陆相湖盆“源-汇”系统要素定量关系——以渤海湾盆地庙西北地区为例

针对古代陆相湖盆“源-汇”系统定量刻画难度大和拟合模式不统一等问题,以渤海湾盆地庙西北地区古近系沙二段为研究对象,以钻井、薄片、壁芯以及三维地震资料为基础,以层序地层学、沉积学、地貌学和“源-汇”系统的基本理论和研究思路为指导,定量了刻画“源-汇”系统要素,分析了要素间的定量联系。结果表明:渤海湾盆地庙西北地区沙二段搬运通道发育规模与物源高度成正相关关系,物源高度越高,搬运通道规模越大;三角洲发育规模与物源体积成正相关关系,物源体积越大,三角洲发育规模越大;过大或过小的搬运通道宽深比均不利于三角洲的大规模发育。在定量关系研究的基础上,建立了“源-汇”系统要素“JASG”模式,为古代陆相湖盆“源-汇”系统研究提供了定量表征实例。

渤海湾盆地车西洼陷陡坡带古近系沙河街组沙三下段“源-汇”系统

依据渤海湾盆地车镇凹陷车西洼陷陡坡带古近系沙河街组沙三下段岩心、测井以及三维地震资料,对研究区的"源-汇"系统进行了研究。结果表明:(1)车西洼陷沙三下段为一个三级层序,并可进一步划分为低位、湖侵与高位3个体系域,其陡坡带沙三下段发育杂基支撑中砾岩、碎屑支撑中砾岩、杂基支撑细砾岩、碎屑支撑细砾岩、砂质砾岩、含砾砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、递变层理砂岩、滑塌岩等11种重力流成因岩石类型及深湖泥岩,表现为典型的近岸水下扇沉积;不同体系域时期扇体规模整体呈"由大变小,再变大"的演化趋势。(2)车西洼陷陡坡带自西向东识别出6套供源体系,可分为有沟道为主供源体系和滑塌为主供源体系,分别形成沟道供源为主近岸水下扇和滑塌供源为主近岸水下扇类型,其中滑塌供源为主近岸水下扇中的滑塌变形构造更发育、更普遍,但其扇体规模较沟道供源为主近岸水下扇小。(3)进一步的"溯源"分析结果表明,沙三下段沉积时期,研究区物源区母岩以碳酸盐岩为主,其在强烈的构造活动、湿热气候作用下,易于发育石漠化古地貌,剥蚀作用较为强烈,由此形成的频发的季节性重力流进入湖盆,形成该地区的近岸水下扇沉积;不同体系域时期扇体规模的差异主要受物源区气候和植被覆盖的控制。

沉积盆地“源-汇”系统研究进展

"源-汇"系统指盆地中自剥蚀地貌中形成的剥蚀产物,搬运到沉积区或汇水盆地中最终沉积下来的过程。在当前沉积学领域中"源-汇"系统占有重要一席。通过系统梳理国内外文献,评述"源-汇"系统各要素及其耦合作用研究进展,认为源区是控制系统动态过程根本要素,搬运-沉积过程是物源供给不同级次的响应。源区古地理演化下物理和化学风化作用控制物源供给,物源供给时空属性则决定搬运方式和通道类型。之后搬运中地质作用重塑沉积物组分和结构,而源区扰动和搬运响应两者时间尺度关系决定改造效果。最终源区演化形成的沉积地貌变化造成盆内可容纳空间分异,促使沉积物选择性沉积,塑造了盆内千姿百态沉积面貌。"源-汇"系统先进于其正演化、定量化和动态化研究思路,但研究方法仍处于探索阶段,而要完善研究体系则需着眼于物源体系研究,多时间尺度地质定量化表征方法,多学科交叉动态化研究方法。

古“源-汇”系统沉积学问题及基本研究方法简述

盆-山动力学、地表过程及沉积物收支研究一直是地球科学领域的研究前沿之一。"源-汇"系统则是以沉积物路径系统将三者有机结合起来,使其成为一个完整的剥蚀-沉积体系。随着近年来研究手段和理论认识的不断发展,"源-汇"系统定量研究逐渐由现代、第四纪向深时方向发展。由于古"源-汇"在后期受到不同程度的改造,所保存的地质信息并不完整。在系统总结其内部要素中几个重要沉积学问题的基础上,分析结果表明源区和汇区的古地貌、古水系及古环境定量重建和精细表征是古"源-汇"系统研究的首要前提。碎屑矿物定量示踪、地貌比例关系以及物质平衡分析是明确古代"源-汇"系统发育特征及其过程的重要方法,为建立新的"源-汇"模型和深入了解地貌演化、沉积历史、有利储层预测具有关键性作用。

