陆相湖盆深水砂质碎屑流成因机制与分布特征——以鄂尔多斯盆地为例

国外深水沉积发展了50年,从浊流定义的普遍应用,到今天对鲍马序列、约克扇等经典模式持否定态度,深水沉积研究经历了一个推陈出新的过程。目前国外流行的砂质碎屑流理论是经典浊流理论的部分否定与新发展。本研究阐述国外砂质碎屑流的概念、实验、鉴别特征、沉积模式等最新认识,以运用砂质碎屑流理论解释鄂尔多斯盆地湖盆中部厚砂岩的成因机制为例,揭示我国陆相湖盆中心坡折带砂体分布特征与形成机制,为开拓陆相勘探领域提供理论支撑。     

渤海湾盆地东营凹陷碎屑流主控型深水体系沉积过程及模式

【研究目的】碎屑流是深水环境沉积物搬运和分散的重要机制,其相关的砂岩储层是含油气盆地重要的勘探目标,然而,与经典浊流及浊积系统相比,对碎屑流主控型深水体系的发育规律目前仍知之甚少。【研究方法】本文基于岩心、测井及全三维地震资料,通过系统的岩心观察描述、测井及地震资料解释,对渤海湾盆地东营凹陷始新统沙三中亚段深水体系沉积过程及模式开展研究。【研究结果】结果表明,沙三中深水体系发育九种异地搬运岩相,可概括为四大成因类型,反映了块体及流体两种搬运过程。岩相定量统计表明,该深水体系主要由碎屑流沉积构成,浊流沉积很少,碎屑流中又以砂质碎屑流为主。重力流在搬运过程中经历了滑动、滑塌、砂质碎屑流、泥质碎屑流及浊流等5个阶段演变,发育5类主要的深水沉积单元,包括滑动体、滑塌体、碎屑流水道、碎屑流朵体及浊积薄层砂。从发育规模及储层物性上,砂质碎屑流水道、朵体及砂质滑动体构成了本区最重要的深水储层类型。【结论】认为沙三中时期充足的物源供给、三角洲前缘高沉积速率、断陷期频繁的断层活动以及较短的搬运距离是碎屑流主控型深水体系形成及演化的主控因素,最终基于沉积过程、沉积样式及盆地地貌特征综合建立了碎屑流主控型深水体系沉积模式。本研究将进一步丰富深水沉积理论,为陆相深水储层预测提供借鉴。     

鄂尔多斯盆地富县地区上三叠统延长组砂质碎屑流沉积特征及其油气勘探意义

通过岩芯观测、地震解释和测井分析,结合薄片观察、粒度分析以及各种资料的综合分析,对鄂尔多斯盆地南部富县地区上三叠统延长组沉积相类型及特征进行深入研究,提出长9-长6油层组存在砂质碎屑流沉积。结合盆地沉积背景及其演化规律,探讨了砂质碎屑流沉积的成因机制, 详细论述了砂质碎屑流沉积的沉积特征,建立了砂质碎屑流的沉积模式。研究表明砂质碎屑流砂体主要由块状粉细砂岩和含泥砾粉细砂岩两种成因相构成,其成因是三角洲前缘砂体在外界触发力作用下,滑动崩塌而形成。分析了砂质碎屑流沉积与油气的分布关系,实践表明砂质碎屑流沉积体是下生上储或下储上生的油藏类型,属于典型的岩性油气藏,构成了该区深水区域的良好岩性圈闭储集体。     

