準噶爾盆地南安集海河剖面中侏羅統頭屯河組淺水三角洲沉積特征

付文俊，張昌民，冀東升，婁 林，劉家樂，王緒龍

（1.長江大學地球科學學院，武漢 430100；2.中國石油新疆油田分公司，新疆克拉瑪依 830013）

0 引言

淺水三角洲是一種發育于水體較淺、構造穩定、物源供給充足、地形相對平緩的沉積環境的特殊三角洲類型［1-3］。國內外眾多學者針對不同地區淺水三角洲沉積特征做了大量深入研究，揭示淺水三角洲的水動力特征、微相類型及內部結構與典型三角洲有很大不同［4-6］，具體表現為淺水三角洲一般以河流作用為主，以分流河道及水下分流河道為骨架砂體，不具備吉爾伯特型（Gilbert）三角洲頂積層、前積層和底積層的3 層式剖面結構［7-9］。然而，目前很多研究顯示，由于淺水湖盆坡度較小，在干濕交替氣候環境下，極易導致湖平面高頻振蕩，形成一種河流與波浪共同作用的淺水三角洲［10-12］。為此我國學者相繼提出了湖平面波動［10-11］、湖岸線變遷［13］、河湖交匯［14］等因素控制下的淺水三角洲沉積模式。這些模式均體現了波浪作用對前緣砂體的影響，并控制了淺水三角洲的沉積特征及發育模式［15］，然而這些研究大多是通過分析地下及現代沉積完成的，缺少直觀的野外露頭資料。目前這種類型的淺水三角洲沉積模式研究尚需更多的研究實例進行佐證并完善。

準噶爾盆地南緣具備良好的石油地質條件，西湖1 井和獨山1 井均鉆遇侏羅系頭屯河組，并見良好油氣顯示［16］，頭屯河組作為準噶爾盆地南緣重要的儲集層系逐漸受到關注［17-18］。學者們對準噶爾盆地南緣頭屯河組沉積特征已做深入研究，主要觀點認為該層系發育河流沉積［19-22］，但對于河流類型為曲流河［19，23］還是辮狀河［20-21］存在不同看法。譚程鵬等［24］提出了辮曲演化模式，認為頭屯河組下部發育辮狀河沉積，并逐漸過渡為上部的曲流河沉積。近年來一些學者通過露頭與井下資料的對比，認為在阜東及烏魯木齊等地區頭屯河組主要發育淺水三角洲—湖泊沉積體系［25-27］。準噶爾盆地南緣頭屯河組沉積時期正處于天山山脈不斷隆升的構造活動期［28］，盆地南緣地區毗鄰造山帶，古地形、地貌復雜，沉積環境變化快，發育的沉積體系類型眾多。對研究區沉積體系特征的研究尚不深入，嚴重制約了頭屯河組油氣藏的勘探部署及有利區選擇。通過對南安集海河剖面頭屯河組的沉積學研究，分析頭屯河組的沉積特征及沉積相類型，探討在季節性河流和湖平面變化的共同作用下的沉積演化模式，以期為本區的沉積體系研究提供新的資料，為研究該類型的淺水三角洲沉積提供參考依據。

1 地質概況

準噶爾盆地為一個大型復合疊加盆地，石炭紀以海陸過渡相為主，晚石炭世海水全部退出［29］，盆地進入內陸相湖盆發育階段［30］。二疊紀—三疊紀發育一套整體上由粗變細的碎屑巖建造［31］。早—中侏羅世，整個準噶爾盆地處于區域伸展及緩慢沉降階段，為陸內坳陷期［25］，湖盆急劇萎縮并消亡，水體較淺，地形較平緩［32］，為淺水三角洲沉積的發育奠定了基礎。

