Sediment transport in analogue flume models compared with real‐world sedimentary systems: a new look at scaling evolution of sedimentary systems in a flume

Evolution of sedimentary systems at large temporal and spatial scales cannot be scaled down to laboratory dimensions by conventional hydraulic Froude scaling. Therefore, many researchers question the validity of experiments aiming to simulate this evolution. Yet, it has been shown that laboratory experiments yield stratigraphic responses to allocyclic forcing that are remarkably similar to those in real‐world prototypes, hinting at scale independency with strong dependence on boundary conditions but weak dependence on the actual sediment transport dynamics. This paper addresses the dilemma by contrasting sediment transport rules that apply in the laboratory with those that apply in real‐world geological systems. It is demonstrated that the generation of two‐dimensional stratigraphy in a flume can be simulated numerically by the non‐linear diffusion equation. Sediment transport theory is used to demonstrate that only suspension‐dominated meandering rivers should be simulated with linear diffusion. With increasing grain‐size (coarse sand to gravel) and shallowness of river systems, the prediction of long‐term transport must be simulated by non‐linear, slope‐dependent diffusion to allow for increasing transport rates and thus change in stratigraphic style. To point out these differences in stratigraphic style, three stages in infill of accommodation have been defined here: (i) a start‐up stage, when the system is prograding to base level (e.g. the shelf edge) with no sediment flux beyond the base‐level point; (ii) a fill‐up stage, when the system is further aggrading while progressively more sediment is bypassing base level with the progression of the infill; and (iii) a keep‐up stage, when more than 90% of the input is bypassing the base level and less than 10% is used for filling the accommodation. By plotting the rate of change in flux for various degrees of non‐linearity (varying the exponent in the diffusion equation) it was found that the error between model and real‐world prototype is largest for the suspension‐dominated prototypes, although never more than 30% and only at the beginning of the fill‐up stage. The error reduces to only 10% for the non‐linear sandy‐gravelly and gravelly systems. These results are very encouraging and open up ways to calibrate numerical models of sedimentary system evolution by such experiments.     

鱼卡煤田大煤沟组高分辨率层序地层特征及聚煤规律

利用高分辨率层序地层学理论和技术方法,综合地震、测井、岩芯和煤质资料对柴达木盆地北缘鱼卡煤田中下侏罗统大煤沟组地层河湖三角洲沉积体系进行高分辨率层序地层学分析,从中识别出短期、中期、长期3个级别的基准面旋回层序,划分出向上"变深"非对称型、向上"变浅"非对称型及对称型3种短期基准面旋回基本结构类型。依据等时地层对比法则进行不同级次基准面旋回层序的联井对比,建立了大煤沟组的等时地层格架,在等时地层格架内进行了煤层对比,并在等时地层格架内分析了聚煤规律。     

准噶尔盆地腹部Z2井三叠系地层及沉积特征

对准噶尔Z2井三叠系各组的岩性、电性特征进行了详细解释与描述,对各组的孢粉、大孢子组合特征展开了讨论,提出了该井三叠系地层划分为自碱滩组、克拉玛依组和百口泉组,且将其与邻区钻遇的三叠系进行了横向及纵向对比。在此基础上,通过对测、录井资料的精细解释,并借鉴前人的区域沉积相研究成果,探讨了该区三叠纪沉积环境。     

松南海坨子—大布苏地区泉四段— 姚家组层序地层研究

根据工区内现有的钻井、测井和地震资料,应用以多级次基准面旋回为参照面的高分辨层序地层学理论与研究方法,对松辽盆地南部海坨子—大布苏地区的泉四段—姚家组地层进行了详细的层序地层研究,共识别出5个长期基准面旋回（相当于三级层序）,9个中期基准面旋回（相当于四级层序）,建立了研究区的层序划分方案,在连井剖面的层序地层对比基础上,建立了该区的地层格架,并对层序构成特征进行了分析,研究了储集层在层序格架内的分布规律,揭示出浊积砂体和三角洲前缘相的分流河道形成于基准面上升期,三角洲前缘相的河口坝、远砂坝和席状砂沉积形成于基准面下降期,指出浊积砂体和三角洲前缘相的远砂坝、席状砂沉积是研究区形成岩性油气藏的有利储集体。     

