冲积扇的沉积特征

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冲积扇的沉积特征

冲积扇的沉积特征

冲积扇是由山前或断层陡崖顺坡向下,主要由粗粒碎屑物组成的扇形沉积体。冲积扇是盆缘活动断裂带最主要的环境之一,它的发展变化受控于盆缘断裂带活动的方式和强度,同时又积极地影响着盆地充填演化趋势。晚三叠世鄂尔多斯盆地的冲积扇沉积体系主要分布在西南缘的平凉一石沟驿—汝箕沟一带,另外,北缘鄂尔多斯一带也有零星发育。前者处于前陆式的挠曲,随着同沉积断裂活动,边缘基岩层发生强烈沉降,充填了一套厚达数千米的边缘粗碎屑沉积物,构成盆地边缘早期低位体系域的主要成分。冲积扇可进一步根据气候和降雨量,可分为潮湿型和干旱型两种类型。前者主要沉积类型除泥石流之外,还有筛积物、塌积物、漫流、扇中辫状水系和扇缘浅水重力流等沉积,其中扇中辫状水系的高度发育为潮湿型冲积扇的重要特征。研究表明,晚三叠世盆地西部构造断裂陡坡带所发育的冲积扇为湿地型冲积扇,由于发育规模大又称粗碎屑辫状平原(李思田等,1996),这类粗碎屑扇体当湖盆地处于高水位时就直接进积入湖,形成扇三角洲或经演化为辫状河水系入湖形成辫状河三角洲。冲积扇一般可根据沉积作用与沉积特征,可划分为扇根、扇中和扇端3个亚相,它在盆地边缘发育成一个完整的垂向沉积序列,厚度可达几十米至百米不等(图4.1)。

图4.1 鄂尔多斯盆地剖面冲积扇垂向沉积序列

(1)扇根亚相

该亚相在盆地西部边缘平凉崆峒山、策底坡以及陇县龙1井和龙2井、环20井、杨1井等均十分发育,主要由厚度巨大的杂色砾岩、砾状砂岩和含砾砂岩为主,其间也可夹砂岩和泥岩。砾岩多为块状,不显层理,砂砾岩有时可见不明显的交错层理,汇积物矿物成熟度和结构成熟度均较差,砾石成分复杂,粒级由粉砂级到巨砾级均有,反映出近源的特点;砾或砂砾岩会在剖面上组成不明显的韵律层,或呈正韵律反韵律交互层,反映水力能条件(强度)的多变;沉积物分选一般为次棱角状至次圆状,多以粉砂和粘土构成的基质支撑,横向变化迅速;内部构造多为块状,局部或韵律层上部见叠瓦状砾石排列以及大型板-槽状交错层理。反映在成因类型上多属泥石流沉积和砾质辫状河道沉积,并夹有砾质坝与渗流汇积。

(2)扇中亚相

扇中亚相主要为砾质辫状河道、砂质辫状河道和砂质或砂砾质坝微相组成。砾质辫状河道和砾质坝多见叠瓦状构造和平行层理;砂砾河道与砂质坝,常发育大型板-槽交错层理。在剖面结构上,一般呈正韵律,但也出现从下至上由多个向上粒级变粗,厚度增大正韵律组成的反韵律特征。根据汭水河剖面和龙1井、龙2井及环20井分析,它与扇根亚相的区别是:砾石粒径逐渐变小,但沉积厚度增大,分选磨圆度相对变好,内基质变为接触式胶结,呈颗粒支撑;由不显层理变为沉积构造相对发育,并见滑动构造和虫迹;在透镜状泥质岩中见植物干茎及炭化植物碎片,自然电位曲线上,常显示出几个齿形合并为底部渐变的箱形-钟形曲线,幅较大,向上合并层数减少,曲线的幅度也相应变小。

(3)扇端亚相

扇端沉积物主要为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩夹薄层粉细砂岩或砾状砂岩组成,砂地比值低。属漫流沉积物类型,其特点:砂体剖面形态为层状、似层状,厚度差别不大;砂体结构成熟度低,分选差,多为泥质颗粒支撑;内部一般具水平纹理和块状层理,粉砂岩中发育沙波纹层理,并见较多生物扰动和虫穴构造,偶尔见大型板-槽状交错层理,剖面结构上往往底部具冲刷面,呈正韵律较明显。该亚相在盆地西缘的陇县龙1井、龙2井、环县环20井、杨1井以及演武县的安深1井和平凉一带均有广泛发育。

有关冲积扇作为油气储层问题,国内外均有先例(如我国新疆克拉玛依油田),但就晚三叠世鄂尔多斯盆地因为它分布不广,且位于盆地边缘,远离油气源岩,不易形成合适的圈闭。但发育在盆地断裂活动带边缘的冲积扇或粗粒的辫状平原扇,在高水位背景下,边缘粗碎屑的侧向进积与扩展受到斜坡带附近水盆地的限制,其沉积楔状体前缘进积到水体中,形成包括扇三角洲、辫状河三角洲在内的粗碎屑三角洲沉积体系,对构成油气储集具重要意义。

冲积扇形成的原因

冲积扇是河流出山口处的扇形堆积体。当河流流出谷口时,摆脱了侧向约束,其携带物质便铺散沉积下来。冲积扇平面上呈扇形,扇顶伸向谷口;立体上大致呈半埋藏的锥形。多种气候条件下都可形成,在加拿大的北极地区、瑞典的拉普兰区、日本、阿尔卑斯山、喜马拉雅山以及其他温暖至湿润的地区均可见到。

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