準噶爾盆地南緣位于北天山山前，東西長500 km，南北寬40～60 km，面積約為2.1×104km2，可劃分為西部的四棵樹凹陷，東部的阜康斷裂帶，北部的霍瑪背斜帶和山前的齊古斷褶帶4 個二級構造單元［33］（圖1）。本區經歷了晚海西、印支-燕山、喜馬拉雅期等3 個構造期不同構造體系的疊加，形成了3個逆沖褶皺帶，發育了一系列的背斜構造［17-18］。南安集海河剖面位于準南山前第一構造帶，在四棵樹凹陷和齊古斷褶帶交界處，處于南安集海背斜南翼，位于沙灣縣安集海鎮以西，距奎屯市直線距離約40 km，距沙灣縣直線距離約50 km。該區出露三疊系—第四系的6 套地層，其中侏羅系自下而上可劃分為下侏羅統八道灣組和三工河組、中侏羅統西山窯組和頭屯河組、上侏羅統齊古組和喀拉扎組。

2 沉積特征

準噶爾盆地南安集海地區中侏羅統頭屯河組實測厚度為246 m，可分為3 段（圖2a）：頭屯河組一段厚度為152 m，主要發育灰黃色的細砂巖、含礫砂巖和灰色或深綠色的粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖，黃色粉砂巖和深灰色泥巖呈指狀交錯分布（圖2b—2h）；頭屯河組二段厚度為55 m，以灰色或灰綠色的細砂巖、粉砂巖為主，夾有雜色的泥巖、粉砂質泥巖，砂巖橫向厚度變化較大（圖2i，2j）；頭屯河組三段厚度為39 m，巖性主要為灰色、紅色、紅褐色及雜色的泥巖和粉砂質泥巖，發育少量紅棕色、橘黃色的細砂巖（圖2k）。

圖2 準噶爾盆地南安集海河剖面中侏羅統頭屯河組地層顏色及整體特征Fig.2 Stratum color and overall characteristics of Middle Jurassic Toutunhe Formation in southern Anjihai river outcrops，southern margin of Junggar Basin

2.1 地層顏色

泥巖顏色是恢復古沉積環境和反映水體深度的重要標志。南安集海河剖面頭屯河組主要為灰白色、灰綠色等過渡色泥巖，并夾雜著不同程度的氧化色或還原色泥巖，地層顏色多變，這是淺水沉積環境的典型特征，反映了當時動蕩的水體環境。頭一段主要發育灰黑色、棕色等深色系泥巖，氧化色泥巖較少，指示了頭屯河組沉積早期半干旱氣候條件下發育的沼澤環境。頭二段主要為橘黃色、紫紅色與灰綠色、灰黑色的泥巖互層，3 個色系的泥巖均有沉積，其中還原色泥巖出現較少，說明此時整體的氣候條件開始變得干旱，水平面變化更加頻繁。頭三段泥巖主要呈深綠色、灰綠色、黃色、黃綠色、淺綠色的沉積序列，中部主要為紅褐色、橘黃色的泥巖沉積，頂部則發育灰綠色、灰黑色的泥巖（圖2k），反映了一個完整的湖平面上升過程。

2.2 沉積構造

沉積構造類型是指示水動力條件、沉積速度、沉積環境和沉積相類型的重要標志。研究區砂巖中廣泛發育大型槽狀交錯層理、板狀交錯層理、平行層理、沖洗交錯層理和浪成沙紋層理（圖3a—3e）。槽狀交錯層理層系寬度為3～5 m，常與板狀交錯層理、平行層理共生。平行層理剝開面上可見明顯的剝離線理構造（圖3f），砂巖底部常常發育侵蝕沖刷面，這些構造指示一種較強水動力條件下，水淺流急的河流環境。沖洗交錯層理是水體來回沖刷形成的，其層系界面呈楔狀低角度相交，層系頂部被切蝕，常見于濱淺湖灘壩環境中。浪成沙紋層理在頭屯河組二、三段細砂巖中大量發育，具有前積層傾向相反，內部紋層呈“人”字形的特征，指示波浪作用的成因。頭屯河組地層在野外的典型識別標志是風化形成的蜂窩狀砂巖（圖3g）。頭屯河組粉砂巖和泥巖中發育水平層理、塊狀層理、流水沙紋層理、泄水構造和生物遺跡（圖3h—3l）。水平層理、流水沙紋層理是在水體較淺、水動力較弱的環境下由懸浮物沉積而成，主要發育于分流間洼地。泄水構造只發育在局部地層，是由松散沉積物內孔隙水快速泄出而形成，一般認為是三角洲前緣的重要標志［34］。黑色泥巖中發育植物葉片、植物根系及炭屑，這是典型的沼澤環境特征。在粉砂巖中可見大量的生物鉆孔和生物活動遺跡，其形態不規則，判斷為淺水生物活動造成。

