浊流及其相关的深水底形研究进展

从19世纪发现海底浊流现象开始,这一重要的深水沉积过程就引起了地学界的广泛关注。研究发现深水浊流成因的周期阶坎等超临界流底形广泛分布于海底,且与鲍马定义的浊积岩序列有着密切联系。由于浊流事件的不可预测、破坏力强,直接观测设备和技术也比较匮乏,造成对浊流事件进行直接海底观测的工作较少。总结了国内外浊流及其相关底形的研究成果,对浊流分类、底形的形成与演化进行了讨论,列举了国内外几个典型深水区浊流及其相关超临界流底形的研究案例,包括实验、数值模拟和深水底形研究,详细介绍了周期阶坎这一主要的超临界流底形,讨论了周期阶坎的形成与演化过程及其与鲍马序列的对应关系。最后,对浊流及其相关的超临界流底形研究进行了展望。     

西非科特迪瓦盆地深水底形样式及成因分析

通过三维地震资料海底平面成像和浅层地震剖面解释、分析,识别和描述了西非科特迪瓦盆地深水底形类型。研究区发育下切水道、侵蚀冲坑、周期阶坎、小型沉积物波、大型沉积物波多种深水底形。下切水道表现为直线型,地形坡度从上斜坡5°过渡到下斜坡1.9°,水道历经多次合并,合并后水道内部起伏地貌指示侵蚀—沉积交互作用;识别出孤立状、串珠状和猫爪状三种类型侵蚀冲坑;在斜坡限制性水道内部地形坡度1.9°～3.1°之间识别出8个不同波长和波高的“周期阶坎”底形,周期阶坎具有剖面上向上游方向迁移、平面上呈新月形态的特征,从上游到下游波长有逐渐变短的趋势。小型沉积物波发育于水道内和水道外两种环境,其中限定性环境小型沉积物波发育在周期阶坎上游方向,非限定环境小型沉积物波发育地形坡度为1°左右,具有加积或轻微向下迁移的内部反射结构。大型沉积物波发育在非限定环境中,显示为长波长、低幅度浅层构造特征,分析认为早期滑塌地貌对晚期大型沉积物波的形成具有重要的控制作用。在现象描述基础上,对不同底形的成因、形成过程、控制因素和其发育的深水动力学背景与环境展开探讨,加深了对西非赤道段科特迪瓦盆地深水底形成因的认识,可对未来深水区...     

东非鲁武马盆地海底水道-朵体体系粗粒浊流沉积物波特征及主控因素

海底水道-朵体体系内粗粒沉积物波的研究可以深化浊流搬运过程的认识。利用先进的地球物理成像技术,通过地震地貌分析,对东非鲁武马盆地海底水道-朵体体系内这种后期易被改造的特殊沉积体进行识别和解释,结合粗粒沉积物波的形态、尺度、移动方式、厚度变化、平面分布等特征,探讨其成因和影响因素。鲁武马盆地近海底水道-朵体体系内的粗粒浊流沉积物波具有多变的地貌和逆行砂丘的底形。水道内粗粒沉积物波规模较小,分布范围局限;水道-朵体过渡带的粗粒沉积物波规模大,波高约45~110 m,波长可达一千余米,总体规模大于其他地区已识别出的粗粒深水沉积物波。构造活动、超临界流产生的水跃作用、地形地貌的变化以及底流作用是鲁武马盆地粗粒浊流沉积物波形成的主控因素。     

