李華 何明薇 邱春光 王英民 何幼斌 徐艷霞 何瑞武

關(guān)鍵詞 等深流；等深流沉積；重力流；濁流；海底扇

0 引言

深海沉積是“源—匯”系統(tǒng)的終端部分[1?2]，不僅蘊(yùn)含了豐富的古海洋、古氣候及古構(gòu)造演化等重要信息[3?4]，而且具有良好的油氣勘探潛力[5?6]，也是海洋污染研究的重要研究手段之一[7]。深海中重力流和等深流較為常見，在陸緣沉積體系形成過程中扮演著重要角色。重力流從陸架區(qū)經(jīng)海底峽谷及水道順斜坡向下輸送沉積物可形成海底扇沉積[8?9]。等深流是由地球自轉(zhuǎn)而成的溫鹽環(huán)流，大致平行斜坡運(yùn)動(dòng)，持續(xù)作用可形成大規(guī)模的等深流沉積[10]。在同一地區(qū)的深海環(huán)境中等深流及重力流可相互影響并形成交互作用沉積，也稱等深流—重力流混合沉積[11?15]。早在20世紀(jì)60年代，前人在研究等深流沉積特征及形成過程時(shí)就提到，等深流可以改造重力流沉積[10，16?17]。Lovell et al.[18]在系統(tǒng)總結(jié)古代地層記錄中砂質(zhì)等深流沉積鑒別標(biāo)志時(shí)，提出了7種等深流與濁流交互作用沉積概念模式，但未進(jìn)行系統(tǒng)研究。隨著地球物理、淺鉆、巖心及水文測(cè)試等資料的不斷豐富，等深流與重力流交互作用沉積研究不斷深入，特別是近20余年，研究成果頗為豐富。本文基于近20余年國(guó)際沉積學(xué)領(lǐng)域及團(tuán)隊(duì)研究成果，對(duì)等深流與重力流交互作用的沉積類型、鑒別標(biāo)志、形成過程及地質(zhì)意義進(jìn)行探討，以提升等深流與重力流交互作用沉積研究認(rèn)識(shí)，促進(jìn)等深流與重力流交互作用沉積研究，推廣相關(guān)研究成果，完善深水沉積理論。

1 等深流與重力流交互作用沉積研究實(shí)例分布

近20余年，等深流與重力流沉積研究實(shí)例逐漸增多，研究手段和方法也不斷多樣化?，F(xiàn)代沉積研究主要基于地球物理、鉆孔、地化測(cè)試等資料。研究實(shí)例涉及加迪斯海灣[19?26]、巴西東部[27?29]、愛爾蘭西北洛克爾（Rockall）海槽[30]、西非下剛果盆地[31]、南海北部[32?34]、墨西哥灣[35]、南極洲[36?37]、東非[38]、加拿大東部[39?40]等地（圖1）。上述研究中，以加迪斯海灣地中海外流相關(guān)研究最為系統(tǒng)，成果最為豐富。

古代地層記錄中等深流與重力流交互作用沉積包括古地中海外流[41]、東非莫桑比克盆地[42?45]、南海北部珠江口盆地[46?49]、瓊東南盆地[50]及鶯歌海盆地中新統(tǒng)[51?52]、墨西哥灣上新統(tǒng)— 更新統(tǒng)[53]、威爾士志留系[54]、阿拉伯克拉通白堊系[55]、格林蘭島東部上白堊統(tǒng)[56]、塞浦路斯南部漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)[57?58]、阿根廷陸緣上白堊統(tǒng)[59]、加勒比海上白堊統(tǒng)[60]、摩洛哥南部中新統(tǒng)[61]、加津佐盆地上新統(tǒng)—更新統(tǒng)[62]、鄂爾多斯盆地西南緣奧陶系[63?68]等（圖1）。

總體而言，等深流與重力流交互作用沉積研究主要有以下特點(diǎn)：1）現(xiàn)代沉積研究較多，古代地層記錄中的研究實(shí)例相對(duì)較少，野外露頭研究最為薄弱；2）大西洋兩岸研究實(shí)例多，且多分布在北大西洋，而太平洋及印度洋研究較少；3）研究實(shí)例大多分布在深水油氣勘探潛力區(qū)。

