沉积学研究热点与进展:第19届国际沉积学大会综述

基于第19届国际沉积学大会资料,分析了当前国际沉积学研究热点和研究进展,指出除了资源沉积学研究持续走热外,全球气候变化沉积记录、深水沉积与事件沉积和碳酸盐与微生物沉积成为当前沉积学3大热门研究领域。全球气候沉积记录领域的进展表现在气候的沉积记录载体研究,特殊地质时期或地域气候效应及早期气候宏观变化规律研究;深水沉积与事件沉积领域的进展包括水力跳跃、深水实地监测等重力流沉积过程研究,地震、海啸、洪水、火山等事件沉积学及重力流沉积预测及油气勘探;碳酸盐与微生物沉积领域的进展包含冷水碳酸盐沉积和微生物对碳酸盐沉积的控制。对比表明,中国沉积学研究在环境上关注河湖等陆相多,风成、冰川和海岸等研究较薄弱;性质上以资源沉积学等应用研究为主导,沉积动力过程等基础研究薄弱;热点领域上对深水沉积和非常规油气领域关注多,但多局限于沉积现象描述与油气勘探开发实践。笔者指出,注重碎屑物沉积动力过程和源—渠—汇系统分析,及时引进深水和冷水碳酸盐沉积理论、发展生物地质学,充分利用大量科探和油田钻孔资料开展全球气候研究,是近期中国沉积学突破的可能方向。     

“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材《沉积岩石学》(第五版·富媒体)

目前,沉积学研究热点主要包含"源—汇"系统、深时气候与沉积作用、大洋(陆)钻探与深水沉积过程、碳酸盐岩沉积环境与沉积模式、(混积岩)微生物岩沉积学及沉积过程模拟、地质大数据等多个方面。深时沉积记录及其信号、过程—产物形成机制及其研究方法、大数据多学科交叉渗透是未来若干年内沉积学的发展方向。在未来沉积学发展创新过程中,沉积岩石学是重要的研究基础。     

“从最高到最深”—从第17届国际沉积学大会看沉积学研究前沿

第17届国际沉积学大会于2006年8月27日至9月1日在日本福冈市召开。做为四年一次的国际沉积学盛会,大会讨论了微生物过程和沉积成岩作用、深海与陆缘沉积过程及产物、沉积记录与重大地质环境演化、火山-沉积大地构造,以及与人类活动密切相关的环境沉积学与资源问题等热点领域,其中大多将会继续成为未来若干年内国际沉积学的重要发展方向,并可能成为今后理论沉积学创新的重要生长点。但是在本次大会上,对陆相（或非海相）沉积与大陆构造、活动古地理、盆地流体动力学及相关成岩作用的研究并未形成热点。与国际沉积学研究强国相比,认为我国沉积学研究是危机与机会共存;我们不仅在服务国民经济方面,而且在国际沉积学前沿研究领域应该占有重要地位。      

从太平洋到喜马拉雅的沉积学新航程——21届国际沉积学大会研究热点分析

【意义】第21届国际沉积学大会于2022年8月在北京召开。会议热点主要包括深时气候与环境、构造与火山沉积学、环境与灾害沉积学、生物沉积过程、陆相碎屑沉积体系、海相碎屑沉积体系、海相碳酸盐岩沉积、现代沉积过程、资源沉积学、沉积地球化学和地球科学研究新方法技术。【进展】与往届国际沉积学大会相比,深时气候演化以及中新生代温室效应和极热事件、新生代亚洲—青藏高原气候变化机制及沉积响应、特提斯构造与沉积作用、亚洲大陆边缘源—汇系统与沉积机制、碎屑沉积和生物沉积作用、海盆与湖盆混合沉积过程与时空差异、火山沉积学与灾害沉积学、有机—无机相互作用与碳中和、大数据与人工智能等方面受到广泛关注,深海油气资源及沉积矿床等相关研究得到了快速发展。【结论与展望】国际沉积学大会的前沿动态和热点问题综合分析表明,未来中国沉积学研究应当不断推动沉积地质学由定性描述向定量分析发展,创建具有中国区域地质特色的沉积学理论体系,为确保我国能源资源安全作出地质贡献。     

