深水重力流流态转化研究——以白云凹陷第四纪陆坡为例

Submarine gravity-flow transformation is currently of great interest to deep-water sedimentologists.In this project, multibeam bathymetric data, 3D high-resolution seismic data, core logging data, and numerical simulation will be used to study the submarine gravity-flow transformation in the Quaternary slope of Baiyun sag. The configuration (geometry, internal architecture, and stacking pattern) of the deep-water gravity flow sedimentary elements and the palaeo-bathymetry (surface that represents the bathymetry within the basin at the time of turbidite deposition) will be identified and interpreted. Core logging data of deep-water gravity-flow sedimentary elements will be analyzed by various methods (laser particle size analyzer, X-ray fluorescence core scanning analysis, and isotope dating) to reveal details about the lithology, texture, sedimentary structures, grain size, and chemical composition. The properties of fluids in the gravity flow deposits and the gravity flow properties (grain size, grain density, number of turbidity current events, velocity of each event, duration of each event) will be identified. Also the relationship between the slide, slump, debris flow, and turbidity current will be investigated. A number of turbulence models, with parameters chosen to simulate different gravity flows, will be set up and numerical modeling of gravity flows will be performed to test the effect of these parameters on submarine gravity-flow.

深水重力流流态转化是当前深水沉积研究的前沿和热点。本立项拟在白云凹陷第四纪陆坡，利用多波束海底测深数据、高分辨率三维地震数据、柱状样资料以及计算机模拟技术开展深水重力流的流态转化研究。利用地震相分析技术，对深水重力流沉积单元的沉积构型（外部形态、内部结构及其叠置样式）和重力流沉积时的古陆坡地形进行识别和推测。基于柱状样资料，采用激光粒度、X射线荧光岩心元素扫描分析以及同位素定年等手段，对不同的深水重力流沉积单元进行岩性、结构、沉积构造观察以及粒度和化学元素分析，确定不同重力流沉积单元形成过程中的流体性质和重力流的流态参数（颗粒大小、颗粒密度、重力流事件次数、速度、持续时间）。重点探索滑动、滑塌、碎屑流和浊流之间的联系。建立适合不同流态重力流的湍流模型，开展深水重力流三维数值模拟以验证不同流态重力流之间的关系。

深水重力流沉积过程及其响应是深水沉积研究的热点之一，但对其实时观察非常困难。另外深水重力流储层的预测与评价是影响深水油气勘探开发重要因素，开展深水重力流沉积过程研究有利于揭示深水重力流沉积单元的展布特征、内部结构、演化及其成因。因此，本项目选取南海北部陆坡和西非陆坡，对陆坡区所发育的深水重力流沉积单元、陆坡地貌单元构型精细表征，建立了陆坡滑坡、重力流水道、朵体的地质-地球物理响应模型。陆坡区存在3类阶地：陆坡蠕动或滑坡形成的阶地、与古重力流水道和流体流活动有关的阶地、与超临界流-亚临界流转化伴生的循环阶地。在深水重力流水道的几何、构型参数定量表征的基础上，探索一套利用水道参数恢复、模拟古重力流动力学参数的方法。深水重力流沉积通量是水道构型、形态的主要控制因素。在水道坡度由陡变缓，高速超临界流发生水跃，转换成低速亚临界流。由于多种因素的影响，滑塌、碎屑流和浊流未必是一个连续的、单向的过程, 并不是所有的浊流都来自于碎屑流，在某些情况下，浊流可以转换为碎屑流。