任曉旭，侯加根*，劉鈺銘，陳德坡，張翔宇

1 中國石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249

2 中國石化勝利油田地質(zhì)科學(xué)研究院，東營 257061

0 引言

砂質(zhì)辮狀河，作為河流相儲層非常重要的類型之一，是我國油氣資源主要的碎屑巖儲集體[1-2]。砂質(zhì)辮狀河沉積構(gòu)型特征方面已經(jīng)有了大量的研究，國內(nèi)外學(xué)者將辮狀河分為多種類型[3-13]，從復(fù)合河道、單一河道、河道內(nèi)部心灘壩、壩內(nèi)增生體、增生體內(nèi)部紋層等分級次闡述了辮狀河的沉積模式以及垂向和側(cè)向上的砂體疊置關(guān)系[7-27]，并且根據(jù)沉積層理、粒度變化等規(guī)律，進行辮狀河古水流恢復(fù)研究[4-6,20,28-29]。國內(nèi)學(xué)者對于大同侏羅統(tǒng)云岡組露頭剖面的解釋也做了很多的工作，解剖了辮狀河不同類型的構(gòu)型單元[30-32]，總結(jié)了辮狀河的巖石相及組合類型[31-33]，分析了不同構(gòu)型單元類型控制的砂體物性差異特征[31-32]，識別劃分了不同類型的隔夾層[34]，并且分析了基準(zhǔn)面旋回控制的辮狀河沉積模式[30]。

但是，前人對于構(gòu)型界面附近的巖性變化特征研究過于單一，將構(gòu)型界面附近的巖性變化簡單地視為隔夾層來處理[28,34-36]。實際上，辮狀河儲層不同級次構(gòu)型界面附近的巖性分布模式復(fù)雜，不同級次構(gòu)型界面附近存在具有一定厚度的“巖性復(fù)合體”，對于儲層非均質(zhì)性及內(nèi)部滲流差異有重要的影響作用。本文以山西大同侏羅系典型砂質(zhì)辮狀河露頭為研究對象，定性識別不同級次構(gòu)型界面附近巖性復(fù)合體的巖性類型，定量測量統(tǒng)計不同巖性的發(fā)育規(guī)模；總結(jié)不同級次構(gòu)型界面附近巖性變化的規(guī)律，形成砂質(zhì)辮狀河不同級次構(gòu)型界面附近巖性發(fā)育模式；分析不同級次構(gòu)型界面附近巖性變化的主要成因機制。形成了經(jīng)典砂質(zhì)辮狀河的沉積模式，厘清了砂質(zhì)辮狀河的沉積過程。

1 研究區(qū)概況

露頭觀測區(qū)位于山西省大同市云岡鎮(zhèn)。大同盆地位于山西省東北部，為一個北東—南西向展布的晚中生代盆地。盆地內(nèi)主要出露下侏羅統(tǒng)永定莊組(J1y)、中侏羅統(tǒng)大同組(J2d)、云崗組(J2y)和下白堊統(tǒng)左云組(K1z)地層[32,37-38](圖 1)。

中侏羅統(tǒng)云崗組自下而上明顯的可以劃分為3個巖性段[32,34,37-38](圖2)。第一段為砂礫巖段，為弱還原條件下的河流湖泊相沉積，以灰白色砂巖為主，中上部發(fā)育灰色頁巖及粉砂巖，巖性分布較穩(wěn)定。底部發(fā)育礫質(zhì)砂巖或礫巖，砂礫巖段厚度約為50 m。第二段為石窟段，為弱氧化—弱還原環(huán)境下的河流湖泊相沉積，紫紅色、灰白色、灰黃色砂泥巖互層，局部含礫。內(nèi)部發(fā)育大型槽狀、板狀交錯層理，厚度約為50 m。第三段以干旱氧化環(huán)境下的河流相紅色碎屑巖沉積為主，主要發(fā)育泥巖夾薄層粉砂巖，厚度約為40 m。本次研究的剖面屬于云岡組石窟段，古水流方向近南北向，為160°～200°，物源來自盆地北緣的太古界濟寧群山地，主要沉積類型為砂質(zhì)辮狀河，山西大同辮狀河為山前坳陷盆地的近源砂質(zhì)辮狀河，露頭區(qū)大約位于砂質(zhì)辮狀河的中游[24-25,38]。

