孟加拉湾若开陆缘晚中新世以来渐进式深水水道形态-沉积演化及其源-汇成因.pdf
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1、第3 0卷 第4期2 0 2 3年7月地学前缘(中国地质大学(北京);北京大学)E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s(C h i n a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s(B e i j i n g);P e k i n g U n i v e r s i t y)V o l.3 0 N o.4J u l.2 0 2 3h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4
2、)收稿日期:2 0 2 2 0 8 2 0;修回日期:2 0 2 2 0 9 2 5基金项目:国家自然科学基金项目(4 1 9 7 2 1 0 0)作者简介:朱一杰(1 9 9 8),女,博士研究生,主要从事深水沉积与层序地层研究工作。E-m a i l:z h u y i j i e 6 2 1 1 6 3.c o m*通信作者简介:龚承林(1 9 8 3),男,博士,教授,主要从事地震解释、深水沉积与层序地层方面的教学和科研工作。E-m a i l:c h e n g l i n g o n g c u p.e d u.c nD O I:1 0.1 3 7 4 5/j.e s f.s f.
3、2 0 2 2.1 0.2 2孟加拉湾若开陆缘晚中新世以来渐进式深水水道形态 沉积演化及其源 汇成因朱一杰1,2,龚承林1,2,*,邵大力3,齐 昆1,2,陈燕燕1,2,丁梁波3,马宏霞31.中国石油大学(北京)地球科学学院,北京 1 0 2 2 4 92.油气资源与探测国家重点实验室(中国石油大学(北京),北京 1 0 2 2 4 93.中国石油杭州地质研究院,浙江 杭州 3 1 0 0 2 3Z HU Y iji e1,2,G O N G C h e ngl i n1,2,*,S HA O D a l i3,Q I K u n1,2,C H E N Y a nya n1,2,D I N G
4、 L i a ngb o3,MA H o ngx i a31.C o l l e g e o f G e o s c i e n c e s,C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m(B e i j i n g),B e i j i n g 1 0 2 2 4 9,C h i n a2.S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f P e t r o l e u m R e s o u r c e s a n d P r o s p e c t i n g(C h i n a U n i v e r
5、 s i t y o f P e t r o l e u m(B e i j i n g),B e i j i n g 1 0 2 2 4 9,C h i n a3.P e t r o C h i n a H a n g z h o u R e s e a r c h I n s t i t u t e o f G e o l o g y,H a n g z h o u 3 1 0 0 2 3,C h i n aZ H U Y i j i e,G O N G C h e n g l i n,S H A O D a l i,e t a l.T h e g r a d u a l c h a n
6、g e i n m o r p h o l o g y a n d a r c h i t e c t u r e o f s u b m a r i n e c h a n n e l s i n t h e R a k h i n e m a r g i n,B e n g a l B a y s i n c e t h e L a t e M i o c e n e a n d i t s s o u r c e-t o-s i n k g e n e s i s.E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s,2 0 2 3,3 0(4):1 8 2
7、-1 9 5A b s t r a c t:S u b m a r i n e c h a n n e l s a r e a f r o n t i e r t opi c i n d e epw a t e r s e d i m e n t o l og y.M u l t i-s t age c h a n n e l s u s u a l ly m igr a t e a n d e v o l v e n o n u n i f o r m ly.S u b m a r i n e c h a n n e l s i n t h e R a k h i n e B a s i n
8、,h o w e v e r,e x h i b i t a gr a d u a l c h a nge i n t h e i r ge o m o rph o l og y a n d a r c h i t e c t u r e s i n c e t h e L a t e M i o c e n e.T h e ge n e s i s o f s u c h gr a d u a l c h a nge i s po o r ly u n d e r s t o o d.I n t h i s s t u dy w e c o n d u c t e d 3 D s e i s
