浅述河控三角洲水下分流河道的形成

1、浅述建设型三角洲水下分流河道的形成方式摘要 在经典的建设型三角洲沉积模式中，三角洲相可分为三个亚相，即三角洲平原、三角洲前 缘和前三角洲。其中三角洲亚相又可以分为水下分流河道、水下天然堤、分流间湾等微相。在 经典模式中，水下分流河道完全由入湖或者入海的河流惯性牵引流下蚀冲刷形成。关于水下分 流河道的形成模式，除经典模式外，近些年一些研究者通过物理模拟、实地考察、理论分析等 一系列工作，分别提出了自己不同的看法。有极端者认为，水下分流河道完全由蓄水体水位较 低时期河流在三角洲平原下蚀形成，在蓄水体水位上升之后，水体淹没分流河道而成为水下分 流河道；也有学者认为，可以将由于河流从陆上注入蓄水盆地并

2、向前延伸，经历不同的沉积环 境，其地貌、水动力等特征差异较大，为此，按蓄水盆地水深、水动力、河流能量等条件，将 水下分流河道细分为4带：)高低水位间过渡带、近岸浅水带、中岸中等水深带、远岸深水带 等。在这四个带上，由于水动力逐渐减弱，河流的下是能力逐渐减弱以至于完全不具备冲蚀能 力。而以上所做的工作在实际的生产中有重要的现实意义：如果水下分流河道由三角洲平原分 流河道演化而来，那么河道砂体底部的侵蚀面是一个沉积间断面，可以作为层序、准层序的界 面。而如果认为是水下分流河道沉积，则代表水下泥岩与河道为连续沉积，不存在沉积间断。 因此，正确认识砂体成因，对精确恢复湖(海)盆演化历史是十分重要。关键

3、词经典三角洲沉积模式水下分流河道的形成一、经典三角洲前缘相带模式三角洲前缘相(delta-front facies )是三角洲相沉积亚相类型之一。三角洲沉积相共分 为三个亚相，即三角洲平原亚相(delta-plain facies)、三角洲前缘亚相(delta-front facies )、 前三角洲亚相(prodelta facies )。其中，三角洲平原亚相是三角洲的水上部分，三角洲前缘 亚相和前三角洲亚相为水下部分。三角洲前缘围绕三角洲平原的边缘伸向海洋或湖，位于海(湖)平面和浪基面之间，呈环 带分布。三角洲前缘一般是三角洲最活跃的沉积中心，由于它位于海岸线地带，河流带入的沉 积物迅速的

4、堆积在这里，并经过海洋作用的再改造、再分配，形成分选好、成分纯净的砂质沉 积物集中带，沉积物中平均含沙量高达75%以上，泥质和有机质极少，是油气良好的储集体。经 典模式中 三角洲前缘又可细分为水下分流河道、分流间湾、水下天然堤、分流河口砂坝、远砂 坝及三角洲前缘席状砂等。水下河道与水下天然堤亚相为分流河道及其天然堤在水下的延伸部 分。它们的物质组成、分选状况和剖面特征彼此相似，但是水下河道与水下天然堤粒度较陆上 明显变细，反映了三角洲前缘能量强度相对减弱。所以，水下分流河道是由分流河河水在惯性 作用下，继续向湖海流动并下蚀冲刷形成。经典模式中据河口处水体深度，将三角洲分为浅水型三角洲河深水型三

5、角洲。其中浅水型 三角洲主要发育在基底稳定，水深较浅(数米至十余米)的克拉通盆地。由于在这种浅而广阔的 水域中盆地营力较弱，河流作用显得特别突出。浅水型三角洲的突出特征是以河道砂体为骨架， 垂向序列薄而不完整。相的关系主要表现在侧向上。三角洲前缘及前三角洲沉积规模小，发育 差，三角洲平原相占居很大比例。因此条带状的分支河道砂体分支多，伸延远，有的甚至可以 沿盆地倾向延伸数百千米。三角洲形态呈不规则的分枝状。浅水三角洲分布很广，在地质记录 中保存较好的三角洲大都是浅水型三角洲；深水型三角洲是在堆积有巨厚泥质沉积的深盆地背 景上发育起来的。现代的密西西比三角洲是其典型例子，但在古代沉积中发现的较少

6、。这种三 角洲的突出特征是具有厚而完整的进积序列，骨架砂体呈巨厚的豆荚状。浅水三角洲沉积物中， 三角洲平原及分流河道沉积发育，三角洲前缘以发育水下分流河道为特征。分流河道及水下分 流河道常强烈冲刷下伏沉积物，切割河口砂坝沉积物乃至先期形成的海相沉积物。笔者认为， 即使是浅水型三角洲其水下分流河道的下蚀作用也是很有限的，最多保持到距离河口数十米甚 至十几米的地方。而许多现代湖泊三角洲水下分流河道可以延伸很远，有的可长达几公里，其 原因是“当河流携带碎屑物入湖后，因牵引流继续保持水流惯性力，不易堆积河口坝，较粗物 质顺水下河道继续搬运；当水流挟沙能力减弱时，泥沙可在河道中暂时落淤;但在河口两侧，因