超临界浊流之地貌动力学和沉积特征

超临界流在现代沉积环境中几乎无处不在,但相关沉积物却极少从地层记录中被辨识出来,这是当前沉积学研究所面临的一个困境,文中称之为“超临界流沉积问题”。按弗劳德数增大顺序,超临界流可依次形成稳定逆行沙丘、不稳定逆行沙丘、急滩—深潭及周期阶坎等底形,相应的地貌动力学也从同相位体制(逆行沙丘)逐渐过渡为水跃体制(急滩—深潭和周期阶坎)。相对于明渠流,浊流因折算密度低而更易成为超临界流。超临界浊流底形的长波长、低幅度、逆流(坡)迁移特性,决定了其沉积物发育特征的后积层理、近平行—低角度交错层理、与水跃有关的快速堆积及冲刷—充填和建造—充填构造。超临界浊流沉积可以通过沉积体的几何形态(包括波长/波高比、平面和剖面形态等)和内部沉积特征(包括波脊逆坡迁移、沉积构造、粒度变化趋势及沉积相组合等)的综合分析加以鉴别。露头、岩心分析与高分辨率地震、浅剖、多波束测深等地球物理资料的综合,是准确鉴别超临界浊流沉积单元的重要途径。本文对超临界浊流地貌动力学研究进展进行综述,并对地层记录中超临界浊流沉积的鉴别标志及相关问题进行探讨。     

水道加朵体型深水扇形成机制与模式:以白云凹陷荔湾3-1地区珠江组为例

深水扇储层的沉积特征是油气勘探开发中的一个热点问题。通过分析珠江口盆地白云凹陷荔湾3-1地区珠江组深水扇的沉积特征,明确了研究区具备深水扇形成的有利条件,受白云凹陷总体构造沉积背景影响,形成了富砂型的深水扇。本区深水扇是多种流体动力学机制共同作用的结果,碎屑流、浊流及底流相互作用与复合,形成了平面上具水道复合朵体的分布特征。在建立深水扇沉积模式的基础上,提出了水道加朵体型深水扇沉积微相划分方案,研究区储层以重力流水道、天然堤及滑塌朵体为主;而水道逐渐由相对近源的宽浅下切型变为远离物源的窄深型,其深度与天然堤宽度呈正比。     

珠江口盆地白云凹陷中新统韩江组中上部层序结构及深水重力流沉积

基于地震、测井资料的综合分析开展珠江口盆地白云凹陷中中新世韩江组中上部发育的硅质深水沉积的层序地层、沉积构成和古地理环境研究。韩江组中上部发育1个区域性的二级旋回(CSh),通过不整合面及相应的整合面进一步将该复合层序划分为6个三级层序。一系列陆坡峡谷以及侵蚀作用形成的水道是主要层序界面的重要识别标志,斜坡进积楔、扇朵体的底界面,测井曲线突变以及钙质超微化石的相对低值也可以帮助识别层序界面。盆地的不同位置上层序结构有差异,重力流沉积单元也不同。本次研究在斜坡识别出5种深水沉积单元:浊流水道复合体、斜坡扇、陆坡峡谷、进积楔和半远洋—远洋沉积,在深海盆地识别出扇朵叶体。将浊流水道复合体划分为5种沉积单元:滞留沉积、水道天然堤、滑塌及碎屑流沉积、侧向增生体和末期充填沉积。在陆坡、陆隆以及深水盆地分别识别出侵蚀水道、侵蚀加积水道和加积水道。     

水下沉积物重力流与海底扇相模式研究进展

水下沉积物重力流将大量沉积物搬运至海底,形成了地球上最大的沉积体系——海底扇。综合前人研究成果,梳理水下沉积物重力流的基本概念、分类和识别标志,介绍了现代观测的重要结果和海底扇相模式的研究进展。浊流和碎屑流是重力流最主要的两类流体,浊流为逐层沉积,发育正粒序;碎屑流为整体沉积,垂向无序。由浊流转换为碎屑流的重力流称混合流,陆上洪水入海(湖)形成的浊流称异重流。现代观测的结果表明:浊流底部存在高密度层,横向结构并不都是涌浪型,浊流的持续时间可以长达1周。海底扇通常采用组构分析和层级分类进行研究,由水道、天然堤、朵体、远洋—半远洋沉积和块体搬运沉积组成。水道侧向延伸窄,发育侵蚀结构;天然堤由薄层泥—粉砂质浊积岩组成,横向呈楔形变薄;朵体侧向延伸宽,颗粒粒度集中,侵蚀结构较少。水道的层级从低到高依次为水道单元、水道复合体和水道复合体群。朵体的层级从低到高依次为层、朵体元素、朵体和朵体复合体。     

