异重流沉积过程和沉积特征研究

异重流是一种与河口相连、密度大于周围水体(湖泊或海洋)沿水底流动的流体,通常在干热气候、少植被的地区洪水期产生,也是一种持续型浊流。综合资料表明,异重流在流动过程中流量振荡频繁,但整体表现为先增强、后衰减的特点。由异重流形成的沉积岩被称为异重岩,其识别标志包括其垂向上为复合韵律,交错层理和块状层理砂砾岩的交替出现,层面富含有机质和陆源植物碎屑以及内部冲刷面发育等。异重流沉积垂向叠加厚度达数十米,平面主要表现为以具有水道、舌状体和堤岸沉积单元的点物源富砂型或富泥型海(湖)底扇为特征。由于异重岩具备形成优质储层的良好条件,因而具有重要的油气地质意义,可以作为有利的勘探目标。     

异重流沉积研究进展

在相关文献调研基础上,综述了异重流沉积研究现状,并结合中生代湖相异重岩研究实例,建立了“沟道-舌状体-朵状体”异重流沉积模式。异重流(hyperpycnal flow)是一种由洪水期河口直接注入、因密度大于汇水盆地水体密度而沿水体底部分层流动的持续型浊流。它呈牛顿流变性质、紊乱流动状态、湍流支撑机制,具有更高的发生频率和稳定的沉积物供给。异重流主要受地形、气候、密度差等因素控制,海洋和湖泊均有发生;水体密度小、近物源、地形高差大、中-小河流发育、构造活动强烈的陆相淡水湖泊更利于异重流的产生,但陆相湖盆异重流沉积并未引起足够的重视。异重流自近端向远端总体呈稀释趋势,依次对应于特定的沉积构造及序列;由异重流形成的沉积岩被称作异重岩(hyperpycnite),以发育由洪水增强-减弱所产生的逆粒序-正粒序组合、层内微侵蚀面、富含陆源有机质区别于其他浊积岩。深入研究异重流沉积,不仅有益于完善重力流沉积理论、分析沉积环境,而且有利于指导深水非常规油气勘探,具有重要的科学价值和现实意义。     

异重流沉积研究进展与展望

【意义】异重流（hyperpycnal flow）是一种源自洪水期河口、受重力驱动而沿沉积盆地底部流动、以准稳态存在的高密度沉积物重力流。异重流沉积研究对于地质科学进步、地质灾害防治和油气勘探开发等具有重要的理论和现实意义,已成为地球科学与工程领域的研究热点之一。【进展与结论】通过对国内外相关研究进展的综合分析,结合国内湖相异重流沉积典型实例研究,认为：（1）异重流的形成需要两种流体之间有足够的密度差、蓄水水体有足够的深度和突发的洪水事件3个基本条件,就输入流体密度条件而言,海相（或咸水）环境要远大于陆相（或淡水）环境;（2）异重流的形成主要受控于构造、气候、地形、物源供给等因素的综合作用,活跃的构造、湿润的气候、陡峭的地形和充足的碎屑物质供给有利于异重流的发生;（3）在不同沉积位置和沉积背景条件下,异重岩（hyperpycnite）的沉积特征不尽相同,故难以用单一的标志来判识不同条件下沉积的异重岩;（4）在靠近（分流）河口近端（扇根）,异重流沟道可与水下分流河道相连,以主水道的侵蚀、填充作用为主,形成下切的主水道砂砾岩体,以侵蚀面+滞留沉积+正粒序砂岩为主要鉴别特征,可含动物及植物茎...     

涠西南凹陷陡坡带流一段上亚段异重流沉积新发现

以涠西南凹陷北部陡坡带中段流一段下亚段为研究对象,综合利用三维地震、测井、录井、钻井岩心及分析测试等资料,对研究区异重流成因深水扇的沉积特征、控制因素及沉积模式进行了研究。结果表明,断陷盆地陡坡带至湖盆底部可发育洪水型异重流沉积,依次为顺直水道、弯曲水道和朵叶体,其延伸距离约为15 km,宽度为50~150 m。其中,水道地震反射明显强于周围深水泥岩,其内部沉积以砂岩和含砾砂岩为主;朵叶体沉积主要为细砂岩或粉砂岩,富含陆源植物碎屑,其粒度概率曲线以上拱弧式及宽缓上拱式为主,样品点分布大致平行于C=M基线,指示重力流沉积动力特征。垂向上,单层砂岩一般表现为逆粒序与正粒序成对出现,中部粒度最粗,可见泥质碎屑呈叠瓦状排列,且发育层内微侵蚀面。此外,异重流沉积内部发育块状层理、平行层理、波状交错层理及爬升砂纹层理等沉积构造。“源汇”系统决定了异重流的沉积特征与展布,万山隆起东部岩浆岩等物源输入是异重流形成的物质基础,强构造运动、陡坡折带、湿润半湿润气候及低湖水密度是控制异重流发育程度的主要因素。研究区异重流的发现不仅丰富了断陷湖盆陡坡带沉积相类型,也为陡坡带进一步油气勘探提供了理论依据。     

