Chapter 9三角洲沉积体系

中国地质大学（北京）能源系石油教研室，于兴河教授，2002 年编著
第一节 三角洲的基本特征、分类及其模式
一、基本特征
三角洲是在河流携带大量沉积物流入相对静止和稳定汇水盆地或区域(如：海洋、湖盆、半封闭 海、湖等)处所形成的、不连续岸线的、突出似三角形砂体，它供应沉积物的速度比由当地盆地作用 再分配的速度要快。
特征
河控三角洲
浪控三角洲
潮控三角洲
形态
伸展状至朵状
弓形
河口湾至不规则
分流河道类型
直的至弯曲的
蛇曲形
张开的直至弯曲的
主要沉积物组分
泥质至混合质
砂质
可变的
格架相
分流河口。坝和河道充填沙、边缘席状沙 障壁沙坝和海脊沙 河口湾充填和潮汐沙脊
格架定向
与沉积斜坡倾向平行
与斜坡走向平行
与斜坡倾向平行
图 9－1 关于三角洲分类的三角图解(据 W．E．Galloway，1975) 1～19 分别是三角洲名称：1、现代密西西比河；2、圣博纳德期密西西比河；3、波河；
表 9－1 三角洲分类方案一览表
分类方案 蓄水体性质 水动力条件 形态特征 供源体性质 发育部位 河口作用 粒度粗细 结构成因
分类结果 湖相三角洲，海相三角洲 河控三角洲，浪控三角洲，潮控三角洲 鸟足状三角洲，鸟咀状三角洲，港湾三角洲 扇三角洲，辫状河三角洲，正常三角洲 陆坡型，陆架型，吉尔伯特型 摩擦因素、惯性因素及悬浮因素为主的三角洲 粗粒三角洲，细粒三角洲 综合各种因素划分 6 种类型三角洲
碎屑岩系油气储层沉积学——第九章
第九章 三角洲沉积体系
早在 1885～1890 年，G．Ｋ．Gilbert 就对美国邦维尔湖(Lake Bonneville)更新世湖相三角洲沉 积体进行了研究，并首次识别出三角洲沉积体具有三褶构造(Three fold structure)。后来，J．Barrell （1912；1914）根据 Gilbert 的这个描述研究了阿巴拉契亚盆地上泥盆统卡茨基尔三角洲(Catskill delta) 的沉积相特点，并划分出顶积层(Topset)、前积层(Forset)和底积层(Bottom set)，分别描述了各层的 岩性、层理、化石等特点，从此开始了关于古代海相三角洲沉积相的研究。虽然 Barrell 当时曾指出 过不是所有的三角洲沉积体都具有吉尔伯特型三角洲的三层结构，但 G．Ｋ．Gilbert 和 J．Barrell 所建立起来的三角洲沉积模式一直影响着 20 世纪初人们对三角洲的认识。当时人们习惯将是否存在 大型前积层作为识别古代三角洲的一个重要标志。另外由于当时还没有发现在三角洲沉积层中蕴藏 有丰富的和具有巨大经济价值的能源矿床(煤、石油、天然气等)，对三角洲的研究还没引起应有的 重视，对三角洲沉积体系的复杂而多变的沉积特点也不甚了解。尽管如此，这个早期的研究成果直 到现今仍具有重要的意义。
中国地质大学（北京）能源系石油教研室，于兴河教授，2002 年编著
从上述各种分类中不
难看出，每种分类都突出
了三角洲沉积体系的形态
特点与各种作用之间的密
切关系，所不同的是
W ． L ． Fisher 和 W．E．Galloway 比较强 调单一的主导因素(河流、 波浪和潮汐)与三角洲整 体形态的关系，而
低的波浪能量、高潮差、 通常为弱的沿岸漂流、盆地狭窄
中等波浪能量、高潮差、 低的沿岸漂流、稳定的浅水盆地 中等波浪能量、小潮差、缓的
滨外斜坡、低的沉积物供应 持久性的高波浪能量、
低的沿岸漂流、陡的滨外陡斜坡 高波浪能量、强的沿岸漂流、
滨外陡斜坡
特征
分布广阔、指状河道沙 垂直于岸线分布
指状河道沙，向滨外过渡为 长条状潮流脊状沙
陡坡三角洲个数多，厚度大，但规模不大，缓坡个数少，但规模大；④在大型坳陷中，三角洲规模
较大，但河口坝不太发育，多以水下分流河道叠置为主，形成水下三角洲平原。⑤河控三角洲为主，
浪控三角洲少见，而没有潮控三角洲。
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砂并迅速堆积而成；而海水的各种作用（波浪、潮汐、沿岸流等）则对三角洲
阿帕拉契科拉和布拉索斯河 三角洲
圣弗兰西斯科和格里加尔瓦三角洲
