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淺談陸相湖盆深水重力流沉積研究中的幾點認識

2021-02-23 01:54:40楊田操應長田景春
沉積學報 2021年1期
關鍵詞:成因

楊田,操應長,田景春

1.成都理工大學沉積地質研究院,成都 610059

2.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室(成都理工大學),成都 610059

3.中國石油大學(華東)地球科學與技術學院,山東青島 266580

0 引言

作為陸相湖盆重要的沉積砂體類型之一,深水重力流沉積砂體及其伴生的細粒沉積是目前巖性油氣藏及非常規油氣勘探的主要對象[1-15],對保障我國能源安全意義重大。同時,湖盆中重力流砂體的形成與分布受物源供給、構造活動及氣候條件等諸多因素的綜合控制[3,16-17],蘊含了豐富的古構造及古氣候演化信息。因而,開展湖盆深水重力流沉積的相關研究,不僅對于構造演化、氣候變化等古地理信息重建具有重要指導意義,而且它作為非常規油氣沉積學的核心內容之一,可從成因上探討優質儲層發育機制,為有利儲層、非常規油氣甜點區(段)與資源分布預測提供重要依據,有助于非常規油氣的高效勘探開發[8]。陸相湖盆深水重力流沉積的研究一直是中國歷代沉積學家關注的重點,如何起祥等[18]、賴婉琦等[19]就將濁積巖的觸發機制劃分為洪水成因和沉積物垮塌成因兩種類型,洪水成因的濁積巖即現階段國際上流行的洪水成因異重流流沉積[20-21];而王德坪等[22],王德坪[23]首次提出的三角洲前緣沉積物垮塌再搬運形成泥石流砂質碎屑沉積的認識比后來Shanmugam[24]所指出的砂質碎屑流沉積認識提前了約10 年。近年來,圍繞海相重力流沉積研究成果在陸相湖盆中的應用,陸相湖盆重力流沉積相關研究取得了長足的進步[11,15,25-31]。基于砂質碎屑流、異重流、混合流和超臨界流的流體類型認識,豐富了我們對于陸相湖盆重力流流體類型的理解[11,15,30-31];洪水持續供給和三角洲再搬運供給重力流成因機制的認識,揭示了湖相重力流砂體廣泛發育的本質[11,32-33];重力流水道控制及砂質碎屑流塊體主導的不同沉積模式研究,解釋了湖相重力流砂體復雜的分布規律及其內幕結構[15,28,34]。但是,重力流沉積是涉及重力流“觸發—搬運—沉降”的綜合動力學過程[11,35-36],現階段湖盆重力流沉積研究多重視砂體識別和分布規律的研究,而輕視重力流沉積動力學過程的分析與理解,這也是造成湖盆重力流沉積相關研究與國際重力流沉積理論認識還存在一定差距的主要原因[5-6]。

目前,湖盆重力流研究中針對重力流流體轉化、流態轉化、水道形成演化及成因機制識別等涉及沉積動力學過程的相關研究還相對薄弱[5-6,25-26,37-39]。此外,陸相湖盆一般具有規模小、水體較淺、多物源、近物源、富物源、構造活動強烈等沉積背景特征,與海相盆地規模較大、水體較深、物源單一、源—匯分明、長距離搬運、構造相對穩定等一般沉積背景特征迥異[20,40-41]。考慮到海相盆地與陸相湖盆沉積構造背景的差異[42-43],湖盆的重力流沉積應該還具有其特殊性[44-45],但相關認識還極為有限。總體上,陸相湖盆深水重力流沉積研究中還存在學術術語混雜[7,10-11,31,46]、重力流類型與成因機制不明確[4,21,41,47]、重力流沉積分布控制因素與沉積模式不完善[41,47-49]等系列問題。因而,系統總結湖盆深水重力流沉積的研究成果,明確湖盆深水重力流沉積中存在的不足,進而加快湖盆深水重力流沉積相關問題的深入研究,形成我國湖相特色的深水重力流研究學科優勢是當務之急。筆者不懼淺薄,試圖圍繞湖相重力流沉積研究中的術語使用、動力學過程、沉積成因、沉積模式及研究手段和方法等主要方面談一些粗淺的認識,以求拋磚引玉,引起國內沉積學同仁的重視,湖盆的重力流沉積研究仍大有可為。

1 重力流沉積相關術語的內涵與統一

重力流沉積研究中一個突出的問題即概念術語的混雜[50-52],在陸相湖盆的研究中表現尤為突出。一方面,不同的研究者對重力流沉積相關概念和術語的認識存在一定分歧;另一方面,不同的研究者對相同的概念術語的理解存在偏差[51-52],導致相同的沉積現象可能被不同的術語描述或者相同的術語描述不同的沉積現象,從而影響了重力流的整體統一對比研究[35,50-51]。針對陸相湖盆中常用的描述重力流流體類型和沉積砂體的重要概念術語內涵做進一步的闡述,以達到統一認識的目的。

1.1 重力流流體類型相關術語

針對陸相湖盆中重力流流體類型的認識,除了傳統認識的碎屑流、顆粒流、液化流與濁流的認識外[53],近年來,圍繞砂質碎屑流(sandy debris flow)、異重流(hyperpycnal flow)、混合流(hybrid flow)、超臨界濁流(supercritical turbidity current)等流體類型的最新報道進一步豐富了湖盆重力流流體類型的認識[5-6,15,30,37-38,54-55];同時,這些新認識的流體類型如何理解,與傳統流體類型之間如何區別,存在何種聯系則是現階段相關概念理論認識的難點。

砂質碎屑流沉積在國內湖盆中的研究始于鄂爾多斯盆地[15,56],爾后迅速席卷全國,相關沉積在全國各大陸相含油氣盆地陸續被發現[11,29,33,57-58],砂質碎屑流沉積一時成為湖相重力流沉積的主要代名詞。砂質碎屑流是一種富砂質具塑性流變性質的深水重力流,代表一個從黏性至非黏性碎屑流連續過程系列,內部呈線性層流,沉積物整體停止流動,塊狀固結,其沉積物支撐機制主要是基質強度、顆粒間的摩擦強度和浮力[24,59],以塊狀砂巖、含碎屑逆粒序砂巖沉積為代表。Shanmugam[24]基于碎屑流理論的相關認識對Lowe[60]原有的高密度濁流的概念提出了質疑和批判;實際上,砂質碎屑流與高密度濁流在自然界均存在[5,35,61-62],盲目以砂質碎屑流替代高密度濁流顯然不妥[50,61-62],明確二者的差異才是相關研究的核心。

