風場-物源-盆地系統沉積動力學

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風場-物源-盆地系統沉積動力學

沉積體系成因解釋與分布預測新概念

風場—物源—盆地

來龍

沉積作用發生在沉積環境或沉積盆地中，形成沉積物、沉積岩，它們的形成和分布受控於沉積盆地自身的條件、物源及氣候條件。岩相、沉積相、沉積模式、沉積體系等概念的提出能在一定程度上解決盆地局部沉積體的形成、分布甚至預測的問題。源匯體系的提出把盆地沉積體與供給沉積體的物源及搬運路徑結合起來，更好地解釋了沉積體形成的過程。

氣候對沉積作用的控制眾所周知，特別是溫度與濕度對母岩區風化作用及其產物的影響和對盆地物理、化學甚至生物條件的影響，進而對沉積物特徵的影響已有大量文獻出版。然而風場，包括風向和風力作為氣候的重要組成部分，對沉積作用的影響研究程度還很低。雖然目前對陸上風成沉積研究日趨成熟，但風對水沉積環境的影響過程及其沉積響應是沉積學領域的薄弱環節。

究其原因，第一，這涉及氣象學與沉積學的交叉領域；第二，風場作用的記錄難以在古代地層中識別，造成了古風場恢復的困難。研究發現，海洋和湖泊環境中的濱岸和淺海(湖)地區的迎風側在風的吹動下形成波浪，而這些波浪在由海(湖)向陸的傳播過程中受海(湖)底地貌的影響，形成一系列平行或斜交於岸線的沙壩，沙壩的幾何形態和大小與波浪及風力等有關。因此，通過沙壩的識別和測量就可以定量恢復古風力和古風向，從而為古風場恢復提供了方法。在一個沉積盆地中，盆地自身的參數和物源條件固然控制沉積，但是迎風側和背風側沉積體系的分布差別很大，而且大部分濱岸和淺水沉積體系本身也受到風浪的作用，因此風場是一個重要的控制沉積的參數，三者共同作用才是全面控制了沉積體系的成因和分布，因此《風場-物源-盆地系統沉積動力學:沉積體系成因解釋與分布預測新概念》提出了「風場物源盆地」系統沉積動力學的概念。

該理論的核心是把風場引入沉積作用中，並強調其與物源和盆地動力的共同作用，由傳統沉積相、沉積模式的一維屬性，源匯體系的二維屬性，提升到風場物源盆地系統的三維屬性，使得對沉積體系(包括碎屑岩和碳酸鹽岩)的成因解釋更加合理，對未知區沉積體系(儲集體)的分布預測更加全面和準確。另外，本書提出的古風場定量恢復方法彌補了古氣候學中古大氣環流場研究的空白。同時，含油氣盆地中的生、儲、蓋組合關係也受到風場物源盆地系統動力學作用的約束，這為石油地質評價提供了新的視角。

去脈

本書共7章。

第1章(姜在興、王俊輝、李慶執筆)通過對一百多年來沉積學發展主脈絡的梳理，指出了沉積學的研究重點從最初的建立科學的相模式、解釋沉積環境，逐漸轉移到了解釋沉積作用發生過程的控制因素上來，這些控制因素包括了氣候、構造、物源等方面，認為風場作為一個重要的氣候參數，對沉積體系的控制具有普遍性，應當予以重視並單列，因此沉積體系形成與分布可以概括為受風場、物源、盆地三者控制，進而提出了風場物源盆地系統沉積動力學的概念。

第2章(姜在興、王俊輝執筆)詳細闡述了風場物源盆地系統內的要素構成(風向、風力、物源、地貌、水深等)及其對沉積過程的影響，並分析了各要素間的相互作用及其沉積響應；總結並提出了各要素的恢復方法，完善了綜合考慮風場、物源、盆地的「三元」沉積動力學體系，建立了基於風場物源盆地系統沉積動力學的沉積體系分類方案。

第3章(陳驥、姜在興執筆)通過青海湖現代沉積體系考察研究，建立了現代風場物源盆地系統沉積動力學模式，包括強物源背風體系模式和弱物源迎風體系模式。強物源背風體系由沖積扇、扇三角洲、河流、三角洲等組成。弱物源迎風體系由風成沙丘、障壁和無障壁濱岸、潟湖、喇叭狀河口等組成。為本書風場物源盆地系統沉積動力學概念的提出提供了現代沉積的實例。

第4章(王俊輝、姜在興、張元福執筆)以東營凹陷古近系沙四上亞段為例，以岩心、測錄井、地震等為資料基礎，開展高精度層序地層學與沉積體系研究。應用風場物源盆地系統沉積動力學的研究思路與研究方法，通過古水深、古地貌、古物源和古風場等參數的恢復，對該區的沉積體系進行綜合性研究，確定了各類沉積體系的成因機制和控制因素，建立了該區風場物源盆地系統沉積動力學模型；首次發現並提出了始新世中期古東亞季風存在的證據，並論證了其對沉積體系的控制作用。

