第六节 三角洲相

一、概述

三角洲 (delta)相位于海 (湖)陆之间的过渡地带，是海陆过渡相组的重要组成部分。

三角洲的概念是地质学中最老的概念之一，实际上可追溯到约公元前400年，当时，古希腊历史学家希罗多德看到尼罗河口的冲积平原同希腊字母Δ的形状相似，于是三角洲这个词就产生了。

但有关三角洲的现代定义是在20世纪初才提出的。目前一般认为，三角洲是指曲流河或网状河流入海 (湖)盆地的河口区，因坡度减缓，水流扩散，流速降低，遂将携带之泥沙沉积于此，形成近于顶尖向陆的三角形沉积体。其规模大小主要取决于河流的大小，大河三角洲面积可达几万到几十万平方千米，如我国长江三角洲的面积约为51.8x10³km²。

对于三角洲沉积，很早就有人进行过研究，如吉尔伯特 (Gilbert，1885)对邦维尔湖三角洲 (现定义为扇三角洲)的著名研究工作，但其重要意义并未引起人们足够的重视。从20世纪20年代以来，由于石油地质勘探工作的实践，发现许多油气田与三角洲沉积有关，而且其中往往是大型或特大型油气田。如科威特布尔干油田为世界上第二特大油田，其可采储量为9.4×10⁹t;委内瑞拉马拉开波盆地玻利瓦尔沿岸油田，为世界第三特大油田，它们的主要产油层均属三角洲沉积。另外，墨西哥湾盆地是美国产油最多的一个盆地，它的石油产自白垩系、始新统、渐新统和中新统的砂岩中，其中大部分油气藏与三角洲沉积有关。我国也发现了许多湖相三角洲油田，如东营三角洲、大庆长垣三角洲油田等。

二、三角洲沉积动力学及其沉积作用

三角洲是河流在一个稳定的蓄水体 (海洋、湖泊)中形成的、部分露出水面的、分布于河口地区的沉积体，是河流与蓄水体 (海洋、湖泊)相互作用的产物。三角洲发育受多因素的控制，既有来自河流的，如河流的流量和输沙量，这是形成三角洲的物质基础；也有来自蓄水体的，如蓄水体的水动力条件、盆地地形特征、水体介质密度等。正是如此，也决定了三角洲沉积区的水动力条件最为复杂，既存在来自河水的惯性力，也存在来自蓄水体的波浪、沿岸流等，海洋环境还存在潮汐，复杂多变的水动力条件控制了三角洲形成和演化，以及三角洲沉积体的沉积物性质、分布、形态等特征。

一个三角洲是由河流体系的建设性沉积作用和蓄水体对沉积物改造与再分布之间进行的竞争所最终形成的。根据定义，在一个三角洲体系内，河流在这种相互作用中至少保持着适当的优势。

(一)建设作用

水从河道经河口进入无限制的蓄水盆地的流动，是三角洲少数几种独有的水动力作用之一。越岸泛滥以及由此产生的泛滥平原和天然堤的加积作用，以及河道的下切、迁移和充填作用，同它们在河流体系内的相应部分类似，都反映在三角洲相中。然而，在河流沉积中固有的其他作用，包括冲裂和决口作用，在三角洲中可能更重要。

1. 河口作用

贝茨 (Bates，1953)对三角洲形成的水动力学进行了研究。他将三角洲河口比拟为水力学上的一个喷嘴。河水通过河口流入蓄水体时，形成自由喷射，自由喷流可分为轴状喷流和平面喷流二种流动类型。

(1)轴状喷流：轴状喷流是河水与蓄水体水的混合作用发生在三维空间 (立体的)，其混合作用较快，致使水流速度迅速降低。

(2)平面喷流：平面喷流是河水与蓄水体水的混合作用发生在二维空间 (平面的)，其混合作用较慢，故向盆地方向较远的地方仍可保持较高的流速。

但是，当一条河流注入到相对静止的水体中时，如果没有波浪和潮汐作用较大影响的话，其流动类型取决于这两种水之间的密度差异。密度的差异有以下三种可能性：

(1)流入水密度较高 (高密度流)。当流入水的密度大于蓄水体的水密度时，这种高密度流的流动是沿着水底发生的平面喷流 (图5-48)。这种情况常发生在大陆坡上，未固结的海底沉积物因受重力或其他外力作用而发生滑塌或滑动，其结果可形成浊流。这种浊流能侵蚀海底峡谷，并沿海底峡谷流动，在峡谷口附近形成海底扇。另外，当冰冷的水流注入较温暖的湖泊中，或者含有大量悬浮负载的洪水水流进入湖泊中时，也可产生类似的流动类型，并形成浊流。但一般含泥沙的河水密度很少超过海水密度，故不能产生这种流动类型。

(2)流入水和蓄水体水密度相等 (等密度流)。当河水注入淡水湖泊时，出现这种情况。其结果可产生轴状喷流类型，两种水发生三维空间的混合作用，而且水流速度迅速降低。在河口附近，底负载迅速堆积，而悬浮负载可沉积在较远处，形成湖泊型三角洲(或称为吉尔伯特型三角洲，现称为扇三角洲)，这种沉积的分布范围一般较小(图5-49)。