河流沉积学研究热点与进展--第11届国际河流沉积学大会综述

第11届国际河流沉积学大会于2017年7月17日-21日在加拿大卡尔加里大学举行,每四年举行一次的国际河流沉积学学术会议,吸引了当今北美、欧洲、澳洲及亚洲从事河流沉积学及相关学科研究的众多知名学者参会,研究成果充分体现了当前国际河流沉积学研究取得的重要进展和发展方向。重要进展有:1）河流动力学及其变化过程研究。其中包括将今论古法论现代河流沉积过程与古老地层对比,河道-洪泛平原体系的越岸复合沉积动力学,河流动力学与变化过程研究展望,恢复河道迁移过程:新一代平面图演化模式的讨论,冲积河流和基岩河流的湍流、颗粒间作用和沉积作用;2）陆缘河流。包括河流入海处的地貌动力学与沉积学,河流补给边缘的沉积物搬运、地貌和地层特征,干旱地区河流、冲积扇体系与风的相互作用,植被生长前、无植物生长、或是植被发育区河流的沉积过程研究;3）河流沉积地层及其地下资源。包括源-汇系统,"河流相模式"是否有用的讨论,辫状河、网状河、曲流河概念的厘定等;4）河流地貌变化。包括气候改变、泥泞植被洪泛平原等对河流沉积物通量、河流模式等产生影响,河道中冲积岛屿的演化和稳定河流的蛇曲化,河流环境中沉积物生物作用等。基于上述资料分析,认为河流演化过程从定性向定量化研究,物理模拟与数值模拟技术是河流沉积学研究不可或缺的手段,应用定量建模、数学计算等方法进行精准研究,碎屑锆石U-Pb定年技术是新一代从源到汇研究的重要工具等诸多方面,是我国学者应该重视并开展研究的方向。     

"十二五"普通高等教育本科国家级规划教材《沉积岩石学》

目前,沉积学研究热点主要包含"源—汇"系统、深时气候与沉积作用、大洋(陆)钻探与深水沉积过程、碳酸盐岩沉积环境与沉积模式、(混积岩)微生物岩沉积学及沉积过程模拟、地质大数据等多个方面.深时沉积记录及其信号、过程—产物形成机制及其研究方法、大数据多学科交叉渗透是未来若干年内沉积学的发展方向.在未来沉积学发展创新过程中,沉积岩石学是重要的研究基础.     

沉积学研究热点与进展:第32届国际沉积学会议综述*

第32届国际沉积学会议(32nd IAS Meeting of Sedimentology)于2016年5月23—25日在摩洛哥马拉喀什召开, 来自43个国家和地区的360余名学者参加了本次会议。综述研究表明, 会议研究热点为陆相沉积环境、浅水沉积与滨岸潮汐、深水沉积与事件沉积、碳酸盐与化学岩沉积、沉积过程与盆地分析、成岩作用与油气储集层等研究领域。会议主要研究进展表现为: 波浪再悬浮作用(wave resuspension)与异重流(hyperpycnal flows)是陆架边缘斜坡快速进积的主要因素;海啸发生周期为14~35, ka, 后积层理(backset-bedding)为海啸沉积识别标志;海底滑坡多由海底地震、天然气水合物泄露等触发, 其块状搬运沉积物(MTD)包括滑塌头部、滑动底面、滑塌主体以及滑塌后期浊流沉积;玄武岩等基岩的风化作用提供硅与富镁碱性水, 有利于菱沸石与白云石的形成;受构造作用影响, 隆起剥蚀区与沉积区可互为转化;物源性质、供给量及搬运或分散过程控制了沉积面貌(源汇系统);构造活动直接控制可容纳空间变化、地貌变化、源区剥蚀速率、沉积物供应速率等。最后, 本文对比了中外沉积学发展差异, 讨论了中国沉积学发展方向。     

