?

陸相盆地限制性沉積體系

2024-01-04 02:58朱紅濤徐長貴李森杜曉峰
沉積學報 2023年6期
關鍵詞:濁流限制性三角洲

朱紅濤,徐長貴,李森,杜曉峰

1.中國地質大學(武漢)資源學院,武漢 430074

2.中海石油(中國)有限公司,北京 100010

3.中國地質調查局青島海洋地質研究所,山東青島 266237

4.中海石油(中國)有限公司天津分公司,天津 300459

0 引言

按照沉積過程是否受到盆地邊界斜坡、盆內隆起、陡坎等盆地內正向地形的約束,可以將地表發育的沉積體系劃分為限制性沉積體系(confined sedimentary system)與非限制性沉積體系(unconfined sedimentary system)兩大類[1]。本文所定義的限制性沉積體系,指的是沉積過程中在沉積搬運方向側緣、前緣或周緣部位由于正向地形的阻擋作用導致沉積體搬運方向、幾何形態、沉積結構等發生一系列變化及調整的一類沉積體系。研究人員早期關于濁流沉積和海底扇的諸多概念與實驗模型均將其設定為非限制、輻射狀發育,外部形態呈朵葉狀或者扇形的沉積體。然而,從世界各地大量不同類型沉積體系的研究實例表明,沉積體系的沉積物分散模式和沉積體幾何形態都受到先期或同期發育的盆底地形的深刻影響。實際上,絕大多數天然發育的沉積體系,尤其是發育在陸相盆地的,都不能在盆地上呈輻射狀無限制展布[1]。從油氣勘探角度來說,不同限制程度沉積體具有差異性結構樣式,控制發育不同的儲層類型及分布、滲透率結構和連通性,因此對沉積體系受限制性開展評價也是預測內部儲層結構復雜性的關鍵[2-3]。

限制性沉積體系是一個相對年輕的研究領域,通過對前人研究成果的梳理和總結,我們認為可以將限制性沉積體系研究劃分為三個發展階段:(1)20世紀60年代到21世紀初,圍繞限制性沉積體系的發現、定義、現象觀察描述為主的初級階段,該階段的代表性成果為Lomaset al.[1]在2004 年出版的專著Confined Turbidite Systems;(2)21 世紀初至2010 年前后,為擴展限制性沉積體系研究范疇的快速發展階段,包括引入半限制性沉積體系[4]、將限制性沉積體系研究對象從海相濁流體系擴展至陸相湖盆[5]、分析限制性沉積體系的主控因素[6]等;(3)2010年至今,限制性沉積體系研究從定性走向半定量、定量階段[7-8],借助數理統計與計算機模擬技術,使得限制性沉積過程參數的詳細記錄和沉積體系時—空分布特征的精細描述及刻畫得以實現。值得注意的是,上述限制性沉積研究成果主要集中在海相盆地濁流沉積體系,對陸相湖盆及其他類型沉積體系關注較少[9]。

本文通過梳理近年來限制性沉積研究領域的國內外文獻以及團隊在渤海灣、珠江口等盆地所做實際工作,系統總結了限制性沉積的研究現狀及發展趨勢,擴展了限制性沉積體系在陸相湖盆的研究實例。

1 限制性沉積體系研究現狀

20 世紀60 年代至今,限制性沉積體系概念從被提出到持續發展,其研究內容、手段和深度都在不斷深入。本文從概念演變、類型劃分、主要研究手段等方面對限制性沉積體系研究現狀進行梳理和總結。

1.1 限制性沉積體系概念演變

van Andelet al.[10]最早提出“滯水(ponding)”概念,指一定規模的濁流被一塊封閉地形區域完全容納。類似地,Pickeringet al.[11]提出“容納濁流(contained turbidites)”概念,指濁流沉積被限制在一個極小盆地中,以至于不能維持單向流的存在。無論是“滯水(ponding)”和“容納濁流(contained turbidites)”,其所指代的概念隨著研究深入不斷具化,一般指濁流充填封閉洼地的底部,但無法越過限制該沉積區域(“mini-basin”,“silled sub-basin”,“ponded depocenter”)的邊界斜坡(“bounding slopes”,“sills”)。這一時期所強調的是濁流被盆底邊界完全容納。

