第章-－重力流沉积及沉积相
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第十八章重力流沉积及沉积相 第一节概述 一、浊流理论的意义 浊流理论的提出，可算作碎屑岩研究的一场大革命（Walker,1973）。明确提出浊流和浊流岩概念的是Johnson（1938），里程碑是1950年Kuenen and Migliorini的文章《浊流是形成递变层理的原因》以及1962年鲍玛发现鲍玛层序。浊流理论解释了许多以前无法解释的现象，更找到了丰富的油气。一方面，人们认识到深海（湖）中沉积的碎屑物质是由高密度浊流搬运和堆积，因而消除了认为砂泥间互的复理石沉积是由构造垂向频繁活动而引起深水和浅水交替沉积的产物的简单结论；另一方面，浊流理论还能解释某些反常现象，打破了多年来占统治地位的砾石在岸边，泥质沉积在深水的重力分异作用的概念。 二、重力流简介 （一）浊积岩的广义概念 广义的浊积岩是泛指形成于各种深水沉积环境的各种重力流沉积物及其所形成的沉积岩的总和。 水下沉积物重力流包括泥石流、颗粒流，液化沉积物流和浊流，这些我们已在前面的章节中学习过。在这里，浊流只是重力流的一种，这是浊流的狭义含义。 （二）重力流沉积作用简介 沉积物重力流物质可以来自峡谷长轴向岸的上端，也可来自短轴方向，又可以是多方向的。物质到达峡谷后，总是沿峡谷长轴下倾方向流动。在峡
谷下部，有部分最粗的砂砾沉积下来；到了峡谷出口处，由于它处于大陆斜坡到深海平原的转折处，因斜坡变缓，重力流速度骤减，大量碎屑物质在这里堆积下来形成扇状堆积体，称为海底扇；细的碎屑物质再向前搬运，在海底平原上扩散开来，形成宽广平坦的席状浊积层。可见，海底峡谷→海底扇→海底平原是重力流搬运所经的途径，也是它的不同沉积场所。 总之，无论是在海洋还是在湖泊中，重力流都是沿水下斜坡或峡谷流动的、含大量砂泥并呈悬浮搬运的高密度底流。也就是说，重力流与一般水流不同，它是含大量泥、砂、砾石等碎屑物质的高密度流，这些物质呈悬浮态搬运，在密度比它低的水体之下流动，而且流速很大，这是一种非牛顿流体。 第二节沉积物重力流形成的基本条件和类型 一、形成条件 形成沉积物重力流一般需具备如下条件： （一）足够的水深 足够的水深是重力流沉积物形成后不再被冲刷破坏的必要条件。一般认为，重力流沉积的水深是1500～1800m。最小水深80～100m。但无论何种沉积环境、水体深度的大小如何，沉积物重力流的形成深度必须在风暴浪基面以下。 （二）足够的坡度角 足够的坡度角是造成沉积物不稳定和易受触发而作块状运动的必要条件。一般认为，最小坡度角为3～5°。我国中、新生代断陷湖盆陡岸或缓岸都有重力流沉积物形成。计算结果表明，形成重力流的最小坡度角为2～3°即可，只要重力流与湖水之间有足够密度差，就具备了形成重力流的充分条件。也就是说，重力流的密度对坡度有明显的补偿作用（Luthi，1981）