圖1 山西大同云崗組露頭地理位置與地層分布Fig. 1 Geological location and stratigraphic distribution of outcrops of Yugang Formation

圖2 大同盆地地層和巖性背景Fig. 2 Stratigraphic and lithological settings of outcrops in Datong Basin

2 構(gòu)型單元巖相類型及組合模式

2.1 主要巖相類型

根據(jù)露頭觀測可以看出，研究區(qū)目的層發(fā)育水平層理、平行層理、板狀交錯層理、波狀交錯層理、槽狀交錯層理，可見泥礫沖刷面以及反映砂質(zhì)疊置關(guān)系的再作用面，為河流相典型沉積構(gòu)造。其中，波狀層理、槽狀交錯層理、板狀交錯層理為辮狀河心灘壩的典型特征，水平層理一般在辮狀水道充填微相比較發(fā)育。

Miall[7]將河流巖石相分為18種類型，于興河[30-32]，陳彬滔[33]等對露頭區(qū)巖石相類型也進行過劃分，根據(jù)實際觀測分析，本次研究將露頭區(qū)砂質(zhì)辮狀河巖相分為9種類型(圖3，表1)。①Gm，含泥礫砂巖，塊狀，顏色為紫紅色或雜色，一般存在于河道底部沖刷滯留沉積。②Gt，含泥礫砂巖，發(fā)育槽狀交錯層理，一般存在于河道底部。③St，槽狀交錯層理砂巖，巖性為中—粗砂巖，一般存在于砂壩、活動水道沉積下部。④Sp，板狀交錯層理砂巖，巖性為中—粗砂巖，一般存在于順流加積砂壩中部。⑤Sm，塊狀層理砂巖，主要為灰白色細(xì)砂巖，是河流快速沉積的產(chǎn)物。⑥Sl，斜層理砂巖，一般存在于側(cè)向加積作用形成的砂壩中。⑦Sh，平行層理砂巖，強水動力，一般存在于垂向加積作用形成的砂壩中。⑧Fh，水平層理泥質(zhì)粉砂巖，水動力較弱，灰白色，一般存在于河道充填、漫溢中。⑨Fm，少見層理構(gòu)造，主要為紫紅色泥巖，常見漫溢沉積。

2.2 構(gòu)型單元及巖相組合模式

前人對構(gòu)型單元的識別和劃分已經(jīng)做了大量的工作，有著較為成熟的劃分標(biāo)準(zhǔn)和研究成果。本次研究中，總結(jié)了8種單元巖石相組合類型(表2)，對應(yīng)8種構(gòu)型單元要素類型：順流加積砂壩、側(cè)向加積砂壩、垂向加積砂壩、遷移砂壩、游蕩砂壩、活動河道、廢棄河道、漫溢。

①順流加積壩(DA)，主要由順流加積作用形成，一般為底平頂凸的幾何形態(tài)。主要巖性為粗砂巖—含礫粗砂巖。底部可見沖刷侵蝕面，常見泥礫。下部主要是槽狀交錯層理和單組或多組的板狀交錯層理，頂部一般為低角度板狀交錯層理或平行層理。主要巖石相為Gt-St-Sp-Sl，DA一般發(fā)育在河道的中心部位，厚度為 1～2.5 m,側(cè)向延伸 13～30 m。