Lomaset al.[1]在其專著Confined Turbidite Systems中首次提出“限制性濁流體系”概念,指重力流及其沉積明顯受到盆底地形影響的情形,但明確了不包含完全容納(complete containment)的情況。

此外,與限制性沉積密切關聯的另一概念是“流體反射與偏轉(flow reflection and deflection)”。van Andelet al.[10]在對大西洋中脊兩側山谷中第四紀受限制沉積物的研究中推測,濁流從邊界斜坡反射是其巖心中重復出現粒度變化剖面的主要原因。Picketinget al.[11]根據濁流古流向反射的證據判斷加拿大魁北克Cloridorme地層中濁流發育受限制,并將其解釋為大規模濁流在盆地邊界斜坡發生反射和偏轉的結果。隨后,在濁流與盆地邊界或盆內斜坡發生相互作用的其他案例中,也識別了大量流體反射及偏轉的古流向指示標記[12-13]。這種相互作用產生的影響通過物理實驗也進行了廣泛研究[14-18]。

限制性沉積概念在空間與時間尺度上并非固定不變。在空間尺度上,限制性沉積概念中還隱含水流強度(flow magnitude)與沉積中心(depocenter)的相對大小關系。一般使用“水流效率(flow efficiency)”來進行描述,指流體向盆地輸送沉積物(尤其是砂體)的能力。對于小流量、低水流效率的沉積重力流,即使在小盆地中也可表現為非限制性發育特征;相反,即使在大型盆地中,大規模流體也可以與盆地邊界斜坡產生相互作用。在時間尺度上,假定沉積物供應不產生大規模改變,那么沉積體系則隨時間反映出限制性逐漸減弱的特征;相反的情況可能在某些擠壓環境中發生。

近年來,有學者嘗試對限制性沉積概念進行量化,Fellettiet al.[7]提出“限制程度(degree of confinement)”的概念,通過建立砂體厚度與數量分布關系,量化濁流在盆地中受限制程度。

傳統研究認為形成限制性沉積的主控因素是構造作用,如大規模構造特征、局部斷層崖、褶皺或盆地底部細微擾動引起的傾斜和斷層作用等。近年來,有學者將沉積作用控制也引入限制性沉積成因中。Doddet al.[19]提出“部分限制(partial confinement)”的概念,指代沉積作用形成的地形控制后期濁流行進的路徑及沉積。

綜上所述,圍繞限制性沉積研究主要集中于國外學者的海相濁流沉積體系,以“限制性濁流體系(confined turbidite system)”概念應用最廣,然而這一概念無法涵蓋近年來筆者在陸相湖盆環境下發現的限制性河流體系、限制性三角洲體系等陸相沉積體系。本文在綜合考慮國內外關于限制性沉積研究各種術語后,提出“限制性沉積體系(confined sedimentary system)”概念,涵蓋不同背景下發育的各種類型的限制性沉積體系。

1.2 限制性沉積體系類型

依據限制發育期次、主控因素、控制部位以及控制程度的差異,可以從不同角度對限制性沉積體系進行類型劃分和定性描述。

1.2.1 按照限制發育期次劃分

根據限制性沉積體系發育期次,可以劃分為單期限制[13]與多期限制[20-21](圖1)。單期限制實例如Smith[13]記錄的加蓬近海盆地早白堊世同生裂谷期發育的湖相濁流體系,其早期沉積受活動斷裂誘發的同沉積斜坡地形所限制,斜坡中心部位沉積厚度大且向邊緣厚度迅速減薄,并在邊緣部位發現上超終止的特征;晚期由于斷裂活動停止與沉積充填作用導致地形平坦,晚期砂體形態以席狀砂為主,沉積厚度較薄且厚度變化較小,平面延伸距離廣。多期限制的典型實例,如加利福尼亞西南海岸濁流體系[20]、尼日爾三角洲大陸坡限制性重力流體系[21]等。這些地區在陸坡上發育沖斷帶、褶皺帶或鹽底辟等形成的一系列微型盆地是控制形成限制性沉積的主要原因。濁流體系順物源方向依次填充微型盆地,形成空間上順次排布的多期限制沉積。

圖1 按不同發育期次劃分的限制性沉積體系(據文獻[13,20-21]修改)(a)~(d)指示沉積區B1~B3依次沉積充填過程Fig.1 Confined sedimentary system subdivided by various sedimentary stages (modified from references [13,20-21])