中国含油气盆地沉积研究主要科学问题与发展分析

沉积相研究发展与人类的生存和矿产资源勘探开发密切相关。该文在简单回顾了近200年的沉积学发展历史的基础上,分析了国际和中国沉积学关注的学科热点问题。国际沉积学会重点关注的问题主要包括国际大洋钻探计划、深-时气候变化与全球海平面变化、源-汇系统、碳酸盐岩沉积环境、混合沉积、微生物岩、陆架边缘三角洲、重力流、细粒沉积、构造-沉积学、火山沉积学和地震沉积学。中国的沉积学家的研究则主要着眼于陆相沉积、陆相盆地沉积模型、南海沉积、不同类型盆地沉积过程差异、浅水三角洲与陆架边缘三角洲、不同尺度与不同地质年代源-汇系统、中国南部小型克拉通盆地内的碳酸盐岩沉积等问题。总体上,当前研究热点主要包括:(1)陆相沉积环境;(2)滨岸与浅水沉积;(3)深水沉积与事件沉积;(4)碳酸盐岩沉积;(5)沉积过程与新方法。开展多类型盆地沉积动力学研究、创建具有中国区域特色的陆相沉积学理论体系、多学科交叉渗透、开展综合定量沉积学研究、创新沉积学研究方法和高效油气勘探开发是未来中国沉积研究的主要发展态势,沉积学这一重要的地质学分支学科将会更有效地指导油气资源勘探和开发。     

白云凹陷珠江组深水扇砂质碎屑流沉积学特征

珠江口盆地白云凹陷深海水域的珠江组为油气勘探开发新领域,但珠江组厚层块状砂岩储层的成因仍存在很大争议。通过对砂岩储层的物质组分、沉积构造、粒度分布、古地形和古构造背景及地震与测井等资料的综合分析,确定白云凹陷珠江组属于深水扇沉积体系,扇体中广泛发育的厚层块状砂岩为深水扇沉积体系中内－中扇水道的砂质碎屑流沉积充填物。在详细描述砂质碎屑流沉积学特征和识别标志的基础上,确定砂质碎屑流与低位期陆架边缘三角洲前缘砂体与海平面大幅度下降期的某种触发机制作用下发生的重力滑塌和砂崩有关,具备“源-渠-汇”耦合关系的深水扇沉积模式。     

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。     

微生物碳酸盐岩沉积学研究进展--基于第33届国际沉积学会议的综述

第33届国际沉积学会议于2017年10月9日-12日在法国图卢兹召开,微生物碳酸盐岩专题受到持续关注。在总结会议成果基础上,结合近年来国内外微生物沉积学文献以及现代微生物碳酸盐岩沉积考察,分析了微生物碳酸盐岩沉积学研究前沿及进展,包括:1）微生物席矿化产物及序列,认为矿化产物包括方解石（低Mg、高Mg、超高Mg）、文石、含铁、锰和钙的碳酸盐岩,镁-硅和黄铁矿等产物,矿化序列多样。2）微生物碳酸盐岩的元素记录,其中碳、氧、氮、磷、硫、铁、硅、砷等元素及同位素特征可能保留了微生物碳酸盐岩沉积和早期成岩的信息。3）纹层、凝块等微生物碳酸盐岩沉积结构机理及指示意义。4）微生物碳酸盐岩沉积环境,认为潮坪环境,特别是平均低潮面附近及其以上叠层石灰岩、凝块岩等微生物碳酸盐岩最为发育。依据国际微生物碳酸盐岩沉积学发展特点,本文针对国内相关领域进一步探讨了研究趋向,提出分类认识微生物碳酸盐岩现代沉积机理、重建古老微生物碳酸盐岩早期成岩过程、分类认识古老微生物碳酸盐岩沉积标志,这在当今微生物碳酸盐岩沉积学研究中显得尤为必要。     

陆棚海泥岩的岩相特征及沉积过程

传统的沉积模式认为大部分细粒沉积岩（泥岩或页岩）的沉积发生在相对深水、低能的环境中。作为地表上分布最为广泛的沉积岩类型,泥页岩包含了对重构地质历史时期古地理、古气候的重要信息。泥页岩除了可以作为有效的烃源岩,勘探开发技术的进展更发掘出泥岩作为非常规油气储层的巨大潜力。近十年来,国内外对细粒沉积物的水槽实验、泥岩沉积微相的精细分析、以及泥岩岩相组成特征的研究取得了长足的进展。这些研究对泥岩的沉积过程和沉积模式在不同角度上提供了新的认知。大部分泥岩（甚至包括众多有机质含量高的泥岩）都可能沉积在相对浅水以及水动力条件相对较高的环境中。不同的沉积过程（底部水流）形成不同的泥岩沉积微相,并对有机质在泥岩中的埋藏富集具有重要的控制作用。以晚白垩纪北美西部内陆海道为例,总结在陆棚浅海环境中（最大水深< 200 m）,位于从近岸到远岸（> 500 km）不同沉积环境（包括前三角洲/下邻滨、内陆棚、中陆棚、和外陆棚环境）中的泥岩的主要沉积过程、沉积微相特征、以及富集有机质的潜力。由于沉积过程和沉积环境是决定泥岩成分、沉积相、和岩石物理特征非均质性的首要因素,不同浅海环境中的泥岩相特征和沉积模式可有助于利用泥岩地层进行古地理、古气候的重构,并能够对预测不同陆棚浅海环境中沉积的泥岩作为有效烃源岩或有效储层的潜力提供指导。     

