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湖盆深水重力流沉積機理與沉積相模式 版權信息
- ISBN：9787030662965
- 條形碼：9787030662965 ; 978-7-03-066296-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
湖盆深水重力流沉積機理與沉積相模式 內容簡介
本書的目的主要是討論湖盆重力砂（礫）巖的成因、識別及砂體分布規律及分布模式，以我國渤海灣盆地、鄂爾多斯盆地和伊通盆地等多個陸相沉積盆地為研究對象，以層序地層學、儲層沉積學和石油地質學理論、沉積動力學指導，以沉積實驗為手段，進行重力流沉積機理與沉積相模式研究。本書共7章，前兩章主要闡述了深水重力流的基本概念與發育環境。第3章重點介紹了重力流流體性質轉換機理及其在沉積物解釋中的應用。第4章、第5章論述了重力流的沉積過程及沉積相模式。第6章、第7章介紹了湖盆重力流沉積地層模式及沉積期次高精度對比的方法。
湖盆深水重力流沉積機理與沉積相模式 目錄
目錄
前言
**章 緒論 1
**節 何為“深水湖盆” 1
第二節 深水湖盆重力流沉積物基本特點 3
第三節 深水重力流沉積理論的研究現狀與進展 5
一、重力流研究現狀 5
二、重力流研究中存在的問題 6
三、深水重力流沉積研究展望 9
第二章 重力流的發育環境與流體類型 11
**節 重力流發育的地質環境 11
一、東營凹陷 11
二、車鎮凹陷 11
三、莫里青斷陷 12
四、歧口凹陷 13
五、南堡凹陷 14
六、惠民凹陷 14
七、鄂爾多斯盆地 15
第二節 重力流觸發機制 16
一、季節性洪水 16
二、沉積負載 16
三、地震 16
四、火山活動 16
五、構造過陡 17
六、靜液壓負載 17
第三節 重力流分類 17
一、與重力流相關的概念 17
二、重力流分類方案概述 20
三、不同分類方案的特點 22
第三章 重力流流體性質 25
**節 重力流物質組成 26
一、重力流固體物質組成特點 26
二、重力流漿體濃度對流體性質的影響 27
第二節 流體的內部作用力 28
一、碎屑流內部作用力 28
二、顆粒流內部作用力 29
三、濁流內部作用力 29
四、流體中碎屑物支撐機制 30
第三節 重力流流變學特征 32
第四章 重力流中碎屑物的遷移與沉積規律 34
**節 重力流運動的一般特征 34
一、滑塌階段 35
二、過渡階段 35
三、碎屑流階段 35
四、濁流階段 37
第二節 重力流運動實驗模擬 37
一、技術路線 37
二、實驗設施與實驗結果 37
三、實驗結果分析 40
第三節 重力流沉積性質轉換機理 43
一、流體性質轉換宏觀現象 43
二、流體轉換機制 45
第四節 重力流碎屑物沉降機制與層序成因解釋 47
一、顆粒沉降的影響因素 47
二、典型層理成因分析 48
第五節 基于流體性質轉換思想的沉積相層序成因解釋 53
一、碎屑流沉積相層序 53
二、顆粒流沉積相層序 54
三、液化流沉積相層序 55
四、鮑馬序列 55
五、高密度濁流層序 58
六、砂質碎屑流層序 59
七、異重流層序 61
第六節 重力流沉積相層序空間分布模式 63
第五章 湖盆重力流沉積體系 68
**節 點物源近岸深水舌狀體疊合扇模式 70
一、扇體的定名 70
二、成因分析 71
三、識別標志 72
四、FMI巖相識別 74
五、巖相組合與垂向層序 77
