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現(xiàn)代河流沉積層序及沉積模式探究
1、引言
對(duì)現(xiàn)代河流沉積研究最早起源于19世紀(jì), 但真正對(duì)現(xiàn)代河流沉積的廣泛研究興起于20世紀(jì)50年代末和60年代初, 特別是20世紀(jì)70～80年代召開的第二次國際河流沉積學(xué)會(huì)議,再次促進(jìn)了現(xiàn)代河流沉積學(xué)的發(fā)展,這一時(shí)期發(fā)表了大量的河流沉積學(xué)研究成果及著作。幾十年來,通過河流沉積學(xué)的研究,人們已歸納出了曲流河、辮狀河及網(wǎng)狀河的沉積模式及其環(huán)境演化模式,河流沉積的二元結(jié)構(gòu)已普遍被接受,雖然這些模式已成為對(duì)比和認(rèn)知古代河流沉積體的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)框架,但由于河流沉積的復(fù)雜性和多樣性,難以用一種模式囊括古代眾多復(fù)雜的河流沉積過程。特別是隨著油田勘探開發(fā)工作的不斷深入,傳統(tǒng)的經(jīng)典的河流沉積模式已滿足不了油田勘探開發(fā)工作的需求,正如J D Collinson指出的那樣“很多實(shí)例的廣泛經(jīng)驗(yàn),比之有限數(shù)量高度提煉過的相模式知識(shí),似乎是解釋新例子的更好基礎(chǔ)”。本文即是一個(gè)很好的實(shí)例,它以嫩江大馬崗沉積體為例,揭示了一種復(fù)雜的河流復(fù)合沉積模式和沉積層序,為地下河流相地層的識(shí)別提供了一個(gè)新的可以借鑒的依據(jù)。
2、地質(zhì)概況
嫩江發(fā)源于內(nèi)蒙古大興安嶺東北端的伊勒呼里山,流經(jīng)內(nèi)蒙古、黑龍江兩省區(qū),在黑龍江省肇源縣境內(nèi)匯入松花江,全長約870km, 流域面積為2.2×108m2 。該流域在地質(zhì)構(gòu)造上位于大興安嶺—內(nèi)蒙古海西褶皺帶東南邊緣松嫩中斷(坳)陷帶的西部(圖1) 。 嫩江上游河段位于大小興安嶺山區(qū),河道大多呈“V”字型,以切割侵蝕為主,屬于典型的山區(qū)河流；中下游河段位于廣闊的松嫩平原區(qū),河道寬闊,呈“U”字型,多蛇曲,以沖積沉積為主,屬于平原河流,大馬崗段處于該河段上。
3、嫩江大馬崗沉積體沉積特征及巖相類型
3. 1 沉積特征
通過對(duì)大馬崗河流沉積體九個(gè)探槽剖面、十九個(gè)探坑(圖2)的細(xì)致觀察及描述,發(fā)現(xiàn)大馬崗沉積體主要由三種類型沉積物組成：礫質(zhì)沉積、砂質(zhì)沉積及泥質(zhì)沉積,并以泥質(zhì)沉積為主,按其沉積的巖性、顏色、粒度及沉積構(gòu)造等特征,將大馬崗沉積體由下至上共劃分為10個(gè)層,分別用N10—N1表示[15 ],具體沉積特征如下(圖3)：
N10：黃褐色粗砂質(zhì)細(xì)礫沉積,受探槽剖面限制,在最深探槽處該層厚1.4m仍未見底。其礫石成分混雜、大小不一,分選、磨圓差,最大直徑為14cm,最小為0.2cm,一般2.5～3.0cm。
N9：白灰色或灰白色含粉砂泥或純泥, 厚30～150 cm。具水平層理, 富含植物根。
N8：為褐色粉砂質(zhì)泥,厚0～190m, 富含植物根及鐵質(zhì)。在工區(qū)內(nèi)發(fā)育不全,僅在探槽III及探槽VIII 南部見到,向工區(qū)北部逐漸尖滅。
N7：灰黃色粉砂質(zhì)細(xì)砂與白灰色粉砂質(zhì)泥互層沉積,厚0～392 cm。細(xì)砂單層厚3～4cm,具小型低角度槽狀交錯(cuò)層理,富含植物根、鐵質(zhì)及碳屑。粉砂質(zhì)泥單層厚3～4cm,發(fā)育波狀層理。
