干旱型浅水三角洲沉积特征及沉积模式

doi:10.11743/ogg20240506

摘要/Abstract

摘要：

浅水三角洲是沉积学研究领域的热点，但是干旱气候背景、水体间歇振荡、沉积特征与沉积过程较为复杂的浅水三角洲研究报道较少。综合利用岩心、测井、分析化验和地震等资料，根据现代沉积分析与沉积数值模拟，对准噶尔盆地腹部永进地区侏罗系齐古组开展系统的沉积相研究，建立了齐古组沉积模式。研究表明：① 中-晚侏罗世准噶尔盆地气候转为干旱，齐古组沉积水体变浅且频繁振荡， 1砂组—3砂组发育浅水辫状河三角洲沉积，4砂组物源供给减弱、气候持续干旱，沉积相转变为曲流河三角洲。② 与湿润气候背景下的浅水三角洲相比干旱型浅水三角洲，水下分流河道变化较快，随着河道延伸逐渐分叉、改道出多种类型的河道砂。三角洲砂体颜色呈红灰间互的变化规律，砂岩岩性较细、成熟度低、分布规模不大。持续干旱的气候条件导致湖盆可容空间不断减小，三角洲朵叶体中几乎不发育河口砂坝，沉积砂体主要为多种形态类型的水下分流河道砂。③ 单一供给河道控制的沉积体规模有限且顺水流方向分异明显，发育高能水下主干河道、中-高能网状分流河道和低能改造型分流河道3种沉积微相。单砂体间连通性较差、储集空间非均质性强，油气勘探开发难度大。

关键词: 干旱气候, 沉积模式, 浅水三角洲, 齐古组, 侏罗系, 永进地区, 准噶尔盆地

Abstract:

Shallow-water deltas represent a hot research topic in sedimentology. However， there is a lack of studies and reports on shallow-water deltas featuring an arid climate， intermittently oscillating water bodies， and complex sedimentary characteristics and processes. Using data from core observation， logging， analyses， assays， and seismic surveys， along with modern analogs and sedimentary numerical simulations， we systematically investigate the sedimentary facies of the Jurassic Qigu Formation （J₃q） in the Yongjin area within the hinterland of the Junggar Basin. Accordingly， the sedimentary models of the shallow-water deltas formed in arid settings （also referred to as arid shallow-water deltas） in the J₃q are established. The results indicate that as the Junggar Basin’s climate grew to be arid during the Middle-to-Late Jurassic， the sedimentary water bodies in the J₃q became shallow and oscillated frequently. Consequently， shallow-water braided river deltas were deposited in sand sets 1‒3 of this formation. In contrast， the sedimentary facies of sand set 4 of the formation shifted to meandering-river deltas due to reduced provenance supply and persistent drought. In contrast， shallow-water deltas formed in a humid climate frequently feature rapidly varying subaqueous distributary channels， with various channel sand sets coming into being as the channels gradually bifurcated and diverted while extending. These deltaic sand bodies display alternating red and gray colors， with sandstones proving fine-grained， low-maturity， and locally distributed. Persistent drought leads to a constant decrease in the lacustrine basin accommodation space. As a result， mouth sandbars are rarely found in the deltaic lobes， and the sedimentary sand bodies are dominated by subaqueous distributary channel sands of various morphologies. The sedimentary bodies with single-channel provenance supply exhibit limited scales and pronounced lithofacies differentiation along water flow directions， leading to the development of three sedimentary microfacies： high-energy subaqueous trunk channels， medium- to high-energy reticular distributary channels， and low-energy modified distributary channels. The low connectivity among individual sand bodies and the strong heterogeneity of storage spaces complicate the hydrocarbon exploration and production in arid shallow-water deltas.

Key words: arid climate, sedimentary model, shallow-water delta, Qigu Formation （J₃q）, Jurassic, Yongjin area, Junggar Basin

中图分类号:

TE121.3

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参考文献 32

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岩相类型			分布特征
大类		小类	分布特征
砾岩相	顺层定向排列中-细砾岩相		分布于正韵律底部冲刷面附近
砾岩相	杂乱分布细砾岩相		分布于单层底部，侵蚀下部泥岩
砂岩相	平行层理中-粗砂岩相		砂岩中最常见的岩相类型
	板状交错层理中-细砂岩相		偶见于正韵律砂体上部
	冲刷侵蚀中-细砂岩相		常见于单期正韵律下部
	块状构造细砂岩相		红褐色砂岩中常见，泥质含量高
	富生物扰动块状细砂岩相		见于南部、东部红褐色砂岩之中
	富泥砾中-粗砂岩相		偶见于正韵律砂体底部
粉砂岩相	平行层理粉砂岩相		见于薄砂层顶部，可见顺层泥砾
	楔状交错层理粉砂岩相		见于粉砂岩变为泥岩的界面处
	波状层理粉砂岩相		常见于粉砂岩夹层之中
	软沉积变形粉砂岩相		偶见于粉砂岩夹层之中
泥岩相	红褐色块状泥岩相		常见于齐古组上部厚层稳定泥岩
泥岩相	灰色夹粉砂质条带泥岩相		常见于厚层砂岩中的泥质隔夹层

沉积微相类型	岩性特征	主要岩相类型	水动力	地形位置	沉积构造	分布样式
高能水下主干河道	砂砾岩、含砾粗砂岩	中-细砾岩相、中-粗砂岩相、块状泥岩相	强	断槽、沟槽等相对低部位	平行层理、板状交错层理	长条形定向分布
中-高能网状分流河道	中-细砂岩、粉砂岩	中-细砂岩相、细砂岩相、块状泥岩相	较强	古地形相对较高部位	平行层理、小型交错层理	交织状连片分布
低能改造型分流河道	粉-细砂岩、泥质粉砂岩	细砂岩相、粉砂岩相、块状泥岩相	较弱	古地形相对较高部位	小型交错层理、波状层理	席状连片分布
分流间湾	泥岩	粉砂岩相、块状泥岩相、灰色泥岩相	弱	低部位	块状	局限分布

模拟参数	设定值	模拟参数	设定值
沉积物粒度中值	1.0 mm	砂厚变化记录下限	0.2 m
底床坡度	3.0°	水体密度	1 000 kg/m³
砂/泥比	4∶1	河道规模（宽×深）	600 m×2 m
流量	1 500 m³/s	重力加速度	9.8 m/s²
流速	0.8 ~ 1.5 m/s	水平黏滞系数	0.001 m²/s
网格单元大小	33 m×33 m	模拟时间步长	0.2 min

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