1.2.2 按照限制主控因素劃分

限制性地貌控制發育限制性沉積體系,根據限制性地貌成因可以劃分為早期地形控制[22-23]、同沉積地形控制[19]、同沉積斷裂控制[2,9]、復合控制[6]等類型(圖2)。早期地形控制即在沉積體系發育前由于構造作用、鹽拱等在沉積區形成限制性地貌[22],沉積空間展布可以呈狹長條帶形或局限盆地形,晚期發育的沉積體系在限制性空間內展布并遷移,但無法越過周圍限制斜坡邊界。同沉積地形控制一般發生在多物源注入的湖盆中央,不同物源來向的沉積體系在湖盆中心堆積形成高低起伏的沉積地貌,對后期注入的沉積物形成分隔與阻擋作用,影響并改造后期沉積體系的搬運方向,對后期沉積體系形成限制[19]。同沉積斷裂控制即在沉積作用進行時由于同生斷裂活動使沉積體系沿限制性空間內展布,無法自由搬運呈輻射狀擴散,這種控制作用多形成狹長條帶狀沉積空間與狹長形、長距離搬運沉積體系[9]。復合控制是在上述兩種或多種控制因素疊加作用下形成的限制性地貌,地貌特征根據不同疊加因素具有不同展布形態,如鹽拱與同生斷裂活動共同控制形成的局限盆地[6]等。

圖2 按限制性地貌成因劃分的限制性沉積體系(據文獻[2,6,9,19,22-23]修改)Fig.2 Confined sedimentary system subdivided by various sedimentary controlling factors (modified from references [2,6,9,19,22-23])

1.2.3 按照限制控制部位劃分

根據限制性地貌對沉積體系作用部位的差異,可以將限制性沉積體系劃分為前緣限制、側緣限制與周緣限制三種(圖3)。前緣限制即在沉積搬運方向或滑塌沉積前方形成限制性地貌[9,24],限制性地貌走向可與沉積搬運方向垂直或呈一定角度,通過阻擋作用調整沉積體沿限制性地貌走向展布;并且由于沉積體受地貌限制無法呈輻射狀分布,過量沉積物堆積在靠近限制性地貌一側出現前端增厚的特征?;练e前方若存在限制性地貌會形成類似“逆沖推覆”的特殊沉積結構[24](圖3)。側緣限制是在沉積搬運方向兩側形成限制性地貌,沉積體在限制性地貌夾持下形成的限制性空間內發育且不同期次間被相互分隔(圖3),沉積地層向兩側具有上超地震反射終止特征。周緣限制即在沉積搬運方向兩側及前方均發育限制性地貌,沉積體被地貌完全限制。

圖3 按不同控制部位劃分的限制性沉積體系(據文獻[23]修改)Fig.3 Confined sedimentary system subdivided by various sedimentary positions (modified from reference [23])

近年來也有學者按照“源—匯”系統概念對不同區域沉積與構造地形關系進行梳理[25](圖4)。當構造抬升速率大于沉積充填速率情況下(圖4 左側部分),物源區與搬運區內通道受大規模構造地形阻擋,搬運方向發生大規模偏轉,并伴隨彎曲度和平均彎曲帶寬度的降低(圖4a)。這種偏轉也會發生在通過分段邊界地形低點時,由于局部構造抬升導致下傾方向發育可容納空間,通道逐漸向局部地形低點發生偏轉,同時平均彎曲帶寬度增加(圖4b,d)。當分段邊界地形低點處寬度較窄(例如小于2 km),會導致通道在穿過該低點位置時寬度變窄同時下切深度增大,并在穿過低點位置向下傾部位輸送時增大通道寬度和彎曲度(圖4c)。分段邊界處地形低點也是通道與沉積朵體轉換帶(CLTZ)的重要控制因素(圖4f~h)。即使在構造抬升與沉積充填速率大致均衡條件下(圖4g),前者也可繼續細微地控制CLTZ的位置。由于局部地形梯度的突然降低,CLTZ在通過分段邊界后立即保持固定,從而標志著從通道向沉積體的過渡。對沉積區來說,沉積體延伸方向前緣、側緣若存在地形阻擋,可以形成不同類型的限制性沉積體(圖4i~l)。當沉積體延伸方向與阻擋地形走向垂直時,沉積體靠近阻擋地形端會沿地形走向的兩側拉長,整體呈三角形展布形態(圖4i);當沉積體延伸方向與阻擋地形走向斜交時,沉積體形態會被拉長,并沿軸向發生轉向,并平行于阻擋地形走向(圖4j,k)。當非限制性沉積體延伸方向周緣存在構造地形完全阻擋,沉積體將堆積在構造的上傾區域并可能完全充填微型盆地(圖4l)。