N6：黃色中砂質(zhì)細(xì)砂,厚40～470cm。層理發(fā)育,主要發(fā)育的層理類型有：大型低角度槽狀交錯(cuò)層理、小型低角度槽狀交錯(cuò)層理、同沉積變形層理及波狀層理等。
N5：灰褐色粉砂質(zhì)泥,厚94～254cm ,富含植物根、鐵質(zhì)、鈣質(zhì)及碳屑,局部見鈣質(zhì)結(jié)核及團(tuán)塊。
N4：灰黃色粉砂質(zhì)細(xì)砂與黃灰色粉砂質(zhì)泥薄互層沉積,厚30～204cm。單砂層厚2～8cm,泥質(zhì)層單層厚3～4 cm；砂層內(nèi)具波狀層理,富含碳屑及植物根。
N3：黃灰色泥質(zhì)粉砂,厚0～210cm,發(fā)育波狀層理,富含植物根、碳屑及鈣質(zhì)結(jié)核。
N2：黃色細(xì)砂質(zhì)粉砂,厚20～204cm,發(fā)育小型槽狀交錯(cuò)層理,富含植物根、鐵質(zhì)及鈣質(zhì)。
N1：灰黑色粉砂質(zhì)泥,厚10～298cm,富含植物根,近地表已被土壤化。
3. 2 巖相類型
巖相指在一定條件下形成的巖石類型及其沉積構(gòu)造的綜合,相當(dāng)于沉積能量單元,按照Miall [3, 16]提出的河流相巖相分類方案,結(jié)合大馬崗河流沉積體的沉積特征,在大馬崗嫩江現(xiàn)代沉積體內(nèi)共劃分出16種巖相類型, 即：塊狀層理細(xì)礫相(Gm )、大型低角度槽狀交錯(cuò)層理細(xì)砂相(St1)、小型低角度槽狀交錯(cuò)層理相(St2)、同沉積變形層理細(xì)砂相(Ssd)、小型高角度槽狀交錯(cuò)層理粉砂相(Ft)、平行層理細(xì)砂相(Sh)、板狀交錯(cuò)層理細(xì)砂相(Sp )、反向交錯(cuò)層理細(xì)砂相(Stcb)、波狀交錯(cuò)層理細(xì)砂相(Shcs)、波狀層理細(xì)砂相(Sw )、薄層狀粉沙質(zhì)泥與細(xì)沙互層相(Sm )、微波狀層理粉砂相(Fw )、塊狀層理泥質(zhì)粉沙相(Fm )、水平層理泥相(Fsc)； 塊狀層理粉沙質(zhì)泥相(Mm ) 及土壤層相(Mpr), 各巖相具體特征見表1，其分布特征如下。
表1 嫩江大馬崗河流沉積體巖相類型及其特征
序號(hào) 巖相代碼 巖 相 巖 性 沉積構(gòu)造 沉積環(huán)境
1 Gm 塊狀層理細(xì)礫相 粗砂質(zhì)細(xì)礫 塊狀層理,顆粒支撐,疊瓦狀構(gòu)造 辮狀河礫質(zhì)壩
2 St1 大型低角度槽狀交錯(cuò)層理細(xì)砂相 中砂質(zhì)細(xì)砂 大型低角度槽狀交錯(cuò)層理 曲流河點(diǎn)壩
3 St2 小型低角度槽狀交錯(cuò)層理細(xì)砂相 中砂質(zhì)細(xì)砂 小型低角度槽狀交錯(cuò)層理 曲流河點(diǎn)壩
4 Ft 小型高角度槽狀交錯(cuò)層理粉砂相 細(xì)砂質(zhì)粉砂 小型高角度槽狀交錯(cuò)層理 曲流河決口扇
5 Ssd 同沉積變形層理細(xì)砂相 細(xì)砂 同沉積變形層理 曲流河點(diǎn)壩
6 Sh 平行層理細(xì)砂相 中砂質(zhì)細(xì)砂 平行層理 曲流河點(diǎn)壩
7 Sp 板狀交錯(cuò)層理細(xì)砂相 細(xì)砂 板狀交錯(cuò)層理 曲流河點(diǎn)壩
8 Stcb 反向交錯(cuò)層理細(xì)砂相 細(xì)砂 反向交錯(cuò)層理 曲流河點(diǎn)壩
9 Shcs 波狀交錯(cuò)層理細(xì)砂相 細(xì)砂 波狀交錯(cuò)層理 曲流河點(diǎn)壩及天然堤
10 Sw 波狀層理細(xì)砂相 細(xì)砂 波狀層理 曲流河點(diǎn)壩上部及天然堤
11 Sm 薄層狀粉砂質(zhì)泥與細(xì)砂互層相 粉砂質(zhì)泥及粉砂質(zhì)細(xì)砂 紋理狀至塊狀 曲流河點(diǎn)壩上部及天然堤
