朱筱敏 葉 蕾 謝爽慧 楊 棵 秦 祎

1 中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京102249

2 西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710065

1 概述

三角洲是河流攜載陸源碎屑沉積物進入沉積盆地后形成的沉積單元，其凸出于岸線、部分位于水上、部分位于水下。三角洲的發(fā)育受控于供源體系、搬運通道、沉積物類型及供給通量、河口區(qū)水動力體系及地貌特征、海（湖）平面升降、盆地邊緣地形坡度與水體深淺、盆地構(gòu)造沉降演化周期等多種地質(zhì)因素。三角洲的研究歷史悠久，可以追溯到2500年前。對于三角洲類型的劃分，目前主要根據(jù)河流匯入的盆地水體類型，將三角洲分為海洋三角洲與湖泊三角洲；基于河口區(qū)水動力主導(dǎo)作用，將三角洲劃分為河控三角洲、浪控三角洲和潮控三角洲；基于物源供給系統(tǒng)和沉積物粒度，將三角洲劃分為扇三角洲、辮狀河三角洲和正常三角洲；基于陸架位置，又可將三角洲分為灣頭、內(nèi)陸架、外陸架及陸架邊緣三角洲等（朱筱敏等，2013a；朱筱敏，2020）。

Fisk等（1954）在研究密西西比河現(xiàn)代三角洲時提出了淺水環(huán)境形成三角洲的認識，并將河控三角洲分為深水型三角洲與淺水型三角洲。Donaldson（1974）在研究美國阿巴拉契亞山脈石炭紀陸表海時進一步闡明了淺水三角洲的概念、發(fā)育條件、沉積特征和時空分布，將淺水三角洲劃分為上三角洲平原、下三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲4個亞相。Postma（1990）根據(jù)盆地水深、河道注水速率、沉積負載類型等因素，將低能盆地三角洲劃分為淺水三角洲（shallow-water delta，沉積水深數(shù)十米之內(nèi)）和深水三角洲2個大類，并識別出4種毯式淺水三角洲、4種吉爾伯特式淺水三角洲（圖1）以及4種深水三角洲端元。Olariu和Bhattacharya（2006）、Olariu等（2012）通過對古代三角洲和全球典型現(xiàn)代三角洲的對比分析，提出淺水三角洲形成于水體較淺、地形平緩（無明顯坡折）、構(gòu)造緩慢沉降的沉積環(huán)境中，認為同一時期發(fā)育多條不同規(guī)模的分流河道是其主要特征，指出河控型淺水三角洲前緣常發(fā)育不同規(guī)模的末端分流河道砂體，延伸距離為100～300m，厚度為1～3m。

圖1 淺水三角洲分類（據(jù)Postma，1990；鄒才能等，2008；朱筱敏等，2013a）Fig.1 Classification of shallow-water deltas（after Postma，1990；Zou et al.，2008；Zhu et al.，2013a）

20世紀80—90年代，中國學(xué)者開始關(guān)注淺水三角洲沉積，主要研究含煤盆地淺水三角洲沉積特征、形成機制及其與聚煤環(huán)境之間的關(guān)系（龔紹禮，1986；郭英海等，1995；李增學(xué)等，1995）。自20世紀90年代中后期以來，特別是進入21世紀后，在淺水三角洲沉積中發(fā)現(xiàn)了豐富的油氣資源，這引起了國內(nèi)學(xué)者的廣泛關(guān)注，并對多種類型陸相含油氣盆地淺水三角洲的沉積特征、發(fā)育背景、沉積模式、砂體形態(tài)、形成機理、控制因素和儲集層特征及其與巖性油氣藏的關(guān)系等開展了系統(tǒng)研究（樓章華等，1999；代黎明等，2007；王建功等，2007；鄒才能等，2008；王立武，2012；李元昊等，2013；李洋等，2013；朱永進等，2013；朱筱敏等，2013b，2013c；曾洪流等，2015；Zhuetal.，2016，2017a，2017b；葉蕾等，2018，2020；Chenetal.，2020；袁丙龍等，2020；劉翰林等，2021；Qinetal.，2021），認為陸相湖盆淺水三角洲通常形成于構(gòu)造相對穩(wěn)定、地形平緩、盆地整體緩慢沉降、水體較淺、古氣候適宜、湖平面頻繁多變、物源充足的環(huán)境，湖盆可具有敞流特征。淺水三角洲的主要特點是分流河道砂體為骨架砂體，河口壩沉積易受改造、發(fā)育程度差，單砂體厚度小，復(fù)合砂體厚度大，分布面積廣（張昌民等，2010；劉詩奇等，2012；朱筱敏等，2013a；劉自亮等，2015；袁選俊等，2021）。

淺水三角洲不僅可發(fā)育在陸相坳陷盆地，也可在斷陷湖盆初始期、萎縮期和斷—拗轉(zhuǎn)化期發(fā)育。不同地質(zhì)背景下盆地可容空間產(chǎn)生速率存在差異，且受構(gòu)造運動和湖平面變化的共同控制（Catuneanu and Zecchin，2013），據(jù)此可將盆地分為低可容空間盆地和可容空間快速增加型盆地（Allen and Fielding，2007；Spengler and Read，2010；Aschoff and Steel，2011）。當(dāng)盆地基底平坦、沉降緩慢（如克拉通熱沉降盆地、大型坳陷盆地）、沉積物供應(yīng)充足、構(gòu)造活動較弱時，盆地基準面與沉積界面大范圍內(nèi)基本一致或略高于沉積界面，形成低可容空間盆地。低可容空間盆地由于與區(qū)域廣泛分布的砂巖儲層及厚煤層存在潛在聯(lián)系而受到越來越多學(xué)者的關(guān)注，當(dāng)前研究內(nèi)容主要集中于低可容空間背景下層序樣式、沉積物特征、砂體組合樣式、三角洲沉積演化及其控制因素等方面（Fieldingetal.，2006；Joeckeletal.，2007；魯靜等，2012；Pengetal.，2022）。

