突然释放型浊流在不同坡折渠道中的流动与沉积

应用雷诺平均纳维尔—斯托克斯模型模拟探讨了等量突然释放型浊流在流经不同坡折渠道的流动及沉积特性,取得如下主要结论:随着底坡增加,浊流流速增长率因卷吸作用的增强而减缓;浊流深度平均速度和浓度形态相似,头部大且向尾部呈线性下降;在小坡折处产生沉积,沉积最厚处离坡折处不远且上下游平均粒径相差不大,往下游厚度呈线性减小;而在大坡折处产生侵蚀,随着坡度的增大侵蚀增加,沉积最厚处离坡折处较远且上下游平均粒径相差大,形态上呈上拱状。这些认识对于根据浊流沉积特征推测其形成环境具有一定的参考作用。     

海底浊流在坡道转换处的流动及沉积的数值模拟

根据一经多项试验数据验证的基于三维不可压缩流体Navier-Stokes方程和湍流 k-ε 模型的重力流数值计算的数学模型,模拟并分析了单粒径沉积物的海底浊流沿不同斜坡流至近似平坦坡的流动及沉积特征。模拟结果显示了有关海底浊流的一些重要特征:连续入流的浊流在斜坡上的流速随着斜坡的增大而增大,同时浊流厚度由于对环境水体的夹带而渐渐增厚,坡度越大,增厚越快;流至近水平坡时,流速均有明显的降低,但大斜坡入流依然保持相对较高的流速。在沉积方面,初步的模拟结果显示对给定的沉积物来说存在一相对应的临界坡度:当坡度小时,坡上沉积多,坡下少,这样整体的坡度有逐渐增大之势;当坡度大时,坡上沉积少或为侵蚀,而坡下沉积相对较多,坡度有整体减小之势。了解了不同坡度转换的浊流沉积的上述特点,对于我们根据实测的浊流沉积的剖面特征推测其形成的环境,进而推测相关油气储层的分布状况会有一定的参考作用。     

科学与技术并进——近20年来海底峡谷浊流观测的成就和挑战

自1993年至今,美国地质调查局的科学家及其合作伙伴在美国西海岸的Monterey海底峡谷进行了针对现代浊流过程的一系列基础性研究,并成功地在世界上首次实地测量到高精度浊流流速及粒度参数.近20年来的数据和知识积累为解释海底峡谷内沉积物和其他颗粒物质输运的机理,以及浊流在维持深海峡谷中生机勃勃的生态系统所起的重要作用提供了直接依据.通过展示把海底观测应用于海洋沉积动力学研究过程中的成果、经验、教训,以及介绍目前还在讨论中的研究计划,以期达到以下宏观论点:在海洋科学里,只有科学与技术不脱节的科研团队才有希望获得成果和突破.     

东海陆坡海底峡谷-扇体系沉积特征及物质搬运

利用多波束和高分辨率地震资料,分析了东海陆坡广泛发育的海底峡谷-扇体系的沉积地层结构,讨论了海底峡谷-扇体系内部主要的沉积物搬运方式、沉积特征和典型沉积环境.结果表明,海底峡谷是上陆坡沉积物质向下搬运的主要通道.海底峡谷段上部以侵蚀作用为主,局部堆积具丘状或透镜状外形的滑塌体或滑坡体;海底扇沉积开始于海底峡谷的出口,地...     

厚婆坳银矿区含矿岩系浊流沉积的初步认识

本文简要阐述了广东潮州厚婆坳银矿区上三叠统容矿地层,具有浊积岩的鲍马层序特征以及层面冲蚀、包卷纹理,透镜状层理、枕状(或称沙球)构造和泥砾等,浊积岩常见的沉积与同生变形构造的特点及其形成机制.指出矿区容矿层为浊积岩系,具矿源层特证.     

