Отложения сплетенных рек. 1 страница

В отличие от меандрирующих рек аллювий сплетенных русел состоит из песка, руслового гравия и галечника и не содержит тонкозернистых пойменных алевритов и глин. Диагностическими признаками отложений являются:

1) слабая сортировка материала, отсутствие четко выраженной слоистости в грубокластических гравийно-галечных отложениях;

2) многочисленные эрозионные поверхности, неоднократно повторяющиеся в вертикальном разрезе и разделяющие седиментационные серии мощностью от десятков сантиметров до нескольких метров;

3) преимущественно трансгрессивный характер строения седиментационных серий с утоняющимся кверху гранулометрическим профилем; иногда встречаются простые циклотемы с регрессивным гранулометрическим профилем;

4) наличие желобчатой диагональной слоистости большого масштаба в основании песчаных внутрирусловых баров и диагональной слоистости малого масштаба с восходящими знаками ряби в их верхней части;

5) отсутствие ископаемых растительных органических остатков и преимущественно красный цвет;

6) покровная форма осадочных тел, ограниченных поверхностями несогласий с хорошо выраженными сейсмическими рефлекторами.

Мощность аллювиальных покровов сплетенных рек достигает десятков метров при ширине в десятки километров, параметр ширина/мощность > 300; характерные особенности резервуаров приведены в табл.

Таблица

Характерные особенности резервуаров меандрирующих рек

Структура разреза	Эрозионный контакт в подошве, часто сопровождаемый базальными отложениями пойменных аргиллитов. Песчаники имеют разномасштабную косую слоистость течения. Мощности песчаных прослоев и размеры зерен убывают вверх по разрезу; кровля алевритистая с повышенным содержанием глины.
Геометрия и латеральная выдержанность	Прирусловые бары имеют линзовидную форму и внутреннее черепитчатое строение с наклоном к центру русла под углами 3-15^0. Характерные размеры: отношение длина/ширина/толщина 190/90/1. Пески пойменных разливов имеют веерообразную форму, длина (ширина) может превышать толщину в 2000 раз.
Вид каротажной диаграммы	Для прирусловых баров колоколовидная или близкая к цилиндрической (ПС и ГК); для песков пойменных разливов цилиндрическая (подводящий канал) и треугольная с групповыми аномалиями (песчаники и глины конуса выноса).
Коэффициент песчанистости	Для отложений прирусловых баров больше 45%; для песков пойменных разливов 25-45% и меньше.
Коллекторские свойства	Отложения прирусловых баров являются хорошими коллекторами в подошве, но кверху ухудшаются за счет появления значительного количества глинистой примеси. Пески пойменных разливов относятся к коллекторам среднего и низкого качества.
Типы глин и корреляционные маркеры	В циклически построенных аллювиальных отложениях пойменные глины разделяют песчаные тела по вертикали и могут служить локальными маркерами. Прирусловые бары содержат маломощные глинистые прослои, протягивающиеся параллельно аккреционным поверхностям и разделяющие песчаное тело на отдельные ритмы. Региональными корреляционными маркерами могут служить глинистые отложения морских трансгрессий.

на каротажных диаграммах ПС и ГК песчаные тела характеризуются цилиндрической или колоколообразной формами записи.

Геометрия резервуаров. Осадочные фации в сплетенных реках являются крайне изменчивыми и варьируют от конгломератов, косослоистых песков, волнисто-слоистых алевритов и тонких песков и глинистых отложений. Осадки, выполняющие канал, являются очень грубыми до грубых песков. Латеральная миграция баров и каналов образует маломасштабные (от менее 1 до 5 м) утоняющиеся кверху последовательности, которые могут наблюдаться в кернах и иногда в каротажных диаграммах. Соотношение конгломератов варьирует значительно от практически нуля до 100%.

