重力流
重力流
2.重力流的机械搬运和沉积作用沉积物重力流(gravity flow)是水下由重力推动的一种含大量碎屑沉积物质(包括粘土)的高密度流体。
当这种流体在斜坡上聚积，其位能大于与底面或与水体界面的摩擦阻力时，便产生流动，逐渐形成高速的重力流。
重力流的沉积过程常常是在一定位置上整体沉积。
在流动时，以整体形式搬运，并且有明显的边界，所以有人把重力流称为整体流(块体流)。
米德尔顿和汉普顿(Middlton and Hampton,1973)对水底重力流进行了系统研究，根据颗粒的支撑机理和堆积的沉积物类型，可分成四类，即泥石流、颗粒流、液化流和浊流。
(1)泥石流（碎屑流, debris flow）定义：是一种含有大量粗碎屑和粘土、呈涌浪状前进的粘稠流体。
换句话说：是一种砾、砂、泥和水相混合的高密度流体。
发育部位和条件：在陆上山麓环境中常见。
泥石流流动所需坡度大于牵引流，一般为5°左右。
在水体中也能形成泥石流，如峡谷的源头处，海底扇的顶部。
但水体中的泥石流易被周围的水稀释，凝聚力减少，颗粒粒度变细，逐渐失去泥石流性质。
组成：泥石流中含水量仅40-60%，密度为2-2.4，粘度可高达100Pa·s (纯水仅0.001Pa·s)。
形成机理:由“基质凝聚力”支撑，即砂砾在块体内被填隙的粘土和水的基质起着支撑和搬运动力（泥和水混合组成的杂基支撑着砂、砾使之呈悬浮状态被搬运）。
沉积特征: 基质支撑结构的砾石质泥岩或含砾粗砂质泥岩。
水下重力流的四种类型(2)颗粒流（grain flow）定义：颗粒之间没有粘结力或凝聚力的流体（无凝聚力颗粒（砂、砾）所组成的重力流）。
发育部位和条件：未固结的颗粒沉积物(物质基础)，斜坡(部位)，地震、风暴（诱发因素）。
颗粒的扩散应力是颗粒流能形成流体的基本因素，它促使沉积物“液化”，未固结的砂体是经过分选、冲洗较彻底的高能产物，因突然受地震、暴风浪的强烈作用，使局部斜坡变陡或沉积物不稳而崩落，并顺坡高速向深部流动，最后在坡脚散开而沉积。
12重力流
海 底 扇 相 模 式
Bill Yu
图 8—25 扇中水道形态与充填（据 Kolla 和 Coumes，1987）
Bill Yu
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（三）深水扇体相模式
1、点物源——富泥型 点物源 富泥型
Bill Yu
点物源——砂泥型 砂泥型 点物源
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点物源——富砂型 富砂型 点物源
线物源——砂泥型 砂泥型 线物源
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线物源——富砂型 富砂型 线物源
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线物源——富砾型 富砾型 线物源
Bill Yu
第八章
第一节
重力流沉积体系
沉积物重力流概念、 沉积物重力流概念、分类及基本特征
1、流体得力流：使砾、砂、粉砂、粘土等物质借助液态流 流体得力流：使砾、 粉砂、 体由高向低流动，服从牛顿流体定律。 体由高向低流动，服从牛顿流体定律。 2、沉积重力流：砾、砂、粉砂、粘土等沉积物和水体混合 沉积重力流： 粉砂、 物在重力作用下进行的流动，不服从牛顿流体定律。 物在重力作用下进行的流动，不服从牛顿流体定律。
Bill Yu
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碟 状 构 造
Bill Yu
低密度与高密度浊流的特征与区别