圖4 按源—匯系統劃分的限制性沉積體系(據文獻[26-32]修改)(a)前緣限制:構造附近大規模(>5 km)通道偏離;(b)側緣限制:朝向分段邊界的通道偏離與重新匯聚;(c)側緣限制:通道經過分段邊界變窄,下切侵蝕增強,向坡下通道曲度增加;(d)側緣限制:通道向坡下位置偏離;(e)前緣限制:構造附近的小規模(<5 km)通道偏離;(f)CLTZ 經過狹窄阻塞點并向坡下運移;(g)CLTZ 經過平緩褶皺并向坡下運移;(h)沿構造高點發生撕裂及分叉;(i)前緣限制:對朵體前端形成變形和改道;(j)側緣限制:對朵體形成偏轉和改道;(k)側緣限制:對朵體形成偏轉和改道;(l)周緣限制:對朵體形成完全限制和堵塞;(m)朵體垂向補償疊置Fig.4 Confined sedimentary system subdivided by source to sink (modified from references [26-32])

1.2.4 按照限制控制程度劃分

根據沉積體系被限制程度不同可以劃分為非限制性沉積體系、半(弱)限制性沉積體系和全限制性沉積體系[3-4,33](圖5)。非限制性沉積體系即不同期次朵葉體在開闊沉積背景下呈輻射狀自由展布(圖5b,c),不同期次水道可發生任意擺動或遷移;半(弱)限制性沉積體系指沉積搬運方向前緣或側緣受地貌阻擋,導致不同期次沉積體在有限空間內發生擺動或遷移(圖5a~c);全限制性沉積體系指不同期次沉積體被限制性地貌所完全控制,導致沉積中心垂向上無法發生偏轉或遷移(圖5a),并且在平面上沿沉積搬運方向持續推進(圖5b),沉積空間往往狹長呈條帶狀展布(圖5c)。

圖5 按不同限制程度劃分的限制性沉積體系及特征差異(據文獻[3-4,33]修改)(a)剖面特征差異;(b)平面展布特征差異;(c)空間演化模式差異Fig.5 Confined sedimentary system subdivided by various confined degree (modified from references [3-4,33])

1.3 限制性沉積體系研究手段

1.3.1 沉積物理模擬

應用沉積物理模擬可以通過調整物理參數,研究沉積體系形態結構對限制性地貌的響應變化。Al Ja’Aidiet al.[18]利用在模擬濁流流動方向上設置一個弧形障礙物建立限制性地貌,通過不斷增加細粒物質比例以提高水流效率(flow efficiency),進而研究模擬濁流形態結構對限制性地貌的響應。隨著水流效率提高,到達限制性地貌的沉積物比例和越過該地貌的比例均不斷增加。因此,水流效率能夠參與決定封閉盆地對沉積物是否起到限制性作用以及限制的有效性。此外,對于高水流效率,Al Ja’Aidiet al.[18]開展了進一步分析,發現不同成因的高水流效率流體,其與限制性地貌的作用部位也有差異。對于攜帶較高比例細粒物質形成的高水流效率模擬濁流,水流在其側向邊緣與限制性地貌發生相互作用;而因為較高流量形成的高水流效率模擬濁流,水流在其行進方向遠端與限制性地貌發生相互作用。

1.3.2 露頭及巖心分析

露頭及巖心分析是研究沉積體系內部結構的重要手段。Mariniet al.[3]對意大利東部拉加盆地野外露頭進行沉積結構分析,該團隊通過統計沉積厚度、沙泥比例、古流向和特殊沉積相等記錄濁流流速場和流變學特征的參數,推導濁流與盆地邊界斜坡是否發生相互作用;特別將超覆終止點附近發現的濁積物和分選較差的富含泥質碎屑沉積物的共生組合解釋為從濁流到泥石流的水流轉化的產物,并認為這是由于濁流撞擊到海底阻礙地形而導致的快速減速;最終通過比較提出了兩種組成端元:限制性席狀朵體和半限制性“鋸狀”朵體。

