重力流沉積相是指在重力流作用沉積環境下及其在該環境中所形成的沉積物（岩）特徵的總和。
基本介紹
- 中文名：重力流沉積相
- 外文名：Gravity flow sedimentary facies
- 學科：沉積學
- 條件：足夠水深、斜坡角
- 模式：復理石、扇相模式等
- 開始研究時間：20世紀50年代
簡介,形成條件,復理石相模式,扇相模式,槽相模式,
簡介
重力流沉積相與相模式始於20世紀50年代、發展於60～70年代、完善於80年代的重力流沉積學，隨著研究工作的日益深入，相繼建立了一系列海相和湖相的濁積岩的相層序和相模式，概括起來主要有：復理石相模式、扇相模式及槽相模式。
形成條件
沉積物重力流屬於非牛頓流體，其搬運和沉積作用不服從牛頓內摩擦定律。 重力流搬運的驅動力主要是重力；因此沉積物重力流屬於再搬運沉積體系，它的發生地點主要是海底或湖底的斜坡地帶。
1．足夠的水深是重力流沉積物形成後不再被沖刷破壞的必要條件。
1）一般認為1500～1800m，最小水深100m（Klein認為是 80m），最深達8000m（美國加利福尼亞岸外蒙特里深海扇）。
2）足夠的水深是相對的，海洋與湖泊有較大差異。
3）其形成水深必須在風暴浪基面以下。
2．足夠的坡度角是造成沉積物不穩定和易受觸發而作塊體流運動的必要條件。
1）一般認為，最小坡度角為3°～5°，但也有特殊情況，比如密西西比河三角洲的海底滑塌坡度角僅有0.5°；
2） 重力流的密度對坡度有明顯的補償作用（Lüthi，1981）。
我國中、新生代斷陷湖盆陡岸或緩岸都有重力流沉積物形成。計算結果表明，形成重力流的最小坡度角2°～3° 即可，只要重力流與湖水之間有足夠密度差，就具備了形成重力流的充分條件。
3．充沛的物源是形成沉積物重力流的必要條件。
淺水的碎屑物質：洪水注入的碎屑物質火山噴發的噴溢物質沉積物重力流物質來源和碳酸鹽岩物質物源成分。
隨物源成分的變化，重力流沉積物類型也有規律地變化，如陝西洛南上張灣羅圈組重力流沉積物：上部的濁流 碳酸鹽減少，下部的碎屑流和顆粒流 陸源碎屑增多。
復理石相模式
狹義復理石相是海相、地槽深水環境沉積的濁積岩系列，廣義的也包括斷陷湖盆深湖環境的碎屑岩和碳酸鹽岩的濁積岩系列，以具有鮑馬層序為特徵。一次重力流形成濁積層的理想縱剖面，沿重力流方向濁積岩的厚度、粒度的變化情況，層的總厚度大於1m，長達15～20km，形態呈透鏡體。依照鮑馬層序的完善程度，即A—E、B—E、C—E、D—E等序列在垂向上出現的頻率和平面上的展布，可劃分為近積濁積岩相和遠積濁積岩相(R．G．Walker，1967)。前者以發育A—E和B—E為特徵，後者以發育C—E和D—E為特色。由近積濁積岩至遠積濁積岩其層厚、粒度沖刷和沖蝕、砂/泥比、遞變現象、水道發育程度、鮑馬序列等均作規律性變化。
扇相模式
由於海盆和湖盆之間存在較大的差異，如海盆的可容納空間可以看作是無限大，主要受海平面升降的影響，其它地質因素影響較小；而湖盆的可容納空間則受構造沉降、氣候、降水等條件的多方面制約。因此這裡將對海底扇和湖底扇分別進行描述。
一）海底扇相模式
據現代海底調查發現，在大多數陸坡的下部海底峽谷口外的深海底，都有規模巨大的扇狀沉積體存在，這就是通常所謂的海底扇。它們主要是濁流形成的泥砂質再沉積產物，故又稱作濁積扇。其形狀與大陸上的沖積扇又某些類似。海底扇通常由位於斜坡上的濁流水道作為物源通道，扇面可以分為水道、堤和水道間區三個主要環境，再徑向剖面上，從扇端向外輕微傾斜，可以區分出上扇（或內扇）、中扇、下扇（或外扇）三部分。R．G．Walker在研究現代和古代深海扇沉積的基礎上，給出了海底扇沉積相平面分布模式，可以代表海底扇的一般特點。
