深水湖扇系统中终端河口叶（TMLs）与终端河口叶过渡带（TMTZs）的沉积学

《Sedimentary Geology》：Sedimentology of terminal mouth lobes (TMLs) and terminal mouth lobe transition zones (TMTZs) in deep-lacustrine fan systems

　　

•对古代深水湖扇系统及内部叶状沉积体进行了研究 •刻画了终端口叶状体与终端口叶状体过渡区 •终端口叶状体过渡区与终端口叶状体由盆内富砂杂岩相组成 •终端口叶状体过渡区与终端口叶状体可作为非海洋盆地中古环境变化的代用指标 •探讨了终端口叶状体过渡区与终端口叶状体中储层与非储层相的分布情况

引言

深水沉积系统及其相关地震-形态学特征已在全球范围内的二维和三维地震数据中得到广泛识别、绘制和表征（如Normark, 1978; Shanmugam和Moiola, 1988; Richards等, 1998; Richards和Bowman, 1998; Stow和Mayall, 2000; Posamentier和Kolla, 2003）。它们在平面和剖面视图上形成了一系列几何形态谱系，从渠化系统（Prather等, 1998; Mayall和O'Byrne, 2002; Fonnesu, 2003; Posamentier和Kolla, 2003; Mayall等, 2006; Jackson等, 2008; Labourdette, 2007; Labourdette和Bez, 2010; Mayall等, 2010），到具有发育良好的河道至叶体过渡区的系统（如Wynn等, 2002; Van der Merwe等, 2014; Brooks等, 2018），再到席状叶体主导的沉积体，如科西嘉的Gollo扇（Pichevin等, 2003; Gervais等, 2006）、印度尼西亚东加里曼丹的新近纪（Saller等, 2008）和尼日尔三角洲（Adeogba等, 2005）。

与海洋环境中的同类系统相比，古代深水湖扇系统的表征和理解程度仍较低。古代深水湖岩记录中的关键实例包括：美国绿河组（Dyni和Hawkins, 1981; Carroll和Bohacs, 2001）；俄罗斯贝加尔湖（Nelson等, 1999）；泰国素攀武里盆地（Ronghe和Surarat, 2002）；阿根廷内乌肯盆地（Zavala等, 2006）；乍得邦戈尔盆地的Prosopis组（Tan等, 2017）；印度巴尔默尔盆地（Chatterjee等, 2019）；渤海湾盆地（Zhang, 2004; Dong等, 2011; Wang等, 2013; Cao等, 2018; Yang等, 2019; Guo等, 2021）、鄂尔多斯盆地（Caineng等, 2010, Caineng等, 2012; Hua和Xiuqin, 2013; Yang等, 2017; Li等, 2018; Gao等, 2019）、准噶尔盆地（Carroll和Bohacs, 2001; Wartes等, 2002; Carroll和Wartes, 2003; Xu等, 2019）、二连盆地（Changsong等, 2001）、江汉盆地（Teng等, 2019）、松辽盆地（Pan等, 2019）、中国柴达木盆地（Meng等, 2019）以及南海（Liu等, 2020, Liu等, 2021）；以及南福克兰盆地（NFB），福克兰群岛（Williams, 2015; Dodd等, 2019; Jones等, 2019; Dodd等, 2020, Dodd等, 2022; Plenderleith等, 2022）。与海洋环境中的同类系统相似，深水湖扇系统由一系列背景过程与沉积重力流事件交替形成，后者的流变特性和移动性差异很大。沉积重力流类型的关键实例包括：低密度浊流、高密度浊流、湍流调制的混合流（形成混合事件层（HEBs）；据Dodd等, 2019, Dodd等, 2022）、内聚力碎屑流（据Talling, 2013; Zhang等, 2019）和高浊密流（据Mulder等, 2003; Zavala等, 2006; Xian等, 2018）。尽管与海洋系统存在上述相似之处，但深水湖扇系统已显示出由于其盆地规模、盆地形态、盆内地形以及变化的淡-咸水盆内流体充填条件而产生独特内部构造要素的潜力（Dodd等, 2019; Dodd等, 2022）；这些已识别的差异需要在理解方面进行进一步的研究和开发。

富砂深水湖扇系统中最远端的地震可测绘表达——叶体边缘和远端边缘——可形成储层质量的砂岩层段，具有良好的储层特性，尤其是在扇系统/扇模型中的近端和中间部分（Posamentier和Kolla, 2003; Cronin等, 2018; Dodd等, 2019, Dodd等, 2022）。在深水湖系统中，终端口叶状体已被证明形成于远端区域（Dodd等, 2019, Dodd等, 2022），其中它们被认为代表了沿扇向下位置处流态转变的产物。类似于终端口叶状体的特征已在海洋环境下规模大得多的深水扇系统中被识别，在这些系统中它们被称为"终端扇展"或"前缘扇展"（如Posamentier和Kolla, 2003; Cronin等, 2018; Lowe等, 2019）。这两种沉积环境之间的规模可能存在差异，但总体而言，这些特征的形态学表达和沉积学组成似乎非常相似，它们在整体扇系统中的位置（位于远端）也是如此，因此其流态过程可能相当可比。尽管已被证明包含优质储层，但在富砂深水湖系统中关于沉积重力流行为以及中间至远端扇特征方面仍存在重大不确定性。对于中间至远端扇的渠化部分与终端口叶状体/前缘扇展/终端扇展设置之间的地貌学区域，几乎没有对其进行表征。