珠江口盆地白云凹陷中新统韩江组中上部层序结构及深水重力流沉积*

基于地震、测井资料的综合分析开展珠江口盆地白云凹陷中中新世韩江组中上部发育的硅质深水沉积的层序地层、沉积构成和古地理环境研究。韩江组中上部发育1个区域性的二级旋回(CSh),通过不整合面及相应的整合面进一步将该复合层序划分为6个三级层序。一系列陆坡峡谷以及侵蚀作用形成的水道是主要层序界面的重要识别标志,斜坡进积楔、扇朵体的底界面,测井曲线突变以及钙质超微化石的相对低值也可以帮助识别层序界面。盆地的不同位置上层序结构有差异,重力流沉积单元也不同。本次研究在斜坡识别出5种深水沉积单元: 浊流水道复合体、斜坡扇、陆坡峡谷、进积楔和半远洋—远洋沉积,在深海盆地识别出扇朵叶体。将浊流水道复合体划分为5种沉积单元: 滞留沉积、水道天然堤、滑塌及碎屑流沉积、侧向增生体和末期充填沉积。在陆坡、陆隆以及深水盆地分别识别出侵蚀水道、侵蚀加积水道和加积水道。     

西非Rio Muni盆地深水水道特征与成因

深水水道沉积构型及其演化一直是沉积学界研究的热点。基于Rio Muni盆地深水区470 km²高分辨率三维地震数据,在精细地震解释的基础上,对研究区发育的深水水道的沉积构型、演化进行探讨。主要取得4点认识：(1)深水水道的弯曲度主要受控于物源供给和海底坡度,研究区发育弯曲水道、顺直水道2类深水水道;(2)起源于陆架边缘的深水水道,物源供给相对充分,弯曲度高,其剖面往往不对称,水道壁发育滑塌或阶地,垂向演化具有侧向迁移特征,发育废弃水道;(3)而起源于中上陆坡的深水水道,其弯曲度低,剖面具有U形特征,水道壁光滑无滑塌或阶地, 主要以垂向加积为主。由于物源供给不足,顺直水道逐渐被深海泥质披覆沉积充填;(4)同一条深水水道,由上陆坡向下陆坡,随着海底坡度的降低,其弯曲度呈增大趋势。     

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。     

深水浊流沉积综述

深水浊积岩通常发育在风暴浪基面以下、几十米至数千米的水体深度范围内。当沉积中心位于或接近陆架边缘时,浊流沉积系统往往最为活跃,而且通常与相对海平面下降时期的低位体系域有关。深水沉积事件可细分为低位域早期和低位域晚期。低位域早期以规模不断增大和更频繁的流体（浊流）事件为特征;而低位域晚期则以规模逐渐变小且频率降低的流体（浊流）事件为特征。因此,在低位域早期,流体流量不断增大,水道以侵蚀并逐渐变深为主,仅能残存较少的沉积物。随后,在低位域晚期,流体流量逐渐变小,因而水道内的沉积填充物可以得以保存。浊流体系通常发育3个特征迥异的区域:区域1对应浊流体系的近端（上游）,以支流峡谷为特征;区域2为浊流体系的中间部分,以单一补给水道复合体系为特征,因浊流水体的高度比补给水道高,因而常常发育天然堤沉积;区域3为浊流体系的远端,以频繁的决口、砂质溢岸以及水道充填为特征,从地貌学上可以将其描述为末端扇,从沉积过程来看,可将其称为前缘分散体系。从层序地层学的角度来看,低位域沉积常常夹持于富泥的远端高位域和海侵体系域沉积之间。低位域早期—晚期沉积序列往往是以富砂的区域3末端扇沉积被区域2水道—天然堤沉积所覆盖为特征。     