2 等深流與重力流交互作用沉積類型

等深流一般流速較低，持續(xù)穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)[69]，而重力流多具瞬時(shí)性，能量往往高于等深流，兩者相互作用因相對(duì)能量、持續(xù)時(shí)間、海底地貌等影響而形成不同類型的沉積。基于研究資料及對(duì)象的不同，等深流及重力流交互作用沉積劃分方案較多[14，20，70]。1981年，根據(jù)陸緣位置、峽谷水道及水流方向等，Lovell et al.[18]劃分了陸隆、斜坡腳、峽谷水道、偏轉(zhuǎn)型等7種沉積類型[18]。Mulder et al.[14]結(jié)合地球物理、巖性等資料，劃分了等深流與濁流沉積互層（contourite and turbiditealternation）、等深流改造濁流沉積（redistribution ofgravity deposits by contour currents）及等深流與濁流同時(shí)作用沉積（interaction of synchronous contour andturbidity currents）。吳嘉鵬等[70]則將其劃分為等深流對(duì)前期重力流沉積改造、重力流對(duì)前期等深流沉積改造、重力流與等深流交互主導(dǎo)同一地區(qū)的沉積及等深流與重力流共同作用沉積。Stow et al.[69]將等深流與濁流沉積劃分為了等深流短距離搬運(yùn)濁流沉積（可以形成不對(duì)稱堤岸），總體為濁流沉積特征；等深流長(zhǎng)距離搬運(yùn)、改造濁流頂部或尾部沉積，成分特征為濁流沉積，而沉積特征多呈等深流沉積（復(fù)合漂積體/等深流沉積）；高能等深流改造頂部濁流沉積，可發(fā)育成熟度較高的濁流沉積，頂部侵蝕的濁流與生物擾動(dòng)較發(fā)育的泥質(zhì)及砂質(zhì)等深流沉積。基于上述方案的劃分依據(jù)、優(yōu)點(diǎn)及不足對(duì)比（表1），結(jié)合筆者所在團(tuán)隊(duì)對(duì)南海北部、東非、西非、巴西東部及鄂爾多斯盆地西南緣深水沉積的研究成果，認(rèn)為Mulderet al.[14]提出的劃分方案以沉積類型的物質(zhì)體現(xiàn)（包括巖性、產(chǎn)狀等特征）為基礎(chǔ)，野外及室內(nèi)便于開展研究，且分類較全，實(shí)際研究中可能更為實(shí)用。

3 沉積特征及鑒別標(biāo)志

本文主要采用Mulder et al.[14]劃分方案，認(rèn)為等深流與重力流交互作用沉積類型主要有三種，其特征分別如下。

3.1 等深流與重力流沉積互層

此類沉積研究基礎(chǔ)是重力流及等深流沉積的有效識(shí)別。其中，重力流沉積劃分方案較為成熟，研究成果較為豐富，目前用得較多的方案是根據(jù)流體支撐性質(zhì)劃分的碎屑流、顆粒流、液化流及濁流，各流體的沉積特征及鑒別標(biāo)志國(guó)內(nèi)外形成了普遍認(rèn)識(shí)，如濁流沉積的鮑馬序列、碎屑流沉積的泥礫（漂礫）、液化流沉積的變形構(gòu)造等，在此不再贅述[71?72]。另外，近年來重力流沉積研究也出現(xiàn)了較多較新認(rèn)識(shí)，包括異重流、臨界流、超臨界流沉積等[73?78]，因等深流與重力流交互作用沉積研究中涉及較少，在此不做重點(diǎn)闡述。

相對(duì)而言，等深流沉積的鑒別標(biāo)志尚未形成共識(shí)，相關(guān)鑒別標(biāo)志也多體現(xiàn)在現(xiàn)代沉積研究成果中，古代地層記錄中的等深流沉積鑒別標(biāo)準(zhǔn)尚待進(jìn)一步完善。結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究成果[18，68，79?85]，認(rèn)為等深流沉積特征一般包括：1）多形成于深水環(huán)境；2）成分豐富多樣，主要取決于物源供給；3）粒度分布較廣，從泥—礫級(jí)皆有，且以細(xì)粒為主；4）分選一般中等—好，局部分選極好；標(biāo)準(zhǔn)偏差δ1<0.8；在正態(tài)概率粒度曲線上，一般有2～3個(gè)沉積總體，其中跳躍總體斜率大；5）牽引流構(gòu)造較多，常見流水沖刷而成的侵蝕面，各種流水層理（交錯(cuò)層理、波痕、壓扁層理等）和組構(gòu)優(yōu)選（長(zhǎng)形顆粒定性排列）等；6）指向沉積構(gòu)造反映的古水流方向一般平行斜坡；7）具有獨(dú)特的層序，具有明顯的細(xì)—粗—細(xì)的沉積序列（單個(gè)層序厚幾十厘米至1米左右，可組成不同尺度的細(xì)—粗—細(xì)旋回）；8）一般發(fā)育強(qiáng)烈的生物擾動(dòng)構(gòu)造；9）多形成或保存于相對(duì)海平面上升（較高）時(shí)期；10）地震反射特征可以分為大、中及小三個(gè)尺度，大尺度的等深流沉積（一級(jí)地震反射特征）外形為席狀或丘狀，大致平行斜坡展布，底部發(fā)育大型的侵蝕、過路不沉積界面或不整合面；內(nèi)部常見低角度紋層下超于不整合面之上。常呈連續(xù)性中等—好弱—中振幅地震反射特征；中尺度的等深流沉積（二級(jí)地震反射特征）多為上凸透鏡狀，向下游遷移或加積，下超終止反射；小尺度的等深流沉積（三級(jí)地震反射特征）為連續(xù)平行—亞平行反射或波狀結(jié)構(gòu)（圖2）[86]。

