深水等深流与重力流交互作用沉积（2000—2022年）研究进展

等深流与重力流在深水环境中较为常见,两者在地质历史时期中可存在相互作用进而形成交互作用沉积。结合近20年研究成果,对深水等深流与重力流交互作用的沉积类型、鉴别标志、形成机理及地质意义进行了总结。1）等深流与重力流交互作用沉积可分为等深流与重力流沉积互层、等深流改造重力流及等深流与重力流同时作用沉积。2）等深流沉积和重力流沉积的有效鉴别是等深流与重力流沉积互层沉积研究的前提。3）等深流改造重力流沉积发育重力流和牵引流沉积构造,双向交错层理最为典型;常具顺斜坡向下及大致平行斜坡的两个水流方向;概率累积曲线呈1~3段式等特征。4）等深流与重力流同时作用沉积主要发育单向迁移水道、不对称的水道—堤岸体系及偏转型朵叶。5）交互作用形成过程主要受等深流与重力流相对能量大小的影响。当重力流活跃时,发育重力流沉积,在重力流末期及间歇期,等深流沉积发育,进而形成重力流与等深流沉积互层。等深流能量较强时,可改造重力流沉积,形成等深流改造重力流沉积。高能等深流在重力流能量较弱时,可对重力流沉积物进行横向搬运,形成迁移水道、不对称水道—堤岸体系及偏转型朵叶。6）主要问题及下一步的主攻方向主要包括四个方面:①重视综合研究,增加实例分析;②完善鉴别标志,推广研究成果;③多方法、多尺度、多条件、多维度综合探讨交互作用沉积过程及主控因素;④加强油气勘探潜力、古环境演化及地质灾害预防等方面的研究。     

东沙隆起南缘第四系等深流沉积特征及成因机制

珠江口盆地东沙隆起南缘深水陆坡区（水深约900~2 600 m）是西北太平洋和南海水体交换的活跃区域,发育了类型丰富的等深流沉积体,但等深流沉积特征和成因机制尚不明确,相关研究仍缺乏足够证据。通过区域地震资料和ODP1144站钻井数据分析发现,该区第四系地层中可识别5种深水底流成因的等深流沉积:涂抹形漂积体、伸长形-丘形漂积体、限制形漂积体、沉积物波以及席状漂积体。根据等深流沉积特征、发育类型以及分布范围,从陆坡到深海平原大致依次出现涂抹形漂积体、伸长形-丘形漂积体、限制形漂积体和席状漂积体,而具有波状沉积底形的沉积物波主要发育于陆坡区。东沙隆起南缘第四系等深流沉积的形成、演化受控于多种因素,其中主控因素包括:西北太平洋与南海中-深层水体的"双层"环流结构、科里奥利力的"右偏"效应、冰期-间冰期海平面升降所诱导的底流与重力流交互作用机制以及新构造运动时期火山活动对海底地貌的改造。     

重力流主导的深水沉积特征及其模式——以共和盆地下三叠统为例

深水沉积具有良好的油气勘探前景,近年来已成为沉积学研究的前缘和油气工业界关注的焦点。以共和盆地下三叠统为例,通过野外剖面的详细观察描述,结合室内镜下薄片鉴定与粒度分析,对深水沉积类型、沉积特征、垂向组合、成因机制以及沉积模式进行系统研究。共和盆地早三叠世深水沉积类型主要有滑塌型深水重力流沉积、底流沉积以及深水悬浮沉积,其中滑塌型深水重力流沉积又可识别出滑塌沉积、砂质碎屑流沉积与浊流沉积三种类型。滑塌沉积常见以同沉积褶皱为代表的多种软沉积物变形构造;砂质碎屑流沉积以块状砂岩为主,内部可见砂质团块、泥砾或泥质撕裂屑,块状砂岩顶底与相邻岩层均为突变接触;浊流沉积普遍发育正粒序,可见不完整的鲍马序列,底面常见多种类型的底模构造;底流沉积发育多种牵引流沉积构造。研究区软沉积物变形构造类型丰富,其中滑塌层内的软沉积物变形构造主要在斜坡滑塌过程中形成;未发生滑塌层内的软沉积物变形构造主要因地震使沉积物发生液化作用及流体化作用而形成。在综合分析盆地构造背景、深水沉积分布规律、重力流触发机制的基础上,建立了共和盆地早三叠世滑塌型重力流主导的深水沉积模式。滑塌型重力流主要由地震以及火山事件触发,水道化的地区会形成大面积的海底扇沉积体系。底流作为深水环境中不可忽视的动力因素,往往会对重力流沉积进行后期改造而使其物性变好。深水悬浮沉积作为一种背景沉积,在重力流事件的间歇期成为主要的深水沉积物。研究显示内扇、中扇可作为致密砂岩油气的勘探区,外扇可进行页岩油气勘探。     

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.     

