和交錯(cuò)層理。紅河三角洲平原沼澤大面積發(fā)育，推測(cè)可能受以下因素影響：(1)氣候條件，亞熱帶季風(fēng)氣候，高溫多雨的條件利于沼澤環(huán)境發(fā)育；(2)水文條件，三角洲平原分流河道下游坡降小，河槽曲率大，水量多，構(gòu)成網(wǎng)狀水系，沼澤覆蓋率大；(3)地質(zhì)地貌，早期的地表沉積以河漫灘相黏土為主[4]，透水能力較弱，為沼澤提供了良好的發(fā)育空間。

2.1.4澙湖

澙湖主要是由于堤島或沙嘴與外海隔開而形成。澙湖面積約210 km2，水深平均2 m，以紅褐色泥質(zhì)粉砂和砂質(zhì)黏土沉積為主，分選性較差。近陸側(cè)澙湖沉積物為灰色泥質(zhì)細(xì)砂，有機(jī)質(zhì)含量豐富；近海側(cè)澙湖沉積物為紅褐色黏土及砂質(zhì)泥巖[5]。沉積構(gòu)造上多發(fā)育有槽狀、板狀層理，含大量生物孔穴；臨海區(qū)域水平層理清晰，反映出了水流流速的變化。

2.2三角洲前緣

三角洲前緣分布于等值線-18～-2 m區(qū)域，主要發(fā)育有水下分流河道、水下分流間灣、河口砂壩和席狀砂微相。

2.2.1水下分流河道

水下分流河道是平原分流河道在海里的延伸部分，等值線向陸地高值凸出：一種是向前延伸逐漸消失；另一種是前端沉積形成河口砂壩，分叉前積。紅河三角洲前緣水下分流河道發(fā)育，河道寬度80～150 m，平均延伸距離約1 000 m，沉積物以細(xì)砂為主，夾雜有黏土。

2.2.2水下分流間灣

水下分流間灣是分流河道之間相對(duì)內(nèi)凹的海灣地區(qū)，屬于低能量環(huán)境。沉積物以黏土為主，含少量細(xì)粉砂，呈微紅色至褐色，發(fā)育形成水平層理、透鏡狀層理，可見生物介殼和蟲孔。在垂向剖面上，表層可見紅褐色淤泥；中層粉砂和淤泥交互，呈灰色，夾雜生物殼、植物碎屑；底部以細(xì)砂為主。整體由下往上，粒度由粗變細(xì)，表現(xiàn)出推進(jìn)式的層序[6]。

2.2.3河口砂壩

河口砂壩分布于等值線-12～-2 m區(qū)域，等值線向海洋凸出。河口砂壩多分布在前緣東北部，最大砂壩縱向長(zhǎng)約5 km，面積約8 km2。在西南部區(qū)域，因季風(fēng)作用，河口砂壩不發(fā)育，且容易被沿岸流沖刷，分布不穩(wěn)定。沉積物以細(xì)砂和粉砂為主，多發(fā)育形成水平、槽狀層理，反粒序。當(dāng)徑流與潮流一致時(shí)，沉積物相對(duì)較粗；徑流受頂托作用時(shí)，沉積物較細(xì)。

2.2.4席狀砂

席狀砂分布于等值線-18～-10 m區(qū)域，呈席狀和帶狀，砂體剖面可見連續(xù)性透鏡體。寬度為 2～3 km，沉積物以粉砂為主，發(fā)育波狀層理。在前緣東北部區(qū)域，水環(huán)境穩(wěn)定，席狀砂有所發(fā)育，沉積構(gòu)造夾雜植物碎屑。在西南部區(qū)域，沉積物被遷移、改造，席狀砂不發(fā)育。

2.3前三角洲

紅河攜帶的高密度流體對(duì)前緣沖擊引發(fā)滑塌、泥質(zhì)粉砂流等次生流體，經(jīng)潮汐、沿岸流的改造分配，形成以泥為主的沉積帶，分布于等值線-30～-18 m區(qū)域，坡降為0.001 6～0.003 0，厚約8 m。沉積構(gòu)造多發(fā)育水平層理，間雜有風(fēng)暴砂層，逐漸過渡至淺海沉積相。水生物活動(dòng)頻繁，化石、生物遺跡豐富[7]。