低可容空間盆地地形平緩，難以識別出坡折帶，發(fā)育非增生型層序類型和兩分層序樣式（Helland-Hansen and Martinsen，1996；付超等，2022），缺少重力流發(fā)育的條件，流體類型多為牽引流（Zecchin and Catuneanu，2017）。受地形和湖平面的共同作用，低可容空間下易形成高速遷移（每年數(shù)十千米）、薄而廣（厚度為幾米，延伸數(shù)十千米）、垂向相變快的 “伸縮式”三角洲（Olariuetal.，2021）。低可容空間盆地坡度緩（多小于1°），湖平面易發(fā)生頻繁波動，且受其波動影響的平面范圍大，因而能有效地控制淺水三角洲前積體的分布范圍。同時，湖平面的升降亦影響淺水三角洲內(nèi)部的幾何樣式，如鄱陽湖贛江三角洲是典型的低可容空間淺水三角洲，洪水期和枯水期面積相差4500 km2以上（金振奎等，2014），在低位進積域時，主要發(fā)育菱形壩，道壩比較小，而在高位域時主要發(fā)育指狀沙壩和沿岸沙壩，道壩比較大（付超等，2022）。

現(xiàn)今淺水三角洲研究注重現(xiàn)代沉積解剖、層序地層格架與淺水三角洲沉積模式、三角洲不同成因類型砂體構(gòu)型分析、低可容空間三角洲砂體接觸關(guān)系和時空分布以及三角洲沉積濱線遷移、坡折帶與巖性油氣藏關(guān)系等，尺度也由宏觀的定性描述細化到內(nèi)部構(gòu)型量化解剖的探討。依據(jù)現(xiàn)代淺水三角洲沉積過程數(shù)值模擬研究，建立了坳陷和斷陷盆地內(nèi)具有不同前緣形態(tài)特征的淺水曲流河三角洲沉積模式（Lemons and Chan，1999；樓章華等，1999；Wellner，2005；Keumsuketal.，2007；Nichols and Fisher，2007；張昌民等，2010；馮文杰等，2017；吳勝和等，2019；王夏斌等，2020）。

淺水三角洲是國際沉積學(xué)研究熱點和油氣勘探開發(fā)的重要對象，應(yīng)該在了解淺水三角洲形成地質(zhì)背景和沉積特征的基礎(chǔ)上，加強坳陷和斷陷湖盆淺水三角洲形成動力學(xué)過程、不同類型淺水三角洲沉積序列特征、淺水三角洲不同亞微相砂體形態(tài)和發(fā)育規(guī)律、淺水三角洲形成過程模擬、儲層發(fā)育特征及其與油氣勘探開發(fā)關(guān)系的研究，尤其是低可容空間下形成的、廣泛分布的淺水三角洲砂體的沉積特征和形成機制研究，并建立能夠指導(dǎo)陸相湖盆淺水三角洲大面積砂體巖性油氣藏勘探開發(fā)的沉積模式。

2 湖盆淺水三角洲的有利沉積背景

自20世紀90年代以來，淺水三角洲研究主要關(guān)注形成機制、沉積模式、砂體形態(tài)及控制因素等，認為構(gòu)造活動與古地形、湖平面升降變化、古氣候與古水深、河流作用等對淺水三角洲的沉積特征具有重要的控制作用。簡言之，較為穩(wěn)定的構(gòu)造沉降、面積廣且低緩平坦的古地形、淺而動蕩的古水體環(huán)境和充沛的砂質(zhì)底載荷河流供源等，有利于淺水三角洲發(fā)育（鄒才能等，2008；朱筱敏等，2013a；Zhuetal.，2017a，2017b）。如松遼盆地白堊系基底穩(wěn)定沉降、盆廣坡緩，古氣候干熱、古溫度可達37℃，母源區(qū)物理風(fēng)化作用強烈并形成大量碎屑物質(zhì)，古水體淺、深度小于10m，湖平面波動頻繁、湖泊水位發(fā)生旋回變化等，形成了向盆地中央延伸數(shù)十千米的淺水三角洲（朱筱敏等，2012）。

1）構(gòu)造穩(wěn)定、盆地整體緩慢沉降。大型低可容空間淺水三角洲的形成首先需要一個面積大的淺水區(qū)，而盆地內(nèi)大面積淺水區(qū)的形成與盆地緩慢的沉降、較小的基底坡度及沉積物的快速供給有關(guān)。特別是大型坳陷湖盆或斷陷湖盆緩坡邊緣剝蝕區(qū)持續(xù)隆升，盆內(nèi)沉積區(qū)穩(wěn)定緩慢沉降（沉降速率＜100m／Ma），形成平緩的坡度、較淺的水體及充足的物源，為大型淺水三角洲體系的形成奠定了基礎(chǔ)。中國中新生代發(fā)育大型坳陷湖盆和斷陷湖盆緩坡，湖盆長軸方向或緩坡帶沉積底形坡度平緩，湖區(qū)寬淺，湖浪作用微弱，是湖盆淺水三角洲發(fā)育的理想場所（鄒才能等，2008）。如鄂爾多斯盆地晚三疊世延長期大型克拉通坳陷湖盆整體具有構(gòu)造穩(wěn)定、盆大坡緩、水淺源多的特征，渤海灣盆地海域新近紀具有構(gòu)造穩(wěn)定、沉降緩慢、湖泊水域范圍大、地形平緩、坡度小等特點，兩者均廣泛發(fā)育淺水三角洲（朱偉林等，2008；王立武，2012；朱筱敏等，2013b，2013c；劉翰林等，2021；Qinetal.，2021；袁選俊等，2021）。