西秦岭直合隆地区三叠系深水水道沉积模式分析

西秦岭三叠系地层主要由深水沉积物组成。选取西秦岭直合隆地区出露较好的三组剖面进行研究,按重力流类型及静水条件下所发生的沉积现象,总结出六种岩石相类型,即滑塌岩相（F1）、碎屑流相（F2）、超高密度流相（F3）、高密度浊流相（F4）、低密度浊流相（F5）、深海泥岩相（F6）。通过对三处剖面的横向追踪对比,结合不同沉积环境下表现出特定的岩石相占比及砂体堆叠样式,共识别出限制性水道、弱限制性水道及水道天然堤三类沉积单元。限制性水道中砂体叠置关系复杂,以超高密度流相占主导地位,次为碎屑流相;弱限制性水道中砂体叠置较规整,以超高密度流相占主导地位,次为低密度浊流相;而水道天然堤表现为砂泥互层（总厚度约15 m）,主要为低密度浊流相和深海泥岩相。最后建立了研究区内深水水道沉积演化阶段模式图——早期限制性环境下水道较顺直,水道较窄,砂体叠置关系复杂;中期限制性环境相对早期有所减弱,水道弯曲度增大,水道变宽,出现溢岸沉积,砂体叠置关系复杂;晚期为弱限制性环境,弯曲水道两侧发育天然堤,砂体叠置规整。本次研究利用野外露头建立的深水水道沉积演化模式,在一定程度上还原其相关的重力流演化过程及发育期次,对全球其他类似研究具有一定的参考意义。     

珠江口盆地荔湾井区珠江组深水扇沉积特征

珠江口盆地白云凹陷荔湾深水区为油气勘探有利区域,通过岩石学和古生物组合特征研究,认为该区珠江组下部属于典型的深水扇沉积,可划分为早期盆地扇和晚期斜坡扇两种类型,两类深水扇都以发育颗粒流、砂质碎屑流及低密度浊流等顺坡重力流沉积为主,同时夹有少量内波和等深流等深水牵引流改造沉积。砂质碎屑流为两类深水扇水道砂体的主要沉积类型,发育有逆-正粒序层理、平行层理和水平层理,粒序层内可见各种丰富的液化变形和生物逃逸构造,而水平层内发育有更多的生物钻孔和扰动现象。两类深水扇的沉积构造和古生物特征有明显差异,其中盆地扇水道砂岩中普遍含硅质小砾石,水道间泥岩中含有较多保存完好的抱球虫化石,斜坡扇水道砂岩以富含炭泥屑为典型特征,水道间泥岩含有更丰富的颗石藻和抱球虫化石,其中部分抱球虫和颗石具有遭受海底溶蚀作用的现象,指示斜坡扇相对盆地扇有更大的水体深度。平面上两类深水扇具有相似的重力流沉积的分带性,都具有自陆架坡折向盆地方向由颗粒流沉积逐渐向砂质碎屑流和近源高密度浊流、远源低密度浊流等单向演化的特点。     

浅述深水水道的形态学特征

目前深水水道的分类方案较多,本文基于深水水道的形态学特征,且聚焦于单一型深水水道,将其划分为顺直型(曲率介于1～1.25)、低弯度S型(曲率介于1.25～1.5)和高弯度S型(曲率1.5)。其中,顺直型水道侵蚀作用最强,往往不发育天然堤沉积,无侧向加积;低弯度S型水道发育天然堤,并具有侧向加积;高弯度S型天然堤及侧向加积最为发育,决口扇常与之伴生。深水水道的曲率是水道形态的直观表现,曲率大小主要受深水地貌即深水地形坡度的影响。在上陆坡区域,地形坡度较大,沉积物能量强,深水水道以顺直型为主。中陆坡区域,随着地形坡度的减缓,水道的弯曲形态也逐渐增加,形成低弯度S型,直至下陆坡,水道演变为高弯度的S型。     

