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长7段沟道型重力流沉积特征研究

致密砂岩目前已成为中国油气勘探开发的重点领域。本文通过野外剖面及岩心观察、测井资料和深水重力流沉积理论对就鄂尔多斯盆地陇东地区长7段重力流沉积特征进行了系统研究,结果表明该区发育砂质碎屑流沉积、浊流沉积及滑塌沉积3种成因类型的重力流沉积砂体。砂质碎屑流沉积由灰色、褐灰色细砂岩构成,厚度均在0.5m以上,多数大于1m,块状层理发育,具有近源分布特征;浊流沉积由灰色、深灰色粉砂岩、泥质粉砂岩构成,单层厚数度从几厘米到十几厘米,具有完整或不完整的鲍马序列,呈远源分布特征;滑塌沉积在研究区发育较少。研究区长7段重力流沉积砂体横向连通性较差,纵向连通性较好,具有带状展布的特征,为沟道型(非扇型)重力流沉积体系。     

深水重力流沉积研究进展

深水重力流沉积研究经历了半个多世纪发展,从浊流及鲍马序列开始,到把深水砂岩普遍解释为浊流成因以及海底扇模式的建立,再到今天学者们对鲍马序列的质疑,深水重力流沉积的研究经历了认识上的螺旋式上升旋回。目前关于深水重力流沉积争议的焦点在于高密度浊流是否属于浊流的范畴,深水砂岩是否都是浊流成因。以Shanmugam为代表的学者认为,绝大多数的深水砂岩都是碎屑流成因而非浊流成因,并且提出了重力流分类新方案,同时建立了与其匹配的深水斜坡沉积模式。通过对前人成果的广泛调研,经过对比总结,认为:1根据流变学和沉积物搬运机制,重力流分为碎屑流(砂质碎屑流和泥质碎屑流)、颗粒流、浊流;2浊流的韵律结构特征为明显的正粒序且没有漂浮的碎屑颗粒,碎屑流自下而上呈逆-正粒序的两套韵律变化且发育有漂浮的碎屑颗粒;3Walker的综合扇模式与Shanmugam的斜坡沉积模式,二者是可以共存的,只是在某一地区适用性不同而已。     

事件层组合特征限定软沉积变形的地震成因——在青岛灵山岛的应用

对软沉积物变形构造的形成过程解析和触发因素识别一直是国内外事件沉积学研究的重点和难点。国内外学者常将地层中保存的软沉积物变形构造的形成归因于地震作用,但缺乏足够的证据来支撑地震震动触发相应的沉积过程与变形机制。由于软沉积物变形构造可以由地震、风暴和非地震参与的液化作用、重力作用及滑坡等因素触发,且可能受瑞利—泰勒不稳定性（因密度差异沿垂向变形）或开尔文—亥姆获兹不稳定性（沿水平方向变形）机制的控制,软沉积物变形构造本身并不能作为特定触发因素的判别标志。此前,通过解析事件层组合特征来揭示与软沉积物变形构造形成相关的沉积过程和变形机制,进而限定变形构造触发因素的方法已成功应用于中东地区死海盆地（死海断裂带）的事件沉积研究中。尝试应用此方法来解析灵山岛灯塔剖面底部软沉积物变形构造的变形机制与触发因素,研究发现灯塔剖面底部的软沉积物变形构造是原位形成与保存的,并被浊流沉积层上覆,且二者之间无背景沉积物。这种独特的事件层组合指示原位变形和异地搬运两种水下沉积过程准同期发生,而能够同时激发这两类物质来源与沉积过程迥异的事件沉积响应的最可能因素是区域强震震动。结合灵山岛研究案例认为,前人所做的模式化...     