12 Fw 微波狀層理粉砂相 粉砂 微波狀層理 曲流河決口扇
13 Fm 塊狀層理泥質(zhì)粉砂相 泥質(zhì)粉砂 塊狀或不顯層理 曲流河漫灘
14 Fsc 水平層理泥相 粘泥 水平層理 辮狀河河間沼澤
15 Mm 塊狀層理粉砂質(zhì)泥相 粉砂質(zhì)泥 塊狀或不顯層理 曲流河漫灘及辮狀河溢岸
16 Mpr 土壤層相 粉砂質(zhì)泥 植物根 曲流河洪泛沉積土壤化
(1) 塊狀層理細(xì)礫相(Gm)
在研究區(qū)分布廣泛,位于嫩江大馬崗河流沉積體的最下部,主要由礫石及充填于礫間的粗砂組成。礫石大小不一,成分混雜,分選差, 呈次棱角狀,最大礫石直徑14cm , 一般為1～115 cm；礫石呈迭瓦狀排列。
(2) 大型低角度槽狀交錯(cuò)層理細(xì)砂相(St1)
此巖相在大馬崗沉積體中部比較發(fā)育,厚1～115m不等,是構(gòu)成該沉積體內(nèi)曲流河點(diǎn)壩的主要巖相類型之一。主要由分選較好的中細(xì)砂構(gòu)成,發(fā)育大型低角度槽狀交錯(cuò)層理,其紋層傾角小于10°,一般5～7°,層系厚度5～14cm, 紋層主要由碎屑顆粒的粒度粗細(xì)不同而顯現(xiàn)出來。此巖相內(nèi)富含炭化植物根及鐵質(zhì)。
(3) 小型低角度槽狀交錯(cuò)層理細(xì)砂相(St2)
發(fā)育于大馬崗沉積體點(diǎn)壩中部,其不同于巖相St1的特點(diǎn)是槽狀交錯(cuò)層理的規(guī)模較小,層系厚度3～4cm, 剖面上層系延伸長度20～90cm, 此巖相常與同沉積變形層理巖相交互出現(xiàn),砂層內(nèi)富含植物根、鐵質(zhì)及炭屑。
(4) 小型高角度槽狀交錯(cuò)層理粉砂相(Ft)
在大馬崗沉積體上部比較發(fā)育,主要由細(xì)砂質(zhì)粉砂組成,其槽狀交錯(cuò)層理的層系厚度3～40cm,層系在剖面上延伸長度約20～50cm,紋層傾角一般在15～20°,砂層內(nèi)富含炭屑。
(5) 同沉積變形層理細(xì)砂相(Ssd)
發(fā)育于大馬崗沉積體內(nèi)點(diǎn)壩砂體的中下部,由細(xì)砂組成,內(nèi)部紋層變形呈揉皺狀與層系界面相交,層系厚度小,多為6～8cm, 在紋層面上鐵質(zhì)比較富集。
(6) 平行層理細(xì)砂相(Sh)
僅在大馬崗沉積體西部探槽剖面上見到,分布范圍較小, 由中－細(xì)砂組成,紋層近于水平。
(7) 板狀交錯(cuò)層理細(xì)砂相(Sp)
主要發(fā)育于沉積體內(nèi)點(diǎn)壩砂體的下部,且常見有平行層理與其伴生,由細(xì)砂組成,交錯(cuò)層與層系界面平行,內(nèi)部紋層以一定角度與層系界面相交,其紋層傾向相反,呈低角度“人”字型,層系厚度多為4～5cm, 在層系的紋層面上,鐵質(zhì)比較富集,沿紋層面分布。
(8) 反向交錯(cuò)層理細(xì)砂相(Stcb)
在大馬崗沉積體內(nèi)不多見,僅在研究區(qū)西部橫探槽剖面上見到。其特征是相鄰層系中紋層的傾斜方向相反,呈羽狀。層系厚度多在50cm以上,兩組對(duì)稱相反的層系,厚度相近,在橫剖面上其延伸范圍約10m, 紋層傾角小于30°。巖性主要為細(xì)砂,分選較好。薛培華(1991) 在拒馬河定興點(diǎn)壩現(xiàn)代沉積中也發(fā)現(xiàn)了此類巖相,并認(rèn)為是在水流方向急劇改變的條件下沉積作用的結(jié)果,分布于曲流的轉(zhuǎn)彎處。
(9) 波狀交錯(cuò)層理細(xì)砂相(Shcs)
在大馬崗沉積體西部曲流河點(diǎn)壩頂部及天然堤中比較發(fā)育,主要由細(xì)砂組成,厚度50～120cm, 層系厚度10～20cm, 層系界面呈微波狀起伏,紋層傾角一般在5～10°,局部與水平層理混雜,砂層內(nèi)富含鐵質(zhì)及植物根,鐵質(zhì)多沿層面分布。
