浊流机制沉积物波及其数值模拟研究
发布时间：2020-07-12 19:39
【摘要】：浊流沉积不仅塑造了海底峡谷及海底沉积扇等重要的地形地貌，对油气储层也具有重要意义，近几十年来对浊流的研究取得了很大的进展。随着计算机技术及数值模拟的发展，对浊流进行数值模拟逐步成为研究其流动及沉积特性的一种重要方法。本文采用基于雷诺平均的Navier-Stokes方程及浮力项修正的紊流k-ε模型数值模拟研究了不同入流机制（突然释放型、连续入流型）、含多粒径颗粒物的浊流在不同地形（斜坡地形、水平地形、波状地形及实测地形）上的流动和沉积特征。通过对突然释放型和连续入流型浊流在由斜坡流入水平波状地形上的流动进行模拟研究发现：（1）位于初始斜坡和后边波状地形的迎流面的浊流沉积量及粒径均较大，在每个波形两侧均存在差别沉积，沉积波形呈逆流迁移状；（2）和连续入流型浊流相比，突然释放型浊流会随着沉积及驱动力的失去而不断变弱，使得下游处沉积量相对较大，沉积物在斜坡的垂直方向的分布是属于逆递变层理；（3）连续入流型浊流维持了较为稳定的浓度及速度，沉积物在垂向上无明显的粒径变化，但呈现出明显的粒径沿下游方向减小的特征。 通过对环境流体密度分层和不分层条件下突然释放型浊流及环境流体无密度分层的连续入流型浊流由斜坡流至水平地形上的流动和沉积的模拟研究发现：（1）突然释放型浊流在环境流体有密度分层时的头部流速及浊流浓度都相对不带有密度分层的要高；（2）突然释放型浊流不论环境流体有无分层均在斜坡及水平地形前段形成沉积物波，且环境流体有密度分层的突然释放型浊流在水平地形上的沉积厚度要高于无密度分层的；（3）环境流体无密度分层的连续入流型浊流未出现波状沉积；（4）在沉积粒径分布上，尽管均为自近源地区至远源地区沉积物粒径逐渐减小，但突然释放型浊流在波状沉积位置有大粒径沉积物，连续入流浊流沉积呈现更均匀的由上游至下游的自然粒径分选。论文最后对浊流在Kramis沉积扇实测地形上的流动和沉积进行了模拟研究。这些模拟所揭示特征会有助于根据野外露头观测或钻探调查得到的浊积岩特点来推断其形成的原始环境、相关浊流的机制及可能的相关油气储层的规模等。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P736.2
【图文】：
发现了有砂质沉积波。这些沉积波在一片高约 175-490m 的区域内。这些Navarinsky 峡谷内，该区域已被详细的勘测，发现该波发育最好的是在水深300-374m 左右；它们的平均波高为 5m，波长为 650m，波峰处是与等水深线平行的且几乎垂直于峡谷的两个主要轴线的分支。他们基于内波沉积形成的一些特点推测波流和这些砂质沉积波的形成有关[7]。Richard P C 等 (1987) 研究了在罗考尔海槽部地区海底床上一个面积约 350km2，位于水深约 1080-1180m 处的晚中新世的沙区，通过地震波反射记录研究了这片沙丘区的内部底床排列的具体情况及其成因分并提出了底流沉积模式[8]。Faugères 等人于 1992 年就基于许多来自大西洋及其他洋的底流沉积的例子，对南北大西洋底部的沉积物进行了研究，并认为有三种主要等深流沉积物的沉积形式：（1）巨大的绵长漂流物沉积而成；（2）等深流流层沉而成；（3）峡谷相关悬浮物沉积而成[9]。Howe J A (1996) 在对大西洋罗考尔海槽北部的沉积物波的研究中确认了两个沉积物波区域；一个是来自海槽的东北部，发于一个绵长的沉积漂流物，另一个是位于巴拉沉积扇的边缘末端部分，两者波长范为 1 至 2km，波高为 5 至 20m，并发现其是由浊流和等深流两种流态形成的沉积波[10]。
图 1-2 南海东北部台湾浅滩陆坡的多道地震所显示的浊流沉积物波[18]1.3 野外露头观测对于古时期的浊流沉积及沉积物波现在有许多已经由于地壳变化而暴露于地表，因此也有许多研究人员进行野外露头观测研究。早在 20 世纪 40-50 年代，一些著名的地质学家就进行了野外露头观测，Kuenen 和斯内利厄斯远征队对荷兰东输印度群岛进行了开创性的研究，且随后和 Migliorini 对亚平宁山脉的浊流沉积也进行了研究，Natland 主要研究了南加利福尼亚的文图拉盆地，Crowell 对瑞士阿尔卑斯山脉外部的古新世至始新世的复理层内的 Gurnigel 砂岩底床进行了研究，他们发现了大量的古代浊流沉积[20,21,22]。Bouma 从野外观测出发，在 Kuenen 和 Shepard 的观念的基础上结合他在法国南部的安诺特-佩里亚-洞穴地区的研究工作，总结了浊流沉积的沉积构造组合特征，并建立了浊积岩的特定层序，也即所熟知的鲍马序列（Ta-e），这一浊积相模式至今仍被广泛的应用于浊积岩的相关研究中[23]。在近代，高振中等 (1992)对美国弗吉尼亚州芬卡苏地区的中奥陶纪贝斯组中发育一套以砾岩为主的粗碎屑沉
