2. 中国石油大学(北京)地球科学学院, 北京 102249
2. College of Geoscience, China University of Petroleum, Beijing 102249, China
0 引言
分流河道构成三角洲沉积的骨架，是三角洲重要的储集砂体类型。目前，国内外学者利用现代沉积、野外露头、地下资料等对三角洲分流河道进行了大量的研究[1-10]，取得了重要的进展，总结出了复合分流河道带、单河道砂体的特征及识别方法[9-19]，用于进行复合分流河道带和单河道砂体的识别。随着我国许多油田进入高含水开发阶段，分流河道内储层的强非均质性导致剩余油挖潜难度增大，迫切需要进行分流河道内部流动单元的划分[20-23]。由于沉积作用控制着分流河道内砂体的分布，并控制着储层的非均质性，因此分流河道内部流动单元的划分建立在沉积砂体划分的基础上。国内外学者早就发现边滩、心滩是分流河道内重要的砂体类型，并对边滩、心滩的沉积特征、沉积模式和隔夹层的发育特征等开展了研究[24-26]，为油气的开发提供了一定的指导。汊口滩是三角洲分流河道中发育的一种重要的砂体类型，其形成、展布和演化规律不同于边滩和心滩沉积，对其沉积特征、堆积方式等目前尚认识不清。本次研究通过野外考察、浅钻孔、探坑、探槽和粒度分析等方法，对鄱阳湖赣江三角洲汊口滩形态、规模、沉积特征、成因和堆积模式等进行了系统的研究，旨在指导油田开发及寻找新的潜力部位。
1 研究区概况鄱阳湖位于江西省北部长江中下游的南岸，东经115°49′-116°46′，北纬28°24′-29°46′，南北长110 km，东西宽50~70 km，北部较窄，仅有5~8 km，是我国最大的淡水湖泊。鄱阳湖水体较浅，平均水深仅8.4 m，湖泊面积随季节变化很大，洪水期湖泊面积是枯水期面积的几倍到几十倍。鄱阳湖周围有赣江、抚河、饶河、信江、修水等5大河入湖(图 1)，北部与长江相接，洪水期鄱阳湖水汇入长江，枯水期可出现江水倒灌流入鄱阳湖。
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| 图 1 研究区位置图 Fig. 1 Location of the study area |
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赣江三角洲位于鄱阳湖南岸，是鄱阳湖周围规模最大、发育最好的三角洲，三角洲的顶点位于南昌市附近，向下游不断分汊，末端延伸入鄱阳湖。赣江三角洲地势非常平坦，从赣江三角洲的顶点到鄱阳湖长达70 km的距离内坡降只有2 m，坡度远远小于1°，是典型的现代缓坡三角洲。赣江三角洲发育上三角洲平原、下三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲[27-28]。上三角洲平原是三角洲长期处于水上的部分，从河流的分汊点(南昌市附近)到平均高水位之间，这一相带平面上展布较宽，宽度40~50 km。下三角洲平原位于平均高水位与平均低水位之间，洪水期被湖水淹没，枯水期水位大幅下降，下平原暴露水面之上，这一相带平面上展布宽度10~20 km。
2 研究方法本次研究主要采用了野外实地考察、浅钻孔、探坑、探槽解剖以及粒度分析等方法，对赣江三角洲汊口滩的发育特征进行了系统研究。
野外考察是指从赣江三角洲的顶点(南昌市八一大桥附近)向下游方向，对上、下三角洲平原汊口滩的发育特征进行观察、描述，并选取典型的汊口滩进行详细解剖。
浅钻孔主要是为了观察沉积物的垂向序列，确定砂体、隔夹层的平面分布。浅钻孔主要是利用洛阳铲完成的，取心直径8 cm，每次取心长度25 cm，最大钻深可达10 m。
探坑布置在汊口滩出露水面以上的部分，主要是为了观察沉积物的垂向序列，以及确定隔夹层的分布。
探槽布置在汊口滩出露水面的部分，分为顺水流方向和垂直水流方向的探槽，主要是为了观察汊口滩的沉积构造、沉积序列以及夹层的展布特征。
