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。     

砂质碎屑流概念及其在鄂尔多斯盆地延长组深水沉积研究中的应用

砂质碎屑流是近年来日益受到重视的一种新的砂体成因类型,其相关理论是对"鲍玛序列"和"浊积扇"等深水沉积理论的部分否定和完善.阐述了砂质碎屑流概念精华与存在问题,指出只有进一步结合我国陆相盆地沉积不断完善该理论,才能提高勘探成功率,从而促进我国石油工业的发展.同时运用砂质碎屑概念,将鄂尔多斯盆地湖盆中心深水区延长组长6段...     

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。     

陆相盆地深水沉积体系研究

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,老一辈沉积学家围绕湖相重力流理论及油气勘探实践方面开展了一系列创新性工作,相继建立了断陷型、坳陷型及前陆型湖盆浊流沉积模式,从而使陆相湖盆充填模式与沉积特征研究走在了世界前列。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,我国湖盆深水沉积研究工作再次呈现出勃勃生机,在湖盆深水搬运—沉积过程、沉积作用、沉积模式、地震响应及技术方法等方面涌现出大量令世人注目的成果,标志着我国陆相湖盆重力流研究进入了一个新的创新发展阶段。“陆相盆地深水沉积体系研究”专栏针对性地组织了一批相关文章,旨在对这些成果进行总结,进一步完善陆相盆地深水沉积理论认识,推动我国湖盆深水沉积油气勘探事业。专栏共收集论文5篇,主要内容如下:国际著名地质学家Henry W.Posamentier教授等人撰写的《深水浊流沉积综述》（An Overview of Deep-water Turbidite Deposition）一文,系统总结了层序地层格架下的海平面变化对深水浊流沉积体系的控制作用,对陆相盆地深水沉积体系研究具有重要启示作用。作者认为,浊流沉积体系一般可划分为三个区域:区域1位于上游近物源一端,包括陆棚边缘及支流供给峡谷,在这个区域沉积物重力流完全受峡谷壁的限制。区域2的显著特点是发育单一的供给水道复合体,其中的重力流不完全受水道壁的限制,常常形成与水道相伴生的天然堤沉积。当供给水道过渡为前缘分散体系或末端扇时就让位于区域3。区域3末端扇发育沟道化流体,但天然堤非常有限,因而经常发生决口,形成富砂的溢岸沉积。李相博等在对我国陆相盆地重力流沉积50年研究历程回顾的基础上,对近10年来湖盆深水沉积研究中涌现出的新成果、新认识进行了总结归纳,主要包括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 eventbed）;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。论文最后对湖盆深水沉积研究未来发展趋势进行了分析。以往关于砂级、泥级陆源碎屑与碳酸盐组分的混合沉积研究相对较多,而针对扇三角洲内砾级陆源碎屑与碳酸盐组分的混合沉积特征及模式研究较少,缺少典型实例。王越等以露头实测资料为基础,通过对新疆塔尔朗沟剖面中二叠统大河沿组、塔尔朗组扇三角洲的混合沉积特征的分析,结合前人在古气候方面的认识,建立了扇三角洲混合沉积模式。张国栋等对鄂尔多斯盆地南部旬邑地区上三叠统延长组露头剖面的解剖,通过岩石薄片观察和激光粒度分析,研究了块状砂岩的粒度组成、粒度参数及其垂向变化,认为属于洪水成因的异重流沉积。操应长等通过对准噶尔盆地玛湖凹陷夏子街地区百口泉组砂砾岩储层的研究,认为主要为重力流与牵引流共同控制的扇三角洲体系,并定量划分了扇三角洲体系的岩相—成岩相类型,分析了砂砾岩储层物性的控制因素。     

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。     

渤中25-1油田沙三段重力流沉积模式及油气地质意义

运用最新重力流沉积理论,以钻井岩芯、地震资料为基础,系统研究了渤海海域渤中25-1油田沙三段重力流沉积特征、类型、岩相组合、砂体空间展布特征以及沉积模式。结果表明,研究区主要发育滑塌重力流、砂质碎屑流、浊流3种重力流沉积类型,并构成5种典型的岩相组合,包括湖相细粒沉积与滑塌重力流组合（MS）、砂质碎屑流与滑塌重力流组合（DS）、砂质碎屑流与浊流组合（DT）、浊流与砂质碎屑流组合（TD）、湖相细粒沉积与浊流组合（MT）。研究区重力流沉积具有"源-坡-断-流"联控的"滑塌-砂质碎屑流-浊流"沉积过程与发育模式,其中砂质碎屑流砂体呈舌状体分布,浊流砂体则具有朵状体形态特征。储层综合评价表明,砂质碎屑流砂体粒度粗、宽厚比小、泥质含量低、物性好,是优质的重力流储层类型。对不同重力流类型沉积特征、展布形态以及储层性质的精细研究,对深水优质砂岩储层的预测具有重要的指导意义。     

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。     

鄂尔多斯盆地华池地区长6油层组湖底扇内深水重力流沉积特征

以岩心的详细观察与测井录井资料综合分析为基础,通过岩石学特征和原生沉积构造等沉积相标志分析,确定鄂尔多斯盆地华池地区长6油层组厚层块状砂体属于半深湖内的深水重力流沉积体系。划分出内扇、中扇和外扇3个亚相,该区主要以中扇亚相最为发育;在深水重力流中识别出液化沉积物流、砂质碎屑流、近源浊流和远源浊流等沉积类型,建立了湖盆深水重力流沉积模式。砂质碎屑流沉积最为广泛,砂体厚度大,连片发育,具有最好的储集层物性,含油性好,是华池地区长6油层组最有利的储集层。     

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。     

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。     

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.     

