鄱陽(yáng)湖淺水三角洲分支河道分布特征

孫廷彬，國(guó)殿斌，李中超，王　玲1，，4，尹楠鑫1，，李勝玉

（1.中國(guó)石化中原油田分公司博士后工作站，河南濮陽(yáng)457000；2.中國(guó)石化中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南濮陽(yáng)457000；3.中國(guó)石油大學(xué)（北京）博士后流動(dòng)站，北京102249；4.西北大學(xué)博士后流動(dòng)站，西安710127；5.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，成都610059）

鄱陽(yáng)湖淺水三角洲分支河道分布特征

孫廷彬1，2，3，國(guó)殿斌2，李中超2，王玲1，2，4，尹楠鑫1，2，李勝玉5

（1.中國(guó)石化中原油田分公司博士后工作站，河南濮陽(yáng)457000；2.中國(guó)石化中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河南濮陽(yáng)457000；3.中國(guó)石油大學(xué)（北京）博士后流動(dòng)站，北京102249；4.西北大學(xué)博士后流動(dòng)站，西安710127；5.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，成都610059）

為揭示淺水三角洲分支河道砂體儲(chǔ)層平面展布規(guī)律，優(yōu)選贛江中支入鄱陽(yáng)湖形成的現(xiàn)代沉積三角洲為代表，利用高清衛(wèi)星圖像測(cè)量，統(tǒng)計(jì)了河道的分叉角度、分叉頻率及河道的彎曲度，并設(shè)計(jì)了一系列垂直于物源方向的弧形剖面進(jìn)行分支河道的寬度變化規(guī)律研究。結(jié)果表明，淺水三角洲分支河道的枝狀分叉角度多在30°左右，且隨著三角洲的推進(jìn)，河道分叉的頻率下降；河道寬度整體呈減小趨勢(shì)，且與河道分叉有密切關(guān)系：河道寬度減小速率隨河道分叉頻率的降低而減??；河道接近分叉口過(guò)程中寬度明顯增大，平均增幅達(dá)108%；分叉后的河道寬度明顯小于分叉前的主干河道，平均減幅為49%。

現(xiàn)代沉積；淺水三角洲；分支河道；定量表征；分布特征；鄱陽(yáng)湖

0　引言

野外露頭和現(xiàn)代沉積是進(jìn)行沉積學(xué)研究的重要資料，尤其是現(xiàn)代沉積的研究可以為油田勘探開(kāi)發(fā)工作中儲(chǔ)層描述與預(yù)測(cè)提供重要指導(dǎo)。近年來(lái)，有文獻(xiàn)相繼揭示了渤海灣、松遼和鄂爾多斯等盆地發(fā)育淺水三角洲沉積［1-3］，并引起了地質(zhì)學(xué)者的廣泛關(guān)注［4-11］。鄒才能等［4］與張昌民等［5］均認(rèn)為贛江三角洲為淺水三角洲，與鄂爾多斯盆地晚三疊世淺水三角洲及松遼盆地下白堊統(tǒng)泉頭組大型敞流湖盆三角洲屬同一種沉積類型。同時(shí)，淺水三角洲也是形成坳陷湖盆連片砂體及湖盆中心大面積砂體的典型沉積體系［4］。筆者通過(guò)解剖鄱陽(yáng)湖淺水三角洲現(xiàn)代沉積實(shí)例，總結(jié)分支河道砂體的平面展布規(guī)律，以期對(duì)地下相同沉積類型儲(chǔ)層砂體的精細(xì)刻畫與預(yù)測(cè)提供依據(jù)。

1　贛江三角洲基本概況

鄱陽(yáng)湖是贛江古河道在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)下不斷擴(kuò)張［12］、長(zhǎng)江洪水水位上升的背景下形成的內(nèi)陸湖盆。自2000年以來(lái)，鄱陽(yáng)湖經(jīng)過(guò)多次擴(kuò)張，形成現(xiàn)今的構(gòu)造格局［13］，盆地四周坡度小，高水位時(shí)湖泊面積可達(dá)4 647 km2，低水位時(shí)湖泊面積僅為146 km2。