高密度濁流的概念首先由Kuenenet al.[63]提出,Lowe[60]對高密度濁流的內涵及沉積物特征做了系統闡述,一般指沉積物體積濃度大于20%~30%,沉積物顆粒由流體湍動、浮力、受阻沉降(hindered settling)、顆粒碰撞分散壓力和基質強度綜合支撐的高密度流體,其形成的垂向沉積序列稱為Lowe 序列。由于研究早期將湖盆濁流沉積等價于重力流沉積,因而針對高密度濁流沉積的單獨報道較為少見;爾后,砂質碎屑流概念的強勢襲入使得湖盆的重力流研究中長期忽視了高密度濁流沉積的研究。實際上,在陸相湖盆,特別是斷陷湖盆陡坡帶廣泛發育的粗碎屑重力流沉積中可能存在大量的高密度濁流沉積[5,62,64],高速超臨界狀態下濁流對粗粒沉積物的搬運作用是高密度濁流沉積存在的有力佐證[65]。

異重流(hyperpycnal flow)最早由Bates[66]引入沉積地質學領域,定義為從河口流出的比環境水體密度高的密度流;Mulderet al.[67]對Bates 的定義作了改動,將異重流定義為由于攜帶沉積物顆粒,導致流體密度大于穩定環境水體的密度,沿盆地底部流動的高密度流體。湖盆異重流研究陸續受到重視[2-3,28,30-31,34,68-69],但是對湖盆異重流概念的內涵理解還存在一定的分歧,特別是異重流所能攜帶的沉積物粒度方面還未能達成共識,多數學者認為異重流僅能攜帶粉細砂及其以下粒徑的沉積物[31,70]。Mulderet al.[71]提出根據搬運沉積物方式的差異,可以將異重流進一步分為底床載荷主導異重流(bed load dominated hyperpycnal flow)和懸浮載荷主導異重流(suspended load dominated hyperpycnal flow)兩種類型,如此可見,異重流同樣能夠搬運細砂粒徑以上的粗碎屑沉積物[72]。但是,僅用搬運形式的限制并不能很好的區分異重流與其他流體的關系和區別,經典濁流沉積中同樣包含底床載荷和懸浮載荷搬運兩種形式。筆者以為,異重流的概念包含廣義與狹義兩個層次,廣義的異重流指洪水成因的高密度流體,包含了碎屑流、濁流等多種流體類型;而狹義的異重流系指洪水持續供給成因的、流體湍動支撐的準穩態濁流。

混合流(hybrid flow)主要指同一重力流事件中由于流體轉化形成的同時具有多種流變學性質的流體,其所形成的沉積序列稱為混合事件層(hybrid event bed)[73-74]。從沉積作用過程的連續性考量,碎屑流與濁流之間必然存在過渡流體類型,大量研究證實無論是碎屑流向濁流的轉化還是濁流向碎屑流的轉化都可以形成混合事件層[73,75],但相關認識在湖盆重力流沉積中的報道還不多見[6,25,76-77]。湖盆作為沉積物的容納空間,細粒物質無法排除,沉積物雜基含量較高,具備混合事件層廣泛發育的條件,應引起重視[6,37]。

超臨界濁流(supercritical turbidity current)主要是指根據水下弗洛德數的定義(Frd=U/(gRCh)1/2;R=ρs/ρ-1,U為流體速度,g為重力加速度,h為流體的厚度,C為懸浮沉積物的體積濃度,R為重力流與環境水體的密度差,ρs為重力流密度,ρ為環境水體密度)將水下弗洛德數大于1 的濁流稱為超臨界濁流[78]。超臨界濁流由于高流速和流體分層作用,是目前濁流搬運粗碎屑沉積并形成塊狀層理的最新認識[5,38,79],為明確高密度濁流與砂質碎屑流的爭論提供了新的視角。湖盆中超臨界濁流沉積作用的研究初見端倪[55,80];但是如何從巖芯尺度識別超臨界濁流沉積還有待深入研究[5,38]。

1.2 重力流沉積砂體相關術語

對湖盆中重力流沉積砂體的描述則充分體現了湖相特色,出現了湖底扇[81]、濁積扇[82]、坡移扇[83]、滑塌濁積扇[82]、滑塌透鏡體[84]、近岸水下扇[85]、遠源濁積巖[86]、斜坡濁積巖[87]、溝道重力流沉積[88]和塊體沉積[23]等一系列描述術語。受海底扇模式的影響,對湖盆深水重力流沉積體的描述中沉積學者們偏愛“扇”的概念;實際上,并非所有重力流沉積都具有扇體形態[89-90],如滑塌濁積扇、滑塌透鏡體、滑塌濁積巖、斜坡濁積巖描述的均為滑塌成因、扇體形態不明顯的深水重力流沉積[82,87]。分類標準的不統一則是造成重力流沉積砂體的描述性術語混雜的主要原因,如湖底扇、近岸水下扇等是基于形態的分類術語,而濁積扇、坡移扇等則是基于成因與形態結合的分類術語。現已知湖盆重力流砂體成因多樣[11,46,91-92],將重力流成因歸入到砂體描述中勢必會造成術語的進一步混雜;而籠統的以扇體形態來描述部分非扇體形態的砂體又難免以偏概全。因而,筆者建議采用國外關于重力流沉積構型要素逐層分析的方法來系統刻畫湖盆重力流砂體沉積[89],即系統分析湖盆重力流沉積的搬運區(峽谷、三角洲前緣垮塌帶、侵蝕凹槽、供給水道等)、過渡區(水道—朵葉轉換帶)、沉積區(分支水道、朵葉、混雜沉積、深湖平原等)沉積特征,以重力流沉積構型要素特征及組合差異性來反映其成因及分布特征,從而回避單純的形態及形態與成因分類對重力流砂體描述的影響[51]。當然,相關術語使用問題的解決并不能一蹴而就,不同研究者在條件容許情況下可以增加所使用術語內涵的介紹,以增進不同研究區重力流研究的整體統一對比研究,減少術語使用的混淆。

