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突然释放型浊流在不同坡折渠道中的流动与沉积

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沉积学报 2022年第3期40卷 730-738页

作者：季雪瓜陶丽云黄河清安徽工业大学环境流体研究所安徽马鞍山243000

应用雷诺平均纳维尔—斯托克斯模型模拟探讨了等量突然释放型浊流在流经不同坡折渠道的流动及沉积特性,取得如下主要结论:随着底坡增加,浊流流速增长率因卷吸作用的增强而减缓;浊流深度平均速度和浓度形态相似,头部大且向尾部呈线性下降... 详细信息

应用雷诺平均纳维尔—斯托克斯模型模拟探讨了等量突然释放型浊流在流经不同坡折渠道的流动及沉积特性,取得如下主要结论:随着底坡增加,浊流流速增长率因卷吸作用的增强而减缓;浊流深度平均速度和浓度形态相似,头部大且向尾部呈线性下降;在小坡折处产生沉积,沉积最厚处离坡折处不远且上下游平均粒径相差不大,往下游厚度呈线性减小;而在大坡折处产生侵蚀,随着坡度的增大侵蚀增加,沉积最厚处离坡折处较远且上下游平均粒径相差大,形态上呈上拱状。这些认识对于根据浊流沉积特征推测其形成环境具有一定的参考作用。

关键词：浊流数值模拟突然释放型流动和沉积

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浊流沿程特征的一维数值模拟研究

沉积学报 2024年

作者：赖孟涛王俊辉张春明油气资源与工程全国重点实验室中国石油勘探开发研究院石油天然气地质研究所中国石油大学(北京)地球科学学院

【目的】通过对浊流流动开展数值模拟研究，分析控制因素对浊流流动特征和沉积特性的影响及规律。【方法】基于Kostic和Parker的层平均深度模型构建了浊流的数值计算模型，通过设定不同粒径颗粒浓度、入流厚度与入流速度等初始条件，模... 详细信息

【目的】通过对浊流流动开展数值模拟研究，分析控制因素对浊流流动特征和沉积特性的影响及规律。【方法】基于Kostic和Parker的层平均深度模型构建了浊流的数值计算模型，通过设定不同粒径颗粒浓度、入流厚度与入流速度等初始条件，模拟并分析了由4种粒径悬浮沉积物驱动下的海底浊流在坡度为3%的流动过程和沉积特性。【结果】模拟结果显示浊流的沿程特征表现为：（1）在浊流厚度方面，浊流演化的初期由于对环境水的夹带开始变厚，但随着流动过程中沉降作用的发生又逐渐变薄，总体上，在相同初始流速下，粗颗粒沉积物含量越高浊流厚度越大。（2）在流速方面，浊流演化表现为三个阶段，分别是加速阶段、匀速阶段和减速阶段，在相同初始厚度、相同沉积物浓度的条件下，细颗粒沉积物含量越高的浊流越稳定（即可以保持长时间的匀速运动流动）；在相同沉积物组成和浓度条件下，厚度越大的浊流越稳定。（3）在沉积特征方面，浊流近源端的沉积物堆积多，沉积物主要堆积在中轴处，在中轴处后，沉积物厚度单调递减。厚度大、流速高的浊流，沉积速率更小，但是其沉积数量更多。【结论】这些结果表明，所应用的方法适用于现场尺度的浊流的研究，未来有望在自然界得到应用。

关键词：浊流数值模拟水动力特性沉积特征

陆相湖盆深水浊流与泥质碎屑流间过渡流沉积与沉积学意义

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沉积学报 2023年第5期41卷 1295-1310页

作者：杨田操应长王健田景春蔡来星余文强油气藏地质及开发工程全国重点实验室(成都理工大学) 沉积地质研究院成都610059 中国石油大学(华东)深层油气重点实验室山东青岛266580

深水浊流与泥质碎屑流间过渡流沉积,对深刻理解细粒沉积物沉积过程及非常规油气勘探意义重大。陆相湖盆发育湍动增强过渡流、下部过渡塞流、上部过渡塞流三种过渡流体类型。湖盆湍动增强过渡流沉积以向上粒度变粗砂质沉积为主,大尺度沙... 详细信息