(3)流入水密度较小 (低密度流)。这种情况发生在河流入海处。河水中虽含有悬浮物质使其密度增加，但与咸水的密度相比仍是微不足道的。这种低密度水流在咸水面上向海水流动，属于平面喷流类型 (图5-50)。水流量大的河流河水沿水平方向能向外散布很远，可以形成以河流作用为主的海岸三角洲。

2.决口改道作用

沿三角洲分流体系形成的决口扇在三角洲平原的发育中是非常重要的。同在河流体系中一样，决口扇是在洪水期间水和沉积物通过天然堤上的缺口涌出时所形成的。然而，许多三角洲平原分流决口扇的形成比河流中决口扇的形成更复杂。实际上，决口扇可以变成进积到边缘三角洲间海湾的子三角洲。黄河现代三角洲由五期决口改道形成的亚三角洲依次叠置而成(图5-51)。

(二)破坏作用

三角洲破坏作用是各种对建设性河流作用所沉积的沉积物进行改造、改变、再分布或迁移等过程，包括波浪能通量、潮能通量、侵入的恒定盆地流、季节性的风力流，以及由盆地边缘与盆地之间高度差产生的重力势能。

1.波浪和水流的再分布

在几乎所有的蓄水体中均存在波浪能，无论是海洋还是湖泊。潮流和恒定性海流在较大的海盆中是较为常见的形式。在三角洲河口坝或决口分流中的推移质沉积物的沉积作用，使它处于波浪和潮汐改造作用的最佳位置。河口坝脊上的破浪会加强混合作用，产生紊流，使沙子沿沿岸流的方向进行重新堆积。沉积在河口的沙就这样在侧向上重新分布，如果没有多少沙被重新移动，由河道进积作用所产生的沙带就只是简单的扩宽；如果大部分的河口坝被改造，三角洲前缘可能逐渐变为一系列联合的弧形滩脊 (有时称其为沿岸障壁坝)，而泥质仍呈悬浮状态并被从三角洲前缘搬运走。相反地，潮流在河口处的流入流出，会使河流的水流交替增强和减弱，或者发生倒流。重新活动的沉积物沿倾向移动，在分流河口内形成长形沙坝，并向海扩展成宽阔的水下三角洲前缘台地。海水的侵入，使水流散布、减速和混合，促进了推移质和悬移质在河口处的沉积，并加宽了分流河道的下游段，形成漏斗状或港湾状的几何形态。波浪和潮汐对河口坝和三角洲前缘沉积物的改造会进一步改善分选状况。

2.压实和块体重力搬运

河口沉积物及其海洋改造过的三角洲沉积物，位于由重力势能改变、破坏或重新活动的理想位置。首先，砂沉积在前三角洲泥质台地的顶部，该台地一般是迅速沉积而成的、饱和水的、欠压实的和厚度巨大的；其次，砂沉积位于倾斜的前三角洲裙的顶部，虽然三角洲前缘的坡度很少超过几度，但是这样的坡度在未固结的水下沉积物中是不稳定的；其三，大型河流体系的沉积物注入以每年几千万吨来计量，并且在时间与空间上都是不规则分布的。

砂在较大分流河口处的迅速沉积增加了下伏前三角洲泥的负荷，从而产生密度倒置。泥因其高的含水量 (达80%)，所以在其受力时表现为可塑性。欠压实的、低密度的、低渗透率的前三角洲沉积物，其不稳定性因细菌分解有机碎屑生成天然气而进一步增加。沉积物的负荷引起差异压实和流动或前三角洲泥的断裂。在最活跃负荷位置之下的横向和垂向流动，会形成叫做“泥丘”的泥底辟。前三角洲斜坡上的形变作用还产生各种层内构造 (图5-52)。边缘断层和滑塌形成于活动河口、河口坝及其伴生相的附近。大型的弧形滑塌断块常沿三角洲台地和前三角洲斜坡上部的边缘发育，它也可能表现为穿透下伏陆架层序和上斜坡层序长期活动的主生长断层的一部分 (图5-52)。

除了层内形变和差异压实外，沉积在三角洲台地顶部的沉积物还可以重新活动并向坡下迁移。表层滑塌和泥流沉积在进积作用活跃的三角洲前缘是很常见的现象 (图5-52)。沉积物在前三角洲斜坡顶部的迅速沉积，可能会导致浅处沉积层的过陡，由此产生重力滑动、一定的滑塌或沉积物的液化。滑塌和风暴会周期性地扰动与活化前三角洲台地的沉积物。沉积物一旦被携带，就可能以块流或浊流沿前三角洲斜坡向下流动，在前三角洲相层序中沉积或过路进入下邻的斜坡/盆地中。三角洲前缘层序呈现出多变的沉积特征，例如广阔的席状砂、陡峭的或平卧的褶皱层、递变层理、球枕构造和底面印痕。这些特征组合与海底斜坡体系一致，前三角洲与斜坡体系的边界很难确定。然而从古地理以及经济的观点来看，关键因素在于发育一个独立的水下沉积物分散体系，它能将大量的过路推移质沉积从其原始沉积位置三角洲台地的顶部，推至斜坡和盆地的底部。在陡的构造活动盆地边缘，重力流搬运会成为一种具重要意义的甚至是主要的三角洲破坏作用。