圖3 大同砂質(zhì)辮狀河露頭主要巖石相類型(a)塊狀含礫砂巖相Gm; (b)槽狀交錯層理含礫砂巖相Gt; (c)水平層理泥巖相Fm; (d)槽狀交錯層理砂巖相St; (e)板狀交錯層理砂巖相Sp; (f)斜層理砂巖相Sl; (g)平行層理砂巖相Sh; (h)塊狀砂巖相Sm; (i)水平層理粉砂巖相FhFig. 3 Generalized summary of lithofacies in sandy braided river in outcrops of Datong(a) Massive pebbly sandstone with muddy gravel-Gm; (b) Trough cross bedded pebbly sandstone with muddy gravel-Gt;(c) Horizontal mudstone-Fm; (d) Trough cross bedded sandstone-St; (e) Tabular cross bedded sandstone-Sp; (f) Oblique bedded sandstone-Sl; (g) Parallel bedded sandstone-Sh; (h) Massive sandstone-Sm; (i) Horizontal siltstone-Fh

表1 大同盆地云崗組露頭巖相描述和解釋(根據(jù)Miall[7]; 于興河[31]; 李順利[30]修改)Table 1 Description and interpretation of lithofacies in outcrops of Yungang Formation, Datong Basin (Modified after Miall[7];Yu[31]; Li[30])

表2 大同盆地云岡組砂質(zhì)辮狀河主要構(gòu)型要素以及巖相組合模式(根據(jù)Miall[7];李順利,于興河[30];陳彬滔[33]修改)Table 2 Summary of architecturalelements identifiedinoutcrops of Yungang Formation, Datong Basin(Modifiedafter Miall[7]; Li andYu[30]; Chen Bintao[33])

②側(cè)向加積壩(LA)，在曲流河中較為常見，但在辮狀河中也有發(fā)育，LA一般發(fā)育在河道的邊部，向河道中心發(fā)生側(cè)向加積作用，底部一般發(fā)育槽狀交錯層理砂巖，中上部由多組板狀交錯層理和斜層理交替形成，三級界面可見向河道中心方向傾斜的側(cè)積層。主要巖石相為Gt-St-Sl-Fh-Sl-Fh，，厚度0.5～2 m,側(cè)向延伸 12～20 m。

③垂向加積壩(VA)：與李順利[30]和Hjellbakk[16]所提到的簡單砂壩一致。主要由垂向加積作用形成，底部為槽狀交錯層理砂巖，可見沖刷泥礫，向上過渡為低角度板狀交錯層理，壩的頂部一般為平行層理或塊狀中細(xì)砂巖。砂壩中可見再作用面，反映不連續(xù)水流卸載沉積過程中的垂向加積作用。主要巖石相為Gt-St-Sp-Sh，厚度為 1～2 m,側(cè)向延伸 15～24 m。

④側(cè)向遷移壩(MB)，在砂質(zhì)辮狀河中，由于水動力的變化，水流經(jīng)常會發(fā)生側(cè)向的擺動，因此，壩體在沉積過程中也會發(fā)生側(cè)向的遷移，壩體發(fā)生側(cè)向遷移的主要標(biāo)志就是斜列式的側(cè)積披覆泥巖或者泥礫沖刷面，反映壩體在沉積之后發(fā)生了向壩兩翼的側(cè)向遷移再沉積。主要巖石相為Gt-St-Sp-Fh-Sp-Sl-Sh-Fh，厚度一般為2～3 m,側(cè)向延伸14～33 m。

⑤游蕩砂壩(WB)，在辮狀河砂壩沉積過程中，河道遷移改道頻繁，易形成游蕩型復(fù)合砂壩。由于后期河道的沖刷侵蝕作用，用于界定構(gòu)型要素邊界的泥質(zhì)界面很難保存下來，在野外露頭剖面中也較難識別，有些厚層砂體中只可見一些切割再作用面，Li Shunli[30]認(rèn)為，順流加積壩、側(cè)向加積壩等單一砂壩都可以形成復(fù)合砂壩。游蕩砂壩主要巖石相類型多樣，一般組合樣式為Gt-St-Sp-Gm-St-Sp-Sh，厚度較大，一般大于2 m,側(cè)向延伸大于30 m。

