2023年 第41卷 第6期
2023, 41(6): 1635-1644.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.077
摘要:
意义 生物圈是地球区别于其他星球的一大关键,微生物因时空分布广、代谢功能多样、繁殖快、丰度高而对地球宜居性产生重要影响,探索微生物与沉积岩的协同演化关系对了解宜居地球的形成过程与途径具有重要意义。【 进展 】太古宙虽然以火成岩为主,少量的沉积岩也以物理作用为主,但铁代谢微生物广泛参与了条带状硅铁建造的形成。元古宙的沉积岩发生了革命性变化,其丰度远比火成岩多,而且微生物作用明显加强。元古宙出现了大量丰富多彩的钙质微生物岩和微生物成因沉积构造,白云岩出现峰值,微生物形成的碳酸盐台地形态也多变。在元古宙末期,泥岩丰度的增加与陆地低等生物繁盛而导致黏土矿物工厂的生产机制升级有关。在元古宙与显生宙的过渡时期,出现了从硅质、磷质到钙质的转换,这与原核微生物向真核微生物再向多细胞动物的演化以及海洋环境的pH和Eh等条件变化有关。到了显生宙,多细胞动物大发展,而微生物群落受到压制,白云岩丰度开始降低。在真核微生物方面,古生代绿藻类的优势被中—新生代的红枝藻系所代替,使得碳酸钙沉积从浅水向深水扩展。特别是,在显生宙一些重大突变期,碳酸盐工厂出现从骨架灰岩到钙质微生物岩的多次大转换,并且出现一些错时相和微生物成因沉积构造,这些都与宏体生物出现危机后微生物生态系统的短暂发展有关。泥岩丰度在志留纪以后猛增,这与高等植物登陆导致黏土矿物工厂的又一次变革以及植物—微生物相互作用导致有机质絮凝作用的加强有关。【 结论与展望 】地质时期的条带状硅铁建造、灰岩、白云岩、磷块岩、硅质岩等沉积岩都与微生物作用密切相关,甚至一部分泥岩的形成也可能与微生物作用有关。微生物参与了许多沉积岩的形成,导致微生物在地质时期与沉积岩具有协同演化的关系。未来可以利用地质大数据定量化研究各类沉积岩在地质时期的分布和丰度及其与不同微生物之间的关系,由此进一步探索地球深部与表层的联动。
意义 生物圈是地球区别于其他星球的一大关键,微生物因时空分布广、代谢功能多样、繁殖快、丰度高而对地球宜居性产生重要影响,探索微生物与沉积岩的协同演化关系对了解宜居地球的形成过程与途径具有重要意义。【 进展 】太古宙虽然以火成岩为主,少量的沉积岩也以物理作用为主,但铁代谢微生物广泛参与了条带状硅铁建造的形成。元古宙的沉积岩发生了革命性变化,其丰度远比火成岩多,而且微生物作用明显加强。元古宙出现了大量丰富多彩的钙质微生物岩和微生物成因沉积构造,白云岩出现峰值,微生物形成的碳酸盐台地形态也多变。在元古宙末期,泥岩丰度的增加与陆地低等生物繁盛而导致黏土矿物工厂的生产机制升级有关。在元古宙与显生宙的过渡时期,出现了从硅质、磷质到钙质的转换,这与原核微生物向真核微生物再向多细胞动物的演化以及海洋环境的pH和Eh等条件变化有关。到了显生宙,多细胞动物大发展,而微生物群落受到压制,白云岩丰度开始降低。在真核微生物方面,古生代绿藻类的优势被中—新生代的红枝藻系所代替,使得碳酸钙沉积从浅水向深水扩展。特别是,在显生宙一些重大突变期,碳酸盐工厂出现从骨架灰岩到钙质微生物岩的多次大转换,并且出现一些错时相和微生物成因沉积构造,这些都与宏体生物出现危机后微生物生态系统的短暂发展有关。泥岩丰度在志留纪以后猛增,这与高等植物登陆导致黏土矿物工厂的又一次变革以及植物—微生物相互作用导致有机质絮凝作用的加强有关。【 结论与展望 】地质时期的条带状硅铁建造、灰岩、白云岩、磷块岩、硅质岩等沉积岩都与微生物作用密切相关,甚至一部分泥岩的形成也可能与微生物作用有关。微生物参与了许多沉积岩的形成,导致微生物在地质时期与沉积岩具有协同演化的关系。未来可以利用地质大数据定量化研究各类沉积岩在地质时期的分布和丰度及其与不同微生物之间的关系,由此进一步探索地球深部与表层的联动。
2023, 41(6): 1645-1661.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.069
摘要:
意义 湖泊年纹层是季节—年际尺度的超高分辨率地质记录,对发展高精度地质年代学和研究古气候与古环境具有重要意义。【 进展 】综合前人研究成果,对湖泊年纹层的形成和保存、识别和分类、纹层年代学以及湖泊年纹层对古气候和古环境的指示等方面进行了总结：（1）湖泊年纹层的形成和保存受季节性气候和环境变化的影响,在北半球中高纬地区分布较广；（2）对湖泊年纹层的鉴定需结合其物理、化学和生物特征,并通过放射性同位素定年手段进行交叉验证；（3）湖泊年纹层可用于建立精确的或浮动的年代学标尺；（4）湖泊年纹层普遍用于重建年际古气候与古环境,但是研究程度不均衡,时间上主要集中于第四纪,空间上主要集中于欧美地区。【 结论与展望 】结合目前湖泊年纹层的研究现状和不足,未来应加强现代沉积过程监测,优化湖泊年纹层识别标准。同时利用多种研究手段,系统构建并完善湖泊年纹层研究体系。深入挖掘深时湖泊年纹层的研究价值,聚焦深时年际古气候变化等科学前沿。
意义 湖泊年纹层是季节—年际尺度的超高分辨率地质记录,对发展高精度地质年代学和研究古气候与古环境具有重要意义。【 进展 】综合前人研究成果,对湖泊年纹层的形成和保存、识别和分类、纹层年代学以及湖泊年纹层对古气候和古环境的指示等方面进行了总结：（1）湖泊年纹层的形成和保存受季节性气候和环境变化的影响,在北半球中高纬地区分布较广；（2）对湖泊年纹层的鉴定需结合其物理、化学和生物特征,并通过放射性同位素定年手段进行交叉验证；（3）湖泊年纹层可用于建立精确的或浮动的年代学标尺；（4）湖泊年纹层普遍用于重建年际古气候与古环境,但是研究程度不均衡,时间上主要集中于第四纪,空间上主要集中于欧美地区。【 结论与展望 】结合目前湖泊年纹层的研究现状和不足,未来应加强现代沉积过程监测,优化湖泊年纹层识别标准。同时利用多种研究手段,系统构建并完善湖泊年纹层研究体系。深入挖掘深时湖泊年纹层的研究价值,聚焦深时年际古气候变化等科学前沿。
2023, 41(6): 1662-1672.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.071
摘要:
目的 竹叶状灰岩通常被解释为风暴沉积,但其沉积过程,尤其是含竖直砾屑的竹叶状灰岩丘的成因,仍存在很大争议。 方法 对鲁西寒武系芙蓉统炒米店组的此类竹叶状灰岩开展了传统沉积学研究,以示其蕴含的复杂的沉积过程。 结果 该竹叶状灰岩发育在两中厚层鲕粒灰岩之间,以底平顶凸的丘形为特征,也见不规则形态。竹叶状砾屑是由先前沉积的薄板状球粒颗粒灰岩,被风暴引起的强水流或波浪破碎而成；这些砾屑在鲕粒灰岩硬底构造之上,由风暴混合流改造搬运,最终呈不连续的丘状或不规则状堆积起来。杂基中的化石碎屑、破碎的鲕粒、钙化微生物团块等也指示了高能动荡的水体环境。在竹叶状砾屑沉积时,微生物在其之上或之间生长、钙化,并将砾屑黏结,阻止了砾屑被再次改造而保存为一些竖直或倾斜的排列状态；同时钙化微生物黏结或障积更多的竹叶状砾屑,而最终形成大小不一的竹叶状丘或滩。竹叶状砾屑丘在沉积之后,其边缘和顶部不断地被强水流和波浪侵蚀,并被随之沉积的鲕粒覆盖。 结论 研究揭示了丘形竹叶状灰岩复杂动荡的沉积过程,指示其经历了多次风暴事件的沉积、侵蚀和改造。基于详细系统的沉积学特征,对竹叶状灰岩的成因解释,将对深时风暴的频率、强度及沉积过程等具有一定的指导意义。
目的 竹叶状灰岩通常被解释为风暴沉积,但其沉积过程,尤其是含竖直砾屑的竹叶状灰岩丘的成因,仍存在很大争议。 方法 对鲁西寒武系芙蓉统炒米店组的此类竹叶状灰岩开展了传统沉积学研究,以示其蕴含的复杂的沉积过程。 结果 该竹叶状灰岩发育在两中厚层鲕粒灰岩之间,以底平顶凸的丘形为特征,也见不规则形态。竹叶状砾屑是由先前沉积的薄板状球粒颗粒灰岩,被风暴引起的强水流或波浪破碎而成；这些砾屑在鲕粒灰岩硬底构造之上,由风暴混合流改造搬运,最终呈不连续的丘状或不规则状堆积起来。杂基中的化石碎屑、破碎的鲕粒、钙化微生物团块等也指示了高能动荡的水体环境。在竹叶状砾屑沉积时,微生物在其之上或之间生长、钙化,并将砾屑黏结,阻止了砾屑被再次改造而保存为一些竖直或倾斜的排列状态；同时钙化微生物黏结或障积更多的竹叶状砾屑,而最终形成大小不一的竹叶状丘或滩。竹叶状砾屑丘在沉积之后,其边缘和顶部不断地被强水流和波浪侵蚀,并被随之沉积的鲕粒覆盖。 结论 研究揭示了丘形竹叶状灰岩复杂动荡的沉积过程,指示其经历了多次风暴事件的沉积、侵蚀和改造。基于详细系统的沉积学特征,对竹叶状灰岩的成因解释,将对深时风暴的频率、强度及沉积过程等具有一定的指导意义。
2023, 41(6): 1673-1680.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.124
摘要:
目的 早三叠世碳酸盐沉积揭示了二叠纪末生物大灭绝之后的沉积环境剧变,如何用沉积动力学方法获取沉积环境信息,其主要困难是现场观测不可实施、初始和边界条件未知、沉积物来源和去向未知。新的思路之一是根据复杂系统理论重构控制方程,以达到正确计算或模拟的目的。 方法 针对南京地区早三叠世和龙山组24个周期的泥质—碳酸盐沉积,构建沉积环境参数计算方法,提取沉积记录信息。 结果 各周期性沉积的垂向尺度为100~102 cm,碳酸盐层与泥质层交替出现,沉积构造以纹层为特征,在24个周期中碳酸盐沉积厚度占74%,沉积构造以纹层为特征；根据泥质层的沉积速率推算每个周期的时间尺度为5~40 ka,虽然泥质层厚度只占总厚度的26%,但却占总时长的73%；泥质和碳酸盐物质沉积速率、沉降通量、水层悬沙浓度、碳酸盐物质产出、生物生产等各项环境参数与现今深海碳酸盐沉积环境相当。 结论 该沉积记录反映研究区域古海洋环境和气候变化特征,但计算方法的进一步改进有赖于碳酸盐沉积的杂质含量、纹层厚度和保存潜力、沉积物和有机质来源等约束条件的确定。
目的 早三叠世碳酸盐沉积揭示了二叠纪末生物大灭绝之后的沉积环境剧变,如何用沉积动力学方法获取沉积环境信息,其主要困难是现场观测不可实施、初始和边界条件未知、沉积物来源和去向未知。新的思路之一是根据复杂系统理论重构控制方程,以达到正确计算或模拟的目的。 方法 针对南京地区早三叠世和龙山组24个周期的泥质—碳酸盐沉积,构建沉积环境参数计算方法,提取沉积记录信息。 结果 各周期性沉积的垂向尺度为100~102 cm,碳酸盐层与泥质层交替出现,沉积构造以纹层为特征,在24个周期中碳酸盐沉积厚度占74%,沉积构造以纹层为特征；根据泥质层的沉积速率推算每个周期的时间尺度为5~40 ka,虽然泥质层厚度只占总厚度的26%,但却占总时长的73%；泥质和碳酸盐物质沉积速率、沉降通量、水层悬沙浓度、碳酸盐物质产出、生物生产等各项环境参数与现今深海碳酸盐沉积环境相当。 结论 该沉积记录反映研究区域古海洋环境和气候变化特征,但计算方法的进一步改进有赖于碳酸盐沉积的杂质含量、纹层厚度和保存潜力、沉积物和有机质来源等约束条件的确定。
2023, 41(6): 1681-1713.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.080
摘要:
意义 风成沉积作为风对地球表层沉积物剥蚀、搬运和堆积的产物,在地质历史时期具有广泛的时空分布,其形成演化与以干旱为主的气候条件和相对持续沉降的古地理背景密切相关,是开展区域古地理和古气候研究的重要载体和理想材料。经过近百年的研究,目前国际上已形成较为完善的风成沉积理论体系,有效地促进了古风成沉积的识别和解释。鉴于国内还没有系统的风成沉积理论体系介绍,有必要对其进行综述以此增进对风成沉积理论和研究方法的了解。【 进展 】通过解读前人文献资料,并结合自身研究经历,从大气的流动特征、风的流体性质与风场、沉积物的搬运、风成沉积的组成与结构、风成床沙形体、风成地层、风成界面、风成沉积体系、风成沉积的形成与保存等方面,对风成沉积理论体系进行了较为全面的梳理。【 结论与展望 】提出具有逆粒序的风成波痕、风成沙波层、颗粒表面的沙漠漆、石英显微形貌中的碟形撞击坑、新月形撞击坑、分级弧和上翻解理薄片可作为风成沉积鉴别的绝对标志。综合分析风成地层和风蚀界面是重建古沙丘类型的基本方法。利用多学科手段,有效提取风成沉积所蕴含的古地理和古气候信息,对于开展区域和全球性重大地质事件的研究具有重要科学意义。
意义 风成沉积作为风对地球表层沉积物剥蚀、搬运和堆积的产物,在地质历史时期具有广泛的时空分布,其形成演化与以干旱为主的气候条件和相对持续沉降的古地理背景密切相关,是开展区域古地理和古气候研究的重要载体和理想材料。经过近百年的研究,目前国际上已形成较为完善的风成沉积理论体系,有效地促进了古风成沉积的识别和解释。鉴于国内还没有系统的风成沉积理论体系介绍,有必要对其进行综述以此增进对风成沉积理论和研究方法的了解。【 进展 】通过解读前人文献资料,并结合自身研究经历,从大气的流动特征、风的流体性质与风场、沉积物的搬运、风成沉积的组成与结构、风成床沙形体、风成地层、风成界面、风成沉积体系、风成沉积的形成与保存等方面,对风成沉积理论体系进行了较为全面的梳理。【 结论与展望 】提出具有逆粒序的风成波痕、风成沙波层、颗粒表面的沙漠漆、石英显微形貌中的碟形撞击坑、新月形撞击坑、分级弧和上翻解理薄片可作为风成沉积鉴别的绝对标志。综合分析风成地层和风蚀界面是重建古沙丘类型的基本方法。利用多学科手段,有效提取风成沉积所蕴含的古地理和古气候信息,对于开展区域和全球性重大地质事件的研究具有重要科学意义。