(三)朵叶体的废弃和旋回的破坏

海洋作用和重力作用都会持续地对活动的三角洲边缘进行改变与改造。然而，在以朵体的生长与废弃为特征的三角洲体系中，破坏作用和建设作用是交替进行的，这便产生了三角洲沉积中特有的旋回层序。

三角洲朵体的废弃，减少或终结了向三角洲前缘的河流沉积物的供应。然而，海洋作用仍会继续改造和改变三角洲的边缘。再有，当快速沉积、饱含水的前三角洲底泥层持续压实引起三角洲朵的沉降和海侵时，海洋作用的影响会进一步扩大，盆地的沉降会进一步加速沉陷。最后，不活动朵体的大部分或全部表层沉积物会遭受淹没和海洋的改造，从而形成一个上、下均以海相陆架为沉积边界的层序。

(四)三角洲的形成和发育

影响三角洲形成和发育的因素是很复杂的，一般来讲有以下几种：

(1)河流的流速、泄水量、搬运来的泥沙的数量和比例；

(2)泄水和蓄水体的性质，尤其是其相对密度的大小；

(3)蓄水体作用营力的类型 (波浪、潮汐、海流)和强度，特别是与沉积物输入量的相对关系；

(4)三角洲向海推进处的深度；

(5)蓄水体底层的性质；

(6)沉积盆地的构造性质，其中包括沉积盆地的稳定性、沉降速度和海水进退等。

三角洲的形成发育过程实质上是分流河道不断分叉和向海方向不断推进的过程 (图5-53)。在河流入海的河口附近，由于海底坡度减缓，水流分散，流速突然降低，大量底负载物质便堆积下来，形成河口沙坝或分流河口沙坝，我国长江口中的崇明岛属典型实例。

但是，三角洲分流体系向海方向推进，不会无限制地发展下去。分流过分扩展最终会造成河流改道，从而流入坡度较陡的河道，或者由于决口而使主河流改道，致使原来的三角洲废弃。当海水入侵时，其上部沉积物受到海水作用的改造，开始了三角洲的破坏时期。

与此同时，一个新的三角洲便在其附近又开始生长。有时，一个三角洲尚未结束而另一个三角洲已经开始形成。经过一段时间以后，主河道也可以回到原来三角洲废弃的地区，再度产生新的三角洲。总之，上述现象可以多次重复出现，致使各个三角洲之间彼此交错、相互重叠，形成了复合三角洲体系。

三、三角洲的类型

三角洲的形成、发育和形态特征主要受河流作用和蓄水体能量的相对强度所控制。三角洲主要是因河流带来大量泥沙并迅速堆积而成;而海水则对三角洲起着改造、破坏和再分布的作用。因此，在河流与海水相互作用下可产生各种类型的三角洲。三角洲的分类得益于对现代三角洲沉积的综合研究。斯考特和费希尔等(1969)曾根据河流、潮汐、波浪作用强弱将三角洲分为建设性(constructive)三角洲和破坏性(destructive)三角洲两种类型。建设性三角洲是在以河流作用为主、泥沙在河口区堆积的速度远大于波浪所能改造的速度的条件下形成的，其特点是增长速度快、沉积厚、面积大、向海突出、砂泥比低。大型河流入海多形成此类三角洲，且大多数湖泊三角洲也属于此类。当海洋作用增强而超过河流作用时，波浪、潮汐、海流的能量等于或大于河流输人泥沙的能量河口区形成的泥沙经海洋水动力的改造和破坏，甚至阻止了三角洲向海洋中的推进，此时形成的是破坏性三角洲。此类三角洲形成时间短，分布面积小，多为中、小河流入海所形成。Galloway (1996)根据上述三种作用的相对关系，对世界各大河的三角洲进行了分类，提出了三角洲的三端元分类方案(图5-54)。三角形三个端元分别代表了以河流、波浪、潮汐作用为主的三角洲类型,包括以河流作用为主的河控三角洲 (fluvial-dominated delta),以波浪作用为主的浪控三角洲 (wave-dominated delta)和以潮汐作用为主的潮控三角洲(tide-dominated delta)。前者属于建设性三角洲，后两者属于破坏性三角洲。除上述河控的、浪控的和潮控的三种极端类型的三角洲之外，在它们之间尚有一系列过渡类型的三角洲。下面重点介绍一下上述三种极端类型的三角洲。

(一) 河控三角洲

河控三角洲是在河流输入的沉积物数量比海水能量大得多的情况下形成的。根据三角洲的形态，可进一步分为鸟足状三角洲和朵状三角洲两种类型。

1.鸟足状三角洲

鸟足状三角洲是以河流作用为主的高建设性三角洲，又称为舌形或长形三角洲。由于海水作用弱，河流的泥沙输入量大，特别是砂与泥比值低，悬浮负载多，有较发育的天然堤和较固定的分流河道，同时也可沉积很厚的前三角洲泥。分流河口沙坝也发育，且顺着分流河道前延伸，形似鸟爪 (图5-55)。