2）地形平緩、坡度較?。ǔＰ∮?°）。例如，里海的伏爾加河淺水三角洲的平均坡降只有5 cm／km，地形坡度平緩，在湖平面升降變化過程中湖岸線周期性進退明顯，使得三角洲分流河道通過填積和湖面的頻繁波動向盆地中央遠距離推進，形成廣泛分布的淺水三角洲（劉詩奇等，2012）。再比如，松遼盆地北部白堊系葡萄花油層沉積時期，盆地沉降速度明顯減慢，處于總體拗陷過程中的一個顯著充填時期，盆地北部地形十分平緩，傾角只有0.4°～0.57°，淺水三角洲發(fā)育。

3）水體深度較小。一般以1／2波長作為淺水區(qū)的下限深度，而湖盆的浪基面深度較海洋小，如美國密執(zhí)安湖最大波長約30m，中國青海湖及鄱陽湖波長一般為15m，故陸相湖盆淺水三角洲沉積水深通常不超過15m（葉蕾等，2018）。如鄱陽湖湖底平坦，湖水較淺，平均深度約8.4m（鄒才能等，2008）。水體深度一定程度上限制了可容空間大小：一方面，水淺坡緩，可容空間較小，陸源碎屑側(cè)向推進較遠，垂向加積不明顯，單層厚度較??；另一方面，可容空間限制河口沙壩的規(guī)模，河流頻繁改道對壩體進行沖蝕改造，造成河口沙壩和遠沙壩沉積不太發(fā)育或不易保存。水體較淺且動蕩、湖水漲縮頻繁、水深旋回變化和坡度較緩，易造成淺水三角洲湖岸線較大尺度擺動，順物源方向三角洲大幅推進，延伸距離遠，展布范圍廣，而垂直物源方向三角洲整體頻繁變遷（朱筱敏等，2012；葉蕾等，2020；袁選俊等，2021）。

4）高速、高流量的充足物源供給。陸相湖盆淺水三角洲多發(fā)育于多面環(huán)山、多物源背景下，充足的物源為河流和淺水三角洲分流河道向盆地延伸提供了能量。物源供給通道控制三角洲發(fā)育位置，多源多期淺水三角洲相互疊置，砂體間互相接觸，甚至連通。如松遼盆地下白堊統(tǒng)泉頭組扶余油層和鄱陽湖贛江淺水三角洲，均具多物源充足供給、多形態(tài)砂體連片分布特征（李洋等，2013；馮文杰等，2017）。

5）氣候周期性變化、湖平面波動。氣候的周期性和季節(jié)性變化，導(dǎo)致母巖物理風(fēng)化作用強烈、物源供給充分，造成湖平面周期性波動、湖岸線擺動以及三角洲的推進和遷移。例如，松遼盆地北部葡萄花油層的淺水三角洲發(fā)育于氣候相對干旱時期，氣候的周期性變化造成湖岸線擺動寬度達20～50 km（樓章華等，1999）；饒陽凹陷蠡縣斜坡沙一段沉積早期淺水三角洲形成于較干旱的亞熱帶氣候條件下，沉積水體較淺且頻繁振蕩，處于氧化、微咸水—半咸水的水體環(huán)境（葉蕾等，2020）。此外。淺水三角洲也可發(fā)育于溫暖潮濕氣候背景下，比如鄂爾多斯盆地下二疊統(tǒng)山西組淺水三角洲（郭英海等，1995）和準噶爾盆地侏羅系三工河組辮狀河淺水三角洲均發(fā)育于溫暖、潮濕的古氣候條件下（朱筱敏等，2008），渤海海域新近紀淺水三角洲形成于早期暖溫帶、中期濕潤亞熱帶—暖溫帶和晚期溫帶氣候的條件下（張新濤等，2014）。

3 低可容空間淺水三角洲沉積特征和沉積模式

低可容空間淺水三角洲沉積主要特征為（劉詩奇等，2012；朱筱敏等，2012；王夏斌等，2020）：巖性變化較大，砂巖中常見強水動力牽引流沉積構(gòu)造，發(fā)育延伸遠、分叉多、頻繁改道的水下分流河道，快速向盆地中央推進的河道破壞了早期壩體，河口沙壩發(fā)育程度低。氧化色泥巖大面積展布并與具有豐富湖泊生物化石的還原色泥巖間互，生物擾動強烈，岸線遷移明顯。由于坡緩水淺、可容空間小，較強的河流沖刷作用造成三角洲單砂體厚度小、垂向上多個間斷正韻律相互疊置。由于可容空間有限，淺水三角洲不發(fā)育Gilbert型三角洲模式的頂積層、前積層、底積層3層結(jié)構(gòu)（主要不發(fā)育頂積層），不發(fā)育向上變粗的反序列。在地震剖面上具有低角度疊瓦狀、近平行、隱性前積特征，S形前積反射地震相少見。發(fā)育規(guī)模大，多期三角洲單砂體平面拼接形成三角洲復(fù)合砂體，大面積穩(wěn)定展布。

3.1 低可容空間淺水三角洲沉積特征

1）水體波動引起砂泥巖及不同顏色泥巖頻繁間互。由于可容空間有限，淺水三角洲沉積時，湖平面的周期性波動會引起湖岸線的大幅遷移，導(dǎo)致三角洲時而位于水面之上，時而位于水面之下，整體處于半氧化—半還原環(huán)境，發(fā)育中細粒砂巖與紫紅色、灰色、灰綠色泥巖以及煤層的頻繁交錯間互的組合。其中砂巖成分與結(jié)構(gòu)成熟度中等偏低，三角洲平原由于長期暴露在湖平面之上，可形成大面積的紫紅色泥巖。