杭州湾沿岸平原晚第四纪沉积特征和沉积过程

本文采用层序地层学基本原理,以海平面升降旋回为主线,根据３００口钻井,静力触探井和分析化验等资料。探讨了杭州湾地区晚第四纪地层层序,沉积特征,控制沉积的主要地质作用及沉积层的形成过程。结果表明,该区晚第四纪地层底界面为区域不整合面,是末次冰期海面下降时形成的。     

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。     

黄河三角洲地区浅层沉积序列及构造沉降特征

在整个黄河三角洲地区和莱洲湾南岸晚更新世以来经历了海陆相沉积的频繁交替,本文通过古地磁和14C测年资料对不同钻孔的晚更新世地层进行了精确的年代对比,揭示了不同时期的沉积序列。并通过27口钻井的联合对比剖面,揭示出本区晚更新世以来的新构造运动表现为二凹夹一隆的构造特征,对黄河三角洲发育位置和沉降特征有强烈的控制作用。     

沉积盆地的层序和沉积充填结构及过程响应

现代层序地层学的理论发展,把沉积过程纳入到地质演化的时空框架中并与地球的多旋回或节律演化结合研究,形成了一套带有革命性的、在等时地层格架中研究沉积作用的新方法,成为了油气资源等沉积矿产预测勘探的重要工具。沉积盆地的沉积充填可划分出与各级沉积旋回相对应的层序地层单元。追踪对比由不整合面或不整合面及其对应的整合面为界的高级别层序地层单元建立的区域性等时地层格架,对盆地构造古地理再造和油气勘探战略性研究至关重要;追踪四、五级等低级别层序地层单元和体系域建立的高精度层序地层格架,可为重点区域或区带的沉积体系和储集体的沉积构成和分布等的解剖提供精细的地层对比基础。依据沉积基准面的变化,从层序内水进到水退的沉积旋回中可划分出正常水退沉积、强制性水退沉积、水进沉积及垂向加积等成因沉积类型。海相或湖相盆地中三级层序地层单元内均可较好地划分出低位、水进、高位及下降体系域。盆地构造作用、气候变化、海、湖平面升降过程对层序发育的控制作用及沉积响应研究,一直是层序地层学或沉积地质分析领域的研究热点。沉积盆地的层序地层序列演化是盆地地球动力学过程的总体响应。层序地层学把盆地古构造、古地理的变迁纳入到统一的地球演化系统中研究,形成了与区域地球演化史或盆地动力学演化相结合的重要研究领域。多旋回盆地或叠合盆地中多期次的构造变革导致了多个区域性不整合面所分隔的多个构造层序的叠加。注重构造—层序地层的结合分析,揭示盆地的层序地层序列与多期盆地构造作用的成因联系,是构造活动盆地或大型叠合盆地沉积地质演化和油气聚集规律研究的关键。盆地构造作用,如前陆盆地多期次的逆冲挠曲沉降和回弹隆起的构造作用、多幕裂陷过程、多期构造反转等与重要不整合及区域性沉积旋回或层序的形成密切相关;而由气候变化引起的海或湖平面变化是控制高频沉积旋回或低级别层序发育的主要因素。在构造活动盆地中,构造坡折带对沉积体系域和沉积相的发育分布具重要控制作用。     