⑥砂質(zhì)充填的活動河道(CHa)，在砂質(zhì)辮狀河中，河道一般是在心灘壩沉積之后，發(fā)生沉積物卸載充填作用，形成河道充填。當(dāng)水動力較強時，水流攜帶的泥沙在心灘壩兩翼發(fā)生自然卸載，后期隨著水動力的減弱，沉積的巖性逐漸變細(xì)，如此，形成多期的充填序列，底部一般發(fā)育小型槽狀交錯層理，可見沖刷泥礫沉積，向上過渡為平行層理或塊狀層理細(xì)粒沉積。主要巖石相為Gt-St-Fh-Sp-Fh-Fm。

⑦泥巖充填的廢棄河道(CHf)，河道充填沉積的另一種情況就是在某一次洪水期，河道被淤泥充填，形成廢棄河道，或者辮狀河決口改道以后，早期河道就會廢棄，后被泥質(zhì)細(xì)粒物質(zhì)充填。廢棄河道的主要巖性為泥巖，形態(tài)一般為頂平底凸的幾何形態(tài)，厚度一般為 0.6～1 m。

⑧漫溢(OF)，主要為薄層的泥質(zhì)粉砂巖或水平層理泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，砂體厚度薄，一般小于0.5 m。

總體來說，大同砂質(zhì)辮狀河構(gòu)型要素以壩為主，其次為河道充填。壩的厚度介于1.2～4.2 m之間，寬度在13～64 m，寬厚比為7～17，從寬度和厚度的相關(guān)關(guān)系圖可以看出，砂壩的厚度和寬度呈正相關(guān)關(guān)系。河道充填砂體厚度較薄，介于0.8～2.2 m之間，寬度為10～22 m，寬厚比介于6～12，為正相關(guān)關(guān)系(表3，圖4)。

3 不同級次界面附近巖性分布模式

構(gòu)型界面是具有等級序列的巖層接觸面，是構(gòu)型單元的邊界面[7-10]，具有層次性，對于構(gòu)型界面的劃分有正序和倒序等多種劃分方案(本次研究主要采用Miall的劃分方案)。不同層次構(gòu)型界面反映了水動力的變化，因此，界面附近會伴隨著巖性的變化，不同級次構(gòu)型界面附近巖性變化復(fù)雜，需要對辮狀河儲層不同級次構(gòu)型界面附近的巖性變化規(guī)律做更為精細(xì)和系統(tǒng)的表征。

3.1 界面附近巖性類型及展布規(guī)模

本文通過對山西大同砂質(zhì)辮狀河露頭進行解剖，識別出5-3級構(gòu)型界面附近巖性復(fù)合體的主要巖性類型(圖5-圖9)，定量統(tǒng)計了其展布規(guī)模(表4，圖11-圖13)。

(1)5級界面附近(圖5)：泛濫平原泥巖。在洪水泛濫期，由于水動力下降沉積的由洪水?dāng)y帶的泥質(zhì)細(xì)粒沉積，并且未被下一期水道切割沖刷保存下來的洪泛泥巖，厚度較厚，有0.6～1.3 m，側(cè)向延伸遠，20～45 m。

(2)4級界面附近：①壩側(cè)翼邊界附近的側(cè)積披覆泥巖(圖6、圖7)，厚度只有0.3 m，側(cè)向延伸較短，一般小于5 m，與壩側(cè)翼傾角和后期水動力環(huán)境有關(guān)。②壩底部的含泥礫砂巖(圖6、圖8)，泥礫直徑較大，為5～20 cm，泥礫層厚度一般為0.3 m。③河道充填界面附近的泥巖沉積(圖6)。主要為紅色泥巖沉積，厚度平均約為0.8 m，一般為頂平底凸的幾何形態(tài)，發(fā)育較為穩(wěn)定，寬度為10 m。