2）淺水牽引流主導(dǎo)的沉積構(gòu)造。受低可容空間下淺水環(huán)境和河流主導(dǎo)作用的控制，淺水三角洲沉積物中多見牽引流沖刷形成的單成分泥礫定向排列、低緩傾角的前積紋層以及生物擾動構(gòu)造。砂巖底部常具沖刷面，下部常為塊狀構(gòu)造，向上以大型槽狀和楔狀交錯層理為主，也可見平行層理，再向上可發(fā)育波狀、透鏡狀層理或小型波狀交錯層理。層系厚度自下而上逐漸變小。薄互層砂泥巖可有水平層理、塊狀層理、波狀層理和透鏡狀層理等。常見直立狀蟲孔和多種形態(tài)植物根、莖稈和葉片，生物擾動強烈。淺水三角洲常見反映強水動力的分流河道作用的兩段式粒度概率累積曲線和受湖浪影響的具有過渡帶的三段式粒度概率累積曲線（朱筱敏等，2013b）。

3）河道沖刷造成間斷正韻律疊置。在整個三角洲垂向沉積組合序列中，三角洲平原和前緣分流河道構(gòu)成骨架，由于可容納空間較小，河流頻繁地遷移改道，在垂向上發(fā)育2種間斷正韻律。通常在靠近盆地邊緣的三角洲平原及內(nèi)前緣處，形成無泥的間斷正韻律，巖石粒度較粗，向上發(fā)育中大型交錯層理，2個正韻律間沒有泥巖隔層，這是由于強烈的河道遷移作用造成早期沉積的泥巖被沖刷殆盡。在靠近盆地中心方向的三角洲外前緣中，常發(fā)育有泥的間斷正韻律，即底為沖刷面，向上為楔狀交錯層理的中細砂巖、小型楔狀交錯層理和斷續(xù)波紋狀層理、水平層理及塊狀層理的粉砂巖、碳質(zhì)頁巖、泥巖組成的向上粒度逐漸變細的沉積序列（圖2），反映了1期完整的水動力能量降低的過程，形成的砂體厚度一般小于4m。

圖2 松遼盆地三肇坳陷白堊系泉頭組淺水三角洲沉積序列（據(jù)朱筱敏等，2012）Fig.2 Shallow-water delta succession of the Cretaceous Quantou Formation in Sanzhao Depression，Songliao Basin（after Zhu et al.，2012）

4）河湖作用導(dǎo)致砂體平面形態(tài)多樣化。在低可容納空間背景下，淺水三角洲是不斷發(fā)育的多期朵葉體在平面上拼接而成的網(wǎng)狀復(fù)合體，特別是在湖平面相對下降階段，淺水三角洲建設(shè)作用較強，河道分叉改道頻繁，進積速度快，分流河道十分發(fā)育，河道砂體寬度不等，具有寬厚比值較高及連通性良好等特點，可構(gòu)成重要的儲集砂體（袁選俊等，2021）。河流能量決定分流河道體系的發(fā)育密度和幾何形態(tài)，由于河道砂體不斷向前延伸，整體呈樹枝狀、帶狀、鳥足狀等伸長狀形態(tài)，與前三角洲泥直接接觸（王立武，2012）。

3.2 低可容空間三角洲沉積模式

3.2.1 淺水三角洲亞相、微相劃分

與正常三角洲一樣，淺水三角洲沉積亞相也可分為三角洲平原、三角洲前緣（內(nèi)前緣和外前緣）及前三角洲（圖3）。

圖3 淺水三角洲沉積亞微相劃分Fig.3 Subfacies types and their division of shallow-water deltas

三角洲平原亞相位于洪水面向陸一側(cè)，主要發(fā)育分流河道、天然堤、決口扇及泛濫平原等微相。主體微相分流河道巖性較粗，發(fā)育沖刷面和較大規(guī)模交錯層理，與紫紅色泥巖或煤層構(gòu)成無泥或少泥的間斷正韻律。三角洲平原上的分流河道通過填積和湖面的頻繁波動向湖泊中心方向長距離推進，并在三角洲前緣的淺水區(qū)發(fā)育特征明顯的水下分流河道。

三角洲內(nèi)前緣亞相位于洪水面與枯水面之間，可劃分為連續(xù)性好的水下分流河道、水下分流間灣及泥炭沼澤微相。由于湖平面的頻繁波動，內(nèi)前緣時而暴露在水面之上，時而處于水面之下，形成了典型的紫紅色、灰色或灰綠色泥巖間互沉積。水下分流河道微相發(fā)育中細砂巖，底部可見沖刷面，與分流間灣泥巖、粉砂巖以及灰綠色、灰黑色泥巖間互構(gòu)成多泥的間斷正韻律。

三角洲外前緣亞相可進一步細分為連續(xù)性較差的水下分流河道、水下分流間灣、河口壩和席狀砂等微相，在湖面頻繁波動過程中，河流、波浪和沿岸流的沖刷對沉積物的分布起再改造作用，導(dǎo)致以水下分流河道為主的三角洲前緣砂體發(fā)生不同程度的斷續(xù)化、席狀化。

前三角洲位于正常浪基面之下向盆地中央一側(cè)，發(fā)育具有介形蟲、葉肢介、黃鐵礦等相對深水的灰黑色泥巖以及砂泥互層的濁流沉積組合（朱筱敏等，2013b）。