鲍玛序列各段的不同成因解释

<正> 关于浊流沉积垂向上的结构构造特征的鲍玛序列(1962)已大多数学者所接受,认为这是鉴别经典浊积岩的标准层序。随着人们对深水异地沉积的另一重要领域——深水牵引流沉积的深入研究,鲍玛序列的多解性显得越来越明显。目前,对鲍玛序列各阶段存在的不同成因解释如表1所示。鲍玛序列各段部存在不同的成因解释,沉积物重力流及深水牵引流理论的发展要求重新审视鲍玛序列所代表的真正含义。等深流、内波流及内潮汐流等深水牵引流、沉积物重力流引发的牵引流对早期重力流沉积进行改造,可形成不同类型的沉积物重力流—深水牵引流沉积组合,该组合类似于鲍玛序列的沉积特征,因而在实际解释中极可能将其归为具鲍     

东非鲁伍马盆地深水X气藏海底扇储层构型研究:重力流—底流交互作用的指示意义*

底流在陆缘深水环境下广泛存在,可对深水沉积过程及砂体分布产生重要影响。前人对重力流与底流的交互作用机制及沉积产物开展了大量研究,但目前有关底流改造型的海底扇储层构型模式仍然研究不够深入。东非鲁伍马盆地是当前重力流—底流交互作用研究的热点地区,文中以其代表性的下始新统海底扇水道体系为例,综合岩心、测井及三维地震资料开展储层构型精细表征,建立重力流—底流交互作用下的海底扇水道体系构型模式。研究表明,目标水道体系内部发育水道、溢岸及朵叶3种构型要素,其中水道可分为水道复合体、单一水道及其内部不同级次的构型单元。底流对细粒物质的搬运可形成非对称的溢岸沉积,导致水道复合体之间呈逆底流侧向迁移叠置样式,其间泥岩隔层容易保存; 单一水道之间呈顺水道纵向迁移或逆底流侧向迁移样式,其中纵向迁移部位水道切叠连通,而侧向迁移部位容易保存泥质侧向隔挡体。受重力流沉积演化的影响,单一水道内部充填由砂泥交互型逐渐演化为富砂型,且在水道弯曲段的轴部砂体最为发育。     

重力流沉积砂岩的成因、改造及油气勘探意义

在前人研究基础上,结合最新研究成果,以深水砂岩形成为线索,讨论重力流沉积砂岩成因机制以及后期底流改造作用,分析争议问题,探讨解决方法,并揭示油气勘探意义。重力流沉积砂岩成因机制复杂,将浊流严格定义为紊流支撑,悬浮沉降的重力流,有利于砂岩成因机制解释及砂体分布预测。具有正粒序构造的砂岩为浊流成因,块状砂岩和逆粒序砂岩为砂质碎屑流成因。浊流砂岩沉积在平面上向四周散开,形成朵叶状砂体,碎屑流砂岩沉积沿流体搬运方向展布,形成舌状砂体。重力流沉积受后期底流改造而形成含牵引流构造的砂岩,但牵引流构造不是底流改造砂体所特有的标志,需结合砂体分布特征及沉积环境加以鉴别。水道内重力流沉积受底流影响,天然堤不对称发育,水道发生单向迁移,砂体平面展布范围变大,但砂体垂向厚度变小。同时,受底流改造的天然堤之间会形成局部负向地形,为后期水道、朵体有利沉积场所,易形成连续垂向叠置砂体。深水砂岩预测需将重力流沉积和底流改造结合起来。     

深水单向迁移水道-堤岸沉积体系特征及形成过程

南海珠江口盆地白云深水区及西非下刚果盆地发育一种深水单向迁移水道-堤岸沉积体系,主要包括轴部沉积、侧积体沉积、滑塌/块状搬运复合体沉积、堤岸沉积,另见阶地。该沉积体系水道整体具有单向迁移特征,为重力流和等深流共同作用而成,水道迁移方向与等深流运动方向大致相同。其影响因素包括重力流及等深流相对能量的大小、物源、海平面升降、气候、地形、科氏力及陆架宽度等。阶地成因可分为3种,即重力流侵蚀侧积体成因、沉积失衡滑塌或断层作用成因和重力流在水道内部的差异侵蚀成因。对该沉积体系的研究不仅能加深深水沉积的认识,还可为油气进一步勘探服务。     