2.朵状三角洲

朵状三角洲的形态像一个向海方向突出的半圆形 (图5-56)。与鸟足状三角洲相比，此类三角洲的泥沙输入量相对少一些，砂泥比值较高，海水波浪作用有所加强，但河流输入沉积物的数量仍高于波浪和潮汐作用改造的能力。三角洲前缘伸向海洋的指状砂体受到海水冲刷、改造和再分配而形成席状砂层，使三角洲前缘变得较为圆滑而近似于半圆形。欧洲的多瑙河三角洲、非洲的尼日尔三角洲以及我国的黄河三角洲(图5-51) 也都属此类型。

(二)浪控三角洲

浪控三角洲的平面形态呈鸟嘴状，又称为鸟嘴状三角洲。其特点是一般只有一条或二条主河流入海，而分流不多也不大；河流输入海的泥沙量少，砂与泥比值高；而且波浪作用大于河流作用。因此，由河流输入的泥沙很快就被波浪作用再分配，于是在河口两侧形成一系列平行干海岸分布的海滩脊砂或障壁沙坝；而只在河口处才有较多的砂质堆积，形成向海方向突出的河口，形似弓形或鸟嘴状。巴西圣弗兰西斯科河三角洲 (图5-57)或罗纳河三角洲可作为典型实例。若波浪作用进一步加强，几乎完全克服了河流作用，同时又有单向的强沿岸流，则会使河口偏移，甚至与海岸平行。在河口前面建造成直线型障壁岛或障壁沙坝，挡住河口，形成掩闭型的鸟嘴状三角洲，如非洲西岸的塞内加尔河三角洲 (图5-58)。此三角洲在高能波浪及单向强沿岸流的联合作用下，使砂体的分布和排列发生强烈变化。塞内加尔河的总流向走向西，但在接近海岸时转向南—西南方向，致使河口偏移约160km。三角洲平原内的废弃河道也有南偏趋势。

(三) 潮控三角洲

有些河流注入在海水潮汐作用较强的地区。由于潮汐作用远大于河流作用，注入港湾内的河流带来的沉积物只能充填在港湾内堆积成小型三角洲。因其外形受港湾控制，故又称港湾三角洲。如潮汐作用加强，双向的潮汐流和河流洪水的冲刷作用常将河流带来的沉积物在河口的前方改造成线状潮汐沙坝。这些沙坝平行于潮流方向，在河口的前方呈裂指状放射分布，它们充填于潮沟之内或其两侧。澳大利亚北部的巴布亚湾三角洲就是这类三角洲的典型例子 (图5-59)。此外，我国的珠江三角洲、越南的湄公河三角洲和巴布亚湾三角洲也属此类型。

一般来讲，潮汐作用强烈的地区不容易形成三角洲。相反，潮汐对已有的三角洲起着侵蚀和破坏的作用，并将沙子带入海中较远处，而不在河口附近堆积下来，使河口形成具明显特征的喇叭形，并向海方向扩展为较开阔的海湾，即通常所说的河口湾环境。

四、三角洲的沉积模式

(一)河控三角洲沉积模式

河控三角洲能形成厚度大、面积广的大型三角洲，且在地质历史中能保存下来和识别。根据沉积环境和沉积特征，可将三角洲相分为三角洲平原 (deltaic plain)亚相、三角洲前缘 (deltaic front) 亚相和前三角洲 (prodelta) 亚相 (图5-60)。

1. 三角洲平原亚相

三角洲平原亚相是三角洲的陆上沉积部分，其范围包括从河流大量分叉处位置至海平面以上的广大河口地区。三角洲平原沉积的亚环境多种多样，以分流河道(distributary，分支河道)为格架，分流河道的两侧有天然堤、决口扇，而分流河道间地区常发育有沼泽、湖泊和分流间湾等。其中最主要的是分流河道砂沉积与沼泽的泥炭或(和)褐煤沉积，这是与一般河流的重要区别。

三角洲平原亚相可进一步分为分流河道、陆上天然堤、决口扇、沼泽、淡水湖泊等沉积微相。

(1)分流河道微相：是河流体系河床沉积向下延伸，是三角洲平原中的格架部分。具有一般河道沉积的特征，即以砂质沉积为主，向上逐渐变细的层序特征。但它们较中、上游河流沉积的粒度为细，分选变好。一般底部为中一细粒砂，常含泥砾、植物干茎等残留沉积物，向上变为粉砂、泥质粉砂及粉砂质泥等。砂质层具有槽状或板状交错层理和波状交错层理，而且其规模向上变小。其底界与下伏岩层常呈侵蚀冲刷接触。

由于分流河道位置较固定，而且较直，所以曲流沙坝一般不发育。分流河道砂体的形态在平面上为长形砂体，有时分叉；在横剖面上呈对称的透镜状。砂体常沉陷于下伏的泥岩层内，其中部最厚和最粗，而向两端变薄和变细。