沉积相复习思考题 1、试述沉积相的基本概念及其涵义？ 2、试述相标志，种类及其在相分析中的应用？ 3、试述相序递变规律，及其在相分析中的应用？ 4、何谓相模式？并说明标准相模式的四种作用？ 5、何谓相层序？有几种主要类型？它们的产生原因？ 6、试述沉积相的分类、分类原则、及主要大相（相组）、相类型？ 7、试述陆相沉积的一般特征，及主要相类型？ 8、试述洪积相的一般特征、冲积扇的一般特征、亚相类型、沉积类型及沉积作用、四种常见的沉积类型及其与油气的关系（并能绘出冲积扇的平面相模式，纵、横剖面特征）？ 9、试述河流相概念、河流分类依据、和河流一般沉积特征、类型、亚相和微相类型？ 10、试述曲流河的相模式及相层序？试述辫状河的相模式和相层序？试述网状河的相模式及相层序？ 11、以曲流河的相层序为例，说明侧相加积作用和垂相加积作用？ 12、试对比辫状河与曲流河、网状河的沉积特征、相层序、相模式及砂体类型？ 13、试述三角洲概念，不同三角洲的一般特征、形成作用、主要类型？ 14、详述建设性三角洲一般特征、形成过程、沉积相模式及相层序，砂体类型与油气的关系？ 15、简述浪成三角洲和潮汐三角洲的形成作用及一般特征？ 16、简述扇三角洲一般特征、亚相类型、相模式、相层序及其与油气的关系？ 17、辫状河三角洲的一般特征、亚相类型、相模式、相层序及其与油气的关系？ 18、试述湖泊相的一般特征、主要类型、沉积相模式、相层序、主要亚相类型？ 19、试述湖泊环境的主要沉积体系，分布、形成作用，及其在地震勘探和测井分析解释中的应用？ 20、试述湖底扇的一般特征、亚相类型、相模式、相层序及其与油气的关系？
第二十三章重力流沉积及沉积相 第一节概述 浊流理论的提出，有的学者认为是碎屑岩研究的一场大革命（Walker l973）。这个概念的提出始于瑞士学者福雷尔（Forel,1887）对当时流入日内瓦湖的罗纳河的研究。冰川溶化携带大量的砂泥进入日内瓦湖后就不见了，他认为是因砂泥相对密度大，滑下去就成了浊流（当时又叫比重流）。戴利（Daly， 1936）引用了福雷尔的观察资料，探讨了海底的侵蚀作用，第一次强调了浊流是一种侵蚀作用很强的水下流，“密度底流是悬浮物在海底峡谷内形成，是陆棚内低水位时波浪的活动搅动了沉积物而发个的密度流，这些沉积物刻切大陆斜坡的峡谷”、奎恩和贝尔（Kuenen and BeIL I937）支持这一观点，并进行了一系列水槽实验，约翰逊（Johnson， 1938）称这种性质的水流为浊流。1961年鲍玛（Bouma）对复理石沉积进行研究，并概括的总结出有名的鲍玛层序（1962），以此作为鉴定古代浊流沉积的重要证据，把递变层理解释为浊流成因，具有划时代的意义，从实验室到野外观察都得到了证实。从而人们认识到在深海（湖）中沉积的碎屑物质是由高密度浊流搬运和堆积的。过去把砂、泥间互的复理石沉积，看作是由构造垂向频繁活动引起的深水和浅水交替沉积的产物，这种简单结论现已消除。浊流理论还能解释某些沉积反常现象，打破了多年来占据统治地位的砾石在岸边、泥沉积在深水的重力分异作用的概念。含深水化石泥岩夹层中的砂岩也可用浊流概念解释，它是浅水沉积的碎屑物质破搬进深水环境中再沉积的结果。 近二十年来，随着科学技术的发展，大力开展海洋和湖泊的研究，对这些环境的沉积作用有了许多新的认识、从而大大地充实了对深水浊流沉积的看法，使浊流概念发展为沉积物重力流的概念。海洋沉积物重力流的形成：搬运和沉积的一般模式参看图21-1。 广义的浊积岩概念是泛指由各种重力流成因的沉积物所形成的沉积岩。水下沉积物重力流包括泥石流、颗粒流，液化沉积物流和浊流，在这里浊流只是重力流的一种类型，这是浊流的狭义含意。 