(3)3級界面附近：①增生體頂部泥質(zhì)粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖(圖8)，厚度較薄，側(cè)向延伸長度差異較大，一般為3～30 m不等。②壩頂沖溝泥巖沉積(圖6)，形態(tài)上類似廢棄河道，但是規(guī)模小，厚度薄。③增生體底部含泥礫砂巖(圖6-圖8)，作為3級界面附近的泥礫沖刷層，泥礫直徑小，只有0～5 cm，泥礫層厚度較薄，側(cè)向延伸也較短。④增生體界面間的成巖膠結(jié)帶(圖9)，一般為鈣質(zhì)膠結(jié)，為不連續(xù)的膠結(jié)條帶，厚度較薄。

表3 砂壩和河道充填單元定量規(guī)模統(tǒng)計Table 3 Architectural parameters of the bars and channelfills in outcrop profiles

3.2 不同級次界面附近巖性組合模式

結(jié)合Miall[7-13]對于河流相構(gòu)型單元級次劃分方案，分別對5～3級構(gòu)型界面附近巖性組合模式進行總結(jié)劃分，分析沉積模式控制下的巖性組合規(guī)律(圖10)。5級界面為單期河道的邊界面，界面附近巖性組合模式單一，界面內(nèi)部為河道粗砂巖或含泥礫粗砂巖，外部一般為泛濫平原泥巖，界面上下分別為兩套“粗砂—細(xì)砂—泥巖”組合模式，界面之下的泥巖與界面上的粗砂巖一般呈突變接觸。4級界面為單一壩或單一河道充填的邊界面，4級界面附近巖性組合模式復(fù)雜，山西大同砂質(zhì)辮狀河露頭4級界面附近有三種巖性組合模式。一是當(dāng)壩底沉積泥礫時，界面上下分別為含泥礫砂巖—中粗砂巖—細(xì)砂巖組合模式，界面下的細(xì)砂巖與界面上的含泥礫砂巖相接觸；二是當(dāng)壩側(cè)翼保留披覆泥巖時，界面之下為中細(xì)砂巖—泥巖組合模式，而界面之上一般為中粗砂巖；三是當(dāng)壩緣發(fā)育廢棄河道沉積時，界面附近多呈現(xiàn)中細(xì)砂巖—泥質(zhì)粉砂巖—泥巖組合模式。3級界面為壩內(nèi)增生體的邊界面。3級界面附近巖性組合模式可以分為4種類型。一是增生體頂部保留泥質(zhì)細(xì)粒沉積，即落淤層，界面之下一般為中細(xì)砂巖—泥巖組合，界面之上過渡為中粗砂巖，并且界面之下的泥巖和界面之上的粗砂巖呈現(xiàn)突變接觸；二是增生體底部發(fā)育小型沖刷泥礫沉積，在界面下多為細(xì)砂巖沉積，界面之上為含泥礫砂巖—中粗砂巖組合模式；三是增生體頂部發(fā)育小型沖溝充填沉積，界面之下發(fā)育中細(xì)砂巖—泥質(zhì)粉砂巖組合模式，界面之上過渡為中粗砂巖；四是增生體界面附近發(fā)育鈣質(zhì)膠結(jié)，在界面附近，由下而上逐漸過渡為細(xì)砂巖—鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖—細(xì)砂巖組合模式。

圖4 砂壩(A)和河道充填(B)厚度和寬度的相關(guān)關(guān)系Fig. 4 Width and thickness of bars (A) and channel-fills (B) in sandy braided fluvial deposits in outcrop profiles

圖5 5級界面附近泛濫平原泥巖沉積特征(剖面A)Fig. 5 Depositional characterisrics of floodplain mud near the 5th-order bounding surface in outcrop profile (section A)

