李冬，王英民，王永鳳，徐強

(1.中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，北京102249;2.中國石油大學(xué)油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249;3.中國海洋石油總公司研究總院，北京100027)

紅河深水扇沉積物重力流特征

李冬1，2，王英民1，2，王永鳳1，2，徐強3

(1.中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，北京102249;2.中國石油大學(xué)油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249;3.中國海洋石油總公司研究總院，北京100027)

依據(jù)地震、巖心和測井資料，通過唯一鉆遇紅河深水扇的YC35井的巖心觀察與描述，對紅河深水扇沉積物重力流沉積特征進行研究，并與典型的沉積模式相比較，確定紅河深水扇的沉積物重力流類型。結(jié)果表明:YC35井巖心沉積物為半深海環(huán)境下的重力流沉積;紅河深水扇發(fā)育多種沉積物重力流類型，包括碎屑流、顆粒流、液化流以及濁流等，它們在縱向上相互疊置;紅河深水扇屬于富砂型深水扇，儲層發(fā)育，這為紅河深水扇的油氣勘探奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

紅河深水扇;沉積物;重力流;深水;巖心

沉積物重力流沉積作為深水油氣勘探的主要儲層，一直是世界深水油氣勘探研究的熱點與重點。20世紀50年代濁流的發(fā)現(xiàn)及其理論的建立，拉開了重力流研究的序幕:Kuenen和Migliorini提出了濁流學(xué)說［1］，1961年鮑瑪建立了鮑瑪序列［2］并認為是濁積巖的經(jīng)典標準層序，為廣大學(xué)者所接受。如今學(xué)者們普遍對鮑瑪序列及相關(guān)的扇模式持懷疑態(tài)度，以至于Walker將其在1978年建立的綜合深水扇模式否定，這些使研究者認識到深水重力流沉積的復(fù)雜性［3-4］?，F(xiàn)今重力流沉積概念已由濁流沉積擴展到碎屑流、顆粒流、液化沉積物流、重液流等多種重力流沉積，提出了多種重力流分類［5］，特別是近年來對白云深水扇的深入研究，豐富了我國在深水重力流沉積方面的認識，而對于同樣發(fā)育于南海北部的紅河深水扇的研究現(xiàn)在還很薄弱，對其沉積物重力流類型和特征尚沒有清晰的認識。因此，筆者基于唯一鉆遇紅河深水扇的取心井(YC35井)巖心及試驗分析資料，進行紅河深水扇沉積物重力流的類型和特征研究。

1 地質(zhì)概況

瓊東南盆地位于新生代的太平洋構(gòu)造域與新特提斯構(gòu)造域轉(zhuǎn)換帶的南海西北部陸緣，由南海北部陸緣張裂而形成，與典型的大西洋型被動陸緣盆地類似，屬于準被動大陸邊緣盆地。盆地先后經(jīng)歷了早古近紀以斷裂活動控制盆地沉降為主的裂陷期和新近紀以來的裂后沉降為主的拗陷期。裂陷期沉積包括始新統(tǒng)、崖城組和陵水組，上部拗陷期沉積包括三亞組、梅山組、黃流組和鶯歌海組［6-12］。YC35井取心段為梅山組上部和黃流組下半部。黃流期是開闊淺海、半深海充填階段，發(fā)育典型的陸架－陸坡體系，區(qū)域強烈沉降，水深急劇加大，此外，紅河物源供應(yīng)物質(zhì)的能力因同期強烈的喜馬拉雅造山而增強，發(fā)育了紅河深水扇沉積體系。

紅河深水扇位于鶯歌?！倴|南盆地結(jié)合部，是一個巨型的深水扇沉積體，其主要物源來自于紅河水系，主要形成時期為中—晚中新世。目前僅有二維地震資料與YC35井一口取心井資料，由于YC35井為紅河深水扇取心井且在黃流組有氣層發(fā)現(xiàn)，使得該井倍受關(guān)注。YC35井位于瓊東南盆地西部的樂東凹陷內(nèi)(圖1)，在黃流組時期為深水沉積。

圖1 瓊東南盆地構(gòu)造區(qū)劃分Fig.1 Tectonic unit compartmentalization of Qiongdongnan Basin