南海北部莺琼陆坡浊流沉积数值模拟分析

南海具有优越的地理位置和特殊的构造环境,其丰富充足的沉积物源、复杂多样的地形地貌以及广泛分布的陆坡都为浊流的发育提供了良好条件和理想场所.南海北部更是有华南大陆以及台湾岛的大量陆源沉积物搬运至陆坡,加上陆坡区合适的坡度,浊流沉积十分发育.南海北部陆坡发育有大量不同规模的海底滑坡,浊流沉积分布广泛.在南海北部莺琼陆坡的钻...     

深水峡谷体系研究现状及其地质意义

深水峡谷广泛发育于大陆边缘,是沉积物由浅水到深水搬运的重要通道。近年来,深水峡谷研究成为当前深水沉积研究的热点之一。综合利用旁侧扫描声纳、海底锚系、地震技术和深水钻探等技术手段,在深水峡谷体系研究方面取得了丰硕的成果。其突出进展包括:从地貌学的角度对峡谷的形态学进行了精细描述;利用深海观测技术对现代峡谷沉积进行了原位观测;通过物理和数值模拟等技术再现了峡谷的沉积演化过程;从沉积学的角度对峡谷内部构成进行了精细分析,总结了沉积充填演化及沉积模式、探讨了峡谷成因等。深水峡谷作为深海区重要的沉积体系之一,一方面通过对深水峡谷中充填沉积物的分析能够提供丰富的古气候、海平面变化和区域构造演化史的信息;另一方面深水峡谷也是深水油气储层发育的重要场所之一,对深水油气勘探具有重要指导意义。     

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。     

琼东南盆地中央峡谷沉积充填特征及油气地质意义

综合利用地震、测井、岩芯、岩屑分析化验资料及古生物资料,研究了琼东南盆地中央峡谷形态、沉积充填特征及其油气地质意义。结果表明,位于琼东南盆地中央坳陷带的中央峡谷,西起始莺歌海盆地东部陆坡,东终止南海西北次海盆,整体呈SW—NE走向,平面上呈"S"形,剖面上呈对称或不对称"V"和"U"型,峡谷长、底宽、顶宽和谷深分别约为580km、1～3km、6～15km、400～600m;峡谷以溯源堆积方式充填了相互叠置的多期砂岩和泥岩,中、下部以近基浊积岩充填为主,向上逐渐过渡为远基浊积岩和深海相泥岩;峡谷沉积体系划分为峡谷中心、边缘和漫溢3个微相;峡谷不仅是碎屑物质的通道,也是碎屑物质卸载堆积和油气运移、富集的重要场所,发育隐蔽岩性和构造-岩性复合油气藏。     

四川西昌邛海的浊流沉积初探

鹅掌河位于邛海南岸,在近15年来泥石流和洪水不断地将泥沙从鹅掌河带入邛海,在邛海底部大量淤积泥沙,形成一由南到北(长2km),由低到高(平均高2m),由窄到宽(南岸宽200m,北岸宽600m)的水下堤,在邛海湖中连接鹅掌河河口堆积扇处还发现了的水下冲沟。湖底扇,水下堤和水下冲沟对于研究湖相和海相浊流沉积有一定的研究和应用价值。浊流特别是高浓度浊流在湖中的沉积模式研究对于湖底和海底地貌的变迁,湖盆和深海油气藏的发现都有一定的价值和意义。     

Current Status of Scientific Deep-diving Investigations in Submarine Canyons

Submarine canyons represent one of the most important geomorphologic features in continental margins, act as one of the most important conduits of seafloor sediment transporting from shallow waters into the deep sea, and are also biodiversity hotspots. Submarine-canyon investigations are therefore significant for seafloor scientific research, submarine mineral and resource exploitation, and the construction and safety operation of submarine infrastructures. Deep-sea diving by manned submersibles and robot submersibles represented by Remotely Operated Vehicles (ROV) and Autonomous Underwater Vehicles (AUV) provides an important approach to the investigation of modern submarine canyons. The biggest advantage of manned submersibles is that they can bring scientists to the deep sea for in-place observations and precise sampling, while the robot deep-sea diving has the advantages of low cost, high efficiency, no personnel safety concerns, and the ability to reach the extreme sea areas that are difficult for humans to reach. Deep-sea diving has found broad applications in the geo-scientific research of submarine canyons. These studies cover seafloor topography and geomorphology, seafloor sediments, erosional and depositional bedforms, mass transport processes and flow dynamics, cold springs, cold-water corals and other biological habitats, as well as seafloor biological erosion. The research experience and scientific findings in scientific diving investigation of submarine canyons accumulated by the developed countries in Europe and the United States over the past 70 years are of great reference and significance to the emerging scientific deep-sea diving in China.     