(10) 波狀層理細(xì)砂相(Sw)
發(fā)育于大馬崗沉積體的上部及下部,其巖相為細(xì)砂,波狀紋層厚3～5cm, 砂層內(nèi)富含鐵質(zhì)及炭屑,該巖相厚約3～10cm, 在研究區(qū)內(nèi)分布較穩(wěn)定。
(11) 薄層狀粉砂質(zhì)泥與細(xì)砂互層相(Sm)
在大馬崗沉積體的上部及下部均比較發(fā)育,包括如下2種類型。1) 黃灰色粉砂質(zhì)泥與細(xì)砂薄層互層,主要出現(xiàn)于大馬崗沉積體上部曲流河天然堤薄的互層沉積物中,是水流周期性越岸沉積而成,以兩種形式出現(xiàn),一種是砂薄泥厚,單砂層厚一般2～3cm, 粉砂質(zhì)泥厚一般4～5cm, 構(gòu)成4～5個(gè)小韻律；另一種是砂厚泥薄,單砂層厚8～10cm, 粉砂質(zhì)泥單層厚2～3cm, 砂層內(nèi)具微波狀層理,砂層及泥層厚度穩(wěn)定,連續(xù)分布,富含鐵質(zhì)、植物根及炭屑。2) 白灰色粉砂質(zhì)泥與細(xì)砂互層,在大馬崗沉積體下部辮狀河溢岸沉積物中比較發(fā)育,在研究區(qū)分布范圍較窄,僅見于南部, 其特點(diǎn)是白灰色粉砂質(zhì)泥與細(xì)砂呈薄的互層,單砂層厚約5～6cm, 泥質(zhì)層單層厚約4～5cm , 砂層內(nèi)富含鐵質(zhì)、少量植物根及炭屑。
(12) 微波狀層理粉砂相(Fw)
發(fā)育于大馬崗沉積體的上部,主要由細(xì)砂質(zhì)粉砂組成, 紋層具微波狀層理,含植物根及少量鐵質(zhì)。巖相厚度20～60cm 不等,在全區(qū)分布比較廣泛。
(13) 塊狀層理泥質(zhì)粉砂相(Fm)
發(fā)育于大馬崗沉積體上部,厚度為42～50cm 不等, 在研究區(qū)分布較為廣泛,主要由泥質(zhì)粉砂組成,紋層不顯,內(nèi)含植物根及巖屑,偶見鈣質(zhì)結(jié)核。
(14) 水平層理泥相(Fsc)
發(fā)育于大馬崗沉積體下部,厚度20～80cm 不等,主要由白灰色含粉砂泥組成,紋層與層系界面平行,在全區(qū)分布較為廣泛。
(15) 塊狀層理粉砂質(zhì)泥相(Mm)
主要分布于大馬崗沉積體的中部,由黃灰色粉砂質(zhì)泥組成,紋層不顯,厚度120～133cm, 是構(gòu)成大馬崗沉積體的一種主要巖相,富含植物根、鐵質(zhì)及炭屑。(16)土壤層相(Mpr)
分布于大馬崗沉積體的最頂部,在全區(qū)均有分布,主要由深灰色粉砂質(zhì)泥組成,已被土壤化,富含植物根。
上述不同巖相組合構(gòu)成了大馬崗沉積體3種不同的垂向沉積層序,反映了不同的沉積環(huán)境。塊狀層理細(xì)礫(Gm) 、水平層理泥(Fsc)及薄層狀粉砂質(zhì)泥與細(xì)砂互層(Sm) 構(gòu)成了大馬崗沉積體的下部垂向沉積層序,代表一次水流由強(qiáng)到弱形成的一個(gè)完整的沉積旋回,為辮狀河心灘(底部礫石層) 及辮狀河溢岸沉積。中部層序巖相類型較多,且其縱、橫向變化大,主要由低角度槽狀交錯(cuò)層理細(xì)砂(St1 , St2) 、同沉積變形層理細(xì)砂(Scd) 、波狀交錯(cuò)層理細(xì)砂(Shcs) 與塊狀層理泥質(zhì)粉砂(Fm)構(gòu)成,局部可見平行層理細(xì)砂(Ssd)及反向交錯(cuò)層理細(xì)砂(Stcb),垂向上呈明顯的由粗到細(xì)的正旋回,層序底部無明顯沖刷面,與下伏層序呈突變接觸。此套層序的巖相及其組合特征反映是一個(gè)完整的曲流河沉積層序, 下部細(xì)砂為曲流河點(diǎn)壩沉積,上部泥質(zhì)粉砂為曲流河漫灘沉積而成。上部垂向沉積層序則主要由薄層狀粉砂質(zhì)泥與細(xì)砂互層(Sm)、塊狀層理泥質(zhì)粉砂(Fm)、微波狀層理粉砂(Fw)及土壤層(Mpr)構(gòu)成,其巖相組合特征反映這是一套弱水流條件下的沉積層序,是曲流河溢岸沉積形成,其中粉砂質(zhì)泥與細(xì)砂互層相(Sm)為天然堤沉積,微波狀層理粉砂相(Fw)為決口扇沉積。
