第一作者簡介，男，1988年生，副教授，碩士生導(dǎo)師，油氣田開發(fā)地質(zhì)學(xué)、儲層沉積學(xué)，E-mail： fwj1017@yangtzeu.edu.cn

中圖分類號P512.2文獻標(biāo)志碼A

DOI：10.14027/j.issn.1000-0550.2024.068

CSTR： 32268.14/j.cjxb.62-1038.2024.068

0 引言

砂質(zhì)辮狀河是一種常見的河流類型，廣泛見于太古代至今的所有地層記錄中1-3]，可形成大規(guī)模、寬帶狀、泛連通的優(yōu)質(zhì)儲集體。在我國鄂爾多斯盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、塔里木盆地、松遼盆地、渤海灣盆地及國外多個含油氣盆地內(nèi)均發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模砂質(zhì)辮狀河成因的油氣儲層4。大量開發(fā)實踐表明：砂質(zhì)辮狀河儲層雖然規(guī)模大且整體泛連通[12]，但其內(nèi)部構(gòu)型特征復(fù)雜、非均質(zhì)性強，存在多個層次、多種類型的高滲條帶和夾層[13-15]，導(dǎo)致砂質(zhì)辮狀河儲層在開發(fā)初期往往產(chǎn)量較高，但進入注水開發(fā)階段后普遍存在見水快、含水率上升快、開發(fā)措施調(diào)整效果差等問題，到開發(fā)后期，含水率高的同時，大量的剩余油氣仍富集于儲層內(nèi)部，嚴(yán)重制約了砂質(zhì)辮狀河儲層高效開發(fā)[16-21]?；诂F(xiàn)代沉積與露頭觀察解剖、水槽模擬、沉積數(shù)值模擬等技術(shù)的研究已經(jīng)表明，辮狀水道的頻繁遷移活動驅(qū)動心灘的反復(fù)形成、改造、重塑過程，導(dǎo)致辨狀河沉積構(gòu)型十分復(fù)雜，并體現(xiàn)為心灘形態(tài)與分布樣式多樣，心灘內(nèi)部增生體形態(tài)各異且復(fù)合關(guān)系復(fù)雜、辮狀水道不同程度侵蝕心灘并形成復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)樣式[10.132233]。大量的研究表明，砂質(zhì)辮狀河儲層內(nèi)部不同級次的構(gòu)型界面與構(gòu)型單元控制的儲層內(nèi)部單元疊切關(guān)系、連通性及儲層質(zhì)量差異是主導(dǎo)地下流體運動特性與剩余油富集的關(guān)鍵因素之—[16-20]。因此，充分考慮砂質(zhì)辮狀河形成與演化過程的復(fù)雜性并建立貼近地下儲層實際的沉積構(gòu)型模式對于深化辮狀河沉積學(xué)理論并指導(dǎo)地下儲層構(gòu)型解剖與剩余油氣資源挖潛具有重要意義。

長期以來基于現(xiàn)代沉積觀察與探地雷達淺層探測研究及水槽與沉積數(shù)值模擬研究主要聚焦于砂質(zhì)辮狀河表層沉積地貌特征與沉積樣式研究，構(gòu)建了較為豐富的沉積模式并獲得了大量的構(gòu)型單元定量規(guī)模數(shù)據(jù)[2426.340]。然而，由于砂質(zhì)辮狀河水道網(wǎng)絡(luò)的高頻活動和強烈的侵蝕、改造、沉積作用，最終保存在地層記錄中的辮狀河沉積構(gòu)型及其構(gòu)型單元規(guī)模與定量關(guān)系明顯有別于尚處于活躍狀態(tài)的現(xiàn)代辮狀河淺表部位。差異主要體現(xiàn)為活躍沉積最終保存程度較低（ lt;50% ）心灘保存比例較低、沉積構(gòu)型要素保存不完整且多以侵蝕改造后的殘余沉積存在[30.41-43]。因而，從現(xiàn)代沉積中觀察到的心灘、辮狀水道難以完整地保存在地下儲層中，基于活躍辮狀河淺表沉積特征或沉積模擬過程中的地貌特征構(gòu)建的沉積模式及獲取的定量規(guī)模信息難以有效地指導(dǎo)地下儲層表征。相比于現(xiàn)代沉積及模擬沉積地貌，野外露頭更接近地下儲層，然而由于露頭往往出露條件有限、系統(tǒng)性差且形成背景復(fù)雜，難以充分支撐儲層構(gòu)型模式與定量規(guī)模研究[3，25，448]。

