陆相断陷盆地源—汇系统要素表征及研究展望

源—汇系统是指剥蚀地貌形成的物源通过搬运路径到汇水盆地分散沉积下来的动力学系统,在地球科学领域具重要研究意义。源—汇系统包含物源、搬运路径和沉积体系3个重要组成要素,必须把3个要素作为一个系统过程来研究,才能完整地认识地球表层的动力学过程及其演化。陆相断陷盆地是我国重要的含油气沉积盆地类型,笔者等系统地分析了陆相断陷盆地结构特征,其内部陡坡带与缓坡带作为断陷盆地独立的次级构造单元,形成过程和地貌结构存在差异,进而导致相应源—汇系统要素也存在差异性。根据源汇系统耦合要素可将断陷盆地不同构造带源—汇系统类型划分为近源—短轴—浊积扇型、近源—短轴—冲积扇/扇三角洲型和远源—长轴—湖泊三角洲型3种类型,其中陡坡带主要发育近源—短轴—浊积扇型、近源—短轴—冲积扇/扇三角洲型两种源—汇系统耦合类型;缓坡带和盆地长轴方向主要发育远源—长轴—湖泊三角洲型源汇系统耦合类型。未来源—汇系统研究将通过多学科、多方法开展综合研究,聚焦深时物源体系、搬运通道和分散体系研究,强调源—汇系统要素定量表征及其耦合响应关系,预测规模性有利沉积砂体,为沉积矿产勘探开发提供预测性模型和地质基础。     

陆相断陷盆地源—汇系统要素表征及研究展望

源—汇系统是指剥蚀地貌形成的物源通过搬运路径到汇水盆地分散沉积下来的动力学系统,在地球科学领域具重要研究意义。源—汇系统包含物源、搬运路径和沉积体系3个重要组成要素,必须把3个要素作为一个系统过程来研究,才能完整地认识地球表层的动力学过程及其演化。陆相断陷盆地是我国重要的含油气沉积盆地类型,笔者等系统分析了陆相断陷盆地结构特征,其内部陡坡带与缓坡带作为断陷盆地独立的次级构造单元,形成过程和地貌结构存在差异,进而导致相应源—汇系统要素也存在差异性。根据源汇系统耦合要素可将断陷盆地不同构造带源—汇系统类型划分为3种类型: ① 近源—短轴—浊积扇型、② 近源—短轴—冲积扇/扇三角洲型和 ③ 远源—长轴—湖泊三角洲型,其中陡坡带主要发育近源—短轴—浊积扇型、近源—短轴—冲积扇/扇三角洲型两种源—汇系统耦合类型;缓坡带和盆地长轴方向主要发育远源—长轴—湖泊三角洲型源汇系统耦合类型。未来源—汇系统研究将通过多学科、多方法开展综合研究,聚焦深时物源体系、搬运通道和分散体系研究,强调源—汇系统要素定量表征及其耦合响应关系,预测规模性有利沉积砂体,为沉积矿产勘探开发提供预测性模型和地质基础。     

沉积盆地“源-汇”系统研究进展

"源-汇"系统指盆地中自剥蚀地貌中形成的剥蚀产物,搬运到沉积区或汇水盆地中最终沉积下来的过程。在当前沉积学领域中"源-汇"系统占有重要一席。通过系统梳理国内外文献,评述"源-汇"系统各要素及其耦合作用研究进展,认为源区是控制系统动态过程根本要素,搬运-沉积过程是物源供给不同级次的响应。源区古地理演化下物理和化学风化作用控制物源供给,物源供给时空属性则决定搬运方式和通道类型。之后搬运中地质作用重塑沉积物组分和结构,而源区扰动和搬运响应两者时间尺度关系决定改造效果。最终源区演化形成的沉积地貌变化造成盆内可容纳空间分异,促使沉积物选择性沉积,塑造了盆内千姿百态沉积面貌。"源-汇"系统先进于其正演化、定量化和动态化研究思路,但研究方法仍处于探索阶段,而要完善研究体系则需着眼于物源体系研究,多时间尺度地质定量化表征方法,多学科交叉动态化研究方法。     