深水浊流与泥质碎屑流间过渡流沉积,对深刻理解细粒沉积物沉积过程及非常规油气勘探意义重大。陆相湖盆发育湍动增强过渡流、下部过渡塞流、上部过渡塞流三种过渡流体类型。湖盆湍动增强过渡流沉积以向上粒度变粗砂质沉积为主,大尺度沙纹层理发育;下部过渡塞流沉积以上下等厚沉积单元为特征,中间多发育薄层状砂质与泥质明暗相间条带;上部过渡塞流沉积整体以泥质沉积为主,下部发育的反序薄层砂质沉积中可发育低幅波纹层理。湖盆过渡流体沉积包含侧向搬运演化与垂向物质分异两种成因类型。前者紧邻相对粗粒砂质沉积,为低密度浊流在演化的晚期由于膨胀减速,演化为湍动增强过渡流或下部过渡塞流沉积,以下部砂质沉积单元厚度大于上部泥质沉积单元厚度为典型特征。后者主要发育于沉积最远端,多为泥质碎屑流搬运晚期底部剪切形成的上部过渡塞流沉积和发生内部碎屑颗粒重排的泥质碎屑流沉积,以下部砂质沉积单元厚度小于上部泥质沉积单元厚度为典型特征。细粒重力流形成的砂泥频繁互层沉积组构受外部因素和内部沉积分异作用综合控制,其沉积过程解释对沉积环境恢复意义重大;湖盆中重力流过渡流体沉积发育区域可能是有机质富集的有利部位,也是潜在的页岩油气甜点发育区。

关键词：浊流碎屑流过渡流沉积过程沉积模式陆相湖盆

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花东海盆浊流沉积的磁性特征及其环境意义

地球物理学报 2016年第9期59卷 3330-3342页

作者：李波王艳钟和贤张江勇李顺李学杰高红芳国土资源部海底矿产资源重点实验室广州海洋地质调查局广州510075 广东省有色地质勘查院广州510080

对取自台湾以东花东海盆GX168孔的浊流沉积物进行系统的岩石磁学研究,揭示其沉积学和岩石磁学特征,分析其物源和形成机制.研究结果显示,剖面上共识别出12层浊流沉积物,其分布存在规律,下部350-700cm共发育11层浊流沉积物,而0-350cm仅出... 详细信息

对取自台湾以东花东海盆GX168孔的浊流沉积物进行系统的岩石磁学研究,揭示其沉积学和岩石磁学特征,分析其物源和形成机制.研究结果显示,剖面上共识别出12层浊流沉积物,其分布存在规律,下部350-700cm共发育11层浊流沉积物,而0-350cm仅出现1层浊流沉积物.浊流沉积物粒径明显较背景沉积物粗,石英、长石含量更高,底部与下伏背景沉积呈突变接触,顶部与上覆背景沉积呈渐变接触,内部发育典型的正粒序韵律结构.浊流沉积物和背景沉积物具有相似的磁学特征,两者均以磁铁矿为主要载磁矿物类型,且磁铁矿颗粒均以准单畴和多畴颗粒为主.同时,两者也存在一定差异,浊流沉积物中磁铁矿较背景沉积物更为富集,磁化率和饱和等温剩磁更强,磁铁矿粒径更粗,这与浊流沉积物原始沉积区更靠近物源区有关.花东海盆浊流沉积形成的诱发机制可能是末次冰期以来频发的海平面波动造成陆坡之上沉积物重力失稳,导致陆坡沉积物向海盆搬运.

关键词：花东海盆浊流磁学特征海平面波动

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深水碎屑流与浊流混合事件层类型及成因机制

地学前缘 2017年第3期24卷 234-248页

作者：操应长杨田王艳忠张少敏王思佳张青青王心怿中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071

同一重力流事件形成的包含碎屑流和浊流及其之间过渡流体的混合流沉积形成的沉积层称为混合事件层。混合事件层主要包含下部砂质碎屑流-上部浊流混合事件层(类型1)和下部浊流-上部泥质碎屑流混合事件层(类型2)以及泥质碎屑流和浊流频繁... 详细信息