3紅河三角洲形成模式及特征分析

3.1形成模式

紅河三角洲的沉積過程未曾間斷，一般認(rèn)為其沉積相的縱向沉積特征就是橫向特征的反映。根據(jù)Susumu等人的三角洲平原鉆孔取心資料[2]，繪制圖3所示紅河三角洲沉積序列綜合柱狀圖。將紅河三角洲發(fā)育演變過程劃分為3個(gè)階段：第一階段為平原分流河道形成階段，紅河三角洲位于被寒武紀(jì)和中生代沉積巖山脈包圍的沉積盆地中，盆地入口處坡降較大，河流迅速前積，平原分流河道發(fā)育、改道與泛濫平原沉積，發(fā)育早期的漏斗狀三角洲[8]；第二階段為三角洲進(jìn)積階段，全新世后期海平面上升停止，遠(yuǎn)端大于近端的沉積速率，三角洲前積，浪控作用開始顯現(xiàn)，三角洲由漏斗狀向平直形態(tài)發(fā)育；第三階段為現(xiàn)代三角洲發(fā)育階段，隨著最近2 000年來的人類活動(dòng)，沉積物排放量顯著增加，三角洲快速進(jìn)積，此時(shí)浪控作用為主導(dǎo)，沉積物被沿岸流擴(kuò)散和改造，形成現(xiàn)代朵狀地貌[9]。圖4所示為紅河三角洲演變模式圖。

圖3　紅河三角洲沉積序列綜合柱狀圖

圖4　紅河三角洲演變模式圖

3.2特征

紅河三角洲沉積體系具有多種沉積環(huán)境和沉積相帶，基于其地表形態(tài)、水動(dòng)力特征，又可劃分為河控、浪控、潮控沉積體系，因此形成了其獨(dú)特的沉積模式與朵狀形態(tài)。由于紅河三角洲東北區(qū)域山脈阻擋，阻礙了三角洲發(fā)育，未能發(fā)育成典型的朵狀形態(tài)。

紅河上游環(huán)境遭到破壞，水體泥沙含量高，水體密度高于海水密度。所形成的高密度流體能量也較大，對(duì)前緣沉積不斷沖刷，引發(fā)次生流體，流體攜帶的泥沙經(jīng)潮汐、沿岸流改造而擴(kuò)散，最終在前緣相、前三角洲相沉積下來。

紅河流域?qū)儆诩撅L(fēng)氣候，水流量集中在雨季，雨季水流輸送了90%的沉積物。該流域的沉積過程具有明顯的季節(jié)性：在洪水期，紅河流量大，流速高，底床沉積物易于再次懸浮并對(duì)河床產(chǎn)生明顯的沖刷作用；洪水期過后，流速降低，泥沙等沉積物又開始沉積。

4結(jié)語

通過本次研究得到以下認(rèn)識(shí)：

(1)根據(jù)紅河三角洲的等值線特征、沉積環(huán)境、砂體展布特征，可將其沉積體系劃分為三角洲平原、三角洲前緣、前三角洲亞相。

(2)紅河三角洲平原為亞熱帶季候區(qū)，高溫多雨，坡降低，沼澤微相有所發(fā)育；三角洲前緣東北部河道有所發(fā)育，水環(huán)境穩(wěn)定，河口砂壩發(fā)育較充分。

(3)人類采伐森林的行為對(duì)紅河上游環(huán)境造成破壞，使沉積負(fù)載攜帶量加大，是紅河三角洲發(fā)育朵狀形態(tài)最主要的因素。

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Sedimentary Facies and Formation Model of Honghe River Delta

SHIPeibingCHUQingzhongCHENXiaozheLIANGWubinXIEQihongSHAOXianjie

(Department of Petroleum Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao Hebei 066004, China )

Abstract:This paper uses Google Earth software to take langforms of the Honghe river delta, and the sedimentary facies and sedimentary model are studied combining with regional geological and deposition setting. The study shows that: the red river delta develops three layer structures including delta plain, delta front and pro delta; the marsh micro facies is developed in delta plain, and the sand bares micro facies are developed in the northeast of pro delta; the formation model can be divided into three stages including the formation of plain distributary channel stage, the delta progradation stage, modern development stage. This paper also analyzed its seasonal sedimentary and high density fluid characteristics.

Key words:Honghe river delta; sedimentary facies; formation model; delta front; prodelta

收稿日期：2015-08-10

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專項(xiàng)“煤層氣臧儲(chǔ)滲空間特征與滲流機(jī)理研究”(2011ZX05038-001)

作者簡(jiǎn)介：時(shí)培兵(1990 — )，男，燕山大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向?yàn)橛筒孛枋雠c油藏工程。

中圖分類號(hào)：P618

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-1980(2016)02-0018-04