7、 流速骤减，较细的粉砂不断沉积并沿水下河道两侧向前延伸，形成天然堤。”【1】随着天然堤 不断向湖生长，距岸远处的河流在天然堤的约束下并未形成喷流而是保持了其较高的流速和较强的下蚀能力，故而河流继续冲刷湖底的沉积物形成水下分流河道。这当然不能说明河流可以 在河口远处仍然可以冲蚀湖底，而是一种类似河口向湖迁移的作用造成的。二、水下分流河道完全陆上形成的观点传统的三角洲沉积模式中，三角洲前缘亚相发育水下分流河道、水下天然堤、河口坝和支 流间湾等微相，并认为水下分流河道是陆上分流河道的水下延伸部分，是三角洲前缘中一类重 要的砂体【2】。在许多关于三角洲的文献和研究报告中，普遍将与水下泥岩伴生、具有冲刷

8、面 和向上变细沉积序列的砂体定为水下分流河道沉积，在所编制的沉积微相图中，水下分流河道 在水下延伸数千米甚至几十千米。但水槽实验（图1）和现代三角洲沉积考察（图2）发现，三 角洲前缘中并不发育水下分流河道。向湖（海）方向，三角洲平原上分流河道的下切深度逐渐 变小，并在湖（海）平面处消失，与流行的三角洲沉积模式并不相符。为什么三角洲前缘中不 发育水下分流河道？三角洲水下分流河道及河口砂坝沉积主要是洪水作用的产物，水下分流河 道的迁移与活动底板的下降速率和湖平面的下降速率密切相关基准面的升降对三角洲沉积影响 较大，基准面上升，可容纳空间增大，三角洲沉积缓慢,而且保存要素较完整,反之则快速堆积，且

9、保留要素不完整【3】【4】。地面径流是否能够下切形成河道以及下切的深度，都与地面和沉 积基准面之间的相对位置有关。沉积基准面是一个沉积平衡面，在该面上既不发生侵蚀，也不 发生沉积，沉积物只是过路。当地面高于沉积基准面时，地面径流会下切侵蚀而形成河道，而 且地面与沉积基准面之间的高差越大，下切越深，下切的终极深度是沉积基准面。当地面低于 沉积基准面时，会发生沉积，而不是发生侵蚀，地面径流就不能下切而形成河道。对于从陆地 上流入湖泊或海洋的河流来说，在入湖（海）口一带，湖（海）平面就是沉积基准面。位于湖 （海）平面之上的区域，会有河道形成，但在湖（海）平面之下，河流将丧失下切能力，不能 形成水下河

10、道。即使洪水期入湖（海）的河水是混浊的，其密度比湖（海）水略大些，也不能 下切形成河道，因为其沉积速度完全抵消了由于水体密度差导致的侵蚀。因此，由于三角洲前 缘位于湖（海）平面之下，因此水下分流河道不发育。有的现代湖泊三角洲中，如青海湖三角 洲，三角洲前缘中确实有水下分流河道，其延伸长度甚至可达十几千米。但这些分流河道应该 是湖平面处于低水位时期、湖底暴露形成的，实际上是属于三角洲平原上的分流河道。后期的 湖平面升高，将这些水上分流河道淹没，而变成“水下分流河道”。现今的这些“水下分流河 道”已经停止活动了，处于废弃状态，这进一步说明这些河道并非真正在水下形成的。湖泊在 其演化历史中，湖平面会

11、由于气候变化等原因而经历多次升降变化。在湖平面很低、湖泊大幅 度萎缩甚至干涸期间，河道完全可以延伸入湖盆腹部。而湖平面快速上升期间，这些河道被淹 没，导致三角洲平原上形成的分流河道砂体或直接是河流砂体夹于水下沉积的泥岩之中，让许 多人误认为是水下分流河道沉积“三角洲前缘中不发育水下分流河道”这一认识不仅完善了三 角洲沉积模式，而且其重要意义之一就是：在古代三角洲沉积中，当见到河道砂体之下为水下 沉积的泥岩时，就说明存在一次重要的湖（海）平面降低、湖（海）底暴露事件，从而导致河 道下切入早期水下沉积的泥岩层中。也就是说，河道砂体底部的侵蚀面是一个沉积间断面，可 以作为层序、准层序的界面。而如果认

12、为是水下分流河道沉积，则代表水下泥岩与河道为连续 沉积，不存在沉积间断。因此，正确认识砂体成因，对精确恢复湖（海）盆演化历史是十分重 要的【5】。槽模式形成的三角洲图2河北卢龙地区在小型湖泊中形成的小型三角洲槽模式形成的三角洲图2河北卢龙地区在小型湖泊中形成的小型三角洲三、水下分流河道的研究方法及四分带的观点水下河型研究，水下分流河道比陆上河道存在较大难度，这是因为：首先，作为确定河型 重要依据的河道形态，对水下分流河道而言更难获得。表现为：（1）现代水下分流河道形态。 从野外或遥感图像可很好地观察到现代陆上河道的形态，而水下分流河道则与之截然不同，因 被一定深度水体淹没且相对肉眼观察视野其范