粒度分析的目的是研究汊口滩沉积物的粒度大小和粒度分布，并判断沉积的水动力条件。本次研究从滩头到滩尾都进行了系统取样，取样时采用平行于层面取样的原则，并且都取表层的沉积物，以保证所取得的沉积物为同一时期的沉积物。采用筛析法和激光法测定沉积物的粒度，并统计分析粒度的分布特征。
3 汊口滩的形态与规模汊口滩发育在分流河道内分汊口处，是水流受到分汊口处河岸的阻挡作用流速降低，所携带的大量泥沙堆积下来形成的沉积体。以发育在分流河道的分汊口处为典型特征，汊口滩与边滩、心滩都属于三角洲分流河道内发育的砂体类型，但是其沉积特征、形成机理、演化规律与边滩、心滩存在明显的不同。
3.1 发育位置野外考察发现汊口滩发育在分流河道内部，与分汊口处的河岸直接相连(图 2a、b)，在卫星照片上显示为浅色沉积体，与植被茂密的堤岸以及水体的颜色不同，能够明显地区分出来(图 2c)。上三角洲平原分流河道分汊频率低，汊口滩发育的数量较少；下三角洲平原分流河道分汊频繁，汊口滩发育的数量较多，平面上密度较大，是下三角洲平原分流河道内重要的砂体类型。
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| 图 2 赣江三角洲汊口滩平面(a, b, c)、剖面(d)特征 Fig. 2 Morphological characteristics of branch mouth bar in plane(a, b, c) and profile(d) of Ganjiang delta |
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汊口滩平面上呈三角形，头部指向分流河道的上游，头部宽度较小、地势低，向尾部逐渐变宽、增高，并露出水面。在垂直水流方向的剖面上，汊口滩呈底平顶凸的透镜状分布于分流河道中，直接覆盖在河道滞留沉积之上；在平行水流方向的剖面上，由滩尾向滩头呈楔形减薄，并最终消失(图 2d)。
3.3 汊口滩的规模汊口滩是分流河道内发育的一种重要的砂体类型，研究汊口滩规模对于分流河道内砂体的预测、流动单元的划分具有重要的指导意义。赣江三角洲上三角洲平原分流河道宽度和弯曲度都较大，分汊不频繁，相邻2个分汊点间距大于10 km。赣江三角洲上三角洲平原只发育2个典型的汊口滩，汊口滩的长度为255~350 m，宽度为230~330 m。下三角洲平原分流河道弯曲度和宽度都变小，分汊频繁，相邻两个分汊点间距一般为300~1 000 m。下三角洲平原汊口滩的长度为20~255 m，宽度一般为17~160 m(图 3)，长宽比一般为1.07~1.67(图 4)。分析了分流河道宽度与汊口滩规模的关系，发现总体上具有随着分流河道宽度的增大汊口滩规模增大的特点，但由于受其他因素的影响，汊口滩规模与分流河道宽度的相关性有限。汊口滩的发育规模受到分流河道的宽度、分流河道的分汊角度、分汊口处河岸的形态以及汊口滩的生长方向等多种因素的影响。一般情况下，当汊口滩生长轴线与分流河道的一侧河岸相交，即汊口滩生长到其头部与一侧河岸接触时，汊口滩停止发育。
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| 图 3 赣江三角洲下平原汊口滩宽度-长度分布图 Fig. 3 Distribution graph of width and length of branch mouth bar in the lower delta plain of Ganjiang delta |
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| 图 4 赣江三角洲下平原汊口滩长宽比频率分布图 Fig. 4 Frequency distribution graph of length-width ratio of branch mouth bar in the lower delta plain of Ganjiang delta |
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汊口滩内部并非是均一沉积体，而是受水动力影响形成的内部沉积物和沉积构造等均不相同的沉积体。本次研究对赣江三角洲下堡村发育的汊口滩进行了精细解剖，根据水动力强弱、沉积物组合、沉积构造等特征，将汊口滩进一步划分为滩头、滩中、滩尾3个沉积单元。