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.     

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。     

Status and Trends in Research on Deep-Water Gravity Flow Deposits

Deep-water gravity flows are one of the most important sediment transport mechanisms on Earth. After 60 years of study,significant achievements have been made in terms of classification schemes,genetic mechanisms,and depositional models of deep-water gravity flows. The research history of deep-water gravity flows can be divided into five stages: incipience of turbidity current theory; formation of turbidity current theory; development of deep-water gravity flow theory; improvement and perfection of deep-water gravity flow theory; and comprehensive development of deep-water gravity flow theory. Currently,three primary classification schemes based on the sediment support mechanism,the rheology and transportation process,and the integration of sediment support mechanisms,rheology,sedimentary characteristics,and flow state are commonly used.Different types of deep-water gravity flow events form different types of gravity flow deposits. Sediment slump retransportation mainly forms muddy debris flows,sandy debris flows,and surge-like turbidity currents. Resuspension of deposits by storms leads to quasi-steady hyperpycnal turbidity currents(hyperpycnal flows). Sustainable sediment supplies mainly generate muddy debris flows,sandy debris flows,and hyperpycnal flows. Deep-water fans,which are commonly controlled by debris flows and hyperpycnal flows,are triggered by sustainable sediment supply; in contrast,deep-water slope sedimentary deposits consist mainly of debris flows that are triggered by the retransportation of sediment slumps and deep-water fine-grained sedimentary deposits are derived primarily from finegrained hyperpycnal flows that are triggered by the resuspension of storm deposits. Harmonization of classification schemes,transformation between different types of gravity flow deposit,and monitoring and reproduction of the sedimentary processes of deep-water gravity flows as well as a source-to-sink approach to document the evolution and deposition of deep-water gravity flows are the most important research aspects for future studies of deep-water gravity flows study in the future.     

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。     

鄂尔多斯盆地环县地区上三叠统延长组长63砂层组沉积微相特征及新认识

通过岩心的详细观察,结合测井、录井资料综合分析,在环县地区上三叠统延长组长6₃砂层组中,识别出了三角洲前缘、前三角洲和深湖3种亚相,和水下分流河道、支流间湾、河口砂坝、远砂坝、前三角洲泥、砂质碎屑流沉积、浊流沉积、液化流沉积、滑塌沉积和深湖泥10种微相。编绘了一系列沉积微相连井剖面图和长6₃砂层组的沉积微相平面展布图,表明研究区西部、北部及东北部发育三角洲前缘亚相,研究区中部和东南部发育深湖亚相。在深湖亚相中除了深湖泥外,发育大量的砂质碎屑流和浊流等重力流沉积。作者首次提出了源于浅水区的砂级沉积物是通过前三角洲上的一系列水道搬运至深湖区形成重力流沉积的。综合以上研究成果,建立起了该区的沉积模式。论文最后分析了研究区的油气潜力,指出水下分流河道和砂质碎屑流沉积两种微相的储集性能最好。由于本区砂体横向尖灭现象普遍,可形成一些规模较大的岩性圈闭,是岩性油气藏勘探的有利目标区。     

渤海湾盆地南堡凹陷古近系重力流沉积特征及模式

利用岩芯微观描述、宏观观察,三维地震资料解译处理等技术并参考前人研究成果对南堡凹陷古近系重力流沉积特征、模式及影响因素进行了研究。结果表明凹陷主要发育滑塌岩、砂质碎屑流沉积、浊积岩三种重力流沉积物,其中砂质碎屑流沉积发育程度最高,单井钻遇累计厚度达220 m、单层厚可达30 m,粒度概率累积曲线大都呈现两段式,C-M图与QR段平行,显示沉积的非牵引流成因;浊积岩具有多期发育的特征,单层厚多小于1 m,具有正粒序层理,发育不完整鲍马序列Tc段常见Td段少见,常见于砂质碎屑流沉积外围及上部;滑塌岩颗粒粒级较细,揉皱构造和包卷层理极为发育,在4号构造发育程度较高。沙垒田、马头营等凸起,古近系活跃的火山、断层活动及地震,东营组及沙河街组发育期深水环境、坡折带的存在为重力流沉积的形成提供了条件。综合各种因素为研究区建立了扇三角洲-短陡坡型（1号、4号构造）及辫状河三角洲-长缓坡型（2号、3号构造）重力流沉积模式并对其沉积规律进行了分析。