六、典型沉積模式 81
第二節 線物源近岸重力流與牽引流混合沉積扇裙模式 82
一、扇體的命名 83
二、巖石相類型 83
三、巖石相組合與沉積環境 87
四、典型沉積相模式 88
第三節 帶狀補給水道遠岸濁積扇模式 89
第四節 沉積物再滑塌濁積扇或透鏡狀砂體模式 92
第五節 斷槽限定性混雜沉積模式 95
一、水道中心微相 95
二、水道邊緣微相 95
三、水下漫溢微相 96
第六節 拗陷湖盆重力流沉積模式 97
一、砂質碎屑流沉積特征 97
二、異重流沉積特征 98
三、拗陷湖盆重力流沉積模式 99
第六章 粗碎屑重力流沉積高精度層序地層劃分與對比 102
**節 概述 102
一、重力流沉積期次劃分的特殊性 102
二、重力流期次劃分方法研究現狀 103
第二節 基于沉積相反演的砂礫巖體期次劃分 105
一、沉積體系分析 105
二、成像測井相序分析 106
三、沉積層序對測井曲線標定 108
四、層序界面特征與識別 108
五、層序地層劃分方案分析 118
第三節 基于米蘭科維奇周期的砂礫巖期次精細劃分與對比 119
一、原理和方法 119
二、天文理論周期 121
三、米蘭科維奇旋回的識別與提取 121
四、米蘭科維奇高分辨率層序地層劃分 125
第四節 時頻分析與砂礫巖體期次劃分 129
一、小波變換 130
二、砂礫巖體期次精細劃分 132
第七章 重力流沉積層序地層發育模式 139
**節 斷陷湖盆重力流層序地層模式 141
一、層序級別的劃分 141
二、構造演化及其對層序的控制作用 141
三、層序界面識別 143
四、湖泛面識別 144
五、層序地層模式 145
第二節 拗陷湖盆重力流層序地層模式 147
參考文獻 149
前言
**章 緒論 1
**節 何為“深水湖盆” 1
第二節 深水湖盆重力流沉積物基本特點 3
第三節 深水重力流沉積理論的研究現狀與進展 5
一、重力流研究現狀 5
二、重力流研究中存在的問題 6
三、深水重力流沉積研究展望 9
第二章 重力流的發育環境與流體類型 11
**節 重力流發育的地質環境 11
一、東營凹陷 11
二、車鎮凹陷 11
三、莫里青斷陷 12
四、歧口凹陷 13
五、南堡凹陷 14
六、惠民凹陷 14
七、鄂爾多斯盆地 15
第二節 重力流觸發機制 16
一、季節性洪水 16
二、沉積負載 16
三、地震 16
四、火山活動 16
五、構造過陡 17
六、靜液壓負載 17
第三節 重力流分類 17
一、與重力流相關的概念 17
二、重力流分類方案概述 20
三、不同分類方案的特點 22
第三章 重力流流體性質 25
**節 重力流物質組成 26
一、重力流固體物質組成特點 26
二、重力流漿體濃度對流體性質的影響 27
第二節 流體的內部作用力 28
一、碎屑流內部作用力 28
二、顆粒流內部作用力 29
三、濁流內部作用力 29
四、流體中碎屑物支撐機制 30
第三節 重力流流變學特征 32
第四章 重力流中碎屑物的遷移與沉積規律 34
**節 重力流運動的一般特征 34
一、滑塌階段 35
二、過渡階段 35
三、碎屑流階段 35
四、濁流階段 37
第二節 重力流運動實驗模擬 37
一、技術路線 37
二、實驗設施與實驗結果 37
三、實驗結果分析 40
第三節 重力流沉積性質轉換機理 43
一、流體性質轉換宏觀現象 43
二、流體轉換機制 45
第四節 重力流碎屑物沉降機制與層序成因解釋 47
一、顆粒沉降的影響因素 47
二、典型層理成因分析 48
