实验形成过程及结果分析

实验结果表明，三角洲前缘产生滑塌的充要条件是要有一定的触发机制。触发机制可以是外界的，例如地震作用、波浪作用等；也可以是内在的，如三角洲前缘砂体自身重力所产生的压实沉陷等。在不同机制作用下，滑塌浊积体的形成过程和分布规律都有较大的差异性。

（一）地震作用模拟

地震作用是一种最直接的，也是最频繁的外界机制，它不但可以产生断层、形成沟谷，还可以诱发产生崩塌和滑坡。在断陷盆地中地震活动尤其频繁。

模拟实验首先在底形上沉积形成一个延伸距离长2.7m的三角洲沉积体，待池内水体澄清后，将24磅的磅锤抬高0.5m，让其自由落体，敲打震源触发点，至三角洲前缘产生明显滑塌时***敲击20下，历时40s。在地震作用下，三角洲前缘发生液化滑塌和断阶滑塌两种类型的滑塌，形成三种类型的滑塌浊积体，可明显观察到7个泥质沟道-浊积体系。它们分布在不同区带内，在三角洲前缘形成了广泛发育的滑塌浊积体系。

1.液化滑塌浊积体

在靠近震源一侧，由于受到的震动作用比较强烈，三角洲前缘发生强烈液化，整体塌陷前移。在液化体前方可形成小型浊积体，浊积体的物源来自泥质沟道初始端下部的砂质沉积，它们在液化作用下上涌至表面，然后在重力作用下沿着底形斜坡下倾方向迁移，移动过程中同时携带了表面的泥质沉积和水形成砂泥水的混合物，移动一定距离后沉积下来形成浊积体。这种浊积体往往分布在前缘斜坡与底形坡折的中央部位，规模小、物性差。底形斜坡的存在是其迁移和沉积的重要前提。

2.断阶滑塌浊积体

在远离震源一侧，基底的震动使三角洲前缘局部形成近于垂直的断阶。断阶上部断开了三角洲体上部的顶积层，下部则沿着前积层层理发育。断阶之上的沉积物在重力作用下顺着前缘斜坡向下滑动，先在坡脚处的较深水区分别形成对应的一级滑塌砂体。随着震动的继续，一级滑塌体前方的局部砂体会突然脱离主滑塌体而向深洼陷移动和沉积，在深洼陷内形成孤立的二级滑塌浊积体。

三角洲前缘实际上是由多个相对独立的前积体组成。地震作用产生的断阶可断掉前缘的多个前积体，使其成为滑塌浊积体的物源。不同位置的前积体具有不同的势能，滑动过程中由于各单层前积体滑动次序的不同和速度的差异，使这些前积体互相叠置，在自身重力作用下下滑的同时也受到了后续滑塌前积体的推挤。滑塌初期，这些叠置体作为一个整体沿着斜坡面向下滑动，到达坡脚后速度逐渐减慢。连续震动过程中的一次强震形成新的叠置体，它以较高的速度沿斜坡面下滑并撞击早期形成的叠置体，最前方的叠置体在碰撞力的作用下就会脱离整体而向深洼处移动。这就像连珠相撞一样，相互靠着的一排圆球，如果撞击最后一个，则只有最前面的那个被撞出去，而其他的球仍然靠在一起不动。当再一次出现强震时，后方叠置体的撞击力会使前方第二个叠置体脱离群体，形成一个新的浊积体或与第一个叠置体相接触组成复合浊积体沉积（图10-10）。

图10-10 三角洲前缘断阶滑塌浊积体系剖面分布示意图

二级滑塌浊积体发育规模较大、移动距离远、物性相对较好，且多分布在深洼陷内部，具有良好的生储盖条件，往往是隐蔽油气藏勘探的有利目标。

此外，在一级滑塌体内部的前缘或侧缘还发育另外一种浊积体，它们规模很小，移动距离短，其产生滑塌的部分并不是三角洲前缘的一个前积体，而是一级滑塌体在迁移过程中新形成的小型浊积砂体，也可以将其称为次生叠置浊积体。它们在重力作用下沿着底形斜坡的下倾方向移动，形成小型的泥质沟道-浊积体系。这种浊积体多在前缘斜坡坡脚处沉积，很难与一级滑塌体区分开，因此不将其作为有利勘探目标。

总的来说，二级滑塌浊积体规模较大，最大可达30×18cm2，最小也有10×10cm2。两个液化滑塌浊积体较小，大的为6×4cm2，小的为3×3cm2。两个次生叠置滑塌浊积体面积也很小，都在3×3cm2左右。二级滑塌体的泥质沟道最长可由前缘斜坡根部延伸至水槽顶端，长达100cm，短的也有30cm长（次生叠置体除外）。沟道的宽度一般与浊积体大小有关，浊积体越大沟道越宽。