為了建立貼近地下砂質(zhì)辨狀河儲層的構(gòu)型模式，并建立構(gòu)型單元定量規(guī)模與關(guān)系模型，需從長期演化過程分析的角度出發(fā)，明確演化過程中辨狀水道與心灘的遷移演化模式與侵蝕改造及保存規(guī)律，據(jù)此建立構(gòu)型模式，并提取已保存在沉積記錄中的沉積構(gòu)型要素規(guī)模以構(gòu)建可靠的定量規(guī)模與相關(guān)模型。本文參考現(xiàn)代辮狀河沉積背景條件設(shè)定水槽沉積模擬裝置和邊界條件并開展砂質(zhì)辮狀河水槽模擬實驗研究。實驗過程中，采用三維激光掃描儀按固定時間間隔獲取實驗沉積地貌數(shù)據(jù)，并據(jù)此重構(gòu)三維數(shù)字化沉積構(gòu)型模型，以分析實驗辮狀河長期連續(xù)演化過程及其最終保存的沉積構(gòu)型特征及定量規(guī)模。通過細致的沉積演化過程分析，明確了砂質(zhì)辨狀河形成過程、水道與心灘協(xié)同演化模式、沉積構(gòu)型模式及構(gòu)型單元定量規(guī)模，為地下砂質(zhì)辮狀河儲層表征提供可靠的模式指導(dǎo)和定量規(guī)模與定量關(guān)系約束。

1實驗設(shè)計

1.1實驗裝置

為模擬砂質(zhì)辮狀河的形成與演化過程，設(shè)置了一套水槽模擬裝置（圖1），該裝置由砂質(zhì)底床、循環(huán)供水泵、螺桿式定速供砂器、水位控制邊界、儲水槽、三維激光掃描儀及延時攝影相機構(gòu)成。砂質(zhì)底床長8.5m ，寬 1.1m ，以天然河砂鋪設(shè)并輕微壓實，提供了足夠的模擬空間（圖2），底床高差 5cm 。模擬過程中，循環(huán)供水泵從底床末端水槽抽水并泵送到水砂混合漏斗中，與螺桿式定速供砂器提供的砂混合，從水槽底床左側(cè)邊界進入砂質(zhì)底床發(fā)生沉積。水位控制邊界限定了砂質(zhì)底床末端水位高低，以保證模擬過程中不因水位波動影響實驗辮狀河沉積。為了獲取沉積演化過程中的沉積地貌數(shù)據(jù)，在多個站點利用三維激光掃描儀掃測實驗辮狀河地貌，獲取高精度、高密度三維點云數(shù)據(jù)。延時攝影相機從多個視角以1s為間隔拍攝實驗辮狀河圖像。

1.2邊界條件

參考現(xiàn)代辮狀河沉積背景條件，設(shè)定了模擬邊界條件（表1）。底床成分與模擬中供應(yīng)的砂質(zhì)均為天然河砂，其粒度中值為 0.75mm ，兩者成分相似保證模擬過程中不因砂質(zhì)沉積物成分與粒度對河流沉積演化造成干擾。砂質(zhì)底床坡降為 0.05m ，坡長 8.5m 坡度約為5.9，經(jīng)多輪預(yù)實驗測試，該坡度適于砂質(zhì)辮狀河模擬。在模擬過程中，供水量保持在 1.5L/s 實驗實測水流速度大致為 0.1m/s ，經(jīng)預(yù)實驗測試后，將供砂率設(shè)定為 3g/s ，以確保模擬過程中上游邊界處不發(fā)生砂質(zhì)堆積或異常下切。為保證激光掃描儀掃測精度，以1h為間隔開展實驗，每個期次結(jié)束后排干底床內(nèi)的明水，開展多站聯(lián)合激光掃描，記錄沉積過程中的地貌特征及其演變過程。本實驗共進行48個周期的模擬，在平緩的砂質(zhì)底床上再現(xiàn)了一條典型砂質(zhì)辮狀河逐步形成并持續(xù)演化的過程。從實驗時長與穩(wěn)定邊界條件的前提出發(fā)，本實驗?zāi)M的辮狀河可類比自然界沖積平原上的單一辮狀河，在地下儲層中可對應(yīng)單砂層內(nèi)部的辮狀河單砂體儲層。因而，從油氣藏開發(fā)的角度出發(fā)，實驗辮狀河構(gòu)型特征可對應(yīng)單砂體內(nèi)部構(gòu)型。