2 重力流沉積動力學相關問題

2.1 搬運過程沉積動力學分析

2.1.1 流體轉化

沉積作用的連續性決定了重力流在搬運過程中會發生流體的轉化,主要包含體轉化、重力轉化、面轉化、淘洗轉化四種主要形式[93],既可以發生碎屑流向濁流的轉化,亦可發生濁流向碎屑流的轉化[73]。流體轉化過程導致在碎屑流和濁流之間會存在過渡流體類型,這是導致重力流流體類型復雜且不統一的主要原因[50,73,94];同時,流體轉化導致不同類型的重力流沉積在側向上毗鄰,這也是重力沉積巖相—巖相組合—相域分析的基礎[89,95]。碎屑流向濁流的轉化過程已為大家所熟知(圖1a),如Shanmugam[59]倡導的先存沉積物從滑動滑塌轉化為砂質碎屑流再轉化為濁流的過程,包含流體稀釋作用為主的七種轉化機制[6,75],導致沉積近端以高濃度碎屑流沉積為主,沉積遠端以低濃度濁流沉積為主,高濃度碎屑流與低濃度濁流之間存在連續演化的不同漸變流體類型[95-96]。濁流向碎屑流的轉化是近年來沉積學界的研究熱點[97-98](圖1a),主要涉及黏土礦物類型及含量對流體湍動抑制作用在內的五種主要機制[6,74,99],是沉積遠端泥質碎屑流沉積廣泛分布的主要原因,對于理解重力流砂體的沉積非均質性有重要意義。此外,還有部分學者提出重力流沉積晚期濁流向牽引流轉化的認識[100-101],認為鮑馬序列中的Tb-Td段為牽引流沉積產物;這一觀點需要斟酌,濁流在搬運的過程中能與底床發生剪切作用從而形成牽引特征的層理構造,但流體性質仍然為重力流[35]。湖盆中碎屑流向濁流轉化的觀點已深入人心,但是,針對碎屑流與濁流之間的過渡沉積類型的認識還較為少見[100,102];而濁流向碎屑流轉化的認識還處于萌芽階段[6,37](圖2a,b)。前期的研究發現在潿西南凹陷流沙港組(圖2c~e)、鄂爾多斯盆地三疊系(圖2f)和濟陽坳陷沙河街組(圖2g)均存在廣泛發育的流體轉化成因的重力流混合事件層。從流體轉化的角度,動態的看待重力流的形成與分布問題是解決重力流分類及分布相關認識爭議的有效路徑,符合沉積作用連續性的基本原理,是今后需要加強的方向。

2.1.2 流態轉化

流態轉化同樣是重力流沉積物搬運過程中的重要沉積動力學過程,現階段相關研究主要集中在濁流的超臨界態與亞臨界態的轉化[79,103-104](圖1b)。前文已述,根據水下弗洛德數的定義,濁流可劃分為超臨界濁流(Frd>1)和亞臨界濁流(Frd<1),超臨界濁流是深水條件下高密度粗碎屑沉積物搬運的重要機制,并且在搬運的過程中伴隨水力跳躍作用,會發生超臨界濁流與亞臨界濁流的相互轉化,形成大量的超臨界態底形(逆行沙丘、流槽—凹坑)及大型的階梯狀連續底形—旋回坎(cyclic steps)[79,105-106]。超臨界濁流多發育在限制性深水環境,是造成深水重力流水道發育的主要地質營力[103,107-108];同時,在水道與朵葉轉化帶,由于限制性濁流向非限制性濁流轉化,強烈的水躍作用導致該區超臨界濁流與亞臨界濁流轉化頻繁,是深水塊狀砂巖和侵蝕、牽引構造集中發育的主要部位[109-110]。超臨界濁流的發現為合理解釋深水塊狀砂巖的高密度濁流成因與砂質碎屑流成因爭議提供了新的視角[5,105],即大量粗略成層構造(crude stratification)發育的塊狀砂巖主要為高密度濁流成因。湖盆中濁流的流態轉化及超臨界濁流沉積作用的零星研究主要體現在湖盆底部階梯狀連續底形的觀測及表征[80]和沉積構造的識別方面[55],超臨界濁流作用下湖盆重力流水道的形成演化過程及湖盆超臨界濁流沉積的典型識別標志和分布規律研究將展現出強大的生命力[5,38]。

圖2 陸相湖盆的重力流混合事件層(a)雙層結構重力流混合事件層,上部泥質碎屑發育;(b)5層結構重力流混合事件層;(c)3層結構重力流混合事件層,上部泥質碎屑發育,WZ11-7-1井,潿西南凹陷;(d)雙層結構重力流混合事件層,上部泥質碎屑不發育,WZ11-7-1井,潿西南凹陷;(e)H2發育重力流混合事件層,WZ11-7-1井,潿西南凹陷;(f)雙層結構重力流混合事件層,上部泥質碎屑不發育,城96 井,鄂爾多斯盆地;(g)4 層結構和雙層結構重力流混合事件層,牛110 井,濟陽坳陷。(a)圖引自Williams[77];(b)圖引自Hovikoski et al.[76]Fig.2 Hybrid event beds in lacustrine basin

2.1.3 潤滑機制

水滑作用(hydroplaning)是碎屑流向深水盆地搬運中的潤滑機制之一,其核心認識是在非滲透性黏性碎屑流頭部由于局部限制的水體壓力增大,導致碎屑流頭部與底部分離且在流體頭部產生潤濕效應,從而減少了流體頭部與底部的剪切拖拽作用,使得碎屑流能夠在較緩坡度下以較快的速度向深水盆地搬運較遠距離[111]。雖然水滑作用主要作用在碎屑流頭部,其影響范圍有限[74];但是,限制在頭部的水體由于剪切作用會與碎屑流頭部向后的部分逐漸混合,在碎屑流底部形成一層高含水層,減少碎屑流整體與盆地底部的剪切拖拽作用,從而有利于碎屑流整體向深水盆地搬運,該過程稱為底部剪切潤濕[112](圖1c)。在水滑作用和底部剪切潤濕綜合作用下,碎屑流可以向深水盆地搬運較長距離而不至于解離轉化[74,111-112],是導致深水盆地中碎屑流沉積發育的可能機制之一[73-74]。滑水作用和底部剪切潤濕作用進一步受碎屑流中黏土礦物類型和含量控制[112],何種礦物和含量控制下的碎屑最有利于向深水盆地搬運的相關認識還有待深入研究。在陸相湖盆中廣泛發育的砂質碎屑流分布特征同樣受潤濕機制控制,其黏土礦物類型和含量、有機質類型和含量、胞外聚合物發育程度的差異可能是控制砂質碎屑流發育程度、搬運距離及分布規律的重要影響因素[61],是今后相關研究需要加強的方向。

2.2 沉降過程沉積動力學分析

隨著重力流向深水盆地搬運,在流體動量逐漸減小的情況下,沉積物發生沉降,不同的沉降過程可形成沉積特征差異顯著的沉積物[113],熟知的沉降過程除濁流主導逐級遞減沉降和碎屑流主導整體固結沉降外還包括牽引毯作用、受阻沉降、湍流抑制等主要的沉降動力學過程[35]。