川北下寒武统仙女洞组台缘斜坡碳酸盐岩重力流沉积

基于重力流剖面的野外观察、露头解剖及镜下鉴定等分析手段,对四川盆地北部下寒武统仙女洞组台缘斜坡碳酸盐 岩重力流沉积及发育机制进行了研究。研究区位于仙女洞组,主要沉积粉砂质泥岩、生屑泥晶灰岩、藻灰岩等3种岩石类 型;根据层面上产出形态的不同,将该区碳酸盐岩重力流沉积分为似瘤状碳酸盐岩重力流沉积和角砾型碳酸盐岩重力流沉 积2类。结合露头区重力流沉积物粒度及岩性变化,将碳酸盐岩重力流沉积由下至上划分出5个发育期次,期次内部重力流 沉积物由细变粗,纵向上呈现出明显的叠置关系,与仙女洞组时期所经历的海退环境大致吻合。地震、风暴浪等触发机制 导致台缘斜坡上部松散沉积的灰泥丘块体发生破碎并沿斜坡发生滑塌,伴随水体注入,大块砾石在沉积物-水体混合的环 境中发生破碎搅动,形成大小不等的块体,深水底流等作用对未固结或弱固结的砾屑灰岩进行溶蚀、改造,最终形成了层 面形态特征不同的2类似瘤状碳酸盐岩重力流沉积。角砾型碳酸盐岩重力流沉积则主要是未破碎的巨型灰泥丘块体经搬运 和短距离滑塌,最终与似瘤状砾屑灰岩共同沉积而成。     

深水沉积的动力学机制和响应

深水环境动力机制极为复杂，重力（流）机制类型多样且可能呈有序演化。底流包括温盐循环驱动的底流、风驱底流，以及顺峡谷上下运动的潮汐底流等；而内波可能也为重要的地质营力。在这些机制或孤立、或互动作用下，深水环境发育的沉积物类型、成因也极为复杂，它们具有重要的古气候、油气意义。     

等深流与等深流沉积

综述了国内外学者对等深流及其沉积物的研究现状。全面介绍了等深流的概念、“深海风暴”的成因、现代海洋等深流的沉积作用、等深流沉积物的特征、等深积岩的识别以及研究意义和存在问题。     

An experimental investigation of density-stratified inertial gravity currents

Turbidity currents and pyroclastic density currents may originate as stratified flows or develop stratification during propagation. Analogue, density‐stratified laboratory currents are described, using layers of salt solutions with different concentrations and depths to create the initial vertical stratification. The evolving structure of the flow depends on the distribution of the driving buoyancy between the layers, B* (proportional to the layer volumes and densities), and their density ratio, ρ*. When the lower layer contains more salt than the upper layer, and so has a greater proportion of the driving buoyancy (B* < 0·5), this layer can run ahead leading to streamwise or longitudinal stratification (ρ*→0), or the layers can mix to produce a homogeneous current (ρ*→1). If the upper layer contains more salt and thus buoyancy (B* > 0·5), this layer travels to the nose of the current by mixing into the back of the head along the body/wake density interface to produce a homogeneous flow (ρ*→1) or overtaking, leading to streamwise stratification (ρ*→0). Timescales describing the mixing between the layers and the streamwise separation of the layers are used to understand these flow behaviours and are in accordance with the experimental observations. Distance–time measurements of the flow front show that strongly stratified flows initially travel faster than weakly stratified flows but, during their later stages, they travel more slowly. In natural flows that are stratified in concentration and grain size, internal features, such as stepwise grading, gradual upward fining and reverse grading, could be produced depending on B* and ρ*. Stratification may also be expected to affect interactions with topography and overall fan architecture.     

等深流沉积研究进展

等深流沉积研究已有约50年的历史,其研究成果极为丰富。近10余年,随着科学技术的发展和海洋意识的提高,等深流沉积研究工作开展迅速,涌现出了大量的新成果。简要回顾了等深流沉积研究的历程,结合最新研究成果,对其进展及认识进行了总结。等深流沉积以细粒沉积为主,沉积构造及生物扰动发育,多呈细-粗-细沉积序列。其类型可分为长条形丘状漂积体、水道型漂积体、补丁型漂积体等7类。沉积模式根据地形、水动力、路径等可分为简单路径模式、复杂路径模式以及等深流与重力流交互作用模式。等深流与重力流交互作用是深水沉积研究热点之一。等深流沉积研究面临的问题及发展方向主要有三方面,即,1）完善识别标志,推广研究成果;2）综合运用多种手段和理论,探讨沉积过程与构造演化、古海洋及气候变化的耦合关系;3）加大油气勘探潜力研究力度。     

瞬变电磁法工作电流的设置与找矿效果分析

在地表覆盖有碎石流或接地条件较差的工区,用接地类激电方法难以达到较好的勘探效果。而在这类地区采用不接地回线的瞬变电磁方法具有其他方法所不可替代的优势,其无需接地,且横向分辨率较高,可利用的参数较多,适用于各种地理环境,并且受地形影响较小,可以获得良好的找矿效果。但在工作中要注意发射电流的合理设置,不同大小的发射电流取得的勘探结果也不一样,大的发射电流未必就能发现低阻体引起的异常,并相应提高曲线的异常幅度,若发射电流设置不合理,将影响最终的找矿效果。通过在东莫扎抓、纳日贡玛等矿区的应用实例,说明了合理设置发射电流的重要性。     