沙垒田凸起西部断裂陡坡型源－汇系统

沙垒田凸起西部发育完整的受断裂陡坡带控制的源－汇系统.基于最新的钻井、薄片资料及高分辨率三维地震资料,精细刻画沙垒田凸起西部源－汇三要素（即物源体系、搬运体系及沉积体系）,探讨要素间相关性并建立耦合模式.通过岩石学分析,物源区以混合花岗岩为主,结合古地貌恢复,划分4个三级汇水单元并定量拾取垂向高差与汇水面积参数,明确古沟谷与断槽物源通道的分布及尺度,应用地震沉积学精细刻画沙三段内部3个亚段扇三角洲沉积时空展布及演化.定量探讨源－汇各要素间的相关性,明确汇水单元面积与垂向高差是沉积扇体发育规模的主控因素,构建断裂陡坡带控制下的混合花岗岩－古沟谷或断槽与断面组合的物源通道－近源粗粒扇三角洲－浊积扇－湖泊体系耦合模式.      

陆相盆地源－汇系统要素耦合研究进展

源－汇系统研究已成为世界范围内地球科学领域广为关注的重要课题.陆相盆地作为源－汇系统研究的重要方面,相对于洋陆边缘源－汇系统,其源－汇系统要素多样、过程复杂、沉积体系多变,耦合模型预测难度大,且尚处于起步阶段.陆相盆地源－汇系统研究主要集中于驱动机制及地球动力学过程、深时古气候、沉积盆地古物源区演化恢复与古水系重建、源－汇系统要素分析及剥蚀－搬运－沉积过程单因素分析与耦合模式探讨.基于钻井、岩心、分析化验数据的多方法物源示踪分析与三维地震数据的地震地貌学或地震沉积学分析,为地下陆相盆地古源区恢复、古水系重建及沉积体系的沉积地貌和沉积过程研究提供了重要的技术支撑.关注不同母岩区源－汇系统差异,开展现代考察与古代源－汇相结合,并尝试定量化源－汇系统耦合－过程研究,最终形成工业化标准与规范是陆相盆地源－汇研究的发展趋势.      

深时源-汇系统古地理重建方法评述

源-汇系统根据侵蚀、搬运及沉积作用的显著程度可划分为物源区、过渡区和沉积区,根据研究的时间尺度可划分为现代系统、第四纪系统和深时系统。洋陆边缘源-汇系统根据地貌单元的空间配置可划分为"陡—短—深"、"宽—深"及"宽—浅"3种空间分布类型,这3种类型在沉积体积分布及沉积记录保存潜力上存在差异。完整的源-汇系统古地理重建包括沉积区古地理重建和物源区古地理重建。深时尺度下沉积区古地理重建方法随着岩相古地理、构造古地理、生物古地理及层序地层学的发展已趋完善,而物源区古地理重建则更具挑战性,尤其是在物源区遭受侵蚀而不复存在的情况下更具难度。在源-汇分析方法体系中,物源区古流域水系形态、面积范围、地貌地势等古地理要素可通过构造要素分析、碎屑矿物分析、沉积体积回填、地貌学参数比例关系、古水力学参数比例关系和河流沉积通量模型等方法获得。总之,深时源-汇系统古地理重建能够通过盆地沉积记录揭示出物源区古地理演化特征,为沉积盆地充填过程提供沉积供给的信息,对能源矿产勘探和深时古环境研究具有重要意义。     

沙垒田凸起前古近系基岩分布及源—汇过程

沙垒田凸起及围区凹陷是一个完整的源-汇系统.基于钻井岩心、三维地震及锆石测年等资料,刻画了沙垒田凸起前古近系基岩组成及分布并探讨了古近纪早期源-汇体系配置关系.研究表明,沙垒田凸起自南向北依次发育太古界-元古界混合花岗岩、奥陶-寒武系碳酸盐岩与碎屑岩、中生界火山碎屑岩;其中,凸起东段以元古代混合花岗岩为主,西段以奥陶-寒武系碳酸盐岩为主.结合古地貌可知,砂岩富集区与源-汇耦合系统相对应,即基岩组成、汇水区、物源通道及边界样式共同控制沉积砂体组成样式与规模.对比分析凸起东西段、南北侧各控制要素与沉积砂体间关联性,可知凸起东段南侧混合花岗岩基底、较大的汇水面积与物源通道及斜坡带对应高效源-汇系统.      