圖3 準噶爾盆地南安集海河剖面中侏羅統頭屯河組沉積構造特征Fig.3 Sedimentary structural characteristics of Middle Jurassic Toutunhe Formation in southern Anjihai river outcrops，southern margin of Junggar Basin

2.3 特殊礦物標志

鈣質結核是由碳酸鈣組成的自生礦物集合體，一般認為是在干旱—半干旱的平原或低地的土壤中由蒸發或者淋濾形成的［35］，是分析古氣候的重要標志。根據頭屯河組鈣質結核的巖石學特征，可將其分為2 類。Ⅰ類鈣質結核呈紫紅色，形狀以橢球狀為主，結核塊徑最大者為20～25 cm，最小者為2～5 cm，一般沉積于粉砂巖中，且順層分布，在野外滴酸后劇烈出氣泡（圖4a，4b）。這類結核表面可見清晰的層理，說明是沉積期的產物，鏡下觀察可見其成分主要為微晶方解石和少量石英晶體（圖4c），分析化驗得知其Fe2O3和CaO 含量較高。Ⅱ類鈣質結核一般為姜狀或次棱角狀，垂直地層或順層分布，橫向發育不穩定（圖4d，4e），一般出現在泥巖之間，后期風化作用更為明顯，破碎嚴重。結核表面被黏土礦物包裹，顏色為紫紅色，但鐵元素含量并不高。鏡下薄片顯示Ⅱ類鈣質結核主要由微晶方解石組成，石英顆粒存在不同程度的溶蝕現象，含少量的泥質及陸源碎屑物質，應該是成巖期形成的（圖4f）。

圖4 準噶爾盆地南安集海河剖面中侏羅統頭屯河組特殊礦物標志Fig.4 Special mineral marks of Middle Jurassic Toutunhe Formation in southern Anjihai river outcrops，southern margin of Junggar Basin

根據對比吳道祥等［36］在淮北平原的研究，從頭屯河組鈣質結核的分布情況來看，Ⅰ類鈣質結核是隨著湖水的大量蒸發，碳酸鹽礦物不斷析出并膠結成核，主要發育于湖盆淺水環境中。Ⅱ類鈣質結核則是地下水經土壤淋濾作用形成于沼澤濕地或小型局限湖泊中。2 類鈣質結核均指示了地勢平坦、氣候炎熱、暴露氧化的環境。此外在頭屯河組一段底部，發現大量石膏晶體，沿層面或在砂巖裂縫中充填發育（圖4g，4h），是在極端干旱環境下湖水大量蒸發而形成的一類礦物。

2.4 地球化學特征

為了對頭屯河組的氧化還原條件和古氣候進行研究，在南安集海河剖面取樣12 塊，進行主微量元素分析。Jones 等［37］在研究挪威北海維京群的湖相泥巖沉積時，認為V/Cr 和V/（V+Ni）值是有效判別古氧化還原環境的可靠參數，在氧化環境中，V/（V+Ni）值一般小于0.6，V/Cr 值則小于2.0，在還原環境中，V/（V+Ni）值大于0.77，V/Cr 值大于4.25。頭屯河組樣品中V/Cr 值為1.22～1.87，平均值為1.55；V/（V+Ni）值為0.32～0.39，平均值為0.37，總體反映了強氧化環境（圖5）。

圖5 準噶爾盆地南安集海河剖面中侏羅統頭屯河組巖石地球化學及沉積環境特征Fig.5 Characteristics of rock geochemistry and sedimentary environment of Middle Jurassic Toutunhe Formation in southern Anjihai river outcrops，southern margin of Junggar Basin

Sr/Ba 是古鹽度判別的有效指標。一般而言當Sr/Ba 值小于0.6，0.6～1.0 和大于1 時分別指示淡水、半咸水和海水沉積［38］。在實際研究中，不同地區的Sr/Ba 值存在很大差異，徐子蘇［39］在準噶爾盆地西北緣大西溝地區測量的頭屯河組Sr/Ba 值為0.15～1.46，與此次研究測量的值（0.15～0.97）較為接近，且呈先增后減的變化趨勢（圖5）。表明頭屯河組沉積早期湖水含鹽量升高，此時湖水的蒸發量大于降雨量，指示了當時氣候逐漸干旱炎熱，在中晚期氣候又開始趨于潮濕的特點。