鄂尔多斯盆地陇东地区延长组重力流沉积特征及其模式

利用岩心、测井资料和重力流沉积理论,系统研究了鄂尔多斯盆地陇东地区延长组重力流沉积特征及其沉积模式。该区重力流沉积物可分为浊积岩、砂质碎屑流沉积物、泥质碎屑流沉积物和滑塌岩。其中,浊积岩发育正粒序;砂质碎屑流沉积物以冻结块状沉积为特征;泥质碎屑流沉积物以泥质为主,内部含少量砂质颗粒和砂质团块;滑塌岩发育包卷层理等液化构造。不同重力流沉积物发育程度差异明显,浊积岩和砂质碎屑流沉积物的钻遇井数最多,泥质碎屑流沉积物最少。在重力流单期沉积厚度方面,砂质碎屑流沉积物单期沉积厚度平均为0.986m,明显高于其他类型;浊流沉积厚度最低,平均厚度为0.414m。本区重力流是由三角洲前缘沉积物失稳滑塌所致,砂质碎屑流沉积物和浊积岩是主要的重力流沉积类型,其次为滑塌岩和泥质碎屑流沉积物。砂质碎屑流沉积物主要发育于北东向曲流河三角洲前缘前方的深水区;浊积岩主要发育于西部、西南部和南部物源形成的辫状河三角洲前缘前方的深水区域;泥质碎屑流沉积物和富含泥砾砂质碎屑流沉积物在平面分布极少,且规律不明显。     

湖相重力流沉积特征及沉积模式

应用深水沉积学和地震沉积学的相关理论,通过岩心观察描述、钻测井资料分析及平面沉积相编图,对下刚果盆地A区块白垩系Pointe Indienne组深水重力流的类型、沉积特征、垂向沉积组合及沉积模式进行了探讨分析,指出该地区发育砂质碎屑流、泥质碎屑流、浊流及与重力流形成过程相关的滑动—滑塌沉积,并总结了该深水重力流的沉积模式。结果表明:砂质碎屑流沉积以块状层理细砂岩为主,含大型漂浮泥砾和泥岩撕裂屑;泥质碎屑流沉积以泥级碎屑为主,含有少量的暗色泥岩碎屑和砂质团块,见“泥包砾”结构;浊流沉积以发育完整或不完整的鲍马序列为特征;滑动—滑塌沉积具有明显的剪切滑移面,可见旋转火焰构造、砂岩扭曲杂乱分布及褶皱变形层;纵向上可识别出4种类型的重力流沉积垂向组合,以多期砂质碎屑流沉积叠置和砂质碎屑流沉积与浊流沉积叠置最为常见;研究区深水重力流沉积可分为上部扇、中部扇和外部扇3部分,上部扇以主水道沉积为主;中部扇以辫状水道和溢岸沉积为主,砂体厚度较大;外部扇以朵叶体沉积和薄层浊积岩为主,砂体厚度相对较薄。     

深水砂质碎屑流沉积:概念、沉积过程与沉积特征

在总结国内外相关文献的基础上,对砂质碎屑流的相关概念、沉积动力学过程及沉积特征进行系统梳理,并对争议问题进行了讨论。砂质碎屑流是一种富砂质具塑性流变性质的宾汉塑性流体,代表一个从黏性至非黏性碎屑流连续系列,具有中—高碎屑浓度(体积浓度25%～95%)、较低的泥质含量(体积浓度可低至0. 5%)、湍流不发育。其沉积物以块状砂岩、含碎屑逆粒序砂岩沉积为代表,局部可见滑动剪切构造和液化漩涡构造。砂质碎屑流的形成多经历滑动→滑塌→砂质碎屑流→浊流的有序演化过程;滑水作用和基底剪切润湿作用是克服砂质碎屑流与基底剪切摩擦拖拽的重要机制,流体强度则是克服上覆环境水体混入稀释的重要原因;砂质碎屑流头部和边部优先固结沉积,进而控制流体整体沉降。砂质碎屑流是形成深水块状砂岩的主要原因之一,砂质碎屑流在相对低流体效率的深水重力流沉积环境广泛发育。     