Внутренняя архитектура сплетенных или низко извилистых флювиальных отложений является очень сложной с отсутствием упорядоченной внутренней модели. Они состоят из очень сложного слияния индивидуальных маломасштабных последовательностей с эрозионными границами в основании. Вертикальное и латеральное слияние этих индивидуальных канальных и баровых последовательностей образует мощные (десятки м) и латерально очень обширные (до десятков км) песчаные тела со сложной внутренней структурой, обусловленной многочисленными канальными последовательностями. Смещение каналов в пределах реки приводит к обширному латеральному отложению песка. Поэтому, отношение ширина/мощность отложений сплетенных рек будет гораздо выше чем меандрирующих рек. Такие коллекторские системы часто протягиваются на несколько сотен или тысяч квадратных км.

Таблица

Характерные особенности резервуаров сплетенных рек

Структура разреза	Состоит из отдельных последовательностей (островов-осередков и русел) мощностью 3-30 м с уменьшающейся зернистостью вверх по разрезу и вниз по течению.
Геометрия и латеральная выдержанность	Весьма протяженные таблитчатые тела, состоящие из более мелких тел таблитчатой и ленточной формы с преобладающими косослоистыми текстурами.
Вид каротажной диаграммы	Преимущественно цилиндрическая; отдельные части («ритмы») имеют колоколовидную форму ПС и ГК.
Коэффициент песчанистости	Часто очень высокий (90-100%); глины встречаются в виде тонких прослоев пойменных отложений или брошенных каналов.
Коллекторские свойства	Коллекторы высокого качества (если нет вторичной цементации) с максимальной проницаемостью в подошвенных частях индивидуальных ритмов.
Типы глин и корреляционные маркеры	В разрезе могут встречаться покровы пойменных глин и линейные глинистые тела брошенных русел, которые разделяют песчаные отложения по вертикали на отдельные циклы. Они могут быть локальными маркерами для внутрипластовой корреляции.

Важным фактором коллектора является изменчивость степени однородности коллектора, вызванная присутствием глинистых прослоев, которые представляют глинистые пробки брошенных русел, и быстрыми вертикальными и латеральными изменениями размеров зерен между каналами и барами. Глинистые прослои, однако, имеют ограниченное латеральное распространение, поскольку они эродируются

2.2. Дельты

Дельта – это область отложения осадков, выносимых рекой, расположенная в ее устье при впадении реки в море или озеро. Дельты обладают значительной изменчивостью формы и размеров в зависимости от типов и энергии прибрежных процессов, рельефа дна водоема, тектонических движений, климата, объема и размерности поступающего в бассейн обломочного материала. Дельтовые бассейны аккумулируют мощные скопления песчаников и глинистых пород, которые встречаются во всех тектонических обстановках: пассивных континентальных окраинах, плоских внутрикратонных впадинах, рифтовых структурах, предгорных прогибах.

Несмотря на то, что дельтам свойственны значительные вариации в размерах и морфологии, все они включают три главные субобстановки осадконакопления: дельтовую равнину, фронт дельты и продельту (рис. 14). В каждой субобстановке формируется осадочная система с определенным типом коллектора, его морфологией и набором литофаций /31, 34, 39, 52, 56, 57/.

А	Б

Рис. 14. Схематическое строение дельты в плане (А) и разрезе (Б) / 52 /.

Дельтовая равнина представляет субаэральную часть дельты. Она состоит из плоской прибрежной равнины, покрытой болотами, мелкими водоемами озерного и лагунного типа. Основной объем осадочного материала накапливается здесь в пределах распределительных каналов и межканальных зонах. Распределительные каналы образуют разветвляющуюся в сторону морского бассейна сеть водотоков, пересекающих дельтовую равнину, по которым происходит перенос речных осадков к побережью. Они выполнены песчаными отложениями мощностью до 10-20 м, врезанными в подстилающие прибрежно-морские отложения фронта дельты. Осадки в межканальных зонах состоят из тонкозернистых алевритов, илов и карбонатной глины.

Фронт дельты включает мелководную прибрежную зону, которая обрамляет дельтовую равнину. Большая часть песка, транспортируемого через распределительные каналы, аккумулируется в устье распределительных каналов с формированием устьевого бара. Его размеры, морфология и внутреннее строение значительно меняются в зависимости от типа и энергии прибрежных процессов и объема приносимого рекой обломочного материала. Пространство между устьевыми барами занято более тонкозернистыми преимущественно алевритистыми и илистыми осадками. По направлению к морю пески устьевого бара переходят в морские или приливные илы. В процессе формирования дельты песчаные отложения бара продвигаются в сторону морского бассейна и перекрывают дистальные алевриты и илы. При этом образуется регрессивная седиментационная последовательность с огрубляющейся вверх гранулометрией, которая является наиболее характерной особенностью всех дельт.

