多物源砂质辫状河心滩形成和演变的水槽实验——以鄂尔多斯盆地新召地区下石盒子组1段为例OA

多物源辫状河受古地貌、物源供给以及水动力条件等因素影响,水道频繁、快速且持续迁移、交互,心滩不断增长和被水道切割,致使多源辫状河的形成机理难以定量分析。为了探究多条辫状河在不同古地貌、水动力条件及物源供给条件下交互演化过程,笔者等基于鄂尔多斯盆地新召地区下二叠统下石盒子组1段多物源辫状河源汇特征,设置了水槽实验的底形分为沟谷区、坡折区和缓坡区,同时设置了水动力条件、物源条件,基于3个变量设置了3组实验对多物源辫状河的交互演化过程的影响进行定量分析。每组实验分别设计了21、22、10期次的辫状河道沉积实验,耗时102 h,利用3D激光扫描仪进行精准的沉积地貌监测和定量沉积学分析,开展多物源辫状河沉积演化过程分析。结果表明:(1)沟谷区心滩的演化路径可建立1个双端元分类框架:一极是“高活动—低稳定”的迁移/破坏主导型,另一极是“低活动—高稳定”的滞存型,而介于其间的“高活动—高稳定”状态则对应着最理想的稳定增生模式。(2)多物源条件下辫状河沉积会有明显的分异性:物源条件相同时,砂体向轴部减薄;当水动力存在空间分异时,坡折区与缓坡区会形成受控于水动力轴线的空间位置及其能量梯度的“左网右滩”的沉积格局;物源供给速度不同时,而当物源供给显著不足时,水道形态趋于单一化,导致砂体整体上无明显分异性。(3)心滩长宽比介于2~5之间,平均为2.5。从沟谷区至缓坡区,心滩的发育模式受控于底形坡度与水动力梯度:沟谷区坡都陡能量强,发育低密度顺沟谷心滩;坡折区坡度缓能量减弱,水道交互形成中等密度复合心滩;缓坡区坡度平能量弱,则以高密度孤立心滩为典型特征。(4)底形坡度、水动力强度与物源供给速度协同控制心滩规模与数量。水动力强度减弱时,沟谷区心滩规模与数量均增大;坡折区心滩规模减小,但数量增多;缓坡区心滩规模与数量均减小。物源供给速度降低时,沟谷区心滩规模与数量均减少;坡折区心滩规模减小,但数量增多;缓坡区心滩规模增大,但数量减少。