2.2.1 牽引毯作用

牽引毯作用(traction carpet)主要是指在濁流底部形成的薄層高濃度慣性沉積層的剪切沉積作用,導致粒徑不同的沉積物同時沉淀的現象[35,114-115]。根據沉積物濃度的局部差異,牽引毯沉積層進一步可劃分為底部的摩擦區(沉積物濃度45%~65%),中間的碰撞區(沉積物濃度9%~45%)和上部的過渡區(沉積物濃度小于9%)三個主要部分[115-116](圖3a)。牽引毯的沉積特征主要受牽引毯持續作用時間和內部結構差異組成控制(摩擦區與碰撞區的厚度比例),單層牽引毯沉積以逆粒序層理為典型特征,其垂向上的疊加能夠形成分層構造(spaced stratification)或粗略成層構造(分層間距5~10 cm)顯著且呈現整體逆粒序或復雜粒序的厚層砂體[115-116]。牽引毯內部組成的差異進一步受剪切力大小、沉積物沉降速率和沉積物粒度大小等因素控制,相對粗粒沉積物中碰撞區更發育,相對細粒沉積物中摩擦區更發育[115-116]。牽引毯沉積在湖盆的粗碎屑重力流沉積中十分發育,應該與紋層間距較小的平行層理區別對待,能夠為合理的解釋湖盆粗碎屑重力流砂體的形成與分布提供新的指導。

圖3 沉積物重力流沉降過程動力學過程(a)高密度濁流底部牽引毯結構;(b)受阻沉降機制;(c)湍流抑制機制Fig.3 Dynamic processes of sediment gravity flow while settling

2.2.2 受阻沉降

受阻沉降(hindered settling)主要指在較高沉積物濃度條件下,沉積物顆粒向下沉降過程中會相互影響,導致沉積物顆粒的逐漸遞減沉降狀態受到阻礙,流體湍動受到抑制,沉積底形不發育;最終沉積物顆粒在相互作用下整體沉降,形成塊狀砂巖沉積[60,113](圖3b)。受阻沉降在沉積物體積濃度超過10%時開始發揮作用,且隨著沉積物體積濃度的增加,受阻沉降作用更加顯著[117]。受阻沉降被認為是高密度濁流形成塊狀砂巖的主要機制之一[60,113],該種成因的塊狀砂巖與砂質碎屑流形成的塊狀砂巖的爭議成為近年來深水重力流沉積研究中的一個焦點[24],通過沉積物顆粒的定向排列統計學分析可能是找出二者成因差異的有效方法[118]。在陸相湖盆中,關于高密度濁流成因塊狀砂巖與砂質碎屑流塊狀砂巖差異性對比研究還較為少見[62],相關研究工作有待加強。

2.2.3 湍流抑制

湍流抑制(turbulence damping)是重力流中沉積物沉降的重要機制之一,沉積物濃度的增加導致的受阻沉降其作用也是使湍流受到抑制,因而二者之間多相互聯系;除了受阻沉降導致的湍流抑制,黏土礦物、生物胞膜、黏土有機質復合體等強凝聚力物質的少量增加都會導致湍流作用受到抑制[119-122]。強凝聚力物質的加入造成的湍流抑制作用是導致濁流向碎屑流轉化的主要原因之一[73,123-124],使得沉積物由逐級遞減沉降機制轉化為整體固結沉降機制,從而影響沉積物的沉積特征及其分布(圖3c)。Sumneret al.[125]的實驗證實當濁流速度為1.2 m/s時需要高嶺土體積分數為12%時發生流體轉化,當濁流流速為0.2 m/s時需要高嶺土體積分數僅為4%時就能發生流體轉化形成碎屑流。深水重力流中的黏土、有機質循環過程及其導致的湍流抑制作用是目前深水重力流研究的熱點[121,126],特別是陸相湖盆中的重力流黏土雜基、生物胞膜、及黏土有機質復合體發育,在不同條件下這些因素如何影響重力流的形成和分布有待深入研究。同時,這種湍流抑制作用形成的細粒沉積物多具有薄層砂巖與泥質沉積條帶狀互層的沉積組構[120-121],同時有機質富集[126],是油氣生成和富集的有利場所,是非常規頁巖油氣潛在的有利發育區。

3 重力流沉積成因的幾個認識

3.1 重力流沉積成因機制

得益于深水重力流監測技術的快速發展,近年來對重力流的成因認識有了長足的進步[91],現階段關于深水重力流成因的認識包括多種觸發機制作用下的沉積物再搬運成因和沉積物持續補給成因兩種主要機制[74,91,127];最新的研究表明漂浮流體的卸載沉降同樣是形成深水重力流的重要成因機制[128-129]。不同成因機制重力流砂體沉積特征及分布規律存在一定差異,且蘊含了不同的構造活動及氣候變化等古地理信息。

3.1.1 沉積物再搬運成因

沉積物再搬運成因深水重力流沉積是最為流行的成因認識,系指在地震活動、風暴作用、邊坡失穩、氣體釋放等外界觸發機制下[5,130],淺水區沉積物發生垮塌再搬運,向深水盆地搬運演化(滑動/滑塌→碎屑流→濁流),形成重力流沉積的綜合過程(圖4a)。陸相湖盆由于構造活動頻繁,以斷層活動和邊坡失穩觸發的再搬運成因重力流最為常見,該過程形成的重力流沉積物以砂質碎屑流沉積為主[11,15,29-30],其搬運過程受滑水作用和剪切潤濕控制,沉積近端以沉積物濃度稀釋控制下的流體轉化為主,沉積遠端可發育湍流抑制作用導致的濁流向碎屑流的轉化[6]。由于經歷滑動、滑塌等塊體搬運過程,該類成因的重力流沉積多與滑動、滑塌變形構造及軟沉積物變形構造共生,是再搬運成因重力流沉積的重要特征之一[11,15]。由于沉積物垮塌再搬運與古地震活動和構造演化密切相關,因而,通過再搬運成因的重力流沉積在時間尺度上的重復規律研究,對古地理信息重建具有重要指導意義[131]。但是,由于沉積物垮塌再搬運觸發機制多樣,且受先存沉積物物質組成、積累程度、地形坡度等因素綜合控制[130],試圖通過重力流沉積及其伴生的軟沉積物變形特征來明確重力流成因的觸發機制研究是困難的[132-134],特別是簡單的將滑動、滑塌和軟沉積物變形構造發育的再搬運成因重力流沉積與古地震活動直接聯系的思考需要慎重[132,134]。