贛江起源于鄱陽(yáng)湖南部凸起，流經(jīng)南昌后分流形成4條河道，河道類型為低彎度曲流河或順直河［4］，入湖后形成的贛江三角洲呈扇形，總面積約為1 600 km2［14］，是鄱陽(yáng)湖中最大的扇形沉積體（圖1）。贛江中支三角洲沉積的物源供給充足，規(guī)模大，形態(tài)完整、自然，保存好，具有緩坡沉積、砂體薄、分布廣及河道頻繁枝狀分叉的特征。

圖1　贛江三角洲地理?xiàng)l件及中支三角洲沉積朵葉體衛(wèi)星圖像Fig.1　The geographic characteristics of Ganjiang delta and the satellite picture of middle branch delta

2　研究思路與方法

本次研究?jī)?yōu)選了由目前贛江徑流量最大的支流形成的三角洲扇體為研究對(duì)象，測(cè)量范圍為湖岸線附近淺水區(qū)域的分支河道。經(jīng)衛(wèi)星圖像放大顯示，河道邊界清晰可辨，河道最寬處的測(cè)量寬度為260.1 m，誤差為1～5 m，測(cè)量數(shù)據(jù)可信度高。

觀察發(fā)現(xiàn)，鄱陽(yáng)湖三角洲相鄰分支河道分叉口之間的河道寬度具有多次遞增和遞減的變化，且河道的寬度變化與河道的分叉頻率關(guān)系密切。本次研究采用短間距、系統(tǒng)采樣和分叉口密集采樣的方式，對(duì)分支河道平面幾何學(xué)參數(shù)進(jìn)行高密度測(cè)量，定量表征參數(shù)的變化規(guī)律及參數(shù)間的相互關(guān)系。分支河道的定量表征內(nèi)容分為河道的分叉特征和河道的寬度特征。其中，河道的分叉特征包括河道的分叉頻率與分叉角度；河道的寬度特征包括順河道流向的河道寬度變化趨勢(shì)與河道分叉處的寬度變化。

（1）河道的優(yōu)選。本次研究所測(cè)量的河道均為同期沉積的有效河道（目前有水流動(dòng)的河道），保證了不同分支河道均來(lái)自同一物源，它們?yōu)橥诔练e并處于同一水動(dòng)力系統(tǒng)。

（2）單一河道的界定。本次研究?jī)?yōu)選并設(shè)定了7條單一河道，即將7條穩(wěn)定的末端分支河道向上游延伸連接到上一級(jí)主干河道所形成的長(zhǎng)河道。單一河道的界定更有利于清晰、精確地表征每條河道的寬度變化及相互之間的差異性。

（3）河道分叉角度的界定。本次研究發(fā)現(xiàn)，河道分叉后，在100 m以內(nèi)分支河道延伸方向往往會(huì)有變化，因而河道分叉口位置100 m以內(nèi)分支河道的分叉角往往與100～500 m的分叉角有差別，個(gè)別位置差別為30°左右。這種差別會(huì)影響分支河道平面繪圖時(shí)數(shù)據(jù)點(diǎn)的歸屬問(wèn)題，導(dǎo)致2種參數(shù)指導(dǎo)下的研究結(jié)果相去甚遠(yuǎn)。分析認(rèn)為，應(yīng)采用距河道分叉口位置為100～500 m分支河道的夾角作為分叉角，這也有利于指導(dǎo)三角洲分支河道的精細(xì)、準(zhǔn)確描述。

（4）河道寬度測(cè)量方法。分支河道的彎曲度小，側(cè)向侵蝕作用弱，河道的水面寬度與河道沉積砂體的寬度近似相等，河道寬度可采用河道的水面寬度值。其中，河道寬度測(cè)量時(shí)，測(cè)量線應(yīng)垂直于測(cè)量點(diǎn)處河流的流向。本文設(shè)計(jì)了一系列垂直于河道流向的弧形截面，且將弧形截面與河道的垂直交點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)。這種方法取得的測(cè)量點(diǎn)保證了同一截面上各測(cè)量點(diǎn)為同物源、同級(jí)分支、離河道近似等距，并可確保數(shù)據(jù)點(diǎn)之間具有可比性。最終，建立測(cè)量截面19個(gè)，截面間距為725 m，設(shè)計(jì)河道寬度測(cè)量點(diǎn)81處，河道分叉測(cè)量點(diǎn)12處（圖2）。