东营凹陷南缓坡浅水三角洲沉积特征与源-汇过程

源-汇系统研究是当今地质学研究热点.东营凹陷南缓坡沙二段沉积时期是构造稳定的斜坡带,与其物源区广饶凸起构成完整的源-汇系统.基于岩心、测井、分析化验及三维地震资料,精细刻画研究区古地貌形态及沉积物搬运通道,明确沙二段浅水辫状河三角洲沉积特征;通过地震属性与钻井岩性标定,明确沉积体系分布及时空演化关系,探讨沉积主控因素及源-汇体系配置关系.结果表明,物源区自西向东发育i~iii三个汇水单元,及V₁~V₄四个古沟谷,碎屑沉积物通过古沟谷搬运输送,向滨-浅湖沉积环境的缓坡（0.52°~1.29°）沉积区供源,形成平面上河道频繁分叉改道、垂向上多个正韵律叠置、岩性以分选中等、磨圆较好的含砾砂岩为主的浅水辫状河三角洲沉积.自沙二下亚段沉积期到沙二上亚段沉积期,沉积体向前推进,规模增大,沉积体系垂向演化主要受控于古气候变化导致的湖平面升降.平面上,Ⅰ~Ⅲ沉积区内朵叶体形态及规模受控于源区汇水单元面积、垂向高差及通道形态与规模,朵叶体面积与垂向高差及汇水单元面积呈正相关.      

辽东湾辽东带中南部古近纪古地貌恢复和演化及其对沉积体系的控制

采用井-震联合地层恢复法，对辽东湾辽东带中南部的古近纪进行了古地貌恢复。在此基础上拓宽了坡折带研究，将古地貌（包括古坡折带、古沟谷、古凸起等）纳入古物源供给系统的框架内探讨其对沉积体系的控制作用。分析表明：在构建完整物源供给系统的前提下，古地貌诸单元及其组合样式对沉积体系有着明显的控制作用。主要表现为：不同级次的物源体系导致沉积体类型和规模存在差异；物源区沟谷的分布及其赋存时期制约着砂体的主要分布位置、时期及规模；坡折带样式决定砂体的类型、规模及分布；古地貌组合样式控制储集体的成因、富集位置和规模大小。因此，古地貌分析对储层的预测和识别具有明显的指导作用。勘探实践证明，将其与常规储层预测方法联用，能够很大程度地提高储层预测的精度。     

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。     

渤海湾盆地埕北低凸起及围区古近系“源-汇”系统控砂原理定量分析

埕北低凸起及围区发育完整的"源-汇"系统。在"源-汇"思想的指导下,利用录井、测井、取心、三维地震等基础资料,在精细刻画埕北低凸起及围区沉积体系类型及特征的基础上,定量探讨了"源-汇"系统各要素之间的耦合关系。研究表明:古近纪,埕北低凸起基岩类型主要为中生界碎屑岩,源区内共发育9个有效物源区;埕北低凸起共识别出15条古沟谷型和2条断槽型输砂通道,其中古沟谷型输砂通道可细分为U型、V型及W型;埕北低凸起及围区陡坡带发育扇三角洲、半深湖—深湖沉积,扇三角洲平面上呈朵状展布,各扇体之间不连通,而缓坡带除局部构造早期发育扇三角洲外,整体发育辫状河三角洲、滨浅湖、半深湖—深湖等沉积,平面分布范围广,呈连片叠合分布;"源-汇"系统各要素定量分析表明,汇区沉积体面积及形态与有效物源区面积、沟谷的长、宽、宽深比等参数密切相关;从"源-汇"耦合模式分析认为,有效物源区面积控制沉积体系发育规模,输砂通道控制沉积体系的优势展布方向及形态。     