高密度浊流和砂质碎屑流关系的探讨

高密度浊流和砂质碎屑流作为深水环境重要的地质营力,但如何区分两种流体及其沉积,一直存在着争议。通过探讨两种流体的关系,有助于澄清深水沉积过程的相关认识,有助于正确区分两种流体的沉积,也有利于开展相关砂岩储层的预测。在分别回顾高密度浊流和砂质碎屑流的概念、特征及具体实例的基础上,对比了两者的流体性质和沉积特征,结合触发机制、形成过程及影响因素,从理论运用和实际运用两方面探讨了两者的关系。高密度浊流沉积可划分为底部、中部和上部三部分,垂向上具逆——正粒序。砂质碎屑流沉积富砂质,具块状层理,垂向上可由块状砂岩叠置形成。碎屑流形成的触发机制多样,且相对于中等至弱粘性碎屑流,强粘性碎屑流不易向浊流转换。与砂质碎屑流相比,高密度浊流在术语使用上更合理。如果碎屑流发生了流体转换,形成高密度浊流沉积;如果未发生,且物源富砂质,可以形成砂质碎屑流沉积。块状砂岩与上覆泥质沉积物呈突变接触时,可能为砂质碎屑流成因;与上覆沉积物为渐变接触时,构成正粒序,为高密度浊流成因。     

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组长7段深水重力流沉积类型

以鄂尔多斯盆地上三叠统延长组长7段取芯段为主要研究对象,以详细的岩芯观察为基础,以Z43井为例,研究鄂尔多斯盆地延长组长7段深水重力流沉积类型及其特征。研究结果表明,研究区主要发育砂质碎屑流沉积、低密度浊流沉积及混合事件层三种沉积类型。砂质碎屑流沉积整体呈块状,岩性为中—细砂岩,内部可见多个接触面,为多套砂质碎屑流沉积垂向叠置形成。低密度浊流沉积中大部分为中—薄层的正粒序砂岩垂向叠置而成,部分泥质含量较高,表现出砂泥互层的特征。混合事件层主要由下部干净的块状细砂岩与上部富含变形泥岩撕裂屑的砂质泥岩或泥质砂岩成对组合形成,其成因为浊流流动过程中侵蚀泥质基底,黏土物质或泥质碎屑的混入导致浊流向泥质碎屑流转化,最终形成下部浊流沉积上部泥质碎屑流沉积的混合事件层。相近位置不同深度不同类型的深水重力流沉积垂向叠置,指示了复杂多变的重力流流体演化过程。对重力流沉积类型的准确认识,能进一步促进对深水重力流流体转化过程的理解,明确深水重力流沉积分布,为鄂尔多斯盆地深水重力流沉积及常规与非常规油气勘探与开发提供理论指导。     

滑塌型深水重力流沉积特征及沉积模式:以渤海湾盆地临南洼陷古近系沙三中亚段为例*

综合运用钻井岩心、测录井等资料,通过岩心观察、薄片鉴定和粒度分析等方法,对渤海湾盆地临南洼陷古近系沙三中亚段深水重力流沉积类型及其沉积特征、沉积模式展开研究。研究表明,临南洼陷沙三中亚段深水重力流沉积主要发育滑塌沉积、碎屑流沉积和浊流沉积3种成因类型。滑塌沉积以包卷层理、液化砂岩脉、阶梯状小断层、变形岩层与未变形岩层叠置为典型特征。碎屑流沉积中砂质碎屑流沉积分布较广,以突变的底部接触面、块状层理、泥岩撕裂屑、土黄色泥砾、突变或不规则的上接触面为典型识别标志。浊流沉积则以正粒序层理、底部冲刷面和槽模、薄层砂泥互层、不完整的鲍马序列为典型识别标志。滑塌沉积主要发育在三角洲前缘斜坡根部,在滑塌沉积前方形成碎屑流沉积,碎屑流向前搬运的过程中,流体被稀释逐渐转化成浊流。滑塌型深水重力流沉积整体分为近源沉积、中部沉积和远源沉积3个部分: 近源沉积主要发育具变形构造的滑塌沉积和厚层块状砂质碎屑流沉积;中部沉积主要发育砂质碎屑流沉积及浊流沉积;远源沉积以薄层浊流沉积为主。     