可見,嫩江大馬崗河流沉積體內(nèi)巖相類型多樣,且?guī)r相分布縱橫向變化較大,圖4是大馬崗露頭探槽剖面Ⅴ所觀察到的巖相及其分布特征。
圖4 大馬崗露頭探槽剖面V 巖相類型分布圖
4、沉積環(huán)境
通過對(duì)現(xiàn)代嫩江大馬崗河流沉積體九個(gè)解剖探槽剖面的精細(xì)觀察,結(jié)合淺鉆井、測井以及室內(nèi)的分析化驗(yàn)資料,從地貌特征、沉積物類型、沉積構(gòu)造、粒度分布、測井曲線形態(tài)等,將現(xiàn)代嫩江大馬崗河流沉積劃分出辮狀河流沉積相和曲流河沉積相. 辮狀河流沉積相進(jìn)一步劃分出礫質(zhì)壩、河間沼澤、溢岸3 種沉積微相；曲流河進(jìn)一步劃分出點(diǎn)壩、天然堤、決口扇和河漫灘4 種沉積微相.
4.1辮狀河礫質(zhì)壩沉積微相
礫質(zhì)辮狀河流河道遷移頻繁,河床寬而淺[1],沉積了廣泛的礫質(zhì)沉積物。該礫質(zhì)沉積物位于現(xiàn)代嫩江大馬崗河流沉積體的底部,主要由黃褐色的礫石及粗沙組成,厚度約5m。其主要特征為:礫石成分復(fù)雜,以巖漿巖及變質(zhì)巖礫石為主；礫石體積分?jǐn)?shù)為50%～60%,分選差,最大直徑為14.0cm, 最小為0.2cm,一般在2.5～3.0cm,磨圓差,為次棱角狀；礫石排列呈疊瓦狀,最大傾斜面方向NE40°,整體上層理不明顯,局部略顯平行層理,垂向上具較明顯的正韻律。礫質(zhì)壩沉積物以推移組分和跳躍組分為主,見圖5(a) ,推移組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%～60 %,跳躍組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%～45%,懸浮組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10 %。組分分異不明顯,分選差,推移總體傾角為25°～35°,跳躍總體傾角為20°～30°,懸浮總體傾角為15°～25°,粗細(xì)截點(diǎn)都偏粗,粗截點(diǎn)φ為-1～1, 細(xì)截點(diǎn)φ為2.0～2.5 , 反映洪水期水流能量高的環(huán)境特點(diǎn)。電測曲線為較光滑的箱形曲線。
圖5 現(xiàn)代嫩江大馬崗段河流沉積概率曲線
4.2辮狀河河間沼澤沉積微相
辮狀河河間沼澤沉積物為灰白色質(zhì)純粘泥或灰白色含粉沙粘泥,粘土的體積分?jǐn)?shù)一般大于80%,粉沙體積分?jǐn)?shù)多小于20 %；發(fā)育水平層理；富含植物根,植物根被氧化成褐色,并呈不規(guī)則的細(xì)條紋垂直于層面。粒度概率曲線上顯示沉積物主要由懸浮組分組成,反映水體相對(duì)穩(wěn)定。電測曲線為低平曲線。
4.3辮狀河溢岸沉積微相
辮狀河溢岸沉積物由褐色粉沙質(zhì)泥及灰黃色粉沙質(zhì)細(xì)沙與灰黃色粉沙質(zhì)泥近等厚互層組成。泥質(zhì)沉積物中發(fā)育塊狀層理,富含植物根及鐵質(zhì)；粒度概率曲線顯示沉積物主要由懸浮組分組成,見圖5(b)。其中粘土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%～70%,粉沙質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～45%,一般缺乏推移和跳躍組分。沙質(zhì)沉積物中發(fā)育波狀層理,單層厚3～4cm, 富含植物根及鐵質(zhì),鐵質(zhì)呈斑點(diǎn)狀,局部呈條帶狀,富含炭屑；粒度概率曲線顯示沉積物由跳躍總體和懸浮總體組成,其中跳躍總體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%～60%,主要為細(xì)沙,懸浮總體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%～50%。上述特征表明,溢岸沉積物是較弱水流環(huán)境懸浮沉積為主的產(chǎn)物。電測曲線為指狀曲線。
