深水牵引流沉积研究进展与展望

深水牵引流沉积是继深水重力流沉积之后发现的又一种新的深水沉积类型，目前已发现的深水牵引流沉积包括等深流沉积和内潮汐、内波沉积两种类型。综述了深水牵引流沉积的研究历史、现状与进展，指出了其存在的问题及发展趋势。     

深水牵引流沉积研究进展与展望

深水牵引流沉积是继深水重力流沉积之后发现的又一种新的深水沉积类型，目前已发现的深水牵引流沉积包括等深流沉积和内潮汐、内波沉积两种类型。综述了深水牵引流沉积的研究历史、现状与进展，指出了其存在的问题及发展趋势。     

贺兰山地区中奥陶统樱桃沟组深水牵引流沉积的发现及其意义

鄂尔多斯盆地西缘贺兰山地区的中奧陶统樱桃沟组发育一套夹有碳酸盐滑塌重力流沉积的陆源碎屑浊积岩,研究程度颇高。笔者在野外调查过程中于樱桃沟组浊流沉积体发育的环境中发现了相当数量的交错层理,如大型交错层理,板状交错层理,波状、脉状、透镜状层理和波痕等,曾一度被前人解释为浅水沉积环境的识别标志。本文结合当时的古地理背景、沉积环境和区域构造演化特征,通过对樱桃沟组野外露头的详细描述和岩石特征的精细刻画以及对该组沉积序列的详细分析,认为上述疑似浅水沉积环境的交错层理实为底流(深水牵引流)对浊流改造的结果,并分别形成了内波、内潮汐沉积和等深流沉积,这在研究区为首次发现。据此将其归纳为7种岩石类型:(1)双向交错层理粉砂岩;(2)束状透镜体叠加的交错纹理粉砂岩;(3)具波状层理粉砂岩;(4)单向交错层理砂岩;(5)水流波痕细砂岩;(6)平行层理细-中砂岩;(7)大型交错层理细砂岩。其中,前5种岩石类型为内波、内潮汐沉积,后两种为等深流沉积。研究表明樱桃沟组为深水牵引流沉积(内波、内潮汐沉积、等深流沉积)、重力流沉积(碳酸盐滑塌角砾岩、浊积岩)和原地沉积的复合沉积,并建立了该区水道型内波、内潮汐沉积模式。     

中国油气勘探的一个新领域——深水牵引流沉积

深水牵引流沉积主要分为等深流沉积和内波内潮汐沉积两类。前者可形成巨大的堆积体——等深积岩丘,其规模可与海底扇相比拟。现代海洋大陆坡及陆隆地带等深积岩丘非常发育;古代地层记录中也有等深积岩丘,如已开采数十年的阿拉伯克拉通白垩系等深积岩丘油田。后者则不仅可形成分选极好的砂级沉积物,而且可形成规模巨大的“沉积物波”,并成群成带地出现。海洋中沉积物波的迁移可形成巨大的沉积体。在世界各大洋深盆海底,均有大范围分布的现代大型沉积物波。中国地层记录中的大型沉积物波,首先在塔里木盆地塔中地区中一上奥陶统中被识别出来,并有良好油气显示。认为中国的广大地区发育有多个时代的海相深水沉积,深水牵引流沉积储集层是中国21世纪油气勘探具巨大潜力和现实可行性的新领域。其油气勘探首选地区是塔里木盆地、扬子地台南缘和鄂尔多斯西缘。     

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。     

内波单独作用形成的深水沉积物波

深水沉积物波是一种海底普遍发育、规模较大的波状沉积体,大多数学者将它们解释为等深流沉积或浊流沉积。本文结合内波理论的研究进展，考虑内波沉积作用的水动力学特征，探讨了深水沉积物波的内波成因机制。得出以下几点认识：①海底流动单独作用无法满足沉积物波形成所需的流动层厚度及流动速度，较难解释沉积物波的迁移方向及规则的内部及外部形态。②内波可以引起海底流动，内波比表面波更容易形成更大规模范围内的沉积床形。③内波可以形成大型沉积物波，用内波可以较合理地解释内波的对称波形单元、非对称波形单元及上攀波形单元的成因。波动面离海底距离较大的行进内波及内驻波可以形成对称波形的沉积物波；波动面离海底距离较近的行进内波及内孤立波可以形成非对称波形的沉积物波；内波引起的海底流动进一步增强时，可形成上攀波形沉积物波。④行进内波可以形成向内波传播相反方向迁移的沉积物波，向海盆内部传播的内波可以形成向上坡方向迁移的沉积物波。     