圖6 不同級次構(gòu)型界面附近巖性分布特征(剖面C)Fig. 6 Depositional characterisrics of lithologies near architectural bounding surfaces in outcrop profile (section C)

圖7 壩側(cè)翼側(cè)積泥巖和壩底含泥礫砂巖沉積特征(剖面C)Fig. 7 Depositional characterisrics of Lateral covering mud near the flank of the bar and muddy gravel in the bottom of the bar ( in section C)

圖8 不同級次構(gòu)型界面附近巖性分布特征(剖面B)Fig. 8 Depositional characterisrics of lithologies near architectural bounding surfaces in outcrop profile (section B)

圖9 3級界面附近成巖膠結(jié)帶特征(剖面B)Fig. 9 Diagenetic cementation near the 3rd-order bounding surface ( in section B)

表4 不同級次構(gòu)型界面附近巖性復(fù)合體定量規(guī)模統(tǒng)計Table 4 Architectural parameters of the lithologic complex near the architectural bounding surfaces of different orders in outcrop profiles

3.3 界面附近巖性變化的主要成因機制

不同級次的構(gòu)型界面附近具有不同的巖性變化特征，不同巖性類型發(fā)育不同的規(guī)模，同時具有不同的成因機制，反映不同的沉積環(huán)境和水動力變化條件。

(1)5級界面附近巖性變化成因機制

辮狀河儲層5級構(gòu)型界面就是單一河道的邊界，在辮狀河中，一期河道與下一期河道中間，一般會有穩(wěn)定的泛濫平原泥巖沉積，因此，判斷5級界面的一個重要標(biāo)志就是泛濫平原泥巖沉積。五級界面間的泛濫平原泥巖，一般是在河流的間歇期，水動力很弱，泥巖發(fā)育穩(wěn)定，厚度大，范圍廣。

(2)4級界面附近巖性變化成因機制

4級構(gòu)型單元為單一成因砂體，辮狀河中的單一成因砂體為單一心灘壩和河道充填，因此，4級界面是心灘壩的邊界或河道充填的邊界。4級界面附近的巖性主要為三種類型。

圖10 不同級次構(gòu)型界面附近沉積模式及巖性組合模式Fig. 10 Depositional model and lithological of the lithologic assemblages near the architectural bounding surfaces of different orders in outcrops

一是壩側(cè)翼界面附近的側(cè)積披覆泥巖，在心灘壩沉積末期，壩側(cè)翼會沉積泥質(zhì)細(xì)粒沉積物，這部分細(xì)粒沉積物沒有被下一期河道沖刷，從而保存下來，形成壩間側(cè)翼披覆泥巖，與壩側(cè)翼傾角和后期水動力環(huán)境有關(guān)，側(cè)向延伸較短。二是壩底面的含泥礫砂巖，如果心灘壩末期沉積的泥質(zhì)細(xì)粒被下一期洪水沖刷，可以形成一定厚度的泥礫沖刷層，一般位于壩底，壩間的泥礫直徑較大。三是河道充填界面附近的泥巖沉積。泥質(zhì)的廢棄河道充填沉積有兩種形式，一種是由于河道的改道，造成一些原河道的廢棄，水量迅速下降，泥質(zhì)細(xì)粒懸浮物質(zhì)會沉積卸載下來，充填水道，形成廢棄河道，另一種是在某一次洪水期，河道被淤泥充填，直接形成廢棄的河道。如果后期水流未對其進行改造的話，泥質(zhì)充填的廢棄河道會保存下來。