4.4曲流河點(diǎn)壩沉積微相
點(diǎn)壩是曲流河中最主要的沉積單元,是河床側(cè)向遷移和沉積物側(cè)向加積的產(chǎn)物,發(fā)育在凸岸一側(cè)的河道中,為向河道微微傾斜的沙質(zhì)淺灘。點(diǎn)壩沉積物為黃色中沙質(zhì)細(xì)沙,向上逐漸變?yōu)榧?xì)沙,具明顯正韻律,在垂向上由3 個(gè)側(cè)積沙層疊覆構(gòu)成,單個(gè)側(cè)積沙層厚度6～8cm。在點(diǎn)壩沉積物中發(fā)育了多種類型的層理：大型低角度槽狀交錯(cuò)層理；小型低角度槽狀交錯(cuò)層理；波狀交錯(cuò)層理；反向交錯(cuò)層理[2] ；板狀交錯(cuò)層理； 同沉積變形層理等。
表2 為現(xiàn)代嫩江大馬崗河流沉積粒度參數(shù)特征
表2 為現(xiàn)代嫩江大馬崗河流幾種沉積微相的粒度參數(shù)值。由圖2 (c) , (d) 和表1 可見,點(diǎn)壩沉積物以跳躍組分為主,懸浮組分少,缺乏滾動(dòng)搬運(yùn)組分,反映水流能量為弱—中等. 點(diǎn)壩上部跳躍總體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85 %～93 % , 懸浮總體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7 %～15 % , 細(xì)截點(diǎn)φ為2. 3～2. 5 , 標(biāo)準(zhǔn)偏差σ1 為0. 90～2. 10 , 表明分選中等至較差. 點(diǎn)壩下部推移總體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %～8 % , 粗截點(diǎn)φ在1 左右,細(xì)截點(diǎn)φ在2. 2～2. 5 , 標(biāo)準(zhǔn)偏差σ1 為1. 80～3. 30 , 分選較差至差. 點(diǎn)壩垂向上由下至上分
選變好,說明由下部向上部水流能量具有明顯減弱的趨勢. 電測線呈現(xiàn)箱形或圣誕樹形.
根據(jù)薄片鑒定和重礦物分析可知,點(diǎn)壩沉積物的礦物成分主要為長石、石英及巖屑,不同剖面中其體積分?jǐn)?shù)變化不大,其中石英的平均體積分?jǐn)?shù)為22.1 %, 長石的平均體積分?jǐn)?shù)為65.1 %, 巖屑的平均體積分?jǐn)?shù)為10.6 %, 泥質(zhì)的平均體積分?jǐn)?shù)為2.5 %, 重礦物平均體積分?jǐn)?shù)為0.69 %. 重礦物種數(shù)達(dá)20 種,以穩(wěn)定性差的重礦物為主,其相對(duì)體積分?jǐn)?shù)為68 %, 主要有綠簾石,角閃石和輝石；穩(wěn)定型重礦物的相對(duì)體積分?jǐn)?shù)為32 %, 主要為鈦鐵礦、磁鐵礦、白鈦礦和鋯石. 這些重礦物以中～粗粒為主,細(xì)粒較少,風(fēng)化淺,磨圓差,為棱角狀或次棱角狀. 因此,點(diǎn)壩沉積物的成分成熟度及結(jié)構(gòu)成熟度均較低,表明沉積物形成時(shí)氣侯較干燥,化學(xué)風(fēng)化作用不強(qiáng),搬運(yùn)近,沉積速度較快.