1.3 實驗數(shù)據(jù)處理方法

實驗過程中采集的激光點云數(shù)據(jù)是具有三維坐標(biāo)、圖像信息的離散點云，無法直接用于沉積學(xué)分析和構(gòu)型解剖。實驗數(shù)據(jù)的處理分為三個步驟，首先，采用Scene軟件對單期次多站點云數(shù)據(jù)進行融合處理，形成坐標(biāo)系統(tǒng)一的點云數(shù)據(jù)；隨后，提取實驗辮狀河區(qū)域內(nèi)點云，并進行點云數(shù)據(jù)優(yōu)選和網(wǎng)格化，形成各期次模擬后的數(shù)字化沉積地貌數(shù)據(jù)與正射投影圖像數(shù)據(jù)；進一步地，對沉積地貌數(shù)據(jù)集進行去趨勢處理，排除底床順源高程差異，突出辨狀河心灘與辮狀水道形態(tài)、規(guī)模信息并用于沉積演化過程分析；最后，參考Straubetal.4提出的數(shù)字地層重構(gòu)方法，開展沉積演化過程回溯，計算經(jīng)過反復(fù)侵蝕改造后最終保存在沉積記錄中的期次邊界，并據(jù)此重構(gòu)模擬辨狀河三維空間結(jié)構(gòu)模型，該模型用于沉積構(gòu)型模式研究與沉積構(gòu)型單元定量規(guī)模測量分析。

2辮狀河形成與持續(xù)演化特征

2.1實驗辮狀河形成過程

在實驗初期（第1＼～16模擬期次），水流攜帶沉積物進人砂質(zhì)平緩的砂質(zhì)底床上發(fā)生沉積并逐步演化形成一條典型的砂質(zhì)辮狀河（圖3）。在辮狀河的逐步形成過程中，砂質(zhì)沉積物主要以底床搬運方式順源推進，首先形成初始的心灘和初步的辮狀水道分流（圖3a、圖4），隨著砂質(zhì)沉積物向下游遷移，心灘數(shù)量增加，辮狀水道流程延長、數(shù)量增加、彎曲度變大（圖3b＼～c），這一過程中，已形成的上游心灘也在快速演化。以第9期形成的心灘Bar-A為例，在經(jīng)歷3個周期的模擬后，該心灘已經(jīng)被后續(xù)的辮狀水道侵蝕切割，由半對稱的大規(guī)模復(fù)合心灘轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€近對稱的小規(guī)模心灘，辮狀水道由單側(cè)環(huán)繞轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄺l交織環(huán)繞（圖3c＼～d），到第12期模擬結(jié)束，該心灘已發(fā)生明顯的順源遷移，形成大規(guī)模復(fù)合心灘?；谵p狀河初始形成過程的觀察表明，底床搬運是砂質(zhì)辮狀河形成過程中的基本動力機制，這一機制決定了砂質(zhì)辮狀河整體水淺流急，無法形成長期穩(wěn)定的水道，其演化總是伴隨著底床沉積物遷移堆積、心灘增生、辮狀水道遷移等復(fù)雜的遷移變化過程，且河網(wǎng)與心灘演變速度快、頻次高。

需要注意的是，初始形成的心灘主要由上游辮狀河道集中供給而成，整體呈現(xiàn)朵狀特征（圖3，4），與后期遭受辮狀水道改造后的心灘存在較大差異。典型的初始心灘Bar-B（圖4）在形成過程中先由上游辮狀水道供給形成朵狀雛形并持續(xù)順源增大（圖4a1＼～a2，b1＼～b2），隨后，由于心灘頂部堆積沉積物出露水面，心灘增生轉(zhuǎn)向側(cè)緣（圖 4a3～a4，b3～b4， ，最后該心灘發(fā)生退積和側(cè)積，轉(zhuǎn)而在心灘上游及側(cè)緣發(fā)生增生（圖 4a5～a6，b5～b6） 。這類初始心灘在隨后的沉積演化過程中往往被部分破壞，并最后殘存于辮狀河底部。由于心灘形成過程中存在進積、退積及側(cè)積，其內(nèi)部構(gòu)型較為特殊，有別于辮狀河演化成熟階段形成的心灘。

2.2辮狀水道與心灘連續(xù)協(xié)同演化機制

不同于辮狀河形成初期沉積物持續(xù)順源推進的特征，一旦辮狀河形成并進入持續(xù)演化期，辮狀水道與心灘整體樣式大致維持穩(wěn)定，但辮狀水道與心灘的協(xié)同演化仍連續(xù)進行，表現(xiàn)為辮狀水道瀕繁遷移演化，心灘也隨之逐步發(fā)生增生、遭受改造甚至被徹底侵蝕，從而形成十分復(fù)雜的沉積構(gòu)型，多數(shù)心灘和辮狀水道沉積難以被完整保存。因而，明確辮狀水道與心灘協(xié)同演化模式，是深人揭示地下儲層沉積構(gòu)型的必要前提，據(jù)分析，辮狀水道與心灘的協(xié)同演化機制主要包括三類。