3.2.2 基于砂體形態(tài)的沉積模式

依據(jù)淺水三角洲砂體展布形態(tài)，可將淺水三角洲分為席狀、坨狀、枝狀和鳥足狀淺水三角洲，該分類強調(diào)從湖盆范圍的演化、湖平面升降變化的幅度和頻率等方面分析三角洲形態(tài)轉(zhuǎn)化的動力學(xué)過程。淺水三角洲沉積形態(tài)主要受控于湖平面波動頻率和幅度，湖平面高幅高頻整體快速下降易形成枝狀和鳥足狀淺水三角洲，湖平面穩(wěn)定且中頻中幅波動易形成坨狀淺水三角洲，湖平面低頻低幅緩慢上升易形成席狀淺水三角洲（樓章華等，1999）。

以現(xiàn)代鄱陽湖和黃河口凹陷沉積為例，可將淺水三角洲劃分為分流河道型、沙壩型及席狀型（張新濤等，2014）?？菟谌侵耷熬壣绑w呈條帶狀展布，分流河道以順直型為主，可向湖內(nèi)長距離延伸；洪水期三角洲前緣砂體呈席狀展布，分流河道受到波浪作用影響，彎曲度增加（圖4）。

圖4 渤海灣盆地黃河口凹陷敞流型湖盆淺水三角洲沉積模式（據(jù)張新濤等，2014）Fig.4 Sedimentary models of open-flow lacustrine shallow-water delta in Huanghekou sag，Bohai Bay Basin（after Zhang et al.，2014）

3.2.3 基于沉積成因的沉積模式

強調(diào)供源系統(tǒng)對三角洲的控制作用，可將淺水三角洲劃分為淺水扇三角洲、淺水辮狀河三角洲和淺水曲流河三角洲（朱筱敏等，2013a）。以供源體系為基礎(chǔ)，結(jié)合前緣斜坡坡度和古水深，可將湖盆三角洲劃分為6種淺水三角洲和3種深水三角洲（鄒才能等，2008）。

三角洲平原分流河道的發(fā)育主要受湖平面變化速率的控制，基準面緩慢上升和基準面快速下降期間，分流河道的發(fā)育較明顯。依據(jù)淺水三角洲水道沉積成因，可將淺水三角洲劃分為枝狀的分流河道型三角洲和朵狀—網(wǎng)狀的分流沙壩型三角洲（張昌民等，2010）。枝狀分流河道型淺水三角洲呈明顯的樹枝狀，各朵葉體分散，朵體間不連接或通過決口水道連接，河道為順直型，向湖內(nèi)延伸較遠，且在向湖推進的過程中受湖水波浪的改造作用較弱，因此河道的席狀化強度很弱，保留了良好的水下分流河道砂體形態(tài)。該類三角洲整體上不具備廣闊的平原相帶，沉積主體以內(nèi)前緣弱—中等席狀化水下河道砂體和外前緣席狀砂為主。朵狀—網(wǎng)狀分流沙壩型淺水三角洲分流沙壩發(fā)育，砂體外部呈朵狀、坨狀，內(nèi)部似網(wǎng)狀，網(wǎng)狀朵體之間發(fā)育分流間灣沉積，但常因朵體增長而被充填，最終表現(xiàn)為淺水沼澤。該類三角洲的平原亞相較發(fā)育，分流沙壩是三角洲主體。

3.2.4 基于氣候控制因素的沉積模式

陸相湖盆淺水三角洲的形成主要受控于古地形、氣候、物源供給、水動力學(xué)特征等多種地質(zhì)因素及其綜合作用。

在長周期尺度下，氣候和構(gòu)造是控制層序及沉積的主要因素。在低可容空間盆地中，構(gòu)造活動通常相對穩(wěn)定，故氣候是控制淺水三角洲形成的主導(dǎo)因素（付超等，2022）。在氣候較為干旱時期，降水量減少，湖泊蒸發(fā)量大，湖盆發(fā)生收縮，河流攜帶碎屑物質(zhì)長距離搬運進入湖盆形成局部被湖水淹沒的淺水三角洲，河口壩相對不發(fā)育，形成 “大平原、小前緣”或 “寬平原、窄前緣”的枝狀三角洲（圖5－a）（朱筱敏等，2012）。在氣候較為濕潤時期，湖盆發(fā)生擴張，湖平面上升造成分流河道不斷改道、分叉，河道彎曲，構(gòu)成網(wǎng)狀前緣水下分流河道組合，三角洲主體被湖盆水體淹沒，形成“小平原、大前緣”或 “窄平原、寬前緣”的網(wǎng)狀或席狀三角洲（圖5－b）。

圖5 受控于氣候的淺水三角洲沉積模式（據(jù)朱筱敏等，2012）Fig.5 Shallow-water delta sedimentary models controlled by climate（after Zhu et al.，2012）

4 低可容空間淺水三角洲沉積機制

淺水三角洲沉積過程和沉積機制受地形條件、水體深度、沉積基準面升降旋回、河流水動力和物源供給、氣候變化、植被條件及盆地構(gòu)造運動等多種地質(zhì)因素綜合影響。

研究與勘探實踐表明，敞流型湖盆是淺水三角洲發(fā)育的基本控制因素。敞流型湖盆存在著敞流通道，河流搬運大量沉積物入湖導(dǎo)致湖泊注水量增大，多余湖水可沿敞流通道排出而不易形成寬闊的深水湖泊，這有利于淺水三角洲逐漸向湖盆中心延伸生長，直至充滿整個湖泊。此外，由于低可容空間盆地的地形平緩，湖平面頻繁升降控制淺水三角洲的縱橫向發(fā)育規(guī)模（袁選俊等，2021）。

在低可容空間沉積背景下，淺水三角洲沉積基準面與沉積界面基本一致（魯靜等，2012），盆地內(nèi)部沉積相分異度較低，主要發(fā)育水下分流河道。三角洲平原上的分流河道通過不斷的決口改道產(chǎn)生新的朵體填積近岸的淺水區(qū)，河道砂體在地勢較低的下切谷中沉積，且橫向延伸極廣，厚度較大，一定程度上起到填平補齊的作用（常嘉等，2022）。三角洲平原分流間灣、間灣湖泊等少部分地區(qū)基準面略高于沉積界面，可形成廣泛分布的厚煤層。