灵山岛晚中生代浊积岩中发现巨大滑积岩块

位于山东青岛胶南市东南海域中的灵山岛出露有晚中生代浊积岩,而浊积岩中发育大量的滑塌沉积及其相关的软沉积物变形构造,揭示了扬子板块和华北板块之间在晚侏罗世—早白垩世还存在着残余洋盆(吕洪波等,2011).这一重要发现打破了以前地学界对苏鲁造山带的传统认识,为华北板块东部南北黄海形成、胶莱盆地演化、郯庐断裂活动、苏鲁造山带等诸多问题的研究提供了重要的新资料.最近本文作者等又在灵山岛南端老虎嘴景点下方盘山路西北边(靠近观景亭)的浊积岩剖面中识别出巨大的砂岩滑积岩块,进一步揭示了该盆地的西北侧在晚中生代紧靠着强烈活动的造山带.     

断陷湖盆洼陷带重力流沉积特征与模式:以南堡凹陷东部东营组为例

利用岩心、粒度、测井信息和重力流沉积理论,系统研究了南堡凹陷东部洼陷带东营组重力流沉积特征和沉积模式。该区重力流沉积砂岩常夹于灰色、灰黑色泥岩中,砂岩相发育,其中正递变层理(含砾)中-细砂岩相(S-3)、粉砂岩相(S-4)和块状层理中-细砂岩相(S-2)发育层数最多,块状层理含砾砂岩相(S-1)次之;S-2沉积厚度最大,S-1和S-3次之。按支撑和沉积机制,将本区重力流分为浊流、砂质碎屑流、颗粒流和液化流,其中砂质碎屑流以基质支撑、冻结块状沉积为特征。不同重力流发育程度有明显差异。从砂岩层数看,浊流最多,砂质碎屑流次之,颗粒流和液化流最少;从单期沉积厚度看,砂质碎屑流最大,平均为1.17m,浊流沉积最小,仅平均为0.25m。为了回避取心的局限性、弱化重力流成因,突出具有油气储集意义的砂层概念,开展了测井岩性解释,结果表明该区重力流沉积为细砂岩或粉砂岩,单层平均厚度2.94m,最大厚度可达9.5m,其中单井中厚度在3m以上的砂体可达22层、累积达107.5m。本区重力流沉积为滑塌成因,除了(扇)三角洲前缘斜坡的自然滑塌外,断层(地震)活动或间歇式火山喷发是其关键的触发机制;断层活动除了提供滑塌的动力外,还影响着其堆积场所和沉积的结构。     

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。     

北部湾盆地福山凹陷深湖重力流成因分类、发育机制及沉积模式

福山凹陷为北部湾盆地南缘海南隆起斜坡上的一个新生代断陷湖盆。本文充分利用岩心、测井以及覆盖整个研究区的高分辨率三维地震资料,以层序地层学、沉积学等多种理论为指导,结合沉积岩石学、地震沉积学等相关技术,于古近系流沙港组SQEls₂EST+LST时期,在福山凹陷识别出4种深湖重力流沉积岩相类型;通过岩相组合及其转换特征、砂分散体系、地震相分析,对该时期沉积体系展布特征进行细致剖析,进而建立福山凹陷深湖重力流发育机制和沉积模式：西部地区发育以浊流为主、具有典型浊积水道的湖底扇沉积;而东部地区则以砂质碎屑流沉积形成的远端孤立朵体为主。     

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。     

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。     

山东灵山岛晚中生代滑塌沉积层的发现及区域构造意义初探

灵山岛位于青岛胶南市东南黄海近岸海域中,为中国北方第一高岛,构造上属于苏鲁造山带,但岛上很多重要的地质现象尚未在地质文献中披露过.本文作者对灵山岛进行了初步地质考察,在被看做早白垩世莱阳期的地层中发现远源浊积岩及其内部大量的滑塌沉积层,孢粉鉴定初步结果显示该地层的时代很可能为侏罗纪.滑塌构造以同沉积滑塌褶皱为主,而在滑...     