同一重力流事件形成的包含碎屑流和浊流及其之间过渡流体的混合流沉积形成的沉积层称为混合事件层。混合事件层主要包含下部砂质碎屑流-上部浊流混合事件层(类型1)和下部浊流-上部泥质碎屑流混合事件层(类型2)以及泥质碎屑流和浊流频繁互层混合事件层(类型3)3种类型。类型1主要为流体转化成因,包含液化作用、沉积物破碎、流体顶部剪切侵蚀、接触面不稳定性和波浪破碎、水力跳跃、流体头部与环境水体混合和多种机制作用下的整体转化7种成因认识。类型2和类型3主要涉及流体转化及流体差异搬运和沉降过程成因,包含碎屑流覆盖浊流、碎屑流内部差异沉降、浊流侵蚀转化、浊流膨胀减速、局部沉积物垮塌和浮力转化6种成因认识。下部砂质碎屑流上部浊流混合事件层和下部浊流上部厚层富含泥质碎屑的泥质碎屑流混合事件层在沉积近端到沉积远端均有分布,多呈条带状或树枝状;下部浊流上部贫泥质碎屑的泥质碎屑流混合事件层主要在沉积远端或基底相对低部位分布,多呈环带状或牛眼状。深水重力流混合事件层的分布主要受泥质含量、颗粒粒度、水体密度等内部因素和重力流成因机制、古地形和构造活动等外部因素综合控制。深水重力流混合事件层的形成及其分布研究对于丰富和完善重力流沉积理论,指导现阶段深水重力流砂体常规和非常规油气勘探及理解自然活动规律、防灾减灾具有重要意义。现阶段对深水重力流混合事件层的多种成因及形成条件和横向分布演化规律的研究还有待进一步深入。

关键词：碎屑流浊流流体转化过渡流体混合流混合事件层深水重力流成因机制

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浊流及其相关的深水底形研究进展

地球科学进展 2018年第1期33卷 52-65页

作者：王大伟白宏新吴时国中国科学院深海科学与工程研究所海南省海底资源与探测技术重点实验室海南三亚572000 中国科学院大学北京100049 青岛海洋科学与技术国家实验室山东青岛266237

从19世纪发现海底浊流现象开始,这一重要的深水沉积过程就引起了地学界的广泛关注。研究发现深水浊流成因的周期阶坎等超临界流底形广泛分布于海底,且与鲍马定义的浊积岩序列有着密切联系。由于浊流事件的不可预测、破坏力强,直接观测... 详细信息

从19世纪发现海底浊流现象开始,这一重要的深水沉积过程就引起了地学界的广泛关注。研究发现深水浊流成因的周期阶坎等超临界流底形广泛分布于海底,且与鲍马定义的浊积岩序列有着密切联系。由于浊流事件的不可预测、破坏力强,直接观测设备和技术也比较匮乏,造成对浊流事件进行直接海底观测的工作较少。总结了国内外浊流及其相关底形的研究成果,对浊流分类、底形的形成与演化进行了讨论,列举了国内外几个典型深水区浊流及其相关超临界流底形的研究案例,包括实验、数值模拟和深水底形研究,详细介绍了周期阶坎这一主要的超临界流底形,讨论了周期阶坎的形成与演化过程及其与鲍马序列的对应关系。最后,对浊流及其相关的超临界流底形研究进行了展望。

关键词：深水浊流底形周期阶坎鲍马序列

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深水浊流沉积综述

沉积学报 2019年第5期37卷 I0001-I0002,879-903页

作者： Henry W.Posamentier Venkatarathnam Kolla 刘化清中国石油勘探开发研究院西北分院

深水浊积岩通常发育在风暴浪基面以下、几十米至数千米的水体深度范围内.当沉积中心位于或接近陆架边缘时,浊流沉积系统往往最为活跃,而且通常与相对海平面下降时期的低位体系域有关.深水沉积事件可细分为低位域早期和低位域晚期.低位... 详细信息

深水浊积岩通常发育在风暴浪基面以下、几十米至数千米的水体深度范围内.当沉积中心位于或接近陆架边缘时,浊流沉积系统往往最为活跃,而且通常与相对海平面下降时期的低位体系域有关.深水沉积事件可细分为低位域早期和低位域晚期.低位域早期以规模不断增大和更频繁的流体(浊流)事件为特征;而低位域晚期则以规模逐渐变小且频率降低的流体(浊流)事件为特征.因此,在低位域早期,流体流量不断增大,水道以侵蚀并逐渐变深为主,仅能残存较少的沉积物.随后,在低位域晚期,流体流量逐渐变小,因而水道内的沉积填充物可以得以保存.浊流体系通常发育3个特征迥异的区域:区域1对应浊流体系的近端(上游),以支流峡谷为特征;区域2为浊流体系的中间部分,以单一补给水道复合体系为特征,因浊流水体的高度比补给水道高,因而常常发育天然堤沉积;区域3为浊流体系的远端,以频繁的决口、砂质溢岸以及水道充填为特征,从地貌学上可以将其描述为末端扇,从沉积过程来看,可将其称为前缘分散体系.从层序地层学的角度来看,低位域沉积常常夹持于富泥的远端高位域和海侵体系域沉积之间.低位域早期—晚期沉积序列往往是以富砂的区域3末端扇沉积被区域2水道—天然堤沉积所覆盖为特征.