低可容空間疊加復(fù)合砂體形成于沉積物供給（S）大于可容空間（A）的過補償沉積背景。隨著河控淺水三角洲入湖推進，進積作用使得后期發(fā)育的分流河道對先期沉積的河口壩強烈侵蝕、沖刷和改造，形成的復(fù)合砂體可表現(xiàn)為切疊式、疊加式、拼接式和孤立式4種疊置方式。多期三角洲朵體向湖快速推進、側(cè)向拼貼連片，以不同時期分流河道為紐帶疊合成大面積的淺水三角洲砂體（袁丙龍等，2020；劉翰林等，2021）。

在同一沉積時期，A／S值較小時，盆地內(nèi)的剩余可容空間較小，河道較為發(fā)育，下切作用強，以垂向加積為主，多見沖刷面，單期砂體較薄，寬深比較小，巖性橫向變化快，砂體緊密接觸，連續(xù)性較好，以切疊式組合方式為主，表現(xiàn)為多期“砂沖砂”的間斷正韻律，在泛濫平原多沉積紫紅色泥巖。A／S值逐漸增大時，盆地可容空間增加，河流作用減弱，物源供給相對不足，湖浪作用相對增強，水下分流河道侵蝕能力減弱，不斷改道、分叉，以側(cè)向加積作用為主，砂體寬深比增大，橫向連通性變強，席狀化程度增強，砂體以疊加式和切疊式組合方式為主，水下分流間灣發(fā)育紫紅色泥巖和灰色、灰綠色泥巖，在地震剖面上表現(xiàn)為疊瓦狀或隱性前積。A／S值較大時，以湖浪作用為主，三角洲前緣的河口壩、水下分流河道等砂體受湖浪改造，均發(fā)生不同程度的席狀砂化，河道砂體連續(xù)性較差，表現(xiàn)為 “厚度小，粒度細，延伸廣”的特征，垂向上砂體呈透鏡狀孤立地分布在厚層灰色、深灰色泥巖中（圖6）（袁丙龍等，2020；Pengetal.，2022）。

圖6 低可容空間淺水三角洲沉積模式Fig.6 Shallow-water delta sedimentary models in low accommodation space

5 研究實例：霸縣凹陷沙一段

5.1 地質(zhì)背景

霸縣凹陷是渤海灣盆地西部冀中坳陷的一個次級構(gòu)造單元，是在華北古地臺基底上發(fā)育起來的中新生代單斷箕狀繼承性沉積凹陷，西部以牛東斷層為界與牛駝鎮(zhèn)凸起相鄰，東接滄縣隆起，北部與廊固凹陷、武清凹陷相隔，南靠饒陽凹陷，發(fā)育多種類型的儲集體，是一個富集油氣的構(gòu)造單元。文安斜坡位于霸縣凹陷東部，是在古近紀斷陷活動不均衡性及盆地基底斷塊傾翹共同作用下形成的一個NE走向、東抬西傾的繼承性斜坡，斜坡構(gòu)造簡單，均一沉降，沙河街組沙一段沉積時期低緩斜坡特征明顯。古近系充填始終受牛東斷層的控制，牛東斷層的活動具有分期、分段的特點，北段位于岔河集北部—霸縣二臺階一帶，中段位于岔河集—高家堡—鄚州西側(cè)，其余為南段，對應(yīng)于霸縣凹陷的北部、中部和南部。研究區(qū)主要位于凹陷中部（圖7）。

圖7 渤海灣盆地霸縣凹陷文安斜坡構(gòu)造位置Fig.7 Tectonic location map of Wen'an slope of Baxian sag，Bohai Bay Basin

霸縣凹陷古近紀共經(jīng)歷了5期構(gòu)造演化，分別為斷陷分割充填期（Ek－Es4）、斷陷擴張深陷期、斷陷萎縮期、斷坳擴展期和斷坳抬升消亡期。目的層沙河街組沙一段是在斷陷抬升、剝蝕夷平的背景下接受沉積的，早期發(fā)生古近紀最大規(guī)模的一次湖侵，氣候濕潤，地形平坦，湖水面積達到最大，發(fā)育鮞?；?guī)r、油頁巖等特殊巖性，在垂向上表現(xiàn)為灰?guī)r、泥巖夾薄層粉砂巖、細砂巖或鮞粒灰?guī)r等。沙一段沉積晚期區(qū)域抬升，供源作用明顯增強，三角洲持續(xù)向前推進，湖盆面積減小，垂向巖性序列轉(zhuǎn)變?yōu)樽霞t色泥巖與粉砂巖、細砂巖互層，向上砂巖含量降低，表現(xiàn)為紫紅色泥巖夾薄層粉砂巖、細砂巖（杜金虎等，2002；張自力等，2019）。

霸縣凹陷文安斜坡沙一段沉積早期斷陷抬升，在夷平補齊的背景下發(fā)育大面積的濱淺湖沉積，晚期區(qū)域抬升明顯增強，邊界斷層活動性相對于沙四段—沙三段降低。在沙一段沉積時期，斷層中段拉張率整體較低，最弱低于2%，而北段最大達7%（張自力等，2019），有利于淺水三角洲的發(fā)育。沙一段沉積時期文安斜坡呈現(xiàn)東高西低的平坦地貌特點，地形坡度小于1.5°，形成低可容空間盆地。沿盆地緩坡方向進入的、來自東部滄縣隆起的碎屑沉積物源源不斷地向沉積區(qū)供源形成淺水三角洲，其對應(yīng)的前積反射延伸距離可達20 km。沙一段沉積時期以溫帶中生植物為主，整體為溫暖濕潤的氣候，古水深平均為7.5m，為水淺坡緩的敞流湖盆（陶明華等，2001；殷杰，2018）。