1、補給水道
補給水道或海底狹谷的主要作用是將砂礫輸送到扇上去，它們也可能被粗粒物質(滑塌塊、碎屑流、礫石或物源供給的其它粗粒物質)或很細物質(泥、泥岩)堵塞。後一種情況通常是由於海平面的相對升高，扇的原有物源被切斷造成的。
2、內扇亞相
位於大陸斜坡和狹谷出口處。在斜坡上發育粉砂質泥岩、斜坡水道砂、砂礫以及滑塌、揉皺沉積物等。在坡腳地帶發育滑塌層和紊亂層土石流、碎屑流沉積物。沿水流向下，依次出現土石流、碎屑流沉積。在水道堤或階地外緣，由於漫溢作用可發育C—E序列濁積岩。
沉積物分布嚴格受地形控制，特別是礫岩更嚴格地受水道的限制。水道寬度和深度因地而異，其深度可達100～150m，寬度有2～3km。由於水道的遷移和加積作用可使砂礫岩分布的寬度更大。在水道里，特別是在內扇主溝道的末端，也可有顆粒流和濁流沉積。
3、中扇亞相
位於內部扇以外和外部扇以內，常呈疊覆舌狀體，突出的地貌特徵是辮狀分流水道發育在辮狀分支溝道或河谷里，以卵石質砂岩(或含礫砂岩)和塊狀砂岩為主，有時見顆粒流和液化流沉積，不含或很少含有泥岩夾層；在疊覆扇舌狀體的大、小溝道中，最活躍的沉積是近源A—E序列和B—E序列的濁積岩。辮狀水道一般寬300～400m，深不超過l0m。由於扇表面辮狀水道的遷移和加積作用，使顆粒流沉積的卵石質砂岩和塊狀砂岩連續出現，形成孔隙度和滲透率都非常好的厚層油氣儲集層。
4、外扇亞相和盆地平原相
外扇亞相與中扇無水道部分相接，地形平坦，沉積物分布寬闊而層薄。典型沉積是C—E序列和D—E序列的末梢相典型濁積岩和深水粘土岩。深海平原上的重力流沉積，因其有填平低洼的低密度底流特點，故除局部地區因填平有所加厚外，在深海平原廣闊面積上以遠源典型濁積岩為特徵。其厚度是很穩定的，有的薄粉砂層可以側向追蹤幾十至數百公里。
5、水道充填模式
在扇的發育過程中，各個部位均有水道的分布。內扇水道寬而深，外扇水道窄而淺，中扇水道居中（圖11—25）。不同部位的水道內的充填物質也存在著較大的差距，內扇水道砂質含量最高，向水流前方泥質成分增加，砂質減少。
6、海底扇推進式相層序
海底扇自下而上一般為變厚變粗的層序特徵。若扇的補給來源漸趨中斷或發生海進，有可能出現向上變薄變細的層序。Mutti和Ricci Lucchi（1972）給出了海底扇沉積相模式，外扇和內扇均為反韻律（positive, Pos），中扇由於發育分流水道而呈正韻律（negative, Neg）。Walker（1978）在前人研究基礎上，對海底扇相模式進一步細化，給出了海底扇推進理想模式。圖中CU指向上變厚變粗旋迴，FU指向上變薄變細旋迴。
二）湖底扇相模式
研究結果表明，渤海灣地區下第三系有較發育的湖相扇相濁積岩，其岩性特徵均可與沃克(1978、1982)的海底扇相模式相對比。垂向層序均表現為推進式複合疊置的向上變厚變粗層序。有幾個向上變粗層序就大致反映了有幾個朵葉的疊加，其特點是扇相砂體、砂礫岩體與深水泥頁岩間互出現。每個朵葉平面呈扇形，橫剖面呈頂平底凸狀，縱剖面或放射方向剖面呈楔狀。從根部至扇緣岩相帶為：補給水道—上部扇(或內扇)—中部扇(或中扇)—外部扇(或扇緣)—盆地平原(可有深切水道)。相應的岩石類型為：顆粒支撐或雜基支撐的礫岩、砂礫岩—卵石質砂岩或塊狀砂岩—典型濁積岩。其總的變化趨勢是溝道濁積岩減少，典型濁積岩增加，這是一個連續的變化過程。