9、 m i c i n v e s t iga t i o n i n t o t h e ge o m o rph o l og y,s e d i m e n t a ry c h a r a c t e r i s t i c s,ge n e s i s a n d e v o l u t i o n o f t h e R a k h i n e s u b m a r i n e c h a n n e l s.A r c h i t e c t u r a l ly,t h e R a k h i n e s u b m a r i n e c h a n n e l s s h
10、o w a gr a d u a l i n c r e a s i ng o f l e v e e d e v e l opm e n t a n d d e c r e a s i ng o f u n d e r c u t t i ng.Spe c i f i c a l ly,L a t e-M i o c e n e c h a n n e l s l a c k o v e r b a n k l e v e e s,a n d e r o s i o n i s pr e d o m i n a n t.P l i o c e n e c h a n n e l s a r
11、e c h a r a c t e r i z e d by m i x e d l e v e e d a n d n o n-l e v e e d c h a n n e l s a n d c o n c u r r e n c e o f d epo s i t i o n a n d e r o s i o n.W h i l s t Q u a t e r n a ry c h a n n e l s a r e f l a n k e d by e x t e n s i v e l e v e e s,a n d c h a n n e l d epo s i t i o n
12、 i s pr e d o m i n a n t.M o rph o l ogi c a l ly,t h e R a k h i n e s u b m a r i n e c h a n n e l s d i spl ay a gr a d u a l d e c r e a s i ng o f e r o s i o n s c a l e s b u t a gr a d u a l i n c r e a s i ng o f s i n u o s i ty.Spe c i f i c a l ly,L a t e-M i o c e n e c h a n n e l s
13、e x h i b i t l a rge-s c a l e u n d e r c u t t i ng,a n d a r e w i d e a n d d e ep,w i t h a l a rge c r o s s-s e c t i o n b u t l o w s i n u o s i ty.P l i o c e n e c h a n n e l s a r e c h a r a c t e r i z e d by m o d e r a t e e r o s i o n,c h a n n e l s i z e a n d s i n u o s i ty
14、.I n c o mpa r i s o n,Q u a t e r n a ry c h a n n e l s s h o w r e d u c e d u n d e r c u t t i ng a n d c h a n n e l s i z e,b u t h igh e r s i n u o s i ty.S u c h gr a d u a l c h a nge i n c h a n n e l m o rph o l og y a n d a r c h i t e c t u r e c a n b e a t t r i b u t e d t o t h e
15、gr a d u a l,w e s t w a r d m igr a t i o n o f t h e B r a h m apu t r a R i v e r s e d i m e n t-r o u t i ng sys t e m s i n c e t h e L a t e M i o c e n e w h i c h l e d t o gr a d u a l d e c r e a s i ng o f e x t r a-b a s i n a l s e d i m e n t s up ply a n d s u b s equ e n t d e v e l
16、 opm e n t o f gr a v i ty f l o w s t o b r i ng t h e o b s e r v e d c h a nge s i n s u b m a r i n e c h a n n e l s.朱一杰,龚承林,邵大力,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)1 8 3 h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)K e y w o
17、 r d s:B ay o f B e nga l;s u b m a r i n e c h a n n e l s;m o rph o l ogi c c h a r a c t e r i s t i c s;a r c h i t e c t u r e;gr a d u a l t r a n s i-t i o n;s o u r c e-t o-s i n k ge n e s i s摘 要:深水水道是当前深水沉积学研究的前沿,多期水道往往无序迁移、无规律演化;研究发现孟加拉湾若开海域深水水道的沉积构成和形态特征自晚中新世以来呈现渐进式演化过程,其成因机制有待进一步研究。在沉积特