盡管等深流沉積標(biāo)志性特征較多，但是由于研究手段、露頭局限及沉積現(xiàn)象多解性等因素，特別是露頭剖面上古代地層記錄中等深流沉積的有效識(shí)別難度較大，多解性也較強(qiáng)，甚至可能出現(xiàn)等深流沉積錯(cuò)誤鑒別[69]?；谏鲜鲈?，前人對(duì)等深流沉積的典型特征進(jìn)行了梳理及總結(jié)，認(rèn)為有效的等深流沉積鑒別需要從小、中、大三個(gè)尺度進(jìn)行[18，69，86?88]。小尺度（野外、鉆孔及室內(nèi)分析）研究包括沉積構(gòu)造、結(jié)構(gòu)成分、生物擾動(dòng)、古水流方向、地化特征、沉積序列、沉積旋回等特征。中尺度（沉積體、區(qū)域或組）研究包括小尺度特征是否符合等深流沉積特征，是否有濁流及其他性質(zhì)水動(dòng)力過程，沉積體的區(qū)域展布特征如何（小尺度資料及地球物理成果相結(jié)合）；區(qū)域性不整合面和凝縮層序，厚度變化及形態(tài)特征是否典型。與深水沉積伴生，具有中等尺度的沉積旋回厚度/特征（數(shù)厘米到米級(jí)）及其他與濁流和原地沉積明顯不同的特征。大尺度研究包括小、中尺度特征復(fù)合宏觀古環(huán)境、古海洋及古構(gòu)造特征（表2）。

3.2 等深流改造重力流沉積（改造砂）

等深流改造重力流沉積在深水中較為常見，沉積現(xiàn)象較為豐富。Stow et al.[83]認(rèn)為改造砂的主要特征包括：1）發(fā)育在等深流與重力流活躍區(qū)；2）生物擾動(dòng)/潛穴發(fā)育，頂部被改造，見反粒序及不規(guī)則粗粒沉積；3）雙向交錯(cuò)層理，粉砂巖中可見小型交錯(cuò)層理及生物擾動(dòng)；4）在濁流沉積序列中可見侵蝕突變；5）細(xì)粒沉積被搬運(yùn)/不沉積；6）與下伏濁積巖的結(jié)構(gòu)差異顯著（更干凈、分選更好、反粒序、粒度曲線呈負(fù)偏等）；7）與濁流沉積互層，雙峰或復(fù)雜多變結(jié)構(gòu)；8）濁積巖中部分細(xì)粒組分被淘洗、搬運(yùn)；9）有機(jī)碳含量極低；10）典型的濁流沉積序列（頂部缺失或被改造），不存在等深流沉積旋回層序。

Shanmugam[89?90]及Gong et al.[47]認(rèn)為改造砂通常成熟度較高，分選及磨圓較好，泥質(zhì)較少，不同規(guī)模的反粒序?qū)永?、交錯(cuò)層理、透鏡狀層理、脈狀層理、“S”形交錯(cuò)層理、雙黏土層等典型牽引流沉積構(gòu)造發(fā)育，向上突變（無(wú)侵蝕）接觸，底部突變到漸變接觸或存在內(nèi)部侵蝕沖刷面，厚度通常小于5 cm的薄層至紋層狀的砂以及韻律性砂泥互層或發(fā)育大量的砂層，概率累積曲線呈2～3段式。

筆者通過鄂爾多斯西緣奧陶系平?jīng)鼋M等深流改造濁流沉積研究發(fā)現(xiàn)[63?67]，其沉積特征主要有：1）石英顆粒為主，分選中等—較好，鈣質(zhì)、硅質(zhì)膠結(jié)，次棱角狀—次圓狀，粒徑多分布在兩個(gè)區(qū)域，基質(zhì)含量較少；2）概率累積曲線呈1～3段式，1～2段常見；3）雙向交錯(cuò)層理、平行層理、透鏡狀層理等發(fā)育；4）見介殼、少量三葉蟲碎屑；5）下粗上細(xì)沉積序列，上部見侵蝕，內(nèi)部見小型侵蝕面；6）微量元素含量較低；7）具有兩個(gè)古水流方向，一個(gè)平行斜坡、一個(gè)順斜坡向下，兩者大致垂直或大角度斜交；8）生物擾動(dòng)較發(fā)育（圖3）。

由于沉積構(gòu)造的多解性[69]，如平行層理、交錯(cuò)層理、復(fù)合層理等牽引流及濁流都可形成，雙黏土層及“S”形交錯(cuò)層理可能有內(nèi)潮汐參與。因此，筆者認(rèn)為等深流改造重力流（濁流）沉積的典型特征主要有以下幾個(gè)方面：1）重力流與牽引流沉積構(gòu)造都可能發(fā)育，其中雙向交錯(cuò)層理最為典型；2）足夠沉積構(gòu)造（交錯(cuò)層理、雙向交錯(cuò)層理、槽模）重塑的古水流系統(tǒng)具有兩個(gè)古水流方向，一個(gè)順斜坡向下，一個(gè)大致平行斜坡，兩者垂直或大角度斜交；3）無(wú)典型的等深流沉積特征（詳見3.1），與重力流沉積特征也有所不同。與重力流沉積相比，成熟度相對(duì)較高，分選及磨圓較好；4）單一沉積旋回內(nèi)（厚1 m以下），呈下粗上細(xì)沉積特征，頂部侵蝕特征明顯，內(nèi)部常見小型的波狀侵蝕；5）單個(gè)沉積旋回（單元）中，概率累積曲線1～3段式，下部1段為主，向上出現(xiàn)2～3段式。