2 YC35井沉積物重力流沉積特征

2.1 地震反射特征

在過YC35井的地震剖面上(圖1)，S30界面處發(fā)育中央峽谷水道，具有明顯下切谷特征，但未取心。YC35井取心段主要為黃流組下部(圖2)，由地震反射特征可以看出，黃流期(S30-S40)自西向東發(fā)育一套楔狀減薄巨型沉積體，最大厚度可達2.0 km，整體具前積反射結(jié)構(gòu)，內(nèi)部強振幅反射雜亂，下切水道發(fā)育，為水道所高度復(fù)雜化，為典型的深水扇沉積，扇體內(nèi)部的強振幅反射解釋為粗粒沉積。通過近期研究認為該扇體為紅河深水扇沉積，沉積物主要來自于紅河方向，由地震反射特征可以推斷YC35井黃流組為深水重力流沉積。

圖2 過YC35井地震剖面Fig.2 Seismic section cross of well YC35

2.2 巖石結(jié)構(gòu)特征

重力流主要的搬運方式是懸浮和遞變懸浮載荷搬運，YC35井巖心粒度基本特征為顆粒與雜基含量比值較低，分選性為很差～較好，在C-M圖(圖3)上，c群為含泥粉砂質(zhì)細砂巖，該群樣品量最多，具有統(tǒng)計學(xué)意義，c群點的分布平行C-M線，與遞變懸浮沉積(QR段)相似，屬于粒序懸浮區(qū)，且C值與M值的變化幅度均較大，這一點是濁流沉積C-M圖的獨有特征，巖心薄片的鏡下觀察發(fā)現(xiàn)鏡下可見含斑性結(jié)構(gòu)，為重力流沉積的典型結(jié)構(gòu)［13］。

圖3 YC35井巖心重力流沉積特征Fig.3 Characteristics of the sediment-gravity flows in the core of well YC35

2.3 巖電特征

YC35井取心約180 m，深度為4.6543～4.8344 km。通過巖心觀察與描述，在本段巖心中黃流組共識別出3期深水扇旋回(圖4)，巖心中砂巖和砂礫巖沉積較發(fā)育，泥巖為灰黑色，為半深海泥巖沉積。巖心總體具有自下而上砂巖厚度變薄、粒度變細的特征(圖4)。重力流垂向演化序列總體上為巖心下部雜基支撐的礫石質(zhì)碎屑流較發(fā)育，向上逐漸演化為以顆粒支撐的砂質(zhì)與礫石質(zhì)的顆粒流為主體的重力流沉積，其中遞變層理較普遍，再向上發(fā)育一小段由超孔隙壓力支撐的砂質(zhì)的液化流，泄水構(gòu)造較發(fā)育，至頂部則逐漸過渡為較細粒的濁流沉積，其內(nèi)部可見典型的Bouma序列，整套垂向演化序列為重力流統(tǒng)一機制下的連續(xù)統(tǒng)一體，反映了該重力流在不同階段的演化產(chǎn)物，表現(xiàn)出沉積物濃度逐漸變小以及水動力逐漸變?nèi)醯母鱾€流態(tài)連續(xù)演化的過程，與典型的重力流演化序列相一致，具有一定的研究意義。在旋回上顯示了水體逐漸變深的退積過程，這與黃流組沉積時期二級相對海平面變化呈上升狀態(tài)相一致［14］，而每期深水扇旋回本身也為正旋回，主要由低位域和海侵域組成，高位不發(fā)育。在測井曲線方面，這3期深水扇沉積自然伽馬曲線表現(xiàn)為箱狀、齒化箱狀以及箱形和鐘形復(fù)合型，聲波時差曲線起伏變化不大，主要表現(xiàn)為低聲波時差，說明紅河深水扇應(yīng)屬于富砂的深水扇。沉積相演化方面，深水扇沉積與半深海泥質(zhì)沉積交互，深水扇沉積主要為下扇亞相沉積，下扇以濁積朵葉沉積為主，為中—強振幅、亞平行或較差連續(xù)反射，以砂巖為主，下扇濁積砂厚度在50～60 m不等，自然伽馬曲線呈箱形(圖2、3)。

