洪水-漫湖沉积体系

如题所述

一、概述

洪水-漫湖沉积是指洪水进入开阔平坦的湖盆,在高能条件下沉积的一套似鲍马层序的浅色砂岩、粉砂岩及粗砂岩。我们通过对惠民凹陷沙四下段—孔店组红层的研究,不仅发现了洪水沉积的标志,同时也发现了类似海岸潮坪环境的标志,因此判断惠民凹陷沙四下亚段和孔店组红层为洪水-漫湖沉积(图8-1)。

图8-1 惠民凹陷沙四段洪水-漫湖沉积体系立体模式图

洪水-漫湖沉积是湖泊环境中的一种特殊类型,它既不同于一般的河流相、滨浅湖相,也不同于一般的三角洲和冲积扇三角洲相,它是在盆地发育地早期,古地形平坦的浅水湖泊中,气候干旱、半干旱的条件下形成的。它与近源、短源阵发性洪水的注入及随之而来的沉积作用有关,但又不完全类同于正常分异作用的滨浅湖沉积,而类似于海洋环境的潮坪沉积。即在开阔平坦的湖泊环境中,在洪水期高水位面附近的低能带附近,沉积了泥和粉砂,形成泥坪;在低水位,即非洪水期,湖水面下降,湖浪作用显著,形成砂坪或滩砂;两水位之间的间歇能带形成砂泥混合坪。洪水注入高峰期,由于洪水流的冲刷、充填,形成洪水水道沉积。泥坪、混合坪暴露在大气中发生龟裂,产生片状砾,经磨蚀后被洪水再搬运,充填于水道中,形成泥质和砂质内碎屑。洪水流的高密度、粗组分充填满水道后,细的低密度悬浮物质漫出水道四处溢散,形成漫溢沉积。由水道向远处,沉积物逐渐变细,并叠加覆盖在其它水道沉积物之上,每一期洪水过后,沉积环境变得稳定,生物开始大量出现并活动。多期洪水的暴发事件形成洪水水道沉积与漫湖沉积互相叠加的沉积序列。

二、沉积背景分析

根据惠民凹陷构造演化特点,沙四段沉积早期,惠民凹陷初具雏形,临邑大断层刚开始活动,断层落差很小,对沉积作用控制不明显,此时惠民凹陷是一个箕状凹陷,地形起伏较小,沉降中心偏向北部滋镇洼陷,湖盆水域面积很广,但水体浅,属浅水湖泊环境,其湖水面必然受到季节性洪水补给作用的影响。洪水期的高水位面和低水位面相差甚大,滨湖浅水环境十分开阔,这是当时洪水-漫湖沉积的古地理条件。

三、沉积特征

1.岩性特征

能够反映沙四段下部洪水-漫湖沉积体系岩性、岩相特征,并有较系统岩心的是肖6井、肖7井、盘深1井和盘深2井,从岩心资料上可以看出沙四段下部—孔店组主要是由紫红色或红色粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩夹盆内成因的砾屑和陆源粗碎屑岩组成,细碎屑岩岩性单一,略显正韵律,是漫湖环境沉降产物。粗碎屑岩是事件性洪水水道型沉积,紫红色、红色说明沉积于浅水氧化环境。

2.明显的冲刷-充填特征

红色砂岩层底面冲刷构造十分明显。冲刷面起伏程度不一,深者可达几十厘米,构成冲蚀坑或冲蚀槽,为红色泥砾或砂岩砾(盆内碎屑)所充填,被冲刷的岩层不仅有泥岩,而且还有砂岩被冲刷的现象,如肖6井、肖7井、盘深1井(图8-2A、B)。在冲刷面之上出现内碎屑,一般厚几厘米至十几厘米,内碎屑为砂质、泥质或灰质,取决于被冲刷的岩层的岩性,这里所提到的内碎屑是由于冲刷作用使盆内底部岩石或沉积物破碎形成的砂级或砾级的碎屑,内碎屑呈椭圆状,1~10cm,一般显正粒序,冲刷面之上可见直立的砾石和漂砾结构(图8-2C)。与内碎屑共生的还有各种陆源碎屑,是洪水流从源区带来的并与内碎屑同时沉积的。可以认为,这种冲刷现象是在水浅、流急的状态下,由强烈的涡流作用形成的。