中国湖相沉积物重力流研究的过去、现在与未来

深水重力流沉积领域是当前全球油气勘探与研究的热点,陆相盆地深水重力流沉积研究在我国已有50年历程,大致可以分为3个阶段,即浊流理论探索与发展阶段（1970—1980年）、浊流理论工业化应用阶段（1990—2000年）和砂质碎屑流研究阶段（2010年以后）。近10年来,随着国际深水沉积理论的发展与我国油气勘探技术的进步,湖盆深水沉积研究工作进展迅速,涌现出了大量的新成果、新认识,主要包括以下4个方面: 1）湖盆中央深水区至少存在浊流、异重流、砂质碎屑流及底流4种类型的重力流与牵引流沉积;2）湖盆中不同类型的流体在搬运与沉积过程中存在互相转化,形成混合事件层（Hybrid Event Bed）;3）建立了湖相砂质碎屑流搬运—沉积过程的鉴别标志—— “泥包砾”结构（Mud-coated intraclasts）;4）地震沉积学理论与技术方法在湖相重力流内部沉积单元解剖、湖盆深水沉积模式建立等方面取得巨大成功。展望未来,为适应油气工业勘探开发需求,湖盆深水沉积研究发展趋势主要有5个方面: 1）深水砂体成因类型划分、搬运—沉积过程及沉积模式的建立与完善;2）深水泥页岩（细粒沉积）成因机理、类型划分及其油气意义研究;3）深水沉积“源—汇”系统与地震响应及评价预测研究;4）深水沉积搬运—沉积过程实验模拟研究;5）新的深水沉积理论体系建立及其在油气勘探开发中的应用。     

Features of Sandy Debris Flows of the Yanchang Formation in the Ordos Basin and Its Oil and Gas Exploration Significance

Sandy debris flow is a new genetic type of sand bodies, which has gained much attention in recent years and its corresponding theory is proved to be a significant improvement and even partial denial to the “Bouma Sequence” and “turbidite fan” deep-water sedimentary theories to some point. Oil exploration researchers are highly concerned with sandy debris flows for its key role in controlling oil and gas accumulation processes. In this article, by applying sandy debris flows theory and combining a lot work of core, outcrop observation and analysis plus seismic profile interpretation, we recognized three types of sedimentary gravity flows that are sandy debris flows, classic turbidites and slumping rocks in chang-6 member of Yanchang Formation in the deep-water area of central Ordos Basin. Among the three types, the sandy debris flows are the most prominent and possesses the best oil bearing conditions. On the contrary, the classic turbidites formed by turbidity currents are limited in distribution; therefore, previous Yanchang Formation deep-water sedimentary studies have exaggerated the importance of turbidite currents deposition. Further study showed that the area distribution of deep water gravity flow sand bodies in Yanchang Formation were controlled by the slope of the deep-water deposits and the flows had vast distribution, huge depth and prevalent advantages for oil forming, which make it one of the most favorable new areas for Ordos Basin prospecting.     

鄂尔多斯盆地南部地区延长组深水沉积构造特征及地质意义

鄂尔多斯盆地南部地区上三叠统延长组长7段发育有典型的重力流沉积。对野外露头剖面进行大量调查研究,发现研究区重力流沉积发育丰富的沉积构造,底层面构造、软沉积变形构造是主要的两种类型。这种深水沉积构造组合能够很好地揭示研究区广泛发育的一定坡度背景下深水重力流沉积体系。滑移-滑塌沉积、砂质碎屑流沉积、浊流沉积是研究区发育最为广泛的深水重力流沉积类型,滑移-滑塌及软沉积变形构造为触发机制沉积响应,底层面构造为砂质碎屑流沉积及浊流沉积响应。综合分析研究区地层发育的大量凝灰岩夹层、深水泥岩中发育的植物碎屑、深水砂岩中发育的大量浅黄色泥砾等沉积特征,认为地震、火山喷发及季节性洪水为研究区深水重力流沉积最有利的触发因素。     