福建安海湾表层沉积物粒度特征及其现代沉积过程分析

通过对福建安海湾表层沉积物的粒度分析和对比,应用系统聚类分析、粒径趋势模型和切应力计算公式,探讨了研究区粒度的分布特征、沉积环境分区、表层沉积物输运趋势及其影响因素.研究结果表明,研究区包括6种表层沉积物类型,以黏土质粉砂和粉砂为主,沉积物大体呈现自海湾两侧潮滩向潮汐通道变粗的分布趋势.表层沉积物粒度的分布特征与水动力条件和物质来源密切相关,湾口附近及湾内深槽内,细颗粒的沉积物被再悬浮带走,粗颗粒的含量增大;在湾内潮滩上,悬浮物质因水动力作用逐渐减弱发生分选沉降,形成向岸变细的横向分异.海湾外泥沙随潮流不断地向海湾东侧岸滩运移,海湾周边陆源来沙由湾顶部往湾口方向下泄,两者是导致表层沉积物出现明显的顺时针方向汇聚趋势的原因之一;表层沉积物的输运趋势、悬浮泥沙的输运、潮滩植被与湾口沙嘴的遮蔽效应共同影响了研究区内浅滩地形的形成和变化.研究区可分为四类沉积环境区,以潮滩和潮汐通道环境为主,不同沉积区内的粒度参数、粒级频率和敏感粒级均有差异,动力条件差异和不同物源的影响程度是现代沉积环境格局的主要影响因素.     

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。     

潘谢矿区新生界底部沉积物特征与沉积演化分析

通过对潘谢矿区新生界底部沉积物岩性特征、厚度分布、物质来源及沉积剖面等综合分析,得出该矿区古地形主要受构造、岩性以及风化作用等控制,在此基础上形成的底部砾石层与"红层"在整个空间分布呈非均匀性的特征,东部潘集矿区以砂砾层、砂层和含砾石粘土层为主,沉积厚度大,物源为就地风化和远处水流搬运物;西部张谢矿区以"红层"为主,成分混杂,厚度小,不连续,主要分布在山前低洼处,为山区"剥高填低、就地沉积"的沉积特征。底部松散沉积物主要有洪积环境、坡积环境以及河流环境下形成的沉积物,并依此推断了潘谢矿区底部松散层的沉积演化过程,洪积和河流冲刷作用对沉积物的形成及改造较为突出。研究成果为矿井在开采浅部煤层过程中,对于"底含"水的防治提供了重要的参考依据。     

中国西部陆内前陆盆地沉积特征与层序格架

中国西部陆内前陆盆地发育于造山带与克拉通之间,是板块碰撞后陆内远程效应引起冲断作用所形成的一种盆地。它与国外典型前陆盆地有一定的差异,不存在被动陆缘所形成的海相生油岩系及海相磨拉石建造。陆内前陆盆地同样富集油气,近年来广泛地受到石油地质界的关注。文章从多个方面研究分析了陆内前陆盆地与典型前陆盆地的差异性,认为其主要沉积特点是冲断作用期粗粒沉积物的叠加可形成连续的裙边状沉积体;冲断作用松懈期发育的煤系地层及泥质岩可形成良好的烃源岩;沉降中心的不断迁移与沉降中心和沉积中心的偏移现象普遍。根据沉积物叠加样式将陆内前陆盆地分为前展型、上叠型和后退型三类,并建立了相应的沉积层序格架。最后据不同类型的盆地分析了其油气生成、储集和保存条件,这将有利于根据不同的样式针对性地进行油气勘探,从而提高勘探效率。     

湛江湾红树林湿地沉积柱粒度特征及沉积动力分析

粒度是反映沉积动力特征的重要参数,红树林湿地沉积物在输送和沉积过程中记录了丰富的沉积环境信息。为探讨湛江湾红树林湿地沉积物粒度垂向特征及沉积动力过程,加强对湿地生态保护,通过运用图解法、对比研究法分析湛江湾南海堤(NHD)、东头山岛(DTSD)、湖光镇(HGZ)和观海长廊(GHCL)4个站位红树林湿地沉积柱粒度参数特征、频率分布曲线以及沉积速率,揭示近百年来湛江湾的沉积动力演变。结果表明:(1)NHD和DTSD沉积柱的²¹⁰Pb_ex比活度都呈现较好的指数衰变趋势,且沉积速率逐年增加。近百年来,NHD和DTSD平均沉积速率分别为1.277 cm/a和1.034 cm/a,但在2011年之后DTSD的速率远超过NHD。(2)各沉积柱粒度特征存在明显差异。NHD沉积柱粒径均值为3.42ϕ,以砂为主(67.23%),为粉砂质砂;DTSD粒径均值为5.71ϕ,分选系数2.21,组分以粉砂为主(55.13%),为砂质粉砂;HGZ沉积柱粒径均值为5.49ϕ,沉积物类型为砂质粉砂;GHCL粒径均值为4.18ϕ,砂为主要组分(55.85%)。(3)各沉积柱4个层位的粒度频率分布曲线呈现多峰态特征,沉积过程掺杂了多种沉积介质的作用。NHD和GHCL粒级集中在砂质颗粒端,指示较强的沉积动力;DTSD和HGZ粉砂粒级突出,沉积动力较弱。(4)沉积物粒度特征与所在陆源或岛屿、径流来沙有关;沉积过程深受潮流动力、红树林的分布及人类活动的影响。近年来湛江湾沉积速率的加快可能会对航道产生影响,应加强对湾内湿地生态环境的重视。     