2023, 41(6): 1714-1738.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.102
摘要:
意义 海洋表层初级生产力及其生物泵过程是海洋碳循环的关键环节。日本海作为西北太平洋一个主要的边缘海,其晚新生代古生产力演化与区域构造/火山活动、东亚季风/西风、洋流演变、全球气候和海平面变化等密切相关,是探寻地球系统科学的极佳窗口。【 进展和结论 】得益于一系列国际大洋钻探计划（DSDP 31、ODP 127/128和IODP 346）等航次的相关研究,有关日本海古海洋演化,尤其是古生产力演化重建方面取得了许多重要认识。日本海古生产力的常用代用指标包括沉积物的微量元素组成、生物标志物、生源组分含量及同位素组成、微体古生物化石种属特征等。在地质时间尺度,日本海表层初级生产力主要取决于浮游生物必需的主要营养盐（氮、磷和硅）和微量营养盐（铁、锰、钴、锌、铜等）,而日本海的营养盐主要通过风尘输入、火山活动、表层和深层洋流携带过来。在构造时间尺度,日本海古生产力的长期演化及其驱动机制（如风尘、火山铁肥和洋流贡献）尚不清楚,区域构造演化与海道开合、全球气候和海平面变化、火山活动及亚洲风尘输入演化等可能是关键驱动因素。在轨道—千年尺度,日本海沉积了深—浅色的韵律层,表层生产力大体表现出冰期降低而间冰期增加的特征,这主要取决于水体交换和层化状况改变导致的营养盐供应变化。目前,日本海古生产力的重建主要集中在晚第四纪,晚新生代构造尺度的研究则相对较少。【 未来展望 】由于日本海缺乏钙质生物沉积,硅藻化石显示出很好的研究潜力。在未来研究中,一方面要发展新指标体系如硅藻稳定同位素并结合硅藻种属组合,以重建日本海晚新生代古生产力的长期演化历史；另一方面需要深入探讨海洋初级生产力与区域构造演化及全球气候变化的联系。
意义 海洋表层初级生产力及其生物泵过程是海洋碳循环的关键环节。日本海作为西北太平洋一个主要的边缘海,其晚新生代古生产力演化与区域构造/火山活动、东亚季风/西风、洋流演变、全球气候和海平面变化等密切相关,是探寻地球系统科学的极佳窗口。【 进展和结论 】得益于一系列国际大洋钻探计划（DSDP 31、ODP 127/128和IODP 346）等航次的相关研究,有关日本海古海洋演化,尤其是古生产力演化重建方面取得了许多重要认识。日本海古生产力的常用代用指标包括沉积物的微量元素组成、生物标志物、生源组分含量及同位素组成、微体古生物化石种属特征等。在地质时间尺度,日本海表层初级生产力主要取决于浮游生物必需的主要营养盐（氮、磷和硅）和微量营养盐（铁、锰、钴、锌、铜等）,而日本海的营养盐主要通过风尘输入、火山活动、表层和深层洋流携带过来。在构造时间尺度,日本海古生产力的长期演化及其驱动机制（如风尘、火山铁肥和洋流贡献）尚不清楚,区域构造演化与海道开合、全球气候和海平面变化、火山活动及亚洲风尘输入演化等可能是关键驱动因素。在轨道—千年尺度,日本海沉积了深—浅色的韵律层,表层生产力大体表现出冰期降低而间冰期增加的特征,这主要取决于水体交换和层化状况改变导致的营养盐供应变化。目前,日本海古生产力的重建主要集中在晚第四纪,晚新生代构造尺度的研究则相对较少。【 未来展望 】由于日本海缺乏钙质生物沉积,硅藻化石显示出很好的研究潜力。在未来研究中,一方面要发展新指标体系如硅藻稳定同位素并结合硅藻种属组合,以重建日本海晚新生代古生产力的长期演化历史；另一方面需要深入探讨海洋初级生产力与区域构造演化及全球气候变化的联系。
2023, 41(6): 1739-1754.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.082
摘要:
目的 莱州湾位于渤海陆架的南端,是研究第四纪东北亚地理与环境重组的关键地点之一,较为连续地记录了渤海盆地陆—海转换时区域环境变化的历史。 方法 为揭示区域地层特征及其可能的环境意义,以莱州湾地区11支钻孔岩心为研究对象,详细分析了第四纪地层对比框架与沉积演化过程。 结果 （1）通过布容正极性时和松山负极性时两个等时面的对比分析,推测莱州湾地区向海一侧在早更新世经历了显著的沉降过程,导致盆地向南（山区一侧）广泛扩张；（2）基于11支钻孔岩心的地层特征对比,初步构建了区域第四纪地层框架,识别出17个水退—水进旋回,包括全新统1个、中更新统上部—上更新统2个、下更新统上部—中更新统7个、下更新统7个；（3）开展环渤海地区地层对比研究,基于加拉米诺正极性亚时的等时面对比,推测中更新世渤海盆地向东、西北缘显著扩张。 结论 初步重建了渤海盆地陆—海转换的主要过程,包括晚上新世的泛湖—湖群环境,早更新世的大湖发育（最近一期“渤海古湖”）,中更新世大湖萎缩—弱海侵过程,晚更新世大海侵—陆架沉积环境等阶段。因此,莱州湾第四系的初步框架为重构盆地演化和区域古环境过程提供了新证据,也为探讨更大区域内盆地演化的协同性积累了新素材；不过由于缺少生物化石序列等证据,这些推测仍需更多的检验。
目的 莱州湾位于渤海陆架的南端,是研究第四纪东北亚地理与环境重组的关键地点之一,较为连续地记录了渤海盆地陆—海转换时区域环境变化的历史。 方法 为揭示区域地层特征及其可能的环境意义,以莱州湾地区11支钻孔岩心为研究对象,详细分析了第四纪地层对比框架与沉积演化过程。 结果 （1）通过布容正极性时和松山负极性时两个等时面的对比分析,推测莱州湾地区向海一侧在早更新世经历了显著的沉降过程,导致盆地向南（山区一侧）广泛扩张；（2）基于11支钻孔岩心的地层特征对比,初步构建了区域第四纪地层框架,识别出17个水退—水进旋回,包括全新统1个、中更新统上部—上更新统2个、下更新统上部—中更新统7个、下更新统7个；（3）开展环渤海地区地层对比研究,基于加拉米诺正极性亚时的等时面对比,推测中更新世渤海盆地向东、西北缘显著扩张。 结论 初步重建了渤海盆地陆—海转换的主要过程,包括晚上新世的泛湖—湖群环境,早更新世的大湖发育（最近一期“渤海古湖”）,中更新世大湖萎缩—弱海侵过程,晚更新世大海侵—陆架沉积环境等阶段。因此,莱州湾第四系的初步框架为重构盆地演化和区域古环境过程提供了新证据,也为探讨更大区域内盆地演化的协同性积累了新素材；不过由于缺少生物化石序列等证据,这些推测仍需更多的检验。
2023, 41(6): 1755-1767.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.091
摘要:
目的 重力流是沉积物跨海岸/陆架输运的重要机理,对地貌演化具有重要影响。然而,重力流的发生具有偶然性,持续时间也很短暂。重力流的这两个固有特性,直接决定了其野外观测的困难性。近30年来,在全球海岸和陆架区域观测到重力流的研究整体上仍然较为有限。重力流野外观测的缺乏,导致对其输运过程的认识尚不完善。 方法 2018年秋季,在江苏海岸中部近岸海域放置海底三脚架,实施连续8个潮周期的野外观测。 结果 野外观测捕捉到8次高浓度浮泥层事件,发现5次重力流输运过程。 结论 重力流由上覆水体沉积物沉降或波浪再悬浮底床沉积物形成,由潮致底部切应力或波浪与潮流共同导致的底部切应力维持。近底高浓度浮泥层内的沉积物在潮流的作用下,会向上扩散,重力流从而消亡。观测结果支持经典重力流浮力—阻力模型的使用。
目的 重力流是沉积物跨海岸/陆架输运的重要机理,对地貌演化具有重要影响。然而,重力流的发生具有偶然性,持续时间也很短暂。重力流的这两个固有特性,直接决定了其野外观测的困难性。近30年来,在全球海岸和陆架区域观测到重力流的研究整体上仍然较为有限。重力流野外观测的缺乏,导致对其输运过程的认识尚不完善。 方法 2018年秋季,在江苏海岸中部近岸海域放置海底三脚架,实施连续8个潮周期的野外观测。 结果 野外观测捕捉到8次高浓度浮泥层事件,发现5次重力流输运过程。 结论 重力流由上覆水体沉积物沉降或波浪再悬浮底床沉积物形成,由潮致底部切应力或波浪与潮流共同导致的底部切应力维持。近底高浓度浮泥层内的沉积物在潮流的作用下,会向上扩散,重力流从而消亡。观测结果支持经典重力流浮力—阻力模型的使用。
2023, 41(6): 1768-1780.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.089
摘要:
意义 沉积成岩或流体—岩石作用是盆地动力学的重要内容,但相关深层—超深层研究仍真假混淆、疑点重重,核心科学技术问题有待凝练。【 进展 】主要就含油气盆地具有深层—超深层特色的、与成岩动力学密切相关的若干研究领域进行了梳理,包括盆地类型及物性演变、流体活动属性和效应、成岩动力体制以及高分辨成岩记录表征和判识技术等的研究现状和认识进展。【 结论与展望 】综合分析成岩动力学研究趋向,认为温度、压力/应力、流体、时间耦合演变是决定盆地充填物成岩演变的基本环境要素,而深层—超深层沉积成岩的流体相态、岩石物理属性演变、流体—岩石作用动力机制等专属性问题应成为目前基础研究前沿的重点。
意义 沉积成岩或流体—岩石作用是盆地动力学的重要内容,但相关深层—超深层研究仍真假混淆、疑点重重,核心科学技术问题有待凝练。【 进展 】主要就含油气盆地具有深层—超深层特色的、与成岩动力学密切相关的若干研究领域进行了梳理,包括盆地类型及物性演变、流体活动属性和效应、成岩动力体制以及高分辨成岩记录表征和判识技术等的研究现状和认识进展。【 结论与展望 】综合分析成岩动力学研究趋向,认为温度、压力/应力、流体、时间耦合演变是决定盆地充填物成岩演变的基本环境要素,而深层—超深层沉积成岩的流体相态、岩石物理属性演变、流体—岩石作用动力机制等专属性问题应成为目前基础研究前沿的重点。
2023, 41(6): 1781-1797.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.104
摘要:
意义 源—汇系统研究是当今沉积地质学关注热点,其重建对理解区域构造、气候、海（湖）平面升降、物源供给、搬运通道和分散系统及其相互关系与规模性砂体预测均具有重要作用。【 进展 】源—汇系统可以根据时间尺度、成因机制、级次等要素进行分类,其主要研究内容包括物源体系、搬运通道及沉积体系研究。研究方法主要涉及碎屑矿物年代学定量示踪、源区地貌重建与定量古地貌分析、地貌比例关系分析、沉积物通量定量估算和地层正演模拟综合表征等；源—汇系统要素之间存在定量的收支平衡关系,基于收支平衡模型可预测砂体规模和有利储层分布。沙垒田地区源—汇系统研究表明,均一母岩组成与边界条件约束下汇水高差和汇水面积较大以及地形坡度较陡通常对应形成规模和厚度较大的扇体。【 结论与展望 】未来源—汇系统研究应加强基于盆地类型和成因的源—汇系统类型和级次划分,加强源—汇系统参数定量研究,不断提高深时源—汇系统要素表征精度,建立具有预测功能的深时源—汇系统要素耦合模型,有效预测砂体时空分布,不断实现多学科与多方法交叉融合,建立具有中国区域地质特色的源—汇系统模型。
意义 源—汇系统研究是当今沉积地质学关注热点,其重建对理解区域构造、气候、海（湖）平面升降、物源供给、搬运通道和分散系统及其相互关系与规模性砂体预测均具有重要作用。【 进展 】源—汇系统可以根据时间尺度、成因机制、级次等要素进行分类,其主要研究内容包括物源体系、搬运通道及沉积体系研究。研究方法主要涉及碎屑矿物年代学定量示踪、源区地貌重建与定量古地貌分析、地貌比例关系分析、沉积物通量定量估算和地层正演模拟综合表征等；源—汇系统要素之间存在定量的收支平衡关系,基于收支平衡模型可预测砂体规模和有利储层分布。沙垒田地区源—汇系统研究表明,均一母岩组成与边界条件约束下汇水高差和汇水面积较大以及地形坡度较陡通常对应形成规模和厚度较大的扇体。【 结论与展望 】未来源—汇系统研究应加强基于盆地类型和成因的源—汇系统类型和级次划分,加强源—汇系统参数定量研究,不断提高深时源—汇系统要素表征精度,建立具有预测功能的深时源—汇系统要素耦合模型,有效预测砂体时空分布,不断实现多学科与多方法交叉融合,建立具有中国区域地质特色的源—汇系统模型。
2023, 41(6): 1798-1809.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.075
摘要:
目的 转换陆缘虽然发现时间相对较晚,但近年却获得重大油气勘探发现；其海底扇沉积特征和沉积模式是当前深水油气勘探研究的热点。 方法 以赤道大西洋漂移晚期转换陆缘为例,利用PaleoScan全三维智能解释手段和三色（RGB）混相分频技术,揭示了转换陆缘海底扇的沉积特征与沉积模式。 结果 漂移晚期陆缘上发育的海底扇主要由深水水道和末端朵叶两个亚相单元构成。在剖面上,深水水道连续无间断发育,呈多期叠置状；在平面上,单期水道—朵叶复合体规模相对较小,且无溢岸和决口沉积伴生,在远物源一端,多期水道—朵叶复合体则汇聚叠置成裙边状。 结论 海底扇的剖面沉积特征是转换陆缘“较小陆架宽度（平均为43 km）”的沉积响应。窄陆架使得陆源沉积物在基准面变化的任何时刻均可被搬运分散到深水陆坡,导致形成的多期水道复合体在剖面上连续叠置。海底扇的平面沉积特征是转换陆缘“窄（平均为23 km）陡（平均为5.4°）陆坡地貌”的沉积响应。窄陡陆坡孕育“流速大—侵蚀能力强”的重力流,其所形成的水道不易发生溢岸和决口现象,从而使得单期水道—朵叶复合体的平面规模相对较小；此外,由于陆坡外缘海山或转换脊的存在,其阻挡了重力流进一步向下游流动,使得水道—朵叶复合体多期汇聚叠置成裙边状。