2.4 沉積構(gòu)造特征

Bouma序列由A～E沉積單元構(gòu)成，為最初Bouma建立的濁積巖序列，但是牽引流沉積單元(B、C、D段)與濁流的最初定義是不一致的［15］。真正的濁流(流體流)中通常只發(fā)生懸浮沉積，在此前提下，沉積物沉降后不再繼續(xù)搬運，沉積產(chǎn)物應(yīng)該呈正遞變沉積，而組成B、C、D這些單元的顆粒在沉積前或搬運的最后階段是被牽引流搬運的，是牽引流沉積，不是濁流沉積，因此鑒別濁積巖的可靠標志僅僅是正遞變層理［16］。YC35井巖心中正遞變層理較發(fā)育(圖5)，主要為砂礫巖沉積，以顆粒支撐砂礫巖、雜基支撐砂礫巖和塊狀砂巖為主，局部遞變層理砂礫巖互相疊置，形成疊覆遞變層理，可作為沉積物重力流的鑒別相標志。砂質(zhì)泥巖中可見旋渦層理、滑塌變形層理，此外還發(fā)育重荷模、撕裂屑、旋渦層、變形礫、碟狀構(gòu)造、滑塌變形等特殊構(gòu)造類型(圖4、5);砂巖中時伴有少量反映牽引流水流機制的交錯層理和斜波狀層理、波狀層理等(圖4);泥巖為深色暗色泥巖。這些構(gòu)造特征均具有重力流沉積構(gòu)造特點。由此可見，YC35井巖心中重力流沉積構(gòu)造發(fā)育，指示了其沉積物為半深海環(huán)境下的重力流沉積。

圖4 YC35井巖心黃流組沉積中發(fā)育的三期深水扇旋回Fig.4 Three stages of submarine fan cycles in Huangliu group of core of well YC35

圖5 YC35井巖心沉積物重力流構(gòu)造Fig.5 Sediment-gravity flows structure in the core of well YC35

3 YC35井黃流組沉積物重力流類型

總的來說，將沉積物搬運到深水環(huán)境的原始沉積過程被稱為沉積物重力流［17］。沉積物重力流包括從塊體流及碎屑流到濁流統(tǒng)一機制下的連續(xù)統(tǒng)一體，它們是沉積物重力流不同階段的演化產(chǎn)物。比較常用的重力流分類是Walker，Mutti和Keller的分類方案，他們用不同的術(shù)語來描述不同的流態(tài)形成的相應(yīng)沉積產(chǎn)物的特征。筆者采用深受廣大學(xué)者認同的Lowe的分類方案，對YC35井沉積物重力流類型進行劃分［18-22］。

Lowe等［21-22］根據(jù)沉積物—流體混合物的流變學(xué)特征劃分為流體流(包括濁流、液化流、過渡的液化流)和巖屑流(包括過渡的液化流、顆粒流、黏滯流)兩大類，并于1982年提出了高密度濁流和低密度濁流是巖屑流與流體流這兩大類型的沉積物重力流演化成的連續(xù)統(tǒng)一體，具體特征見圖6［22］。泥石流為礫、砂、泥、水相混合的高密度流體，由水和砂泥雜基支撐，沉積物中礫石含量小于30%;碎屑流為礫、砂、泥、水相混合的高密度流體，由礫石間的碰撞和雜基聯(lián)合支撐，沉積物中礫石含量大于30%;顆粒流為礫、砂、水相混合的高密度流體，單純由顆粒間的碰撞支撐，沉積物中礫石的含量小于30%，砂巖含量大于50%;液化流為礫、砂、水相混合的高密度流體，由超孔隙壓力支撐，沉積物中礫石的含量小于30%，砂巖含量大于50%;濁流為砂、泥、水相混合的中低密度流體，由顆粒間的湍流支撐。沉積物中砂巖的含量大于50%，黏土雜基含量大于10%(15%)［21-22］。

圖6 沉積物重力流的流變學(xué)演化示意圖(據(jù)Lowe，1982)Fig.6 Diagram illustrating the rheology evolution of sediment-gravity flow(After Lowe，1982)