渤海湾盆地东营凹陷始新世三角洲供给型重力流地震沉积学研究*

陆相盆地三角洲前端滑塌型重力流砂岩因富含油气而广受关注,其厚度薄、面积较小、期次多,储集层预测难度大,长期以来制约了油气的精细勘探开发。利用全覆盖三维地震资料和已有钻孔信息,对东营凹陷东辛地区始新世三角洲—重力流沉积体系开展了以层序地层学和沉积学研究为基础的地震沉积学研究。研究表明,沙三中亚段对应二级基准面下降背景的三级层序,以6期大规模高位域三角洲(第5准层序组—第10准层序组)的发育为特征。以第8准层序组为例,以四级层序为研究单元落实了来自不同物源的3个三角洲—重力流沉积体系;再根据地层切片进一步分期落实了其内部薄砂岩储集层的空间分布。地层接触关系特殊,地层厚度和岩性的横向变化剧烈,导致三角洲—重力流发育区地震波速纵横向变化较大。基于目的层精细标定的相位调整成为地震沉积学研究的基础,四级层序(而不是体系域或层序)的约束成为保障地层切片等时性的关键。研究结果表明,四级层序约束下的地震沉积学研究,为三角洲前端滑塌型重力流薄砂岩储集层的横向预测提供了有效的技术支撑,也为恢复深水重力流发育区沉积过程、深化重力流沉积规律奠定了基础。     

川北侏罗系大安寨段湖相混积层系沉积特征与发育模式*

四川盆地侏罗纪大安寨段沉积时期水体富营养化,形成了介壳灰岩—泥页岩的湖相混积层系,为混积岩沉积机制研究提供了“天然实验室”。综合利用岩心、测井、录井等资料,以川北仪陇—营山地区为研究区,对大安寨段的岩性分类与沉积相展布特征进行研究,并讨论了该湖相混积层系的沉积过程与控制因素。结果表明: 大安寨段湖相混积层系以介壳组分与细粒硅质碎屑(包含黏土矿物)的混杂与交替为主,整体上可划分为一个完整的湖侵—湖退沉积旋回,大一亚段与大三亚段沉积时期介壳滩分布面积较大,大二亚段则广泛发育半深湖—深湖亚相,此外浅水介壳灰岩可在重力流驱动下于深水环境中发生搬运与再沉积作用; 混积过程主要为相混合与间断混合模式,混积作用受控于湖平面升降变化、物质来源、地质营力等因素,湖平面的升降变化控制着不同沉积微相的分布,地震、风暴浪等触发机制引起的重力流沉积促使不同微相与物质来源的沉积物(陆源碎屑搬运、生物—化学碳酸盐沉积、远源细粒物质悬浮等)相互混合,增加了混积岩内部的杂乱程度并扩大了混积岩的平面分布范围。本次研究建立了仪陇—营山地区大安寨段湖相混积层系沉积过程模式,可为陆相页岩油气勘探和相似地质背景下混积作用的成因研究提供借鉴和参考。     

断陷湖泊水下扇类型与分布模式*

水下扇是断陷湖泊中一种重要沉积类型,近年来受到关注度越来越高。海洋和湖泊中与重力流有关的各类扇体的术语很多,诸如深水扇、盆底扇、湖底扇、斜坡扇、滑塌扇和浊积扇等,而它们都是不同类型的水下扇。国内沉积学界对湖泊水下扇这一术语的合理性一直有争议,与之相关的术语有水下冲积扇、近岸水下扇和远岸浊积岸等。文中梳理了有关水下扇的一些术语的含义异同,进而明确了断陷湖泊水下扇的基本类型;明确提出了湖泊外部物源体系与内部物源体系,并由此建立了湖泊水下扇的沉积分布模式;最后讨论对比了水下扇、冲积扇及扇三角洲之间的沉积差异,以期为今后深入研究这一类型沉积体提供借鉴。     