3.1.2 洪水持續供給成因

沉積物持續供給成因深水重力流主要包含風暴再懸浮作用和洪水作用形成的異重流直接向深水盆地搬運形成的重力流沉積[130];陸相湖盆由于風暴作用相對較弱,以洪水持續供給形成的異重流最為發育[20,127],是近年來湖盆重力流沉積研究的熱點[30-31](圖4b)。陸相湖盆周圍廣泛發育的山區小河流在洪水作用下能夠將高濃度的沉積物直接向深水盆地搬運,其搬運沉積物受源區沉積物供給和洪水能量強弱的綜合控制,發育碎屑流和濁流等多種重力流流體類型[31,135-136]。由于洪水持續補給推進作用,重力流的形成一般經歷數天至數周,形成準穩態濁流[137];濁流對底部高濃度沉積物的剪切拖拽作用是牽引毯作用及其垂向疊置形成塊狀砂巖的有利條件[115];同時,在洪水動量和地形坡度的雙重作用下,洪水成因的重力流易于達到超臨界狀態,流態轉化形成的侵蝕構造及旋回坎沉積發育[138]。洪水成因高密度濁流強烈的侵蝕作用導致流體泥質含量增加,發生濁流向碎屑流的轉化;沉積晚期低密度濁流的浮力反轉作用也是導致向碎屑流轉化的主要原因[139-140]。持續剪切拖拽作用和洪水能量的頻繁變化,使得洪水持續補給成因的重力流沉積牽引構造發育,上攀交錯層理及丘狀交錯層理是洪水成因的異重流沉積典型的沉積識別標志[127,136],簡單的將丘狀交錯層理歸因于近岸風暴作用沉積成因值得商榷[141-143]。由于異重流沉積作用多受氣候條件控制,其沉積特征及重復規律的研究對探究古氣候演化有重要啟示意義[17,20];雖然現今重力流監測表明洪水形成的異重流只能攜帶粉砂及以下粒徑的沉積物[91],從氣候演化的角度來考量,地質歷史時期的洪水未必不能攜帶細砂以上粒徑的粗碎屑沉積物,“將今論古”的同時也需要注意條件的演變[144]。同時,沉積地理位置、地形坡度、物源區母巖性質與洪水能量大小等都是控制異重流沉積中是否發育粗碎屑的關鍵控制因素[30-31]。

圖4 沉積物重力流成因機制(a)沉積物再搬運成因重力流;(b)洪水持續供給成因重力流;(c)漂浮流卸載成因重力流Fig.4 Formation mechanisms of sediment gravity flow

3.1.3 漂浮羽流卸載成因

最新的重力流實際監測研究發現,即使在不發生沉積物再搬運或者洪水的情況下,重力流沉積仍然可以頻繁形成[128-129]。通過對加拿大哥倫比亞Squamish 三角洲前端深水重力流沉積及河流流量、沉積物濃度的系統監測,發現正常河流攜帶的細粒沉積物入海形成的漂浮羽流在大潮混合作用下的卸載是形成深水重力流的重要機制[128](圖4c)。實際上,漂浮羽流向重力流的轉化主要受流體擴散或沉降驅動的對流所控制,漂浮羽流與環境水體的鹽度差異是控制這種轉化的最重要內因,鹽度差異越小越有利于漂浮羽流向重力流的轉化[145-146]。如此看來,雖然在陸相湖盆中漂浮羽流不受潮汐混合影響,但是河流水體鹽度與湖盆水體鹽度的差異一般較小,利于漂浮羽流向重力流轉化。這種漂浮羽流卸載成因的深水重力流沉積以薄層細粒沉積物垂向上的頻繁互層疊加形成的砂泥互層沉積組構為典型沉積特征,云霧狀構造(“cloudy”structure)、砂質團塊及液化構造發育,與濁流的遠端沉積和側緣沉積存在顯著差異[147]。這種認識為湖盆的深水細粒沉積研究提供了新的沉積學視角,深水重力流可能是湖盆細粒沉積最重要的搬運和沉積機制[148];如何從巖芯尺度去準確的識別漂浮羽流卸載沉積仍然是擺在我們面前的難題。

3.2 重力流沉積成因識別

不同成因的重力流沉積具有復雜的沉積演化過程,不同沉積過程能夠形成相同沉積構造的沉積產物,同一種重力流類型具有多種成因,并且不同成因的重力流沉積能夠同時發生、相互影響[130],如洪水形成的異重流同樣能促進三角洲前緣沉積物的再搬運過程[130],因而準確的識別重力流成因及形成過程需要系統的沉積學過程對比研究[89]。

3.2.1 相域分析

基于沉積特征精細解析的重力流沉積砂體相分析過程是明確其成因的有效方法[60,89,95],在地層格架劃分及地層對比的基礎上,通過包括巖相類型—巖層類型—巖相組合類型—相域(facies tract)類型的系統解析,能夠為重力流沉積成因及其演化過程分析提供可靠的證據[95,149-152]。巖相類型分析強調沉積物粒度及沉積構造特征,以明確基本沉積動力特征。巖層類型分析旨在解析一次重力流事件沉積響應特征,以明確一次重力流事件沉積動力學特征在垂向上的演化和組合,進而明確重力流沉積流體類型[149,151]。巖相組合類型分析通過垂向上不同巖相類型及巖層類型的疊置關系,以明確相對大尺度沉積環境。相域的分析通過解析一次重力流事件沉積響應在側向上的組合關系,以明確一次重力流事件側向上的演化過程[152-153](圖5)。如此,通過重力流沉積物垂向和側向上的分布規律分析,明確其形成演化過程,以明確其成因[89]。湖盆重力流沉積中的相分析以巖芯和露頭為主要工作對象[4,154],受側向連續性制約,無論是巖相類型還是相域類型的分析都具有廣闊的工作空間。

3.2.2 塊狀砂巖

深水重力流沉積中塊狀砂巖的形成機制是其重要的研究內容,現階段關于塊狀砂巖的成因包含高密度濁流底部受阻沉降導致的整體卸載[155]、高密度濁流底部的牽引毯垂向疊加[116]、高密度濁流底部的持續液化層卸載[113]、不同強度黏性碎屑流的塊狀固結[90,152]、細粒沉積物的淘洗漂浮[156]等多種認識。不同成因的重力流砂體形成的塊狀砂巖之間可能存在一定的差異[155],特別是在陸相湖盆中,砂質碎屑流塊狀固結形成的塊狀砂體多發育于沉積物再搬運成因重力流沉積砂體中,塊狀砂巖內部均一且泥質碎屑多見[4,154,157](圖6a);而高密度濁流底部持續液化層的卸載和細粒沉積物淘洗漂浮形成的塊狀砂巖多發育于洪水持續供給成因重力流沉積砂體中,塊狀砂巖的內部可見微弱的頻繁粒序變化[21,113,156](圖6b)。此外,塊狀砂巖內部部分含有物的組成及其特征同樣可以指示其形成過程,如“泥包礫”是深水砂質碎屑流成因的塊狀砂巖可靠的判別標志[158-160]。因此,塊狀砂巖內部沉積特征顯微結構的精細解析研究能夠為重力流砂體成因提供一定依據[113,127],是今后湖盆重力流研究中需要加強的方面。