4.1 沉积单元 4.1.1 滩头滩头位于汊口滩的迎水流方向的最前端，顶部宽度最小，顺水流方向宽度逐渐增大。滩头地势最低，一般常年位于水下，枯水期有时暴露。水流受到汊口处河岸的阻挡作用，流速降低，粗粒碎屑物质最先沉积下来，覆盖在水道滞留沉积之上，形成汊口滩头沉积。滩头的水动力作用最强，沉积物粒度最粗，主要沉积物为黄色粗砂、中砂、细砂，常见砾石。分选中等，成分主要为石英、长石和岩屑，一般不发育粉砂、泥等细粒沉积。
滩头发育多种类型的沉积构造，主要包括大型板状交错层理、平行层理、波痕等。板状交错层理层系组的厚度可达30~60 cm，一般由2~3个层系组成，单个层系的厚度一般为20~30 cm(图 5a)，顺水流方向上纹层向下游方向倾斜，指示了水流的流动方向。平行层理层系组的厚度一般为3~20 cm，由颗粒大小不同的纹层叠置而成，纹层厚度一般为几mm，是受河道内高能水动力作用形成的。波痕是滩头常见的层面构造，是由砂波迁移在滩体表面形成的波状起伏的构造。波痕类型主要为不对称波痕，平面上呈新月形，波长一般为10~15 cm，最大可达20 cm，波高一般为3~8 cm(图 5b)。滩头的前锋部位波痕规模最大，向下游方向波痕规模减小，主要是由于前锋水动力作用最强，向下游方向水动力减弱引起的。
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| a. 大型板状交错层理；b. 波痕；c. 小型板状交错层理；d. 平行层理；e. 泥砾；f. 泥裂。 图 5 赣江三角洲汊口滩沉积构造 Fig. 5 Sedimentary structures of branch mouth bar in Ganjiang delta |
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滩中属于汊口滩的中部，位于邻近滩头的下游方向。滩中地势比滩头高，一般枯水期暴露地表，洪水期和平水期淹没在水流之下。
滩中的水动力条件中等，沉积物类型主要为黄色中砂、细砂，发育少量的薄层泥质夹层，常见小型板状交错层理(图 5c)、平行层理(图 5d)和泥砾。小型板状交错层理的单个层系厚2~3 cm，由颗粒的粗细变化及黑色矿物体积分数的不同形成相互平行排列的前积纹层，纹层以低角度交于层系底界面，或是下切收敛于层系底界面。板状交错层理的规模比滩头小，反映了由滩头向滩中水动力作用减弱。泥砾是早期落淤沉积的泥质层受后期水流的冲刷形成的不规则状的砾石级泥质碎屑(图 5e)，泥砾的大小一般为1~7 cm。
4.1.3 滩尾滩尾位于汊口滩的尾部，发育在分流河道中最靠近分汊口处河岸的位置。滩尾地势最高，一般洪水期淹没，平水期和枯水期暴露在水面之上，暴露时间最长。
滩尾的水动力条件最弱，主要沉积较细粒的碎屑物质，岩性一般为细砂、粉砂，常见泥质沉积。滩尾不发育板状交错层理、平行层理等强水动力作用的沉积构造，常见泥裂发育。因为洪水期过后水流流速降低，悬浮的黏土物质沉积下来形成泥质层，枯水期水位下降露出水面，泥质层暴晒干涸收缩形成泥裂。泥裂平面上呈菱形或五边形(图 5f)，裂缝的边长一般为2~10 cm，缝宽一般为1~3 cm。
4.2 粒度特征本次研究对下堡村附近的汊口滩从滩头到滩尾进行了系统取样，并进行了粒度分析。汊口滩沉积物粒度概率曲线呈明显的两段式，总体上跳跃组分体积分数较高，占60%~95%，悬浮组分占5%~40%。从滩头到滩尾沉积物的粒度逐渐变细，反映水动力条件减弱。滩头沉积物跳跃组分质量分数最高，可达90%~95%，粒度概率曲线斜率较高，跳跃总体和悬浮总体的交切点在0.125~0.250 mm之间，水动力作用最强(图 6a)。滩中沉积物跳跃组分质量分数在80%~90%之间，跳跃总体和悬浮总体的交切点在0.067~0.125 mm之间，水动力作用中等(图 6b)。滩尾沉积物跳跃组分质量分数在60%~80%之间，跳跃总体和悬浮总体的交切点在0.067~0.125mm之间，悬浮组分的质量分数达到20%~40%，水动力作用最弱(图 6c)。