目的 转换陆缘虽然发现时间相对较晚,但近年却获得重大油气勘探发现；其海底扇沉积特征和沉积模式是当前深水油气勘探研究的热点。 方法 以赤道大西洋漂移晚期转换陆缘为例,利用PaleoScan全三维智能解释手段和三色（RGB）混相分频技术,揭示了转换陆缘海底扇的沉积特征与沉积模式。 结果 漂移晚期陆缘上发育的海底扇主要由深水水道和末端朵叶两个亚相单元构成。在剖面上,深水水道连续无间断发育,呈多期叠置状；在平面上,单期水道—朵叶复合体规模相对较小,且无溢岸和决口沉积伴生,在远物源一端,多期水道—朵叶复合体则汇聚叠置成裙边状。 结论 海底扇的剖面沉积特征是转换陆缘“较小陆架宽度（平均为43 km）”的沉积响应。窄陆架使得陆源沉积物在基准面变化的任何时刻均可被搬运分散到深水陆坡,导致形成的多期水道复合体在剖面上连续叠置。海底扇的平面沉积特征是转换陆缘“窄（平均为23 km）陡（平均为5.4°）陆坡地貌”的沉积响应。窄陡陆坡孕育“流速大—侵蚀能力强”的重力流,其所形成的水道不易发生溢岸和决口现象,从而使得单期水道—朵叶复合体的平面规模相对较小；此外,由于陆坡外缘海山或转换脊的存在,其阻挡了重力流进一步向下游流动,使得水道—朵叶复合体多期汇聚叠置成裙边状。
2023, 41(6): 1810-1829.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.118
摘要:
目的 元素地球化学特征分析与古环境恢复是深入认识页岩层系中有机质富集机制的重要前提。 方法 以鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段沉积时期湖盆不同相带（浅湖、滨浅湖、半深湖—深湖）的黑色页岩为研究对象,开展了5口代表性钻井长7段页岩的岩石学、古生物学、有机地球化学、元素地球化学等分析,以此探讨陆相黑色页岩的沉积环境及其有机质富集机制。 结果 鄂尔多斯湖盆长7段页岩层系不同黑色页岩层段（长73、长72和长71亚段）具有差异地球化学特征与沉积环境：（1）长73页岩有机质最为富集（TOC平均含量约为8.21%）,其异常高有机质页岩最厚,其次为长71和长72；（2）主、微量元素特征显示湖盆长7段沉积时期总体上为岛弧及活动大陆边缘构造背景,以长英质与基性岩混合的物源为主,含少量安山岩岛弧物源,但长73时期陆源碎屑输入强度明显低于长72与长71；（3）较高CIAcorr和Cvalue值表明长7段沉积时期整体处于高温多雨湿润气候,其中长73时期温度与湿度最高；（4）Sr/Ba和Rb/K2O比值指示长73时期整体为淡水环境,并局部发生微咸化,而长72和长71表现为相对稳定的淡水环境。 结论 通过对长7段典型火山灰层上、下黑色页岩高精度地球化学特征对比分析,并结合长7不同时期火山活动特征与有机质富集主控因素探讨,认为鄂尔多斯盆地长7黑色页岩有机质富集,特别是异常高有机质规模富集,与火山活动（喷发）事件密切相关：火山活动能够引发一系列连锁效应,包括“迟滞”期初级生产力“爆发式”增长、水体还原性增强等,从而有利于异常高有机质规模沉积。
目的 元素地球化学特征分析与古环境恢复是深入认识页岩层系中有机质富集机制的重要前提。 方法 以鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段沉积时期湖盆不同相带（浅湖、滨浅湖、半深湖—深湖）的黑色页岩为研究对象,开展了5口代表性钻井长7段页岩的岩石学、古生物学、有机地球化学、元素地球化学等分析,以此探讨陆相黑色页岩的沉积环境及其有机质富集机制。 结果 鄂尔多斯湖盆长7段页岩层系不同黑色页岩层段（长73、长72和长71亚段）具有差异地球化学特征与沉积环境：（1）长73页岩有机质最为富集（TOC平均含量约为8.21%）,其异常高有机质页岩最厚,其次为长71和长72；（2）主、微量元素特征显示湖盆长7段沉积时期总体上为岛弧及活动大陆边缘构造背景,以长英质与基性岩混合的物源为主,含少量安山岩岛弧物源,但长73时期陆源碎屑输入强度明显低于长72与长71；（3）较高CIAcorr和Cvalue值表明长7段沉积时期整体处于高温多雨湿润气候,其中长73时期温度与湿度最高；（4）Sr/Ba和Rb/K2O比值指示长73时期整体为淡水环境,并局部发生微咸化,而长72和长71表现为相对稳定的淡水环境。 结论 通过对长7段典型火山灰层上、下黑色页岩高精度地球化学特征对比分析,并结合长7不同时期火山活动特征与有机质富集主控因素探讨,认为鄂尔多斯盆地长7黑色页岩有机质富集,特别是异常高有机质规模富集,与火山活动（喷发）事件密切相关：火山活动能够引发一系列连锁效应,包括“迟滞”期初级生产力“爆发式”增长、水体还原性增强等,从而有利于异常高有机质规模沉积。
2023, 41(6): 1830-1846.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.129
摘要:
目的 前人对中元古代生命演化、氧气含量、古海洋条件等研究均表明中元古代存在适宜优质烃源岩生成和保存的环境。加之近年来元古宇油气资源的相继发现,使得我国中元古界黑色页岩沉积环境和生烃潜力的认识亟需加强。华北地台燕辽裂陷槽沉积了巨厚的中新元古代地层,发育串岭沟组、高于庄组、洪水庄组、铁岭组和下马岭组5套烃源岩层系,前人在冀北地区对这些烃源岩层系已开展了大量研究,但是目前对辽西坳陷研究还处于初级阶段。 方法 基于大量的野外露头、钻井、薄片和有机地球化学数据对辽西坳陷洪水庄组、铁岭组和下马岭组这三套烃源岩层系开展了沉积环境和生烃潜力分析。 结果 洪水庄组主要为一套富含有机质的黑色页岩,黄铁矿非常发育,指示海槽深水沉积。多个露头点在洪水庄组顶部见白云岩滑塌沉积,表明水深向上变浅,逐渐过渡为碳酸盐岩台地斜坡沉积环境。铁岭组底部广泛发育高能颗粒白云岩沉积,中部以灰色页岩为主,局部地区灰色页岩与含锰白云岩交互沉积,顶部为叠层石白云岩和泥岩互层,反映碳酸盐岩台地边缘—潟湖—潮坪沉积环境,并同洪水庄组组成了两个整体水深向上变浅的沉积旋回。待建系下马岭组底部发育石英砂岩、中上部则以灰色页岩沉积为主,为无障壁碎屑海岸—浅海陆棚沉积。有机地球化学数据表明多数黑色页岩TOC含量大于1.0%,为中到优质烃源岩,Tmax介于435 ℃~480 ℃,指示烃源岩处于成熟阶段,有利于油气的生成。 结论 中元古界黑色页岩沉积环境和生烃潜力综合分析表明,辽西坳陷具有良好的油气勘探潜力。