第五節 基于流體性質轉換思想的沉積相層序成因解釋 53
一、碎屑流沉積相層序 53
二、顆粒流沉積相層序 54
三、液化流沉積相層序 55
四、鮑馬序列 55
五、高密度濁流層序 58
六、砂質碎屑流層序 59
七、異重流層序 61
第六節 重力流沉積相層序空間分布模式 63
第五章 湖盆重力流沉積體系 68
**節 點物源近岸深水舌狀體疊合扇模式 70
一、扇體的定名 70
二、成因分析 71
三、識別標志 72
四、FMI巖相識別 74
五、巖相組合與垂向層序 77
六、典型沉積模式 81
第二節 線物源近岸重力流與牽引流混合沉積扇裙模式 82
一、扇體的命名 83
二、巖石相類型 83
三、巖石相組合與沉積環境 87
四、典型沉積相模式 88
第三節 帶狀補給水道遠岸濁積扇模式 89
第四節 沉積物再滑塌濁積扇或透鏡狀砂體模式 92
第五節 斷槽限定性混雜沉積模式 95
一、水道中心微相 95
二、水道邊緣微相 95
三、水下漫溢微相 96
第六節 拗陷湖盆重力流沉積模式 97
一、砂質碎屑流沉積特征 97
二、異重流沉積特征 98
三、拗陷湖盆重力流沉積模式 99
第六章 粗碎屑重力流沉積高精度層序地層劃分與對比 102
**節 概述 102
一、重力流沉積期次劃分的特殊性 102
二、重力流期次劃分方法研究現狀 103
第二節 基于沉積相反演的砂礫巖體期次劃分 105
一、沉積體系分析 105
二、成像測井相序分析 106
三、沉積層序對測井曲線標定 108
四、層序界面特征與識別 108
五、層序地層劃分方案分析 118
第三節 基于米蘭科維奇周期的砂礫巖期次精細劃分與對比 119
一、原理和方法 119
二、天文理論周期 121
三、米蘭科維奇旋回的識別與提取 121
四、米蘭科維奇高分辨率層序地層劃分 125
第四節 時頻分析與砂礫巖體期次劃分 129
一、小波變換 130
二、砂礫巖體期次精細劃分 132
第七章 重力流沉積層序地層發育模式 139
**節 斷陷湖盆重力流層序地層模式 141
一、層序級別的劃分 141
二、構造演化及其對層序的控制作用 141
三、層序界面識別 143
四、湖泛面識別 144
五、層序地層模式 145
第二節 拗陷湖盆重力流層序地層模式 147
參考文獻 149
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湖盆深水重力流沉積機理與沉積相模式 節選
**章緒論 湖泊是大陸上地形相對低洼和流水匯集的地方，按其成因，湖泊可分為河成湖（如鄱陽湖、洞庭湖）、風成湖、冰川湖、火山湖（如長白山的天池）、堰塞湖、巖溶湖和構造湖等。現在全球湖泊總面積有2.50×106km2，僅占全球陸地面積的1.8%，然而，在中-新生代時期，湖泊是非常發育的。湖泊是大陸沉積物堆積的重要場所，也是有機質富集、埋藏并向油氣轉化的重要場所，中國目前發現的石油大多數是湖泊成因的。 中國湖盆油氣勘探經過半個多世紀的發展，已進入重大發展瓶頸期，現階段中國很難再發現整裝高效大規模的常規油氣存儲區帶，必然要走向非常規油氣藏的勘探開發（孫龍德等，2010；宋明水等，2017；王華等，2018；朱筱敏等，2019）。近十年來，深水重力流沉積已經成為中國湖盆油氣藏勘探和研究*為活躍的領域，相繼在多個盆地的油氣田勘探開發中獲得較大突破，如渤海灣盆地東營凹陷、廊固凹陷、車鎮凹陷和沾化凹陷沙河街組，鄂爾多斯盆地延長組，伊通盆地岔路河斷陷雙陽組，遼河盆地西部凹陷和灘海地區沙河街組等。 