济阳坳陷细粒混积岩类型与湖盆演化的耦合关系

综合钻井、岩心、薄片和地球化学等资料,详细研究了济阳坳陷沾化凹陷沙三段下亚段细粒混积岩的混积类型、不同类型细粒混积岩的成因、垂向分布以及古湖泊水文演化规律.结果表明,沾化凹陷沙三段下亚段细粒混积岩包括层状-纹层状组构混积型和块状矿物组分混积型等2种混积类型;自下而上主要由层状-纹层状组构混积型夹块状矿物组分混积型发育段,过渡为块状矿物组分混积型夹层状-纹层状组构混积型发育段;表明了由潮湿且受季节性气候影响明显的深水湖泊,演化为水体较浅、盐度均一且受季节性气候影响不明显的湖泊环境,并建立了高水位早期-高水位中-晚期-低水位期的湖泊演化模式.在湖泊高水位早期阶段的早-中期和高水位中-晚期,有机质富集的主控因素主要是氧化还原条件和古生产力;在湖泊高水位早期阶段的晚期,古生产力是有机质富集的主控因素;在湖泊低水位时期,有机质富集的主控因素是氧化还原条件.总体上,适量的陆源供给（粘土矿物和石英含量均小于22%）会促进有机质富集,而过量的陆源碎屑输入以及碳酸盐的快速沉淀都会导致有机质被稀释.      

古土壤:沉积环境和古气候变化的灵敏指针

古土壤是古代沉积环境和气候变化的灵敏记录者,可以为深刻认识地球演化历史中的重要地质事件提供有效信息,并成为当前沉积学领域的研究热点之一。国外古土壤研究已经涉及到太古代以来的几乎所有沉积地层,而国内古土壤的研究仍以第四纪地层为主,对前第四纪漫长地质时期地层记录中的古土壤研究较少。基于古土壤的识别特征及其埋藏后发生的可能变化,分析了古土壤在沉积环境解释和地层划分对比中的作用。其中,古土壤钙积层发育深度、元素地球化学、成土碳酸盐岩稳定同位素等对于合理评价成土作用过程、划分成土相及定量恢复古气候（年均降水量、年均气温和pCO₂）等方面的研究发展迅速,不同估算古气候参数的经验公式都有明显的适用性特点。近年来,国内学者对松辽、四川、胶莱盆地等的白垩系古土壤进行了很多调查研究,并取得了较好的研究成果。而包括江西、广东、浙江等在内的中国东南地区白垩系陆相红层研究结果显示,这些地层含有丰富的古土壤,总体为地表干旱氧化条件下形成的红色古土壤序列。通过对国际古土壤研究动态的综述,以期引起国内更多沉积学工作者关注前第四纪地层记录中的古土壤,为更好地认识古代地球环境变化做出更大贡献。     

济阳坳陷古近纪的古气候区分析

古气候分区是古湖泊学研究的一个重要方面,对古湖泊生产力和有机质的保存有重要影响.本文尝试利用孢粉、沉积地球化学、沉积学等手段,根据不同气候带冷热干湿组合和碳酸盐矿物δ18O与古气候干湿对应关系,结合古风向,来恢复济阳坳陷古近纪的古气候分区.分析结果表明济阳坳陷在沙河街组沉积时孢粉组合表现出温暖与湿润、寒冷与干燥同步,碳酸盐矿物δ18O增高与古气候干旱同步的规律,东营组孢粉组合则表现为寒冷与湿润同步,碳酸盐矿物δ18O增高与古气候湿润同步的规律.这些特征揭示出,在沙河街组沉积时期,济阳坳陷主要处于东亚季风气候区;在东营组沉积期,济阳坳陷则更多地处于西风带的控制下.此外,古近系碳酸盐礁滩、碎屑浅滩的沉积规律也表明,济阳坳陷在沙四上-沙一段沉积时期盛行东亚季风.湖相优质烃源岩主要发育于季风气候带中由干冷向暖湿过渡的时期.