目的 前人对中元古代生命演化、氧气含量、古海洋条件等研究均表明中元古代存在适宜优质烃源岩生成和保存的环境。加之近年来元古宇油气资源的相继发现,使得我国中元古界黑色页岩沉积环境和生烃潜力的认识亟需加强。华北地台燕辽裂陷槽沉积了巨厚的中新元古代地层,发育串岭沟组、高于庄组、洪水庄组、铁岭组和下马岭组5套烃源岩层系,前人在冀北地区对这些烃源岩层系已开展了大量研究,但是目前对辽西坳陷研究还处于初级阶段。 方法 基于大量的野外露头、钻井、薄片和有机地球化学数据对辽西坳陷洪水庄组、铁岭组和下马岭组这三套烃源岩层系开展了沉积环境和生烃潜力分析。 结果 洪水庄组主要为一套富含有机质的黑色页岩,黄铁矿非常发育,指示海槽深水沉积。多个露头点在洪水庄组顶部见白云岩滑塌沉积,表明水深向上变浅,逐渐过渡为碳酸盐岩台地斜坡沉积环境。铁岭组底部广泛发育高能颗粒白云岩沉积,中部以灰色页岩为主,局部地区灰色页岩与含锰白云岩交互沉积,顶部为叠层石白云岩和泥岩互层,反映碳酸盐岩台地边缘—潟湖—潮坪沉积环境,并同洪水庄组组成了两个整体水深向上变浅的沉积旋回。待建系下马岭组底部发育石英砂岩、中上部则以灰色页岩沉积为主,为无障壁碎屑海岸—浅海陆棚沉积。有机地球化学数据表明多数黑色页岩TOC含量大于1.0%,为中到优质烃源岩,Tmax介于435 ℃~480 ℃,指示烃源岩处于成熟阶段,有利于油气的生成。 结论 中元古界黑色页岩沉积环境和生烃潜力综合分析表明,辽西坳陷具有良好的油气勘探潜力。
2023, 41(6): 1847-1858.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.046
摘要:
渗透率是决定致密砂岩储层渗流能力并最终决定产能的关键因素。 目的 由于致密砂岩储层孔隙结构复杂、非均质性强,其渗透率变化范围大,预测困难,亟需开发适用于致密砂岩的渗透率预测模型。 方法 以塔里木盆地库车坳陷KS2气藏白垩系巴什基奇克组致密砂岩为研究对象,综合物性测试、薄片鉴定、扫描电镜成像分析、高压压汞技术、核磁共振技术及分形理论,对致密砂岩孔隙结构进行定性、定量表征。 结果 基于分形理论,充分考虑孔隙结构非均质性对渗透率的影响,提出了两个新的、基于分形理论的致密砂岩渗透率预测模型。 结论 与rapex渗透率预测模型相比,r20分形模型、SDR（>40）分形模型的渗透率预测精度分别提升了42%与20%。
渗透率是决定致密砂岩储层渗流能力并最终决定产能的关键因素。 目的 由于致密砂岩储层孔隙结构复杂、非均质性强,其渗透率变化范围大,预测困难,亟需开发适用于致密砂岩的渗透率预测模型。 方法 以塔里木盆地库车坳陷KS2气藏白垩系巴什基奇克组致密砂岩为研究对象,综合物性测试、薄片鉴定、扫描电镜成像分析、高压压汞技术、核磁共振技术及分形理论,对致密砂岩孔隙结构进行定性、定量表征。 结果 基于分形理论,充分考虑孔隙结构非均质性对渗透率的影响,提出了两个新的、基于分形理论的致密砂岩渗透率预测模型。 结论 与rapex渗透率预测模型相比,r20分形模型、SDR（>40）分形模型的渗透率预测精度分别提升了42%与20%。
2023, 41(6): 1859-1889.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.010
摘要:
目的 沉积岩中广泛发育的黏土矿物贯穿构造—沉积—成岩整个地质过程,记录了全盆地、多尺度的水—岩—烃相互作用信息。针对砂岩储层中黏土矿物的形成、生长和转化过程进行系统调研,不仅对健全成岩作用体系研究具有重要的学术探索意义,也从孔喉结构演变和物性响应角度为致密砂岩油气勘探、开发提供有力支撑。 方法 围绕这一主旨,详述了蒙脱石、高岭石、伊利石、绿泥石和混合晶层黏土矿物的基本特征、物质基础与生长环境,在归纳前人经典认识和最新进展的基础上梳理关键科学问题和前沿研究热点。 结果 黏土矿物与母岩性质、沉积微相之间空间耦合特征明显；黏土矿物内层包膜形成过程中可能存在机械渗滤和生物诱导两种机理,有待后续研究进一步明确；在成岩环境主导下,黏土矿物外层包膜的生长与其他流―岩作用的发生存在物质依赖和空间竞争关系,并反向影响介质条件。在含油气盆地中,黏土矿物通过改变孔喉结构和成岩进程对储层品质表现出绝对消极和相对积极的“双刃剑”作用；利用原位微区分析技术精准揭示多尺度的黏土矿物生长过程和控储作用,既满足油气勘探开发的现实需求,又推动了盆地流体—岩石相互作用的发展。 结论 技术创新驱动储层地质学认识不断深化,并在实际勘探工作中逐渐完善,为实现油气增储上产提供理论基础。
目的 沉积岩中广泛发育的黏土矿物贯穿构造—沉积—成岩整个地质过程,记录了全盆地、多尺度的水—岩—烃相互作用信息。针对砂岩储层中黏土矿物的形成、生长和转化过程进行系统调研,不仅对健全成岩作用体系研究具有重要的学术探索意义,也从孔喉结构演变和物性响应角度为致密砂岩油气勘探、开发提供有力支撑。 方法 围绕这一主旨,详述了蒙脱石、高岭石、伊利石、绿泥石和混合晶层黏土矿物的基本特征、物质基础与生长环境,在归纳前人经典认识和最新进展的基础上梳理关键科学问题和前沿研究热点。 结果 黏土矿物与母岩性质、沉积微相之间空间耦合特征明显；黏土矿物内层包膜形成过程中可能存在机械渗滤和生物诱导两种机理,有待后续研究进一步明确；在成岩环境主导下,黏土矿物外层包膜的生长与其他流―岩作用的发生存在物质依赖和空间竞争关系,并反向影响介质条件。在含油气盆地中,黏土矿物通过改变孔喉结构和成岩进程对储层品质表现出绝对消极和相对积极的“双刃剑”作用；利用原位微区分析技术精准揭示多尺度的黏土矿物生长过程和控储作用,既满足油气勘探开发的现实需求,又推动了盆地流体—岩石相互作用的发展。 结论 技术创新驱动储层地质学认识不断深化,并在实际勘探工作中逐渐完善,为实现油气增储上产提供理论基础。
2023, 41(6): 1890-1902.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.105
摘要:
目的 煤系叠合型储层开发过程中储层组合影响了煤系气井的产气效果。煤系叠合型储层层间岩石力学性质和物性差异大,导致流体运移规律相对于单一储层更加复杂。因此,开展数值模拟研究是一种有效的解决方案。 方法 以黔西地区龙潭组典型煤层—砂岩—泥页岩互层型储层为研究对象,考虑叠合型储层的基质收缩效应、有效应力作用及层间流体流动对储层流体运移规律以及渗透率等储层物性参数的影响,建立煤系叠合型气藏流固耦合数学模型,开展煤系气生产数值模拟,分析不同储层组合排采下储层孔隙压力、基质含气量、渗透率等叠合型储层特征参数的演化规律以及层间流动差异对产气效果的影响。 结果 与单层排采相比,（煤＋泥页岩）排采、（煤＋砂岩）排采、全层段排采下,累计产气量分别提高了1.26倍、1.42倍、1.62倍；四种储层组合排采下均存在层间能量与物质传递；煤、砂岩和泥页岩储层在不同储层组合排采下,储层孔隙压力与传导方向、基质含气量以及渗透率比例均存在明显差异。 结论 全层段的储层组合排采下产气效果最好,砂岩层中游离态甲烷更易产出,有效减弱储层间垂向孔隙压差的影响,更有利于叠合型储层孔隙压力径向传导,促进煤与泥页岩基质中甲烷解吸,增强基质收缩作用,促使煤与泥页岩储层渗透率回弹,从而提高整体产气量。