鄂尔多斯盆地西南部延长组6段重力流沉积特征及其油气地质意义

鄂尔多斯盆地南部延长组长6油层组中发现大量块状无层理砂岩,属陡坡带处堆积的三角洲前缘沉积物沿斜坡滑塌形成的重力流沉积。综合岩芯、露头、测井及分析化验资料,认为延长组发育滑塌岩、液化沉积物流、砂质碎屑流和经典浊流等多种类型的重力流,不同类型重力流沉积特征差异明显;其中地形坡度、物源供给和一定的触发机制是形成长6重力流沉积的基本条件;在流动过程中由于水的混入和沉积物卸载,重力流沉积物发生浓度变化和流态转换,形成滑塌岩-砂质碎屑流、砂质碎屑流-浊流、浊流等不同组合类型;重力流砂岩延伸至半深湖-深湖相泥岩中,与长7烃源岩侧向连通,形成有利的成藏组合,是研究区延长组重要的勘探目标区。     

鄂尔多斯盆地陇东地区延长组长7段沉积微相及沉积演化特征

利用大量的岩芯、露头剖面观察和测井资料,在总结分析重力流沉积理论的基础上,系统研究了鄂尔多斯盆地陇东地区延长组长7段重力流沉积特征及沉积模式。研究认为陇东长7段主要发育砂质碎屑流和浊流沉积,局部发育滑动、滑塌岩;受多物源、湖盆底形、湖岸线迁移等因素的影响,研究区沉积砂体并未呈现出明显的扇形,受西南陡窄斜坡控制的泾川—华池一带砂体呈条带状分布,发育水道型重力流沉积,沉积微相可分为限制型水道、非限制型水道、侧翼溢漫、水道间、前缘朵体和深湖泥6种,在湖盆底庆城—华池一带多期水道交汇叠置,形成了大面积的连片砂体;受南部物源控制的宁县—合水地区,由于斜坡坡度相对较缓、物源供给充足,形成了以滑塌为主的斜坡沉积模式,根据滑动的距离可分为近源沉积和远源沉积2个亚相,沉积微相可分不规则滑塌体、砂质碎屑流舌状体、朵叶状浊流岩和深湖泥4种,研究区南部主要以砂质碎屑流舌状体为主,在斜坡处多期舌状体纵横叠置,形成了多期薄、厚砂体互层的连片砂体。通过对陇东长7段沉积模式的建立和沉积微相的识别与划分,为研究区砂体展布的精细刻画提供了重要指导,也为该区致密油水平井规模建产提供了依据。     

Gravity Flow on Slope and Abyssal Systems in the Qiongdongnan Basin, Northern South China Sea

The study of new seismic data permits the identification of sediment gravity flows in terms of internal architecture and the distribution on shelf and abyssal setting in the Qiongdongnan Basin (QDNB). Six gravity flow types are recognized: (1) turbidite channels with a truncational basal and concordant overburden relationship along the shelf edge and slope, comprising laterally-shifting and vertically-aggrading channel complexes; (2) slides with a spoon-shaped morphology slip steps on the shelf-break and generated from the deformation of poorly-consolidated and high water content sediments; (3) slumps are limited on the shelf slope, triggered either by an anomalous slope gradient or by fault activity; (4) turbidite sheet complexes (TSC) were ascribed to the basin-floor fan and slope fan origin, occasionally feeding the deep marine deposits by turbidity currents; (5) sediment waves occurring in the lower slope-basin floor, and covering an area of approximately 400?km2, were generated beneath currents flowing across the sea bed; and (6) the central canyon in the deep water area represents an exceptive type of gravity flow composed of an association of debris flow, turbidite channels, and TSC. It presents planar multisegment and vertical multiphase characteristics. Turbidite associated with good petrophysical property in the canyon could be treated as a potential exploration target in the QDNB.     