Bill Yu 高密度浊流的沉积层序
第二节 一、重力流形成条件
沉积物重力流形成机理
沉 积 物 重 1、足够的水深 力 流 2、足够的坡角 的 搬 3、等效水退（不稳定背景） 等效水退（不稳定背景） 运 4、充沛的物源 5、一定的触发机制 过 程
二、重力流分类
类型
支 撑 类 型 沉 积 物 剖 面 岩 石 类 型
碎屑流
颗粒流
液化流
浊流
重力流沉积物连续统一体示意图
重力流的分类及主要流体特征
科技视界
重力流的分类及主要流体特征
宋艺 渊长江大学地球科学学院袁湖北 武汉 430100冤
揖摘 要铱沉积物重力流是一种在重力作用下发生流动的弥散有大量沉积物的高密度流体袁碎屑流和浊流较为常见沉积物重力流的流体特 征即流变特征遥 研究认为袁自然界中广泛存在的碎屑流和浊流在形成发展和消亡过程中存在着多种流态之间的转换袁这种流体发育的最终阶段 特征决定了重力流沉积体系的形态与类别袁进而阐述了流体性质转换理论在沉积体系识别中的作用遥
conversations between the little boy and the operator, what kind of person do you think the operator was?冶 学生通过对文章中小男孩与接线员对话 的阅读袁纷纷提出自己的看法袁有的说院野She was kind ,because it was not her work to answer the boy爷s phone and help him.冶 有 的 说 野she was
故障出现后袁为了抢时间袁尽快启机袁没有保留野halt冶后 cpu 内数据袁 给故障分析造成极大困难袁甚至不能明确确认故障具体原因遥 建议花几 分钟时间袁提取 PLC 停机的必要故障数据后袁再重新启动 plc袁排除故障遥 4.8 CPU 状态显示建议
从这次故障来看袁当 cpu 发生野halt冶后袁上位机及 SIS 显示的是发 生故障前的 cpu 状态袁 不能显示故障后的状态遥 但是根据试验 cpu 野halt冶后袁其豫SW61 状态字仍然有效袁只是由于野halt冶后袁程序停止运 行袁不能将豫SW61 解析为定位变量遥 解决这一问题可采用在上位机及 SIS 接口机上安装施耐德 OFS 驱动软件袁其能访问 quantum PLC 状态 字变量袁豫SW 直接进入上位机袁避免故障遥 4.9 维护人员增加巡检次数袁重点检查 CPU 运行状态袁确保 CPU 故 障及时处理遥
压力流和重力流
压力流和重力流压力流；周围被约束、没有自由表面(液体和气体的分界面)的液体流动。
最常见的压力流是满管流（见管流），即液体充满管道的流动。
液体未充满管道的流动遵循无压流的规律。
压力流按其流动特性是否随时间改变可分为定常压力流和非定常压力流。
定常压力流流动特性不随时间改变的压力流。
研究定常压力流的目的在于找出管道特性和流动特性之间的关系，这种关系随流动状态而不同。
在直线圆形管道中，如流动特性不沿流程改变则称为均匀流，这时流动状态随管道雷诺数Re=vD/ν而改变,式中v为平均流速,D为管道直径,ν为运动粘性系数。
雷诺数小于2000时为层流；向湍流过渡的雷诺数在2000～4000之间；4000以上为湍流。
定常压力流的流动特性和管道特性之间的关系，可参见管流。
非定常压力流流动特性随时间改变的压力流。
管道阀门启闭，水力机械启动、负荷改变或停机过程中的流动皆是不定常压力流。
若关闭或停机的速率很快，由于水流的惯性，液体将被压缩而产生水击。
分析这一流动时必须考虑液体的可压缩性。
分析可压缩非定常压力流时,常用平均流速v、压力p、管道横截面积A、密度ρ等量,并将流动简化为一维问题。