塞内加尔河三角洲
碎屑岩系油气储层沉积学——第九章
a
b
图 9－3 三角洲分类图（据 G．J．Orton，1988，1993）
a：按粒度分类（1988）；b：世界各地的实例，考虑了三角洲的粒度（1993）
由此可见，粗粒三角洲可划分为两类：即扇三角洲和辫状河三角洲。过去对扇三角洲沉积解释
J．M．Coleman 则更加强 调多因素相互作用的背景 环境对三角洲砂体的形
图 9－2 根据多参数分析所得到的六种三角洲砂体形态分布类型
(据 J．M．Coleman 和 L．D．Wright，1975)注：色调越深代表砂体越厚
态、分布、厚度变化的控制作用。突出砂体特点是十分重要的，它不仅对三角洲的分类具有重要意
4、多瑙河；5、育空河；6、马哈坎河；7、埃布罗河；8、尼罗河；9、奥里谱科河； 10、尼日尔河；11、伯德金河 12、罗纳河；13、圣弗西斯科河；14、科珀河； 15、鸭绿江；16、科罗拉多河；17、弗莱河；18、恒河；19、巴生－郎加
J．M．Coleman 和 L．D．Wright（1975）强调指出，影响和控制着三角洲形态、组成、结构 及砂体分布特征的诸因素中，某一因素仅对三角洲的某些部分起主导作用，各因素都是以不同强度 相互联合在一起共同控制三角洲的形成与发展，它们共同构成该三角洲体系的总体背景环境。因此， 任何一个三角洲沉积体系的最终结构都是由整个背景环境决定的，而不是单个因素，这就是目前多 采用结构成因分类的原因。J．M．Coleman 和 L．D．Wright 在全面分析了 55 个现代河流三角洲的 400 个环境参数资料，经过统计对比，最后综合为具有代表性的六大三角洲类型，每个类型都具有 其独特的砂体形态和分布（图 9－2，表 9－3）。
义，而且由于这些砂体是三角洲中油气藏的主要储集层，查明这些砂体的分布规律也是油气勘探的
主要目的之一。
随着人们对三角洲研究程度的不断深入，以及油气勘探与开发的纵深发展，人们越来越认识到
三角洲有着不同的类型。G．J．Orton(1988，1993)再次研究了全球 34 个现代三角洲性质后，依据 三角洲的主要控制因素(粒度的粗细，几何形态、坡度、供源性质以及沉积物供给的流域面积等)提 出了一个三角洲详细分类方案，即结构成因分类（编者观点）。这一分类方案更好地反映了不同三角
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。多数
学者主要根据河流、波浪和潮汐作用的相对强度来划分三角洲的成因类型。W．E．Galloway，1975
年根据上述三种作用的相对关系，对全球 34 个现代三角洲进行研究基础上，提出了一个三元分类方
案。每个端元类型都有其独特的砂体格架特征(表 9－2)。其它各类过渡类型三角洲都可根据河流、
我国对三角洲的大量研究主要是从 70 年代开始的，由于近海陆架上油气田的勘探与开采，我国 已相继开始对珠江、长江、黄河等现代三角洲的特点和沉积环境进行系统研究，而且取得了巨大的 成果，还在不少地区发现了与三角洲有关的油气田，尤其是我国东部陆相断陷盆地中的大多数油田 都与中、新生代的三角洲有关，可以说我国当前年产上千万吨的四大油田的主要产油层都或多或少 地与三角洲有关。
河道沙垂直于岸线分布， 侧向与障壁海滩沙相连 河道和河口沙坝被前面的滨
外障壁岛相连接 席状的、具有上倾河道沙的、
侧向稳定的障壁海滩沙 多列长条状障壁海滩沙，平行于 岸线排列，具有被削平的河道沙
实例
现代密西西比河三角洲
奥德河、印度河、科罗拉多河、 恒河－布拉马普特拉河三角洲
伯德金河、伊洛瓦底江和 湄公河三角洲
波浪和潮汐三种主控作用的相对强度将其标在三角形图解的相应位置上。这个图解不仅比较系统，
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而且能表现出三角洲连续变化系列的分类方案，不仅适用于现代三角洲的分类，同样也可应用于古
代的三角洲（图 9－1）。
表 9－2 三角洲沉积体系的类型(据 W．E．Galloway，1975)