圖2　淺水三角洲分支河道及定量表征方法Fig.2　Measuring method of branch channel in shallow delta

3　河流三角洲的平面幾何學(xué)特征

3.1分支河道展布形態(tài)

本文設(shè)計(jì)了分支河道的分叉頻率與分叉角度來(lái)表征其分叉和彎曲特征。

（1）分支河道的分叉頻率。河道分叉是由于河流在入湖過(guò)程中，受到湖水的阻力作用，能量下降，導(dǎo)致河水底層攜帶的粗粒沉積物卸載而逐漸在河床上沉積，久而久之，沉積物逐漸累積增高而形成了沙壩。正是由于沙壩對(duì)水流的分割作用導(dǎo)致了河道的分叉。研究結(jié)果表明，在鄱陽(yáng)湖淺水三角洲中，隨著河流的推進(jìn)，從河流的第一個(gè)分叉點(diǎn)起，分支河道個(gè)數(shù)逐漸增加，而河道分叉頻率呈下降趨勢(shì)，由最初的1.5個(gè)/725 m減小為1.1個(gè)/725 m（圖3）。分支河道的分叉頻率與沉積坡地、沉積基底的抗侵蝕程度以及蓄水體的能量關(guān)系密切。分析認(rèn)為，在近物源位置，以砂質(zhì)沉積物為主，抗侵蝕能力強(qiáng)，容易形成頻繁、規(guī)則分叉的分支河道；在遠(yuǎn)離物源位置，以泥質(zhì)沉積物為主，抗侵蝕能力弱，河道分叉相對(duì)較少。

圖3　沿鄱陽(yáng)湖三角洲推進(jìn)方向河道分叉頻率Fig.3　The branching frequency of channel along the advancing direction of Poyang Lake delta

（2）分支河道的分叉角度。分支河道的分叉角度是反映分支河道平面演化和分布特征的基本參數(shù)。研究區(qū)不同分支河道分叉角度如表1所列。

表1　鄱陽(yáng)湖三角洲分支河道不同分叉角度分布頻率Table 1　Distribution frequency of channel branching angle in Poyang Lake delta

3.2分支河道寬度變化

本文設(shè)計(jì)了分支河道寬度變化趨勢(shì)，分支河道分叉前寬度變化，分支河道分叉前、后寬度比3個(gè)參數(shù)來(lái)表征分支河道寬度變化。

（1）分支河道寬度變化趨勢(shì)。受河道侵蝕過(guò)程中能量的損耗與湖水的阻力作用，分支河道在流動(dòng)過(guò)程中能量逐漸降低，導(dǎo)致河流的徑流量減小。此外受到河道分叉的影響，入湖河道逐級(jí)分叉后，多個(gè)次級(jí)分支河道共享了上一級(jí)分支河道的徑流量，導(dǎo)致河道變窄。研究結(jié)果表明，沿鄱陽(yáng)湖三角洲推進(jìn)方向，河道寬度總體呈減小趨勢(shì)［圖4（a）］，且河道寬度減小速率與河道分叉頻率關(guān)系密切［圖4（b）］：0～3 000 m分支河道寬度變化不大；3 000～9 000 m為河道快速分叉期，河道的寬度減小率較大，每388m河道長(zhǎng)度內(nèi)河道寬度減小10 m，河道寬度減小迅速；9 000 m以外河道分叉頻率降低，河道寬度減小率較小，河道寬度變化減緩。此外，在3 000～9 000 m河道快速分叉期內(nèi)，河道指數(shù)與河道寬度減小率呈正相關(guān)，隨著河道分叉頻率的下降，河道寬度的減小率相應(yīng)減小。

圖4　沿三角洲推進(jìn)方向河道寬度變化Fig.4　The change of channel width along the advancing direction of delta