深水牵引流形成的床形单元组合

海底上发育深水牵引流形成的各种床形单元,包括等深岩丘及大型沉积物波在内的不同床形单元有规律地组合在一起,对于此类床形组合的确切形成机理,目前仍在探讨之中。本文经详细研究得出以下几点进展：① 运用内波理论可对海底上大型沉积物波各组成单元的成因作出较为合理的解释,向深海方向传播的内波可形成向上坡方向迁移的大型沉积物波;② 在等深流与上覆低密度水体之间的界面上具备产生大规模界面内波的条件;③ 某些底流成因的床形单元组合属于等深流与等深流所引发内波的联合作用的产物,首次提出了等深流－内波沉积组合的概念;④ 在现代海底上及古代地层记录中均发现了等深流－内波沉积组合的实例;⑤ 建立了一个古代地层记录中的深水牵引流沉积组合综合模式。     

北大西洋洛克尔海槽东北部内波沉积--深水大型沉积物波成因的再解释

北大西洋洛克尔海槽东北部水深约1 000～ 1 000 m 处有两个大型沉积物波发育区。波长1 ～ 2 km,波高18 ～ 20 m,分布面积分别为350 km 2 与 20 km 2。沉积物波向上坡迁移,内部包括上攀床形单元、不对称波形单元及正弦波形单元。前人提出的大区沉积物波挪威海底层水溢流成因及小区沉积物Lee波迁移模式都存在许多问题。根据古气候及古洋流资料,研究区内沉积物波各单元形成时具备内波形成的条件,内波的发育与等深流的活动密切相关。运用内波理论可对沉积物波各构成单元作出合理的水动力学解释,研究区内两列同向内波的叠加、单列内波及内驻波先后作用海底,可分别形成大型上攀床形、不对称波形及正弦波形单元。     

深水内波、内潮汐沉积类型及其油气意义

深水内波、内潮汐沉积可归纳为水道型和非水道型两种基本沉积类型。水道型沉积常发育双向递变层序和单向递变层序,单砂层较厚,它不仅是油气的良好储层,而且常与深水重力流沉积和深水背景泥岩沉积一起构成有利的地层或岩性圈闭,应当列为深水沉积区油气勘探的重点目标。非水道型深水内波、内潮汐沉积一般发育由砂泥频繁薄互层所构成的对偶层双向递变层序和对偶层单向递变层序,单砂层很薄,油气勘探意义可能不大。广泛分布的大型沉积物波(分为粗、细粒两种)和水道口附近的内潮汐砂坝,是两种比较特殊的内波、内潮汐沉积建造。根据现有研究实例和沉积成因水流理论分布范围等,建立了深水内波、内潮汐综合沉积模式。     

塔中地区中晚奥陶世内波、内潮汐沉积

现代海底普遍发育由内波、内潮汐引起的深水牵引流,内波、内潮汐不仅可形成各种厘米级的深水牵引流沉积构造,还可建造千米级的大型沉积物波。这种大型沉积物波既可沿斜坡向下迁移,也可沿斜坡向上迁移。在古代地层记录中已发现各种厘米级的内波、内潮汐沉积单元,但尚未发现内波成因的大型沉积物波。塔中地区中上奥陶统碎屑岩段内发育内波及内潮汐形成的各种牵引流沉积构造单元。通过详细的岩心观察,识别出 4种内波、内潮汐沉积微相类型及 5种基本垂向沉积层序。此外,通过地震剖面分析,在研究区中上奥陶统陆坡相中识别出顺坡向上迁移的大型沉积物波,该沉积物波的特征与现代海底发育的沉积物波的特征类似,运用内波理论可对其成因进行合理的解释。     