另如，遼河盆地東部凹陷中段歐北—大灣地區，沙三下段可見明顯的湖底扇，在地震反射上表現為上超反射構造，強振幅低頻中等連續性反射結構。這是由於此地處於斷陷初期，水體較深，坡度較陡，沖積扇、扇三角洲沉積提供了充足的物源，經滑塌形成濁流沉積。
三）深水扇體相模式
以上講到的兩種相模式主要考慮了扇相發育的沉積環境，H．G．Reading和M．Richards（1994）根據物源情況將深水扇體分為三大類，即點物源水下扇、多物源水下斜坡扇和線物源扇裙。三類根據沉積物類型和成分，將三類扇體進一步劃分為12種，即富泥的、砂泥的、富砂的和富礫的點物源水下扇；富泥的、砂泥的、富砂的和富礫的多物源水下斜坡扇；富泥的、砂泥的、富砂的和富礫的線物源扇裙。這12種類型分別對應不同的相模式。
槽相模式
一）海槽型相模式
海槽型濁流沉積早有報導，諸如美國中部阿巴拉契亞山脈中的奧陶統馬丁斯堡組濁積岩、美洲西海岸科迪勒拉山邊緣帶不同時代的濁積岩、橫貫歐亞洲的阿爾卑斯—喜馬拉雅山脈的特提斯海不同時代的濁積岩等。較為明確並在油氣勘探中取得良好效果的是美國文圖拉盆地海槽濁積砂岩的研 究成果(許靖華，1980)。文圖拉盆地上新統一更新統主要有四大岩石類型：泥岩相、礫岩相、遞變砂岩相、薄層砂岩相。它們分別形成於盆地斜坡、海底狹谷或扇、海槽、盆地側翼或陸隆環境中。作者特彆強調，海槽遞變砂岩相形成於海底狹谷或海底扇濁流的拐彎，是沿盆地長軸縱向搬運、沉積造成的。
最令人信服的實例是Heinand和Walker(1982)所確定的加拿大魁北克寒武—奧陶系Cap-Enrage組中，具階地的辮狀海底水道礫質沉積。它由厚約270m的卵石砂岩和塊狀砂岩組成，恢復後的水道深約300m、寬約l0km，水道沿平行大陸斜坡腳的凹槽方向延伸。
其中有8種岩相類型：1—粗礫岩，2—具粒序層理的細礫岩和卵石質砂岩，3—顯粒序的細礫岩和卵石質砂岩，4—粒序細礫岩、卵石質砂岩和具液體溢出的砂岩，5—非粒序交錯層細礫岩、卵石質砂岩和砂岩，6—缺少構造的卵石質砂岩和砂岩，7—砂和粉砂質濁積岩，8—深水頁岩。他們又將八種岩相類型歸納為粗粒溝道、疊覆沖刷粗砂岩和非溝道沉積的三種相組合。構造因素可以導致水道遷移、充填乃致廢棄，從而分別形成變厚變粗和變薄變細等複雜層序類型。
二）湖槽型相模式
湖槽或稱湖溝，以水道型重力流沉積為特色。這種水道型濁積岩的基本特徵是：
①相標誌：暗色泥岩、頁岩中夾有卵石質砂岩、塊狀砂岩、顆粒支撐礫岩、雜基支撐砂礫岩。滑塌變形構造十分發育，有時也見典型濁積岩。暗色泥頁岩中普見深水介形蟲化石和網狀跡等遺蹟化石。砂岩的粒度機率圖和C—M圖均表現以遞變懸浮和懸浮總體沉積為主。
②相層序：以向上變厚變粗層序最為發育，反映重力流的逐漸加強和多次事件的疊加，有時是由於水道遷移所致。
③相模式：湖槽型的重力流沉積可劃分為水道和漫溢兩個亞相。前者又可劃分為水道軸和點壩兩個微相，後者又可劃分為近漫溢和遠漫溢兩個微相。水道亞相以卵石質砂岩、塊狀砂岩、平行層理砂岩沉積為特徵，漫溢微相以典型濁積岩沉積為特徵。
④石油地質意義：槽狀濁積岩體是平面呈不均一帶狀、剖面呈透鏡狀分布的砂礫岩體，它可能成為有利的含油氣儲集體。例如東濮凹陷西部的胡狀集油田和中央隆起帶的文東氣田、橋口氣田均為槽狀重力流水道濁積岩儲油和儲氣，油氣的有利儲集層受濁積岩的岩性和岩相的控制。