在沉積速率穩定的湖相泥巖中La 和Co 元素的豐度與水深存在密切聯系。通過對La 和Co 元素含量的計算，可以對古水深進行定量分析，本文采用該方法來推算研究區屯河頭組沉積期的古水深，其公式如下：

式中：t為陸源Co 對樣品的影響；SLa為實測樣品中La 元素的豐度，mg/kg；NLa為陸源碎屑巖中La 元素的平均豐度，取值為38.99 mg/kg；Vs為樣品沉積時的沉積速率，m/Ma；Vo為正常環境的沉積速率，取值為0.2×103m/Ma；NCo為一般湖泊沉積物中Co 元素豐度的平均值，取值為20 mg/kg；SCo為實測樣品Co元素的豐度，mg/kg；TCo為陸源碎屑巖中Co 元素豐度的平均值，取值為4.68 mg/kg；H為古水深，m。

計算結果顯示，頭屯河組沉積期湖盆水深為10.6～27.8 m，平均值為18.7 m，揭示頭屯河組沉積期水體相對較淺，且水體深度變化頻繁。

2.5 粒度分布特征

選取研究區內典型樣品進行粒度分析，從而對不同相帶的沉積物搬運介質、水動力條件進行研究。從粒度累計概率曲線形態來看，可劃分出3 種類型的曲線：二段式、三段式和四段式。三段式曲線由滾動總體、跳躍總體和懸浮總體構成，跳躍總體概率多為70%～80%，曲線傾角為65°～70°，標準偏差為1.79，偏度為正，沉積物分選較差；跳躍總體與懸浮總體交點在粒度Φ值2.0 左右，反映中等的穩定牽引流沉積特點（圖6a）。四段式總體由2個跳躍總體、1 個懸浮總體和1 個過渡總體構成，跳躍組分概率約為50%，懸浮總體累計概率小于10%，跳躍與懸浮總體間的交點粒度Φ值為2.0～3.5（圖6b），反映在河流進入水下后，能量減弱，懸浮物快速堆積的特征。頭三段樣品沉積物粒度極小，粒度曲線以二段式為主，由跳躍和懸浮2 個組分構成，跳躍組分與懸浮組分的交點Φ值為3.27，兩者之間圓滑接觸，曲線傾角約為70°（圖6c），顯示砂體分選較好，反映了波浪對沉積砂體的沖刷和回流作用，具湖灘砂特點。

圖6 準噶爾盆地南安集海河剖面中侏羅統頭屯河組不同微相累計概率曲線特征Fig.6 Characteristics of cumulative probability curves of different microfacies of Middle Jurassic Toutunhe Formation in southern Anjihai river outcrops，southern margin of Junggar Basin

3 沉積微相類型

根據頭屯河組的沉積相標志劃分南安集海河剖面的沉積微相類型。研究區沉積相可劃分為淺水三角洲平原、淺水三角洲前緣和濱淺湖3 個沉積亞相（圖7）。頭一段沉積早期發育淺水三角洲平原，中期發育淺水三角洲前緣，晚期發育濱淺湖泥巖沉積；頭屯河組二段沉積早期為淺水三角洲平原沉積，中晚期為淺水三角洲前緣沉積；頭三段主要發育濱湖灘壩沉積。

圖7 準噶爾盆地南安集海河剖面中侏羅統頭屯河組微相類型Fig.7 Sedimentary microfacies types of Middle Jurassic Toutunhe Formation in southern Anjihai river outcrops，southern margin of Junggar Basin

3.1 淺水三角洲平原亞相

淺水三角洲平原位于水面以上，長期處于氧化環境，主要發育分流河道、分流河道間洼地2 種沉積微相，垂向序列為Ⅰ型和Ⅱ型（圖7）。

（1）分流河道微相

分流河道砂體以含礫砂巖、中—粗砂巖、細砂巖沉積為主，偶見化石。底部可見沖刷痕跡，部分可見滯留沉積礫巖層，向上巖性逐漸變為含礫砂巖、細砂巖，礫石分選較差，磨圓較好，成分復雜，發育大型槽狀交錯層理和板狀交錯層理；頂部多發育平行層理，粒度分布曲線以三段式為主，反映較強的水動力特征，垂向序列以正韻律為主。

