深水重力流沉积

重力流沉积与沉积相

第二十三章重力流沉积及沉积相 第一节概述 浊流理论的提出，有的学者认为是碎屑岩研究的一场大革命（Walker l973）。这个概念的提出始于瑞士学者福雷尔（Forel,1887）对当时流入日内瓦湖的罗纳河的研究。冰川溶化携带大量的砂泥进入日内瓦湖后就不见了，他认为是因砂泥相对密度大，滑下去就成了浊流（当时又叫比重流）。戴利（Daly， 1936）引用了福雷尔的观察资料，探讨了海底的侵蚀作用，第一次强调了浊流是一种侵蚀作用很强的水下流，“密度底流是悬浮物在海底峡谷内形成，是陆棚内低水位时波浪的活动搅动了沉积物而发个的密度流，这些沉积物刻切大陆斜坡的峡谷”、奎恩和贝尔（Kuenen and BeIL I937）支持这一观点，并进行了一系列水槽实验，约翰逊（Johnson， 1938）称这种性质的水流为浊流。1961年鲍玛（Bouma）对复理石沉积进行研究，并概括的总结出有名的鲍玛层序（1962），以此作为鉴定古代浊流沉积的重要证据，把递变层理解释为浊流成因，具有划时代的意义，从实验室到野外观察都得到了证实。从而人们认识到在深海（湖）中沉积的碎屑物质是由高密度浊流搬运和堆积的。过去把砂、泥间互的复理石沉积，看作是由构造垂向频繁活动引起的深水和浅水交替沉积的产物，这种简单结论现已消除。浊流理论还能解释某些沉积反常现象，打破了多年来占据统治地位的砾石在岸边、泥沉积在深水的重力分异作用的概念。含深水化石泥岩夹层中的砂岩也可用浊流概念解释，它是浅水沉积的碎屑物质破搬进深水环境中再沉积的结果。 近二十年来，随着科学技术的发展，大力开展海洋和湖泊的研究，对这些环境的沉积作用有了许多新的认识、从而大大地充实了对深水浊流沉积的看法，使浊流概念发展为沉积物重力流的概念。海洋沉积物重力流的形成：搬运和沉积的一般模式参看图21-1。 广义的浊积岩概念是泛指由各种重力流成因的沉积物所形成的沉积岩。水下沉积物重力流包括泥石流、颗粒流，液化沉积物流和浊流，在这里浊流只是重力流的一种类型，这是浊流的狭义含意。 沉积物重力流物质可以来自狭谷长轴向岸的上端也可以来自短轴的两侧，又可以是多方向的。物质到达狭谷以后，总是沿狭谷长轴下倾方向流动。在狭谷下部，有部分最粗的砂砾沉积下来；到了狭谷出口处，由于它处于大陆斜坡到深海平原的转折处，因坡度变缓重力流速度骤减。大量碎屑物质在这里堆积下来形成扇状堆积体，称海底扇；细的碎屑物质再向前搬运，在海底平原上扩散开来，形成宽广平坦的席状浊积层。可见，海底狭谷、海底扇、海底平原是重力流搬运所经的途径、也是它的不同沉积场所。 总之，无论是在海洋还是在湖泊中，重力流都是沿水下斜坡或狭谷流动的、含大量砂泥并呈悬浮搬运的高密度底流。也就是说重力流与一般水流不用它是含大量泥、砂、砾石等碎屑物质的高密度流，这些物质呈悬浮状搬运在密度比它低的水体之下流动，而且流速很大，这是一种非牛顿流休。 特别值得提出的是1983年9月和10月在咸阳和南宁分别召开了两个全国性的重力流学术会议，这是我国建国以来举行的第一次沉积物重力流学术专业讨论会。以后，在陆续召开的 317

浊积岩重力流沉积及沉积相

第二十三章重力流沉积及沉积相 §23-1 沉积物重力流形成的基本条件和类型 一、形成条件 ●沉积物重力流属于非牛顿流体，其搬运和沉积作用不服从牛顿内摩擦定律。 ●重力流搬运的驱动力——主要是重力；因此沉积物重力流属于再搬运沉积体 系， ●它的发生地点——主要是海底或湖底的斜坡地带。 沉积物重力流的形成条件 1．足够的水深 ——是重力流沉积物形成后不再被冲刷破坏的必要条件。 ▲一般认为1500～1800m，最小水深100m（Klein认为是80m）。 最深达8000m（美国加利福尼亚岸外蒙特里深海扇）。 ▲足够的水深是相对的，海洋与湖泊有较大差异。 ▲其形成水深必须在风暴浪基面以下。 2．足够的坡度角 是造成沉积物不稳定和易受触发而作块体流运动的必要条件。 ▲一般认为，最小坡度角为3°～5°。但密西西比河三角洲的海底滑塌坡度角仅有0.5°； ▲重力流的密度对坡度有明显的补偿作用（Lüthi，1981）。 我国中、新生代断陷湖盆陡岸或缓岸都有重力流沉积物形成。计算结果表明，形成重力流的最小坡度角2°～3°即可，只要重力流与湖水之间有足够密度差，就具备了形成重力流的充分条件。 3．充沛的物源 ——是形成沉积物重力流的必要条件。洪水注入的碎屑物质 火山喷发的喷溢物质沉积物重力流物质来源 浅水的碎屑物质 碳酸盐岩物质物源成分——决定重力流沉积物类型。

随物源成分的变化，重力流沉积物类型也有规律地变化，如陕西洛南上张湾罗圈组重力流沉积物： 上部的浊流碳酸盐减少 下部的碎屑流和颗粒流陆源碎屑增多 4．一定的触发机制 ▲重力流沉积物的形成——属于事件性沉积作用。 ▲起因于一定的触发机制 洪水 地震 海啸 在巨浪等阵发性因素风暴潮 火山喷发直接或间接诱发下块体流除洪水密度流直 接入海或入湖外，大多数斜坡带沉积物→必须达一定厚度和重量→经滑 动、滑塌等触发机制→才能形成大规模沉积物重力流。 二、基本类型 1．海相沉积物重力流米德尔顿等(Middleton and Hampton，1973，1976)按支撑机理把沉积物重力流→泥石流(或碎屑流)、颗粒流、液化沉积物流和浊流4个类型。 ●纳丁等(Nardin et al.，1979；kruit l975)认为，无论陆源碎屑型或内源碳酸盐 型沉积物重力流，从岩崩、滑坡、块体流到流体流，在力学性质上均可构成弹性、塑性、粘性块体运动过程的连续统一体。 将沉积物重力流划分为： ●泥石流——水和粘土杂基支撑的块体流； ●碎屑流——含水的砾石级碎屑碰撞和杂基联合支撑的块体流； ●颗粒流——含水的砂级颗粒碰撞支撑的块体流和流体流； ●液化沉积物流——超孔隙压力支撑砂级颗粒的流体流； ●浊流——水、泥、砂等近于均匀混合由湍流支撑的浑浊流。 它们是统一机制下的连续统一体，是沉积物重力流不同阶段的演化产物。2．陆相沉积物重力流从不同角度可归纳如下各种类型（据赵澄林等，1988）：1）按物源：陆源碎屑型、碳酸盐碎屑型、火山碎屑型。2）按机制：洪