3.3 等深流與重力流同時(shí)作用沉積

由于等深流能量一般弱于重力流，重力流沉積速率遠(yuǎn)高于等深流沉積，且重力流容易侵蝕破壞等深流沉積，導(dǎo)致沉積記錄中等深流與重力流同時(shí)作用沉積識(shí)別難度較大。目前，對(duì)該類型沉積的研究主要有兩種方法。一是基于現(xiàn)代水文測(cè)試、淺鉆（巖心）及地球物理資料綜合分析。二是基于地球物理資料，少量巖心，根據(jù)特殊地質(zhì)體進(jìn)行研究。對(duì)于該類沉積，主要是以三類特殊的沉積體系為載體（單向遷移水道、水道—堤岸體系、不對(duì)稱朵葉），通過內(nèi)部構(gòu)型剖析，分析其沉積過程。

單向遷移水道是深水沉積環(huán)境中較為常見的地貌，內(nèi)部可發(fā)育等深流漂積體（drift），等深流改造濁流沉積（圖4）[15，31，33，47?50，91?95]。目前研究發(fā)現(xiàn)，存在水道遷移方向與等深流運(yùn)動(dòng)方向相同及相反兩種現(xiàn)象[42?44，47?50]。水道—堤岸體系中水道可見單向遷移特征，水道兩側(cè)堤岸發(fā)育，部分堤岸上發(fā)育等深流沉積及沉積物波[38，44，94]。水道順等深流運(yùn)動(dòng)方向一側(cè)堤岸發(fā)育，而迎流一側(cè)堤岸發(fā)育程度相對(duì)較低。水道末端發(fā)育的不對(duì)稱朵葉，具有順等深流方向偏轉(zhuǎn)特征[14，44]?？傮w而言，由于深水單向遷移水道研究實(shí)例較少[94]，對(duì)其沉積特征因研究實(shí)例及資料不同而有所差異，且等深流與重力流同時(shí)沉積在地層記錄中還未有統(tǒng)一、有效的鑒別標(biāo)志，其典型特征需要后期結(jié)合更多實(shí)例進(jìn)行總結(jié)。

綜上所述，深水等深流、重力流、等深流改造重力流及原地沉積在巖性、結(jié)構(gòu)、沉積構(gòu)造、生物化石、沉積序列、古水流及產(chǎn)狀等方面具有一定的差異性（表3），在地層記錄中對(duì)上述沉積的有效鑒別是等深流與重力流交互作用沉積形成機(jī)理研究的前提。

4 形成機(jī)理

前人利用地球物理、巖心、分析測(cè)試及室內(nèi)物理模擬等手段，主要對(duì)現(xiàn)代等深流與重力流交互作用沉積形成機(jī)理進(jìn)行了半定量—定量研究。而對(duì)古代地層記錄中的交互作用沉積機(jī)理研究精度相對(duì)較低，多為定性描述性分析。物理模擬研究開展極少。上述3種研究成果大致如表4。由于篇幅所限，本文介紹5個(gè)較為典型實(shí)例。

Miramontes et al.[96]開展了等深流與濁流交互作用沉積的室內(nèi)物理模擬研究。模擬條件為濁流速度30 m3/hr，等深流速度10 cm/s、14 cm/s、19 cm/s，水道規(guī)模寬80 cm，深度3 cm，含砂率 17%，粒度133 μm，坡度11°。研究表明，濁流運(yùn)動(dòng)過程中，水道迎等深流一側(cè)形成了鋒面，進(jìn)而阻止?jié)崃鞯穆纭ｋS著等深流速度的不斷增加，水道順等深流一側(cè)堤岸較為發(fā)育，而迎流側(cè)相對(duì)不發(fā)育，水道遷移方向與等深流運(yùn)動(dòng)方向相反（圖5a，b）。

Mencaroni et al.[23]綜合地球物理、巖心、粒度、海洋學(xué)資料對(duì)加迪斯海灣現(xiàn)代濁流—等深流沉積體系形成進(jìn)行了較為深入的研究。研究區(qū)峽谷、等深流沉積、塊狀搬運(yùn)復(fù)合體、沉積物波發(fā)育及分布各有不同。峽谷順地中海外流一側(cè)等深流漂積體、濁流沉積更為發(fā)育，迎流側(cè)相反。等深流與內(nèi)波、濁流等形成的霧濁層控制沉積物的搬運(yùn)和沉積。通過研究認(rèn)為，高能的地中海外流深層水（等深流）在流動(dòng)過程中，可以與濁流、內(nèi)波共同作用。其中，等深流可對(duì)濁流等形成的霧濁層及濁流沉積物進(jìn)行搬運(yùn)，導(dǎo)致峽谷、水道迎流側(cè)遭受一定的侵蝕、搬運(yùn)作用，沉積速率較低，而順流一側(cè)，等深流漂積體、沉積物波及濁流沉積等更為發(fā)育。內(nèi)波可對(duì)峽谷、水道內(nèi)部濁流沉積進(jìn)行改造、搬運(yùn)及再沉積。