1.3.3 地震資料分析

應用地震資料主要從宏觀尺度分析限制性沉積體系,包括沉積體平面展布與盆地內構造及地形的耦合特征。Fugelliet al.[2]應用三維地震資料對挪威海域D?nna 階地及內部限制性沉積體系進行了精細解剖,通過地震剖面及屬性平面分析認為階地內沉積體系被兩側繼承性地形所限制,主要展布在近南北向的狹長通道內。該研究認為確定沉積體系橫向或縱向展布對于有效預測儲層厚度及質量、沉積尖滅類型和儲層連通性極為重要,縱向尖滅的沉積體系可能意味著遠端含沙量高于側向尖滅部位。

2 陸相盆地限制性沉積體系研究實例

陸相盆地存在多期多幕的構造特征和盆緣、盆內凸起聯合供源的物源特征,這些斷裂切過盆緣、盆內凸起的過程中,和物源供源方向形成三種耦合模式,垂直斷層、轉換帶和平行斷層,垂直斷層會形成扇三角洲等沉積,轉換帶會形成辮狀河三角洲,如果物源供源方向和斷裂走向一致的時候,會形成限制性沉積體系。

2.1 新疆喀什現代半限制性河流—三角洲體系

除地質歷史時期發育海相限制性濁流體系之外,陸相環境背景下現代限制性沉積同樣普遍存在。以新疆喀什地區發育的半限制性河流—三角洲體系為例(圖6a),該地區受板塊擠壓作用影響形成一系列南西—北東走向隆起帶,對沿南東方向搬運的河流產生不同程度的阻擋作用,在隆起帶兩側發育不同類型、多期次的限制性沉積。按限制發育期次劃分,該限制性沉積屬于多期限制,圖中北側河流沿南東方向首先受到第一道隆起帶(分水嶺1)的限制作用,改變搬運方向并沿隆起帶走向發育限制性沉積體1;隨后河流通過隆起帶分段邊界地形低點繼續向南東方向搬運,在兩條隆起帶夾持區發育第二期限制性沉積體2;南側河流同樣受到隆起帶阻隔發育多期限制性沉積體3、4 及非限制性沉積體5(圖6b)。按限制主控因素劃分,該限制性沉積屬于受早期地形控制,早期形成的隆起帶對該地區沉積體影響主要體現在:(1)影響或調節物源搬運方向,使其沿限制性地貌走向延伸;(2)改造沉積展布形態,受限制性地貌不同程度影響,形成三角形、條帶形等特殊展布形態。按照限制控制部位劃分,限制性沉積體1被前方隆起完全阻擋,水流方向由南轉向北東并在東側形成小規模匯水盆地,沉積體呈三角形展布,屬于前緣限制;限制性沉積體2、3、4可以見到明顯的河流流向偏轉,貼近隆起并沿低部位向前展布,中部平坦區域向北延伸,整體呈長條形展布,屬于側緣限制(圖6b)。按照限制控制程度劃分,沉積體1~4 屬于半限制性沉積,只受到前緣或側緣單一維度的隆起帶限制;沉積體5 呈輻射狀展布不受地形限制,屬于非限制性沉積(圖6b)。

圖6 新疆喀什現代限制性沉積實例(a)原始衛星圖片;(b)解釋成果圖Fig.6 Modern example of a confined sedimentary system from Kashgar,Xinjiang(a) original satellite picture;(b) satellite picture with interpretation

2.2 渤海灣盆地渤中凹陷限制性三角洲

渤海灣盆地渤中凹陷古近紀時期,通過地震相特征與展布分析,我們識別出兩種典型地震相:靠近沉積中心并呈朵葉狀分布、中強振幅—中連續—中高角度前積反射地震相;以及位于渤南低凸起斜坡區并呈條帶狀分布、中強振幅—低連續—“蠕蟲狀”雜亂反射地震相。結合已鉆井信息進行地震相—沉積相轉換,認為前者屬于渤海古近紀時期典型辮狀河三角洲沉積,而后者則是一種少見的沉積相類型。對比發現該沉積體地震反射特征、內部結構與幾何形態均不同于辮狀河三角洲、扇三角洲、濁積扇等常見沉積相類型,綜合該沉積體地震反射特征及沉積背景,認為其屬于“限制性三角洲”,判斷依據主要為以下幾方面。