圖5 相分析原理(據Mutti[95]修改)Fig.5 The principle of facies analysis (modified from Mutti[95])

圖6 塊狀砂巖特征(a)砂質碎屑流成因的塊狀中細砂巖,內部均一,無明顯沉積構造;(b)高密度濁流成因的塊狀中粗砂巖,內部分層構造發育Fig.6 Characteristics of massive sandstone

3.2.3 逆正粒序

洪水持續供給成因的深水重力流沉積過程受洪水能量強弱變化控制,洪水能量多具有先增大后減小的特征,對應可形成內部含侵蝕界面的逆正沉積序列[20-21,91],這種沉積序列的厚度受沉積物堆積速率和堆積位置的控制,從毫米到米級尺度均可發育(圖7a~c)。同時,洪水強弱變化頻繁震蕩的特征在其沉積序列中也有對應的沉積特征響應,主要表現為整體以逆正粒序為主的沉積序列,內部還包含了次一級的沉積物粒度大小的頻繁微弱變化[20-21,91](圖7c)。沉積近端由于強烈的侵蝕作用,逆粒序多被完全侵蝕,以正粒序垂向疊加為主要特征;沉積中部和沉積遠端逆正粒序能夠得到有效保存[71,91,161],結合沉積遠端由流體密度差控制形成的漂浮沉積(lofting)[140],是有效識別洪水持續供給成因重力流沉積的可靠標志。當然,除了洪水強弱控制下的異重流能夠形成深水重力流沉積中的逆正粒序沉積以外,高密度濁流底部的牽引毯作用[116]、水道—朵葉系統的漫溢作用[162]、復合退積垮塌作用[130]及等深流對重力流的改造等[20]都可形成逆正沉積序列。因此,對湖相重力流砂體中的逆—正粒序的沉積成因也需要具體問題具體分析。

圖7 逆—正粒序砂巖特征(a)頻繁的薄層逆正粒序疊加;(b)逆正粒序內部侵蝕接觸面;(c)不同尺度的逆正粒序結構Fig.7 Characteristics of inverse then normal sequence

4 重力流沉積分布及沉積模式相關認識

4.1 重力流水道形成演化

重力流水道的形成和演化過程對理解重力流砂體傳輸、分布及其內幕結構有重要意義,一直是深水重力流沉積研究中的熱點問題[163-165]。重力流水道的形成主要受濁流侵蝕能力強弱控制,侵蝕過程與沉積充填過程綜合作用形成深水盆地特征鮮明的水道—堤岸系統[166]。超臨界濁流強烈的侵蝕作用為合理解釋重力流水道的形成和演化提供了理論依據,基于現代重力流水道地貌學研究和深水重力流監測研究證實,深水超臨界濁流的侵蝕作用首先形成線狀排列的不連續沖刷槽,爾后持續作用形成連續性重力流水道;水道內部在次生環流的作用下發生側向的遷移和彎曲,局部重力流溢出伴隨侵蝕作用形成分支水道[5,104,164-165,167];野外露頭的研究工作同樣證實了這一觀點[108](圖8)。就海相盆地而言,大量沉積物積累后的垮塌再搬運和洪水持續補給長距離傳輸可能都是形成超臨界濁流的有利條件[130],因而在海相深水盆地中的水道—堤岸沉積廣泛發育,雖然部分學者認為水道—堤岸系統主要由洪水持續供給形成的異重流形成[89,127];在陸相湖盆中,已報導的重力流水道—堤岸沉積多與洪水持續供給形成的異重流密切相關[21,28,41]。重力流水道的形成演化及其幾何學特征的研究還存在諸多問題[168],特別是陸相湖盆不同成因的重力流沉積其水道發育特征及差異對比研究可能是下一個研究亮點。

4.2 重力流砂體分布控制因素

不同成因重力流砂體的形成和分布受盆地內部因素和盆地外部因素綜合控制,盆地外部因素主要控制物質成分和來源,而盆地內部因素主要控制重力流分異效率,最終決定了盆地重力流沉積類型及分布特征[48,71,89,136,169-171](圖9)。

4.2.1 外部因素

現代和古代重力流沉積系統研究表明,構造活動、沉積物供給和氣候與海(湖)平面的相互作用關系是控制重力流形成及分布的主要盆外因素[48]。構造活動的強弱決定了物源區與沉積盆地的地形高差,一方面決定了匯水區流體的流量和流速,另一方面可以作為沉積物垮塌的觸發機制,進而控制了搬運沉積物的大小和重力流發生的頻率[172-173]。物源區的性質決定了其抗風化剝蝕的能力及其供給沉積物的類型,從而決定了沉積物的搬運形式和沉積體的發育規模[136]。氣候變化一方面控制了風化剝蝕速率和匯水區流量,另一方面決定了相對海(湖)平面的高低,從而決定了沉積物的搬運形式和沉積體的分布位置[20,174]。不同的控制因素在不同的深水重力流沉積系統中起著不同的控制作用,如何確定重力流形成及分布的主控因素仍然有待系統的對比分析工作[48]。

圖8 重力流水道形成演化過程(據Fildani et al.[164]修改)①初始階段侵蝕形成旋回坎;②持續侵蝕形成順直水道;③水道彎曲并在曲率較大出溢出侵蝕形成次一級旋回坎;④次一級旋回坎持續侵蝕形成分支水道Fig.8 Formation and evolution processes of gravity flow channel (modified from Fildani et al.[164])

圖9 陸相湖盆深水重力流沉積分布控制因素[170]Fig.9 The controlling factors of the distribution of gravity flow deposits in lacustrine basin[170]