长江潮流界位置探讨

长江是径流、潮流中等的潮汐河口,纳潮量十分巨大。长江口水流动力因素以径流和潮流为主。对潮流界位置进行了探讨,其位置随上游径流大小而变化,国内流行的一种长江潮流界在江阴的说法是不够确切的。     

胶州湾三维潮流及潮致余环流的数值模拟

运用一个三维正压湍流封闭数值的模式，成功模拟了胶州湾M2分潮的潮汐与潮流分布，模拟结果表明，胶州湾的潮流以往复流为特征，最大流速出现在胶州湾口，量值为95cm/s，潮臻余流的水平结构是：团团转”的多涡结构，其中5个余流涡旋的位置得到观测资料的证实，在模拟结果的基础上，比较了欧拉余流和拉氏余流的差异，并分析潮致拉氏余流涡的垂向结构特征，垂向湍粘性系数的水平分布与水吩布形态相似，呈现出底，表层小，中层大的垂直分布结构。     

浅析深水沉积理论

深水沉积理论的深入研究发现,传统的浊流沉积理论如鲍玛序列、浊积扇、浊积岩相等可能需要重新解释,对浊流理论的质疑推动着深水沉积理论的发展。通过对浊流沉积研究历史及当前研究现状的梳理,探讨了浊流及相关重力流沉积理论的新观点。     

深水牵引流沉积的研究历程、现状与前景

深水牵引流沉积研究，是沉积学研究中一个较新的领域。在这个领域中，我国学者做出了应有的贡献，并且具有自己的特色和优势。目前研究的深水牵引流沉积，一是等深流沉积，二是内波、内潮汐沉积。等深流沉积研究开始于20世纪60年代，早期主要是对小规模的细粒薄层等深流沉积的研究，而现在已发展到对大规模等深流沉积体--等深岩丘的研究。内波内潮汐沉积研究始于20世纪90年代，也是从小规模内波、内潮汐沉积的鉴别开始，现在已达到研究深海大型沉积物波的阶段。今后等深流沉积研究的主攻方向，应是地层记录中的等深岩丘，并特别注意碎屑岩等深岩丘的发现和研究。内波、内潮汐沉积方面，最有矿产意义的当属由大型沉积物波构建的地质体。而首例地层记录中的大型沉积物波，已在塔里木盆地中部奥陶系中被鉴别出来，并具有含油气远景。从目前对内波、内潮汐的研究势头来看，我国很有希望在该领域继续保持国际领先地位。     

海相深水沉积研究现状及展望

深水沉积根据沉积物来源可以分为深水异地沉积和深水原地沉积.深水异地沉积是指海洋深水区经横向搬运而形成的沉积,它是相对于垂直降落沉积作用形成的原地沉积而言的.通常前者形成的沉积物比后者的粒度粗.深水异地沉积主要包括重力流沉积和深水牵引流沉积两大类;深水原地沉积主要包括深水泥页岩沉积.重力流沉积还可以按其发育的沉积环境而划分为扇状沉积体系(海底扇或湖底扇)、沟道或槽谷沉积体系、层状或带状沉积体系等.深水牵引流沉积是20世纪60年代以来沉积学迅速发展的一个新的研究领域.目前深水牵引流沉积的研究主要集中于等深流沉积和内潮汐、内波沉积.深水牵引流沉积的储集性能优于浊流沉积,故具有非常重要的含油气潜能.     

山东半岛东部海域悬浮体分布季节变化及其冬季输送通量研究

山东半岛东部近岸海域流系和水团要素季节变化显著,沉积动力环境特殊,发育有剖面形状独特的泥质沉积体。基于两个年度的夏、冬季山东半岛东部近岸海域水体温度、浊度、悬浮体浓度和海流等调查资料,分析了水团要素分布季节变化特征,并结合研究区域冬季海流和余流分布特征,计算了冬季经山东半岛东部近岸海域向南输送的悬浮体净通量。结果表明:山东半岛东部近岸海域悬浮体分布受沿岸流、黄海冷水团和黄海暖流等流系季节变化的影响存在显著季节变化。夏季,水体垂向层结和黄海冷水团均可抑制悬浮体垂向和东西向扩散。与以往的研究有所不同的是,冬季大量悬浮体可穿越沿岸流与黄海暖流形成的海流切变锋面,进入黄海暖流向北输送,海流切变锋的屏障作用会随着黄海暖流的减弱或东移而削弱。每年冬季经山东半岛东部近岸海域输送的悬浮体占渤海海峡向外海输送的悬浮体年净通量的3.22%~9.10%,冬季的悬浮体输送量较大,占冬季渤海海峡向外海输送的悬浮体年净通量的6.84%~19.38%。