深水迁移水道沉积特征及形成机制

刘楠，田劲，马康



深水迁移水道沉积特征及形成机制

刘楠，田劲，马康

（长江大学地球科学学院，武汉 430100）

深水沉积环境中发育一种迁移水道，目前关于其内部结构、迁移类型、沉积体系等的研究，成为国内外沉积学界研究热点之一。深水迁移水道的研究，既能丰富深水水道研究内容，也可推进深水沉积研究理论的进一步提高。根据水道的弯曲程度，可将深水迁移水道划分为直迁移水道和弯曲迁移水道两种类型。本文依据各地水道发育情况以及相关的文献资料，在前人的研究基础上，综合介绍这两种类型水道的沉积特征及形成机制。

深水迁移水道；重力流；等深流；形成机制

深水迁移水道作为重力流运移通道，是深海环境中重要的地貌要素，其可将沉积物从大陆坡运移到深海盆地中去。沉积学家对深水迁移水道做了大量的研究，包括其内部构造、迁移类型、沉积模式等[1-4]，成为国内外沉积学界研究热点之一。据报道，在西非尼日尔三角洲盆地、下刚果盆地、加蓬盆地、墨西哥湾及南海等地均发育深水迁移水道[1-4]。根据水道的弯曲程度，可将深水迁移水道划分为直迁移水道和弯曲迁移水道两种类型。然而对于这两种深水迁移水道的形成机理研究相对较少，还存在沉积特征不明确，形成过程不清楚，主控因素不明了等问题。本文基于西非、南海、尼日利亚等世界各地主要迁移水道的研究，对两种类型的深水迁移水道沉积特征及形成机制进行探讨与总结。

1 沉积特征

1.1 弯曲迁移水道特征

弯曲迁移水道横切地震剖面具有U形、V形或者杂乱充填，主要取决于垂直侵蚀的力度。水道的弯曲程度可用弯曲度来表示，即水道河床总长度与水道起始点直线距离的比值。弯曲度越大代表水道弯曲水平越高。典型的顺直水道弯曲度接近于1。弯曲迁移水道主要发育六种沉积微相类型，分别为底部滞留、滑塌充填、加积水道、侵蚀水道、废弃水道和天然堤（见表）[5]。水道内部主要是深海泥质披覆沉积，底部包含的粗粒滞留沉积呈强振幅反射，而内部包含的细粒充填沉积呈弱振幅特征[6]。深水迁移水道根据弯曲度、重力流及等深流特征及类型可分为上部低弯度侵蚀水道、中部高弯度建设性水道以及下部低弯度建设性水道[7]。上陆坡水道重力流供给充足，以侵蚀作用为主，加积不明显，水道横剖面多呈V形，具有一侧较缓而另一侧较陡的特征，弯曲度相对较小，侧积体不太发育，水道宽深比值较大，沉积物粒度比较粗，多为砾岩、块状砂岩。当陆坡坡度逐渐减小至陆坡中部，水道弯曲程度逐渐增大，以加积作用为主，岩性为厚层至块状砂岩，局部也可见粒度较大的砾岩、泥砾，沉积序列一般多为正粒序。水道内可见浊流、碎屑流沉积，也可发育滑塌沉积[8]。下部低弯度建设水道，由于作用于该种水道的重力流、等深流规模变小，水道弯曲程度变小，并且其堤岸和水道规模也变小。沉积物主要为细粒沉积物，砂泥比变小[9]。内弯带一侧由于水道侧向迁移可形成大量侧积体。水道弯曲带的地震剖面上具有典型的侧向迁移特征。弯曲水道的内弯带见滑塌槽，一般近似平行于水道[6]。

1.2 直迁移水道特征

直迁移水道主要以重力流沉积体垂向加积为主，侧向迁移不太明显。粗粒重力流沉积主要富集在水道轴部，沿陆坡向下，顺直水道底部一般倾角逐渐减小，而宽度增大、深度减小、宽深比增大[10]。中新世直水道多发育为孤立水道，由于大规模的浊积事件，形成大量加积式水道，内部充填特征为平行较连续反射，堤岸沉积以细粒沉积为主，天然堤大多呈强振幅特征，呈现海鸥型。上陆坡重力流作用能力强，直迁移水道一般起源于上陆坡，在中下陆坡由于重力流供给不足导致水道逐渐消亡。沿陆坡向下，其流速减小，规模减小，垂向侵蚀能力减弱以及地形变缓，往往被后期泥质沉积充填，所以直迁移水道一般延伸较短，主要分布在陆坡区。

水道单体沉积微相特征表[5]

微相类型岩性沉积构造厚度测井特征地震反射特征 底部滞留粉砂质泥岩或砂岩基质下混杂的粗砂、历史、泥砾混杂的块状，层理不明显<5m低幅度齿状箱型不连续弱振幅 滑塌充填泥质粉砂岩，泥岩为主，局部含粗碎屑或泥砾变形相关构造层理，局部见砂岩侵入<10m低幅度齿状不连续弱振幅 侵蚀—充填水道块状细砂至粗砂，砂砾岩为主；含砾级外源碎屑颗粒正粒序递变层理、斜层理、平行层理、粗颗粒定向排列10cm至10m高幅度箱型或齿化箱型不连续的中、强振幅 加积水道泥质粉砂岩夹薄层砂岩，局部含砾级外源碎屑颗粒变形相关构造层理，可见砂岩侵入几十m中高幅指状或齿状箱型不连续的强振幅 废弃水道泥质粉砂岩夹薄层砂岩正粒序层序层理、平行层理、泄水构造几十m低幅度齿状曲线中连续的中、强振幅 天然堤泥质粉砂岩中夹分米级别细砂岩、粉砂岩薄层波状层理、平行层理、正粒序递变层理、砂质包卷层理 中幅度指状或齿状曲线现需型号的中、强振幅，平行、亚平行发射