3.重力流和牵引流兼而有之的层理类型

在洪水-漫湖这种特殊环境中形成的沉积物,既有反映重力流的沉积特征,又有反映牵引流的沉积特征,与牵引流有关的层理是砂质沉积物中的波状层理、斜波状层理、小型槽状交错层理、小型板状交错层理及间互出现的透镜状层理(图8-2D、E、F),反映重力流的沉积特征除了前面提到的冲刷-充填构造外,还可见递变层理、平行层理、负载构造、截切构造(图8-2G、H)。

图8-2 沙四段下部-孔店组沉积构造特征

4.贫乏的植物屑和丰富的生物扰动构造

除了前面讲到的冲刷-充填各种层理类型外,生物扰动构造非常发育。形成洪水-漫湖沉积的古地理条件是地形平坦的浅水湖泊,这种浅水湖泊是有利生物活动的良好场所,因此沙四段下部—孔店组地层中有非常丰富的遗迹化石。这些遗迹化石主要为垂直的和倾斜的、大小不一的潜穴(图8-2I),在较细的泥质粉砂岩中生物潜穴最发育,扰动强烈处,使原来的层理遭到破坏和变形,乃至产生砂与泥搅混现象,在远离水道的远端微相和漫湖亚相生物扰动丰富。出现生物扰动的另一特点是具有明显的旋回性,这一特征与事件性沉积的周期有关,一次洪水过后便开始了生物的繁盛期。洪水事件的周期性,伴随着生物扰动旋回,生物扰动不仅具有理论指相意义,对储层的储集性能也产生一定的影响。

5.粒度概率曲线特征

由于洪水-漫湖沉积具有重力流和牵引流两种水流机制,因此其粒度概率曲线比较复杂,但它们之间存在一定的成因联系,反映出一定的规律性。根据这些曲线特征可归纳出三种类型。第一种为两段式,粒度细,分布区间小,以粉细砂岩为主(图8-3A),出现在波状层理、斜波状层理或块状层理砂岩中,以跳跃总体为主,漫湖环境的砂坪、混合坪多具这种类型的粒度概率曲线,反映牵引流特征。第二种类型两段加过渡式(图8-3B),粒度细,以中细砂岩为主,分布区间大,出现于平行层理或块状层理的砂岩中,分选较好,过渡段连接于跳跃总体与悬浮总体之间,是重力流向牵引流过渡的曲线类型,多出现在洪水水道和漫湖砂坪沉积中。第三种类型为直线型(图8-3C),粒度区间大,分选差,悬浮总体占整个粒度分布的全部,是典型的重力流沉积的粒度概率曲线,主要出现在洪水水道沉积物中。

图8-3 洪水-漫湖沉积相粒度概率曲线图

总之,以上三种曲线类型的变化趋势是粒级由细变粗,跳跃总体含量增加,这主要反映了流体性质的变化和不同的沉积微相所表现出来的沉积作用的差异。

四、相类型及相模式

洪水-漫湖沉积可以划分出五种沉积微相类型。

1.洪水水道沉积微相

水道沉积系季节性洪水流进入浅水湖泊后,所形成的限制性水流沉积,主要为具内碎屑的递变层理砂岩相和平行层理的砂岩相组成,底部具有冲刷-充填构造。

2.砂坪微相

是在低水位面附近形成的急流态的纹层砂,主要是红色的细砂岩、粉砂岩夹紫红色的泥岩,具平行层理,生物扰动中—强,是洪水的限制性水流转变为非限制性水流后,向四处溢散沉积的物质经波浪改造形成的。

3.混合坪微相

是在高水位面与低水位面附近形成的泥砂混合沉积,由紫红色的泥岩、粉砂质泥岩与粉砂岩间互组成,波状及透镜状层理发育,具强烈的生物扰动构造。

4.泥坪微相

在高水位面附近低能环境中沉积的细粒悬浮物质,以紫红色泥岩、红色泥岩为主夹泥质粉砂岩和粉砂质泥岩,生物扰动强度弱。

5.远端沉积微相

该微相系指洪水水道远处的席状砂泥沉积,主要为浅红色的泥质粉砂岩和泥岩组成。

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