(3)3級界面附近巖性變化成因機制

3級構(gòu)型單元為心灘壩內(nèi)部的增生體，增生體的界面即為3級構(gòu)型界面。3級界面附近的巖性變化可以分為4種類型。一是薄的泥質(zhì)粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖，即在增生體沉積末期，由于水動力下降而形成的細(xì)粒沉積物卸載。由于沉積時間短，一般厚度較薄，并且當(dāng)水動力由弱變強，易被沖刷，不易保存，側(cè)向的延伸長度與壩體發(fā)育規(guī)模以及后期的水動力條件有關(guān)。二是在一期增生體沉積末期至下一期增生體沉積之前，由于水動力的突變，會在增生體頂部形成小型的沖擊溝道，沖擊溝道后被泥質(zhì)充填，形成串溝，串溝在形態(tài)上類似廢棄河道，但是規(guī)模小，厚度薄。三是增生體末期形成的泥質(zhì)細(xì)粒沉積，同樣可以被下一期強水動力水流所沖刷，從而形成泥礫沖刷層，但是作為3級隔夾層的泥礫沖刷層，泥礫直徑小，泥礫層厚度較薄，側(cè)向延伸也較短。四是增生體界面附近的成巖膠結(jié)帶，一般為鈣質(zhì)膠結(jié)，形成條件復(fù)雜，在構(gòu)型界面處，成巖流體中攜帶的鈣離子將砂巖膠結(jié)致密化，從而形成不連續(xù)的膠結(jié)條帶。

圖11 不同級次構(gòu)型界面附近巖性復(fù)合體發(fā)育規(guī)模Fig. 11 Depositional scale of the lithologic complex near the architectural bounding surfaces of different orders in outcrops

圖12 大同鐵路露頭剖面構(gòu)型單元及界面附近巖性復(fù)合體綜合解釋(剖面C)(C1)露頭剖面拼合照片；(C2)不同級次界面附近巖性復(fù)合體解釋；(C3)構(gòu)型單元以及巖性復(fù)合體解釋Fig. 12 Photomosaic and interpretations for outcrop profile (section C)(C1)Photomosaic for outcrop profile; (C2)Lithological complex interpretation of different orders; (C3)Architecturalelements and Lithological complex interpretation

圖13 大同鐵路橋露頭剖面構(gòu)型單元及界面附近巖性復(fù)合體綜合解釋(剖面D)(D1)露頭剖面拼合照片；(D2)不同級次界面附近巖性復(fù)合體解釋；(D3)構(gòu)型單元以及巖性復(fù)合體解釋Fig. 13 Photomosaic and interpretations for outcrop profile (section D)(D1)Photomosaic for outcrop profile; (D2)Lithological complex interpretation of different orders; (D3)Architecturalelements and Lithological complex interpretation

整體來看，不同級次界面附近巖性復(fù)合體的厚度和側(cè)向延伸長度呈正相關(guān)關(guān)系(圖11-圖13)。5級界面附近的巖性復(fù)合體發(fā)育規(guī)模最大，巖性發(fā)育較為穩(wěn)定，4級界面附近其次，3級界面附近的巖性復(fù)合體規(guī)模小，水動力變化快，巖性垂向和側(cè)向上變化較快，分布不穩(wěn)定。

4 砂質(zhì)辮狀河沉積模式

根據(jù)露頭剖面解釋，得到不同構(gòu)型要素以及其之間的相互關(guān)系、巖相類型及組合模式，不同級次構(gòu)型界面附近巖性復(fù)合體分布規(guī)律，根據(jù)解釋成果，總結(jié)了砂質(zhì)辮狀河沉積的概念模式(圖14)。結(jié)合前人對于物源水系等古水流的研究成果，認(rèn)為露頭區(qū)為低彎度—高辮狀化的砂質(zhì)辮狀河。

不同級次構(gòu)型界面附近的巖性變化反映了水動力條件的變化，界面附近巖性復(fù)合體的不連續(xù)分布，也反映出當(dāng)時干旱—半干旱的氣候環(huán)境，間歇性的洪水導(dǎo)致河流內(nèi)部廢棄河道以及多期次的沖刷泥礫層的形成。厚層砂體內(nèi)發(fā)育的主要構(gòu)型單元為單一砂壩和復(fù)合砂壩，約占主要成因砂體的80%，河道充填規(guī)模小，數(shù)量少。單一砂壩的厚度較薄，側(cè)向延伸較短，但側(cè)向上和垂向上的疊置關(guān)系極其復(fù)雜，判斷辮狀河為寬淺型河道，而且辮狀化較強。不同期次的河道被泛濫平原泥巖分隔開來，由于辮狀河道頻繁的遷移擺動，垂向上砂體之間互相切割疊置。河道由于沖刷作用，構(gòu)型界面附近保存下來的泥巖沉積厚度較薄，規(guī)模小。