关键词：浊流深水重力流支流峡谷补给水道复合体天然堤分流水道末端扇综述

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坡度对浊流流动及沉积影响的模拟研究

坡度对浊流流动及沉积影响的模拟研究

作者：李静安徽工业大学

学位级别：硕士

浊流的流动与沉积特征对于海底油气的勘探开发有着重要的意义。之前有研究显示坡度对二维坡折渠道中的浊流有着重要的影响,但尚未见到坡度对三维渠道中浊流的影响的研究。本研究选用基于雷诺平均的纳维尔-斯托克斯方程及经过浮力项修正... 详细信息

浊流的流动与沉积特征对于海底油气的勘探开发有着重要的意义。之前有研究显示坡度对二维坡折渠道中的浊流有着重要的影响,但尚未见到坡度对三维渠道中浊流的影响的研究。本研究选用基于雷诺平均的纳维尔-斯托克斯方程及经过浮力项修正的k-ε湍流模型对流向坡度(0.5°、2°、5°和8°)、边坡坡度为11.31°的梯形直及弯曲带坡折的渠道中的浊流的流动及其沉积或侵蚀进行了三维数值模拟研究,主要发现如下:1)无论是直渠道还是弯曲渠道,浊流流动速度都随着流向坡度的增大而增加,但其流速的增长速度受到浊流对周围环境流体的夹带作用的影响而逐渐减缓;2)三维浊流渠道内垂向断面速度与二维不同坡度垂向断面速度趋势有着高度的相似性,其断面最大速度速度均在靠近渠道底部的位置。随着坡度的增加,纵剖面流速的最大值相应增加,且其最大流速位置距河道底的距离越近;3)随着坡度的增加,浊流对周围环境流体的夹带作用随之加强,在两侧漫滩处的密度随之增大,在直道坡折处、弯道顶点及坡折后其趋势尤其明显;4)浊流经多次流动后在直渠道坡折前漫滩及渠道底部处的沉积随坡度的增大而减小甚至高坡度时产生侵蚀,坡折处及坡折后漫滩处的沉积随坡度的增大而增大;5)低坡度弯曲渠道在漫滩处的沉积呈现外岸下凹,内岸上凸,随着坡度增大其漫滩呈现外岸沉积,内岸侵蚀,且坡度更大时其内外岸均产生侵蚀,渠道底部的沉积呈现外岸沉积,内岸侵蚀,且坡度增大时外岸沉积减少,甚至侵蚀;6)坡度高时,上游弯道顶点外岸经剥离又流进下游直渠道内,使得下游的流动和沉积更加复杂;7)随着坡度增大较大粒径的沉积物主要沉积在渠道底部,特别是弯道外岸的底部,可为油气勘探的重点。这些特征对海底浊流流动及泥沙沉积在实际水力工程的应用、预防海洋灾害、探测海底沉积物沉积岩层中的油气贮藏等有着一定的实际应用价值。

关键词：浊流连续入流型坡度数值模拟流动和沉积

浊流沉积研究的新进展:鲍马序列、海底扇的重新审视

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沉积与特提斯地质 2015年第4期35卷 106-112页

作者：李利阳中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 武警黄金第四支队辽宁辽阳111000

本文在总结前人对浊流沉积研究的基础上,分析前人对浊流与浊积岩、浊流沉积与浊流相模式的对应关系之间的认识,并对鲍马序列进行重新审视。在海底扇研究过程中,鲍马序列已经不能充分反映浊流沉积的全过程。鲍马序列所反应的沉积模式其... 详细信息

本文在总结前人对浊流沉积研究的基础上,分析前人对浊流与浊积岩、浊流沉积与浊流相模式的对应关系之间的认识,并对鲍马序列进行重新审视。在海底扇研究过程中,鲍马序列已经不能充分反映浊流沉积的全过程。鲍马序列所反应的沉积模式其实是由碎屑流、浊流、底流等多种形式流体组合和改造后的结果,海底扇沉积模式不能笼统归结为浊流沉积作用的结果。在完善重力流、底流等沉积作用的同时,建立一个与沉积作用相互联系的深海沉积系统,以对深海研究提供更好地指导和预测。

关键词：浊流鲍马序列海底扇相模式