深水块体搬运沉积体系研究进展

全球普遍发育的深水块体搬运沉积体系是大陆边缘地层重要的组成部分,系统地认识该类沉积体有助于深化深水搬运过程认识、拓展深水油气勘探领域及控制海域工程设施风险。通过国际上研究成果梳理,深水块体搬运沉积体系是指除浊流外的水下重力流沉积物组合,结构上可分为头部、体部和趾部,可根据搬运过程和沉积物成因进行类型划分。其形成需具备沉积物重力流条件,变形过程符合宾汉塑性体特征,形成的沉积体规模大小不一,内部具有多种运动学指向,一般通过地震、岩心和测井等资料加以识别。深水块体搬运沉积体系可以形成油气的盖层和储层,是深水区潜在勘探目标。综合分析认为,目前仍存在深水块体搬运过程认识需要深化和统一、不同地质背景下深水块体搬运沉积体系的形成条件研究不足、与浊流沉积物的区别、古代与现代深水块体搬运沉积体系共性与差异性研究、岩相类型和岩相组合认识的统一等相关问题。指出未来深水块体搬运沉积体系研究主要集中在多资料、多尺度特征分析,形成条件特别是触发机制深入研究,水下块体搬运机理、沉积物组成及深水重力流沉积物一体化研究,何种环境下可以形成烃源岩、储层或盖层,古代深水块体搬运沉积体系解剖,以及侵蚀能力和地质风险评估。

南海深水块体搬运沉积体系及其油气勘探意义

依据块体搬运沉积体系的地球物理识别特征,利用最新采集的二维和三维高分辨率地震资料,在南海深水区域的琼东南盆地、白云凹陷和文莱深水地层中发现了块体搬运沉积体系(MTDs);建立典型MTDs的沉积模式,探讨MTDs的深水油气勘探意义。结果表明:MTDs表现为弱振幅和反射杂乱的特点,发育正断层、逆冲断层、挤压脊和褶皱等沉积构造;典型的MTDs可以划分为头部拉张区域、体部滑移-挤压区域和趾部挤压区域3个结构单元;MTDs主要是富泥沉积物,在深水油气勘探中往往充当良好盖层,容易与浊流沉积体系一起形成深水地层圈闭,也有部分MTDs是富砂沉积物,可以成为潜在油气储层。

琼东南盆地中央峡谷上新统块体搬运沉积体系地震特征及其分布

根据琼东南盆地深水区高分辨率2D/3D地震资料精细解释,和基于三维地震资料的相干分析,在琼东南盆地中央峡谷区发现了多期次的块体搬运沉积体系(MTDs)。研究表明,该区域块体搬运沉积体系包括3个主要的结构单元,即头部拉张区、体部滑移区和趾部挤压区,不同位置地震特征不同。大规模的块体搬运沉积体系构成了琼东南盆地中央峡谷区新近系以来地层中的重要沉积单元,并对深海沉积物的空间展布有重要的控制作用。上新世发育的一期块体搬运沉积体系,分布面积达300km2,厚度达240m,平面展布形态似扇形。高沉积物供给速率和不断的构造活动可能是该区域MTDs发育的主要原因。此外,地震活动、海平面变化也间接影响了MTDs的发育。

块体搬运沉积体系地震地貌及沉积构型:以珠江口盆地和尼日尔三角洲盆地为例

基于珠江口盆地和尼日尔三角洲盆地的高分辨率三维地震资料和钻测井资料,对块体搬运沉积体系的沉积构型进行研究。研究结果表明:识别出陆坡滑塌形成的滑块体(Ⅰ)、水道壁滑塌形成的滑块体(Ⅱ)以及滑块体与碎屑流沉积物复合体(Ⅲ)3类块体搬运沉积体系。同一类块体搬运沉积体系的外部形态、内部结构、物理性质以及叠置样式具有一定相似性;Ⅰ类具有朵状几何外形,滑块体后部发育铲状滑塌槽。滑块体顺滑脱面滑动,并发生一定程度的旋转,内部具有铲式扇特征;Ⅱ类外部形态和内部结构与Ⅰ类的类似,但两者的分布区域、滑动方向及其所形成的滑塌槽走向差异较大;Ⅲ类具有较强的侵蚀能力,底部具有线性擦痕;其内部变形发育叠瓦逆冲构造,表面形态往往起伏不平。