砂質(zhì)辮狀河沉積具有旋回性及層次性，將本區(qū)砂質(zhì)辮狀河沉積過程分為4個時期，分別為沖刷侵蝕期，沉積發(fā)育期，衰退穩(wěn)定期和消亡充填期。河道形成的初期，快速的水流會形成多個下切面，侵蝕早期沉積物，快速的水流會侵蝕沖刷古地貌表層的泥巖，形成泥礫，再卸載沉積，形成含泥礫的河床底部沖刷滯留沉積，隨后沉積大型的砂質(zhì)底形，多為大—中型的槽狀交錯層理。河道發(fā)育的中期為沉積發(fā)育期，沉積發(fā)育各類砂壩，沉積構(gòu)造類型多樣，以槽狀交錯層理和板狀交錯層理為主。壩兩側(cè)的水道也會發(fā)生沉積物卸載充填，河道改道，繼而發(fā)育形成新的壩體，垂向上形成多個沉積旋回。至后期為衰退穩(wěn)定期，水動力減弱，以小型砂質(zhì)底形為主，主要發(fā)育低角度交錯層理或水平層理細(xì)粒沉積。末期河道水動力繼續(xù)減弱，在多期旋回之后，水動力衰退至消亡，細(xì)粒物質(zhì)卸載充填河道，后被洪水漫溢形成的泛濫平原泥巖覆蓋。

圖14 砂質(zhì)辮狀河沉積概念模型Fig. 14 Conceptual model for sandy braided river

5 結(jié)論

本文通過對山西大同侏羅系云崗組野外露頭進行精細(xì)描述與解釋，得到如下結(jié)論：

(1)識別劃分了山西大同侏羅系砂質(zhì)辮狀河9種巖石相類型，8種構(gòu)型要素及其內(nèi)部巖石相組合模式。

(2)定性識別了不同級次構(gòu)型界面附近的巖性類型，總結(jié)了不同級次構(gòu)型界面附近沉積模式控制下的巖性組合模式，并且定量統(tǒng)計了5級～3級界面附近巖性復(fù)合體的展布規(guī)模(長度、厚度)。5級界面附近為泛濫平原沉積，發(fā)育穩(wěn)定，具有較大厚度。4級界面附近巖性分為三種類型，一是壩側(cè)翼面附近的側(cè)積披覆泥巖沉積，二是壩底面的含泥礫砂巖沉積，三是河道充填界面附近的泥巖沉積。3級界面附近的巖性類型為四種，一是增生體頂面附近的粉砂質(zhì)泥巖細(xì)粒沉積，也稱為落淤層，二是增生體底界面附近的薄層含泥礫砂巖沉積，三是增生體頂?shù)哪噘|(zhì)沖溝沉積，四是增生體間的鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖沉積。不同級次界面附近巖性復(fù)合體的厚度和側(cè)向延伸長度呈正相關(guān)關(guān)系。

(3)闡述了不同級次界面附近巖性變化的成因機制，總結(jié)了砂質(zhì)辮狀河的構(gòu)型樣式，重塑了砂質(zhì)辮狀河沉積過程，露頭區(qū)為低彎度—高辮狀化的砂質(zhì)辮狀河。辮狀河沉積具有旋回性和層次性，將砂質(zhì)辮狀河的形成分為4個時期，分別為沖刷侵蝕期，沉積發(fā)育期，衰退穩(wěn)定期和消亡充填期。