1)相互分隔、帶狀分布的古地理格局

渤中凹陷南部斜坡區自西南向東北共發育6 條古溝谷(圖7a,b),古溝谷兩側往往被低凸起所分隔,形成“隆凹相間,帶狀分布”的古地理格局(圖7a),同時也導致條帶狀延伸的限制性可容納空間。

圖7 渤海灣盆地渤中凹陷限制性三角洲發育背景及特征(a)東二段時期古地貌圖;(b)東二段時期古地貌疊合沉積相圖;(c)限制性三角洲垂直物源方向典型剖面;(d)限制性三角洲順物源方向典型剖面Fig.7 Characteristics of a confined delta system from Bozhong Depression,Bohai Bay Basinpaleogeomorphology map of (a) Second member of the Dongying Formation (b) and sedimentary system spatial distribution model;seismic cross section (c) along orthogonal direction to the sediment transport direction and (d) parallel to the sediment transport direction

2)沉積體左右兩側發育受溝谷限制,形成帶狀分布的沉積中心

垂直物源方向同時切過沉積體地震剖面顯示,各沉積體間被低凸起或斷層所分隔,各自沉積中心受限于古溝谷內部,與正常三角洲形成的放射狀或朵葉狀沉積形態有明顯差異(圖7c)。

3)具有較大厚長比和長寬比

相比于研究區內靠近沉積中心、正常開闊條件形成的辮狀河三角洲,位于斜坡區的沉積體具有較大長寬比和厚長比值。經統計,辮狀河三角洲厚長比為2.2×10-2~3.6×10-2,而斜坡區沉積體厚長比值為4.8×10-2~6.6×10-2,明顯大于辮狀河三角洲。此外,辮狀河三角洲長寬比為0.58~1.68,斜坡區沉積體長寬比為1.13~2.75,斜坡區沉積體明顯具有“條帶狀”分布的特點。

4)沉積物大量堆積在沉積體前端

斜坡區沉積體在順物源方向地震剖面顯示出不同程度的前端增厚特征(圖7d),該現象說明有較多比例的沉積物卸載在沉積體的前端部位,這與條帶狀分布限制性的可容納空間關系密不可分。

5)“蠕蟲狀”雜亂—前積地震反射

從地震相內部反射結構上分析,正常辮狀河三角洲的地震反射結構往往表現為中—高連續性的斜交前積反射,而斜坡區的沉積體地震反射結構表現為“蠕蟲狀”雜亂—前積反射(圖7d)。地震相特征的差異表明斜坡區沉積體在沉積時水動力相對較強,為牽引流—重力流過渡的水動力特征。

根據前文所劃分的限制性沉積體系類型,從限制發育期次的角度,研究區主要為單期限制沉積,沉積物第一期堆積在限制性斜坡溝谷內,之后越過前方斜坡邊界斷裂,在渤中凹陷發生第二期非限制性沉積作用;從限制主控因素的角度,研究區限制性三角洲主要受先期地形與同沉積斷裂活動組成的復合因素控制,斜坡古溝谷形成的狹長條帶形沉積空間限制了沉積體向兩側自由展布,沉積物搬運方向前方發育的同沉積斷裂形成一定阻擋作用,共同將沉積體圍限在斜坡溝谷內部;從限制控制部位與控制程度的角度,根據上述分析可知,研究區限制性三角洲屬于周緣限制、全限制性沉積體系。

2.3 珠江口盆地白云凹陷限制性辮狀河三角洲

流花34-7構造位于珠江口盆地白云凹陷東部云東低凸起西側2 號斷溝內,水域深度大約680~1 210 m,受斷溝地貌控制發育典型的限制性辮狀河三角洲(圖8)。

圖8 白云凹陷流花34-7 限制性三角洲發育模式Fig.8 Model of a confined delta system from LH34-7,Baiyun Depression