沉积物重力流物质可以来自狭谷长轴向岸的上端也可以来自短轴的两侧，又可以是多方向的。物质到达狭谷以后，总是沿狭谷长轴下倾方向流动。在狭谷下部，有部分最粗的砂砾沉积下来；到了狭谷出口处，由于它处于大陆斜坡到深海平原的转折处，因坡度变缓重力流速度骤减。大量碎屑物质在这里堆积下来形成扇状堆积体，称海底扇；细的碎屑物质再向前搬运，在海底平原上扩散开来，形成宽广平坦的席状浊积层。可见，海底狭谷、海底扇、海底平原是重力流搬运所经的途径、也是它的不同沉积场所。 总之，无论是在海洋还是在湖泊中，重力流都是沿水下斜坡或狭谷流动的、含大量砂泥并呈悬浮搬运的高密度底流。也就是说重力流与一般水流不用它是含大量泥、砂、砾石等碎屑物质的高密度流，这些物质呈悬浮状搬运在密度比它低的水体之下流动，而且流速很大，这是一种非牛顿流休。 特别值得提出的是1983年9月和10月在咸阳和南宁分别召开了两个全国性的重力流学术会议，这是我国建国以来举行的第一次沉积物重力流学术专业讨论会。以后，在陆续召开的 317
沉积体系总结 一、冲积扇沉积物特征和垂向序列 1、近端沉积物最粗，块状构造发育；扇中砂、砾交错出现，重力流和牵引流共存；远 端牵引流更为丰富，各种交错层理的砂岩常见。 2、进积型——反粒序；退积型——正粒序。 二、河流 1、高度弯曲的曲流河的内部构成包括： ①河道充填组合：底部滞留沉积、点坝及流槽和流槽坝沉积 ②河道边缘组合：天然堤、越岸沉积、决口扇及决口河道 ③泛滥平原组合：泛滥平原、沼泽、泛滥平原小型湖及废弃河道 注意：①河道充填在河流体系中是最粗、砂质含量最高的地方；为冲刷面之上的泥砾、树干等；中——大型槽状交错层理②点坝是曲流河的特色，位于曲流河的凸岸，向河心凸出；点坝的侧向可以形成“S”型的侧向加积层理——曲流河的特征沉积构造③流槽及流槽坝是在洪水期主流线取直后在点坝表面作用的结果④河道边缘组合包括：天然堤、决口扇、决口河道及越岸沉积 2、辫状河也可以分为三个内部构成： ①河道充填：纵、侧及横向坝，其中纵向坝最常见；横向把最典型，是辫状河沉积 的特征——垂直水流方向是众多透镜体的相互叠置，平行水流方向是众多大型底形 的逐渐进积②河道边缘：因河道经常迁移，因此天然堤不发育③泛滥平原沉积 缺乏④正粒序 3、网结河的内部构成： ①河道充填组合：宽/深比小，河道稳定，因此充填砂体厚且窄②河道边缘：植 被密集，厚层泥炭，呈上凸状（网结河成因？）③河道间湿地：被天堤包围，占 网结河地区的60%-90%，有沼泽、泥炭沼泽、小型湖泊等 三、三角洲 1、河控三角洲 ①三角洲平原：分流河道及越岸沉积（天然堤、决口扇、决口河道以及分流间湾） ②三角洲前缘：河口沙坝、水下堤及水下分流河道 ③前三角洲 重点：前三角洲——三角洲前缘：反粒序；三角洲前缘——三角洲平原：正粒序 2、扇三角洲：平原相包括：重力流沉积体系及辫状河道充填、越岸沉积及洪泛平原、 沼泽沉积；前缘相包括：近端河口坝和远端河口坝及浅水重力流沉积 四、碎屑滨岸沉积体系 1、海滩面体系：重矿物等沉积砂矿主要分布于前滨的冲洗带；风成沙丘；破浪带和碎 浪带可见新月形大型波痕，横截面显示为大型交错层理 对于最容易保存下来的进积型海滩面体系而言，由下向上粒度变粗，生物扰动减弱，浪成沉积构造增多，分选变好 2、潮坪体系内部构成： ①潮道沉积：潮间带及潮下带常见；由海向陆，泥质含量逐渐降低，且潮道逐渐 弯曲分叉；一般具羽状交错层理和再作用面 ②潮下带沉积：以砂质为主，主要由潮道中的沙坝和浅滩沉积物构成；能量强大！ ③潮间带沉积：潮坪由砂坪逐渐过度到泥坪，具羽状交错层理、再作用面及冲刷 构造 显示为正粒序！