宁夏中奥陶统香山群徐家圈组内波和内潮汐沉积*

宁夏中奥陶统香山群为一套遭受轻微区域变质的陆源碎屑岩,并夹有少量碳酸盐岩和硅质岩,主要为深水浊流沉积。其中,徐家圈组主要由灰绿色、黄绿色轻变质细砂岩、钙质砂岩及粉砂岩和页岩组成,顶部发育有薄层石灰岩。在该组的中—薄层钙质粉—细砂岩、细粉屑质石灰岩和粉砂质页岩中发现了双向交错层理及纹层倾向与区域斜坡倾向相反或有较大夹角的单向交错层理,其中双向交错层理形态丰富、纹层清晰,其纹层倾向有沿斜坡向上的,有沿斜坡向下的。在深水环境中,这些交错层理不应是等深流沉积或浊流沉积的产物,而应为内波产生的沿斜坡上下水流交替流动所形成的。从沉积背景、沉积构造和古水流等方面对徐家圈组的内波、内潮汐沉积进行了详细的研究,认为其形成于水道不发育的深水斜坡环境,并对斜坡环境中内波、内潮汐沉积中不发育脉状、波状和透镜状层理的现象进行了解释。     

广西凭祥盆地深水底流沉积类型及其研究意义

内波、内潮汐沉积和复合流沉积是二十余年来在古代深水环境中新发现的一种具牵引流性质的沉积相类型,由于地层沉积记录十分有限,制约了深水底流沉积的沉积学研究。大比例尺实测地质剖面和精细露头测量表明,底流沉积发育于凭祥盆地深水沉积之中,通过对其沉积构造精细剖析和古水流测量,识别出内波、内潮汐沉积和复合流沉积,其中内波、内潮汐沉积以双向交错层理、单向交错层理、透镜状层理为特征,复合流沉积以复合流层理、丘状交错层理和较陡的爬升波纹层理为特征,进一步表明存在浊流和底流的交互作用,为古代地层中的深水底流沉积提供了又一研究实例。     

石门杨家坪下寒武统杷榔组三段内波和内潮汐沉积研究

湖南石门杨家坪下寒武统杷榔组第三段主要为一套深灰色、灰绿色页状至薄层含粉砂水云母泥(页)岩与泥质粉砂岩夹透镜状、条带状粉砂岩，其沉积环境为斜坡环境。中上部透镜状、条带状粉砂岩中交错层理极为发育，纹层倾向既有沿斜坡向上和向下双向倾斜的，也有沿斜坡向下或沿斜坡向上单向倾斜的，它们不应是等深流沉积或浊流沉积，而应为内波、内潮汐产生的沿斜坡上下交替流动所形成的。笔者对寒武系内波、内潮汐沉积做了首次研究。     

深水单向迁移水道建造模式与成因机制研究进展*

深水水道是发育于大陆坡—海底平原的一种常见地貌。单向迁移水道是深水水道中的一种特殊类型,其成因主要源于垂直陆坡走向浊流与平行陆坡走向底流(即等深流)的交互作用。单向迁移水道的迁移—建造特征目前存在2种截然不同的模式。其一为下游迁移模式,即水道顺着等深流的流动方向单向迁移,该模式下水道建造特征表现为非对称“U”形或“V”形剖面形态、顺直—低弯度平面特征、外堤岸缺乏,以水道内的侵蚀—充填建造为主。其二为上游迁移模式,即水道向等深流的来源方向单向迁移,该模式下水道建造特征表现为非对称“鸥翼”状剖面形态、低—高弯度平面特征、外堤岸单侧较发育,以水道—堤岸建造为主。这2种截然不同的迁移—建造特征表明交互作用成因的深水单向迁移水道的形成机制及古海洋学意义目前还存在较大争议。现代化的重力流与底流交互作用模拟实验(如数值模拟、水槽模拟)、地质露头分析和近海底流体原位观测可能是解决该争议的最有力手段。     