通過地震剖面及鉆井揭示,流花34-7 構造內部發育前積反射特征明顯的多期辮狀河三角洲地震反射特征(圖8)。其中,第①期三角洲整體呈現兩個不同的小規模的三角洲呈相互分隔的狀態,受早期地形地貌限制較強,整體較為孤立;第②期演化階段,兩個辮狀河三角洲呈逐漸匯合的趨勢,地形地貌對該三角洲體系的約束相對減弱,三角洲發育的位置分布呈逐步靠近、逐漸聚攏特征,其推進距離最遠;第③期演化階段,兩大三角洲完全匯合,形成一個規模更大的辮狀河三角洲沉積體系,在沉積演化的過程中,逐漸呈合二為一的狀態,但與第二期相比而言,其推進距離及三角洲整體規模有所減小并逐漸萎縮(圖8)。整體而言,流花34-7 斷溝發育多期限制性辮狀河三角洲沉積,發育方向整體順著長軸方向逐步向前進積,沉積規模呈先增大后減小,受斷溝地貌限制程度逐步減弱的特征。

按照限制性沉積體系類型進行劃分,從限制發育期次的角度,研究區屬于典型的多期限制沉積,沉積物依次充填流花34-7 斷溝內的次級溝谷,逐期沿物源方向向遠端推進;從限制主控因素分析,屬于早期地形與同沉積斷裂組成的復合因素控制,流花34-7 斷溝內狹長條帶狀沉積空間是由先存隆凹相間的古地貌與活動斷裂共同作用下所形成;從限制控制部位分析,第①期為周緣限制,第②、③期為側緣限制,但第②期受側緣限制作用強于第③期,第②期側緣限制作用影響整個沉積體呈狹長條帶狀展布,第③期近端受側緣影響呈條帶狀,遠端受側緣限制影響較弱呈朵葉狀展布;基于上述分析,從限制控制程度角度,第①期為全限制,第②、③期為半限制,且第③期受限制影響弱于第②期。

3 未來發展趨勢

限制性沉積體系作為沉積過程受地形地貌不同程度約束而形成的特殊沉積類型,深入研究其沉積結構與形態展布、時空分布規律與發育模式,細化限制性發育程度與指代標志,探討沉積體物理參數與限制性程度的關聯性,對完善限制性沉積理論,預測其能源資源效應具有重要啟示作用。限制性沉積體系未來發展趨勢主要側重于四個方面。

3.1 細化限制“程度”概念

從van Andelet al.[10]于1969 年最早提出“滯水(ponding)”概念到Lomaset al.[1]在2004 年出版Confined Turbidite Systems專著的大約30 年時間里,國外學者一直認為限制性沉積體系是被封閉地形完全容納以致不能越過邊界斜坡,強調完全限制與非限制的二元關系。隨后,三分的觀點在很長一段時間里被大家接受,即全限制性、弱(半)限制性和非限制性[4,33-34]三種狀態。上述劃分方法雖然對沉積體系的受限制狀態進行了粗略劃分,但實際情況是這種狀態隨時間是一個連續變化過程,而非離散狀態或者固定不變。例如,Fellettiet al.[7]指出意大利北部漸新世濁流體系從盆地底部到頂部沉積充填的受限制程度是逐漸減弱的過程,這種情況下如何界定全限制與半限制、半限制與非限制的臨界狀態,以及半限制狀態內部的變化,是無法通過三分理論來解決的。因此,細化限制“程度”是限制性沉積體系研究走向系統化、精細化的必然趨勢。

近年來,國外學者在不斷尋找能夠指示沉積體系受限制程度的指標[4,7-8]。例如,Fellettiet al.[7]提出通過統計砂體厚度與數量,利用雙對數曲線圖中曲線拐點處斜率的變化差異可以指示流體流變性的變化與關鍵砂體厚度是否缺失,進而指示沉積體系受限制程度的差異;Moodyet al.[4]利用統計不同分支水道古流向方法來識別不同程度的限制性水道體系,弱限制性水道體系內分支水道古流向相對發散,強限制性水道體系古流向相對匯聚;Liuet al.[8]提出通過統計砂體扁平率反映水流效率與限制程度差異,認為高度限制性的流體具有較高的扁平率(即較低的側向減薄速率),隨著限制程度降低砂體扁平率隨之下降。上述學者利用所提出方法在各自研究區取得了較好應用效果,但在其他地區能否應用仍存在疑問。此外,上述方法主要借助野外露頭觀測,對地下地質體以及海域研究區則難以實現,因此借助二維或三維地震資料的限制性程度判別指標與方法也是未來發展的重要趨勢。