3. 5 曲流河天然堤沉積微相
天然堤沉積物有黃灰色粉沙質(zhì)泥和灰黃色粉沙質(zhì)細(xì)沙,粒度較點(diǎn)壩沉積物細(xì),其垂向上的突出特點(diǎn)是二者組成薄互層. 單沙層厚4～6 cm, 泥層厚3～4 cm. 單沙層中具有波狀層理,泥層內(nèi)具斷續(xù)水平層理； 沙層內(nèi)含有炭屑及植物根,蟲孔發(fā)育,并與層理斜交,蟲孔直徑1～2 cm； 富含鈣質(zhì),局部可見鈣質(zhì)結(jié)核,含少量鐵質(zhì). 粒度概率曲線顯示沉積物主要由跳躍組分和懸浮組分組成,見圖2(e) . 其中跳躍總體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68 %～85 %, 懸浮總體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15 %～32 %, 缺乏推移總體,細(xì)截點(diǎn)φ為2. 6～2.8 , 標(biāo)準(zhǔn)偏差σ1 為
1 1. 51～2.90 , 表明分選較差至差. 總體反映了穩(wěn)定水流多次漫溢變化的天然堤環(huán)境特點(diǎn). 電測曲線呈指狀.
2 3. 6 曲流河河漫灘沉積微相
曲流河河漫灘沉積物分布在河道兩側(cè)地勢低平的地帶,由灰褐色粉沙質(zhì)泥和泥質(zhì)粉沙組成,常見厚2 ～3 cm 的粉沙質(zhì)細(xì)沙條帶. 粘土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40 %～60 %, 粉沙的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35 %～50 %, 粒度概率曲線顯示沉積物主要由懸浮組分組成,反映曲流河洪水期漫溢水流懸浮沉積的環(huán)境特點(diǎn). 河漫灘中植物根發(fā)育,并被氧化,呈褐色不規(guī)則條紋狀；含少量炭屑,富含鈣質(zhì),局部見白色的直徑為1. 5～2.0 cm 的鈣質(zhì)結(jié)核及團(tuán)塊,靠近水體一側(cè)的沉積物中鈣質(zhì)結(jié)核及團(tuán)塊的數(shù)量明顯增多；常見生物活動(dòng)遺跡,遺跡呈彎曲蛇狀洞穴,內(nèi)部充填黃色中沙,洞穴周邊富含鐵質(zhì),呈棕褐色；塊狀或不顯層理；縫合線較發(fā)育,寬度1～40 cm. 電測曲線為較低平曲線.
3. 7 曲流河決口扇沉積微相
曲流河決口扇沉積物由黃色細(xì)沙質(zhì)粉沙組成,富含植物根、鐵質(zhì)及鈣質(zhì)；發(fā)育小型高角度槽狀交錯(cuò)層•10 •
理,其特點(diǎn)是層系規(guī)模小,層系橫向延伸10 cm 左右,層系厚度3～4 cm, 紋層傾角多為20°左右,紋層分別由灰白色鈣質(zhì)粉沙及黃色粉沙組成.
薄片鑒定結(jié)果表明,決口扇沉積物的礦物組成主要為石英、長石及巖屑,不同剖面的樣品其中各成分含量略有差別,其中石英的平均體積分?jǐn)?shù)為25.4 %, 長石的平均體積分?jǐn)?shù)為57.1 %, 巖屑的平均體積分?jǐn)?shù)為16.1 %, 泥質(zhì)的平均體積分?jǐn)?shù)為2.3 %. 長石多呈次圓狀,石英多呈次棱角狀,碎屑的最大粒徑為0. 33 mm , 多為0. 07～0. 16 mm.