南海北部陆坡块体搬运沉积体系的地震响应与成因机制

块体搬运沉积体系是一种重力作用下形成的深水沉积体系,在全球大陆边缘沉积体系中扮演着重要角色.块体搬运沉积作用不仅造成危害极大的深水地质灾害,而且与海洋天然气水合物和深水油气的形成过程与富集有密切联系.根据新获得的海底地形地貌资料和地震资料,揭示了块体搬运沉积体系识别特征,明确了其分布范围.这些块体搬运沉积体系具有明显的滑坡形态和沉积构造;头部表现张性断裂构造,内部有旋转断块和流动构造,趾部表现为挤压和逆冲构造.块体搬运沉积体系表现出不同的成因类型.通过白云凹陷天然气水合物的分布模式和白云块体搬运沉积体系有限元数值模拟研究,认为白云块体搬运沉积体系与天然气水合物分解密切相关,进一步给出6种水合物分解模型情况下海底稳定性的安全因子,随着水合物分解量的增加,斜坡的稳定性逐渐减弱,当水合物的分解达到一定数量时,就会发育海底块体搬运沉积体系.

琼东南盆地块体搬运沉积体系成因及其对水合物成藏的影响

琼东南盆地深水区赋存丰富的天然气水合物资源并发育多期块体搬运沉积体系(MTDs),但目前MTDs对水合物成藏的影响机理仍不明确。为此,利用岩心、钻测井、地震及区域地质资料,在精细刻画MTDs主要特征的基础上,综合分析影响水合物成藏的多种因素,以不同背景的MTDs耦合关系为切入点,深入探讨琼东南盆地MTDs成因及其对水合物成藏的影响。结果表明:(1)MTDs与海底原位沉积物的差异显著,MTDs更致密,孔隙度明显偏低,测井曲线具有低声波时差、高电阻率的特征;MTDs段可见生物碎屑、砾石颗粒等;MTDs段地震剖面呈杂乱反射结构。(2)琼东南盆地自5.5Ma以来,快速沉降导致可容纳空间增大、物源进积以及陆坡坡度加大等,为MTDs形成提供了先决条件。北部陆坡MTDs主要由海平面变化、物源、陆坡坡度主控,由岩浆活动触发;南部隆起海底火山翼部MTDs则直接受控于岩浆活动。岩浆活动、南部隆起MTDs、陆坡MTDs三者存在等时耦合关系。(3)深部气源沿着底辟及其衍生的通道运移至稳定域内,并且由浅部的MTDs封盖,使其在适宜的温压条件下形成天然气水合物藏。

南海陆坡大型块体搬运体系的结构与识别特征

近年来的地质与地球物理调查发现,在大陆坡第四系中发育有大规模块体搬运体系(现今的块体搬运体系也称海底滑坡)。块体搬运体系是深水常见的一种沉积物搬运机制,主要包括滑动、滑塌和碎屑流等重力流过程及其沉积物。南海陆坡白云块体搬运体系面积逾10000km2,可划分为3个结构单元,即头部拉张区、体部滑移-挤压区和趾部挤压区。在地震剖面中,发育多种构造:正断层、杂乱反射、逆冲断层、挤压脊和褶皱等。块体搬运体系严重威胁深水设施安全,并可能诱发海啸,是海洋地质灾害之一。同时,块体搬运体系与海洋油气及天然气水合物关系密切,物源决定块体搬运体系的物性,泥质物源的块体搬运体系通常作为良好的油气盖层,砂质物源形成的块体搬运体系可以成为储层。