目的 煤系叠合型储层开发过程中储层组合影响了煤系气井的产气效果。煤系叠合型储层层间岩石力学性质和物性差异大,导致流体运移规律相对于单一储层更加复杂。因此,开展数值模拟研究是一种有效的解决方案。 方法 以黔西地区龙潭组典型煤层—砂岩—泥页岩互层型储层为研究对象,考虑叠合型储层的基质收缩效应、有效应力作用及层间流体流动对储层流体运移规律以及渗透率等储层物性参数的影响,建立煤系叠合型气藏流固耦合数学模型,开展煤系气生产数值模拟,分析不同储层组合排采下储层孔隙压力、基质含气量、渗透率等叠合型储层特征参数的演化规律以及层间流动差异对产气效果的影响。 结果 与单层排采相比,（煤＋泥页岩）排采、（煤＋砂岩）排采、全层段排采下,累计产气量分别提高了1.26倍、1.42倍、1.62倍；四种储层组合排采下均存在层间能量与物质传递；煤、砂岩和泥页岩储层在不同储层组合排采下,储层孔隙压力与传导方向、基质含气量以及渗透率比例均存在明显差异。 结论 全层段的储层组合排采下产气效果最好,砂岩层中游离态甲烷更易产出,有效减弱储层间垂向孔隙压差的影响,更有利于叠合型储层孔隙压力径向传导,促进煤与泥页岩基质中甲烷解吸,增强基质收缩作用,促使煤与泥页岩储层渗透率回弹,从而提高整体产气量。
2023, 41(6): 1903-1916.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2022.137
摘要:
目的 限制性沉积体系指的是沉积过程中在沉积搬运方向侧缘、前缘或周缘部位由于正向地形的阻挡作用导致沉积体搬运方向、几何形态、沉积结构等发生一系列变化及调整的一类沉积体系。从油气勘探角度来说,不同限制程度沉积体系具有差异性结构样式,控制发育不同的储层类型及分布、渗透率结构和连通性,因此对沉积体系受限制性开展评价也是预测盆地内部储层结构复杂性的关键。 方法 通过梳理近年来限制性沉积研究领域的国内外文献以及团队在渤海湾、珠江口等陆相盆地所做实例工作,系统总结了限制性沉积的研究现状及趋势,扩展了限制性沉积体系在陆相湖盆的研究范例。 结果 当前,限制性沉积研究集中在海相盆地浊流体系,重点从限制发育期次、主控因素、控制部位和控制程度等方面进行定性描述。限制性沉积的发展方向将立足于细化限制“程度”概念、从定性描述向半定量和定量预测转变、从海相浊流体系扩展至陆相多类型沉积体系并加强油气储层预测应用。 结论 围绕限制性沉积体系这一新兴研究领域,梳理了限制性沉积体系概念的提出及演变历程,总结了限制性沉积体系类型及沉积特征,总结了现有研究的不足并对未来发展趋势进行了展望。
目的 限制性沉积体系指的是沉积过程中在沉积搬运方向侧缘、前缘或周缘部位由于正向地形的阻挡作用导致沉积体搬运方向、几何形态、沉积结构等发生一系列变化及调整的一类沉积体系。从油气勘探角度来说,不同限制程度沉积体系具有差异性结构样式,控制发育不同的储层类型及分布、渗透率结构和连通性,因此对沉积体系受限制性开展评价也是预测盆地内部储层结构复杂性的关键。 方法 通过梳理近年来限制性沉积研究领域的国内外文献以及团队在渤海湾、珠江口等陆相盆地所做实例工作,系统总结了限制性沉积的研究现状及趋势,扩展了限制性沉积体系在陆相湖盆的研究范例。 结果 当前,限制性沉积研究集中在海相盆地浊流体系,重点从限制发育期次、主控因素、控制部位和控制程度等方面进行定性描述。限制性沉积的发展方向将立足于细化限制“程度”概念、从定性描述向半定量和定量预测转变、从海相浊流体系扩展至陆相多类型沉积体系并加强油气储层预测应用。 结论 围绕限制性沉积体系这一新兴研究领域,梳理了限制性沉积体系概念的提出及演变历程,总结了限制性沉积体系类型及沉积特征,总结了现有研究的不足并对未来发展趋势进行了展望。
2023, 41(6): 1917-1933.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.008
摘要:
意义 异重流（hyperpycnal flow）是一种源自洪水期河口、受重力驱动而沿沉积盆地底部流动、以准稳态存在的高密度沉积物重力流。异重流沉积研究对于地质科学进步、地质灾害防治和油气勘探开发等具有重要的理论和现实意义,已成为地球科学与工程领域的研究热点之一。【 进展与结论 】通过对国内外相关研究进展的综合分析,结合国内湖相异重流沉积典型实例研究,认为：（1）异重流的形成需要两种流体之间有足够的密度差、蓄水水体有足够的深度和突发的洪水事件3个基本条件,就输入流体密度条件而言,海相（或咸水）环境要远大于陆相（或淡水）环境；（2）异重流的形成主要受控于构造、气候、地形、物源供给等因素的综合作用,活跃的构造、湿润的气候、陡峭的地形和充足的碎屑物质供给有利于异重流的发生；（3）在不同沉积位置和沉积背景条件下,异重岩（hyperpycnite）的沉积特征不尽相同,故难以用单一的标志来判识不同条件下沉积的异重岩；（4）在靠近（分流）河口近端（扇根）,异重流沟道可与水下分流河道相连,以主水道的侵蚀、填充作用为主,形成下切的主水道砂砾岩体,以侵蚀面+滞留沉积+正粒序砂岩为主要鉴别特征,可含动物及植物茎干化石；（5）在中部沟—扇过渡地区以及扇缘地区,可依次形成分支沟道、水下天然堤、沟道侧缘、朵叶体等沉积单元,成对出现的逆粒序—正粒序组合、层内微侵蚀界面和成层分布的植物碎片（炭屑）可以作为扇中至扇缘地区异重岩的重要判识标志；（6）异重流对沉积物的运载方式有悬浮载荷和底床载荷,沟道充填沉积物可由悬浮载荷和底床载荷共同搬运,水下天然堤、朵叶体沉积物则以悬浮载荷为主要搬运方式。【 展望 】展望未来,异重流沉积研究可在以下方面取得长足发展：（1）异重流流体性质转换、流体对沉积物的搬运—沉淀机理等理论基础方面不断完善；（2）古代异重流沉积环境分析、沉积特征识别、沉积微相（要素）分析、沉积构型解剖等方面趋向深入；（3）陆相湖盆环境异重流沉积特色研究更加清晰；（4）有关异重岩的成岩作用研究成为储层沉积学的新方向；（5）异重岩储层预测与非常规油气地质意义等研究不断与生产实际紧密结合,异重岩储层将不断被发现；（6）针对异重流沉积的水槽实验、水下观测、数值模拟等研究方法的进步将促使相关研究不断取得突破。