由表1 和圖2(f) 可見,決口扇沉積物以跳躍組分和懸浮組分為主,推移組分很少,其中跳躍總體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85 %～90 %, 懸浮總體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 %～15 %, 細(xì)截點(diǎn)φ在2. 4～2. 6 之間,標(biāo)準(zhǔn)偏差σ1 為
1. 50～1.89 , 表明分選較差. 在C-M 圖上,決口扇沉積物的樣品點(diǎn)主要集中于P-Q 段,少數(shù)在S-R 段, 這兩段均反映沉積物為懸浮搬運(yùn)為主,S-R 段的最大C 值為0.3 mm, 反映了水流懸浮搬運(yùn)的最大粒級(jí)為中沙～細(xì)沙,洪水期水動(dòng)力條件較強(qiáng),攜帶大量的中沙至細(xì)沙的上層水流沖決天然堤后,水流速度減弱,沙質(zhì)沉積形成決口扇.
4 垂向沉積層序
現(xiàn)代嫩江大馬崗段河流沉積實(shí)際上是由辮狀河沉積和曲流河沉積形成的復(fù)合沉積,經(jīng)歷了礫質(zhì)辮狀河活躍—廢棄—曲流河活躍這樣一個(gè)演化歷程, 形成了總體下粗上細(xì)的正旋回沉積層序,見圖3.
4. 1 礫質(zhì)辮狀河活躍階段
據(jù)泥質(zhì)沉積物年代分析,礫質(zhì)辮狀河活躍階段距今大約2. 1 ×104 a, 嫩江大馬崗段河流流域地勢高差較大,物源較充足,地形坡降大,辮狀河道寬而淺,分叉游蕩頻繁,水流較急,搬運(yùn)能力強(qiáng),沉積了以礫石為主的礫質(zhì)壩.
4. 2 礫質(zhì)辮狀河廢棄階段
礫質(zhì)辮狀河在較大范圍、較短時(shí)間內(nèi)廢棄,其原因可能是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升發(fā)生準(zhǔn)平原化,造成沉積間斷,也可能是辮狀河道在上游發(fā)生改道遷移,形成了以富含植物根的粘泥為主的河間沼澤沉積. 盡管辮狀主河道已廢棄,但仍有水流或漫流活動(dòng),且水流能量有逐漸加強(qiáng)的趨勢,形成了由下向上泥質(zhì)體積分?jǐn)?shù)逐漸減少而沙質(zhì)體積分?jǐn)?shù)逐漸增多的溢岸沉積.
4. 3 曲流河活躍階段
在距今約1. 7 ×104 a 前,曲流河開始活躍,沉積了具有明顯正韻律的以中沙質(zhì)細(xì)沙為主的點(diǎn)壩. 該點(diǎn)壩沙體粒度偏細(xì),中粗沙體積分?jǐn)?shù)少,底部無滯流沉積,也無明顯的沖刷面,并缺少反映較強(qiáng)水動(dòng)力條件下形成的平行層理及大型高角度交錯(cuò)層理. 說明該時(shí)期發(fā)育的曲流河應(yīng)為低能量曲流河. 在洪水頻發(fā)的過程中,由于側(cè)向和垂向加積作用,在點(diǎn)壩之上形成了河漫灘、天然堤及決口扇的垂向有序疊置.
4. 1 曲流河相
4. 1. 1 河床亞相
河床亞相又稱河道亞相, 在嫩江大馬崗河流沉積體內(nèi), 河道亞相僅見到發(fā)育良好的點(diǎn)壩沉積微相, 未見到明顯的河床沖刷面。
點(diǎn)壩沉積微相：發(fā)育于大馬崗河流沉積體的中部,是構(gòu)成大馬崗河流沉積體的砂體富集相帶,主要由St1, St2, Ssd, Sh, Sp , Stcb, Shcs等巖相組成,以含粗砂中砂質(zhì)細(xì)砂沉積為主,向上逐漸變?yōu)榧?xì)砂,具明顯的正韻律,發(fā)育大型槽狀交錯(cuò)層理(照片1)、板狀交錯(cuò)層理或平行層理等,富含植物根及碳屑,局部可見圓柱形垂直于層面的蟲孔構(gòu)造。粒度概率曲線以兩段式為主,缺乏推移質(zhì),概率曲線的斜率較大,表明分選性較好,躍移質(zhì)占60% 以上。
在大馬崗河流沉積體內(nèi), 發(fā)育1～3 個(gè)沉積旋回, 形成了1～3 個(gè)不同規(guī)模的側(cè)積砂體, 在工區(qū)的東部
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