海域水动力丘状体的典型类型
徐鹏晔
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徐鹏晔,. 海域水动力丘状体的典型类型[J]. 动力技术研究,2023.6. DOI:10.12721/ccn.2023.159298.
摘要:
正确认识丘状体的成因类型是对其进行解释的前提,水动力成因的丘状体是一种重要的类型。依据国内外的最新研究成果以及丘状体的自身特点,水动力成因的丘状体可分为深水水道或冲沟内部轴向延伸的丘状体,如水道限制型沉积物波;沿陆坡侵蚀而成的等深流残丘和等深流水道;碳酸盐岩台地周缘斜坡的漂积体。这些极具代表性的丘状体记录了丰富的古海洋学、古气候学和古构造学信息,成为研究沉积盆地构造历史演化的重要途径。
关键词: 丘状体水动力成因沉积物波等深流侵蚀漂积体
DOI:10.12721/ccn.2023.159298
基金资助:

丘状体在每个沉积盆地中均有出现,其重要性不言而喻。根据被动大陆边缘具有的普遍特点,按丘状体出现的深度将其分为三个层次:大陆斜坡出现的多种丘状地貌,如沉积物波、滑塌体、峡谷、冲沟、等深流水道、麻坑、刺穿海底的火山和泥火山,这些都是当前较为关注的研究对象;随着反射时间的增大,对应盆地地层年代变老,为构造平静区,可能出现时代较新的侵入的深水扇、砂岩侵入、生物礁等地质体作为盆地储集层;再往下则是冲断褶皱区,盆地演化过程中可能沿着早期的岩层(盐层或超压塑性泥岩)发生拆离,上部的大型断层均终止于该滑脱层,近陆侧为伸展区,形成铲式正断层,向洋侧为挤压区,形成逆冲断层和相关褶皱,伸展区和挤压区之间有一个过渡带。这三个深度段的的丘状体是大陆边缘化过程的必然产物,现今海底丘形体类型多且研究程度高,从而为古代地层中的丘形反射解释提供了很好的参考性。

本文主要研究水动力成因的丘状体,水动力成因的丘状体主要涉及深水水道和冲沟内部轴向发育的沉积物波,以及沿陆坡走向延伸的等深流残丘和水道。

1 轴向限制型沉积物波

海底沉积物波在地震剖面上呈丘形反射已是不争的事实,但其大小变化沉积物波的成因类型多样,主要为等深流、浊流或两者交互而成,其最常见的分布位置是大陆坡和浊积水道的堤岸处,成带状延伸。事实上,发育在峡谷、水道、冲沟内部的沉积物波也不少,但国内的研究实例还比较少,Zhong等在南海东北部的台湾峡谷和澎湖峡谷内部发现浊流成因的沉积物波,其往峡谷的上游方向迁移。

巴西圣埃斯皮里图盆地第三系浅层内存在多期的水道侵蚀和充填,T3-T6反射层之间的丘形反射最为明显,北东东向剖面的丘间可出现丘状上超充填。可见T4和T5层位发育一系列线状组合的凹坑,与剖面上的丘间凹槽相对应。沿着水道轴向的地震剖面亦可见数个丘体,丘体的高度和体积顺着物源方向减小,可能是水动力减弱的缘故。轴向剖面的丘形反射在其背流面出现了削截反射,而迎流面始终以沉积为主。Heiniö和Richard将发育在陆坡浊积水道内的链状丘形反射称为水道限制型沉积物波。