頭屯河組分流河道具有拼接式和切疊式2 種接觸樣式。頭一段①號河道可劃分為3 期，最大一期河道橫向延伸約50 m，縱向上厚8 m，具明顯沖刷充填構造，多期河道在橫向呈半接觸的拼接樣式。在露頭上表現為河道砂體呈帶狀零散分布（圖8a，8b），縱向上被泥質夾層隔開，具有明顯間斷性正韻律的二元結構（圖8c，8d）。頭二段⑥號分流河道相互切疊，巖性以棕褐色細礫巖、砂礫巖和顆粒支撐的砂巖為主（圖8e，8f）。河道規模大且呈豆莢狀并聯模式，河道砂體相互侵蝕切割，橫向延伸達250 m，縱向上厚17.5 m，寬厚比顯著增大，這主要是由于陣發性洪流發育、河道頻繁改道、原河道經常受到河流的二次侵蝕所形成。

圖8 準噶爾盆地南安集海河剖面中侏羅統頭屯河組分流河道砂體特征Fig.8 Characteristics of distributary channel sand bodies of Middle Jurassic Toutunhe Formation in southern Anjihai river outcrops，southern margin of Junggar Basin

（2）分流河道間洼地微相

分流河道間洼地是指三角洲平原河道外側及河道間的滯水地帶，水動力弱，為還原環境。該類微相沉積物以深色泥質為主，薄煤層、炭質泥巖層發育，炭質泥巖中常見植物根莖；泥巖中發育塊狀層理和水平層理，常與粉砂巖互層形成韻律層理；粉砂巖中可見沙紋層理，由細粒沉積物溢岸沉積形成；含植物炭屑、鈣質結核和石膏晶體，其中鈣質結核呈姜狀或不規則狀，不均勻分布于磚紅色、紫紅色泥巖中。

3.2 淺水三角洲前緣亞相

研究區頭屯河組淺水三角洲前緣主要發育水下分流河道、分流間灣和前緣席狀砂微相。淺水三角洲前緣沉積物顏色以淺綠色、淺黃色等過渡色為主，主要垂向序列為Ⅲ，Ⅳ和Ⅴ型。淺水三角洲前緣位于水面以下，同時受河流和湖浪作用。一直以來，水下分流河道砂體被認為是淺水三角洲前緣的主要砂體［12］，近年來一些研究表明，在高頻湖平面波動背景下，波浪的改造作用會使分流河道及河口壩砂體席狀化［10］，席狀砂成為淺水三角洲前緣的主要砂體。

（1）水下分流河道

水下分流河道是河道延伸到水下的部分，其沉積特征與水上分流河道有一定相似之處，不同之處在于，水下分流河道變淺，分叉變多，沉積物粒度較水上分流河道小，粒度曲線由跳躍和懸浮組分2 部分組成。水下分流河道常發育于三角洲前緣席狀砂或分流間灣泥坪之上，以灰白色細砂巖為主，生物擾動程度低，植物化石少見；單期河道厚度為1～5 m，發育槽狀交錯層理、平行層理、塊狀層理、沙紋層理，底部有時可見沖刷面。

（2）分流間灣

分流間灣是水下分流河道之間相對低洼的湖灣區，在研究區三角洲前緣亞相中較為發育。該類微相以泥巖沉積為主，含少量粉砂質泥巖及粉砂巖。泥巖單層厚度0.5～3.0 m，泥巖顏色以灰黑色、灰白色、灰綠色為主，發育塊狀層理、泄水構造，局部可見生物蟲孔及生物活動遺跡。沉積作用以懸浮沉積為主，呈弱正韻律，反映較弱的水動力環境，發育Ⅰ型鈣質結核。