Campbell et al.[91]認(rèn)為等深流運(yùn)動(dòng)經(jīng)過重力流水道時(shí)，水道內(nèi)部順流一側(cè)等深流速度較高，沉積速率較低，而迎流一側(cè)等深流速度降低，沉積速率增大，同時(shí)水道內(nèi)部濁流受科氏力作用順等深流運(yùn)動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)，兩者共同作用可在水道內(nèi)部形成不對(duì)稱的水道充填（圖5d）。Gong et al.[31]在研究西非下剛果盆地單向遷移水道形成機(jī)理時(shí)，引入了“開爾文—亥姆霍茲旋渦”現(xiàn)象，認(rèn)為當(dāng)水道中濁流（超臨界流）速度為1.72～2.59 m/s，F(xiàn)r=1.11～1.38，與等深流（速度0.1～0.3 m/s）共同作用可形成7.07 m的密度跳躍層。當(dāng)開爾文—亥姆霍茲旋渦以0.87～1.48 m/s，4.0°～19.2°經(jīng)過水道時(shí)，可在水道順流一側(cè)發(fā)生侵蝕，迎流一側(cè)以沉積為主，最終在水道內(nèi)部形成不對(duì)稱充填結(jié)構(gòu)，并呈現(xiàn)單向遷移的特征（圖5e）。

de Castro et al.[41]基于地震、巖心資料，通過地震相、巖相、沉積物結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、粒度、沉積序列、遺跡化石組合、微量元素含量及比值等特征完成了加迪斯海灣古代地層記錄中等深流沉積及等深流改造重力流沉積研究。結(jié)果表明，研究區(qū)重力流峽谷/水道與等深流水道、漂積體發(fā)育。等深流改造重力流沉積多貧雜基、向上逐漸過渡為波紋層理細(xì)砂，生物擾動(dòng)較常見。高能的等深流可改造低密度濁流沉積，內(nèi)部可見侵蝕、改造、凝縮段、沉積間斷等。從短周期來看，等深流改造重力流沉積具有多期性，而從長(zhǎng)周期來看，等深流與重力流交互作用沉積過程與沉積物供給和等深流速度相關(guān)。

上述研究實(shí)例和其他研究實(shí)例都有一個(gè)相似點(diǎn)，即綜合利用地球物理、野外露頭、室內(nèi)分析及沉積模擬等手段對(duì)等深流與重力流相互作用形成過程進(jìn)行了較多研究，沉積模式主要為等深流與重力流沉積互層、等深流改造重力流沉積及等深流與重力流同時(shí)作用沉積三種（圖6）[42]。

等深流與重力流沉積互層在地層記錄中較為常見，代表等深流與重力流交替主導(dǎo)。重力流活躍時(shí)期，沉積物可通過峽谷、水道向下搬運(yùn)，發(fā)育水道—堤岸及朵葉。重力流末期及間歇期，等深流持續(xù)作用，可對(duì)深水原地沉積物、早期濁流沉積等進(jìn)行搬運(yùn)，最終形成等深流沉積。隨后，新一期重力流爆發(fā)時(shí)，一方面因重力流能量較高，可在一定程度上破壞早期的等深流沉積；另一方面，早期的等深流沉積，特別是丘狀漂積體等凸起地貌，可影響重力流的運(yùn)移路徑及堆積場(chǎng)所。

持續(xù)高能的等深流可改造早期的重力流沉積，也可影響重力流頂部的低密度濁流，使得重力流沉積物順等深流運(yùn)動(dòng)方向搬運(yùn)，形成順等深流方向偏轉(zhuǎn)的不對(duì)稱海底扇/朵葉。在順流一側(cè)，根據(jù)改造程度不同可形成沙丘、沉積物波、席狀砂等，沉積物成熟度相對(duì)較高。

等深流與重力流同時(shí)作用沉積主要發(fā)生在重力流能量較低，等深流能量較高時(shí)。這類沉積在現(xiàn)代沉積實(shí)例中報(bào)道較多[15，31，33，42?50，90?94]。當(dāng)?shù)壬盍鹘?jīng)過重力流水道時(shí)，可以對(duì)低密度濁流進(jìn)行順等深流運(yùn)動(dòng)方向搬運(yùn)，同時(shí)對(duì)水道迎流一側(cè)堤岸沉積進(jìn)行改造，導(dǎo)致水道順流一側(cè)堤岸更為發(fā)育。水道內(nèi)部形成不對(duì)稱的充填，長(zhǎng)時(shí)間作用，形成不對(duì)稱的水道—堤岸體系，水道整體表現(xiàn)遷移特征，遷移方向與等深流運(yùn)動(dòng)方向相同或相反[14，43]。