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| a. 滩头；b. 滩中；c. 滩尾。Φ=-log2(d/mm), d为颗粒的直径。 图 6 赣江三角洲下堡村附近汊口滩粒度概率图 Fig. 6 Diagram of grain size probability of branch mouth bar near Xiabao Village in Ganjiang delta |
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汊口滩发育在分流河道内，汊口滩沉积直接覆盖在水道滞留沉积之上，自下而上一般形成滩头、滩中、滩尾的沉积序列，总体上呈现自下而上沉积物粒度逐渐变细的正韵律(图 7)。汊口滩沉积序列的底部为滩头沉积的具有大型板状交错层理、平行层理的粗砂、中砂、细砂；中部为滩中沉积的发育小型板状交错层理、平行层理的中砂、细砂，并常见泥砾；顶部为滩尾沉积，沉积物粒度最细，主要为粉砂、泥沉积，含有丰富的植物根、植物碎屑，常见泥裂构造。随着汊口滩的不断堆积演化，滩体堆积增高，逐渐演化为天然堤沉积。
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| 图 7 赣江三角洲汊口滩沉积垂向序列(下堡村附近汊口滩) Fig. 7 Vertical sequence of branch mouth bar of Ganjiang delta(branch mouth bar near Xiabao Village) |
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泥质夹层较发育是汊口滩区别于水道沉积的重要特征，水道中水动力作用强，一般难以形成泥质夹层沉积，汊口滩各沉积单元水动力条件复杂，夹层较发育。泥质夹层是造成汊口滩沉积体储层非均质性的重要因素，对夹层产状、规模、分布规律的研究对研究汊口滩储层非均质性以及剩余油的挖潜具有重要的意义。
泥质夹层是洪水期过后水流流量减小，流速降低，水流携带的细粒悬浮物质沉积下来形成的泥质层，一般为泥质沉积，可见粉砂质泥。泥质夹层主要发育在滩中和滩尾，平行于滩体表面分布，向上游倾斜，厚度一般为几到十几cm。滩尾的泥质夹层最发育，垂向上夹层密度最大，可达4~5层/m; 滩中的夹层较发育，垂向上夹层密度为2~3层/m; 滩头一般不发育泥质夹层(图 8)。滩头水动力作用最强，细粒悬浮物不易沉积形成泥质夹层，即使有少量的泥质在滩头沉积，也会因容易受到后期洪水的冲刷破坏而难以保存。滩中水动力作用较强，水流流速降低时细粒悬浮物质沉积下来，形成泥质夹层；但是受后期水流冲刷作用的影响，滩中表面形成冲坑，破坏落淤层，泥质夹层连续性变差。滩尾泥质夹层最发育；主要是由于水流受汊口的顶托作用，到滩尾时水流流速降至最低，其携带的细粒悬浮物质容易沉积，形成泥质夹层。洪水过后，汊尾暴露地表，表面被茂密的植被所覆盖，受植被的障积作用，泥质夹层容易保存下来。
泥质夹层发育情况影响着汊口滩砂泥的空间配置关系，滩头单砂层厚度大，泥质夹层不发育，不同期次的砂层沉积常呈大面积接触，砂体连通性好；滩中砂体厚度比滩头减小，泥质夹层呈现总体连片，局部断续的特征，砂体之间的往往呈大范围内被夹层阻隔，砂体局部连通；滩尾泥质夹层发育，连续性好，不同期砂层之间被泥质夹层所分隔，连通性差，非均质性强(图 8)。
总之，从滩头到滩尾具有水动力条件减弱、层理规模减小、单砂层厚度减小、沉积物粒度变细及泥质夹层增多的特点。
5 汊口滩的成因及堆积方式 5.1 汊口滩成因在分流河道的分汊口附近，水流发生分流，由一条水流变为两条水流(图 9a)，在水动力轴线的分歧点O到汊口P所在的断面间形成水流分流区(从剖面AB到剖面CD)。水流受到分汊口P处河岸的阻挡作用，流速降低，同时分流区内水流断面面积增大，水流分散，也会导致水流流速降低，水流中携带的碎屑物质沉积下来形成汊口滩。分流区内，随着水体流速的降低，搬运能力下降，粒度最粗的碎屑物质最先在离分汊口P稍远的位置沉积下来，粒度较粗的碎屑物质稍后沉积下来，细粒物质在靠近分汊口P处最后沉积下来，形成了从滩头到滩尾粒度由粗变细的沉积特征。