琼东南盆地块体搬运体系对天然气水合物形成的控制作用

琼东南盆地深水区中新世以来构造运动不活跃,自中新世以来沉积物厚度达5 000～9 000m,Ya35-1-2井显示更新世地层沉积物主要以泥质与砂泥互层的细粒沉积物为主,深部流体垂向运移通道不发育。高分辨率地震资料和3D地震资料表明,琼东南盆地的上新世及其以上地层存在大量气烟囱和块体搬运体系。气烟囱为深部流体垂向运移提供通道,沉积物在搬运过程中发生重塑,由于沉积和压实作用使MTD具有相对较高电阻率、高密度异常和渗透率降低,是烃类气体聚集的良好盖层,有利于天然气水合物形成。

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,地震剖面上具杂乱、前积或上超结构,且不同位置的扇结构亦存在差异,并被正断层错动;海底扇上发育两侧具天然堤的扇谷,细颗粒浊流物质通过溢流形成具楔状外形的越岸沉积。浊流沉积在海底峡谷的出口处十分发育,具有丘状或透镜状外形,内部呈规则或杂乱反射,是海底扇的重要组成部分。块体搬运(滑塌和滑坡)和浊流是东海陆坡海底峡谷—扇体系内主要的沉积物搬运方式,它们对陆坡地形地貌起着重要的塑造作用。海底峡谷—扇体系沉积特征及物质搬运从南向北的差异性反应了不同陆坡段物源供应、水动力条件和构造活动的不同。

东海郁龙盆地块体搬运沉积体系与天然气水合物形成——第一部分:利用地震相干描绘沉积模式

地震相干测量,例如相似性和最大似倾角,被用来描述韩国东海郁龙盆地块体搬运沉积体系(MTD)的特征。利用2D和3D地震资料在UBGH1-4站位附近识别出若干坡身不稳的块体。MTD有其独特的地震特性而且体现出与含天然气水合物沉积层相似的物理属性:高电阻率和P波速度。从MTD获得的沉积物通常表现出一种混乱聚集的碎屑泥的新特性。此外,MTD底部反射极性与海底相反,这与通常作为天然气水合物识别标志的似海底反射(BSR)一致。MTD上方还存在地震空白带(缺少内部反射率),这是另外一个与含天然气水合物沉积层一致的属性。在UBGH1-4站位附近MTD单元的取心中没有发现天然气水合物。相反,只有在天然气水合物稳定带底部浊积砂层的孔隙填充物里发现了天然气水合物。采用地震属性方法对MTD (单元3)地震特性进行调查。MTD单元底部的深沟被解释为外滑块体或者沿着古海底拖动的较大碎屑的滑动轨迹。相似的地震特性在海底被识别出来,尽管相对于MTD底部超过10 km长的滑动轨迹来说,沿着海底的滑动轨迹长度有点短(几百米到1公里)。地震相干属性能够估计出失稳沉积物的体积和流动方向。利用3D地震体及相连的2D地震剖面可以推断出MTD滑动轨迹和失稳块体可能来源于UBGH1-4站位上坡50 km处。

缅甸若开海域块体搬运沉积地震响应及典型地质特征

块体搬运沉积是深水沉积体系的重要组成部分,在世界范围内的深水盆地均有发现,其对深水油气勘探及生产均有重要影响。利用深水三维地震资料,对缅甸若开海域上上新统底部块体搬运沉积进行了追踪分析。基于地震剖面及时间切片,认为上上新统底部块体搬运体系发育3种地震相类型:弱振幅半透明杂乱地震相、叠瓦状变振幅地震相及中-强振幅丘状地震相。杂乱半透明地震相为块体搬运体系中段层状流态典型地震响应特征;叠瓦状变振幅地震相为同沉积变形的证据,为块体搬运趾部沉积;中-强振幅为搬运沉积内部漂浮块体响应特征。基于均方根属性、相于切片及构造图等,分别从顶、底界面以及内部对块体搬运体系沉积的典型地质特征进行了分析,底界面主要表现为侵蚀现象,顶界面反映了块体搬运沉积具有层状流态和塑性流态的性质,内部特征主要表现为变形及挤压现象,。