在深水環境中，大多數碎屑沉積物都是以塊體-重力方式搬運的。重力流學說已成為沉積學中的重要理論，利用它可以合理地解釋深海（湖）砂巖的成因。重力流是深水區域沉積物搬運的重要動力，也是海（湖）底地形的重要改造力。現代湖底調查和古代地層的研究表明，重力流可以形成巨大的沉積體。深水重力流成因砂（礫）巖儲層由于與烴源巖直接接觸，相比其他類型的沉積儲層，含油氣性*好。通過對渤海灣盆地不同沉積成因的油氣藏進行含油性分析，發現該類油氣藏油氣充注系數一般為60%～100%（劉磊等，2017；張景軍等，2017）。但是重力流成因的油氣儲層由于孔隙度、滲透率較低，往往形成致密油藏、致密氣藏、頁巖氣藏等非常規油氣藏，增加了勘探開發的難度，因此正確認識重力流沉積機理與砂體分布規律是提高該類油氣藏“甜點”預測成功率的關鍵。 中國陸相深水重力流在斷陷盆地和拗陷盆地中形成兩種特色鮮明的儲層類型（袁圣強等，2010；鄭榮才等，2012；袁靜等，2016，2018；楊仁超等，2017；周學文等，2018）。前者以砂（礫）巖等粗碎屑沉積為主，主要形成于盆地陡坡帶深水區；后者以砂巖、含泥砂巖等細粒沉積為主，多為拗陷湖盆中三角洲前緣欠壓實未固結的沉積體（物）在重力作用下由自發向下坡運動而形成的，在滑動、削蝕、分流與稀釋的過程中，形成舌狀和朵狀分布的多種類型的重力流沉積物疊合體。 **節何為“深水湖盆” 對于鉆井工程師和石油地質學家來說，“深水”具有不同的含義。鉆井工程中的深水是指目的層的鉆探井位所處的水體深度，也就是使鉆探目標位于深水環境。例如，墨西哥灣深、淺水的分界值為200～457m，美國內務部用“深水”和“超深水”分別表示水深超過305m和1524m。 從構造角度講，Gore（1992）認為陸架是水深小于180m的范圍。西北非洲的大陸邊緣，陸架坡折的水深范圍為100～110m（Seibold and Hinz，1974）。Hesse和Schacht（2011）為了把海平面低位期的上陸坡沉積排除在外，將水深500m定義為深水。 而地質上的深水是指地下油氣儲層形成于深水沉積環境（Curray and Moore，1971；Hathway，1995；Famakinwa and Shanmugam，1998；張家燁，2018；趙健等，2018）。在地質學中，對“深水”的定義有很大的爭議。在海相環境中，通常“深水”是指水深大于200m范圍的區域，向海方向為陸架坡折、陸坡陸隆及海盆環境。然而，對“深水”水深的精確定義并未達成共識，Pickering等（1989）認為“深水”專指風暴浪底之下的環境。風暴浪底的深度并非恒定值，而是隨熱帶氣旋風速的變化而變化。一般而言，在弱氣旋期，風暴浪底在20～30m的水深范圍，而在強氣旋期，風暴浪底可能達到陸架坡折處或者更深（大于200m），使得沉積物可以搬運至陸架邊緣之外。也就是說，風暴浪底從20m至大于200m，并不是一個客觀的標準。 湖泊水體深度的研究應該充分考慮反映水動力條件的浪基面、枯水面和洪水面三個界面。由此可以劃分出濱湖、淺湖、半深湖、深湖和湖灣五個水體環境（石寧和張金亮，2008）。半深湖環境位于浪基面以下水體較深部位，地處缺氧的弱還原-還原環境，沉積物主要受湖流作用的影響，波浪作用已很難影響沉積物表面，在平面分布上位于湖泊*內部。深湖環境位于湖盆中水體*深部位，在斷陷湖盆中位于靠近邊界斷層的斷陷*深的一側。波浪作用已完全不能涉及，水體安靜，地處缺氧的還原環境，底棲生物基本不能生存。 