4.2.2 內部因素

沉積盆地水體密度、地形坡度及盆底地貌則是決定重力流形成及分布的主要盆內因素[130]。盆地水體密度大小決定其與洪水持續供給流體之間的密度差,從而控制了異重流的形成及演化過程,特別是決定了浮力反轉機制作用下的漂浮沉積是否發生,例如,當異重流中的水體密度與沉積盆地水體密度相近時,漂浮相(lofting)一般不發育[127]。地形坡度主要控制了重力流搬運演化過程中的流體分異效率,從而決定了重力流砂體的分布特征及巖相分異規律[95,130],這也是造成如陸相斷陷盆地陡坡帶深水重力流沉積以粗碎屑和細碎屑混雜堆積為主,而緩坡帶深水重力流沉積中粗碎屑與細碎屑分異顯著的原因。盆底地貌則控制了重力流沉積物最終的卸載場所和卸載方式,從而決定了重力流砂體的沉積特征和分布規律[74,175],重力流總是沿著盆底相對低部位優先搬運沉積。

4.2.3 “源—匯”系統

無論是盆地外部因素還是內部因素,都不可能獨立作用影響重力流砂體的形成和分布,如氣候變化導致降雨量的增加促使匯水盆地的流量增加,搬運沉積物的能力增強,從而有利于異重流的形成[136];同時,降雨對沉積盆地水體密度的稀釋作用可能會導致異重流搬運演化過程中的漂浮作用不發育[20]。因此,不同的控制因素之間總是互相影響、彼此聯系,試圖明確某一控制因素對重力流砂體形成和分布的單一影響十分困難[48];通過不同控制因素的綜合分析來探究其綜合作用下的重力流砂體形成和分布規律是目前可行的思路,即現今時髦的“源—匯”系統控制下的重力流砂體分布規律研究[98,176]。核心思想是將盆外與盆內因素對重力流沉積形成和分布的控制作用綜合到“源—匯”系統演化的框架內,通過“源—匯”系統類型及演化的研究,來探究重力流砂體形成及分布規律[176](圖10)。例如,具有不同類型及面積匯水盆地(drainage basin)的物源區,其形成的重力流砂體的類型和分布存在顯著差異,單一匯水路徑的物源區,多形成單一朵葉形態的重力流砂體;多匯水路徑疊合的物源區,其形成的重力流砂體具有多朵葉疊合的特征[71]。“源—匯”系統控制下的重力流砂體形成演化過程及分布規律研究的相關工作初現端倪,具有廣闊的探索前景。

4.3 重力流砂體分布模式

重力流砂體沉積分布模式研究旨在建立普適性的重力流砂體分布預測途徑,從早期風靡一時的扇模式到深水斜坡模式再到基于沉積構型要素組合的沉積分布模式研究揭示了重力流砂體分布的復雜性,普適性的沉積模式可能并不存在[89-90,177]。通過重力流沉積構型要素的系統解析,以沉積構型要素組合特征來刻畫重力流砂體的分布規律無論是在現代重力流沉積還是在古代重力流沉積中都能較好適用,是目前重力流砂體分布模式主要的研究思路[89,100,178](圖11)。就陸相湖盆而言,基于重力流砂體成因和分布的研究揭示重力流砂體可以劃分為兩種主要的沉積模式,即沉積物再搬運成因沉積模式和洪水持續供給成因沉積模式[11,33,46]。洪水持續供給成因沉積模式從重力流沉積構型要素的角度考量,主要包含峽谷、侵蝕凹槽、重力流水道—堤岸沉積、水道—朵葉轉換帶沉積、朵葉沉積等沉積構型要素,從沉積近端到沉積遠端,重力流水道—堤岸沉積、水道—朵葉轉換帶和朵葉沉積依次過渡構成其典型沉積構型要素組合,整體扇體形態顯著[28,179](圖12a)。沉積物再搬運成因沉積模式從重力流沉積構型要素的角度考量,主要包含侵蝕凹槽、三角洲前緣垮塌帶、朵葉沉積、混雜沉積等沉積構型要素,從沉積近端到沉積遠端,三角洲前緣垮塌帶、混雜沉積和朵葉沉積依次過渡構成其典型沉積構型要素組合,整體扇體形態不突出[15,154](圖12b)。陸相湖盆中不同成因的重力流砂體的沉積構型要素組成及其組合關系還有待大量沉積實例的進一步驗證,特別是沉積物再搬運成因沉積中重力流水道—堤岸沉積構型要素是否發育的問題還有待進一步深入研究[180]。

圖10 “源—匯”系統控制下的重力流砂體形成演化過程[172]Fig.10 The formation and evolution process of gravity-flow deposits, with the control of source to sink system[172]

圖11 深水重力流沉積構型要素組成[89]Fig.11 The depositional architecture elements of deep-water gravity-flow deposits[89]

5 研究方法和研究手段的革新

圖12 深水重力流沉積分布模式(a)洪水持續供給成因重力流沉積分布模式;(b)沉積物垮塌再搬運成因重力流沉積分布模式Fig.12 The depositional and distribution model of deep-water gravity-flow deposits

研究方法和研究手段的進步是理論認識不斷深入的動力源泉,重力流沉積相關理論認識的進步與近年來重力流沉積研究中興起的水槽模擬實驗研究、數值模擬實驗研究和深水實際監測研究存在密切的聯系[97,181-186]。如水槽模擬實驗再現了超臨界流體底形的形成過程,為理解深水超臨界濁流形成演化及沉積特征提供了可靠依據[105];數值模擬實驗研究證實了在濁流底部的流體分層作用能夠抑制沉積物的搬運改造,是塊狀砂巖形成的主要原因[187];深水實際監測研究記錄了自然界的重力流真實搬運演化過程,為深水超臨界流發育和重力流形成演化新認識的研究提供了可靠證據[65,181,188-189],同時揭示了漂浮羽流卸載是深水重力流重要的成因機制[128-129]。當然,在使用上述新的研究方法時也需要認識到相關研究方法存在的不足,水槽模擬實驗研究主要受限于邊界條件與研究尺度同實際沉積的可比性,相對小尺度的水槽模擬實驗研究可能缺失了部分實際地質條件下的流體參數及演化過程信息[35];數值模擬實驗研究受納維—斯托克斯方程的限制,對濁流的底床載荷搬運及流體侵蝕作用的刻畫效果不佳[183];深水實際監測則主要針對現今的相對低密度流體,受重力流破壞性的限制,對相關高密度流體的觀測還十分困難。此外,現今地質條件與地質歷史時期地質條件的差異也是需要考慮的問題[89,97,136]。綜上,傳統的野外露頭、鉆井資料和地震資料在陸相湖盆深水重力流沉積的研究中仍然不可替代,傳統方法研究與新技術方法研究的結合能夠為重力流相關研究提供更廣闊的思路。