这时流动特性是距离s和时间t的函数。
连续性方程为：。
运动方程为：+Aρ|v|v/2D=0。
上式中z为管道高程；f为摩擦系数，它是雷诺数Re和管道内壁相对粗糙度ε/D的函数(见管流)；第四和第五项分别代表重力和管壁摩擦阻力的作用。
液体受压缩时的状态方程为，由此推出：,式中K 为液体的体积弹性模量。
如果不考虑管壁的惯性，则弹性圆形管道的变形方程为，由此推出：,式中δ为管壁厚度；E为管壁材料的弹性模量。
略去高阶小量后可得出下列方程组：, , 式中c为压力波传播速度。
这是一组双曲型微分方程,可用有限差分方法或特征线法进行数值计算。
应用这些方程可计算水击压力。
重力流；由重力而引起的气流和水流。
所谓重力流就是没有压力的情况下，完全依靠排水管道的倾斜坡度（高差）重力自流。
23重力流(王)
基质强度支撑的泥石流
5
2、颗粒流（grain flow）
是一种颗粒之间没有粘结力 或凝聚力的流体。如风成沙丘 的突然垮榻后的砂。
（1）支撑机理
颗粒之间相互碰撞产生的扩 散应力。
（2）沉积特征
颗粒流搬运物中几乎不含 粘土物质，一般为砂，少量粗 砂和砾石。因此，其沉积产物 以砂为主，可有少量粗砂或砾 石呈漂浮状分布于细砂中。
7
3、液化沉积物流（fluidized sediment flow）
（1）支撑机理
颗粒间的向上运动的孔隙压力。
（2）沉积特征
砂、粉砂为主，可有少量泥， 部分具分选，下部粗的可具粒级 递变；沉积物中可具板状纹理和 似透镜状纹理，常见碟状、火焰、 包卷构造，底部可见多种底模构 造。
靠具超孔隙压力的粒间水 流动支撑的液化沉积物流
第二十三章 重力流沉积及沉积相
1
第一节 沉积物重力流形成的基本条件和类型
一、形成条件
（1）充沛的物源：是形成重力流的首要条件，浅水、斜坡
区碎屑物质和碳酸盐物质的大量堆积。
（2）一定的触发机制：形成重力流的必要条件，如洪水、
地震、海啸、巨浪、风暴潮和火山喷发等因素直接或间接诱 发。
（3）足够的坡度：是造成沉积物不稳定和易受触发而形成
纹层理和上攀波状层理，包卷层 理、滑塌变形层理；是在A段和B 段沉积后，浊流转变为低密度流, 出现了牵引流水流机制所致。
18
D段——上平行纹层段： 由泥质粉砂和粉砂质泥组 成，具有断续平行纹层。 是由薄的边界层流造成的， 厚度不大。
19
E段——泥岩段： 为块状泥岩，E段和D 段有时不好区分，两 者均属低密度重力流 沉积。
靠颗粒碰撞的分散 应力支撑的颗粒流
重力流的概念及形成条件
重⼒流的概念及形成条件今天开始要介绍重⼒流沉积的相关知识，先来看看重⼒流的概念。
重⼒流是海洋或湖泊中，在重⼒的作⽤下，沿⽔下斜坡或峡⾕流动的，含⼤量泥砂并呈悬浮状态搬运的⾼密度底流。
从下图可以看到，重⼒流为通过海底峡⾕形成在⼤陆坡与洋盆之间的扇形体，也就是之前介绍过的陆隆区域，陆隆就是由⼀系列的海底扇相互叠合交叉形成的。
这⾥有个观点需要注意，重⼒流与牵引流的区别就在于，重⼒流中碎屑物是主动的、流⽔是被动的，碎屑物带着流⽔运动；⽽牵引流中碎屑物是被动的、流⽔是主动的，流⽔带着碎屑物运动。
同时，重⼒流是⼀种底流，底流就是在流体的底部运动，这也是由于它的密度⼤所造成的，属于其重要的特征之⼀。
下⾯来看看重⼒流的类型，按照流体的⽀撑机理主要可以分为4类：碎屑流、颗粒流、液化流和浊流。
碎屑流是以基质⽀撑，这⾥的基质⼀般是指粘⼟、细粉砂，从图中可以看到碎屑流中砾⽯是漂浮在粘⼟细粉砂杂基之中的；颗粒流是以颗粒为⽀撑的，依靠颗粒与颗粒碰撞流动。
液化流是以颗粒间的超孔隙压⼒⽀撑的，就是说颗粒与颗粒之间的流体压⼒⼤于上覆地层的压⼒，沉积物可以在其中流动。
浊流是由湍流⽀撑的，形成的岩⽯为浊积岩，具有鲍马序列。