5 地質(zhì)意義

5.1 油氣地質(zhì)意義

目前，在西非、巴西、墨西哥灣、南海北部及圭亞那盆地等地區(qū)的重力流沉積中獲得了大量油氣勘探突破[97]，表明重力流沉積（海底扇）具有重要的油氣勘探潛力。此外，粗粒的等深流沉積也可成為良好的油氣儲(chǔ)層[98]，阿拉伯地塊等深流沉積相關(guān)油氣勘探已有數(shù)十年的歷史[55]，加迪斯海灣粗粒等深流沉積孔隙度達(dá)50%[99]，墨西哥灣等深流改造重力流沉積含砂率接近80%，孔隙度為25%～40%，滲透率為（100～1 800）×10-3 μm[53]。同時(shí)，細(xì)粒的等深流沉積可成為“粗粒”儲(chǔ)層（重力流、等深流及等深流改造重力流沉積）的有效封蓋層[100]。Fonnesu et al.[42]在研究東非莫桑比克北部Coral及Mamba氣田等深流與濁流同時(shí)沉積形成過程時(shí)，認(rèn)為不對(duì)稱水道從軸部到堤岸地震振幅從強(qiáng)到弱逐漸發(fā)生變化。水道順等深流方向一側(cè)發(fā)育偏轉(zhuǎn)型朵葉、沉積物波及水道相關(guān)漂積體。砂巖成熟度高，雜基含量少。遠(yuǎn)離海底扇軸部發(fā)育薄層細(xì)砂，發(fā)育波痕、平行層理砂巖，泥質(zhì)披覆、泥礫，見雙向紋層。晚期的次級(jí)水道砂地比高，為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層；孤立水道（isolated channel）砂地比中等，為有利儲(chǔ)層；水道順等深流方向發(fā)育偏轉(zhuǎn)型朵葉及等深流漂積體，砂地比較低，為潛在儲(chǔ)層（圖7）

5.2 古環(huán)境信息

等深流與重力流交互作用沉積蘊(yùn)含豐富的古環(huán)境信息。地層記錄中等深流沉積的類型、規(guī)模及演化反應(yīng)小周期速度、溫度、鹽度及地形等變化，以及長(zhǎng)周期的冰期—間冰期、古構(gòu)造、古海洋及古氣候的變化[101?104]。然而，目前對(duì)等深流與重力流交互作用沉積與古環(huán)境的內(nèi)在聯(lián)系研究極少，相關(guān)研究聚焦沉積特征及過程分析，且對(duì)古環(huán)境研究多基于區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，全球相對(duì)海平面升降及古氣候等成果，對(duì)等深流與重力流沉積層段的古環(huán)境恢復(fù)研究較為薄弱，研究精度較低。同時(shí)，在等深流與重力流活動(dòng)與古環(huán)境變化關(guān)系研究中，分別對(duì)等深流、重力流沉積與古環(huán)境關(guān)系研究較多，等深流與重力流混合沉積和古環(huán)境整體研究較少。本文選取地球物理及野外露頭，研究成果較為系統(tǒng)的兩個(gè)實(shí)例進(jìn)行闡述。其中，鄂爾多斯盆地野外露頭研究對(duì)古環(huán)境進(jìn)行了較為系統(tǒng)的恢復(fù)，精度較高，但是典型剖面少。阿根廷東部等深流—濁流沉積展布規(guī)律研究比較系統(tǒng)，但是古環(huán)境恢復(fù)研究精度低。

利用巖相、微量元素及同位素等對(duì)鄂爾多斯南緣奧陶系平?jīng)鼋M深水沉積研究中發(fā)現(xiàn)：1）該區(qū)等深流、濁流、碎屑流及等深流改造濁流沉積較為發(fā)育；2）等深流、重力流、等深流改造重力流、原地沉積的巖相及地化特征明顯不同；3）從下至上，相對(duì)海平面、古鹽度及古氣候可大致分為3個(gè)變化旋回；4）等深流在相對(duì)海平面上升，古鹽度突變，氣候濕潤(rùn)時(shí)較為活躍，有利于等深流沉積的發(fā)育。相反，重力流主要發(fā)育在相對(duì)海平面下降、氣候干燥及構(gòu)造活動(dòng)較為活躍時(shí)期（圖8）[66，104]。

基于地球物理資料及前人成果調(diào)研，阿根廷東部陸坡白堊系等深流—濁流沉積類型、規(guī)模及演化與區(qū)域構(gòu)造事件、全球相對(duì)海平面升降、缺氧事件和古環(huán)流關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，交互作用沉積規(guī)模超過280 000 km2，其主要受控于岡瓦納分裂（125 Ma）及南大西洋打開。等深流—濁流沉積發(fā)育可分為：1）初始階段（約125～89.8 Ma）（阿普特—康尼亞克階），陸緣熱沉降，濁流沉積開始發(fā)育；2）開始階段（約89.9～81 Ma）（康尼亞克—坎潘階），南東向運(yùn)動(dòng)的濁流及南西向運(yùn)動(dòng)的“低能”等深流開始活動(dòng)；3）成長(zhǎng)階段（約81～66 Ma）（坎潘—馬特里赫特階），濁流與等深流最為活躍；4）埋藏階段（約66 Ma）以來至今（古新統(tǒng)），等深流持續(xù)活躍至今，等深流沉積一直發(fā)育。四個(gè)階段與研究區(qū)的古海洋變化，特別是南大西洋深水環(huán)流的運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。另外，等深流—濁流沉積體系還受地形地貌、構(gòu)造事件、環(huán)流系統(tǒng)及周期性濁流影響[59]。

5.3 地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估

海底滑坡、碎屑流、濁流等重力流及相關(guān)沉積在深水環(huán)境中較為常見，可形成峽谷、水道、階坎、沙波、麻坑、陡坡等復(fù)雜地貌，可造成海底設(shè)施，如海底管線、電纜、光纜、鉆井平臺(tái)等損壞，也可給海岸地區(qū)人民的生命及財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大損失[105?111]。因此，重力流相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害研究與預(yù)防極為重要。