2.2.1 辮狀水道連續(xù)側(cè)向遷移主導(dǎo)心灘側(cè)積增生

辮狀水道連續(xù)側(cè)向遷移現(xiàn)象常見于心灘側(cè)緣，主要位于水道彎曲部位，由上游供水與心灘表面水流匯人共同控制形成二次流（secondaryflow），導(dǎo)致在局部河段發(fā)生水道單向環(huán)流，引發(fā)辮狀水道局部段發(fā)生凸岸侵蝕和凹岸堆積。在實驗過程中辮狀水道連續(xù)側(cè)積現(xiàn)象十分常見，并主導(dǎo)心灘的側(cè)向增生。以第15＼～19期次模擬過程中局部河段為例（圖5），心灘Bar-C側(cè)緣較寬的辮狀水道Ch-A受到心灘分布控制發(fā)生連續(xù)側(cè)積，侵蝕該水道凸岸心灘，并引發(fā)凹岸心灘不斷側(cè)積，形成側(cè)積尾翼（圖5）。在辮狀水道連續(xù)側(cè)向遷移過程中，其上游段整體維持穩(wěn)定，但下游快速掃動（圖5a＼～c）并最終取直改道（圖5d），在這一過程中側(cè)積尾翼甚至充填了因下游河段快速遷移而廢棄的河道（圖5d）。

辨狀水道連續(xù)側(cè)積是其一側(cè)心灘遭受侵蝕而另一側(cè)心灘發(fā)生側(cè)積的主導(dǎo)因素，這一現(xiàn)象多發(fā)生在心灘中游側(cè)緣。在連續(xù)側(cè)向遷移過程中，辮狀水道上游基本維持穩(wěn)定而下游快速遷移，最終導(dǎo)致下游取直改道，心灘尾部也往往因下游水道遷移廢棄的河道被快速充填而與更下游心灘復(fù)合（圖5d）。

不同于曲流河側(cè)向遷移過程中河道本身的高度穩(wěn)定特征，辮狀水道的側(cè)積往往導(dǎo)致其下游河段發(fā)生快速的遷移和廢棄一充填沉積。受辮狀水道連續(xù)側(cè)積影響，其凸岸一側(cè)心灘多遭受深切而難以完整保存（圖5c＼～d）;而其凹岸一側(cè)形成的增生體拼合于原有心灘側(cè)緣，且新形成的增生體側(cè)積方向明顯有別于原有心灘內(nèi)部增生體（圖5d）。

2.2.2辮狀水道廢棄充填并與心灘拼接復(fù)合

在辮狀水道網(wǎng)絡(luò)中，局部河段的變遷易引起下游河段廢棄，形成廢棄充填沉積并與鄰近心灘拼接復(fù)合，從而導(dǎo)致心灘迅速增生。以第20＼～21期次模擬過程中局部河段為例（圖6），在第20期模擬結(jié)束后心灘Bar-D一側(cè)較大規(guī)模狀水道Ch-B因其上游水道變遷而流量銳減（圖6a），在第21期次模擬過程中，該辮狀水道被迅速充填并與心灘Bar-D拼合形成更大規(guī)模的復(fù)合心灘（圖6b）。

大規(guī)?；蛑鞲尚娃p狀水道廢棄后，其下游多條水道也可能同步廢棄。如Ch-B廢棄地充填的同時，還存在多條同步廢棄的水道，這類水道主要是心灘中下游中央部位具有匯流特征的小規(guī)模水道或水道組合，其主要成因是心灘表面沉積物順?biāo)飨蛳掠伟徇\沉積，這類廢棄水道充填造成心灘順流增生或加積，主要影響心灘中下游中央部位厚度（圖6c），這類廢棄河道充填廣泛存在于心灘中下游部位，圖5所示的連續(xù)遷移辮狀水道下游也存在多條這類廢棄河道充填沉積。大規(guī)?；蛑鞲尚秃拥缽U棄過程中，也可能形成小規(guī)模、短時存續(xù)的取直水道（Ch-D）（圖6b，c），這類水道往往形成于大規(guī)?；蛑鞲尚退缽U棄末期，難以持續(xù)穩(wěn)定存在，在后續(xù)的沉積過程中易被充填。

2.2.3 辮狀水道匯水沖刷與心灘重構(gòu)