（3）前緣席狀砂

前緣席狀砂主要由片狀、條帶狀、分選好、砂質純凈的細砂巖和粉砂巖組成。由于湖水的沖刷和淘洗作用使泥質被帶走，僅砂質沉積物被保存下來，砂體顆粒較分流河道砂體細，粒度分布曲線顯示為二段式，主要發育浪成沙紋層理。該類型砂體可分為分流河道末端席狀砂和浪控席狀砂［40］2 種類型。分流河道末端席狀砂是由于末梢水下分流河道水動力減弱，而湖水的頂托作用不斷增強，最后沉積物在末端擴散形成。這類席狀砂在露頭上體現為一系列呈黃色條帶狀的粉—細砂巖，其顆粒較細，分選較好，沉積構造不發育，總體上向湖及兩側呈變薄的趨勢，通常發育在水下分流河道的兩側及末端，橫向上延伸不遠，最長約20 m。浪控席狀砂是最大湖平面時期水下分流河道主體被湖浪改造形成的。淺水三角洲沉積時湖盆水體較淺，湖面季節性、周期性的頻繁波動導致湖岸線大范圍遷移，波浪作用導致水下分流河道席狀化，砂體發生橫向遷移并連接成片形成環狀分布的前緣席狀砂，厚度一般不超過2 m，具模糊的河道特征，發育大量的浪成沙紋層理，其底部有時還可見河道沖刷痕跡（圖9）。

圖9 準噶爾盆地南安集海河剖面中侏羅統頭屯河組淺水三角洲前緣席狀砂特征Fig.9 Characteristics of sheet sand in shallow water delta front of Middle Jurassic Toutunhe Formation in southern Anjihai river outcrops，southern margin of Junggar Basin

3.3 灘壩沉積

灘壩是分布于濱淺湖區，由波浪和沿岸流影響的呈席狀或帶狀的砂體［41-42］，是灘和壩的總稱。研究區頭屯河組灘壩以細砂巖、粉砂巖為主，含有少量的泥質粉砂巖，主要巖石類型為石英砂巖。在垂向上泥質粉砂巖和細砂巖互層，自下而上發育反旋回。灘壩受波浪和沿岸流反復沖刷，形成大量浪成低角度交錯層理和沖洗交錯層理，紋層傾角小于10°；橫向厚度變化大，砂體厚度通常小于5 m（圖10）；粒度分布曲線以二段式為主，砂巖粒度小，泥質含量低，分選極好。頭屯河組沉積期，波浪對碎屑物質的搬運和沉積作用是灘壩體系形成的直接原因。

圖10 準噶爾盆地南安集海河剖面中侏羅統頭屯河組灘壩砂體特征Fig.10 Characteristics of beach bar sand bodies of Middle Jurassic Toutunhe Formation in southern Anjihai river outcrops，southern margin of Junggar Basin

3.4 淺湖沉積

淺水湖泊與前三角洲不易分開，淺湖亞相由淺灰色的泥巖、粉砂質泥巖組成，局部為粉砂與泥巖互層。該類亞相發育塊狀層理、水平層理，泥巖中裂縫發育，裂縫長度為0.5～1.0 m，裂縫間距約為0.4 m，充填黑色泥巖、黃色泥質粉砂巖及石膏晶體。

4 沉積模式

中侏羅統頭屯河組沉積期，準噶爾盆地南安集海地區地形平緩，水體較淺，該區經歷了半干旱—干旱—濕潤的氣候演變過程，其間湖平面頻繁波動，湖岸線大范圍遷移導致不同水位下砂體的分布存在明顯差異［42-43］。根據南安集海河剖面頭屯河組的沉積特征、沉積相類型，建立了頭屯河組河控淺水三角洲和浪控淺水三角洲的沉積模式（圖11）。

圖11 準噶爾盆地南安集海河剖面中侏羅統頭屯河組沉積模式Fig.11 Depositional model of Middle Jurassic Toutunhe Formation in southern Anjihai river outcrops，southern margin of Junggar Basin