南海北部珠江口盆地荔灣3-1氣田管道區(qū)的海底扇峽谷、滑坡及滑塌、古珊瑚礁、海底沙波和大型波痕、陡坎、陡坡及斷崖、碎屑流和濁流沉積極為常見，其威脅海底管道的鋪設(shè)和運(yùn)行安全[105?108]。通過高分辨率地震及多波束等資料研究發(fā)現(xiàn)，南海北部珠江口盆地、瓊東南盆地及鄰區(qū)的海底滑坡（MTD）極為發(fā)育，總體可劃分為8個(gè)區(qū)域。其中，珠江口盆地中部白云地區(qū)（區(qū)域I）古滑坡規(guī)模巨大，相對(duì)穩(wěn)定；而海底峽谷區(qū)（區(qū)域II）滑坡規(guī)模較小，但頻率較高；白云滑坡東西兩側(cè)（區(qū)域III）發(fā)育蠕動(dòng)變形，再次發(fā)生滑坡機(jī)率較高，直接危害較大；珠江口盆地與瓊東南盆地結(jié)合部（區(qū)域V）因陸坡陡，滑坡風(fēng)險(xiǎn)高；瓊東南盆地中東部（區(qū)域VI）古滑坡多，規(guī)模大，發(fā)生頻率高，未來海底滑坡概率極高，可能帶來較嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害；瓊東南盆地西部（區(qū)域VII）古滑坡數(shù)量相比區(qū)域VI數(shù)量較少，但是規(guī)模更大，未來滑坡風(fēng)險(xiǎn)仍較高，潛在地質(zhì)災(zāi)害高；西沙群島（區(qū)域VIII）海底滑坡較為頻繁，以中小型為主，未來直接風(fēng)險(xiǎn)概率高（圖9）[105]。

相對(duì)而言，等深流沉積相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害研究較少。實(shí)際上，等深流沉積發(fā)育位置和規(guī)?？煽刂坪５椎孛残螒B(tài)及堆積樣式，進(jìn)而可能帶來滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。Miramontes et al.[109]研究了地中海北部等深流漂積體、半深海沉積、濁流沉積對(duì)斜坡穩(wěn)定性的影響（圖10）。研究發(fā)現(xiàn)，1）研究區(qū)東部發(fā)育塊狀搬運(yùn)復(fù)合體、丘狀漂積體、涂抹型漂積體；西部發(fā)育峽谷、半深海沉積及涂抹型漂積體；2）半深海沉積坡度一般小于5°，安全系數(shù)較高；涂抹型漂積體坡度達(dá)11°，安全系數(shù)較低；3）等深流漂積體的地貌形態(tài)（陡坡、丘狀）控制斜坡的穩(wěn)定性。涂抹型漂積體下部坡度較高，容易發(fā)生滑塌；4）陡坡及高能的等深流侵蝕可誘發(fā)海底滑坡。

6 主要問題及發(fā)展方向

等深流及重力流交互作用沉積研究時(shí)間較長(zhǎng)，成果較為豐富，但在鑒別標(biāo)志、形成機(jī)理及地質(zhì)意義研究等方面仍較為薄弱。

（1） 重視綜合研究，增加實(shí)例分析

與三角洲、河流、海底扇等相比，等深流與重力流交互作用沉積研究仍然薄弱。其中，現(xiàn)代等深流及重力流交互作用沉積研究較多，主要采用地球物理資料，結(jié)合少量巖心、水文測(cè)試，宏觀分析。該方面研究較為系統(tǒng)，但精度相對(duì)較低。未來10年，結(jié)合豐富的物理海洋資料，開展地球物理（地震、多波束）、水文測(cè)試、巖心（淺鉆）及分析測(cè)試等綜合研究，在精度提高的同時(shí)，定量—半定量揭示等深流與重力流混合沉積物的搬運(yùn)及沉積過程是重要的發(fā)展方向之一。

古代地層記錄中等深流與重力流沉積研究存在實(shí)例較少，精度低等不足。因此，注重現(xiàn)代與古代研究相結(jié)合可大力推動(dòng)等深流與重力流交互作用沉積研究步伐，推廣相關(guān)研究成果。其中，提高等深流—重力流活動(dòng)與古環(huán)境變化的內(nèi)在聯(lián)系（等深流—重力流混合沉積的主控因素）及沉積過程分析的精度極為重要。

室內(nèi)物理模擬研究精度高，但模擬條件較為簡(jiǎn)化，主控因素較為單一。目前，國(guó)內(nèi)外開展等深流與重力流交互作用的物理模擬研究極少，需要進(jìn)一步開展不同速度的等深流影響下，不同類型（碎屑流、濁流、不同組分的重力流等）、不同時(shí)間（早期、中期、晚期及間歇期）、不同地區(qū)（上、中、下陸坡，不同坡度、不同地貌）、不同沉積單元（不同類型的水道、水道—堤岸、水道—朵葉等）的重力流在變化過程中沉積物的搬運(yùn)方式、距離、沉積分布研究。