南海北部陆坡白云深水区深水沉积结构要素

在回顾深水沉积结构要素研究的基础上,结合白云深水区的勘探实践,对白云深水区深水沉积的结构要素进行了研究。将白云深水区深水沉积划分为4种结构要素,分别为水道、天然堤-溢岸沉积、席状砂和块体搬运沉积。水道是白云深水区深水沉积的主要组成部分,也是重要的储层;水道按成因可分为侵蚀型、侵蚀/加积型和加积型;水道充填沉积物的岩性变化较大,有砾岩、砂岩、泥岩以及几种岩性的混合。天然堤-溢岸沉积主要以泥岩、粉砂岩为主,平面上,天然堤-溢岸沉积与水道走向平行,横向上远离水道扩散,侧向连续性好但垂向连续性差。席状砂位于水道末端,具有朵叶状外形,分为层状和合并状2种类型：层状席状砂具有相对低的砂岩体积分数,泥岩和砂岩互层;而合并状席状砂岩体积分数高,砂层和砂层接触,夹有少量的泥。块体搬运沉积包括滑塌、滑块、块体流、碎屑流、坡身失稳复合体、块体搬运复合体等;块体搬运沉积常直接位于层序界面上,对下伏地层侵蚀明显,分布广泛,可作为良好的油气封盖层。     

孟加拉湾若开盆地深水沉积体系结构单元类型及演化模式

利用多个地震数据体的地震反射特征,分析了孟加拉湾若开盆地深水沉积体系的不同沉积结构单元类型(峡谷、水道及水道复合体、天然堤—漫溢沉积、朵体以及块体搬运沉积)的典型地震响应特征、及其发育的位置,构建了研究区陆架—陆坡—盆底的沉积结构单元演化模式。研究表明,一个深水沉积体系垂向上自下而上的组合样式为:底部块体搬运沉积及厚层大规模朵体沉积,上覆水道复合体沉积,之后为水道—天然堤复合体沉积、以及一些小规模朵体沉积,顶部为薄层深海泥岩沉积。横向上自陆架向深海盆地的发育模式表现为:陆架/上陆坡峡谷—上陆坡侵蚀型水道—下陆坡侵蚀沉积型水道—沉积型水道—盆地朵体。     

琼东南盆地中央峡谷西段莺歌海组沉积演化及储层预测

发育于琼东南盆地乐东凹陷、陵水凹陷、松南低凸起的中央峡谷西段,早期充填了厚达700 m的深海重力流沉积.基于两口钻井和两块三维地震资料,对研究区内中央峡谷早期的沉积演化进行了研究.通过分析地震剖面波组特征和对比井震资料,将峡谷充填划分为5个沉积期次;在井震对比的基础上,结合反射特征、地震切片及属性分析,识别出四种主要的沉积类型:水道复合体、水道-天然堤、浊积席状砂、块体流.沉积期次1主要为水道复合体,沉积期次2和3主要为水道-天然堤,沉积期次4主要为块体流和水道-天然堤,沉积期次5主要为块体流和浊积席状砂.峡谷DS1~DS3主要受轴向物源控制,以浊流沉积为主,富砂;DS4~DS5逐渐受北部陆坡物源控制,以块体流沉积为主,富泥.浊流沉积是峡谷内优良的储集体,普遍发育于峡谷充填下部,与上部块体流沉积可以形成良好的储盖组合,具有较好的油气勘探潜力.     