乌干达K油田扇三角洲沉积正演模拟与应用

乌干达K油田位于Albert盆地,由于钻井数较少,地震资料品质差,沉积储层空间分布预测存在严峻挑战.根据岩心、测井、古生物、重矿物、粒度分析等资料综合分析后认为,乌干达K油田属滨浅湖环境,发育受边界断层控制的近源扇三角洲沉积,物源方向位于油田东南部,以低能长期的水下分流河道牵引流搬运为主.在沉积主控因素定量分析的基础上,将可容纳空间变化、物源供应及沉积物搬运等参数定量表征,并在年代地层框架约束下,通过正演模拟,再现地质历史时期地层沉积演化过程,建立了三维储层砂岩分布概率模型,进一步认识了研究区各层砂体的空间分布特征.将沉积演化模拟的砂岩分布结果转化为三维地质建模的定量控制条件,对沉积相模型进行约束,建立了更符合沉积认识的高精度相控地质模型,实现了扇三角洲储层砂体定量预测与表征.     

准噶尔盆地春光探区白垩纪古地貌恢复及其控砂机制

古地貌恢复是盆地沉积体系研究的重要手段之一。准噶尔盆地春光探区井位分布不均,无法有效地对白垩系凹陷区的储集层潜力进行评估。首先利用三维地震、测井和岩心等资料,采用高精度古地貌恢复方法,在建立全区层序地层格架的基础上,综合考虑压实校正、剥蚀量恢复和古水深恢复,按砂组恢复出春光探区白垩纪古地貌特征,识别出了下切谷、坡折带和局部凸起等地貌单元。结果表明春光探区白垩系沉积经历了扩张—收缩—逐渐填平补齐的过程,沉积体系继承性较好;精确的古地貌恢复反映了盆地的沉积过程,有助于储集层预测和微相划分,对白垩系沉积特征研究有重要意义。其次,分析了地貌单元对砂体分布和沉积相展布的控制作用,认为研究区古地貌对砂体控制作用明显,其中局部凸起对砂体有分隔作用,坡折带控制着砂体展布和成因类型,下切谷作为搬运通道控制着砂体发育位置和规模。最后,对沟谷体系进行了精细刻画,总结了古沟谷的V-U-W型发育模式,并定量分析其搬运能力。     

惠陆低凸起东侧早文昌期源-汇系统分析与勘探实践

惠陆低凸起东侧为陆丰南富生烃洼陷,为厘清该低凸起东侧物源面貌及沉积储层分布规律,综合利用钻井和三维地震资料,恢复了古物源区面貌,描述了源-汇体系要素,预测了富砂沉积体平面分布,并探讨了砂体差异富集的控制因素。结果表明:惠陆低凸起发育完整的受古地貌控制的源-汇系统,研究区古近纪下文昌组进一步可划分为A—H共8个凸起群单元,在古地貌恢复的基础之上,8个凸起群单元共划分出17个由独立流域和对应沉积区组成的源-汇系统。惠陆低凸起东侧发育流域1—6组成的6个独立的源-汇系统,其中流域2、4和6剥蚀范围大,基底受剥蚀能力强,水系发育数量多且相对汇聚,是主要的优势物源供给区。2号流域(陆丰13东洼缓坡中部)大的剥蚀面积、花岗岩和喷出岩母岩为大型辫状河三角洲及优势储层发育提供了物质基础,多个水系和平面上的优势汇聚为优质的水下分流河道砂岩储层提供了良好的发育条件。     