Продельта представляет наиболее удаленную часть дельты, где в условиях пониженной гидродинамики происходит отложение тонкой фракции осадочного материала. Это обычно морской или приливной ил, накапливающийся ниже уровня волнового воздействия на глубинах более 10 м. Характерной его особенностью являются включения прибрежно-морской фауны и значительная биотурбация.

В процессе формирования дельты испытывают проградацию в сторону морского шельфа, вследствие чего образуется типовая вертикальная последовательность отложений, показанная на рис. 15. Разрез начинается в основании с тонкозернистого продельтового морского (или приливного) аргиллита, последовательно перекрытого укрупняющимися кверху песчаными аргиллитами склона устьевого бара и песчаниками гребня устьевого бара, в которые врезаны песчаные отложения распределительных каналов. В гумидных обстановках верхняя часть разреза дельтовых отложений завершается маломощным (2-5 м) покровом глинистых карбонатных образований и торфа, накопленных в пределах дельтовой равнины между распределительными каналами.

Строение современных дельт описывается моделями, основанными на соотношении речных и бассейновых процессов. Первоначально таких моделей, предложенных Фишером и Брауном / 63 /, было четыре: лопастной тип и тип «птичья лапа», а также волновой и приливный типы. Первые два типа отнесены к конструктивным, а вторые два - к деструктивным дельтам. Позднее, статистический анализ строения современных дельт дал возможность расширить список моделей до шести типов и предложить для их классификации треугольную диаграмму с основными полями преимущественно речных, волновых и приливных дельт / 31 /. Пользуясь этой диаграммой нужно иметь в виду, что она построена на характеристике процессов, имеющих место только в пределах фронта дельты, и не учитывает всего разнообразия режимов дельтовой равнины. Для более полной характеристики каждого выделенного типа современных дельт целесообразно давать подробное описание морфологии дельтовой равнины, которая может кардинально меняться у одного и того же типа дельт.

Эрозионный контакт

Песчаный устьевой бар с укрупняющейся вверх гранулометрией

Шельфовые аргиллиты

Песчаники распределительного дельтового канала

Отложения болот дельтовой равнины

Обмелевающий и огрубляющийся кверху разрез

Рис. 15. Осадочные последовательности проградирующей дельты / 68 /

Для распознавания ископаемых дельт необходимо установить три принципиальные литофациальные ассоциации, генетически связанные внутри единой дельтовой системы: ассоциацию дельтовой равнины, ассоциацию фронта дельты и ассоциацию отмирания дельты / 31, 39 /. Особенности строения каждой из этих литофациальных ассоциаций позволяют реконструировать не только собственно дельтовые обстановки, но и установить их принадлежность к одному из модельных типов дельт – речному, волновому или приливному.

2.2.1. Речные дельты

Формирование этого типа дельт происходит при доминирующем влиянии речных процессов, при которых в море выносится больше наносов, чем морские течения и волны в состоянии переработать. Аллювиальная равнина – лопастная в плане и клиновидная в разрезе - продвигается, нарастая в сторону моря (рис. 16).

Ассоциация речной дельтовой равнины включает отложения крупных дельтовых каналов, а также образования более мелких межканальных аккумулятивных форм – второстепенных каналов промоин, конусов выноса промоин, намывных валов и малых устьевых баров / 31 /.

Дельтовые каналы на равнинах с высокими градиентами уклонов характеризуются низкой извилистостью и наличием многочисленных внутрирусловых баров, сложенных песчаным материалом.

Пески пойменных разливов

Отложения продельты

Песчаные отложения устьевого бара

Песчаные отложения распределительного дельтового канала

Рис. 16. Схема строения речной дельты и типовая вертикальная последовательность отложений / 56 /.