在辮狀河沉積演化過程中，同一河段多條辮狀水道往往因相向遷移而匯水，由于河床內(nèi)水流幾乎完全匯集于一條大規(guī)模水道內(nèi)，水動力驟然增強，可大面積侵蝕其下游心灘，并在短時間內(nèi)局部或整體重塑下游心灘形態(tài)（圖7）。

以第25＼～27期模擬過程中局部河段為例，在第25＼～26期次模擬中，心灘Bar-E、Bar-F僅受到辮狀水道遷移或取直沖刷輕微改造，主要的辮狀水道Ch-E和Ch-F維持穩(wěn)定，心灘Bar-F受辮狀水道Ch-G和Ch-I的廢棄與取直下切而發(fā)生形變，但河段整體特征維持大體穩(wěn)定（圖7a，b）。在第27期次模擬中，心灘Bar-E上游辮狀水道發(fā)生匯聚，形成大規(guī)模辮狀水道Ch-J并沖刷心灘Bar-E，導(dǎo)致該心灘大部區(qū)域被深切沖蝕。被侵蝕的沉積物順?biāo)靼徇\至下游并導(dǎo)致心灘Bar-G的形成和心灘Bar-F的迎水生長（圖7c）。僅在1個模擬期次內(nèi)，辮狀水道匯水沖刷導(dǎo)致心灘Bar-E被整體重塑，而心灘Bar-F發(fā)生局部重塑（圖7）。

對整個實驗的觀察結(jié)果顯示，辮狀水道匯水沖刷作用發(fā)生頻次較高、維持時間較短但對辮狀水道網(wǎng)絡(luò)與心灘的重塑作用強烈。距離匯水點越近，水流沖刷作用越強，可導(dǎo)致心灘主體被完全沖蝕，沖刷點下游方向則在短時間內(nèi)迅速堆積被沖刷搬運的沉積物，因而下游河段辮狀水道數(shù)量增加、水深變淺（圖7c）。匯水沖刷作用的范圍通常在長1＼～2個復(fù)合心灘長度的河段內(nèi)發(fā)生，并不直接影響下游河段沉積特征。因此，辮狀河沉積演化過程中，普遍存在局部河段快速演變，整體水道一心灘樣式維持穩(wěn)定的特征。

2.3心灘沉積規(guī)模變化規(guī)律與保存特征

針對實驗過程的系統(tǒng)觀察表明，心灘沉積演化過程中普遍存在形成、生長、遭受侵蝕、殘存等過程，在這一過程中心灘規(guī)模隨之有規(guī)律地變化?；谌ペ厔莩练e地貌圖對實驗辮狀河沉積演化過程中存在的典型心灘進行連續(xù)追蹤與規(guī)模測量（圖8），取得以下結(jié)果：（1）單個心灘的形成過程較為迅速，通常在1＼～6個模擬期次內(nèi)持續(xù)生長至最大規(guī)模，隨后在3＼～8個模擬期次內(nèi)遭受連續(xù)侵蝕而規(guī)模減?。ū?），最終僅小部分得以最終保存或被完全侵蝕（圖8）；（2）部分心灘形成過程中經(jīng)歷侵蝕、生長、再侵蝕，或同時遭受侵蝕和生長，其規(guī)模存在一定程度的波動，但其最終保存情況不變；（3）心灘長寬及面積變化大體保持一致，但其長寬比存在一定程度的波動，心灘長寬比平均為2.8，與現(xiàn)代辮狀河測量結(jié)果相近[24.35.50]，多數(shù)心灘在演化過程中維持穩(wěn)定，但部分心灘在其演化末期受到較大幅度侵蝕后存在長寬比增大現(xiàn)象。針對11個典型心灘演化過程完整追蹤的測量結(jié)果顯示，心灘形成后受到辮狀水道的進一步侵蝕改造，僅18.66%～57.41% 的分布區(qū)域殘存于沉積體中（表2），平均最終保存率為 36.28% 。

3砂質(zhì)辨狀河沉積構(gòu)型特征

在辮狀水道與心灘協(xié)同演化模式分析的基礎(chǔ)上，利用序列化沉積地貌數(shù)據(jù)重構(gòu)實驗辮狀河三維數(shù)字化沉積構(gòu)型模型并提取典型部位構(gòu)型剖面，再現(xiàn)了實驗后最終保存在沉積記錄中的砂質(zhì)辮狀河沉積構(gòu)型特征（圖9）。需要指出的是，水槽沉積模擬產(chǎn)生的辮狀河規(guī)模較小，按固定時間間隔進行三維激光掃描并重構(gòu)的模擬辮狀河三維構(gòu)型模型內(nèi)主要包含了復(fù)合砂體、單砂體及單砂體內(nèi)部增生體（Miall分級為5＼～3級）3個級次的構(gòu)型單元信息。