6 重力流沉積的非常規油氣意義

湖相重力流相關沉積是非常規油氣沉積學的核心研究內容之一,它廣泛發育于我國東部及中西部陸相湖盆,是致密油氣與頁巖油氣等非常規油氣賦存的主要場所[12]。一方面,作為事件沉積的一種重要表現形式,重力流能夠將相對粗粒的碎屑顆粒搬運到深水盆地沉積,形成典型的“泥包砂”沉積組構;這些重力流粗碎屑沉積由于與優質烴源巖緊鄰,利于油氣的富集,是我國陸相湖盆致密油氣最重要的發育場所[10-11,25]。如,東營凹陷北部陡坡帶沙河街組四段以近岸水下扇沉積為主的致密油氣[1]、東營凹陷洼陷帶沙河街組三段以砂質碎屑流和濁流沉積為主的致密油氣[11]、鄂爾多斯盆地延長組以砂質碎屑流沉積為主的致密油氣[10,25,56]、松遼盆地白堊系嫩江組以異重流沉積為主的致密油氣[28]。

另一方面,陸相湖盆深水細粒沉積廣泛發育,蘊藏了豐富的頁巖油氣;除了傳統的懸浮沉積成因外,深水重力流作為細粒沉積的重要成因機制逐步受到重視[35-36,39,76,126,128-129,147,190-192]。細粒沉積物在黏土礦物和生物胞膜外聚合物等作用下通過絮凝的方式可形成相對大顆粒的絮凝粒,以重力流的形式沿盆地底部發生長距離搬運[190-192],對深水細粒沉積物和有機質的富集意義重大[126]。此外這種以漂浮羽流卸載沉降形成的重力流突破了傳統重力流形成觸發機制的要求,具有長時間穩定發育的典型特征,為細粒沉積物和有機質的大量富集提供了合理的沉積學解釋[128-129,145,147]。同時,細粒重力流由于其流體物質組成富含黏土礦物和有機質,其沉積物特征、搬運演化過程及分布規律都與傳統粗粒重力流之間存在明顯差異[119-122,125-126,192-193]。除了熟知的細粒碎屑流沉積(圖13a)與細粒濁流沉積以外(圖13b,f);在黏土礦物和有機質綜合作用下,細粒重力流在搬運過程中更易發生湍流抑制作用導致濁流向泥質碎屑流轉化[119-121,125-126],形成重力流混合事件層(圖13c,d)或砂泥條帶狀頻繁互層的碎屑流與濁流過渡流體沉積(圖13e,g)。流體轉化成因的細粒沉積具有易于油氣生成和富集,且易于壓裂的先天優勢[76,148],可能是頁巖油氣中的“甜點”區發育的優勢沉積巖相組合類型。現階段關于重力流混合事件層與過渡流體沉積同頁巖油氣富集之間的關系還尚不明確,相關研究可能會為細粒非常規油氣勘探開發提供新的思路[148]。

7 結論

(1)加強砂質碎屑流、高密度濁流、異重流、混合流、超臨界濁流等術語內涵及其相互關系的理解能夠增強對陸相湖盆重力流流體類型的認識。對沉積砂體相關術語的理解需要從重力流沉積構型要素及其組合關系來綜合分析,增加不同術語的解釋說明是減少術語混淆的有效途徑。

(2)陸相湖盆重力流搬運過程中會發生碎屑流與濁流的相互轉化及超臨界態濁流與亞臨界態濁流的相互轉化,滑水作用和基底潤濕作用是導致碎屑流向深水盆地長距離搬運而不發生轉化的主要原因。除了懸浮沉降和塊狀固結沉降方式,受阻沉降、湍流抑制及牽引毯作用是湖盆重力流砂質沉積物重要的沉降機制。陸相湖盆深水重力流主要包含沉積物再搬運、洪水持續供給、漂浮羽流卸載等成因機制,重力流沉積巖相類型—巖層類型—巖相組合類型—相域類型的系統解析、塊狀砂巖內部沉積特征精細解析和逆正粒序沉積特征分析,都能夠為重力流沉積成因分析提供有效信息。

圖13 鄂爾多斯盆地長7 段深水細粒重力流沉積(a)城96井,長7段,砂質碎屑流沉積物;(b)城96井,長7段,低密度濁流沉積物;(c)城96井,長7段,混合事件層疊置;(d)城96井,長7段,混合事件層;(e)城96井,長7段,上部過渡層塞流沉積物;(f)城96井,長7段,薄片尺度低密度濁流沉積物正粒序垂向疊置;(e)城96井,長7段,薄片尺度過渡流體沉積物垂向疊置Fig.13 Deep-water fine-grained gravity-flow deposits in the Chang 7 Formation, Ordos Basin

(3)陸相湖盆中重力流水道的形成主要受超臨界濁流侵蝕作用控制,盆地外部因素主要控制重力流物質成分和來源,而盆地內部因素主要控制重力流分異效率,其綜合表現形式即“源—匯”系統控制下的重力流砂體形成演化過程。洪水持續供給成因沉積模式,從沉積近端到沉積遠端,重力流水道—堤岸沉積、水道—朵葉轉換帶和朵葉沉積依次過渡構成其典型沉積構型要素組合,整體扇體形態顯著;沉積物再搬運成因沉積模式,從沉積近端到沉積遠端,三角洲前緣垮塌帶、混雜沉積和朵葉沉積依次過渡構成其典型沉積構型要素組合,整體扇體形態不突出。

(4)陸相湖盆重力流沉積研究在傳統的野外露頭、鉆井資料和地震資料研究基礎上應加強水槽模擬實驗、數值模擬實驗和深水實際監測綜合研究,通過不同盆地性質(斷陷盆地、坳陷盆地、前陸盆地)重力流沉積的綜合對比研究,可望深化湖盆重力流沉積相關理論認識。

(5)湖盆重力流沉積形成的粗碎屑沉積和伴生的細粒沉積是致密油氣、頁巖油氣賦存的重要場所,流體轉化成因的細粒沉積具有易于油氣生成和富集,且易于壓裂的先天優勢,可能是頁巖油氣中的“甜點”區發育的優勢沉積巖相組合類型。

致謝 恰逢濁流理論問世70年,謹以此文向中國歷代在古代湖盆重力流研究中做出了許多特殊貢獻的沉積學家們致以崇高的敬意!由于作者水平有限難免掛一漏萬,對文中未能引用的湖盆重力流沉積的相關研究工作者致以歉意。楊仁超教授,李相博高工和邱振高工給出了許多建設性的修改意見,特表感謝!

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