深水沉积层序特点及构成要素

本文在回顾当前国际上深水沉积研究热点的基础上,结合在墨西哥湾深水研究的成果系统描述了深水沉积的定义、形成机理、深水沉积层序及深水沉积构成要素的特点.深水沉积主要是在重力流作用下深水环境的沉积,主要形成于相对水平面下降和早期上升的时期,主要分布在低位体系域中.深水层序以凝缩段为边界,块状搬运沉积最早形成并直接位于层序界面上,其上被河道-天然堤沉积所覆盖.典型深水沉积的要素主要由河道、天然堤及越岸沉积、板状砂、块状搬运沉积等构成,这些沉积要素时空上有序地分布.深水河道是物源的主要通道和沉积的重要场所,从上游至下游河道弯曲度增加,能量逐渐减弱.侧向迁移明显,垂向上由富砂的顺直河道演化为相对富泥的弯曲河道.天然堤及越岸沉积以泥质为主,天然堤沿河道呈楔状分布,其近端砂岩含量高,地层厚且倾角较陡;远端砂岩含量低,地层薄且平缓,侧向连续性好但垂向连续性差.板状砂主要为深水扇前缘非限制性沉积,可分为块型和层型.块型侧向连续性好,同时垂向连通性高.层型侧向连续性好,垂向连通性差.块状搬运沉积主要是低水位期坡上沉积物失稳形成的各类滑塌体及碎屑流,其对下伏地层侵蚀明显,分布广泛,变形构造常见,可作为油气良好的封盖层.     

长江三角洲北翼J9孔揭示地层和古地磁特征

长江三角洲北翼地区缺少较长尺度的第四纪海陆变迁及环境演变的深入探讨,深达423m的海安县基岩标J9孔为此提供了较好的研究对象。通过观察该孔松散层岩心,总结其沉积特征,认为岩心可明显地划分为6个特征岩性段。同时,地层古地磁测试结果显示:0～200m为布容正极性世,200～334m为松山负极性世,334m以下为高斯正极性世。综合分析岩心沉积特征并参考古地磁测试结果对地层进行了初步划分,认为:0～39m为全新世地层,39～153m为晚更新世地层,153～200m为中更新世地层,200-334m为早更新世地层,之下为新近纪地层。地层中存在晚更新世晚期特征的硬粘土标志层,指示本地不是冰后期古河谷的发育地。     

敦化盆地上侏罗统-上新统地层划分对比讨论

利用野外资料、地震资料、煤田钻孔资料以及古生物资料,对松辽盆地外围探区敦化盆地的代表性地层划分方案进行了梳理,通过敦化盆地与周缘盆地之间的对比和分析,得出下列认识:(1)明确了珲春组的时代为始新世—渐新世;(2)指出白垩系上统龙井组地层在敦化盆地内可能是不存在的;(3)将原帽儿山组上段和下段分别划归泉水村组和长财组;(4)认为大砬子组、泉水村组、长财组和屯田营组在敦化盆地内是存在的,并通过盆间岩性地层和古生物地层对比指出大砬子组的时代可能为早白垩世阿普特期(Aptian)—阿尔布期(Albian),长财组时代可能为早白垩世贝利阿斯期—阿普特期;(5)对敦化盆地内几个地方地层名称的使用进行了修正;(6)建立了敦化盆地内目前可供参考使用的地层序列。     

洛川黄土-红粘土序列铁氧化物组成及其古气候指示

对洛川黄土、古土壤和红粘土中磁性矿物组成、成因和相关系进行了研究。结果表明:黄土磁性矿物以风尘磁铁矿为主,少量的成土赤铁矿和成土磁赤铁矿;古土壤磁性矿物以成土磁赤铁矿为主,成土赤铁矿次之,少量的风尘磁铁矿和赤铁矿;红粘土磁性矿物以成土赤铁矿为主,风尘磁铁矿和成土磁赤铁矿次之,少量风尘赤铁矿。黄土、古土壤和红粘土磁性矿物组成差异,反映了其形成期不同的古气候特性以及不同气候条件下生物地球化学作用强度的差异。干冷的冰期,黄土弱成土作用形成了以粗颗粒的风尘磁铁矿核 赤铁矿边的磁化率载体。间冰期的温暖湿润的古气候最有利于生物活动,强烈生物活动导致古土壤中大量纳米超细磁赤铁矿/磁铁矿产生,形成以磁赤铁矿为主,风尘磁铁矿核 赤铁矿边为辅的磁化率载体。红粘土成壤期,强降雨强蒸发的长干短湿的高温炎热的古气候使得红粘土化学风化强烈,生物地球化学活动较弱,形成以磁铁矿核 赤铁矿边和磁赤铁矿核 赤铁矿边的磁化率载体。黄土、古土壤和红粘土磁性矿物组成、磁性矿物相关系是其形成期独特的古气候指示。     

6-磷酸山梨醇脱氢酶(gutD)基因克隆、测序和表达

本研究根据6-磷酸山梨醇脱氢酶基因(gutD)两端序列设计引物，以假单胞杆菌(Pseudonmonas XM)的总DNA为模板通过PCR的方法克隆gutD基因并进行序列分析，将克隆得到的gutD基因与原核表达载体pBV220连接并转化大肠杆菌(Escherichia coli)JM101后检测其蛋白表达及菌株生长耐盐性。