3.1 辮狀水道沉積構(gòu)型特征

根據(jù)辮狀水道形態(tài)、規(guī)模、疊切樣式等特征差異，實驗結(jié)束后保存在最終沉積記錄中的辮狀水道（4級構(gòu)型單元）主要分為三類，包括復(fù)雜疊切水道（圖9，類型A）、下切水道（圖9，類型B）孤立水道（圖9，類型C）。

復(fù)雜疊切水道發(fā)育程度最高，由多期辮狀水道側(cè)向遷移沉積與垂向疊切而成的增生體（4級構(gòu)型單元）構(gòu)成，其寬度可達單一辮狀水道的2＼～10倍，平均寬 0.28m 深 0.12m 。復(fù)雜疊切水道內(nèi)部一般存在3＼～15期水道疊切過程（圖9b1＼～b4），單期水道整體較厚，在橫切剖面上表現(xiàn)為高強度疊切，而在平面上則表現(xiàn)為多條流向不同、規(guī)模各異、河段長度參差的水道在某一河段反復(fù)遷移活動（圖7）。復(fù)雜疊切水道之間也存在側(cè)向疊切或拼接，導(dǎo)致其寬度遠大于剖面上的心灘沉積寬度（圖9b1＼～b4）。在順源方向上，復(fù)雜疊切水道延伸疊切強度較低（圖9c1＼～c2），其疊切過程與不同模擬期次內(nèi)不同辮狀水道深度、遷移活動強度及方向相關(guān)。

下切水道多形成于辮狀河模擬的初期階段，由水流匯集深切后充填而成，侵蝕底床并隨后充填（圖9b2，b4，c1，c2，類型B）。下切水道僅局部存在，其深度與復(fù)雜疊切水道相當(dāng)，但寬度明顯小于復(fù)雜疊切水道。

孤立水道在切物源剖面上發(fā)育程度較低，屬于短時存在的辮狀水道（圖9b2＼～b3，類型C），多由新形成的辮狀水道快速廢棄充填形成。

統(tǒng)計剖面上辮狀水道面積占比可知，以復(fù)雜疊切辮狀水道為主的水道沉積占比可達 57.9% ，這表明在最終保存的辨狀河沉積體內(nèi)，河道占比高于心灘。

3.2 心灘沉積構(gòu)型特征

剖面構(gòu)型分析表明，實驗辮狀河內(nèi)部心灘（4級構(gòu)型單元）存在5方面特點：其一，心灘多被辮狀水道切割，規(guī)模較小，形態(tài)破碎（圖9），與現(xiàn)代沉積或?qū)嶒灥孛仓凶R別出的心灘寬度相比顯著偏小；其二，心灘一般由多個垂向加積體構(gòu)成（3級構(gòu)型單元），平均單個心灘內(nèi)包含3＼～8個期次內(nèi)形成的多個加積體，加積體頂?shù)捉缑嫱ǔＦ骄彛▓D9），僅少量心灘內(nèi)部增生體存在底平頂凸的特征（圖9b4）；其三，剖面上心灘沉積占比僅為 42.1% ，顯著低于現(xiàn)代辮狀河觀察結(jié)果；其四，辮狀河底部心灘往往連續(xù)性更好、規(guī)模更大，受辮狀水道侵蝕改造程度較低，而中上部心灘沉積比例偏低，且被辮狀水道侵蝕改造程度更高（圖9）；其五，在垂向上，心灘增生體之間往往存在密集發(fā)育的增生體界面，顯示該處存在連續(xù)多期薄層披覆泥巖沉積，為泥質(zhì)夾層。

4構(gòu)型單元及其內(nèi)部增生體規(guī)模與定量關(guān)系

以重構(gòu)的模擬辮狀河三維空間結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ)，截取切物源剖面并測量最終保存在實驗辮狀河沉積體內(nèi)部的構(gòu)型單元及增生體單元的定量規(guī)模，建立了構(gòu)型單元及其內(nèi)部增生體定量規(guī)律。