Origin and evolution processes of hybrid event beds in the Lower Cretaceous of the Lingshan Island,Eastern China

On the basis of detailed sedimentological investigation, three types of hybrid event beds (HEBs) together with debrites and turbidites were distinguished in the Lower Cretaceous sedimentary sequence on the Lingshan Island in the Yellow Sea, China. HEB 1, with a total thickness of 63–80 cm and internal bipartite structures, is characterised by a basal massive sandstone sharply overlain by a muddy sandstone interval. It is interpreted to have been formed by particle rearrangement at the base of cohesive debris flows. HEB 2, with a total thickness of 10–71 cm and an internal tripartite structure, is characterised by a normal grading sandstone base, followed by muddy siltstone middle unit and capped with siltstones; the top unit of HEB 2 may in places be partly or completely eroded. The boundary between the lowest unit and the middle unit is gradual, whereas that between the middle unit and the top unit is sharp. HEB 2 may be developed by up-dip muddy substrate erosion. HEB 3, with a total thickness up to 10 cm and an internal bipartite structure, is characterised by a basal massive sandstone sharply overlain by a muddy siltstone interval. The upper unit was probably deposited by cohesive debris flow with some plant fragments and rare mud clasts. HEB 3 may be formed by the deceleration of low-density turbidity currents. The distribution of HEBs together with debrites and turbidites implies a continuous evolution process of sediment gravity flows: debris flow → hybrid flow caused by particle rearrangement → high-density turbidity current → hybrid flow caused by muddy substrate erosion → low-density turbidity current → hybrid flow caused by deceleration.     

山东灵山岛晚中生代滑塌沉积层的发现及区域构造意义初探

灵山岛位于青岛胶南市东南黄海近岸海域中,为中国北方第一高岛,构造上属于苏鲁造山带,但岛上很多重要的地质现象尚未在地质文献中披露过。本文作者对灵山岛进行了初步地质考察,在被看做早白垩世莱阳期的地层中发现远源浊积岩及其内部大量的滑塌沉积层,孢粉鉴定初步结果显示该地层的时代很可能为侏罗纪。滑塌构造以同沉积滑塌褶皱为主,而在滑塌体内部还发现有很多同沉积变形构造,如:同沉积布丁构造、同沉积拉伸线理、同沉积双重构造等。同沉积滑塌褶皱体的排列方向揭示了其物源来自南东方向,韵律层中弱粒序层单元颗粒为细砂到粉砂,反映出远源浊积岩的特征。根据滑塌体运移方向判断盆地的古地理特征为东南侧水体变浅而西北侧水体变深。滑塌沉积发育时,盆地为介于扬子板块和华北板块之间的残余洋盆。发育于砂质单元中的早期平面X剪节理指示了该套浊积岩在褶皱之前受到了SE—NW向的动态挤压,而后期的不对称褶皱构造记录了扬子板块自南东向北西侧的华北板块俯冲的历史。灵山岛中生代滑塌沉积层的发现不仅揭示了中国东部存在着晚中生代海相沉积,更为扬子板块与华北板块在郯庐断裂以东碰撞缝合的演化历史研究提供了珍贵的实际材料。     

山东灵山岛早白垩世复理石软沉积物变形期次解析

前人对软沉积物变形期次研究多数集中于触发变形的地震事件的周期,而对滑塌体内部软沉积物变形期次研究较少。山东灵山岛早白垩世复理石形成于残余盆地背景,且由于地震频发导致滑塌沉积广泛发育。滑塌沉积层中发育有丰富的软沉积物变形构造,如：同沉积滑塌褶皱、底模构造、剖面X形共轭逆断层、同沉积布丁构造、砂岩层断块及变形团块、微型地垒—地堑组合和叠瓦状倒转紧闭褶皱等。不同类型和不同部位的软沉积物变形构造显示出发育期次不同的特征。本文以灵山岛修船厂附近滑塌沉积层为例,分析软沉积物变形构造的变形机制,并将其发育期次大致分为滑塌前、滑塌中和滑塌后三个阶段。只有部分滑塌中的软沉积物变形构造具有滑塌指向意义,而滑塌前的变形构造不能用来判别滑塌体的搬运方向。     