4.1 河控淺水三角洲

河控淺水三角洲主要發育于湖平面相對穩定期，該時期地形較緩，水體較淺，淺水三角洲砂體在沉積過程中河流作用占絕對優勢，湖浪擺動作用較弱，分流河道和水下分流河道占據主導地位。分流河道水動力較強，河流頻繁改道分叉，不斷向湖盆方向進積，次級河道下切能力減弱，多期河道呈拼接式疊置。分流河道間洼地廣泛發育沼澤沉積，以深灰色泥巖和Ⅱ型鈣質結核為主要特征。水下分流河道向湖中心長距離延伸，碎屑物質在河口區難以沉積，河口壩不發育。向湖區方向水下分流河道砂體變薄，逐漸演變為薄層透鏡狀砂體和席狀砂，濱淺湖區主要沉積淺灰色的塊狀泥巖（圖11a）。

4.2 浪控淺水三角洲

季節性的干濕交替氣候極易導致湖水周期性地上升與下降，湖平面頻繁震蕩容易發育浪控淺水三角洲。浪控淺水三角洲主要發育分流河道、前緣席狀砂和灘壩砂體。季節性洪流沖刷和侵蝕作用較強，致使浪控淺水三角洲分流河道砂體相互侵蝕切割，多期河道呈切疊式。洪水期水下分流河道砂體向前推進明顯，沉積物在水下分流河道末端擴散形成席狀砂。分流間灣水動力較弱，主要沉積泥質、粉砂質等細粒沉積物，發育Ⅰ型鈣質結核，砂、泥巖頻繁互層?？菟谇熬壣绑w進一步被湖泊水體改造，具有明顯的席狀化特征，呈寬帶狀或連片分布，形成浪控的席狀砂。當三角洲分流河道水流較弱或者斷流后，風浪對三角洲前緣進行改造，在湖浪、沖浪和沿岸流的共同作用下，淺水三角洲的邊緣地帶形成了呈狹長帶狀展布的灘壩（圖11b）。在湖平面高頻波動的情況下，上述的沉積作用反復進行，形成了席狀砂與分流間灣泥巖互層的沉積序列。

5 沉積演化

根據南安集海河剖面頭屯河組沉積微相垂向演變特征，將該地區頭屯河組沉積演化過程劃分為5 個階段，分別用T1—T5 表示。T1—T2 階段發育于頭屯河組一段，T3—T4 階段發育于頭屯河組二段，T5 階段發育于頭屯河組三段。從頭屯河組沉積早期到晚期，巖性逐漸變細，沉積模式由河控淺水三角洲向浪控淺水三角洲和濱淺湖相演化（圖12）。

T1 階段沉積位于頭一段下部，地層厚度約為100.0 m。該時期研究區頭屯河組處于半干旱氣候，湖平面相對中侏羅世早期已經下降，發育河控淺水三角洲平原分流河道和分流間洼地沉積（圖12a）。季節性河流的發育導致河流頻繁改道遷移，河流在接近河口區分叉增多，河道規模減小，在橫向上呈拼接式，多期河道之間發育泥質隔夾層，主要發育槽狀交錯層理和平行層理的粗—細砂巖。分流間洼地主要為沼澤濕地和河道溢岸沉積，沼澤濕地排水性較差，泥巖顏色以灰綠色、深灰色為主，溢岸沉積主要發育黃色的沙紋層理粉砂巖。

T2 階段沉積位于頭一段上部，地層厚度約為52.0 m。該階段研究區湖平面短暫升高，淺水三角洲發生退積，發育河控淺水三角洲前緣沉積（圖12b）。該沉積期較短，由于湖盆水體較淺，地勢平緩，河流水動力較強，水下分流河道延伸距離較遠。三角洲前緣以水下分流河道沉積為主，砂體較薄，粒度較小。分流間灣發育還原色泥巖沉積，在該段末期，沉積一段厚度為3～5 m 的濱淺湖泥巖。

T3 階段沉積位于頭二段下部，地層厚度約為17.5 m。該階段研究區氣候干旱炎熱，基準面下降，A/S（可容納空間/沉積物供給量）減小，湖面大范圍收縮，陣發性洪水發育。在汛期河道寬且水動力強，而在旱季，沉積物供給減少，此時水流被限制在汛期的河道之內，河流改道頻繁。季節性洪流沖刷和侵蝕作用較強，致使浪控淺水三角洲分流河道砂體相互侵蝕切割，多期河道呈切疊式。沼澤濕地時常干旱，以發育紅色等氧化色泥巖和Ⅰ型鈣質結核為特征（圖12c）。