2 形成过程

2.1 弯曲迁移水道形成过程

目前，对于迁移水道的形成较有根据的观点是由重力流和等深流共同作用形成[11-12]。陆坡位置影响重力流与等深流的相对大小。在上陆坡地区，重力流能量远大于等深流，以侵蚀作用为主，堤岸及侧积体不发育，以垂向加积为主，水道基本不发生明显迁移，可发育单一的深切供应水道（图1a）[13]。而在中下陆坡，由于远离物源，物源供给不足，重力流影响逐渐减小，而等深流的能量与规模增大，以侧向沉积为主，开始发育堤岸与侧积体[14]。由于滑塌作用，水道的内弯带侧积体可形成阶梯状地貌。另外水道两侧堤岸发育规模取决于等深流作用程度强弱，等深流搬运、侵蚀改造等作用力主要作用在迎等深流一侧沉积物上，从而导致迎流一侧堤岸不如顺流一侧发育。早期形成的原始水道为沉积物提供了一个相对封闭的限制性环境，形成多个较宽浅的水道垂向叠加（图1b）;下陆坡到深海盆地，重力流能量极其微弱，等深流能量也有所减弱，但与重力流相比等深流成为主导作用[9]，侧积体同样大量发育，水道逐渐迁移，剖面上可显示多个水道侧向叠加，宽厚比增高（图1c）。

图1 白云深水区浅层深水水道随地形坡度变化特征剖面及水道充填叠加样式线描[13]

水道在迁移、演化过程中，主要经历垂向加积、侧向侵蚀即迁移、废弃三个过程[15]。深水弯曲水道一般由顺直水道带和弯曲水道带组成[6]。顺直水道带，粗粒沉积以垂向加积为特征，沉积物主要集中在水道轴部。弯曲水道带，粗粒沉积以侧向迁移加积为特征，而粗粒重力流沉积主要富集在水道的内弯侧，即发育为侧积体，水道向外弯侧迁移，在水道横剖面图上可见内弯一侧较缓，受侵蚀作用的外弯一侧比较陡。在高弯曲水道带，由于重力流的截弯取直作用，可形成废弃水道。

图2 复合水道中水道叠置形式[17]

Clark 等（1992）在研究深水水道弯曲度中发现，坡度是其影响因素之一[16]，水道弯曲度的变化趋势随着坡度的增大总体是从小逐渐增大再逐渐变小。因此，弯曲迁移水道一般出现在坡度较缓的地区，随着坡度不同，弯曲程度发生变化。另外粒度细的低能量充填水道的弯曲度会高于粒度粗的高能量充填水道[6]。由于重力流的截弯取直作用，早期高弯曲水道带还可形成废弃水道。

2.2 直迁移水道形成过程

弯曲度接近1，水道轴部位置不断迁移且整体形态基本不改变代表典型的直迁移水道。直迁移水道一般分为两种类型。一是单一型直迁移水道。该型水道只由一条顺直水道构成，整体受重力流与等深流的作用程度基本相同，水道整体不断侵蚀、堆积，迁移方向与等深流流动方向相同。由于地形坡度等因素影响等深流与重力流的相对大小，所以该型水道较短，范围较小，一般为弯曲型水道早期；另一种是复合型直迁移水道。该型水道由多期次级水道叠置而成。叠置样式有垂向叠置、复合叠置、侧向叠置（如图2）[17]。复合体平面形态可呈顺直型，而横剖面上可见多期重复叠加，这是由于在较高的坡度时，水道内重力流的能量增强，所以重力流所携带的砾碎屑等沉积物具有很强侵蚀能力，可侵蚀早期形成的含砂量较高的水道轴部，由于等深流的作用侵蚀部位不断偏移，该过程后期可多次重复，形成多期水道叠置样式[18]。

3 结论

根据水道的弯曲程度，可将深水迁移水道划分为直迁移水道和弯曲迁移水道两种类型。弯曲迁移水道主要发育底部滞留滑塌充填、侵蚀水道、加积水道、废弃水道和天然堤。水道弯曲带的地震剖面上具有典型的侧向迁移特征，一般出现在坡度较缓的地区。直迁移水道粗粒沉积以垂向加积为特征，分为单一型直迁移水道和复合型直迁移水道两种类型。深水迁移水道特征及形成机制的研究，丰富深水沉积研究内容，也可推进深水沉积研究理论的进一步提高。

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Sedimentary Characteristics and Formation Mechanism of Deep Water Migration Channel

LIU Nan TIAN Jin MA Kang

(College of Earth Science, Yangtze University, Wuhan 430100)

A migration channel is developed in deep water environment. Research for its internal structure, migration type and deposition system, has become a hotspot at home and abroad. Research into the deepwater migration waterway is of importance to the theory of deepwater sedimentation. According to the degree of curvature of the watercourse, the deepwater migration channel can be divided into two types such as direct migration channel and curved migration channel. This paper has a discussion on the sedimentary characteristics and genetic mechanism of these two types of waterways.

deepwater migration waterway; gravity flow; contoured flow; genetic mechanism

2017-03-25

刘楠（1996-），女，河南洛阳人，本科在读，资源勘查工程专业

P539.2

A

1006-0995（2017）04-0548-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.04.004