鄂尔多斯盆地西缘桌子山地区上奥陶统拉什仲组深水复合流沉积

深水复合流沉积研究近年来尚处于起步阶段,发现新的实例并探讨复合流沉积构造对环境的指示作用具有重要意义。鄂尔多斯盆地西缘北部内蒙古桌子山地区上奥陶统拉什仲组以深水斜坡至盆地环境下浊流沉积为主,兼有等深流沉积和内波、内潮汐沉积,沉积时具有复杂的水动力条件。在详细的野外观察和测量的基础上,结合已有水槽实验和相关实例的研究成果,对拉什仲组有关复合流沉积构造进行了详细研究。在深水沉积环境中发现了典型的复合流沉积构造,包括复合流层理、准平行层理和小型似丘状交错层理。垂向上可归纳为6种沉积构造序列,分别为:(a)正粒序层—浪成波纹层理—复合流层理;(b)准平行层理—正粒序层—复合流层理;(c)正粒序层—准平行层理;(d)准平行层理—双向交错层理—小型似丘状交错层理;(e)黏土岩中的叠置小型似丘状交错层理和(f)黏土岩中的复合流层理。结合拉什仲组沉积环境和沉积类型,复合流沉积可能为深水环境下浊流、等深流和内波流交互作用形成,依据流体与海底地形的作用,可划分为浊流抑制区(序列a和b)、强交互区(序列c)、内波作用区(序列d)和弱交互区(序列e和f)。该研究对于在地层记录中研究内波、内潮汐与海底地形作用和有关沉积相带划分具有重要意义。

复合流沉积特征的谱系研究现状及其理论框架

复合流由单向流和振荡流叠加而成,属于不同流体相互作用范畴,其研究起源于水槽实验中对复合流波痕的观察,一开始便和沉积学结合在一起。复合流沉积对于复杂水动力条件下的沉积学研究具有非常重要的意义,是目前确定沉积岩沉积时流体相互作用的主要依据。以现有复合流文献为基础,从复合流底床形态与垂向序列谱系、沉积效应与层理构造谱系和泥质底床上的层面构造谱系等3个方面进行了总结。复合流沉积特征受单向流速度和振荡流速度的双重控制,各底床形态及相关的纹层构造均表现出从对称到不对称的连续变化,其不对称程度随单向流速度的增大而增加。垂向序列介于单向衰弱流悬浮沉积和双向振荡流悬浮沉积之间,鲍玛序列和风暴序列是其两个端元类型。复合流沉积虽然以粉砂和细砂颗粒为主,但是在较粗的颗粒中(如扁平砾屑)也可以形成特殊的颗粒组构。在层面构造中,由于单向流和振荡流速度的变化(包括大小和叠加方向)在泥质底床上也会形成不同的底痕谱系。因此,对复合流沉积的研究,将是注重振荡流与单向流相互作用的沉积过程研究,从而有别于传统沉积学在不同沉积环境下的模式研究。

波-流相互作用机制与复合流的沉积构造鉴别标志

波—流相互作用是复杂水动力条件下流体相互作用的主要方式之一,由波—流相互作用形成的复合流沉积是目前沉积学在流体相互作用这一领域研究较多的一种沉积类型。以已有的文献为基础,对波—流相互作用下细砂级颗粒的运动机制进行了综述,预测了波—流相互作用的沉积特征,总结了复合流的沉积构造鉴别标志。取得的主要认识有:(1)波—流相互作用总体上属于衰弱流(waning flow)悬浮沉积,其微观的沉积机制可分为5种:越过崩落点的喷射沉积(S1)、残余涡动沉积(S2)、未到崩落点的喷射沉积(S3)、背流面的崩落沉积(S4)、垂直降落沉积(S5);(2)波—流相互作用的沉积过程总体上受悬砂量和沉积时间的控制,5种微观沉积机制在不同的悬砂量和沉积时间条件下可形成不同的沉积机制组合,从而导致不同的底床形态;(3)复合流沉积构造鉴别标志主要有:复合流波痕、复合流层理、爬升型复合流层理、不对称丘状交错层理、准平行层理和频繁交替的不能充分发育的浪成波纹层理与流水层理等6类。上述认识对于复杂水动力条件下的沉积学研究及对深水、浅水沉积环境的识别均具有重要的意义。