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| 图 9 汊口滩堆积模式图 Fig. 9 Accumulation model of branch mouth bar |
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汊口滩的堆积方式为逆流加积(图 9b)，最显著的特点是滩体不断地增高、增厚，并向上游不断生长。汊口滩发育初期，仅在靠近分汊点P的分流河道内形成长度和宽度均较小、厚度不大的沉积体。随着汊口滩沉积物的不断堆积，分汊处水流的水动力轴线分歧点向上游迁移，水流分流区范围增大，粗粒碎屑物质在据分汊点P较远的位置沉积下来，直接覆盖在河道滞留沉积之上；细粒碎屑物质覆盖在早期形成的滩头沉积之上，表现为汊口滩向上游方向(远离分汊点P)生长伸长，沉积厚度加大。
5.3 汊口滩与边滩、心滩的区别汊口滩与心滩、边滩都属于河道内发育的砂体类型，构成河道沉积的重要沉积单元，它们具有相似性，又具有明显的差异(表 1)。汊口滩、边滩和心滩都具有牵引流沉积特征，沉积物以砂质沉积为主，含有泥质夹层。汊口滩与边滩、心滩在形成机制、叠加机制、砂体形态等方面存在明显的差异[29]：汊口滩的形成机制主要是汊口顶托，在分汊口的上游方向堆积形成，边滩的形成机制是单向环流，在分流河道弯曲段的凸岸堆积形成，心滩的形成机制主要为双向环流，在分流河道的中心堆积形成；汊口滩的叠加方式主要为逆流加积，边滩的叠加方式主要为侧向加积，心滩的叠加方式主要为垂向加积、侧向加积和前积；汊口滩的砂体形态一般呈三角形，尖端指向上游方向，边滩一般呈新月形，心滩通常呈菱形。
| 类型 | 形成机制 | 叠加方式 | 砂体形态 | 共同点 |
| 汊口滩 | 汊口顶托 | 逆流加积 | 三角形, 尖端指向上游 | 都是河道内部的砂体类型，具有牵引流沉积特征，以砂质沉积为主，含泥质夹层 |
| 边滩 | 单向环流 | 侧向加积 | 新月形 | |
| 心滩 | 双向环流 | 垂向加积、侧向加积、前积 | 菱形 |
汊口滩沉积特征的研究对于三角洲平原地层划分与对比具有重要的指导意义。在以前的研究中，汊口滩没有被作为一个沉积单元提出，汊口滩与分流河道的水道沉积特征具有明显的差别，容易被划分为分流河道外的沉积或划分为不同的分流河道。
明确汊口滩的沉积特征及沉积模式对剩余油挖潜具有重要的指导意义。汊口滩沉积是分流河道内的重要砂体类型，与分流河道的水道沉积直接相连; 但是分流河道分汊口处水动力条件复杂，汊口滩发育的层理类型多，而且内部夹层发育，因此汊口滩比分流河道的水道沉积物非均质性更强。正是由于汊口滩内部夹层的遮挡作用，砂体不易发生水淹，从而有利于形成剩余油的富集区。对松辽盆地葡北油田葡1油组剩余油分布规律的研究发现，水下分流河道的岔道口是剩余油的有利富集区，以此为依据布置钻井，取得了良好的挖潜效果[30]。
6 结论1) 通过对鄱阳湖赣江三角洲的研究，发现汊口滩是三角洲分流河道中发育的重要的砂体类型，以发育在分流河道的分汊口处为典型特征。汊口滩平面上呈三角形，在垂直水流方向的剖面上呈底平顶凸的透镜状，在平行水流方向的剖面上向上游方向呈楔形减薄。
2) 根据水动力条件、沉积物组合、沉积构造等特征，将汊口滩划分为滩头、滩中、滩尾3个沉积单元。从滩头到滩尾具有水动力条件减弱、层理规模减小、单砂层厚度减小、沉积物粒度变细及泥质夹层增多的特点。
3) 汊口滩主要是受汊口的顶托作用，水流流速降低，沉积物粒度分异堆积形成的，堆积方式主要为向上游方向的逆流加积。
4) 与水道砂体相比，汊口滩发育的层理类型更多，而且内部夹层发育，非均质性更强，由于夹层的遮挡作用，砂体不易发生水淹，有利于形成剩余油的富集区。
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