本次通過對YC35井黃流組巖心的觀察，再對整段巖心總體特征進行研究，并對其沉積物重力流進行了分類，共識別出碎屑流、顆粒流、液化流、高密度濁流和低密度濁流5種沉積物重力流類型。

3.1 碎屑流沉積

碎屑流也稱泥石流，由沉積粒徑范圍寬廣(數(shù)毫米至數(shù)米)的沉積物組成，通常呈塊狀，無分選，無粒序，其頂部有時顯正粒序，如圖7(a)所示。巖性以灰白色細砂巖為主，零散分布一些灰黑色泥礫，其中在距底10 cm處發(fā)育橢圓型泥礫(長軸1 cm，短軸0.5 cm)，在距底15 cm處發(fā)育的橢圓型泥礫(長軸5 cm，短軸3 cm)中包有灰白色粉砂巖，具有滑塌變形現(xiàn)象。經(jīng)過與Lowe的沉積物重力流類型模式對比之后認為該沉積巖應(yīng)為碎屑流沉積。

3.2 顆粒流沉積

顆粒流沉積物粒度范圍可以由黏土到礫石，但主要是砂質(zhì)沉積。其沉積的最主要特征之一就是底面上可有底模，發(fā)育下細上粗的逆粒序或粗尾遞變層理，如圖7(b)所示。巖性以灰白色細砂巖和細礫巖為主，發(fā)育3套逆粒序?qū)永?，礫石成分有泥與鉀長石，在上部逆粒序?qū)永淼撞恳娪械啄?gòu)造。與Lowe的沉積物重力流類型模式對比后定為顆粒流沉積。

3.3 液化流沉積

液化流是礫、砂、水相混合的高密度流體，由超孔隙壓力支撐。堆積物常為顆粒支撐的細砂巖和粗砂巖，成分與結(jié)構(gòu)成熟度均低，成塊狀或具有泄水構(gòu)造，變形構(gòu)造是主要標志之一，尤其是碟狀構(gòu)造，如圖7(c)所示。巖性以灰白色細砂巖為主，顆粒成分以石英、鉀長石為主，發(fā)育碟狀構(gòu)造。與Lowe的沉積物重力流類型模式對比后定為液化流沉積。

3.4 濁流沉積

濁流是人們最早研究的沉積物重力流。Lowe［22］根據(jù)沉積物濃度將濁流細分為低密度濁流和高密度濁流。

低密度濁流的典型特征為具有典型的鮑馬序列，由A-B-C-D-E 5個連續(xù)的層段構(gòu)成，底部沖刷面之上依次是底部塊狀或遞變砂巖層段(A段)，下平行紋層細砂巖段(B段)，交錯紋層狀或旋轉(zhuǎn)紋層狀的流水波紋粉－細砂巖層段(C段)，上平行紋層粉砂巖層段(D段)，頂部深海相塊狀泥巖段(E段)。現(xiàn)實中較少發(fā)育完整的鮑馬序列，其底層常常缺失。如圖7(d)所示，本段巖心自下而上發(fā)育鮑馬序列的A、B、C、D、E段，經(jīng)研究定為低密度濁流。

高密度濁流主要發(fā)育S與R沉積。如圖7(e)所示，4.809 64～4.810 35 km主要發(fā)育灰白色細礫巖沉積，礫石磨圓較好，礫石成分以石英、泥質(zhì)為主。發(fā)育明顯的雙遞變層理，在4.80985 km處礫石粒徑最大，可達1 cm。經(jīng)與Lowe的沉積物重力流類型模式對比后定為高密度濁流沉積。

圖7 YC3512井黃流組沉積物重力流類型Fig.7 Types of sediment-gravity flow of Huangliu Group in well YC35

4 結(jié)論

(1)YC35井取心段發(fā)育3期深水扇沉積;發(fā)育多種典型的重力流沉積構(gòu)造，如遞變層理、撕裂屑、碟狀構(gòu)造、重荷模等;YC35井C-M圖和薄片觀察研究進一步證實了YC35井巖心沉積物為半深海環(huán)境下的重力流沉積。

(2)紅河深水扇發(fā)育多種類型沉積物重力流，包括碎屑流、顆粒流、液化流、高密度濁流和低密度濁流5種沉積物重力流類型。

(3)YC35井巖心、測井及錄井巖性指明紅河深水扇屬于富砂型海底扇，儲層發(fā)育，這為紅河深水扇的進一步研究和勘探提供了基礎(chǔ)。

［1］KUENEN P H，MIGLIORINI C I.Turbidity currents as a cause of graded bedding［J］.Journal of Geology，1950，58(2):41-127.