（二）无外界触发机制作用模拟

无任何外界触发机制作用下，三角洲前缘滑塌浊积体产生的根本原因是前缘砂体的压实沉陷作用。前缘主沟道入水口处的砂体在自身重力作用下向下部泥岩压实沉陷，从而导致三角洲前缘局部位置的滑塌，并进一步产生远距离搬运的浊积砂体。

三角洲平原分支河道的频繁改道，也是三角洲不断发育生长的主要方式。在河道间歇期，三角洲平原以漫流沉积为主，不发育主河道，大量的泥质沉积物被带入前缘的湖盆中。由于泥质浊流的搬运距离比较远，在三角洲前缘会形成较厚的、表面平直的泥岩，它直接覆盖在前缘斜坡底部之上。该层泥岩未固结，而且饱含水，一旦上部有物质沉积，则处于欠压实状态，因此是无触发机制作用下三角洲前缘发生滑塌的重要前提。

在主河道发育期，大量的砂质沉积物经河道搬运至三角洲前缘，形成具有固定前缘斜坡的前积体。这组前积体直接形成在河道间歇期的泥岩之上，当其规模和沉积厚度达到一定时，其自身的重力开始大于下部泥岩的承受能力，这时前缘会产生一条高角度的正断层，断层上盘的砂岩前积体在自身重力的作用下滑塌沉陷，取代下部的泥岩沉积，并迫使泥岩向下坡方向推移。同时，砂岩前积体滑塌后，前缘斜坡的坡度变得平缓，砂岩可沿泥质沉积物表面滑移更远的距离，滑塌砂体规模越大则移动越远。对下部的泥岩，这些砂体质量同样是超载的，因此沿着滑塌砂岩的分布可形成多条同生正断层，各断层下降盘的砂岩随着主滑塌的继续同样也发生滑塌和变形，在移动过程中形成火焰构造、揉皱构造等各种变形构造，砂泥接触面上还可以形成重荷模等反映重力流沉积的标志。泥岩的揉动变形使原来就被断层断开的滑塌砂体变得更加孤立，在三角洲前缘形成一系列孤立的浊积体。同时，由于饱含水的泥岩在上部沉积物的重力作用下还可以发生液化现象，使主砂体前方本来就已经发生变形的区域变得更为复杂。

由于底形坡度的存在，滑塌砂体以及液化形成的砂、泥、水混合浊流在重力作用下会沿着底形滑动，冲蚀出一条近于垂直岸线的深水沟道，沉积物沿沟道缓慢移动和沉积。其中的砂质沉积物在移动过程中会先沉积下来，沿着沟道形成断续相连或孤立的小型浊积砂体。在底形的坡折处，由于坡度骤减以及砂质沉积物含量的减少，剩下的泥质沉积物失去了迁移的动力而在坡折附近发散，形成舌形发散体（图10-11）。

图10-11 无外界触发机制下三角洲前缘滑塌体系平面分布图（单位：cm）

河道发育期过后，整个前缘剖面继续接受泥质沉积，并等待下一期主河道的来临。而下一期主河道同样会发生这样的变化。同时，后一组塌陷还可以将前一组已经或几乎已经孤立的砂岩体向湖盆方向推挤，在离母源区更远的地方保存下来。多期的压实沉陷作用使该类浊积体分布更复杂。早期压实沉陷形成的深水沟道内的浊积体，甚至早期的主滑塌砂体也可能被逐步孤立在后期三角洲下面。

（三）波浪作用模拟

波浪对湖岸有较强的侵蚀作用。断陷盆地内构造的频繁活动不仅会产生强烈的地震，而且会搅动湖盆内水体引起湖啸，所形成的波浪可以破坏和改造三角洲前缘，进而诱发形成浊积砂体。这类浊积体不是滑塌成因的，而是前缘砂体再沉积的产物。

波浪作用的模拟是在湖平面基本保持不变的基础上进行的，待水体澄清后在水槽末端的中央位置通过容器在水中的上下起伏来制造波浪，造波时间4min，平均波高8cm。

在波浪作用下，岸线附近的沉积物被波浪搅起，形成浊流，并被波浪的回流作用携带至湖盆内部，在最大浪基面以下接受再沉积。静水面与最大浪基面之间的前缘沉积被波浪的回流作用带走后，在三角洲前缘形成一个环带状的液化区。液化区是一个平坦的沉积区，由于该区上部的原始沉积物被波浪回流作用带走，下部饱含水的砂、泥岩因上部压力的突然消失而涌上地表，形成砂火山、泥火山等液化现象，最后液化区的砂岩沉积表面被泥岩所覆盖，并显示出明显的区带性。