Частое разветвление каналов приводит к формированию обширного конусообразного песчаного покрова. В обстановке низкоградиентной прибрежной равнины формируются узкие распределительные дельтовые каналы, ограниченные береговыми валами и разделенные илистой поймой. Каналы выполнены хорошо отсортированными средне-тонкозернистыми песчаниками мощностью до 15-20 м с эрозионной границей в основании и с однородными или постепенно уменьшающимися размерами зерен вверх по разрезу. Параметр ширина/мощность для этих песчаных отложений составляет 50-100. Дельтовые каналы отражают относительно стационарные условия разгрузки и по гидродинамическому режиму подобны речным руслам. Поверхности размыва в их основании маркируются обломками аргиллитов и алевролитов, фрагментами растений. Песчаникам свойственны различные текстуры: мульдообразная и плоская косая слоистость, параллельная слоистость и слоистость ряби течения. Тела песчаников могут быть одно- или многоярусными, причем первые из них обычно тяготеют к нижней части дельтовой равнины, а вторые – к ее верхней части / 31 /. Деградация и отмирание каналов приводят к их заполнению более тонкозернистым материалом с тенденцией к уменьшению размеров зерен вверх по разрезу. Эта часть выполнения дельтовых каналов распознается по наличию в разрезе алевролитов со слоистостью ряби, редких тонких песчаников конусов выноса промоин, глинистых сланцев с обильными растительными остатками, прослоев углей.

Второстепенные каналы промоин возникают при размыве полыми водами основного дельтового канала, по которому часть обломочного материала выносится на прилегающую пойму. Каналы выполнены песчаным материалом мощностью 1-4 м с многочисленными следами размыва и глинистыми прослоями. Поступление песчаного материала в каналы происходит в периоды паводковых вод, с которыми связаны и многочисленные размывы в песчаных толщах. В стадии низкой воды каналы заполняются глинистым материалом, в верхней части разрезов нередко встречаются палеопочвы, а в благоприятных климатических условиях здесь может накапливаться торф.

Конуса выноса промоин представлены линзовидными или пластообразными телами с эрозионными подошвами, которые характеризуются последовательностью текстур, отражающей убывание силы потока и уменьшением размеров зерен кверху. Конуса выноса непосредственно связаны с каналами промоин и наиболее активно формируются в периоды паводковых вод. В основании они сложены тонкозернистыми песчаниками, которые постепенно переходят вверх и по латерали в алевролиты и аргиллиты, осажденные из взвеси во время спада паводков. По особенностям строения разрезов и гидродинамическому режиму осадконакопления рассматриваемые образования весьма близки к пескам пойменных разливов речных обстановок.

Намывные валы обрамляют по краям дельтовые каналы и образуются в периоды паводковых наводнений. В их строении преобладают многочисленные тонкие, размытые в основании слои песчаников со слоистостью ряби или горизонтальной слоистостью. В стороны от края каналов песчаные слои становятся тоньше, размер зерен уменьшается; вверх по разрезу они сменяются аргиллитами и алевролитами.

Малые устьевые бары возникают при разгрузке каналов промоин в небольшие дельтовые озера. Возникающий при этом аккумулятивный конус имеет отчетливое регрессивное строение с постепенным увеличением размера зерен кверху, что отражает увеличивающееся влияние течений волочения по мере продвижения бара. Песчаные разрезы локально эродированы каналом промоины, питающим устьевой бар.

Ассоциация фронта дельты. Большинство разрезов фронта речной дельты представлено устойчивым сочетанием аргиллитов, алевролитов и разнозернистых песчаников, являющихся продуктами отложения осадков в прибрежной части седиментационных бассейнов. Основным элементом строения фронта дельты является устьевой бар, маркирующий местоположение устья дельтового канала. При большом удалении дельтовых рукавов друг от друга образуются локализованные тела песчаников устьевых баров с заметными вариациями в мощности и изменчивым внутренним строением в разных их частях. В случае многочисленных и близко расположенных дельтовых каналов устьевые бары соединяются и образуют единое тело песчаника фронта дельты.