海底水道体系沉积构型样式及控制因素:以尼日尔三角洲盆地陆坡区为例*

作为当今油气勘探开发的重要目标,海底水道的沉积构型样式复杂多变,其控制因素目前尚无定论,这大大增加了相关油气藏的钻探风险和开发难度。以尼日尔三角洲盆地陆坡区为例,以近海底高频地震信息为原型,揭示了海底水道体系的外部形态样式和内部结构样式,探究了水道体系与复合水道形态特征参数间的相互关系,分析了海底水道体系沉积构型控制因素。研究认为: (1)水道体系可分为限制性、半限制性和非限制性3个大类,限制性水道体系的边界为一明显的大型下切谷界面(或峡谷),半限制性水道体系的边界也发育明显的大型下切谷,但其界面两侧发育大型天然堤沉积,非限制性水道体系则不发育大型下切谷,其中每个大类又可依据其内部复合水道的类型,细分为2个小类(下切式和包络式)。(2)水道体系内部复合水道间存在垂向和侧向2种类型的叠置,前者可细分为孤立式、叠加式和切叠式3类,后者则包括叠合式和分离式2类。(3)地形坡度与水道体系类型和规模具有一定的耦合与关联,在类似油藏规模的局部沉积体内部,陡坡段(坡度大于1°)主要发育限制性水道体系,缓坡段(坡度0.5°~1°)主要发育半限制性水道体系,平坦段(坡度小于0.5°)主要发育非限制性水道体系;随着地形坡度的增大,水道体系的宽度减小、深度增加、宽深比减小,即向“窄深型”形态发展。该项研究不仅对深水沉积学的发展具有较大的理论意义,而且对高效开发海底水道油气藏具有重要的实际意义。     

海底水道体系沉积构型样式及控制因素:以尼日尔三角洲盆地陆坡区为例

作为当今油气勘探开发的重要目标,海底水道的沉积构型样式复杂多变,其控制因素目前尚无定论,这大大增加了相关油气藏的钻探风险和开发难度。以尼日尔三角洲盆地陆坡区为例,以近海底高频地震信息为原型,揭示了海底水道体系的外部形态样式和内部结构样式,探究了水道体系与复合水道形态特征参数间的相互关系,分析了海底水道体系沉积构型控制因素。研究认为:(1)水道体系可分为限制性、半限制性和非限制性3个大类,限制性水道体系的边界为一明显的大型下切谷界面(或峡谷),半限制性水道体系的边界也发育明显的大型下切谷,但其界面两侧发育大型天然堤沉积,非限制性水道体系则不发育大型下切谷,其中每个大类又可依据其内部复合水道的类型,细分为2个小类(下切式和包络式)。(2)水道体系内部复合水道间存在垂向和侧向2种类型的叠置,前者可细分为孤立式、叠加式和切叠式3类,后者则包括叠合式和分离式2类。(3)地形坡度与水道体系类型和规模具有一定的耦合与关联,在类似油藏规模的局部沉积体内部,陡坡段(坡度大于1°)主要发育限制性水道体系,缓坡段(坡度0.5°~1°)主要发育半限制性水道体系,平坦段(坡度小于0.5°)主要发育非限制性水道体系;随着地形坡度的增大,水道体系的宽度减小、深度增加、宽深比减小,即向"窄深型"形态发展。该项研究不仅对深水沉积学的发展具有较大的理论意义,而且对高效开发海底水道油气藏具有重要的实际意义。     

尼日尔三角洲盆地某油田深水海底扇沉积特征

深水海底扇是深水油气勘探的重要目标,尼日尔三角洲盆地深水区海底扇具备良好的油气成藏条件,深入分析其沉积体系是预测有利储集体发育区带的关键。根据岩心观察、测井解释及地震资料等,对研究区深水海底扇的沉积特征进行了研究。结果表明:重力流沉积是研究区深水海底扇主要沉积物类型,但牵引流沉积也大量存在;研究区主要发育水道和朵叶体2种亚相,空间上可分为限制、半限制及非限制3个沉积区域;高弯度的曲流水道是深水海底扇半限制沉积区域的重要特征,水道的弯度指数分布在1.16~2.85之间,其与水道宽度呈正相关关系;水道向非限制沉积区逐渐演变为席状展布、多层叠置的复杂朵叶体沉积。综合分析表明水道和朵叶体均是有利储层发育的重要位置,古地貌是控制海底扇展布的重要因素。