(2)陆上天然堤微相：位于分流河道的两旁，向河道方向一侧较陡，向外一侧较缓。这种天然堤系由洪水期携带泥沙的洪水漫出淤积而成。天然堤在三角洲平原的上部发育较好，但向下游方向其高度、宽度、粒度和稳固性都逐渐变小。以粉砂和粉砂质粘土为主，而且由河道向两侧变细和变薄。水平纹理和波状交错纹理发育。水流波痕、植屑、植茎、植根和潜穴等较常见。有时见有雨痕和干裂等暴露成因的构造。

(3)决口扇微相：三角洲决口扇与河流的决口扇沉积亦很相似。但由于这种天然堤稳定性较差，故它们较河流中下游更为发育，而且有的面积较大，可形成席状砂层。

(4)沼泽微相：位于三角洲平原分流河道间的低洼地区，分布最广，约占三角洲平原面积的90%。它们具有一般沼泽所具有的特征。这种沼泽的表面接近于平均高潮面，是一个周期性被水淹没的低洼地区；其水体性质主要为淡水或半咸水。这种沼泽中植物繁茂，均为芦苇及其他草本植物，为一停滞的弱还原或还原环境。其岩性主要为暗色有机质泥岩、泥炭或褐煤沉积，其中常夹洪水沉积的薄层粉砂岩。常见有块状均匀层理和水平纹理，生物扰动作用强烈，有时见有潜穴。常含植屑、炭屑、植根、介形虫和腹足类以及菱铁矿等。

(5)淡水湖泊微相：位于三角洲平原之上相对低洼的蓄水体，一般面积小，水体浅，一般2~4m。沉积物主要为暗色粘土物质，夹有泥砂透镜体。可见水平层理、生物扰动等沉积构造。

2.三角洲前缘亚相

三角洲前缘亚相位于三角洲平原外侧至波浪基准面之间，呈环带状分布于三角洲平原向海洋一侧边缘，即分流河道的前端。三角洲前缘是三角洲最活跃的沉积中心。三角洲前缘亚相可分为水下分流河道 (underwater distributary channel)、水下天然堤 (underwater levee)、分流间湾(interdistributary)、河口沙坝 (mouth bar)、远沙坝 (distal bar, 末梢坝)、前缘席状砂 (sheet sand) 等沉积微相。

(1)水下分流河道微相：为陆上分流河道的水下延伸部分，也称水下分流河床。在向海延伸过程中，河道加宽，深度减小，分叉增多，流速减缓，堆积速度增大。沉积物以砂、粉砂为主，泥质极少。常发育交错层理、波状层理及冲刷一充填构造，并见有层内变形构造。在垂直于流向的剖面上呈透镜状，侧向则变为细粒沉积物。

(2)水下天然堤微相：是陆上天然堤的水下延伸部分，为水下分流河道两侧的沙脊，退潮时可部分地出露水面成为沙坪。沉积物为极细的砂和粉砂。粒度概率曲线为单段或两段型。基本上由单一的悬浮总体组成。常具少量的粘土夹层。以流水形成的波状层理为主，局部出现流水和波浪共同作用形成的复杂交错层理。其他尚有冲刷—充填构造、虫孔、泥球和包卷层理等。有时可见植物碎片。

(3)分流间湾微相：为水下分流河道之间相对凹陷的海湾地区，与海相通。当三角洲向前推进时，在分流河道间形成一系列尖端指向陆地的楔形泥质沉积体，称为“泥楔”。故分流间湾以粘土沉积为主，含少量粉砂和细砂。砂质沉积多是洪水季节河床漫溢沉积的结果，常为粘土夹层或呈薄透镜状。具水平层理和透镜状层理。可见浪成波痕及生物介壳和植物残体等，虫孔及生物搅动构造发育。在层序上，下部为前三角洲粘土沉积，向上变为富含有机质的沼泽沉积。

(4)河口沙坝微相：也称为分流河口沙坝微相，是由于河流带来的砂泥物质在河口处因流速降低堆积而成。其岩性主要由砂和粉砂组成，一般分选较好，质较纯净。砂层呈中层至厚层状；发育有楔形交错层理或“S”形前积纹理和水平纹理。其前积纹层的倾向多变，反映水流方向的变化。偶见水流波痕和波浪波痕等层面构造。砂层中化石稀少，但有时可见到由其他环境搬运来的介壳。

河口沙坝的形态在平面上多呈长轴方向与河流方向平行的椭圆形，横剖面上呈近于对称的双透镜状，其周围为前三角洲泥沉积。当砂泥供应量大，而且砂与泥比率低时，河口沙坝发育，在其向海方向推进过程中可形成所谓的指状沙坝。

(5)远沙坝微相：位于河口沙坝前较远的部位。沉积物较河口沙坝为细，主要由粉砂和少量粘土组成，只有在洪水期才有细砂沉积，并偶见递变层理。沉积构造以水平纹理和颜色纹理为特征。但同时亦具有波状交错层理和脉状—波状——透镜状复合层理。沿纹层面分布较多的植屑和炭屑。生物扰动构造和潜穴发育，贝壳零星分布。

(6)前缘席状砂微相：由于三角洲前缘的河口沙坝经海水冲刷作用，使之再行分布于其侧翼而形成的薄而面积大的砂层。这种砂层分选好，质较纯净，可成为极好的储集层。其沉积构造常见有平行纹理和水流线理。