波浪回流作用所携带的沉积物在三角洲前缘斜坡脚的再沉积是进一步形成三角洲前缘浊积体的重要前提。前缘坡脚处沉积的砂岩在重力作用下沿着三角洲前缘的底形斜坡进一步向前移动，形成指状砂体（图10-12）。这些指状砂体根部与坡脚沉积的主砂体相连，向深湖方向指状变窄。指状砂体在移动过程中能量逐渐减弱，指根砂体受主砂体的牵引会很快停止移动，而指尖砂体在重力和惯性力的作用下会沿着底形斜坡继续移动，直至其能量全部消失，在前缘形成孤立的浊积砂体。

图10-12 三角洲前缘波浪改造示意图

这种浊积体是以块体流的形式迁移的，由于没有后续能量的补充，其迁移动力很快消散，因此并不会移动很远的距离。此外，指尖砂体规模太小也可能是它移动距离不远的原因之一，这就导致了实际勘探中很难将该类浊积体与三角洲主砂体区分开。

波浪作用形成的浊积体规模小，数量少，且靠近三角洲主砂体。实验中只有一个指状砂体形成的浊积体最为明显，形成两个小型孤立的浊积体，前方的浊积体大小为2×3cm2，距坡脚主砂体55cm远（泥质沟道的距离）；后方浊积砂体相对较大，有3×5cm2大小，距坡脚主砂体30cm远，泥质沟道宽2～3cm。

（四）滑塌浊积体分布规律

不同机制形成的三角洲前缘浊积体，其沉积特征、发育规模、分布规律等也都不一样。地质历史上，各种成因机制可以是同时存在、***同作用，也就是说，三角洲前缘发育的浊积体往往是混合成因的，不同类型的浊积砂体在三角洲前缘成片、成带出现，这使我们既看到了三角洲前缘隐蔽油气藏类型的多样性和较好的勘探前景，同时又增添了我们预测的难度。

根据水槽实验模拟结果可以发现，三角洲前缘滑塌浊积体的分布具有明显的区带性。各种成因机制下，三角洲前缘的主体滑塌都会沉积在前缘斜坡的坡脚处。这些主滑塌沉积的砂体往往与三角洲前缘斜坡砂体在垂向上相互叠置，平面上紧密相连。通过沉积构造的差别虽然可以将它们区分开，但由于二者连通性较好，并不能将主滑塌体沉积作为独立的浊积体来分析。

主滑塌砂体的前方才是孤立的滑塌浊积体发育的场所。根据水槽实验模拟结果，将三角洲前缘滑塌浊积体的分布划在四个区带内，区带Ⅰ是紧邻主滑塌沉积体的区域，也是波浪成因的浊积体（图10-13①，图10-14①）和地震作用产生的次生叠置浊积体（图10-13④，图10-14④）发育的有利场所。区带Ⅱ是三角洲前缘与底形坡折之间的中央区带，强水流作用下三角洲前缘重力压实沉陷形成的深水沟道内的浊积砂体（图10-13②，图10-14②）以及振动作用下液化滑塌形成的小型浊积体（图10-13③，图10-14③）由于动力作用的逐渐消失而多沉积于该区带内。区带Ⅲ位于底形坡折附近，是强水流作用下形成的滑塌浊积体系的舌形发散体（图10-13⑤，图10-14⑤）沉积的场所。区带Ⅳ为三角洲前缘的深水洼陷区，地震作用产生的断阶滑塌所形成的二级滑塌浊积体（图10-13⑥，图10-14⑥）主要沉积在该区域。

相对而言，区带Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ中的浊积砂体是较为有利的勘探目标，尤其是区带Ⅳ中的浊积砂体，规模较大、砂质含量较高，又发育在深洼陷内，直接与生油岩相接触，是三角洲前缘最为有利的岩性油气藏。区带Ⅰ和Ⅱ中的浊积砂体规模小，分布的规律性差，是次一级的有利目标。区带Ⅲ沉积的浊积体虽然规模较大，但沉积物泥质含量高，物性差且厚度薄，是最次一级的三角洲前缘浊积体勘探目标。

图10-13 三角洲前缘浊积体平面分布规律示意图

图10-14 三角洲前缘浊积体剖面分布规律示意图