南海北部陆坡深水沉积体系研究

陆源碎屑物质是深水地质研究的重要内容,在全球"从源到汇"研究计划中占有重要地位。海底峡谷-水道搬运沉积体系和块体搬运沉积体系(海底滑坡)是大陆坡最重要的两种搬运沉积过程。根据高分辨率2D、3D多道反射地震资料、多波束测深法、旁扫声纳、重力与活塞取样等资料研究发现,在南海北部陆坡地层中,广泛发育大型深水块体搬运体系和相应深水水道沉积体系。针对白云凹陷和琼东南盆地深水陆坡区的实例研究,揭示了典型深水块体搬运的平面形态、内部结构和变形过程,进而深入认识这一地质体的形成演化过程。采用2D/3D地震资料和多种数值模拟新方法发现了第四系深水高弯曲水道及其沉积相特征、上新世琼东南盆地中央水道及中新世古珠江深水水道体系。深水沉积体系对研究我国深水油气资源的成因机理和分布规律,以及深水工程的地质灾害预测和防护具有十分重要的意义。

琼东南盆地陆坡区重力流沉积体系超高精度解析

自治水下机器人采集资料是目前精度最高的地球物理资料;它的分辨率要远远高于常规二维、三维地震资料和船载方式获取的地形地貌和浅地层资料的分辨率。以往的资料(如三维地震及其切片)只能发现规模较大的滑坡体;而基于最新采集的高精度AUV多波束和浅地层资料,在琼东南盆地深水区识别了更为精细的重力流沉积体系。该重力流沉积体系表现为典型的块体流沉积和浊流沉积特征:如挤压脊、舌状体、海底线状侵蚀地形、残留地层、逸出块体、海底沟痕以及蠕变地层浊流沉积等,深化了对琼东南盆地深水区沉积体系的认识。此外,分析了地势对重力流发育及内部构造的控制作用、重力流的各部位对原海底侵蚀程度、当前重力流物性(含水率、固结程度、成分等)的原因及浊流沉积内部产生雾状反射的成因等。通过对超高精度AUV资料的解释,认识到重力流沉积体系要比传统认识更为复杂,并且重力流沉积范围要比通过传统资料解释圈定的范围更加广泛。

琼东南盆地深水重力流沉积旋回

通过3D地震资料,在琼东南盆地西部陆坡（15°30′00″～16°30′00″N）、早更新世至今的沉积地层中,自下而上依次识别了3套重力流沉积旋回,每套重力流沉积旋回由下部的块体搬运沉积体系和上部的水道-堤岸沉积体系构成.块体搬运沉积体系整体呈现为杂乱、半透明状的地震反射特征,底界面发育侵蚀沟谷,内部发育逆冲断层;水道-堤岸沉积体系整体表现为平行、连续同向轴的地震反射特征,局部半透明,发育弯曲水道、海鸥翼状堤岸、越岸沉积、决口扇和滑塌体.依据海底地形、重力流流动方向和中南半岛的山间河流分布推断越南中部山区是研究区的重力流物源,山间河流是主要的输送途径,指出陆架-陆坡的快速沉积物堆积是形成重力流沉积旋回的基本条件,探讨了海平面变化过程中的孔隙流体压力变化与重力流沉积体系类型之间的对应关系,并在理论上推测重力流旋回周期与更新世偏心率长周期（400～500 ka）的海平面变化一致.

利用AVO理论识别MTD与BSR的技术方法

似海底反射层(BSR)是识别天然气水合物最为有效的标志,是由于天然气水合物地层与下伏游离气地层存在波阻抗差异形成的,与地质产状无关.而块体搬运沉积体系(MTDs)是一种常见的陆坡沉积作用,与地质产状有关.MTD在地震剖面上形成的地震反射特征和水合物形成的地震反射特征(BSR)存在极大的相似性:负极性、强反射、其上方存在空白带等特征.一般来说可以通过地质解释、测井识别等方法对MTD与BSR进行区分.本文尝试利用AVO技术对MTD与BSR进行识别.首先对存在MTD与BSR的CDP道集进行单点AVO特征分析,然后根据AVO分析结果对AVO属性进行交汇分析,从而区分MTD和BSR.在实际地震资料中得到了很好的效果,发现MTD属于第四类AVO特征,BSR属于第三类AVO特征,从而验证了该方法的可行性.