T4 階段沉積位于頭二段上部，地層厚度約為7.5 m。進入這一階段，研究區湖平面開始上升，浪控淺水三角洲迅速從平原過渡到前緣沉積。由于季節性氣候的控制，湖平面升降頻繁，此時水下分流河道能量減弱，碎屑物在進入湖泊之后，搬運較短距離并在水下分流河道末端散開，形成朵狀的席狀砂體，另外部分保留下來的河道砂體最后也被波浪作用改造，形成席狀化水下分流河道。砂體在波浪的作用下發生橫向遷移并連接成片，形成大片席狀砂體和泥巖互層（圖12d）。

T5 階段沉積位于頭三段，地層厚度約為39.0 m。隨著氣候轉向溫暖濕潤，研究區湖平面進一步升高，擴張湖區及廣闊的平原地區為淺水所覆蓋，淺水三角洲大面積退積且朵體發生側移。該階段河流作用明顯開始減弱，沉積物供給不足，湖浪作用顯著增強，波浪對湖岸沉積物的改造作用強烈，先前沉積的淺水三角洲前緣的部分碎屑物質被湖浪改造再次搬運沉積，在新的三角洲朵體側緣形成了平行于湖岸呈帶狀展布的灘壩沉積（圖12e）。

準噶爾盆地南安集海頭屯河組的沉積演化過程顯示該區湖平面總體呈先下降再上升，頭一段發育河控淺水三角洲，頭二段發育浪控淺水三角洲，頭三段演變為濱淺湖沉積。頭一段河控淺水三角洲展布范圍跟隨湖平面的擴大而延伸，前緣展布呈一個大的朵體，前緣亞相含砂量較高，砂體總厚度較大，具備大前緣小平原的特征。伴隨頭一段沉積末期一次大范圍的湖侵，研究區沉積了一段厚度為3～5 m的濱淺湖泥巖，此后研究區經歷了一次長時間的沉積間斷。頭二段沉積時，由于氣候持續干旱，湖平面振蕩頻率和幅度增大，湖浪影響的范圍顯著增大，水動力減弱，前緣受波浪改造，淺水三角洲呈坨狀展布。頭三段沉積期內，隨著湖平面進一步上升，朵體遷移，碎屑物在波浪和沿岸流的改造下，形成灘壩砂體。最后全區基本演變為半深湖—深湖沉積，淺水三角洲沉積結束。

6 結論

（1）準噶爾盆地南安集海河剖面中侏羅統頭屯河組泥巖顏色多變，發育鈣質結核、石膏晶體、生物遺跡和植物根莖化石。砂巖中發育槽狀交錯層理、板狀交錯層理、平行層理等層理構造，其粒度分布曲線可劃分為二段式、三段式和四段式等3 種類型。通過對巖石地球化學特征分析，認為研究區頭屯河組經歷了半干旱—干旱—濕潤氣候的演變，沉積期湖盆水體較淺，湖平面變化頻繁。

（2）南安集海河剖面頭屯河組發育了一套以季節性淺水三角洲—湖泊為主的沉積體系，可識別出分流河道、分流間洼地、水下分流河道、分流間灣、席狀砂、灘壩等6 種微相類型。河流作用與波浪作用共同控制淺水三角洲的沉積特征，發育了河控淺水三角洲和浪控淺水三角洲2 種不同的淺水三角洲。河控淺水三角洲發育于氣候和湖平面的穩定時期，以分流河道與水下分流河道為主要砂體；浪控淺水三角洲發育于湖平面高頻振蕩期，以發育前緣席狀砂為主要特征，伴生發育灘壩砂體。

（3）南安集海河剖面頭屯河組經歷了5 個演化階段，湖平面總體呈先下降再上升的過程。淺水三角洲沉積受古氣候、河流作用和湖平面波動等眾多因素影響。頭一段發育河控淺水三角洲，分流河道向湖區長距離延伸，具備大前緣小平原的特征；頭二段沉積期氣候進一步干旱，在湖平面高頻振蕩的背景下發育浪控淺水三角洲，三角洲朵體呈坨狀展布；頭三段沉積期隨湖平面進一步升高，淺水三角洲朵體發生側移，前緣砂體受波浪改造形成灘壩砂體。