沉积盆地动力学与盆地流体成矿

沉积盆地实际上是地球动力学系统中一个巨大的动态化学反应器,其所处的地球动力学背景制约着它的边界条件、外部环境及其与外部环境的物质和能量交换。盆地内则是一个由固体无机,有机沉积物颗粒和盆地流体组成的多相反应体系,包括各种流-岩-烃及流-流反应、与有机质成熟演化有关的各种有机反应、在浅部还有细菌参与的生物化学反应。体系的上部边界不断有新沉积物颗粒和流体的加入,下部则有来自基底的流体或来自盆地边缘大气降水的加入循环,同时还有盆地的构造沉降和基底热能的交换,以及可能岩浆物质,能量的加入。沉积物的固结成岩和后生变化,以及其中储存的油气和金属矿床都是这个巨型化学反应器的一部分(并非全部)产物。因此,只有站在盆地动力学的高度,才可能从整体上去认识这些共存的复杂因素和作用过程的耦合关系,才可能从本质上理解有关矿床的形成机理和产出规律。     

松辽盆地南部煤田沉积类型及其特征

聚煤盆地的形成及其含煤性是在一定地质历史条件下，构造和沉积作用的结果。深入的研究区域内一些具代表性的聚煤盆地，掌握其构造和沉积规律，对于预测新的煤田有重要意义。根据松辽盆地南部（两拉木伦河一西辽河以南约8万km^2范围内）一些已知含煤盆地的地质分析，总结了三种聚煤盆地沉积类型。以辽河断裂为界，东部以河流相沉积为主，西部以湖泊相沉积为主，西部以东西向断裂分各北分区、南分区，北分区属山前浅水湖泊沉积类型，南分区属深水湖盆边缘沉积类型。并初步分析了它们与构造的关系。对于该区寻找新的含煤盆地，以及在一些含煤盆地内预测可采煤层地段具有参考价值。     

2.5 ka BP以来额济纳绿洲沙丘的粒度特征及其反映的沉积过程

额济纳绿洲位于我国极端干旱区,该地额济纳剖面(41°46.36'N,101°09.26'E)的地层含1层现代流动沙丘、8层古流动沙丘、18层古半固定沙丘、14层古固定沙丘、2层沙质弱成土和2层沙黄土-亚沙土。根据对该剖面11个14C年代样品测试和263个粒度样品的分析结果,本文确定了这套以沙丘沙沉积为主的沉积序列主要是2.5 ka BP以来气候一风沙地貌过程的产物,并详细讨论了自那时以来不同沉积类型的粒度及其Mz、σ和SC/D等分布规律和成因问题。这一研究结果表明:①额济纳剖面古流动沙丘沙、古半固定沙丘沙和古固定沙丘沙无论在粒度组成还是在Mz、σ分布上,都分别与现代流动沙丘沙、半固定沙丘沙和固定沙丘沙颇为相似,这为该剖面沙丘类型的划分提供了重要依据;相对这三类沙丘沙而言,沙黄土-亚沙土和沙质弱成土的沙物质含量显著降低,而粉沙和粘土含量明显增高,显示出沙丘嗣后的较强的成土作用和一定的土壤化过程。②该剖面古流动沙丘沙或古半固定沙丘沙与上覆的古固定沙丘或沙黄土-亚沙土或者是沙质弱成土可以构成11.5个沉积旋回,其每一个旋回又表现为颗粒由粗变细,Mz(Φ)、SC/D由小到大和σ显示的由分选好到变差的粒度旋回变化,代表了一个“沙漠化”时期被嗣后的“绿洲化”时期替代的正逆交替变化过程。③2.5 ka BP以来额济纳绿洲经历了11.5个旋回的“沙漠化”与“绿洲化”的生态环境变迁,在时间上具有若干百年时间尺度的环境变化,其驱动因子主要与自那时以来东亚冬夏季风交替演变有关。