再来看重⼒流的形成条件，主要有以下四点：1、重⼒流是在⼀定的滞⽔环境和⾜够的⽔深，为风暴浪基⾯之下，太浅会被风暴搅起再沉积；2、⾜够的坡⾓；3、充沛的物源；4、⼀定的触发机制，⽐如构造运动、洪⽔、地震、海啸巨浪、风暴潮和⽕⼭爆发。
今天先更新到这，下次讨论浊积岩的基本特征。
Ps：湍流是流体的⼀种流动状态。
当流速很⼩时，流体分层流动，互不混合，称为层流，也称为稳流或⽚流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加⽽增加，此种流体称为过渡流；当流速增加到很⼤时，流线不再清楚可辨，流场中有许多⼩漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合。
这时的流体作不规则运动，有垂直于流管轴线⽅向的分速度产⽣，这种运动称为湍流，⼜称为乱流、扰流或紊流。
第9章重力流沉积及沉积相
第9章--重力流沉积及沉积相第9章重力流沉积及沉积相第一节概述一、浊流理论的意义浊流理论的提出，可算作碎屑岩研究的一场大革命（Walker,1973）。
明确提出浊流和浊流岩概念的是Johnson（1938），里程碑是1950年Kuenen and Migliorini的文章《浊流是形成递变层理的原因》以及1962年鲍玛发现鲍玛层序。
浊流理论解释了许多以前无法解释的现象，更找到了丰富的油气。
一方面，人们认识到深海（湖）中沉积的碎屑物质是由高密度浊流搬运和堆积，因而消除了认为砂泥间互的复理石沉积是由构造垂向频繁活动而引起深水和浅水交替沉积的产物的简单结论；另一方面，浊流理论还能解释某些反常现象，打破了多年来占统治地位的砾石在岸边，泥质沉积在深水的重力分异作用的概念。
二、重力流简介（一）浊积岩的广义概念广义的浊积岩是泛指形成于各种深水沉积环境的各种重力流沉积物及其所形成的沉积岩的总和。
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，这些我们已在前面的章节中学习过。
在这里，浊流只是重力流的一种，这是浊流的狭义含义。
（二）重力流沉积作用简介沉积物重力流物质可以来自峡谷长轴向岸的上端，也可来自短轴方向，又可以是多方向的。
物质到达峡谷后，总是沿峡谷长轴下倾方向流动。
在峡谷下部，有部分最粗的砂砾沉积下来；到了峡谷出口处，由于它处于大陆斜坡到深海平原的转折处，因斜坡变缓，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，称为海底扇；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，海底峡谷→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峡谷流动的、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同，它是含大量泥、砂、砾石等碎屑物质的高密度流，这些物质呈悬浮态搬运，在密度比它低的水体之下流动，而且流速很大，这是一种非牛顿流体。
《沉积学原理》八章-重力流
第一节 沉积物重力流形成的基本条件和类型 第二节 重力流沉积物（岩）的基本类型 第三节 浊积岩的相模式 第四节 古代重力流沉积的鉴别标志及油气关系 第五节 等深流沉积特征
第一节 沉积物重力流形成的基本条件和类型
一、重力流的概念
重力流—大量碎屑物质与流体的 混合物在重力作用下发生的流动。
四、沟（槽）相模式
海槽轴向搬运沉积模式
在长形海槽盆地中，重力流进入盆 地后沿轴向搬运和沉积。
湖盆轴向重力流水道砂体成因模式
东濮凹陷西部重力流水道沉积相模式
东濮凹陷西部重力流水道沉积层序