穆尼盆地第四纪深水弯曲水道:沉积构型、成因及沉积过程

深水水道是陆坡沉积的重要组成单元,深水水道储层受到广泛关注。基于高分辨率三维地震资料,利用地震属性、分频技术等研究穆尼盆地第四纪深水弯曲水道的沉积构型、成因及沉积过程,主要取得以下3个方面的成果:(1)建立了深水弯曲水道沉积构型模式。弯曲深水水道由水道和堤岸组成。堤岸脊将堤岸分成内堤岸和外堤岸两部分。水道由底部粗粒滞留沉积、深海泥质披覆沉积以及滑块组成。(2)深水水道早期为低弯曲水道,后期逐渐演化为高弯曲水道。(3)建立了深水弯曲水道沉积的岩相模式,深水弯曲水道由垂向加积水道和侧向迁移水道组成。顺重力流方向,侧向迁移带,内弯带以沉积作用为主,外弯带以侵蚀作用为主。垂向加积带,水道底部粗粒滞留沉积往往表现为垂向加积特征。深水弯曲水道岩相模式的建立对深水浊积水道储层准确预测具有重要的理论指导意义。     

The Research Progress of Turbidity Currents and Related Deep-water Bedforms

Since turbidity current was reported in the 19th century, its flow dynamics, depositional processes and products have drawn much attention of geoscience community. In the last decades, with the help of rapid development of geophysical technology in deep-water areas, superficial bedforms formed by turbidity currents like cyclic steps have been widely documented on the seafloor, and they have been interpreted to be closely related to turbidite facies defined by the Bouma sequence. However, there is still a lack of direct observation on turbidity currents due to difficulties in the design and deployment of flow-measuring instruments under the sea. Such difficulties also result in much uncertainties in the explanations for the formation of bedforms and related flow processes. This paper summarized and discussed current research status of turbidity-currents classification, the formation and evolution of bedforms. Examples of supercritical-bedform studies using various methods such as experiments, numerical simulation, bathymetric data and seismic data, were shown in this paper. As one of main supercritical flow bedforms, cyclic steps were described in detail in this paper, including its formation, evolution and relationship with Bouma sequence. The variations in initial bed morphology and hydrodynamic parameters are responsible for the changes in the shapes of bedforms. Turbidites formed under different hydrodynamic conditions correspond to different units of Bouma sequence. Not all turbidity events can form a complete Bouma sequence. Therefore, traditional Bouma sequence cannot be applied to all turbidite studies. A more complete turbidite facies model must be established through studies from modern deep-sea sediments, outcrops, physical and numerical simulations. Additionally, turbidity currents and related supercritical bedforms are receiving more and more attention. They are important components of understanding the dynamic evolution of deep-water continental slope. The study of cyclic steps and other bedforms related to turbidity currents not only helps to characterize flow dynamics, but also provides a theoretical basis for the research of turbidite reservoirs. Finally, we proposed future research directions of turbidity currents and their related supercritical bedforms.     

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。     

浊流及相关重力流沉积研究综述

本文首先介绍了浊流及相关重力流的有关概念,并对浊流沉积研究历史进行了简要回顾,概括了当前浊流沉积的研究现状;随后,总结了浊积岩的沉积特征并对其成因进行了扼要解释;最后,对浊流及相关重力流沉积研究中两个有争议的问题－浊积相的划分和浊积相模式的建立进行了探讨。