第二十三章重力流沉积及沉积相 §23-1 沉积物重力流形成的基本条件和类型 一、形成条件 ●沉积物重力流属于非牛顿流体，其搬运和沉积作用不服从牛顿内摩擦定律。 ●重力流搬运的驱动力——主要是重力；因此沉积物重力流属于再搬运沉积体 系， ●它的发生地点——主要是海底或湖底的斜坡地带。 沉积物重力流的形成条件 1．足够的水深 ——是重力流沉积物形成后不再被冲刷破坏的必要条件。 ▲一般认为1500～1800m，最小水深100m（Klein认为是80m）。 最深达8000m（美国加利福尼亚岸外蒙特里深海扇）。 ▲足够的水深是相对的，海洋与湖泊有较大差异。 ▲其形成水深必须在风暴浪基面以下。 2．足够的坡度角 是造成沉积物不稳定和易受触发而作块体流运动的必要条件。 ▲一般认为，最小坡度角为3°～5°。但密西西比河三角洲的海底滑塌坡度角仅有0.5°； ▲重力流的密度对坡度有明显的补偿作用（Lüthi，1981）。 我国中、新生代断陷湖盆陡岸或缓岸都有重力流沉积物形成。计算结果表明，形成重力流的最小坡度角2°～3°即可，只要重力流与湖水之间有足够密度差，就具备了形成重力流的充分条件。 3．充沛的物源 ——是形成沉积物重力流的必要条件。洪水注入的碎屑物质 火山喷发的喷溢物质沉积物重力流物质来源 浅水的碎屑物质 碳酸盐岩物质物源成分——决定重力流沉积物类型。
随物源成分的变化，重力流沉积物类型也有规律地变化，如陕西洛南上张湾罗圈组重力流沉积物： 上部的浊流碳酸盐减少 下部的碎屑流和颗粒流陆源碎屑增多 4．一定的触发机制 ▲重力流沉积物的形成——属于事件性沉积作用。 ▲起因于一定的触发机制 洪水 地震 海啸 在巨浪等阵发性因素风暴潮 火山喷发直接或间接诱发下块体流除洪水密度流直 接入海或入湖外，大多数斜坡带沉积物→必须达一定厚度和重量→经滑 动、滑塌等触发机制→才能形成大规模沉积物重力流。 二、基本类型 1．海相沉积物重力流米德尔顿等(Middleton and Hampton，1973，1976)按支撑机理把沉积物重力流→泥石流(或碎屑流)、颗粒流、液化沉积物流和浊流4个类型。 ●纳丁等(Nardin et al.，1979；kruit l975)认为，无论陆源碎屑型或内源碳酸盐 型沉积物重力流，从岩崩、滑坡、块体流到流体流，在力学性质上均可构成弹性、塑性、粘性块体运动过程的连续统一体。 将沉积物重力流划分为： ●泥石流——水和粘土杂基支撑的块体流； ●碎屑流——含水的砾石级碎屑碰撞和杂基联合支撑的块体流； ●颗粒流——含水的砂级颗粒碰撞支撑的块体流和流体流； ●液化沉积物流——超孔隙压力支撑砂级颗粒的流体流； ●浊流——水、泥、砂等近于均匀混合由湍流支撑的浑浊流。 它们是统一机制下的连续统一体，是沉积物重力流不同阶段的演化产物。2．陆相沉积物重力流从不同角度可归纳如下各种类型（据赵澄林等，1988）：1）按物源：陆源碎屑型、碳酸盐碎屑型、火山碎屑型。2）按机制：洪