13、围较大，现代水下分流河道形态很难从海面或湖 面上直接观察，即便是遥感图像也受到一定限制。（2）古代露头水下分流河道形态。古代露 头因多以地层剖面而极少顺层面出露、及受出露范围的限制，很难揭示水下分流河道的平面形 态。（3）油田地下水下分流河道形态。由于水下分流河道砂体宽度一般较窄，油田开发井网 对其控制程度较差，致使水下分流河道特别是其内部的平面变化规律通过开发井网也难于精细 刻画。其次，在水下河型研究较少，河型尚不清楚且缺少水下河型与其沉积特征对应关系的前 提下，无论从现代沉积、古代露头还是从油田钻井信息的沉积特征上，识别水下河型皆存在困 难。况且因被水体淹没，很难获得连续的水下分流河道现代

14、沉积剖面，至多是很少量的水下钻 孔取心资料。这也是造成水下河型研究较少的主要原因。鉴于目前尚缺少水下河型与沉积特征 的对应模式，加之沉积特征推断水下河型的间接性；模拟法确定水下河型的微缩试验的多因素 影响不确定性；目前水下河型研究较少背景下所需的认知性；信息可获取性及方法可操作性， 本文以现代沉积为重要钥匙，采用能整体、细致揭示河道平面形态及特征的遥感信息法（卫星 图像）对大量现代水下分流河道进行深入解剖、分析，确定现代水下分流河道已存在、可观察 的河型，进而建立水下分流河道河型。由于河流从陆上注入蓄水盆地并向前延伸，经历不同的沉积环境，其地貌、水动力等特征 差异较大，为此，按蓄水盆地水深、水

15、动力、河流能量等条件，将水下分流河道细分为4带（图 3）:图3水下分流河道分带I陆上带；II高低水位过渡带；III近岸浅水带；IV中岸中等水深带；V远岸深水带。（1）高低水位间过渡带，即位于平均高水位线（或平均高潮线）与平均低水位线（或平均低 潮线）之间地带的分流河道。其在高水位期处于水下，低水位期处于水上，是陆上分流河道与 水下分流河道的过渡带。（2）近岸浅水带，即位于平均低水位线（或平均低潮线）以下的近岸浅水带，具有明显水下 切蚀能力的限定半限定性水下分流河道段。近岸、浅水、河流能量为主、限定性半限定性河道 及明显水下切蚀能力、河道沉积特征明显是近岸浅水带水下分流河道的主要特点。（3）中岸

16、中等水深带，即位于近岸浅水带向盆一侧的中等水深带，逐渐失去水下切蚀能力和 限定性的水下分流河道段。中岸、中等水深、河能减弱、蓄水体能量增强、河道沉积特征减弱 是该带主要特点。（4）远岸深水带，即位于中岸中等水深带向盆一侧的远岸深水带，河流能量大大减弱，河流 定向水流呈长扇形扩散，完全失去水下切蚀能力和限定性的水下分流河道末端段。远岸、深水、 河能大大减弱、甚至以蓄水体能量为主、河道沉积特征很不明显是该带主要特点【6】。笔者认为，在一段限定的短时间之内，湖（海）平面没有大幅度升降的前提之下，用这种四 分带的观点来解释水下分流河道的形成是合理的。但是，考虑到湖（海）平面的升降，这种观 点就显现出他

17、的不足来，即：在一个先湖（海）退再湖（海）进的完整旋回中，想当长的一部 分三角洲平原分流河道可以转化为三角洲前缘水下分流河道。简而言之，是原来的水上河道变 成水下河道。所以，最接近真实情况的观点是，三角洲前缘水下分流河道一部分由入湖（海） 的分流河流直接冲蚀形成，另外一部分由其平原亚相中分流河道转化形成。这两种方式形成的 水下分流河道在沉积物的颜色、粒度等方面有所不同，可以根据其各自特点进行区分。同时需 要指出的是，四个分带没有明显的界限，而是逐渐过渡的，而且即使在湖（海）平面没有明显 升降的情况下，也不可以机械地应用四分带模式。因为沉积盆地地貌、水动力等不同，有的三 角洲四个分带都发育如浅水

18、型三角洲，有的三角洲之发育前面一个或两个分带，如有的深水型 三角洲由高低水位过渡带迅速变成远岸深水带。四、结论建设性三角洲的水下分流河道并非经典相模式中所描述的那样完全是在水下分流河流的冲 蚀作用下形成，也不是完全由河流在三角洲平原下蚀形成的分流河道转化而来，而是在包括水 下冲刷和转化两种作用下共同形成。至于两种方式形成的分流河道占据的比例，则是具体情况 而定。五、参考文献：【1】朱海虹，郑长苏，王云飞，苏守德，杨留法，鄱阳湖现代三角洲沉积相研究，（中国科学院南京地理研究所）石油与夭然气地质第2卷第2期【2】赵澄林，朱晓敏.沉积岩石学（第三版）M.北京石油工业出版社，2006: 264-281.【3】张春生，刘忠保，施冬，程启贵,张荣彬，马超亚，三角洲分流河道及河口坝形成过程的物理 模拟，地学前缘（中国地质大学,北京）第7卷第3期【