3.前三角洲亚相

前三角洲亚相位于三角洲前缘的前方，是三角洲体系中分布最广、沉积最厚的地区。前三角洲的海底地貌为一平缓的斜坡。其沉积物完全是在海面以下，而且大部分是在海水波浪所不能及的深度下沉积的。岩性主要由暗灰色粘土和粉砂质粘土组成，可以有三角洲前缘滑塌来的浊积砂。多发育水平纹理和块状层理，偶见透镜状层理。其中发育有生物扰动构造和潜穴，并含有广盐度的化石种属，如介形虫、瓣鳃类和有孔虫等。但随着向海方向过渡，海生生物化石逐渐增多。前三角洲的暗色泥质沉积物富含有机质，而且沉积速度和埋藏速度较快，故有利于有机质转化为油气，可作为良好的生油层。

4.平面相组合及垂向层序

三角洲沉积体系在平面上由陆地向海方向为三角洲平原环境 (三角洲的陆上部分，主要由分流河道和沼泽沉积组成)→三角洲前缘环境(三角洲的水下部分，主要由河口沙坝和远沙坝沉积组成)→前三角洲环境 (海底厚层泥质沉积)。这三种环境大致呈环带状依次分布。由于沉积环境的变化，其沉积物和生物特征也发生规律性的变化：从三角洲平原到前三角洲其粒度由粗变细；植屑和陆上生物化石减少，而海相生物化石增多；底栖生物的扰动程度增加；多种类型的交错层理变为较单一的水平纹理；有机质含量增高，颜色变暗等等。对于河控三角洲来说，由下至上依次为前三角洲泥、三角洲前缘砂和粉砂 (含滑塌层)、三角洲平原分流河道和沼泽泥沉积，因此，沉积相序的下部为下细上粗的反旋回沉积，上部为局部出现三角洲分流河道下粗上细的间断性正旋回沉积，顶部出现夹炭质泥岩和薄煤层的沼泽沉积(图5-61)。

(二)浪控和潮控三角洲沉积模式

1. 浪控三角洲

浪控三角洲如同河控三角洲一样，也可划分出三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相和前三角洲亚相。浪控三角洲平原亚相的沉积特征类似于河控三角洲平原，但在浪控三角洲前缘中，波浪作用能使大多数供给三角洲前缘的沉积物发生再分配。河口沙坝的形成受到阻碍，三角洲前缘斜坡较陡，进积作用沿整个三角洲前缘发生，而不是集中在一个点上进行。它的进积作用比河控三角洲前缘进积要慢，但对这类三角洲的沉积亚相、微相沉积特征还缺乏深入研究。

浪控三角洲的沉积序列通常仍为下细上粗的反旋回沉积，但以具有浪蚀海滩脊序列为特征，而且层序顶部一般都出现三角洲平原的沼泽和分流河道沉积 [图5-62(a)]，以此区别于海岸沉积的海滩脊层序。浪控三角洲层序底部是含生物扰动的前三角洲沉积，向上过渡为互层的泥、粉砂和砂的沉积，砂质层中具有波浪引起的冲刷构造、递变纹理和交错层理，最后演变为具低角度交错层理的分选好的高能海滩砂以及沼泽沉积。

2.潮控三角洲

潮控三角洲也可划分出三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相和前三角洲亚相。但潮控三角洲一般发育于中高潮差、低波浪能量、低沿岸流的盆地狭窄地区。潮汐作用不仅影响着三角洲前缘地带，而且对三角洲平原也有明显的影响。

在具有中高潮差的三角洲平原地区，潮流在涨潮时入侵分流河道，溢漫河岸，淹没附近的分流河道间地区。在潮汐平静时期，这些潮水暂时积蓄起来，然后在退潮时又退出去。因

此，在潮控三角洲平原分流河道的下游以潮流为主，而在分流河道间地区则以潮间坪沉积为特征。潮汐影响的分流河道具有低弯度、高宽深比和漏斗状形态。在此河道中主要底形是沙丘，分流河道下游主要底形是平行于河道走向排列的线状沙脊。一般来说，该沙脊长数千米，宽数百米，高几十米，反映了潮流对河流体系所提供沉积物的搬运作用。受潮汐影响的分流河道的沉积层序自下而上为含海相动物碎片的粗粒层滞留沉积、槽状交错层理砂岩潮汐水道沉积、生物扰动多的泥炭沼泽沉积或海岸障壁砂沉积。潮控三角洲平原分流河道间地区包括潟湖、小型潮沟和潮间坪沉积。在潮汐旋回期间，整个分流河道间地区先被淹没，然后出露水面。在潮湿气候地区，分流河道间地区多为被分流河道和弯曲潮沟所切割的沼泽沉积；在较干旱地区，分流河道间为干燥的泥坪和沙坪沉积。因此，潮控三角洲平原是由受潮汐影响的分流河道序列和潮坪组成的。

