Question

河流沉积体系及沉积相

Answer 1

河流体系在含煤岩系中占有重要的位置，各种类型的含煤岩系中均有发育。在长期沉降的潮湿地区，河流所携带的沉积物大量堆积下来，在河流中、下游，尤其是在近海地区形成冲积平原。河流沉积体系可以细分出次一级沉积相类型，如河床、浅滩、天然堤、河漫滩和决口扇等，其沉积物各具特色。在太行山东麓及燕山南麓晚二叠世上石盒子组和石千峰组中以及北京、兴隆地区的早二叠世晚期到晚二叠世的与下石盒子组、上石盒子组及石千峰组相当的地层中广泛发育河流沉积。按泛滥盆地发育程度可将河流沉积体系再划分为曲流河和辫状河，其中辫状河河道砂岩发育，泛滥盆地不太发育，砂泥比较高；曲流河则相反，沉积相单元包括河床滞流沉积、边滩（或心滩）、天然堤、决口扇、泛滥盆地等沉积单元，在垂向上表现为向上变细的正粒序结构（图2.1）。

图2.1 沙坝沟剖面河流沉积垂向序列Fig.2.1 Fluvial sedimentary sequence at Shabagou section

2.2.1.1 河床滞留沉积

河流携带沉积物的粒度变化范围很宽，除了悬移的粉砂、泥质等组成上部沉积旋回的物质以外，砂是最主要的沉积对象。粗的砾石碎屑的搬运是很缓慢的，它只是在河水流量最高峰的时期作短距离的搬运。因此，在正常的情况下，由于流水的冲刷与分选作用，细粒的物质不断地被带走，而粗粒的砾石则残留在河床底部，呈透镜体产出，谓之河床滞留沉积。它常常位于河流沉积剖面的底部，向上逐渐过渡为边滩或心滩沉积。

河床滞留沉积发育槽状交错层理细砾岩相和大型板状交错层理含砾粗砂岩相，岩石类型以细砾岩、含砾粗砂岩为主，分选和磨圆差—极差，成分成熟度低，块状层理，与下伏岩层呈冲刷接触，砂体形态多呈小的透镜体，砾石且明显的定向排列，其最大扁平面倾向河流上游。

2.2.1.2　边滩沉积

边滩是曲流河最主要的流水地貌，是河床侧向迁移作用的必然产物。河水在河道中呈螺旋状前进，并不断对外岸进行冲刷侵蚀，又由于横向环流将河流中的搬运物带到内岸沉积下来。开始仅仅形成浅滩，随着河流的不断侧向迁移，浅滩也不断增长，并在河流内弯部分形成宽阔的边滩。底流在侧向运动中的强度是逐渐减弱的，因而引起了搬运物的机械分异作用。在边滩下部，也是比较靠近河心的部位，沉积的是较粗粒的碎屑，在离河心更远的边滩上部，则沉积的是较细粒的物质。边滩沉积的厚度近似于河床的深度，其宽度则决定于河流的大小，河流大的边滩发育就宽阔。

在环渤海湾西部，边滩沉积以发育板状、槽状交错层理粗砂岩相和槽状交错层理中砂岩相为代表，岩性主要为中粗粒长石石英砂岩，成熟度较低，杂基含量较高。粒度概率曲线一般成两段式，有跳跃总体和悬移总体组成（图2.2），跳跃总体含量占75%左右，沉积构造发育有大型板状交错层理及侧向迁移交错层理，也可见到槽状交错层理，反映为单向式水流条件。

图2.2 边滩粒度概率曲线图（羊东2井）Fig.2.2 Size distribution diagram of pointb ar

（据窦建伟，1997）

2.2.1.3 天然堤沉积

天然堤的形成是由于洪水期河水漫过河岸，当河水变浅、流速降低时，大量河水携带的搬运物质很快在岸边沉积下来，形成天然堤。天然堤沉积的岩石的粒度比边滩细，比远离河道的洪泛盆地沉积要粗，主要是由粉砂岩与泥质岩组成，在岩性组合上最突出的特点是粉砂质层与泥质层组成薄互层，砂岩层一般厚几十厘米，泥岩层一般厚几厘米至几十厘米。

在环渤海湾西部，天然堤沉积以发育平行层理细砂岩相和沙纹层理细砂岩相为代表，由细粒长石质石英砂岩和粉砂质泥岩及泥岩组成，见平行层理及沙纹层理，含少量的植物碎片及根化石，偶见生物潜穴。

2.2.1.4　决口扇沉积

在高水位时，过量的洪水冲决天然堤，并在堤岸靠平原一方的斜坡上形成树枝状水系的舌状堆积物，称为决口扇。决口扇有时可以延伸到邻近的河漫盆地中。决口扇沉积是一种舌状体的砂体，剖面上呈透镜体状。厚度一般不大，从十几厘米到几米。粒度常常都比与之相连的堤岸沉积要粗，主要为细砂及部分粉砂粒级物质组成。层理主要是各种小型交错层理，局部可以为中型的交错层理。其他的常见构造有冲刷与充填构造，以及植物或其他化石遗体，它们都是河水带来的。研究区的决口扇沉积岩性主要由粗粒砂岩、中－细粒砂岩组成，砂体在横向上表现为延伸不太远的透镜体，具典型的小型沙纹层理，与下伏岩层常有冲刷现象。

2.2.1.5　泛滥盆地沉积

泛滥盆地是冲积平原上位置最低的部分，包括河漫湖泊和河漫沼泽，河漫湖泊与一般的沉积盆地一样。主要是洪水期流水带来的悬移载荷的沉积。河漫湖泊的大小、形状和位置决定于冲积平原的发展历史，一般长度比宽度大得多。

在研究区，泛滥盆地沉积以发育含植物碎屑粉砂岩相和紫红色、紫灰色块状泥岩相为特征，泛滥盆地微洪水泛滥形成的广阔平坦的河漫沉积区，主要由垂向加积的细粒沉积物组成，一般由互层的泥岩、粉砂质泥岩和粉砂岩组成，局部发育水平或水平波状层理，含丰富的植物化碎片及根化石。根据沉积物的特征，又可细分为河漫滩、河漫湖泊和岸后沼泽（河漫沼泽），其中河漫滩以砂质沉积物为主，河漫湖泊以泥质沉积为主，而岸后沼泽也以泥质沉积为主，但一般都有泥炭沉积，形成煤线或煤层。