鄂尔多斯盆地西缘桌子山地区石峡谷剖面中奥陶统克里摩里组下段等深流深水水道沉积

鄂尔多斯盆地西缘桌子山地区中奥陶统克里摩里组下段以深灰色薄—中层石灰岩夹灰黑色极薄层泥岩为特征,石灰岩单层略显透镜状且基本未受后期成岩作用改造,其中石峡谷剖面垂向上特征变化明显,是研究该组沉积过程的理想剖面。本次研究在详细的野外观察基础上,依据岩石特征和沉积构造进一步确认克里摩里组深水斜坡沉积背景和等深流沉积,同时详细研究了薄—中层石灰岩的充填特征和形态特征,探讨其水动力特征和沉积机制。结果表明: (1)在粉晶石灰岩和灰泥石灰岩中,晶粒呈散点状分布,粉晶之间为灰泥充填,同时岩层内部具有不均一性,粗粉晶、细粉晶和灰泥呈相间分布;(2)石灰岩主要发育和单层内粒度(方解石晶粒)变化有关的沉积构造,包括具有双向递变特征的粒序层、条带状构造和水平层—均匀层—水平层序列;(3)石灰岩层中透镜体发育,包括薄层中的小型连续透镜体、中层(一般小于30^cm)中的长透镜体以及由多个石灰岩层组成的透镜体,后者侧向上尖灭于页岩或地形高处,其内部单个岩层可呈对称性尖灭;(4)剖面上发育单层石灰岩厚度向上变薄的垂向序列以及由该序列组成的石灰岩叠置层。结合已有研究成果认为: 克里摩里组下段薄—中层石灰岩沉积于深水底流发育环境,其水动力具有低速、弱—强—弱周期变化和空间上受限的特征,应为等深流水道沉积,其沉积机制可分为3个阶段,即等深流作用前的清水钙质沉积、等深流作用期间对沉积物的改造和等深流作用后的浑水泥质沉积。     

贺兰山以南中奥陶统香山群徐家圈组古水流分析

贺兰山以南中奥陶统香山群为一套遭受轻微区域变质的陆源碎屑岩,并夹有少量碳酸盐岩和硅质岩,属于深海浊流沉积。其下部徐家圈组由灰绿、黄绿色轻变质细粒砂岩、钙质砂岩及粉砂岩和页岩组成,沉积环境为深水斜坡环境,并在该组发现了内波、内潮汐沉积,主要表现为双向交错层理。本文通过对徐家圈组指向沉积构造所显示的古水流资料进行研究,综合分析了香山群徐家圈组沉积时浊流方向和古斜坡方向,并利用古水流资料探讨了内波流和内潮汐流的方向。结果表明,槽模古水流方向从北向南略呈扇形发散状,代表了沉积时的浊流方向;交错层理古水流方向主要分散在NWW—NE之间,可以代表内波流和内潮汐流方向。对古水流平面分布特征进行综合分析,可以判断出沉积时区域斜坡方向与浊流方向基本一致,大致为SSW向,沉积时内波和内潮汐的传播方向则大致为NW向。     

浊流沉积研究综述和展望

浊流理论的建立具有划时代的意义。浊流沉积的研究已经进行了半个多世纪,从理论到实践都取得了巨大的进展。本文首先讨论了浊流及其相关的几个概念,同时概述了浊流沉积的国内外研究历史和进展,重点介绍了浊积岩的识别标志及其沉积序列,指出下一步研究的重点应放在陆相湖泊浊流沉积及其含矿性上。     

等深流作用机制和沉积的研究进展

等深流是大洋环境非常重要的动力学机制,其沉积蕴含了重要的古海洋学和古气候信息,对其进行解析是近些年国际海洋学、气候学的研究热点。等深流是顺陆坡走向流动的牵引流,其侵蚀—沉积效应取决于陆坡地貌、气候旋回等多种因素,认识等深流侵蚀—沉积的动力学规律是学术界关注的焦点之一,也具有重要的油气经济意义。探究等深流沉积的新类型、等深流沉积的形态和叠加—迁移型式,以及它们发育的背景和控制因素,也是近些年学术界和工业界关注的热点。确定等深流作用机制及其沉积响应的研究脉络,对凝聚研究方向和确定科研目标至关重要。