18、征上,从晚中新世至今若开海域深水水道呈现渐进式的演化过程:天然堤越来越发育,水道侵蚀下切作用越来越弱。具体来说,晚中新世以两翼不发育堤岸的无堤岸水道为主,以侵蚀作用为主;上新世无堤岸水道和堤岸水道兼而有之,侵蚀作用和沉积作用兼而有之;而第四纪主要发育堤岸水道,以沉积作用为主。在形态特征上,从晚中新世至今若开海域深水水道亦呈现渐进式演化的特点:下切规模越来越小,平面弯曲度越来越大。具体来说,晚中新世水道下切规模较大,水道宽且深,横截面积大,弯曲度小;上新世水道下切规模相对减小,水道宽度、深度、横截面积及弯曲度适中;第四纪水道下切规模较小,水道窄且浅,横截面积小,弯曲度大。研究表明晚中新世至今渐进
19、式深水水道形态 沉积演化是布拉马普特拉河沉积物分散路径自晚中新世以来渐进式迁移演化的源汇响应。伴随着布拉马普特拉河沉积物分散路径渐进式向西迁移,靠东一侧的研究区盆外供源沉积物渐进式减少,重力流发育程度亦渐进式衰减,从而导致深水水道的形态特征和沉积构成也呈现渐进式演化。关键词:孟加拉湾;深水水道;形态特征;沉积构成;渐进式演化;源 汇成因中图分类号:P 5 1 2.2;P 6 1 8.1 3 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 5-2 3 2 1(2 0 2 3)0 4-0 1 8 2-0 0 1 40 引言“两深一非”(深水、深地和非常规)是当前油气储量增长的主要领域,海域深水具有巨大的勘探
20、潜力和良好的勘探前景1-6。深水油气主要赋存于重力流所形成的储层之中,其中深水水道是一类重要的重力流储层单元类型7。发育在深水陆缘上的深水水道(峡谷)具有如下特性:(1)是沉积物从浅水陆架搬运至深水陆坡的重要通道8-1 0;(2)是深水盆地的重要地貌单元和重要“沉积建造者”1 1-1 3;(3)是全球气候变化、海平面升降以及构造活动等重要地质过程的“沉积档案”1 4-1 7;(4)是粗粒碎屑颗粒堆积的主要场所和重要的深水油气储集体类型之一1 8-2 1。因而,深水水道自2 0世纪前半叶被美国海洋地质学家F r a n c i s P.S h e p a r d教授首次发现报道以来,一直是深水沉
21、积学研究的热点和前沿1 9,2 2-2 4。围绕深水水道这一当前深水沉积学研究的前沿和热点,前人利用地震、钻测井、野外露头和实验模拟,对深水水道的形态特征、沉积构成、成因类型和主控因素等方面开展了大量研究,并取得了较为丰硕的成果1 1-1 2,1 4,1 7,1 9,2 2-2 5。在形态特征上,深水水道常具有V形或U形剖面形态,其与两翼的天然堤构成经典的“鸥 翼状”;在平面上,深水水道具有相对顺直或蛇曲的地貌形态2 6-2 7。在沉积构成上,深水水道的轴部发育水道充填亚相,两翼发育天然堤和决口扇亚相,水道末端往往发育浊积朵叶;而水道充填又可进一步划分为谷底滞留、滑塌碎屑流沉积、轴部充填和披覆
22、泥等微相1 4,1 8。在成因类型上,依据作用过程可将水道划分为重力流作用形成的重力流水道、等深流作用主导的等深流水道和重力流与底流相互作用形成的深水单向迁移水道2 8。针对重力流水道,依据主导沉积作用,N o r m a r k等2 9依据沉积动力学将水道划分为侵蚀型水道、侵蚀 沉积复合型水道以及沉积型水道;依据迁移特征,C l a r k和P i c k e r i n g3 0将其划分为侧向迁移型水道和垂向加积型水道;依据限定程度,M o o d y等3 1将水道划分为限制性水道、弱限制性水道以及非限制性水道 朵体体系。在主控因素上,前人讨论了宏观地貌、海平面变化、构造活动、沉积物供给和
23、水动力条件等对深水水道形态特征、沉积构成和形成演化的控制。例如,张文彪等3 2、李全等1 2和陈华等3 3分析了海平面变化、构造运动、物源供给、气候变化和地形坡度变化等一系列因素对深水水道形态样式的影响。一般而言,受先增强后衰减(w a x i n g-t h e n-w a-n i n g)的抛物线式浊流流体旋回的控制,单一水道呈渐进式的发育演化过程,形成曲棍球状水道生长轨迹1 7,3 4-3 6。具体来说,在浊流能量增强半旋回,水道内的浊流往往相对富砂,密度和流速较大,故侵蚀作用明显;水道以侧向迁移为主,发育近水平或低角度上升的深水水道生长轨迹1 7,3 6。在浊流能量衰减半旋回,水道内的
24、浊流相对富泥,密度和流速较小,故沉积作用明显;水道以垂向加积为主,形成高角度1 8 4 朱一杰,龚承林,邵大力,等/地学前缘(E a r t h S c i e n c e F r o n t i e r s)2 0 2 3,3 0(4)h t t p s:/w w w.e a r t h s c i e n c e f r o n t i e r s.n e t.c n 地学前缘,2 0 2 3,3 0(4)上升的深水水道生长轨迹1 7,3 6。受陡变式异旋回作用(如构造沉降和沉积物供给等)的控制,多期水道往往无序迁移,不同地质时期的水道形态特征和沉积构成往往呈现无规律的陡变式演化3 7-3
25、 8。研图1 显示研究区位置、图2所示地震剖面以及图3 5的R G B混相分频属性的平面图F i g.1 T o p o g r a p h i c m a p o f t h e R a k h i n e B a s i n a r e a s h o w i n g t h e l o c a t i o n o f t h e s t u d y a r e a究发现,在某些特定的地质条件下,不同地质时期的深水水道在形态特征和沉积构成上存在渐进式的演化过程。如图2所示,本文所研究的深水水道自晚中新世以来水道的下切规模越来越小,但所伴生的天然堤规模却越来越大;我们将其称之为“水道形态沉积
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