意义 异重流（hyperpycnal flow）是一种源自洪水期河口、受重力驱动而沿沉积盆地底部流动、以准稳态存在的高密度沉积物重力流。异重流沉积研究对于地质科学进步、地质灾害防治和油气勘探开发等具有重要的理论和现实意义,已成为地球科学与工程领域的研究热点之一。【 进展与结论 】通过对国内外相关研究进展的综合分析,结合国内湖相异重流沉积典型实例研究,认为：（1）异重流的形成需要两种流体之间有足够的密度差、蓄水水体有足够的深度和突发的洪水事件3个基本条件,就输入流体密度条件而言,海相（或咸水）环境要远大于陆相（或淡水）环境；（2）异重流的形成主要受控于构造、气候、地形、物源供给等因素的综合作用,活跃的构造、湿润的气候、陡峭的地形和充足的碎屑物质供给有利于异重流的发生；（3）在不同沉积位置和沉积背景条件下,异重岩（hyperpycnite）的沉积特征不尽相同,故难以用单一的标志来判识不同条件下沉积的异重岩；（4）在靠近（分流）河口近端（扇根）,异重流沟道可与水下分流河道相连,以主水道的侵蚀、填充作用为主,形成下切的主水道砂砾岩体,以侵蚀面+滞留沉积+正粒序砂岩为主要鉴别特征,可含动物及植物茎干化石；（5）在中部沟—扇过渡地区以及扇缘地区,可依次形成分支沟道、水下天然堤、沟道侧缘、朵叶体等沉积单元,成对出现的逆粒序—正粒序组合、层内微侵蚀界面和成层分布的植物碎片（炭屑）可以作为扇中至扇缘地区异重岩的重要判识标志；（6）异重流对沉积物的运载方式有悬浮载荷和底床载荷,沟道充填沉积物可由悬浮载荷和底床载荷共同搬运,水下天然堤、朵叶体沉积物则以悬浮载荷为主要搬运方式。【 展望 】展望未来,异重流沉积研究可在以下方面取得长足发展：（1）异重流流体性质转换、流体对沉积物的搬运—沉淀机理等理论基础方面不断完善；（2）古代异重流沉积环境分析、沉积特征识别、沉积微相（要素）分析、沉积构型解剖等方面趋向深入；（3）陆相湖盆环境异重流沉积特色研究更加清晰；（4）有关异重岩的成岩作用研究成为储层沉积学的新方向；（5）异重岩储层预测与非常规油气地质意义等研究不断与生产实际紧密结合,异重岩储层将不断被发现；（6）针对异重流沉积的水槽实验、水下观测、数值模拟等研究方法的进步将促使相关研究不断取得突破。
2023, 41(6): 1934-1953.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.070
摘要:
目的 在油气水储层中,生物扰动通过改变原生沉积组构降低或提高地层的孔隙度和渗透率,进而影响储层物性和流体流动特征。 方法 为了调研生物扰动储层的研究现状及进展,结合前人和笔者团队近年的研究成果,系统梳理和归纳总结了生物扰动油气水储层的储集空间类型、孔隙结构特征、储层介质类型、流体传输特征、储层类型及其属性特征。 结果 （1）生物扰动储层的储集空间类型包括：原生粒间孔、粒内溶孔、粒间溶孔和晶间孔等；（2）生物扰动储层可划分为双孔隙度生物成因储层介质和双渗透率生物成因储层介质,两类储层介质在生物潜穴类型、运移动力、流体传输特征、沉积环境等方面存在不同程度的差异；（3）生物扰动储层包括界面控制的生物扰动储层、非界面控制的生物扰动储层、边界不清晰的生物扰动储层、隐蔽性生物扰动储层、成岩成因的生物扰动储层五种类型,潜穴充填物和基质渗透率比、生物扰动强度和连通性、生物潜穴表面积、潜穴的构型特征是影响生物扰动储层岩石物性的主控因素。 结论 尽管生物扰动储层的共同特征已被充分记录,但国内外对于生物扰动储层的研究还处于初级阶段,但可预见的是加强生物扰动储层的研究对丰富储层地质学理论,实现油气增储、上产和提高采收率具有重要意义。
目的 在油气水储层中,生物扰动通过改变原生沉积组构降低或提高地层的孔隙度和渗透率,进而影响储层物性和流体流动特征。 方法 为了调研生物扰动储层的研究现状及进展,结合前人和笔者团队近年的研究成果,系统梳理和归纳总结了生物扰动油气水储层的储集空间类型、孔隙结构特征、储层介质类型、流体传输特征、储层类型及其属性特征。 结果 （1）生物扰动储层的储集空间类型包括：原生粒间孔、粒内溶孔、粒间溶孔和晶间孔等；（2）生物扰动储层可划分为双孔隙度生物成因储层介质和双渗透率生物成因储层介质,两类储层介质在生物潜穴类型、运移动力、流体传输特征、沉积环境等方面存在不同程度的差异；（3）生物扰动储层包括界面控制的生物扰动储层、非界面控制的生物扰动储层、边界不清晰的生物扰动储层、隐蔽性生物扰动储层、成岩成因的生物扰动储层五种类型,潜穴充填物和基质渗透率比、生物扰动强度和连通性、生物潜穴表面积、潜穴的构型特征是影响生物扰动储层岩石物性的主控因素。 结论 尽管生物扰动储层的共同特征已被充分记录,但国内外对于生物扰动储层的研究还处于初级阶段,但可预见的是加强生物扰动储层的研究对丰富储层地质学理论,实现油气增储、上产和提高采收率具有重要意义。
2023, 41(6): 1954-1970.
doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2022.122
摘要:
目的 针对近年来沉积学界研究热点冲积扇、季节性河流、分支河流体系与河流扇等不同沉积体的划分、体系归属讨论等问题。 方法 开展干旱气候下库车河现代冲积扇—冲积平原曲流河沉积演化过程分析,聚焦于不同沉积体的界限变化与控制因素研究。 结果 发现在干旱气候下受同一条河流（库车河）控制的沉积体,发育山间辫状河—冲积扇—冲积平原曲流河等多种类型沉积。由出山口至下游冲积平原内河水散失,库车河延伸100 km以上,逐一发育冲积扇扇根辫状河道、泥石流等沉积,扇中大面积的辫状分流河道带沉积,扇端单一径流河道（低弯度曲流河）沉积,并向下游演化为冲积平原上的高弯度曲流河沉积。 结论 山间辫状河—冲积扇—冲积平原上曲流河沉积体在平面上连续分布,河流形态、河道宽窄变化等与沉积坡度密切相关,砾质沉积物的砾径变化与沉积搬运距离呈负相关关系,沙质沉积物由近源—远源分布范围增大明显。各沉积体的展布范围受库车河不同类型河道展布控制并紧密关联,而河道类型的变化主要受控于沉积坡度、沉积物特征、水流量变化等。
目的 针对近年来沉积学界研究热点冲积扇、季节性河流、分支河流体系与河流扇等不同沉积体的划分、体系归属讨论等问题。 方法 开展干旱气候下库车河现代冲积扇—冲积平原曲流河沉积演化过程分析,聚焦于不同沉积体的界限变化与控制因素研究。 结果 发现在干旱气候下受同一条河流（库车河）控制的沉积体,发育山间辫状河—冲积扇—冲积平原曲流河等多种类型沉积。由出山口至下游冲积平原内河水散失,库车河延伸100 km以上,逐一发育冲积扇扇根辫状河道、泥石流等沉积,扇中大面积的辫状分流河道带沉积,扇端单一径流河道（低弯度曲流河）沉积,并向下游演化为冲积平原上的高弯度曲流河沉积。 结论 山间辫状河—冲积扇—冲积平原上曲流河沉积体在平面上连续分布,河流形态、河道宽窄变化等与沉积坡度密切相关,砾质沉积物的砾径变化与沉积搬运距离呈负相关关系,沙质沉积物由近源—远源分布范围增大明显。各沉积体的展布范围受库车河不同类型河道展布控制并紧密关联,而河道类型的变化主要受控于沉积坡度、沉积物特征、水流量变化等。