冲沟实际上是一种规模和起伏度都相对较小的顺直水道,只有100m左右的宽度和几十米的侵蚀深度,往往成群分布在陆坡上,形成冲沟群,因此冲沟的研究对地震资料的精度要求就显得比较高。研究人员较为关注的是冲沟的几何形态以及形成演化过程。与冲沟有关的沉积物波当属Lonergan等在西非大陆边缘上开展的研究工作,可见不相连的两处冲沟群,上斜坡的坡度大,切割深度也达,下斜坡的坡度小,切割深度也浅,在横切冲沟的地震剖面上,上斜坡冲沟表现出比下斜坡冲沟更强的削截反射。在冲沟内部的轴向剖面上,上斜坡冲沟内部十分平整,斜坡坡度近为常数,而下斜坡冲沟内部的轴向剖面发育了沉积物波,沉积物波表现出迎流面沉积,背流面侵蚀的特征,并往高处迁移,可以看出该沉积物波的发育与坡度、浊流速度密切相关。

2 沿陆坡走向延伸的等深流水道

等深流形成的各种漂积体和沉积物波在地震剖面上比较好确认,但是除了前两种形态外,还存在着以等深流侵蚀水道为主的沉积形式,数条线状延伸的等深流水道密集的分布在大陆坡上,对陆坡进行大面积的侵蚀,同时残余出数条线状排列的丘状体,而水道的延伸方向与陆坡走向大致相同。

等深流有着强大的侵蚀能力,在某些地区碳酸盐岩台地的发育都离不开等深流的搬运作用,比较好的实例是马尔代夫的孤立碳酸盐岩台地,高速的等深流搬离了台地周缘的陆源碎屑,为生物礁的生长创造了优质的水体环境。同时,生物礁被淹没死亡后,也可能遭受等深流的改造,如澳大利亚波拿巴盆地成群分布的生物礁被后期的等深流所侵蚀与改造,再如北海德国部分晚白垩世陆缘深海环境中发育平行斜坡的多期底流,它们强烈侵蚀改造了同期碳酸盐岩沉积,形成碳酸盐岩水道和等深积丘,沿水道发育高孔隙度碳酸盐岩储层。

生物礁在地震剖面上典型的丘状反射,中卢卡尼亚盆地的碳酸盐岩异常发育,在地震剖面上确定出的生物礁建造累计200余个,而且钻井证实了多个具有商业价值的生物礁油气藏,某些建隆的上方具有气烟囱效应,与实际钻探指示的含气相符。Koša等将该盆地的的碳酸盐岩建隆分为,蘑菇状、圣诞树状、翼状等。1.png图1 (A)中卡卢尼亚盆地碳酸盐岩建隆平面分布图,(B)中卡卢尼亚盆地碳酸盐岩建隆油气分布图,(C)碳酸盐岩建隆地震剖面(据Koša等,2015;Menier等,2014修改)。

3 碳酸盐岩台地周缘的漂积体

物源来自碳酸盐岩的沉积物波往往容易被认为是生物礁,如大澳大利亚湾更新世沉积物波富含碳酸盐岩软泥颗粒,曾一度被认为是纯的生物礁建造,Anderskouv等据新资料研究表明,冰期低位域富含苔藓虫沉积,因而沉积物波的岩性变化与气候变化和海平面升降有关,但丘状体的发育不受其影响。巴哈马群岛发现了五处现代碳酸盐岩型等深积岩,普塔赖斯漂积体、桑塔伦漂积体、萨尔漂积体、大巴哈马浅滩漂积体、小巴哈马浅滩漂积体。Betzler等把上述五种漂积体统称为台地周围漂积体,用来指示在洋流作用下形成的碳酸盐岩斜坡楔,和其它的漂积物相比,其物源主要来自邻近碳酸盐岩台地的礁滩沉积,也具有丘状外形;同时台地周缘沉积物波的迁移易被认为是生物礁在季风或海平面影响下产生的迁移,因而台地周缘斜坡的丘状体需特别注意。

4 结论

大陆边缘深水水道、冲沟内部轴向延伸的丘状体可沿着轴向发育的沉积物波,沉积物波一翼为削侵蚀,另一翼为沉积。等深流改造的地层往往具有高孔渗的特点,如在国外Zafiro油田中,一些单井中超过30%的产油层都经过明显的等深流改造,而改造后的孔隙度为20%-30%,渗透率大于1000mD。

参考文献

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