（2）分支河道分叉前寬度變化。分支河道分叉前流動(dòng)過(guò)程中，由于河道淺且不穩(wěn)定，尤其是在靠近河道分叉口位置，隨著河口沙壩的逐漸堆積，河床空間變小，水流向兩側(cè)分流，對(duì)河床兩側(cè)形成侵蝕，導(dǎo)致河床寬度增加。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，河道寬度的變化平均增幅為108%，最大增幅為129%［圖5（a）］。分析認(rèn)為，分支河道分叉前寬度變化與水流能量、沉積基底性質(zhì)及河口壩規(guī)模密切相關(guān)。在高水流能量、松軟基底和河口壩規(guī)模較大的位置，容易導(dǎo)致河道分叉前寬度較大增加。

圖5　河道分叉口寬度變化Fig.5　The change of channel width near the branching position

（3）分支河道分叉前、后寬度比。河道分叉后，2個(gè)分支河道的徑流量均減小，河床變窄，導(dǎo)致河道的寬度減?。蹐D5（b）］。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，河道分叉后，河道寬度減幅多為20%～80%，平均減幅為49%。沿河道流向的多個(gè)分叉點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果表明，河道分叉后的河道寬度減幅有所增加，平均減幅由30%增加至70%。此外，分析認(rèn)為，河道分叉后寬度減小程度與河口壩位置及規(guī)模關(guān)系密切，它決定了分支河道的徑流量大小與能量強(qiáng)弱。在覆蓋區(qū)可以根據(jù)2個(gè)分支河道的厚度、巖性序列和粒度來(lái)判斷分支河道的相對(duì)強(qiáng)弱和寬度特征。

4　結(jié)論

（1）三角洲分支河道呈枝狀分叉，且分叉頻率隨河道延伸距離而變化，分叉角度多在30°左右。

（2）分支河道寬度變化與河道分叉頻率關(guān)系密切：河道接近分叉口位置時(shí)，寬度迅速增大，分叉后，河道寬度大幅度減?。浑S河道的逐級(jí)分叉，河道寬度迅速減小，且寬度的減小速率與河道分叉頻率呈正相關(guān)。

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（本文編輯：李在光）

Distribution characteristics of branch channel of shallow delta in Poyang Lake

Sun Tingbin1，2，3，Guo Dianbin2，Li Zhongchao2，Wang Ling1，2，4，Yin Nanxin1，2，Li Shengyu5
（1.Postdoctoral Work Station，Sinopec Zhongyuan Oilfield Company，Puyang 45700，Henan，China；2.Research Institute of Exploration and Development，Sinopec Zhongyuan Oilfield Company，Puyang 457000，Henan，China；3.Postdoctoral Center，China University of Petroleum，Beijing 102249，China；4.Postdoctoral Center，Northwest University，Xi’an 710127，China；5.Institute of Sedimentary Geology，Chendu University of Technology，Chendu 610059，China）

Contemporary delta in Poyang Lake was preferred to quantitatively characterize the sand body distribution rule of branch channel of shallow delta.The branching angle，branching frequency and bending of channel were measured by high-definition satellite pictures.The width variation of the branch channel was studied by intensive sampling on the base of a series of parallel curved profiles vertical to the provenance direction.The result shows that the channel is a dendritic shape with the branching angle being about 30°，and the branching frequency decreases with the advancing of the delta.The channel width has a decreasing tendency with the advancing of the river，and the variation is serious influenced by the branching process.The channel width decreasing rate decreases with the decreasing of the branching frequency；around the branching location，the channel width increases about 108%in average；the branch channel decreases about 49%compared to the width of pre-branching channel.

contemporary deposition；shallow delta；branch channel；quantitative characterization；distribution characteristics；PoyangLake

TE121.3

A

1673-8926（2015）05-0144-05

2015-04-21；

2015-06-13

河南省博士后科研資助項(xiàng)目“濮城油田沙二下亞段儲(chǔ)層精細(xì)表征技術(shù)”（編號(hào)：2014101）、國(guó)家重大科技專項(xiàng)“東濮凹陷油氣富集規(guī)律與增儲(chǔ)領(lǐng)域”（編號(hào)：2011ZX05006-004）與“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)”（編號(hào)：2011ZX05006-004）聯(lián)合資助

孫廷彬（1985-），男，博士，工程師，主要從事儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)與油藏描述方面的研究工作。地址：（457000）河南省鄭州市鄭東新區(qū)東風(fēng)南路與祥盛街交叉口綠地原盛國(guó)際2號(hào)樓3單元。E-mail：stbchina@126.com。