5.2 沉積特征

基于18口取心井的巖心詳細觀察描述，霸縣凹陷文安斜坡沙一段發(fā)育 “坡緩水淺”的建設(shè)性淺水三角洲，其沉積特征為：（1）發(fā)育具有牽引流沉積特點的細粒沉積，以細砂巖和粉砂巖為主，粒度概率累積曲線表現(xiàn)為二段式和三段式，以二段式為主，其中跳躍次總體含量高于懸浮組分含量，跳躍次總體斜率為62°，細截點較細（約2.2φ），表現(xiàn)出具牽引流特征的分流河道沉積特征（W 64井，2880.5m處細砂巖，楔狀交錯層理）（圖8－a）；隨著三角洲持續(xù)推進，概率累積曲線轉(zhuǎn)變?yōu)槿问剑S次總體含量與懸浮次主體含量近似相等，反映其同時受到湖浪與河流作用的影響（W 79井，2478.09m處細砂巖）（圖8－b）。（2）發(fā)育反映強水動力的牽引流沉積構(gòu)造，如槽狀交錯層理（圖8－c，8－d）、楔狀交錯層理（圖8－e，8－f），沖刷面極為豐富，在沖刷面之上可見順層排列的泥礫（圖8－g，8－h(huán)），在內(nèi)前緣同時受到河流與湖浪的作用，發(fā)育波狀層理（圖8－i），或由于前緣的滑塌而形成變形層理（圖8－k）；此外，在水下分流間灣泥巖處發(fā)育水平層理等反映低能環(huán)境的沉積構(gòu)造（圖8－j）。（3）紫紅色泥巖廣泛分布，巖心中可見大量生物擾動（圖8－k）及垂直或近似垂直的生物鉆孔（鉆孔深度約3 cm，直徑約0.5 cm）（圖8－l，8－m）。（4）垂向上表現(xiàn)為多期正韻律疊置，在平原多呈 “砂沖砂”的垂向疊置特點（圖8－n）；在內(nèi)前緣單期河道砂體厚度減小，“砂沖泥”的樣式增多（圖8－o）；在外前緣水下分流河道沉積厚度小，多為水下分流間灣泥巖；在前三角洲可見呈現(xiàn)“鮑馬序列” ACE 段的濁流特點（圖 8－p）。（5）在地震剖面上表現(xiàn)為低角度前積。

圖8 渤海灣盆地霸縣凹陷文安斜坡沙一段淺水三角洲沉積特征Fig.8 Sedimentary characteristic of shallow-water delta of the first Member of Shahejie Formation in Wen'an slope，Baxian sag，Bohai Bay Basin

5.3 沉積相特征

沙一段淺水三角洲平原、內(nèi)前緣、外前緣和前三角洲各個亞相帶分異明顯，發(fā)育齊全。

淺水三角洲平原亞相主要識別出分流河道和泛濫平原2個微相。分流河道單期韻律多集中在1.5m以下，最厚可至4m，具有與河流沉積特征相似的正旋回，自下而上表現(xiàn)為沖刷面→槽狀交錯層理細砂巖、楔狀交錯層理細砂巖→平行層理細砂巖、粉砂巖，頂部泥巖保存差，底部可見定向排列的泥礫。泛濫平原微相以紫紅色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，可見生物擾動或泥裂，測井曲線呈低幅直線形或微齒狀。三角洲平原亞相具有低A／S值的特點，在垂向上表現(xiàn)為多期河道彼此沖刷，呈現(xiàn) “砂沖砂”的正韻律特點；河道以加積作用為主，側(cè)向遷移弱，多期疊加的河道砂體分布于大段的泛濫平原泥巖中（圖9）。

圖9 渤海灣盆地霸縣凹陷文安斜坡沙一段淺水三角洲剖面模式Fig.9 Profile models of shallow-water delta of the first Member of Shahejie Formation in Wen'an slope of Baxian sag，Bohai Bay Basin

在淺水三角洲內(nèi)前緣，河流作用仍為主要地質(zhì)營力，以水下分流河道和水下分流間灣微相為主。水下分流河道單期正韻律厚度多介于0.3～1m之間，在垂向上表現(xiàn)為楔狀交錯層理細砂巖→平行層理細砂巖、塊狀粉砂巖→波狀交錯層理粉砂巖→生物擾動泥巖。與平原分流河道相比，其頂部泥巖部分保存，單期沉積韻律厚度更小。水下分流間灣微相以泥巖為主，最為典型的特征為氧化色泥巖（紫紅色）與還原色泥巖（灰色、灰綠色）交互出現(xiàn)，可見生物擾動、垂直生物鉆孔等。與平原亞相比，河流作用減弱，可容空間相對增大，此時河道側(cè)向遷移能力增強，水下分流河道數(shù)量明顯增加，在垂向上表現(xiàn)為“砂沖砂”與“砂沖泥”序列共存（圖9）。

淺水三角洲外前緣位于水下環(huán)境，微相包括水下分流河道、席狀砂、河口壩和水下分流間灣。此時河流作用明顯減弱，湖泊水動力作用加強，河道砂體被湖泊改造明顯，水下分流河道表現(xiàn)出較為明顯的席狀特點，單層沉積厚度多小于0.5m，垂向上自下而上表現(xiàn)為小型低角度楔狀交錯層理細砂巖、波狀交錯層理粉砂巖、波狀層理粉砂巖，水下分流間灣泥巖基本呈反映水下還原環(huán)境的灰色與灰綠色。在低可容納空間下，由于三角洲快速的前積過程，早期形成的河口壩被后期的分流河道沖刷改造，難以保存，故河口壩幾乎不發(fā)育，在垂向上表現(xiàn)為薄層的河道砂體或席狀化的河道砂體夾于厚層的暗色泥巖中（圖9）。

