壓力驅動是指發生在高壓與低壓之間即沿壓力梯度的流體流動。
盆地流體流動的基本原則是降低其能量，流體總是從高勢區向低勢區流動。盆地內孔隙水在壓力驅動下形成壓力流。壓力驅動是指發生在高壓與低壓之間即沿壓力梯度的流體流動。最重要的驅動力包括：沉積壓實、浮力、重力和構造應力及地震。流動被看成是水力梯度的反映。
基本介紹
- 中文名：壓力驅動
- 外文名：Pressure Driven
- 學科：沉積學
- 類型：沉積壓實、浮力、重力等
- 樣式：壓實和超壓、重力和地形
- 原則：高勢區向低勢區流動
簡介,壓力驅動類型,驅動樣式,壓實和超壓體系驅動樣式,重力和地形驅動樣式,
簡介
盆地流體流動的關鍵問題是動力和通道。一般而言，孔隙水在沉積盆地中的流動是由兩種因素所致，一是壓力驅動，形成壓力流；二是熱驅動，形成熱對流。盆地流體的流動受控於盆地形成和演化，即受構造、沉積、地層壓力和熱演化等多方面因素的控制。
盆地流體流動的基本原則是降低其能量，流體總是從高勢區向低勢區流動。盆地內孔隙水在壓力驅動下形成壓力流。壓力驅動是指發生在高壓與低壓之間即沿壓力梯度的流體流動。最重要的驅動力包括：沉積壓實、浮力、重力和構造應力及地震。流動被看成是水力梯度的反映。
壓力驅動類型
1.沉積壓實
隨著沉積物不斷埋深，由於受上覆沉積物的重力作用而發生壓實作用，沉積物孔隙空間減少，孔隙空間的流體被擠出，進而導致盆地內流體的流動。在細粒沉積物中，由於沉積物快速沉積使得孔隙空間中的水不能有效排出，逐漸形成超壓帶。反之，超壓帶的形成暗示了流體流動障礙的存在。Bethke等 (1991)對Illinois盆地模擬研究指出：沉積速率為 30m/Ma時，壓實驅動的流動速率小於2km/Ma。根據體積和速率判斷，即使在快速沉降的盆地中壓實作用驅動流體流動也是微弱的。
2.浮力
沉積盆地中浮力主要由受溫度和鹽度控制的流體密度梯度產生，而溫度和鹽度常常隨深 度而增加。流體 密度隨溫 度的增加而減少，England等 (1997，1993)認為非對流性浮力驅動流動是埋深 3km以內的烴類的二次運移的重要機理。
3.重力
由於重力和地形差產生的流動受控於降雨量、下滲水的百分含量、水壓頭及含水層的滲透性和連續性。進入盆地流體的流動在很大程度上受盆地地貌(也是成因)的控制，如低地勢的克拉通盆地與具活躍的邊緣抬升和含水層出露的前陸盆地之間有明顯的差別。由重力和地形可導致盆地內流體沿盆地含水層進行較長範圍內的流動，比如在前陸盆地可達數百公里的流動(Bethke，1989；De-ming等，1992)。
4.構造應力和地震
構造擠壓應力對盆地流體流動的影響主要表現在兩方面：一方面是通過骨架岩石的變形改變水文地質單元和流體輸導網路的分布以及各輸導體的輸導能力；另一方面會改變地層壓力系統，比如導致超壓系統的形成或泄漏。地震活動常常產生新的或使先存斷裂再活動，從而導致流體的快速流動。Cox(1994)提出的“斷裂閥模型”較好地解釋了地震活動與斷裂帶中應力積累和釋放的過程。地震活動不僅影響斷裂發生、發展、封閉和斷裂強度，而且影響到斷裂帶流體活動及附近礦床的形成。斷裂帶活動為流體循環、水岩相互作用提供了必要條件，流體的再分配是斷裂帶中應力積累和釋放的回響。流體壓力和剪下壓力的耦合變化影響斷裂帶摩擦作用中剪下強度的變化，進而控制斷裂的發生和停止。因此斷裂帶流體活動的幕式變化指示了斷裂活動事件或地震活動旋迴(解習農等，1996)。
驅動樣式
盆地流體循環樣式絕不是這樣簡單的樣式。盆地流體系統可能是一個複雜的流體系統，包括多個互相關聯而又各具特色的流體循環系統。盆地流體循環樣式決定了盆地內流體區域流動的指向和趨勢。它受盆地地球動力學背景、盆地構造、沉積充填、熱史及水文體制的控制。在沉積盆地演化過程中，最常見的流體循環樣式有壓實和超壓驅動型、重力和地形驅動型以及構造應力驅動型。大量研究成果表明，在不同盆地的不同演化階段具有不同的盆地流體循環樣式。
壓實和超壓體系驅動樣式
壓實驅動流是指在上覆沉積物的作用下，由壓實作用擠出流體。一般而言，盆地壓實流是從盆地中心向盆地邊緣或從深部向淺部的流動。Magara(1978)提出的壓實盆地水流模型是盆地流體主要通過更好滲透層從盆地中心向邊緣或從深部向淺層流動。在正在沉降盆地中，壓實驅動的盆地流體流動系統大致可劃分為三個亞系統(Verweij，1993)：淺部亞系統流體以垂向穿層流動為主；中部亞系統流體在高滲層中以側向流動為主，而在細粒岩石中流體被向上或向下擠出，一般沒有穿過細粒岩石的穿層流體流動；深部亞系統流體流動受到很大程度的局限，流體流動十分緩慢，以連續式或幕式方式流動，特別是在超壓系統內只有當封閉層出現斷裂或裂隙時才能導致流體的快速幕式排出。在鹽底辟背景條件下，伴隨鹽底辟流體活動不僅導致地層壓力再分配，同時也導致地層水化學成分的變化。
重力和地形驅動樣式
在構造穩定和無壓實的成熟盆地，天水的下滲透重力驅動的流體循環樣式控制了區域地下水流系統(Toth，1962，1970)。這種樣式主要受控於盆地及其周緣地形的變化，從而構成區域或局部流體循環系統。
重力和地形驅動流是由地形高差引起的流體在重力作用下從高勢區向低勢區的流動，也就是從補給區向排泄區流動。在伴隨區域流體流動過程中，流體壓力、溫度、礦化度的分布也發生明顯的變化。比如從補給區到排泄區沿流線流體壓力、溫度和礦化度均明顯增大，在排泄區會出現明顯的溫度和熱流正異常。這些異常現象在世界上許多盆地見到，如加拿大西部沉積盆地(Garven，1989)、伊利諾伊盆地(Bethke，1986)、密執安盆地(Vugrinovich，1989)。