在潮控三角洲前缘斜坡沉积区，存在着许多从分流河口呈放射状分布的、长几千米的潮流沙脊，沙脊之间的潮汐水道里有许多浅滩和河心岛。

到目前为止，有关潮控三角洲的沉积序列综合研究得不够。图5-62(b)所表示的潮汐三角洲层序是概括性的，而且部分是推测的。在潮控三角洲中有时也可见到下细上粗的反旋回沉积序列。如在奥德河三角洲的现代沉积物中，就发育有这种类型的沉积序列。据科尔曼等人 (1975)的研究，该层序的下部主要是以潮汐沙脊为特征的三角洲前缘的进积作用所产生的向上变粗的序列 (厚20~60m)；上部主要为三角洲平原的潮坪和潮汐水道沉积，其潮汐水道规模较小。但不管是哪种形式的沉积序列，看来潮控三角洲的沉积剖面以出现潮汐沙脊、潮坪和潮汐水道沉积为特征。它们与潮坪和河口湾沉积的主要区别可能在于其层序顶部往往发育沼泽和分流河道沉积，而且其沉积厚度较大，常与其他类型三角洲沉积相伴而生。

3.破坏性环境和相

破坏相是在三角洲朵叶体被废弃之后，沉陷、海侵和海洋的改造作用产生的沉积相。在密西西比河三角洲体系中，当波浪改造河口坝和三角洲前缘的表层砂时，一个典型的相带从覆盖在废弃朵叶体远端部分顶上的薄层含化石的泥和砂质泥开始，形成薄层海侵滩脊和障壁沙坝的一个退积序列 (图5-63)。海侵沙嘴和坝可能沉陷，被改造成水下浅滩或薄层席状体。这种被改造之后的砂富集了现成的最粗物质，包括大量介壳。牡蛎礁可能生长在由废弃的分流河道和相伴生的天然堤形成的较为稳定的基底之上，薄层的泥和牡蛎壳堆积在海湾内。在内陆，部分的三角洲平原被淹没，形成开阔的和侧向延伸的盐沼泽。因此，泥炭覆盖了大片地区，并记录了泛滥作用在内陆的最大影响。

如图5-63所示，滨外障壁沙坝和滩脊的弧形不连续带勾画出密西西比河三角洲体系中已废弃的和部分被淹没的较老朵叶体的轮廓。由破坏性作用造成的砂体一般比较薄，很少超过6m，并且窄，呈明显透镜状。

破坏相在地层上的重要性在于它们的区域分布连续性和可预测的横向关系，这有利于利用它们在三角洲复合体内进行对比。对厚三角洲层序的仔细分析往往发现薄层页岩、不纯的石灰岩、含钙泥质砂岩或煤层，它们的连续性非常好，并且可作为三角洲内其他非均一地层的标志层。此外，虽然破坏相沙坝在河控三角洲体系中占的比例较小，但这类沙坝是被包裹在不渗透泥中的孤立砂体，可以形成岩性圈闭。

五、古代三角洲沉积的识别标志及其与油气关系

(一) 古代三角洲沉积的识别标志

1.岩石类型

三角洲沉积以砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩为主，往往夹有暗色有机质细粒沉积、泥炭层或煤层。无或极少砾岩和化学岩，这是与河流相和湖相的区别之一。

2. 沉积构造

沉积构造类型多样，河流作用和海洋波浪作用、潮汐作用形成的沉积构造同时发育。如砂岩和粉砂岩中见流水波痕、浪成波痕、板状和槽状交错层理，泥岩中发育水平层理。此外还发育有波状层理、透镜状层理、包卷层理、冲刷一充填构造、生物扰动构造等。

3.粒度分布特征

由陆向海方向，三角洲砂岩中的碎屑颗粒粒度和分选有变细和变好的总趋势。在粒度概率图上，远沙坝沉积的粒度分布主要由细粒的单一悬浮总体组成；河口沙坝砂岩的概率图有三个总体发育，其中以跳跃总体为主，其粒度区间为2~3.5φ，分选好，其他二个总体含量少，而且分选差，反映沉积时水流作用不是很强，但具有一定的波浪改造作用。在从C-M图上，三角洲前缘显示了牵引流型图式，可分为二段，即QR段和RS段，其中 RS段很发育。这种粒度分布特征反应主要是悬浮搬运方式为主，滚动搬运方式很少。

4. 生物化石

在三角洲沉积地层剖面中具有海陆生物混生的现象，这表明正常盐度的、半咸水的和淡水的沉积环境皆有发育。而且在一个沉积层序中自下而上海生生物减少，淡水生物和植物化石增多，甚至最后出现炭质页岩或褐煤层。

5. 沉积层序

从岩性和测井曲线来看，自下而上为由细逐渐变粗的反旋回进积型沉积层序。但在层序的上部可以出现下粗上细的正韵律的分流河道沉积。它反应在沉积环境上自下而上依次为前三角洲→远沙坝和河口沙坝 (三角洲前缘)→三角洲平原的沼泽和分流河道。一个完整三角洲沉积旋回的厚度一般为25~100m。在浪控三角洲中有时见到退积型沉积序列。