（2） 完善鑒別標(biāo)志

現(xiàn)代沉積研究主要是對(duì)不同地區(qū)實(shí)例進(jìn)行分析，缺乏不同沉積背景下等深流與重力流交互作用典型特征系統(tǒng)化總結(jié)。古代地層記錄中實(shí)例相對(duì)較少，且?guī)r心少，難以發(fā)現(xiàn)有效沉積記錄，且多解性較強(qiáng)；地球物理資料重在形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征鑒別，較難甄別地震反射特征類似的沉積體；野外露頭的等深流、內(nèi)潮汐、改造砂、復(fù)合流沉積鑒別標(biāo)志不系統(tǒng)，有效鑒別難度大（規(guī)模、特殊現(xiàn)象、多解性）。在后續(xù)研究中，一是結(jié)合已有現(xiàn)代研究成果，總結(jié)和提煉一套適合不同背景下等深流與重力流交互作用沉積的鑒別標(biāo)準(zhǔn)，二是加大古代地層記錄中交互作用研究力度，完善鑒別標(biāo)志，三是結(jié)合現(xiàn)代、古代及物理模擬研究成果，綜合物理海洋及深海觀察等最新認(rèn)識(shí)，不斷完善適合不同研究方法的等深流與重力流交互作用沉積鑒別標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)促進(jìn)相關(guān)研究極為重要。

（3） 闡明形成機(jī)理

等深流與重力流交互作用形成機(jī)理主要核心問題是兩種性質(zhì)的水動(dòng)力作用下，沉積物的搬運(yùn)及沉積規(guī)律，這涉及沉積過程及主控因素兩個(gè)關(guān)鍵問題。

等深流與重力流相對(duì)能量的大小。等深流與重力流流體性質(zhì)截然不同，兩者的相對(duì)能量高低與主導(dǎo)地位密切相關(guān)，直接控制沉積物的搬運(yùn)和堆積。等深流速度一般較低（小于0.3 m/s），持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)且穩(wěn)定，但其水團(tuán)規(guī)模一般較大，沉積物搬用通量較高，能量總體較強(qiáng)，特別是在海峽或運(yùn)動(dòng)路徑突變處速度可達(dá)3 m/s，也可形成規(guī)模較大、較粗的等深流沉積（加迪斯海灣見粗砂、礫質(zhì)沉積，鄂爾多斯西南緣發(fā)育砂屑、中砂—細(xì)砂沉積）。而重力流能量一般較高，速度較大，但具有瞬時(shí)性，通常為幕式侵蝕/沉積。然而，重力流因規(guī)模（大、?。⒉课唬ǖ撞恳话愦?，頂部細(xì)；頭部、頸部、體部及尾部粒度差異較大）、時(shí)間（早期、中期、末期及間歇期）、位置（上、中、下陸坡及盆地）及沉積單元（峽谷、水道、水道—堤岸、朵葉）的不同而導(dǎo)致速度、能量差異迥異，這導(dǎo)致等深流與重力流共同作用過程復(fù)雜多變，在此過程中沉積物何時(shí)搬運(yùn)？如何搬運(yùn)？搬運(yùn)至哪？三個(gè)問題是今后研究的重要內(nèi)容。

等深流與重力流交互作用沉積的主控因素。等深流與重力流相對(duì)能量的高低使得其水動(dòng)力性質(zhì)（牽引流vs.重力流）、流動(dòng)強(qiáng)度（Fr）、流態(tài)（Re）等有所不同，進(jìn)而導(dǎo)致沉積物的搬運(yùn)時(shí)間、方式及沉積各有差異。且除了速度及能量等直接控制因素之外，等深流與重力流交互作用還受物源供給、相對(duì)海平面升降、冰期—間冰期、古氣候、古構(gòu)造的影響，因此在開展地質(zhì)歷史時(shí)期內(nèi)的研究還需綜合、系統(tǒng)分析其間接控制因素。總之，有必要開展多方法、多尺度、多維度、多條件下等深流與重力流交互作用沉積過程及主控因素研究，提升其形成機(jī)理研究認(rèn)識(shí)。

（4） 挖掘古環(huán)境信息，探索油氣勘探潛力，評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害

等深流與重力流交互作用的沉積類型、規(guī)模、分布及演化是古海洋、古氣候、古構(gòu)造等變化的綜合體現(xiàn)。同時(shí)，等深流與重力流交互作用沉積中，粗粒的等深流沉積，重力流沉積，等深流改造重力流沉積具有良好的油氣儲(chǔ)集性能，細(xì)粒沉積可形成理想的烴源巖及蓋層，其可形成自生自儲(chǔ)自蓋的油氣藏。此外，等深流與重力流共同作用會(huì)產(chǎn)生不同規(guī)模的侵蝕和沉積，進(jìn)而形成丘狀、陡坡、陡崖、階坎等地貌，可誘發(fā)海底滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。目前，對(duì)于等深流與重力流交互作用沉積相關(guān)古環(huán)境研究較為薄弱，油氣勘探潛力也未受到足夠的重視，地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估及預(yù)測(cè)研究更為薄弱。值得慶幸的是，隨著深水沉積研究特別是古代地層記錄中相關(guān)研究的不斷深入，等深流與重力流交互作用沉積逐漸成為古環(huán)境恢復(fù)的重要載體；油氣勘探家及石油地質(zhì)學(xué)家也因深水油氣勘探的不斷突破而逐漸重視等深流與重力流交互作用沉積的油氣勘探潛力及地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防。綜上，加大古環(huán)境恢復(fù)及油氣勘探潛力挖掘，重視地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估是后續(xù)研究工作的發(fā)展方向之一。