［2］BOUMA A H.Sedimentology of some flysch deposits:a graphic approach to facies interpretation［M］.Amsterdam:Elsevier Pub Co，1962:168.

［3］WALKER R G.Turbidites and submarine fans［C］//WALKER R G，JAMES N P.Facies models:response to sea level change.Canada:Geological Association of Canada，1992:239-263.

［4］WALKER R G.Facies，facies models，and modern stratigraphic concepts［C］//WALK ER R G，JAMES N P.Facies models:response to sea level change.Canada:Geological Association of Canada，1992:1-14.

［5］韓小鋒，陳世悅，劉寶鴻，等.深水沉積特征研究現(xiàn)狀及展望［J］.特種油氣藏，2008，15(2):1-6.HAN Xiao-feng，CHEN Shi-yue，LIU Bao-hong，et al.Present research status and forecast about deep-water deposition［J］.Special Oil＆Gas Reservoirs，2008，15(2):1-6.

［6］朱偉林，張功成，高樂.南海北部大陸邊緣盆地油氣地質(zhì)特征與勘探方向［J］.石油學(xué)報，2008，19(1):1-9.ZHU Wei-lin，ZHANG Gong-cheng，GAO Le.Geological characteristics and exploration objectives of hydrocarbons in the northern continental margin basin of South China Sea［J］.Acta Petrolei Sinica，2008，19(1):1-9.

［7］龔再升，李思田，謝泰俊，等.南海北部大陸邊緣盆地分析與油氣聚集［M］.北京:科學(xué)出版社，1997.

［8］龔再升.中國近海含油氣盆地新構(gòu)造運動和油氣成藏［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2004，25(2):133-138.GONG Zai-sheng.Neotectonic movement and hydrocarbon accumulation in petroliferous basins，offshore China［J］.Oil＆Gas Geology，2004，25(2):133-138.

［9］何家雄，夏斌，孫東山，等.南海北部瓊東南盆地油氣成藏組合及運聚規(guī)律與勘探方向分析［J］.石油勘探與開發(fā)，2006，33(1):53-58.HE Jia-xiong，XIA Bin，SUN Dong-shan，et al.Hydrocarbon accumulation，migration and play targets in the Qiongdongnan Basin，South China Sea［J］.Petroleum Exploration and Development，2006，33(1):53-58.

［10］何家雄，夏斌，王志欣，等.南海北部邊緣盆地西區(qū)油氣運聚成藏規(guī)律與勘探領(lǐng)域及方向［J］.石油學(xué)報，2006，27(4):12-18.HE Jia-xiong，XIA Bin，WANG Zhi-xin，et al.Hydrocarbon accumulation and exploratory orientation in the western marginal basin of the northern South China Sea［J］.Acta Petrolei Sinica，2006，27(4):12-18.

［11］何家雄，夏斌，施小斌，等.世界深水油氣勘探進展與南海深水油氣勘探前景［J］.天然氣地球科學(xué)，2006，17(6):748-752.HE Jia-xiong，XIA Bin，SHI Xiao-bin，et al.Prospect and progress for oil and gas in deep waters of the world，and the potential and prospect foreground for oil and gas in deep waters of the South China Sea［J］.Natural Gas Geoscience，2006，17(6):748-752.

［12］何家雄，施小斌，夏斌，等.南海北部邊緣盆地油氣勘探現(xiàn)狀與深水油氣資源前景［J］.地球科學(xué)進展，2007，22(3):261-270.HE Jia-xiong，SHI Xiao-bin，XIA Bin，et al.The satus of the petroleum exploration in the northern South China Sea and the resource potential in the deep-water areas［J］.Advances in Earth Science，2007，22(3):261-270.