4.1主要構(gòu)型單元及其內(nèi)部增生體規(guī)模

以重構(gòu)的多條構(gòu)型剖面為基礎(chǔ)，測量相鄰的辨狀水道一心灘組合18個、心灘26個、辮狀水道33個、心灘內(nèi)部增生體180個、水道內(nèi)部123個，并按測量剖面統(tǒng)計其平均值（表3），結(jié)果表明：（1）辮狀水道沉積占比介于 44.81%～66.20% ，平均為 57.9% ，是辮狀河沉積的主體；（2）心灘沉積占比為 42.1% ，單一心灘平均寬 0.258m 厚 0.013m ，寬厚比為19.8；（3）單一心灘內(nèi)平均發(fā)育5.7＼～12.4期增生體，增生體平均寬0.127m， 厚 0.005m ，寬厚比為25.4；（4）水道沉積平均寬 0.268m 厚 0.019m ，寬厚比為14.1；（5）單一水道內(nèi)平均包含4.2期增生體，平均寬 0.137m. 厚0.010m ，寬厚比為13.7。

4.2 構(gòu)型單元及其內(nèi)部增生體定量關(guān)系

根據(jù)測量所得定量規(guī)模數(shù)據(jù)，明確了砂質(zhì)辨狀河沉積體內(nèi)部心灘、水道及兩者內(nèi)部增生體規(guī)模的定量關(guān)系（圖10）。結(jié)果表明：（1）心灘與辮狀水道寬度存在良好的正相關(guān)關(guān)系，線性擬合優(yōu)度為0.716（圖 10a ），兩者厚度也存在正相關(guān)關(guān)系，但由于部分水道垂向疊切或水平疊切拼合，其厚度變化幅度較大，線性擬合優(yōu)度僅為0.341（圖10b）；（2）心灘、水道的寬度與厚度整體呈正相關(guān)關(guān)系，但由于部分心灘被侵蝕程度高、疊置期次較多、少數(shù)水道側(cè)向疊切拼接程度異常高，線性擬合優(yōu)度僅為0.378、0.227（圖10c＼～d）；（3）心灘內(nèi)部增生體的寬度、厚度也存在一定的正相關(guān)關(guān)系，部分增生體因遭受較強的側(cè)向侵蝕切割，殘存下來的增生體厚度較大、寬度較?。唬?）水道內(nèi)部增生體大致可分為3類，除主體樣本外，存在沉積動力弱、侵蝕改造強度較低的厚層側(cè)向增生體和沉積動力較強、侵蝕改造強度高的兩類規(guī)模異常的增生體。

（a）心灘與辮狀水道寬度相關(guān)性;（b）心灘與辮狀水道沉積厚度相關(guān)性；（c）心灘寬厚相關(guān)性;（d）辮狀水道沉積寬厚相關(guān)性； Π（e） 心灘內(nèi)部增生體寬厚相關(guān)性：（f）辮 狀水道內(nèi)部增生體寬厚相關(guān)性

（o width;（d）correlationofbraidchannelthicknessandwidth;（e）correlationofchannelbaraccretionthicknessandwidth; （f） correlation of braid channel accretion thickness and width

需要指出的是，水槽模擬形成的辮狀河規(guī)模較小，其沉積過程也受限于水槽測量固定邊界，因而測量得到的沉積構(gòu)型單元定量規(guī)模與自然界辨狀河可能存在一定程度的差異，有必要尋找出露狀態(tài)較好的大規(guī)模露頭群開展對比驗證。

5結(jié)論

（1）砂質(zhì)辮狀河的初期演化主要表現(xiàn)為砂質(zhì)沉積從源頭向下游連續(xù)推進，形成初始心灘并逐漸發(fā)生水道分叉匯聚，初始心灘一般由上游水道集中供給形成，經(jīng)過前積、退積及側(cè)積逐步形成，多呈朵狀，規(guī)模較大，通常僅發(fā)育于辮狀河底部，最終保存程度較高。

（2）在辮狀河形成后，辮狀水道與心灘連續(xù)協(xié)同演化，主要存在三種機制，包括： ① 辮狀水道連續(xù)側(cè)積主導(dǎo)心灘側(cè)積增生； ② 辮狀水道廢棄充填并與心灘拼接復(fù)合； ③ 辮狀水道匯水沖刷導(dǎo)致下游心灘重構(gòu)。辮狀水道與心灘頻繁、快速且持續(xù)的協(xié)同演化導(dǎo)致心灘快速形成并隨后持續(xù)遭受后期水道侵蝕改造，心灘平均最終保存比例僅約 36.28%