前三角洲位于正常浪基面之下，發(fā)育的泥巖、鈣質(zhì)泥巖顏色深、質(zhì)地純，多具水平層理或塊狀層理，可見粉砂巖條帶。

5.4 沉積模式

霸縣凹陷沙一段沉積晚期進入斷坳抬升消亡期，構(gòu)造活動減弱，地形坡度變緩，主要受到來自東部滄縣隆起供源的影響，在低可容空間背景下發(fā)育大面積的淺水三角洲沉積。淺水三角洲平原A／S值較小，分流河道砂體以細砂巖、粉砂巖為主，河道深且穩(wěn)定，分叉少，分布于大面積的以紫紅色泥巖為主體的泛濫平原中。內(nèi)前緣的A／S值增大，水下分流河道河道巖性以細砂巖、粉砂巖為主，河道變淺，側(cè)向遷移明顯，且分叉增加，沖刷面發(fā)育，縱向上多期正韻律疊置，在平面上表現(xiàn)為“網(wǎng)狀”的形態(tài)，是油氣儲集體與巖性油氣藏勘探的有利區(qū)。外前緣的A／S值持續(xù)增大，水下分流河道巖性變細，多為粉砂巖，由于受到湖浪的改造，保留下來的水下分流河道數(shù)量少、連續(xù)性低，大面積的席狀砂廣泛分布，在垂向上表現(xiàn)灰色泥巖夾薄層粉細砂巖（圖10）。

圖10 渤海灣盆地霸縣凹陷文安斜坡沙一段沉積相Fig.10 Sedimentary facies of the first Member of Shahejie Formation in Wen'an slope of Baxian sag，Bohai Bay Basin

6 結(jié)論

1）相對穩(wěn)定的構(gòu)造活動，坡度較?。ǔＰ∮?°）的平緩地形，周期性變化的氣候背景，排水通暢的敞流湖盆，頻繁波動的淺水環(huán)境，高速、高流量的充沛物源，有利于大型低可容空間淺水三角洲沉積體系的發(fā)育。

2）低可容空間淺水三角洲沉積巖性變化較大，砂泥巖頻繁互層，氧化色、還原色泥巖間互，生物擾動強烈，發(fā)育強水動力牽引流沉積構(gòu)造。低可容空間下，河流建設(shè)性強，較強的沖刷作用形成“有泥”和 “無泥”2種河道間斷正韻律，河道不斷向盆地中心延伸，形成樹枝狀、帶狀和鳥足狀三角洲。在河流和湖泊的相互作用下，多期朵葉體在平面相互拼接、疊置，形成網(wǎng)狀復(fù)合體。淺水三角洲缺乏典型的Gilbert型三角洲3層結(jié)構(gòu)，在地震上表現(xiàn)為低角度S形、疊瓦狀以及隱性前積。

3）陸相湖盆淺水三角洲的形成主要受控于古地形背景、氣候、物源供給、水動力學(xué)特征等多種地質(zhì)因素及其綜合作用。根據(jù)洪水面、枯水面和正常浪基面，可將淺水三角洲劃分為平原、內(nèi)前緣、外前緣和前三角洲等次級沉積環(huán)境?；诔练e成因?qū)⑵浞譃闇\水扇三角洲、淺水辮狀河三角洲和淺水曲流河三角洲；基于砂體形態(tài)將其分為席狀、坨狀、枝狀和鳥足狀淺水三角洲或分流河道型、沙壩型及席狀型淺水三角洲；基于氣候可將其分為2類，濕潤時發(fā)育 “小平原、大前緣”三角洲，干旱時發(fā)育 “大平原、小前緣”三角洲。

4）低可容空間復(fù)合砂體形成于S（沉積物供給）大于A（可容空間）的過補償背景下，多期三角洲朵體向湖快速推進、側(cè)向拼貼連片，砂體可表現(xiàn)為切疊式、疊加式、拼接式和孤立式4種疊置方式。A／S值較小時，河道下切作用強，砂體以切疊式組合方式為主；A／S值逐漸增大時，湖浪作用相對增強，水下分流河道不斷改道、分叉，以側(cè)向加積作用為主，席狀化程度增強，砂體以疊加式和切疊式組合方式為主；A／S值較大時，以湖浪作用為主，三角洲前緣的河口壩、水下分流河道等砂體受湖浪改造，發(fā)生不同程度的席狀砂化，砂體連續(xù)性較差，垂向上透鏡狀砂體呈孤立式分布在厚層灰色、深灰色泥巖中。

5）霸縣凹陷文安斜坡沙一段三角洲沉積發(fā)育于坡緩水淺的低可容納空間背景下。在同一時期內(nèi)，三角洲平原A／S值最小，河道以垂向加積為主，多見沖刷面，單期砂體較厚，寬深比較小，垂向上表現(xiàn) “砂沖砂”間斷正韻律，平面上河道穩(wěn)定，分叉少，呈現(xiàn) “枝狀”特點。三角洲內(nèi)前緣A／S值相對增大，河道側(cè)向遷移作用增強，垂向上“砂沖砂”和 “砂沖泥”序列并存，水下分流河道不斷分叉改道，砂體橫向連通性加強，在平面上呈現(xiàn) “網(wǎng)狀”特點。三角洲外前緣A／S值最大，受到湖浪的改造作用，水下分流河道席狀化，在垂向上表現(xiàn)為薄層孤立的河道砂體或席狀砂砂體，在平面上水下分流河道數(shù)量少、規(guī)模小、斷續(xù)分布，前端發(fā)育大面積席狀砂。