为了探索深水湖扇模型（据Dodd等, 2019）中间至远端部分的构造特征，本研究对南福克兰盆地早白垩世裂后层序的三维地震数据进行了详细测绘和分析。对解释出的扇系统中可用的113.5米岩心进行了分析，为基于地震的解释提供地质约束。本研究使用了盆地中三个关键扇系统的实例：Sea Lion、Casper和Beverley扇系统（据Bunt, 2015; Dodd等, 2019, Dodd等, 2022）。本研究旨在回答以下问题：

i. 深水湖扇系统中间至远端区域的关键地震-地貌学特征是什么？
ii. 所识别的"终端口叶状体"（TML）和"终端口叶状体过渡区"（TMTZ）特征的沉积学特征是什么？
iii. 哪些外生和自生过程影响了扇模型远端部分（特别是TML和TMTZ）的时空发育？
iv. 远端扇系统和扇构造非均质性对深水湖扇基岩地层中储层建模可能产生什么影响？

这些问题至关重要，因为对富砂深水湖扇模型中远端区域的更好理解将改善对地下数据集中储层特性的预测。在地下数据集中，富砂远端或边缘区域很少被井筒记录所记载，主要原因是它们在勘探井中提供的潜在净含油层产出较低，且开发井通常不进行取心。因此，通过基于模型的方法改善对边缘沉积体的理解，最终将提高前沿区域的勘探成功率，并增强开发程度较高区域的采油率。

地质背景

福克兰群岛位于南美洲以东约500公里处（图1）。一个广阔的陆架海环绕着该群岛，通常被称为福克兰陆台。福克兰群岛和福克兰陆台的地质历史已被充分记录，无论是陆地区域（如Curtis和Hyam, 1998; Aldiss和Edwards, 1999）还是近岸沉积盆地（如Richards等, 1996a, Richards等, 1996b; Richards和Fannin, 1997; Galeazzi等）。

方法论

为约束扇系统在三维空间中的几何形态，本研究利用了2007至2011年间在NFB获取的4500平方公里叠前时间偏移三维地震反射数据。这些数据包括四个在2011年合并为"三维公司合成调查"地震体积的三维调查。该合并的叠前时间偏移地震体积是本研究的主要地震数据集。它是一个全叠加三维体积，经过了Kirchhoff叠前时间偏移和频谱处理。

地震解释

以下提供了Casper和Beverley扇系统以及SL10叶体的地震表达描述和解释。在平面视图地震振幅图上使用基于地震的观测来解释地震构造尺度要素，进而用于推断与沉积过程相关的信息。沉积过程的记录在后文各节中进行了评估。

TML和TMTZ的沉积学

通过结合多个被岩心穿透且在不同湖泊扇系统的三维地震数据中测绘的TML和TMTZ实例，本研究构建了TML和TMTZ沉积学的理想化模型（图17, 图18）。通过这种方式表征这些特征，本研究为深水研究界提供了一种描述、解释、比较和评估深水湖扇模型中这些重要地貌学组成部分的手段。

结论

终端口叶状体（TMLs）和终端口叶状体过渡区（TMTZs）构成了富砂深水湖扇模型中的重要组成部分。TMTZs以沿扇向下位置的扇构造收缩为特征，形成过渡区域。这些过渡区域之后是沿流向向外的扇形几何形态（TMLs）。TMLs以叶体轴、叶体边缘和叶体远端边缘沉积序列为特征，混合事件层常见。

CRediT作者贡献声明

T.H.O.M.A.S. J.H. DODD：撰写——审阅与编辑、撰写——原稿、可视化、验证、软件、资源、项目管理、方法论、调查、获取资金、形式化分析、数据管理、概念化。
D.A.V.E.J. McCARTHY：撰写——审阅与编辑、监督。
S.T.U.A.R.T.M. CLARKE：撰写——审阅与编辑、监督。
R.O.R.Y.J. SUTTON：撰写——审阅与编辑。
M.E.G.A.N.L. BAKER：撰写——审阅与编辑。

未引用参考文献

Hussain等, 2020; Kane和Pontén, 2012; Lorenzo和Mutter, 1988; Pierce等, 2018; Romans等, 2009; Southern等, 2015; Spears, 2012。

利益冲突声明

作者声明无财务或竞争性利益。

致谢

我们要感谢J?rg Lang和一位匿名审稿人，以及总编辑Catherine Chagué，他们提供了有益的和建设性的审阅，帮助改进了稿件。本研究由英国地质调查局通过NERC国家能力提供资助。本文经福克兰群岛政府矿产资源部长和英国地质调查局（UKRI）执行总监许可后发表。

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