（3）模擬實驗結(jié)束后，最終保存的砂質(zhì)辮狀河沉積體內(nèi)，辮狀水道占比約 57.9% ，心灘占比約 42.1% 。辮狀水道主要分為復(fù)雜疊切水道、下切水道及孤立水道，其中復(fù)雜疊切水道發(fā)育比例最高。心灘多遭受水道侵蝕改造，規(guī)模較小，形態(tài)破碎，顯著小于從沉積地貌觀察測量獲得的活躍心灘規(guī)模。心灘內(nèi)部一般包含多個垂向加積體，其頂?shù)捉缑娑嗥骄?。整體上，辮狀河沉積體下部心灘保存程度較高，中上部心灘保存程度低、規(guī)模小、與辮狀水道疊切關(guān)系復(fù)雜。

（4）辮狀水道網(wǎng)絡(luò)頻繁變遷主導(dǎo)下形成的砂質(zhì)辨狀河沉積整體可視為一個泛連通砂體（5級），其內(nèi)部由遭受復(fù)雜疊切過程而殘存的辮狀水道與心灘（4級）構(gòu)成，其中，辮狀水道主要為側(cè)向疊切拼接或孤立分布，整體保存程度較高，形態(tài)較為完整，心灘則分布于辮狀水道之間，以殘存狀態(tài)有限保存。辮狀水道內(nèi)部通常包含多期、多類增生體（3級），心灘內(nèi)部通常包含多期垂向加積增生體（3級），垂向增生體之間往往存在披覆泥巖夾層。

（5）系統(tǒng)的規(guī)模測量表明，狀水道與心灘寬厚比為14.1和19.8，單一心灘內(nèi)部發(fā)育5.7＼～12.4期增生體，增生體平均寬厚比為25.4，單一水道內(nèi)部平均包含4.2期增生體，寬厚比為13.7。辮狀水道、心灘及其內(nèi)部增生體寬厚具有明顯線性正相關(guān)關(guān)系，但辮狀水道側(cè)向拼接復(fù)合程度和辨狀水道侵蝕切割強度差異導(dǎo)致部分水道、心灘及增生體規(guī)模異常。

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Abstract：[Objective] During the sedimentation process of sandy braided rivers，thebraided channels undergo frequent，rapid，andcontinuous shifts that leadto erosion and reworking within the preserved braided river deposits， such that deposited braided bars and braided channels are characterized bya fragmented morphology，relatively smallscale，and undefined quantitative relationships.Traditional sedimentary modelsof sandybraided riversedimentationare inadequate to effctively guide thecharacterizationof subsurface reservoirs.Toclarifythe sedimentary evolution mechanisms of sandy braided rivers and establish areliable sedimentaryarchitecture model with quantitative size relationships，this study conducted aflume experiment using constant boundary conditions to reproduce the formationand evolution of asandy braided river.[Methods] Usinga laser scanner，we obtained topographic data at regulartime intervals andaccurately reconstructed athree-dimensional sedimentary architecture model of the simulatedbraided river.Furthermore，the study analyzed sedimentary evolution mechanisms，dissected the sedimentary architecture，and constructed the quantitative size andrelationship models for architecture elements.[Results] （1）In he initial stage of sandy braided river sedimentation，sediments undergo bedload transportationdownstream， forming initial bars.Thedeflectedflowconverges into channels，furtherdeveloping lobe-shaped initialbars，which are then reshaped and organized intoa stable network of braided channelsand bar paterns through the action of the braided channels.（2）Following the formation of the braided river，the braided channelsand bars continually co-evolve，primarilythrough three mechanisms：lateral acretion of bars driven bybraided channels，abandonment and infilling of braided channels overlaying existing bars，and scouring of theconfluence bybraided channels，which results ndownstreambar reorganization.（3）During simulation，bars form within1to6run steps and grow to their maximum size beforeexperiencingcontinuous erosion over 3to8 simulationperiods，ultimately leading to preservation in only 36.28% of the area.（4） Upon completion of the simulation，the internal structure of the braided river deposit is dominated by braided channel deposits，accounting for approximately 57.9% ，which can be classified into complex stacked，incised，and isolated channels.Bars often undergo erosion and reworking from channels，presentingassmaller，fragmented forms.（5）Within thepreserveddeposit，the average width-to-thickness ratioofbraided channelsis14.1，withaninternalaccretionratioof13.7，whereasforbars，theratiois19.8，withaninternalaccretionratio of 25.4.[Conclusions] This study constructed the complex sedimentary architecture formed within sandy braided riverdeposits after persistentand intensive erosional modification bythe braided channel network，establishing aquantitative model of the size and relationships between internal architectural elements and providing a more geologically realistic and quantitative sedimentary architecture model for characterizing subsurface reservoirs.

Key words：sandy braided river;quantitative flume experiment；depositional evolution；sedimentary architecture; quantitative scale and relationship model