步水沙资料进行分析，探讨了波流共同作用下的表层沉积物和地貌丁海军和徐焕华（2009）对内蒙古桌子山中奥陶统拉什仲组碎屑岩该组存在浊流沉积，也存在牵引流-等深流沉积，且认为该浊流与化，并和盆地的发育有关[29]。Surpless，Ward 和 Graham（2009）加维奥塔海岸悬崖上的三个小的海岬进行了研究，其是三个分开的晚中新世的海底斜坡环境的残留物所形成的。并认为加维奥塔沟渠局部的斜坡削峭作用使得斜坡滑塌，陷落并形成初始的沉积物流动流的侵蚀和沉积为随后形成西维奥塔砾岩组提供了初期沉积过n，Scott 和 Dixon（2011）对山托罗组的野外露头沉积物波的结构和该区域的沉积物波是与延伸数十米至几百米的波状底床相关的，沿表面侵蚀。在沉积物波之间存在透镜状的砂岩，且其颗粒尺寸较大这些山托罗中的粗颗粒及细颗粒岩石岩性类似的为第四纪 Var 沉海的山谷沉积扇，并通过对岩性分析，认为在 Var 系统中沉积物波跃的沉降性，其应是发展于沟槽的发展阶段[31]。
本文编号：2752405
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P736.2
【图文】：
发现了有砂质沉积波。这些沉积波在一片高约 175-490m 的区域内。这些Navarinsky 峡谷内，该区域已被详细的勘测，发现该波发育最好的是在水深300-374m 左右；它们的平均波高为 5m，波长为 650m，波峰处是与等水深线平行的且几乎垂直于峡谷的两个主要轴线的分支。他们基于内波沉积形成的一些特点推测波流和这些砂质沉积波的形成有关[7]。Richard P C 等 (1987) 研究了在罗考尔海槽部地区海底床上一个面积约 350km2，位于水深约 1080-1180m 处的晚中新世的沙区，通过地震波反射记录研究了这片沙丘区的内部底床排列的具体情况及其成因分并提出了底流沉积模式[8]。Faugères 等人于 1992 年就基于许多来自大西洋及其他洋的底流沉积的例子，对南北大西洋底部的沉积物进行了研究，并认为有三种主要等深流沉积物的沉积形式：（1）巨大的绵长漂流物沉积而成；（2）等深流流层沉而成；（3）峡谷相关悬浮物沉积而成[9]。Howe J A (1996) 在对大西洋罗考尔海槽北部的沉积物波的研究中确认了两个沉积物波区域；一个是来自海槽的东北部，发于一个绵长的沉积漂流物，另一个是位于巴拉沉积扇的边缘末端部分，两者波长范为 1 至 2km，波高为 5 至 20m，并发现其是由浊流和等深流两种流态形成的沉积波[10]。
图 1-2 南海东北部台湾浅滩陆坡的多道地震所显示的浊流沉积物波[18]1.3 野外露头观测对于古时期的浊流沉积及沉积物波现在有许多已经由于地壳变化而暴露于地表，因此也有许多研究人员进行野外露头观测研究。早在 20 世纪 40-50 年代，一些著名的地质学家就进行了野外露头观测，Kuenen 和斯内利厄斯远征队对荷兰东输印度群岛进行了开创性的研究，且随后和 Migliorini 对亚平宁山脉的浊流沉积也进行了研究，Natland 主要研究了南加利福尼亚的文图拉盆地，Crowell 对瑞士阿尔卑斯山脉外部的古新世至始新世的复理层内的 Gurnigel 砂岩底床进行了研究，他们发现了大量的古代浊流沉积[20,21,22]。Bouma 从野外观测出发，在 Kuenen 和 Shepard 的观念的基础上结合他在法国南部的安诺特-佩里亚-洞穴地区的研究工作，总结了浊流沉积的沉积构造组合特征，并建立了浊积岩的特定层序，也即所熟知的鲍马序列（Ta-e），这一浊积相模式至今仍被广泛的应用于浊积岩的相关研究中[23]。在近代，高振中等 (1992)对美国弗吉尼亚州芬卡苏地区的中奥陶纪贝斯组中发育一套以砾岩为主的粗碎屑沉
步水沙资料进行分析，探讨了波流共同作用下的表层沉积物和地貌丁海军和徐焕华（2009）对内蒙古桌子山中奥陶统拉什仲组碎屑岩该组存在浊流沉积，也存在牵引流-等深流沉积，且认为该浊流与化，并和盆地的发育有关[29]。Surpless，Ward 和 Graham（2009）加维奥塔海岸悬崖上的三个小的海岬进行了研究，其是三个分开的晚中新世的海底斜坡环境的残留物所形成的。并认为加维奥塔沟渠局部的斜坡削峭作用使得斜坡滑塌，陷落并形成初始的沉积物流动流的侵蚀和沉积为随后形成西维奥塔砾岩组提供了初期沉积过n，Scott 和 Dixon（2011）对山托罗组的野外露头沉积物波的结构和该区域的沉积物波是与延伸数十米至几百米的波状底床相关的，沿表面侵蚀。在沉积物波之间存在透镜状的砂岩，且其颗粒尺寸较大这些山托罗中的粗颗粒及细颗粒岩石岩性类似的为第四纪 Var 沉海的山谷沉积扇，并通过对岩性分析，认为在 Var 系统中沉积物波跃的沉降性，其应是发展于沟槽的发展阶段[31]。
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 赵月霞;刘保华;李西双;崔爱菊;韩国忠;华清峰;胡广海;;东海陆坡海底峡谷—扇体系沉积特征及物质搬运[J];古地理学报;2011年01期
2 高振中,K.A.Eriksson,周家尧;弗吉尼亚州芬卡苏地区中奥陶统重力流及其伴生沉积[J];石油与天然气地质;1993年01期
本文编号：2752405
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