第三节 古代重力流沉积的鉴别标 志及与油气的关系
一、重力流沉积的鉴别标志
1、浅水陆源碎屑沉积与深水页岩（或泥灰岩） 共生或组成韵律层。碎屑成分是陆源的、浅水的， 可含浅水化石、植物屑和鲕粒等，但无浅水沉积 构造（如大型交错层理、浪或波痕、泥裂等）。
6、海底扇推进 式相层序
自下而上为变
厚变粗相层序， 如果扇的补给来 源渐趋中断或发 生海进，此时有 可能出现向上变 薄变细层序。
大陆斜坡、海底扇、深海平原相层序对比
二、湖底扇相模式
辽河西部凹陷第三系湖底扇相模式
辽河西部凹陷第三系湖底扇相层序
三、近岸水下扇相层序和相模式
泌阳双河镇近岸浊积扇的平 面与剖面形态和岩性示意图
三、沉积物重力流的基本类型
水泥砂近于均匀混合的混浊流
超孔隙压力支撑砂级颗粒的流体流
含水的颗粒碰撞支撑的块体流和流体流
水和粘土杂基支撑的块体流
（2）叠复冲刷含砾粗砂岩
叠复冲刷含砾粗砂 岩常表现为AAA 序 此处的 “A”指一 个递变层或一次重 力流事件，有时演 变为“ABABAB” 序，每一个递变层 之上均连续沉积有 薄厚不等的平行层 理砂岩。
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富泥的缓坡形成的海底扇沉积模式
泥 /砂 比 高 的 缓 坡 形 成 的 海 底 扇 沉 积 模 式
富砂的缓坡形成的海底扇沉积模式
（二）槽 相 模 式 ( 海 槽 型 )
加 拿 大 魁 北 克 C a p -E n ra g e 组 海 槽 型 重 力 流 沉 积 相 模 式
1- 粗 砾 岩 2- 具 粒 序 层 理 的
第五讲 重力流沉积及沉积相
一、重力流的概念
重力流—沿（水下）斜坡或峡谷
流动的、含大量泥砂并呈悬浮状
态搬运的高密度底流。
重力流的来源、搬运和沉积示意图
河流
滨线
砂 海底峡谷 浊流层 陆棚边缘 滨外洋流
波痕
盆地
二、沉积物重力流形成的基本条件
(1)足够的水深（一般1500-1800m，最小100m，
最深可达8000m）；
向上变薄变细
向上变粗变厚
（三） 湖 底 扇 相 模 式 和 相 层 序
湖底扇的亚相和微相类型
白 庙 湖 底 扇 相 模 式
A— B— C— D— E—
递变层砂岩 平 行 纹 层 粉 -细 砂 岩 旋涡层泥质粉砂岩 断纹纹层粉砂质泥岩 深灰色泥岩
辽河西部凹陷西斜坡锦欢地区大凌河油层远岸浊积扇体 微相图
（1）典型的浊积岩（鲍玛层序）
（2）叠复冲刷含砾粗砂岩
叠复冲刷含砾粗砂
岩常表现为AAA 序
此处的 “A”指一 个递变层或一次重
力流事件，有时演
变为“ABABAB” 序，每一个递变层 之上均连续沉积有 薄厚不等的平行层
理砂岩。
（3）卵石质砂岩
是一种厚度较大，显叠
复递变的砾质砂岩层，
每个递变层的下部含砾
多，向上逐渐减少。由
于砾石多系再沉积组分 ，故有一定的磨圆度。 卵石质砂岩也指示重力 流水道沉积环境。
（4）颗粒支撑砾岩
以再沉积砾石为主，细粒充填孔隙，并构成支撑；按组构特征 可划分为紊乱砾石层，反-正递变砾石层、正递变砾石层、具递 变和叠瓦构造的砾石层等四种微相。主要分布在内扇主沟道或 非扇深重力流水道环境中。
（5）杂基支撑的岩层
由粉砂和粘土组成的杂基
含量一般为25-50%，可细 分为杂基支撑砾岩、杂基 支撑砂砾岩和杂基支撑砂 岩三种类型，有时显递变 现象。系水下泥石流沉积 作用所致，反映扇根重力 流水道环境。
（7）滑塌岩
指泥砂混杂并具有 明显同生变形构造 的岩层，系未完全 固结的软泥沉积物 ，因重力滑动-滑塌 沉积所致。广泛见 于重力流沉积体系 ，斜坡脚根部的补 给水道末端及主沟 道，在重力流沉积 物中常见。
（二）成分特点
复成分砾岩