Как правило, разрезы баровых отложений начинаются с мощной однородной толщи аргиллитов с тонкими прослоями алевролитов, осажденных из взвеси в наиболее удаленной от побережья обстановке продельты (рис. 17). Отложения характеризуются тонкой прерывисто-слоистой текстурой, иногда массивным строением, нарушенным процессами биотурбации. В небольшом количестве присутствует морская фауна, отмечается растительный детрит, поступающий вместе с осадками из дельтовых каналов. Выше залегают глинистые алевролиты, в которых периодически встречаются прослои более грубозернистых алевролитов и песчаников. Эти отложения соответствуют более мелководной зоне склона бара, в пределах которой породы нарушены гравитационно-оползневыми деформациями. Еще выше по разрезу расположены песчаные отложения с троговой и крупной косой параллельной слоистостью, сменяемой кверху асимметричной слоистостью ряби, свидетельствующей о волновой переработке поступающего материала. Завершается разрез устьевого бара тонкозернистыми алеврито-глинистыми отложениями дельтовой равнины.

Песчаники устьевых баров имеют несколько меньшую мощность (5-10 м и меньше), чем песчаные отложения распределительных каналов дельтовой равнины, однако они распространены значительно шире и вместе с береговыми и барьерными трансгрессивными песчаными отложениями слагают основной объем коллектора фронта дельты. Параметр ширина/мощность для баровых песчаников достигает 1000.

Рис. 17. Типовой разрез устьевого бара / 64 /.

Ассоциация отмирания дельты. Отмирание дельтовых лопастей вызвано изменением направления распределительных каналов, подъемом уровня моря, колебаниями в поступлении осадочного материала, обусловленными изменениями климата в области сноса или тектоническими причинами перехвата рек. По всей отмирающей части дельты откладывается тонкий, но хорошо выраженный маркирующий слой. В отложениях нижней и средней частей фронта дельты появляются зоны интенсивной биотурбации, иногда сопровождаемые накоплением тонких, обогащенных морской фауной глинистых или карбонатных слоев, указывающих на уменьшение скорости осадконакопления. В верхней части фронта дельты ассоциация отмирания включает маломощную толщу интенсивно биотурбированных кварцевых песчаников трансгрессивного типа, являющихся продуктами переработки устьевых баров наступающими морскими водами. В нижней части дельтовой равнины отлагается тонкий горизонт аргиллитов и алевролитов с обильной морской и солоноватоводной фауной, а верхняя часть дельтовой равнины осушается, покрывается растительностью и в благоприятных климатических условиях может накапливать обширные слои торфа.

Несмотря на незначительную роль в разрезе дельты, ассоциация отмирания имеет важное значение для корреляции разрезов, восстановления истории осадконакопления и выяснения палеогеографических условий прилегающего морского бассейна.

2.2.2. Волновые дельты

Этот тип дельт встречается на открытых побережьях морских водоемов, подвергающихся штормовому воздействию с доминирующей волновой транспортировкой осадков на фронте дельты / 31 /. На волновых побережьях дельты имеют серповидную или прямолинейную в плане форму и характеризуются меньшим количеством распределительных каналов, чем в речных и приливных типах дельт (рис. 18).

Ассоциация дельтовой равнины. Волновые дельты формируют пляжево-баровое побережье, которое отгораживает и защищает дельтовую равнину. Лишь местами в мелководных открытых заливах дельтовой равнины могут действовать вызванные ветрами волны. Они перерабатывают верхние части песков промоин в малые песчаные косы с образованием мелко- и крупномасштабных разрезов регрессивного типа, завершающихся слоями волновых песков. Последние надежно распознаются по хорошей отсортированности материала, наличию параллельной слоистости и знаков волновой ряби. На остальной части дельтовой равнины осадконакопление происходит в пределах распределительных дельтовых каналов и разделяющей их пойме с образованием породных ассоциаций малых аккумулятивных форм аналогичных дельте речного типа.