渤海湾盆地埕北低凸起及围区古近系“源-汇”系统控砂原理定量分析

埕北低凸起及围区发育完整的"源-汇"系统。在"源-汇"思想的指导下,利用录井、测井、取心、三维地震等基础资料,在精细刻画埕北低凸起及围区沉积体系类型及特征的基础上,定量探讨了"源-汇"系统各要素之间的耦合关系。研究表明:古近纪,埕北低凸起基岩类型主要为中生界碎屑岩,源区内共发育9个有效物源区;埕北低凸起共识别出15条古沟谷型和2条断槽型输砂通道,其中古沟谷型输砂通道可细分为U型、V型及W型;埕北低凸起及围区陡坡带发育扇三角洲、半深湖-深湖沉积,扇三角洲平面上呈朵状展布,各扇体之间不连通,而缓坡带除局部构造早期发育扇三角洲外,整体发育辫状河三角洲、滨浅湖、半深湖-深湖等沉积,平面分布范围广,呈连片叠合分布;"源-汇"系统各要素定量分析表明,汇区沉积体面积及形态与有效物源区面积、沟谷的长、宽、宽深比等参数密切相关;从"源-汇"耦合模式分析认为,有效物源区面积控制沉积体系发育规模,输砂通道控制沉积体系的优势展布方向及形态。

沾化凹陷三合村洼陷古近系沙三下亚段物源体系分析

沾化凹陷三合村洼陷沙河街组沙三下亚段(Es3L)作为重要储集层段,勘探潜力巨大,精细刻画三合村洼陷沙三下亚段物源体系对沉积体系重建、有利区带预测具重要意义。采用古地貌宏观区分物源区与沉积区,并精细刻画西南部与南部物源通道(I^VI号),运用岩心、岩屑组成特征明确沉积区沉积相类型及原始物质成分,通过地震属性与地层切片精细描绘沉积区内"源-汇"配置及时空演化关系,从不同角度、不同层次对三合村洼陷古物源体系进行综合刻画。结果表明,洼陷西南部斜坡区(约3°)物源来自陈家庄凸起西段(I、II号沟槽输导),相对富砾,以碳酸盐岩岩屑为主;南部坡折区(约8°)物源来自于陈家庄凸起东段(III^VI号沟谷输导),相对富砂,发育单晶石英或多晶石英颗粒。平面上,沉积区扇三角洲沉积体系规模与物源通道的宽深比及延伸距离呈正相关,垂向上,低位体系域(LST)形成扇体规模远大于高位体系域(HST)扇体,且交汇区物源体系由南部向西南部迁移转化。

综述当前沉积学研究的热点和进展

沉积学是地质科学中重要的分支学科,在今天能源发展的行业中具有强大的社会需求,通过调研沉积学发展现状,总结了沉积学近年来的研究热点主要为盆地动力学机制与沉积演化、人类世沉积学等,主要成果有重建了洋陆作用与转化机制,建立了环青藏高原巨型盆山体系与大陆会聚及碰撞造山的响应关系,阐明了中国东部中新生代盆地演化的多幕裂陷和多幕反转过程,确认了人类能够在很大程度上改变现代沉积地貌和沉积记录标志等。认为沉积学研究更趋于系统化、多样化、智能化的发展在矿产资源勘探、人类社会发展等领域发挥更加显著的作用,建议科研人员锐意创新,取得更多原创、引领性的成果。

复杂断陷盆地源-汇时空耦合控砂机制分析——以海拉尔盆地贝尔凹陷为例

综合运用地震、钻井、测井和录井等资料,以"源-汇"系统理论为指导,立足于"源区—搬运—堆积"过程分析,以三大古地貌要素为研究对象,根据各自发育程度提出"源"(物源体系)+"沟"(沟谷体系)+"坡"(坡折体系)的8种耦合方式及时空耦合控制沉积砂体的分布.研究结果表明:"源"的存在最为重要,如果没有足够的物源供给,无论沟谷和坡折如何发育,都不会有大量的砂体沉积;而当有足够的物源供给时,沟谷发育则砂体延伸远,坡折发育则砂体分布广.贝尔凹陷在南屯组沉积时期物源主要来自嵯岗隆起和布勒洪布斯隆起,由凹陷四周向中心汇聚,主要物源方向为北西向和南东向,根据重矿物组合平面展布特征可进一步细分为9个主要的物源体系.随着基准面旋回升降,物源区大小及供源强度都是动态变化的——基准面上升,物源区范围缩小、供源强度减弱;基准面下降,物源区范围扩大、供源强度增强.古地貌控制着主要沟谷的展布,而沟谷则进一步控制着砂体的展布形态和沉积厚度,贝尔凹陷内主要识别出了3种类型的沟谷,分别为U型沟谷、W型沟谷和沟槽;根据构造坡折带在发育位置、构造样式等方面的差异,将贝尔凹陷内识别出的坡折带划分为陡坡断坡型、陡坡同向断阶型、缓坡同向断阶型、缓坡反向断阶型和箕状洼槽型等5种类型,不同构造部位、不同类型的坡折带控制着不同类型的沉积体系.