贫石英杂砂岩：西太平洋海沟沉积物
杂砂岩 中等石英含量杂砂岩：物Biblioteka 是地台。富石英砂岩：物源是地台
（三）结构特征
（四）构造特征
成因 作用 流体的侵蚀冲刷 外部构造名称 槽模 沟模 跳模、刷模、锥模 滚痕模 重荷模、火焰构造 岩枕构造 滑塌褶区 包卷层理
携带物体拖拽的刻画
重力流流动 跳动 滚动 不均匀负载 重力作用 牵引流+重力流 生物 触发变形 滑塌、滑动 牵引流与重力流复合 动物觅食和栖居
(2)足够的坡度角（一般大于3—5度）； (3)充沛的物源（洪水注入的碎屑物质、火山 物质、浅水的碎屑物质、碳酸盐物质）； (4)一定的触发机制（洪水、地震、海啸、风 暴潮、火山喷发）。
（滑动岩）
（滑塌岩）
块体流
块 体 重 力 搬 运 作 用 类 型 及 相 应 的 沉 积 物
除洪水密度流直接 入海或入湖外，大 多数斜坡带沉积物 必须达到一定的厚 度和重量，再经一 定滑动—滑塌等触 发机制，才形成大 规模的沉积物重力 流。
等深岩识别标志 （ 1） 形 成 于 深 水 环 境 ， 特 别是陆坡和陆隆环境 （ 2） 具 牵 引 流 沉 积 特 征 （ 3） 具 平 行 陡 坡 走 向 的 指 向沉积构造和优选组构 （ 4） 普 遍 的 生 物 扰 动 （ 5） 具 特 有 的 等 深 岩 层 序 。
泥 质 等 深 岩 相 模 式
三、沉积物重力流的基本类型
水泥砂近于均匀混合的混浊流
超孔隙压力支撑砂级颗粒的流体流
含水的颗粒碰撞支撑的块体流和流体流
水和粘土杂基支撑的块体流
四、重力流沉积物（岩）基本特征
（一）岩石类型 （1）典型的浊积岩（鲍玛层序） （2）块状砂岩 （3）叠复冲刷粗砂岩 （4）卵石质砂岩 （5）颗粒支撑砾岩 （6）杂基支撑的岩层 （7）滑塌岩
细砾岩和卵石质砂岩
3- 显 粒 序 层 理 的
细砾岩和卵石质砂岩
4- 粒 序 细 砾 岩 、 卵 石
质砂岩和具液体溢出 的砂岩
5- 非 粒 序 交 错 层
细砾岩、卵石质砂岩 和砂岩
6- 缺 少 构 造 的 卵 石 质
砂岩和砂岩
7- 砂 和 粉 砂 质 浊 积 岩 8- 深 水 页 岩
加 拿 大 魁 北 克 C a p -E n ra g e 组 海 槽 型 重 力 流 沉 积 相 层 序
沾化凹陷五号桩近岸浊积扇的平面图
“碎屑岩岩相古地理”作业（代考试） 1、湖盆砂体类型及鉴别特征（50分） 2、举例并说明碎屑岩岩相古地理研究在油气 勘探开发中的作用（50分） 第18周以前交 xieqingbin@
等 深 流
等深流的概念 等深流主要是由大洋温盐旋回驱 动的大洋底流，一般沿大陆坡等 深线流动，其规模甚至与某些海 底扇相当，可以搬运大量细粒沉 积物形成沉积物漂流。等深流形 成 的 岩 石 称 作 等 深 岩 （ 或 等 积 岩） 。包括泥 质等深岩相和砂 质 等深岩相
生物扰动构造
槽模
重荷模
包卷层理
沟模
重 力 流 沉 积 物 的 构 造 特 征
滑塌构造
枕状构造
负载构造
重荷模
负载构造
火焰构造
球状或枕状构造
包卷层理
五、重力流沉积相模式
（一）扇相模式
海底扇的推进式相层序
可作为斜坡、扇和盆地平原相特征的层序
泥质富集的海底扇沉积模式
砂质富集的海底扇沉积模式
砾质富集的海底扇沉积模式
辽河西部凹陷西斜坡锦欢地区大凌河油层远岸浊积扇垂向层序图
（四） 槽 相 模 式 (湖 槽 型 )
轴向重力流水道砂体成因模式
东濮凹陷西部重力流水道沉积相模式
东濮凹陷西部重力流水道沉积相层序
（五） 近 岸 水 下 扇 相 层 序 和 相 模 式
泌阳双河镇近岸浊积扇的平 面与剖面形态和岩性示意图
特点： 单调、 均质、 无构造
具逆—正递变层偶的等深岩相层序模式