通常三角洲是由一个固定供水系统，并且该供水系统最终形成一条主干河流，将沉积物供应给 岸线(海岸或湖岸)的局部地区入水体沉积造成突出几何形态的三角洲体，它不断向海或湖前积推进。 三角洲是在河流作用与海洋作用共同影响和相互作用下所形成的沉积物堆积体系，这个体系可以从 陆上一直延续到水下，所以它们属于大陆与海洋之间的过渡型沉积体。
自 20 世纪初叶以来，人们才逐渐发现了三角洲沉积层中蕴藏着大量能源和矿物资源，世界上许 多大型油气田(如科威特的布尔干油田、委内瑞拉的马拉开波盆地玻利瓦尔沿岸油田、墨西哥湾中、 新生代的一些油田、尼日尔河三角洲的一些油田、美国得克萨斯州的西塔斯科拉油田、加拿大的阿 萨巴斯卡的沥青砂以及我国珠江口盆地的大部分砂岩油田等)、赞比亚—扎伊尔铜矿带、南非维特瓦 特斯兰德金铀矿、加拿大休伦湖及阿格纽湖金铀砾岩，以及国内外的许多重要煤田等都与三角洲的 沉积环境有关。随着这些矿产资源的勘探与开发，人们对三角洲的沉积作用、环境及沉积相的研究 给予了极大重视，并取得了巨大成就。特别值得提出来的是从 20 世纪 40 年代以来，人们对密西西 比河、罗纳河、尼日尔河以及我国的长江、黄河等现代三角洲的沉积环境、沉积作用及沉积体系进 行了系统而全面的调查研究，加上河口地区水动力学的分析均为三角洲沉积相模式和沉积体系的建 立奠定了理论基础。自 20 世纪 60 年代以来，由美国路易斯安那州立大学的海岸研究所(CSl)持续进 行了半个世纪的系统研究，他们的研究查明了众多控制三角洲发育的地质因素及其与三角洲砂体形 态的关系，总结了不同三角洲的三度空间沉积格架特点，建立和识别了各类三角洲的横向和垂向层 序。通过这些研究，人们对古代三角洲沉积地层的识别能力也有了极大的提高。
洲所具有的特性(图 9－3)。然而，从粒度的粗细上可将三角洲划分为两大类五小类（表 9－4）。
表 9－3 六种三角洲类型的形成的地质条件、特点及实例（据 L．D．Wright，1975 修改）
类型 类型 1
类型 2 类型 3 类型 4 类型 5 类型 6
条件 低的波浪能量、小潮差和弱沿
岸漂流、缓的滨外斜坡、 细粒积物负载
中国地质大学（北京）能源系石油教研室，于兴河教授，2002 年编著
为陆地冲积扇直接入海或入湖形成的三角洲，1988 年 W．Nemec 和 R．J．Steel 主编的《扇三角洲》 一书，对扇三角洲提出了更为准确的定义，即冲积扇作为供源形成的三角洲叫扇三角洲；辫状河三 角洲则是由辫状河作为供源形成的，以底负载为主的粗粒三角洲。也有人将辫状河三角洲进一步分 成辫状三角洲(即由辫状分流河道形成的三角洲)和辫状平原三角洲(即由辫状平原形成的三角洲)。因 而，依据以上的定义，三角洲则应为正常河流(曲流河或顺直河)作为供源形成的以混合负载为主的 细粒三角洲。粗粒三角洲依据其分布位置的不同可划分为三大类十二种(表 9－5，图 9－4)。
二、三角洲的分类
由于影响三角洲形成的因素很多，主要有蓄水体的性质、水动力条件、坡度陡缓、物源远近等，
因此，国内外的学者在研究三角洲时则依据不同的因素进行了各自的分类。总结起来，大致有八种
分类方法（表 9－1），这些分类方法相互结合就可以较为准确地定名和描述各地的三角洲。
从蓄水体类型可以划分出两种类型的三 角洲，如果蓄水盆地是大陆内部的湖泊，这 个三角洲被称作湖泊三角洲；如果是浅海(或 海湾、泻湖等)则称为海相三角洲。对我国的 实际情况，湖泊三角洲与油气的相关性更大。 与海相三角洲相比，湖泊三角洲有其独特性， 主要体现在以下几点：①一般规模较小，从 不足十平方公里到几十平方公里变化；②多 发育在断陷或坳陷盆地中；③在断陷盆地中，
三角洲分类
表 9－4 三角洲的结构成因分类方案 亚相划分
粗粒三角洲 四源自文库法 上三角洲平原、下三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲
细粒三角洲 三分法
三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲
表 9－5 粗粒三角洲的分类
扇三角洲分类
辫状河三角洲分类
总体分类 陆架型
湖相扇三角洲分类 水进型