Ассоциация фронта дельты формируется в результате перераспределения большей части осадков, поступающих в область фронта дельты, волнами и вдольбереговыми течениями. Осадочный материал разносится параллельно побережью и образует обширные пояса берегового и прибрежного песка. Эти отложения могут распространяться на десятки и сотни километров вдоль побережья. Здесь не образуются хорошо выраженные устьевые бары, а изобаты параллельны пляжевой береговой линии. В продвижение обычно вовлекается весь фронт дельты, позади береговой линии остаются отмершие береговые валы, а в пределах дельтовой равнины могут встречаться эоловые дюны и удлиненные лагуны между валами. В плане валы разделены на отдельные группы несогласиями, которые отражают изменения в положении береговой линии, вызванные сменой направления вдольберегового течения или положения дельтовых каналов.

Отложения песков пойменных разливов

Отложения прибрежных песков

Отложения устьевого бара

Отложения продельты

Рис. 18. Схема строения волновой дельты и типовая вертикальная последовательность отложений / 55 /.

Песчаники волнового фронта дельты образуют регрессивные огрубляющиеся вверх последовательности мощностью до 10-15 м; параметр ширина/мощность для этих отложений может достигать нескольких тысяч единиц. Идеализированный регрессивный разрез имеет следующий вид: в основании залегают биотурбированные аргиллиты с включениями морской фауны, выше они сменяются переслаивающимися аргиллитами, алевролитами и песчаниками со следами волновой эрозии, сортировки и с косой слоистостью. Завершается разрез хорошо сортированным песчаником с параллельной и слабонаклонной слоистостью, представляющим высокоэнергетическую обстановку пляжа. Местами регрессивные разрезы эродированы песчаниками флювиальных дельтовых каналов, слагающими многоярусные тела с нейтральным гранулометрическим профилем.

Ассоциация отмирания дельты. При отмирании волновой дельты ее фронтальная часть интенсивно перерабатывается волнами, а большая часть дельтового комплекса перекрывается трансгрессивными отложениями. В итоге в пределах фронта дельты остаются неполные эродированные регрессивные разрезы с локально сохранившимися песчаниками флювиальных дельтовых каналов.

2.2.3. Приливные дельты

Преимущественно приливной тип дельт формируется на открытых побережьях океанов, а также в узких удлиненных бассейнах или заливах, связанных с океаном. В таких обстановках дельтовые отложения подвергаются значительному воздействию приливных течений, способных транспортировать большие объемы осадков / 31 /. Приливные течения перераспределяют приносимые реками осадки, формируя приливные песчаные гряды, радиально расположенные по отношению к устьям каналов (рис. 19).

Ассоциация дельтовой равнины. В областях умеренно- и высокоамплитудных приливов морские воды проникают в дельтовые рукава, переливаются через их берега и затопляют внутридельтовое пространство. В пределах нижней части дельтовой равнины формируются песчаные отложения, связанные с крупными приливными дельтовыми каналами, приливными отмелями в мелких каналах, образованных системами приливных водотоков.

Отложения дельтовой равнины

Песчаные отложения приливного канала

Песчаные отложения приливного бара

Отложения дистальной части приливного бара

Рис. 19. Схема строения приливной дельты и типовая вертикальная последовательность отложений / 56 /.

Отложения приливных дельтовых каналов начинаются с грубого внутриформационного галечника с фрагментами морской фауны, перекрытого песками сначала с дециметровой грубой косой слоистостью, а выше с мелкой сантиметровой косой слоистостью. Вверх по разрезу происходит уменьшение размеров обломочного материала, в песчаниках появляется больше глинистой примеси, отмечаются многочисленные ходы илоедов. Разрезы песчаников рукавов верхней зоны дельтовой равнины обычно завершаются глинистыми отложениями с корненосными горизонтами, тогда как разрезы прибрежных приливных каналов заканчиваются параллельно-слоистыми прибрежными баровыми песчаниками.

Приливные дельтовые каналы характеризуются незначительной извилистостью и высоким значением отношения ширины к глубине. Они резко отличаются от формы флювиальных дельтовых каналов с параллельными профилями берегов, обрамленными прибрежными валами (рис. 20).

Флювиальный канал

Перенос осадков

Чистые пески   Глинистые пески Глины

Осадочные фации

Низко энергетичный Высоко энергетичный

Приливной канал

Дата добавления: 2014-12-16