沉积物重力流流体转化沉积-混合事件层

随着浊流和碎屑流理论体系日臻成熟,重力流的流体转化过程逐渐受到重视,而与其相关联的混合事件层概念也应运而生。混合事件层是单次碎屑流或浊流流体转化中的沉积记录,是多种流变学特征的垂向沉积组合。典型混合事件层沉积序列具有五段式的特征（即纯净砂岩段H₁、条带状砂岩段H₂、黏性碎积岩段H₃、波状层理段H₄、块状泥岩段H₅）,其内部通常存在岩性突变界面。混合事件层发育于粗粒三角洲内部、海底扇和水道与舌状体过渡区、舌状体侧缘、远端及限制性的微型盆地边缘地区,其垂向叠置厚度可达数十米。混合事件层的发现对重力流流体转化、重力流沉积物空间流变学性质研究具有重要意义,同时也推动了油气储层构型和非均质性研究,为进一步寻找深水有利储集砂体提供了新思路。混合层地球物理识别方法的建立及其相关概念在湖泊重力流研究中的灵活应用将是下一步的研究方向。     

山东省灵山岛早白垩世软沉积物变形构造特征*

利用野外露头和镜下薄片等资料、地质统计等方法, 对山东省灵山岛老虎嘴剖面和船厂滑塌剖面软沉积物变形构造分布特征和形成期次进行了研究。船厂剖面发育滑塌褶皱、负载构造、阶梯断层、布丁构造、球—枕构造等典型的软沉积物变形构造;老虎嘴剖面发育层内褶皱、微阶梯断层、层内角砾岩等。根据形成时间、发育部位和形态特征, 将船厂剖面变形划分为滑塌前变形和滑塌中变形, 滑塌前变形又可以细分滑塌体下部变形和滑塌体内部变形。滑塌褶皱具有多级别、多尺度的特点;以厚岩层组成的滑塌褶皱为主, 尺寸为米级;岩层内部纹层形成的次级褶皱为辅, 尺寸为毫米级。滑塌过程中岩层不同部位应力不同, 伴生其他变形构造, 如拉张形成的布丁构造和挤压形成剪切褶皱等。滑塌前已经形成的负载构造等在滑塌过程中保持原来形态, 不因地层变形而变形。这些古地震触发形成的软沉积变形构造证明灵山岛在早白垩世古地震活动频繁。     

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。     

海南岛晚中生代花岗闪长岩及其包体的锆石U-Pb定年及构造意义

海南岛晚中生代的岩浆活动十分强烈,代表性的岩体有千家岩体、屯昌岩体和保城岩体,岩体岩性为花岗闪长岩,其中包含大量的闪长岩包体。系统的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,花岗闪长岩及包体均形成于101 Ma,为双峰式侵入岩,由来自地幔的高温基性岩浆注入下地壳较酸性的长英质岩浆,两种岩浆同时上侵冷却形成。它们形成的构造环境为板内拉张环境,指示了海南岛于101 Ma处于强烈的岩石圈减薄阶段,这与晚中生代太平洋板块俯冲引起的弧后拉张有关。     

山东灵山岛莱阳群水下非构造裂缝特征及意义

收缩裂缝在前寒武纪到显生宙各个地质时代都有发现,其成因一直存在争议。作者在灵山岛莱阳群泥岩和砂岩中都发现了大量的非构造裂缝,除了收缩裂缝外还有应力脆性裂缝和混合裂缝。这些裂缝通常在单层内发育,极少量延伸到邻层,具有多形态、多尺度、多充填方式、多期次和多级别的特征,与干燥泥裂和后期构造裂缝区别明显,结合地层中无暴露标志,认为是在水下环境形成。总结水下裂缝的关键特征并对比Pratt提出的地震收缩裂缝特征,推测灵山岛裂缝亦是地震触发而形成。灵山岛已经识别出了大量地震成因的软沉积变形构造,证明当时本区域地震活动频繁,具有裂缝地震成因的要素。前人总结收缩裂缝特点发现裂陷盆地明显多于被动大陆边缘挤压盆地,作者认为收缩裂缝在裂陷盆地拉张环境下容易形成和保存。灵山岛裂缝解释为水下环境地震成因具有更多的地质意义:可以解决沉积时水体深度问题;记录了古地震能量与频次,有效反映古地震的节律;是灵山岛莱阳群属于裂陷盆地沉积的有利证据。