由此可見，在湖盆環境中，深水依然無法用一個準確的深度值來描述，本書建議采用經驗法并遵守以下準則來判斷沉積是否處于深湖環境。 （1）深湖環境應位于浪基面以下，靜水環境是重力流沉積物形成后不被破壞改造而得以保存的必要條件。 （2）水平層理黑色泥巖（排除沼澤環境）是識別深水環境的可靠標志。 （3）丘狀交錯層理常被用作建立風暴浪底的標準，但其有效性存在爭議。 （4）正遞變層理砂巖、塊狀層理砂巖的出現是確定深水環境的合理標志。 與海洋相比，湖泊一般缺乏陸架坡折、陸坡陸隆等構造及潮汐作用，波浪和湖流的規模及強度一般都比海洋小得多。現代湖盆地質調查表明，深水湖盆廣泛發育（表1-1），如世界**深湖貝加爾湖，*深處達到了水面以下1637m。貝加爾裂谷系是在晚白堊世—始新世夷平面基礎上由于斷裂作用而形成的。斷裂作用*大幅度超過10km（圖1-1）。在裂谷系中心部位發育的斷層長度*大、*深、*早，并以準對稱形式向四周擴展。 第二節深水湖盆重力流沉積物基本特點 目前關于深水重力流的研究已取得了長足進展，其石油地質意義已得到了足夠重視，但重力流的流體類型多樣和沉積作用復雜，同時深水重力流實驗實現難度大，不能很好地對重力流理論進行實驗佐證，導致對重力流沉積理解及認識的分歧很大（Bouma and Brouwer，1964；Tibaldi et al.，2009；耳闖等，2010；李相博等，2011；陳世悅等，2017；陳廣坡等，2018）。 研究重力流的沉積特點，分析重力流與其他類型流體的異同并找出重力流沉積的特殊性是重力流沉積分析的基礎。從物質組成來看，重力流是由湖水（或海水）、泥質物質和固體巖塊（包括碎屑和成層透鏡體），以及塑性體、未固結的巖層和碎屑組成。這種混合的流體是其他流體范疇內不曾出現的，重力流中各種成分所占的比例通常是有變化的。在重力驅動力作用下，在有湖水（或海水）的摻和時，重力流發生整體運動。許多學者都認為重力流是一種高密度流，是塊體運動。 根據沉積物在流體中的含量差異，重力流可劃分為沉積物重力流和流體重力流。沉積物重力流是在流動過程中重力驅使沉積物運動而帶動隙間流體運動；流體重力流是流體因重力而運動并驅使沉積物向前運動。 可以看出，重力流的自身性質及其運動沉積過程都極其復雜，它主要表現在組成、運動方式、運動過程及結果上，具有非牛頓流體的性質，雖然它是塊體運動，但是內部質點的運動相當復雜，產生復雜應力，使質點形成復雜的分布，從而產生各種各樣的地質現象。重力流運動的特點，不僅取決于重力沉積物流的內部特征，而且與觸發因素、斜坡傾角、水體深度、斜坡地形等因素有密切的關系。 斷陷湖盆重力流沉積以粗粒徑砂（礫）巖沉積為特色，而拗陷湖盆重力流沉積以細粒砂巖沉積為特點。 東營凹陷北坡沙四段深水砂礫巖沉積巖石類型主要包括礫巖、砂礫巖、含礫粗砂巖、細砂巖和深灰色泥巖（圖1-2）。礫石成分復雜，以灰巖為主，還有泥礫、碎屑巖礫石。其中近源區為巨厚的礫巖沉積，礫石富集且粒徑大，一般在3cm以上，*大可達15cm（數據來自巖心測量），可見少而薄的灰色泥巖夾層。礫巖分選、磨圓差，多為次棱角狀，層理不發育，為厚層塊狀，具有近源快速堆積的特點。砂礫巖底部見沖刷面，泥巖夾層處伴生小型的同生正斷層，是斷裂帶活動的遺留標志。扇體中部為礫巖層與薄層深灰色泥巖層、砂質泥巖層間互出現，礫石粒徑相對內扇明顯減小，泥巖夾層在巖心中頻繁出現，常見沖刷構造和強烈的同生變形構造。遠源區為深灰色泥巖夾薄層粗砂巖、含礫砂巖，為扇體沉積末期小型重力流舌狀體的延伸（圖1-3）。 