渤海湾盆地埕北低凸起及围区古近系“源-汇”系统控砂原理定量分析*

埕北低凸起及围区发育完整的“源-汇”系统。在“源-汇”思想的指导下,利用录井、测井、取心、三维地震等基础资料,在精细刻画埕北低凸起及围区沉积体系类型及特征的基础上,定量探讨了“源-汇”系统各要素之间的耦合关系。研究表明: 古近纪,埕北低凸起基岩类型主要为中生界碎屑岩,源区内共发育9个有效物源区;埕北低凸起共识别出15条古沟谷型和2条断槽型输砂通道,其中古沟谷型输砂通道可细分为U型、V型及W型;埕北低凸起及围区陡坡带发育扇三角洲、半深湖—深湖沉积,扇三角洲平面上呈朵状展布,各扇体之间不连通,而缓坡带除局部构造早期发育扇三角洲外,整体发育辫状河三角洲、滨浅湖、半深湖—深湖等沉积,平面分布范围广,呈连片叠合分布;“源-汇”系统各要素定量分析表明,汇区沉积体面积及形态与有效物源区面积、沟谷的长、宽、宽深比等参数密切相关;从“源-汇”耦合模式分析认为,有效物源区面积控制沉积体系发育规模,输砂通道控制沉积体系的优势展布方向及形态。     

裂陷盆地初始阶段构造—沉积协同机制

裂陷盆地蕴含丰富的油气资源,盆地不同演化阶段发育独特的地层结构样式及其砂体成因类型,形成各具特色的油气藏系统。近年来湖盆初始裂陷层系不断获得油气勘探突破,使之成为石油工业界重要关注对象,其多级次断裂演化、组合关系、地貌特征及其与水系和沉积响应关系已成为当前地质学领域关注的热点科学问题。蒙古塔南凹陷下白垩统铜钵庙组良好记录了一套初始裂陷沉积序列,丰富的钻井及地震资料使之可作为理想的研究对象。综合利用地震、岩心及测录井资料,在构造—沉积学理论指导下重建了塔南凹陷初始裂陷构造—沉积演化及源—汇响应模式。研究表明,塔南凹陷初始裂陷第一阶段以新生的分割型小洼陷群为特征,与前裂陷阶段“高山深谷”地貌背景联控下形成短距离输送且数量众多的小型扇群;初始裂陷第二阶段伴随控洼断层长度的迅速增加发生软联结,形成连通且宽浅的盆地结构,发育多套低坡降构造转换带（面积大于50 km2）和西北侧缓坡带（延伸约28 km）供给型大套扇三角洲体系,长轴及陡坡方向水系运输距离较短。实例解析结合调研结果表明,先存水系和盆地地貌结构联合控制初始裂陷盆地源—汇系统,进而形成初始裂陷第一阶段盆地满盆富砂（沟通先存水系）或欠补偿（不沟通先存水系）,年轻短程水系主导的孤立小湖盆群则主要发育小规模近源碎屑沉积物;初始裂陷第二阶段源—汇系统则与该时期断裂体系联结方式有关:断裂晚期联结型湖盆主要发育以短程断崖或小型转换带水系为特征,而断裂早期联结型湖盆形成大型构造转换带水系及三角洲体系,其缓坡带长度亦快速增大,盆地整体具有“富砂”特征。本研究为其他裂陷盆地寻找大型优质砂体提供了科学理论依据。     

沉积区－剥蚀区古地貌一体化恢复及古水系研究:以渤海湾盆地辽东东地区馆陶组为例

古地貌是控制古水系、沉积体系的关键因素之一.以渤海湾盆地渤中坳陷东部的辽东东地区中新世馆陶组为例,对馆陶组的沉积区和剥蚀区分别开展了基于残余地层厚度法和印模法的古地貌恢复,以增进对研究区古水系、源－汇系统的整体认识,为其物源体系、沉积环境、砂体分布的预测提供科学依据.两种方法的古地貌及古水系恢复结果对比研究表明,基于残余地层厚度法的沉积区古地貌恢复结果适用于目的层沉积区古水系的恢复;而基于印模法的沉积区－剥蚀区一体化的古地貌恢复结果实现了剥蚀区、沉积区古水系的统一解释.沉积区－剥蚀区一体化的古地貌恢复弥补了基于沉积区古地貌的古水系恢复中难以判断"源－汇体系"中源区古水系分布及从源到汇古水系派生关系的局限性.      