河流地貌演化研究进展

本文基于近年来全球河流地貌演化的研究实例及新进展,介绍了主要的研究载体与思路,讨论了河流地貌演化事件背后的地质、环境意义。沉积学、地貌学、物源分析、低温热年代学等是解决河流地貌演化问题的重要工具。沉积学记录着河流演化的一手资料,同时,沉积物定年技术的发展为揭示河流演化过程提供了高精度的时间约束。地貌指数研究是根据河流剖面形态与流域特征等揭示河流及区域地貌演化过程的研究手段,在恢复基岩隆升历史,定义地貌演化状态和判断分水岭迁移等方面具有优势。基于碎屑热年代学的物源分析方法结合沉积物沉积年代测定的研究思路则是利用了地表物质的“源-汇”过程变化,是揭示水系沟通演化历史的有效手段。当借助中-低温热年代学的多方法联合和单矿物的多重定年作为物源示踪剂时,可以有效提高分析精度,具有广阔的研究前景。另外,低温热年代学和宇宙核素10Be等对浅表过程十分敏感,记录了百万年-千年尺度的河流侵蚀作用,是示踪流域侵蚀方式空间变化和定量化揭示侵蚀过程的有力工具。河流的诞生与演化是地表过程的重大事件,记录了局部或区域的构造-气候背景,也是研究构造-气候-地貌耦合及互馈过程的重要纽带。特别是新生代晚期以来,地貌形成过程伴随着古人类的诞生与发展,而河流的演化则在古人类活动和迁徙中起到了重要的控制作用。因此,河流地貌演化的背景动力及环境意义体现了地球多圈层的相互作用与协同演化。

南海海盆东南部大型深水浊积扇体系及其成因的构造控制

运用近年来海洋地质调查工程获取的最新地质地球物理数据,在南海海盆东南部水深2000~3800 m区域,发现中中新世到第四纪多期大型浊积扇沉积体系,揭示了南海南部深海沉积作用及沉积演化过程。该浊积扇体系以沉积物波、水道充填、海底扇、块体流等沉积体为主,总体上由海盆东南部向海盆中央呈扇形推进,推进距离为150~260 km,从老到新规模和结构不断变化,蕴含了丰富的海平面变化信息。垂向上浊流沉积层层叠置发育,形成厚层的浊积砂体。海底水道十分发育,水道砂体底部呈“V”型展布,由南向北延伸,揭示出物源主要来自礼乐滩及北巴拉望区域。该浊积扇的形成明显受到构造控制,与中中新世以来礼乐滩—巴拉望岛的隆升和晚中新世以来的岩浆活动密不可分。浊流发育位置处于南海东南部陆缘和深海平原之间,是陆源物质由浅海输送到深海平原的重要机制,构成南海南部“源-汇”沉积体系的重要环节。

西非下刚果盆地深水水道沉积特征及控制因素

深水水道体系是从大陆斜坡到深海盆地"源-汇"系统的重要组成部分,也是当前国际深水油气勘探的重要储层类型。对下刚果盆地中新统深水水道沉积特征、充填演化和控制因素的研究有助于加深对盆地动力学过程的认知和提高深水储层的预测精度。通过应用三维地震、测井和录井资料综合分析,基于层序地层学、地震地层学和地震地貌学研究的技术方法和手段,对下刚果盆地中新统高精度层序地层格架、深水沉积单元、深水水道发育类型、复合水道体系发生、发展、衰退和消亡的演化过程,以及控制因素进行了深入研究。结果表明:下刚果盆地中新统地层以最大水退面和初始水进面为层序界面,可以划分出14个四级层序,其中四级层序SQ1L,SQ2L,SQ3L,SQ4L,SQ5L,SQ6L和SQ7L是深水水道发育的主要时期。深水水道具有侵蚀界面、水道充填、内天然堤、外天然堤、末端朵体、远洋沉积和滑塌块体7类深水沉积单元,其中水道充填和末端朵体是砂质沉积单元。研究区深水水道可以划分为单期下切、单期加积、垂向加积复合、侧向迁移复合4种基本类型,其中垂向加积复合水道和侧向迁移复合水道同时出现在四级层序SQ7L内,指示了水道充填演化中"自旋回"因素的控制作用。在此基础上,提出构造隆升是形成深水富砂水道体系的原动力,西非海平面变化控制着三级层序的发育,制约着深水水道复合体的发育规模。气候由温室转变为冰室的交替变化控制了深水砂质重力流沉积和深海泥质沉积的四级层序发育部位。