［13］蘇明，李俊良，姜濤，等.瓊東南盆地中央峽谷的形態(tài)及成因［J］.海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì)，2009，29(4):86-92.SU Ming，LI Jun-liang，JIANG Tao，et al.Morphological features and formation mechanism of central canyon in the Qiongdongnan basin，northern south China Sea［J］.Marine Geology＆Quaternary Geology，2009，29(4):86-92.

［14］李杰，林暢松，陳平富.瓊東南盆地鶯歌海組—黃流組海平面變化與層序年代地層［J］.地質(zhì)論評，1999，45(5):515-520.LI Jie，LIN Chang-song，CHEN Ping-fu.Sea Level Change and Sequence chronostra-tigraphy of the Yinggehai-Huangliu Formation in the Qiongdongnan Basin［J］.Geological Review，1999，45(5):515-520.

［15］BOUMA A H，DEVRIES M B，STONE C G.Reinterpretation of depositional processes in a classic flysch sequence(Pennsylvanian Jackfork Group)，Ouachita Mountains，Arkansasand Oklahoma:Discussion［J］.AAPG Bulletin，1997，81(3):470-472.

［16］張興陽，羅順社，何幼斌.沉積物重力流深水牽引流沉積組合鮑瑪序列多解性探討［J］.江漢石油學(xué)院學(xué)報，2001，23(1):1-5.ZHANG Xing-yang，LUO Shun-she，HE You-bin.Deposit assemblage of gravity flow and traction current in deep wate—a Study of the multiple interpretation of the Bouma sequence［J］.Journal of Jianghan Petroleum Institute，2001，23(1):1-5.

［17］MIDDLETON G V，HAMPTON M A.Turbidites and deep-water sedimentation［M］.United States:Pacific Section SEPM publication，1973:1-38.

［18］MIDDLETON G V，HAMPTON M A.Marine Sediment Transport and Environmental Management［M］.New York:John Wiley，1976:197-218.

［19］WALKER R G.Deep water sandstone facies and ancient submarine fans;models for exploration for stratigraphic traps［J］.AAPG Bull.，1978，62(6):932-966.

［20］MUTTI E，TINTERRI R，REMACHA E，et al.An introduction to the analysis of ancient turbidite basins from an outcrop perspective［M］.United States:The Education Department of the AAPG，1999:39-61.

［21］LOWE D R.Grain flows and grain flow deposits［J］.Journal of sedimentary petrology，1976，46(2):188-199.

［22］LOWE D R.Sediment gravity flowⅡ:depositional models with special reference to the deposits of highdensity turbidity currents［J］.Jour Sedi Petrol，1982，52(1):279-297.

(編輯 徐會永)

Characteristics of sediment-gravity flows in Red River deep-water fan

LI Dong1，2，WANG Ying-min1，2，WANG Yong-feng1，2，XU Qiang3
(1.College of Geosciences in China University of Petroleum，Beijing 102249，China;2.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting in China University of Petroleum，Beijing 102249，China;3.Research Institute of CNOOC，Beijing 100027，China)

The characteristics of sediment-gravity flows of the Red River deep-water fan were researched by core observation and description of well YC35 according to seismic，cores and logging data of study area.Well YC35 was the only well drilling the Red River deep-water fan.The types of sediment-gravity flows of the Red River deep-water fan were determined compared with the typical sedimentation model.The results indicate that the core sediments from well YC35 were the deposition of sediment-gravity flows in bathyal environment.And several types of sediment-gravity flows were developed in Red River deep-water fan，including debris flows，grain flows，liquified flows and turbidity currents，which overlaid on each other.Red River deep-water fan belongs to the sand-rich fan type，and reservoir developed in this area，which laid the material foundation for the oil and gas exploration.

Red River deep-water fan;sediments;sediment-gravity flows;deepwater;core

P 588.2

A

10.3969/j.issn.1673-5005.2011.01.003

2010－04－11

國家“973”重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目(2009CB219407);國家自然科學(xué)基金項目(40572067)

李冬(1982－)，男(漢族)，黑龍江哈爾濱人，博士研究生，主要從事沉積學(xué)、層序地層學(xué)、地震沉積學(xué)等方面的研究。

1673-5005(2011)01-0013-07