第5章(王夏斌、張元福、姜在興執筆)在對遼河西部凹陷古近系沙四段沉積體系研究的基礎上，對灘壩砂體的沉積特徵、成因類型以及控制因素進行了綜合研究。認為遼河西部凹陷灘壩砂體主要發育於低位體系域和湖侵體系域早期，按其沉積成因分為側緣改造型、前緣改造型、基岩改造型、淹沒改造型和風暴改造型五種灘壩類型。灘壩砂體的分布主要受風場物源盆地三端元系統的共同控制。

第6、第7章為弱風場、強物源盆地作用背景下粗碎屑岩形成作用的例子。第6章(劉暉、姜在興執筆)以廊固凹陷古近系大興礫岩沉積特徵分析為基礎，通過重建古物源和古地貌，建立了斷槽重力流、碎屑流型近岸水下扇和泥石流型近岸水下扇三種礫岩體成因模式。物源盆地系統控制下的礫岩儲層特徵和油氣產能由好到差依次為:碎屑流型近岸水下扇、斷槽重力流和泥石流型近岸水下扇。第7章(鄭麗婧、姜在興執筆)對束鹿凹陷古近系沙三段碳酸鹽質緻密角礫岩沉積特徵、構造活動和物源盆地作用進行了研究，從成因上將礫岩分為兩大類；一類是沖積扇與湖泊作用形成的扇三角洲礫岩；另一類是地震作用形成的滑塌扇礫岩及震積岩。探討了不同成因的礫岩儲層特徵和含油性的差異。全書由姜在興統稿。

「風場-物源-盆地系統沉積動力學」從沉積學基礎研究的前緣視角，創造性地引入「風場」，將沉積學研究從「一元」傳統相模式，「二元」源匯體系，跨越式地推進到「三元」綜合考慮風場—物源—盆地的系統動力學，進而提出了「風-源-盆」系統中沉積體系的分類方案，建立了「風-源-盆」系統沉積動力學風控砂體形成理論，使得對沉積體系的成因解釋更加合理、對未知區沉積體系的分布預測更加全面和準確。該成果豐富和擴展了陸相湖泊沉積學理論，填補了該領域國內外的研究空白，將對成熟含油氣盆地砂體的進一步勘探提供新的理論和方法。

「風場-物源-盆地」系統沉積動力學基於我國陸相湖泊體系而生，具有鮮明的中國特色，是我國陸相湖泊沉積學理論的一次提升和推廣，針對國際上以海相為主的沉積學研究現狀，對沉積學進步起到了重要的推動作用。同時，古風場是古氣候研究中不可缺少的一環，但卻是薄弱的一環，在「風場-物源-盆地」系統框架下，古風場的恢復成為可能，這也是古氣候學和沉積學的進步。

圍繞該成果創建了「油氣沉積地質」教育部創新團隊，並形成了一系列自主知識產權：形成和申請國家專利19項，已授權10項；獲得軟體著作權4項；發表論文60餘篇，其中SCI檢索30餘篇，EI檢索40餘篇。

其中，「湖相大規模灘壩沉積特徵與成因機制」、「源控碳酸鹽岩沉積」等成果發表在沉積學頂級期刊Sedimentology（JCR：4/47，中科院二區；IF：3.216）；「湖相風暴沉積特徵及形成機制」、「湖相震積岩特徵」、「紅色泥岩粒度分析預處理方法」等成果發表在沉積學頂級期刊Sedimentary Geology（JCR：8/47, 中科院三區；IF：2.236）；「東營凹陷風暴沉積儲層意義」、「大興礫岩儲層分析」、「惠民凹陷湖相濁積岩儲層意義」等發表在石油地質權威期刊Marine and Petroleum Geology （JCR：36/184，中科院二區；IF：2.788）。

該科研成果廣泛應用於各大油區，在勝利油田、華北油田、遼河油田等都具有廣闊的應用前景，並已取得了巨大應用實效。

本文摘編自姜在興等著《風場-物源-盆地系統沉積動力學:沉積體系成因解釋與分布預測新概念》（北京：科學出版社，2016.11）。

ISBN 978-7-03-050606-1

責任編輯：孟美岑韓鵬

《風場-物源-盆地系統沉積動力學:沉積體系成因解釋與分布預測新概念》在現代與古代沉積研究的基礎上,把風場引入沉積作用中並強調其與物源和盆地動力的共同作用控制了沉積體系的形成與分布,進而提出了風場物源盆地系統沉積動力學的概念及其研究方法.從而由傳統沉積相、沉積模式的一維屬性、源匯體系的二維屬性,提升到了風場物源盆地系統的三維屬性,使得對沉積體系(包括陸相和海相、碎屑岩和碳酸鹽岩)的成因解釋更加合理、對未知區沉積體系(儲集體)的分布預測更加全面和準確.本書提出的古風場定量恢復方法彌補了古氣候學中古大氣環流場研究的空白.同時含油氣盆地中的生、儲、蓋組合關係也受到風場物源盆地系統動力學作用的約束,這為石油地質評價提供了新的視角.本書讀者對象為沉積學、石油地質學、氣候學工作者.

（本期責編：王芳）

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