鄂尔多斯盆地华池-庆阳地区延长组长62-63沉积微相研究

为了更精准地研究鄂尔多斯盆地西南部华庆地区上三叠统延长组长6_2-6_3油层组储层特征,运用岩心照片、测井数据、粒度分析、录井数据等资料,对延长组长6_2-6_3油层组的岩性、碎屑颗粒、构造、测井响应、生物标志以及接触关系进行了分析研究。分析了长6油层组沉积微相特征,识别出该沉积时期半深湖-深湖亚相和三角洲前缘亚相两类沉积亚相,半深湖泥、浊积岩、砂质碎屑流砂体、水下分流河道、分流间湾和席状砂6类沉积微相,并分析华庆地区延长组长6_2-6_3期沉积相发育演化过程。沉积微相精细化描述揭示了华庆地区延长组6段油层组沉积环境,为精细化勘探开发提供地质依据。     

鄂尔多斯晚三叠世湖盆异重流沉积新发现

水下重力流沉积作为重要的油气储层,已成为当前学术研究和油气工业共同关注的焦点.在鄂尔多斯盆地南部延长组长7~长6油层组深湖相沉积中,发现一种不同于砂质碎屑流沉积和滑塌浊积岩的重力流成因砂岩.其沉积特征为一系列向上变粗的单元(逆粒序层)和向上变细的单元(正粒序层)成对出现;每一个粒序层组合内部的泥质含量变化(高-低-高)与粒度变化一致;上部正粒序层与下部逆粒序层之间可见层内微侵蚀界面;砂岩与灰黑色纯泥岩、深灰色粉砂质泥岩互层;粉砂质泥岩层内也表现出类似的粒度变化特征.通过岩芯观察和薄片鉴定,认为该岩石组合形成于晚三叠世深湖背景下的异重流(hyperpycnal flow)沉积.其沉积产物--hyperpycnite(异重岩?)以发育逆粒序和层内微侵蚀面而区别于其它浊积岩,逆粒序代表洪水增强期的产物,上部的正粒序层为洪水衰退期的沉积,逆粒序-正粒序的成对出现代表一次洪水异重流事件沉积旋回;层内微侵蚀面是洪峰期流速足以对同期先沉淀的逆粒序沉积层侵蚀造成的.鄂尔多斯盆地延长组异重岩的发现,不仅为探索陆相湖盆环境下的异重流沉积提供了一个范例,而且对于深水砂体成因研究、储层预测和油气勘探具有理论和现实意义.     

鄂尔多斯盆地镇原北部三叠系延长组长7—长6油层组古地貌与砂体分布特征

结合岩心、测井等资料与Shanmugam重力流观点,将鄂尔多斯盆地镇原北部地区延长组重力流沉积物分为浊积岩、砂质碎屑流沉积和滑塌岩3类。以成因层序地层学为指导建立精细地层格架,采用优化后的回剥法定量恢复研究区古地貌。发现镇原北部地形以坡折带为主,长7底部湖侵范围最大,坡折坡度约0.45°,坡折下砂质碎屑流沉积和浊积岩连片展布,滑塌岩发育较少。长73—长72沉积时期,基准面下降,坡折带和沿岸线分布的河口坝砂体向湖区推进,坡折带逐渐变宽缓。长71沉积晚期,基准面上升,坡折带和砂体向陆退缩;长63—长61沉积时期,基准面略下降,三角洲向湖盆填充,坡折带坡度约0.1°,坡折下发育砂质碎屑流沉积和滑塌岩,浊积岩少见。     

浅谈沉积物重力流分类与深水沉积模式

从浊流理论创立到现在的60余年时间里,深水沉积学研究已经取得了长足进展.但由于水下过程的复杂性,对沉积物重力流及沉积模式的认识存在颇多分歧.本文在对深水沉积研究历史与进展进行回顾与总结的基础上,对重力流各种分类方案及相应沉积模式进行了对比分析,认为:①人们对深水沉积的认识经历了一个螺旋式上升旋回;Bouma序列成因存在多种解释;砂质碎屑流概念是对Bouma序列、扇模式的发展.②沉积物重力流分类必须遵循流变学和沉积物搬运机制的重力流分类方法.③Shanmugam新近建立的碎屑流主导斜坡模式解决了斜坡区的砂体成因分布问题(原来认为此处“过路不停”无砂质沉积).④地震沉积学的发展与应用必将促进人们对深水沉积的认识,从而建立更合理的深水沉积模式.