6.砂体形态

砂体在平面形态上呈朵状或指状，垂直或斜交海岸线分布，剖面上呈发散的扫帚状，向前三角洲方向插入泥岩沉积之中，与前三角洲泥呈齿状交叉 (图5-64)。建设性三角洲河口常发育“指状沙坝”，其延长方向与岸线垂直 (图5-65)；破坏性三角洲的边缘则发育与岸线平行的沙坝或沙堤。

7.地震反射和测井响应特征

三角洲在地震反射上表现为S形前积结构，反映了三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲的亚相构成。在SP测井曲线上反序特征明显，自下而上构成深水滑塌浊积岩一三角洲沉积的序列，在东营凹陷古近系三角洲中尤为典型 (图5-43)。

Galloway等 (1996)总结了三角洲类型可以通过以下特征加以识别： (1)进积砂体的几何形态和方向；(2)进积砂体与分流河道的空间关系； (3)分流河道充填的几何形态(表5-4)。

表5-4 三角洲体系的沉积特征

	河控三角洲	浪控三角洲	潮控三角洲
朵叶体几何形态	狭长状到叶状	弧状	港湾状到不规则
总成分	泥质到混合质	砂质	泥质到砂质
骨架相	分流河口坝和三角洲前缘席状砂、分流河道充填砂	沿岸障壁砂、分流河道砂	潮汐沙脊、河口湾分流河道充填砂
骨架方向	变化很大，一般平行于沉积斜坡	主要平行于沉积走向，其次是倾向方向	平行于沉积斜坡，如果没有被盆地的局部形态歪曲变化，被潮汐改变形态
一般的河流类型	悬浮负载型到细混合负载型	混合负载型到底负载型	一

(二)三角洲沉积与油气的关系

三角洲沉积与油气生成和聚集有着密切的关系。众所周知，一个具有远景的油气田，必须具备有以下几项基本地质条件：生油岩、储油岩、盖层、圈闭、后期储油构造未被破坏等。这些条件存在与否、质量好坏以及相互配合的关系如何，将直接影响油气藏形成及其规模。三角洲沉积体系一般具备上述各项条件。

1.生油层

前三角洲的暗色泥岩可作为良好的生油层。河流不仅为三角洲沉积带来大量的泥沙，而且带来了大量的有机物质。这些有机质随着悬浮的泥质一起在前三角洲地区沉积下来。它们为湖盆或海盆中的生物提供了丰富的营养，促使生物得以大量繁殖、生长。因此，前三角洲的泥岩中含有丰富陆源的及原地生长的有机物质。另外，前三角洲环境一般是处在波浪所不能及的还原或弱还原环境，加之三角洲的沉积和埋藏都比较迅速，有利于有机质的保存和转化。因此，前三角洲泥岩和粉砂质泥岩可作为良好的生油岩。

2. 储油岩

在三角洲沉积中，良好的储油砂岩体是很多的。如河控三角洲中的河口沙坝、前缘席状砂以及分流河道砂，浪控三角洲中的海滩沙和障壁沙坝等都具有良好的储油性能。其中分流河道砂岩一般由于距油源区远，不如其他砂体有利。因此在古代三角洲沉积中，主要的储集层是三角洲前缘砂和与三角洲破坏密切共生的海岸砂。例如，墨西哥沿岸盆地新生界下威尔克格斯群中已知的油气田主要分布在一个相对狭窄的三角洲前缘砂分布的地带内。在这里，三角洲前缘砂与邻近的前三角洲泥呈指状穿插，从而构成了复式储集层，形成良好的油气聚集条件。

3. 盖层

在三角洲沉积中，盖层是大量存在的，如沼泽沉积、分流间湾、陆架和前三角洲泥等皆可作为盖层。而且，在三角洲形成的进退过程中，它们和生油层、储油层共同构成了良好的生储盖组合。

4. 圈闭

在三角洲沉积中，上述储油砂岩除席状砂和分流河道砂体外，大多数砂体呈透镜体状产出，这就容易形成地层岩性油藏，当然也可形成构造油藏。如在河控的三角洲沉积中，常有同生断层和由此而产生的牵引构造、底辟构造和盐丘构造伴生，因而可形成多种圈闭类型。上述圈闭大多是在沉积过程中形成的，其形成时间较早，有利于油气的聚集和形成，如美国墨西哥湾中生代、新生代油气田即与此有关。

勘探生产的实践已证明，三角洲沉积有利于油气聚集。根据国内外油气勘探资料的研究，油气主要聚集在三角洲沉积发育的海陆过渡地带，即海岸线附近的地带。因为这个地带在地质发展历史中，由于盆地的不断缓慢下沉，海水反复的进退可形成很厚的三角洲沉积。这种沉积为油气生成和聚集创造了有利的条件。而且石油主要聚集在过渡带与浅海沉积犬牙交错相间互层的地带，而不是产于过渡带与陆相犬牙交错的地层中，后者和距离油源较远或无生油岩有关。

总之，三角洲沉积既有沉积厚的生油层，又有质纯、分选好的储油层。加之三角洲沉积过程中局部的海进海退比较频繁，幅度也较大，这样就可形成众多的、良好的生储盖组合，进而形成油气丰富的油气聚集带，因此，研究三角洲沉积，对寻找油气来说是很重要的。