鄂爾多斯盆地延長組沉積時期，三角洲前緣砂體堆積過甚后，在外力觸發下砂體沿著剪切面呈不規則整體搬運，在前緣斜坡帶坡腳處停止滑動形成滑塌砂體（鄧秀芹，2011；陳飛等，2012；高山，2017；李華等，2018）。該過程中雖然有滑塌物與周圍水體進行了物質交換，但是滑塌物并未被周圍流水進行充分稀釋，滑動巖體內部變形較少，保留了部分原始的沉積構造，砂巖內部的沉積變形構造是滑塌沉積的典型特征（圖1-3）。除典型的滑塌砂體外，延長組深水沉積物還包括含有泥礫的塊狀砂巖和無層理的塊狀砂巖，以及灰色、深灰色的正遞變層理細砂巖、粉細砂巖，顯示濁流沉積物層序特征（圖1-3）。 第三節深水重力流沉積理論的研究現狀與進展 目前已發現許多油氣田的儲層是各種重力流沉積成因的砂巖，這為尋找油氣田開辟了新的領域。雖然重力流已受到沉積學家的關注，并開展了許多研究，但至今對它的認識還是不夠充分，有待進一步探索。 一、重力流研究現狀 深水重力流理論作為一種新的理論為沉積學注入了新的血液，解決了長期令人迷惑不解的深海砂體和粒序層理成因等問題，也改變了人們對沉積學研究的傳統思維模式。 深水沉積研究經歷了70年，爭論也持續了70年。從濁流及鮑馬序列開始，隨著對濁流定義的過分使用，到今天對鮑馬序列作為濁積巖相序及相關的扇模式普遍持否定態度，深水沉積研究經歷了一個認識的旋回。主要問題和爭論的焦點是：①是否所有深水砂巖都是濁流成因；②鮑馬序列能否代表濁積巖相序；③是否所有的深水扇水道下方都能形成席狀的、平行的、加厚的、具有丘狀外形的濁積砂巖沉積；④是否可以利用地震方法識別深水扇的砂巖儲層（Allen，2000；Jobe et al.，2010；楊仁超等，2015；Yang et al.，2017；操應長等，2017a；周立宏等，2018；王星星等，2018）。 對濁流概念的過分使用是把深水扇模式內幾乎所有的深水沉積都解釋成濁流成因，當濁流理論的神話被打破后，曾經為之建立模式的學者紛紛撰文拋棄原有扇模式。盡管濁流及相關的深水扇模式研究存在諸多問題，但是石油工業界從濁流理論和相關模式中獲得了許多油氣發現，勘探學家仍然希望通過這些模式尋找更多的油氣，科學理論和應用出現了分化。深水沉積研究面臨著對過往認識的否定和如何建立新的理論模式的重要問題（Coleman and Garrison，1977；Bouma，2001；Heron et al.，2009）。對深水沉積過程和流態的認識及沉積模式的建立是當今深水沉積研究的難點，實現深水砂巖儲層的有效預測是深水沉積研究的主要目的。 中國對深水重力流理論的研究起步較晚，直到20世紀70年代才開始有公開發表的濁積巖方面的文章（李繼亮等，1978）。同時，國內外學者認識到了濁流理論在沉積學中的重要地位，并于1983年召開了全國濁流沉積學術會議，開啟了重力流理論在國內的研究熱潮，在重力流沉積特征的研究和重力流沉積模式方面取得了許多重要成果，尤其是很多學者根據其研究區的地質資料，提出了多種指導油氣勘探的重力流沉積模式，加上對重力流含礦性的研究也取得了一定的進展，先后在遼河油田、渤海灣盆地等許多地方發現了與重力流有關的油氣藏，對國內石油工業的發展做出了重要貢獻。20世紀90年代以來，中國對重力流沉積的研究主要體現在對其內部的層序結構、物源方向及沉積盆地水深的研究方面，有的學者還從儲層物性、生儲蓋組合的空間演化與構造的關系來對深水扇進行研究。
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