地貌演化、源-汇过程与盆地分析

地球表面的地貌演化和源-汇系统的研究是当前地球科学领域颇为关注的重要课题。围绕这些课题的研究促进了多学科的广泛交叉和合作,对沉积盆地的深入研究和发展趋势产生了深刻的影响。盆地整体地貌的演化是盆地地球动力学背景演化的直接响应。盆地内的隆-坳格局、古隆起-古斜坡地貌、同沉积构造活动形成的构造古地貌等,是盆地古地貌研究的重要内容。从陆到洋的源-汇系统由物源区、冲积-滨海平原、浅海陆架、大陆斜坡及深海等多个区域性的地貌带所组成。物源的性质与母岩组成、构造及气候作用密切相关,揭示塑造山地地貌和产生物源的构造作用和气候变量是一项长期探索的课题。陆架斜坡至深海区是从陆到洋的源-汇系统的最终沉积区,其研究长期受到高度关注。大型内陆湖盆存在的源-汇系统,包括物源区、冲积平原、滨-浅湖、最后为深湖的多级地貌单元。构造活动的内陆碎屑湖盆中以近且多方向物源、构造差异活动明显、汇水盆地小、沉积物类型对气候变化响应敏感等为特征。依据物源区、沟谷(水道)及沉积体系类型划分的源-汇体系类型的研究,包括盆内古隆起形成的局部的源-汇过程,对盆地的沉积充填过程和沉积分布具有重要意义。基于高分辨率三维地震数据的地震地貌或地震沉积学分析,为地下沉积体系的沉积地貌和沉积过程的研究提供了最重要的手段。     

陆相流域盆地沉积通量模拟及古地貌意义——以西藏尼玛地区为例

青藏高原新生代的地貌演变一直是国际地球科学研究的前沿领域和热点问题。目前对于高原中部新生代地貌演变及其动力学机制的认识仍旧存在较大的争议,并且通过不同研究手段得到的结论也存在较大不同。流域盆地内的沉积物不仅记录了其沉积场所的大地构造背景、古气候和古环境特征等重要信息,同时也记录了源区的剥露历史,以及整个流域盆地的时空展布、地貌演变、风化强度和沉积通量变化等重要的地表过程。高原中部至少在早中新世就已形成的内流水系为进一步认识高原地貌演化提供了可能。基于源—汇系统质量平衡原则,以高原中部新生代尼玛盆地及其物源区构成的陆相盆地源—汇系统为研究对象,以沉积通量数值模拟（BQART-MCS）为研究方法,尝试重建高原中部新生代晚期的地貌格局。模拟结果表明:只有在年均气温为2 ℃~10 ℃、最大地势为1~3 km、干旱—半干旱的地貌条件下,源区产生的碎屑物质总量才可以与汇区沉积物总量达到平衡。本项研究是深时沉积通量数值模拟方法（BQART-MCS）在青藏高原的首次尝试,为在陆相盆山源—汇系统开展沉积物定量研究提供了新的思路。     

江汉盆地潜江凹陷潜三段古地貌与砂体成因分析

蚌湖洼陷是潜江凹陷潜江组的沉积、沉降中心,其两侧砂体的成因与分布是一个有争议的问题。通过岩心观察、水动力条件及碎屑锆石定年分析,明确了蚌湖洼陷两侧砂体的成因联系;进一步通过连续地层单元内的沉积古地貌恢复,明确了古地貌与砂体分布的关系。研究认为潜江凹陷潜三段沉积时期北部发育荆门地堑与汉水地堑两大物源体系,中部发育蚌湖-王场洼陷,西部发育丫角-新沟低凸起及斜坡带,东部为斜坡带,南部则为缓坡带。潜三段沉积时期,蚌湖洼陷南部的砂体既不是前人认为的“盐湖密度流”越过蚌湖洼陷的沉积产物,也不是牵引流横穿蚌湖洼陷搬运而来,而是牵引流经西部斜坡上的古沟谷搬运沉积下来的。