3.2 從定性走向半定量、定量

在過去相當長一段時間內,對限制性沉積體系的研究主要集中在定性描述的層次,主要借助野外露頭、二維/三維地震的直觀觀測,定性描述限制發育期次、受限制程度、受限制部位、地層結構等內容。近年來半定量—定量研究是沉積學研究領域的重要發展趨勢,限制性沉積體系也不例外,未來將主要集中在研究手段的量化與研究內容的量化兩個層面開展深入研究。在研究手段量化方面,近年來國外學者挖掘沉積體系內部數理信息,借助統計學、函數分析等手段,在定性描述限制性沉積體系方面取得新進展[3,7-8,33]。例如Picotet al.[33]通過對剛果扇200 ka 以來52 個水道—堤岸—朵葉復合體的結構參數統計,以鄰近期次復合體側向展布寬度、朵體長寬比等參數將復合體劃分為進積型或輻射型,并以此為依據界定復合體是否受到地形限制;Mariniet al.[3]通過對意大利亞平寧山脈四個第三系限制性盆地中不同時期砂體厚度及數量的統計,發現隨著從早到晚盆地限制性減弱,厚層砂體數量在四個盆地中均逐漸降低的規律,并提出將濁流砂體厚度分布統計中的尾段厚層部分作為判斷流體受限制程度的重要指標。在研究內容量化方面,目前相關研究報道較少,其中亟需開展的是沉積體系隨限制程度變化其形態結構的量化響應研究,這對油氣儲層預測具有重要實際應用價值。Al Ja’Aidiet al.[18]利用沉積物理模擬了在相同受限制程度下,通過定量改變流體性質來觀測沉積體系形態結構的變化,但因為只設計了一種限制約束條件,無法了解到同一類型沉積流體在不同限制約束條件下其形態結構的響應變化。

3.3 從單一海相濁流體系走向多元環境沉積體系

以往對限制性沉積研究集中在海相盆地濁流體系中[1-3,6,21],研究對象類型較為單一,對陸相盆地背景或非濁流體系研究較少。實際上,由于海相盆地大陸架和海盆構造及地貌背景簡單,限制性沉積主要發育在大陸斜坡上的微型盆地內;同時物源經活動峽谷輸入,物源來向較為單一,導致限制性沉積類型及控制因素相對較少。相比之下,陸相盆地構造活動頻繁、物源來向多元、沉積空間有限、沉積類型豐富等特征,為限制性沉積發育提供了天然有利場所,易于形成多類型、多控制因素的限制性沉積體系,能夠極大豐富限制性沉積的內涵。近年來以國內學者為代表,越來越多研究人員將限制性沉積研究引入陸相盆地及非濁流體系[5,9,34],如限制性河流體系、限制性三角洲體系等,不斷擴展和豐富限制性沉積體系的研究范疇。在豐富限制性沉積體系研究對象的同時,還需要總結不同類型沉積體系由于流體性質差異(濁流、牽引流)等因素的影響,在受限制性約束后其形態結構的響應差異,真正將限制性沉積研究體系化。

3.4 加強在油氣儲層預測領域應用

一直以來限制性沉積研究主要停留在理論層面,對油氣勘探的指示意義討論稍顯不足。與非限制性沉積體系相比,限制性沉積體系儲層分布具有前端增厚[9]、扁平率高[8]、條帶狀分布[9]、厚層砂體數量占比相對較高[3]等獨特性,因此在油氣勘探及開發過程中需要開展針對性的儲層預測工作。此外,限制性地貌對儲層內部結構的影響討論較少,例如沉積流體與盆地邊界斜坡發生反射或折射作用后引起的剖面上粒度變化重復出現現象。另外,限制性沉積形成的巖性油氣藏,與常規相比更容易形成側向巖性尖滅,其油氣地質意義也值得更進一步探討。

猜你喜歡
濁流限制性三角洲
因“限制性條件”而舍去的根
海底峽谷內濁流流動與沉積特征數值模擬研究
準噶爾盆地八道灣組濕地扇三角洲沉積特征
“問走”霧霾濁流 “詢來”藍天碧水
亞洲的湄公河三角洲
骨科手術術中限制性與開放性輸血的對比觀察
髁限制性假體應用于初次全膝關節置換的臨床療效
三角洲地區
壯麗的河口三角洲
論房屋承租人優先購買權的限制性保護
91香蕉高清国产线观看免费-97夜夜澡人人爽人人喊a-99久久久无码国产精品9-国产亚洲日韩欧美综合