本次会议设17个议题(Meeting Session, 简称MS)以及11个专题(Special Session, 简称SS)。具体包括: MS1— 三角洲, MS2— 陆相碳酸盐岩, MS3— 滨岸及潮汐体系, MS4— 油气储集层, MS5— 新技术, MS6— 沉积历史, MS7— 物理沉积过程, MS8— 化学沉积过程, MS9— 成岩作用, MS10— 全球变化的沉积标志, MS11— 行星沉积学, MS12— 微生物及其沉积物, MS13— 层序及旋回, MS14— 陆架及浅水沉积, MS15— 碳酸盐台地与生物礁, MS16— 浊积岩和深水沉积物, MS17— 河流体系; SS1— 沙漠盆地: 沉积学及沉积体系演化, SS2— 曲流河及其沉积产物中的化石记录, SS3— 造山背景下碎屑沉积物的控制因素, SS4— 极端事件沉积, SS5— 沉积体系中的关键转折带: 其地层及古地理记录, SS6— 火山、火山碎屑和火成碎屑沉积物, SS7— 中生界浅水远景区的古环境和古气候变化, SS8— 无植被河流体系及其沉积标志, SS9— 晚更新世— 全新世海平面和气候变化, SS10— 地震沉积学: 概念、技术细节及前景, SS11— 浅水三角洲及残留湖盆(表 1)。

表1

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表1(Table1)

表1 第32届国际沉积学会议专题代号、名称及与本文主题划分 Table1 Symposia codes and names in the 32nd IAS Meeting of Sedimentology and theme division in this paper 作者划分主题 代号 专题名称 陆相沉积环境 MS1 三角洲 MS17 河流体系 SS1 沙漠盆地: 沉积学及沉积体系演化 SS2 曲流河及其沉积产物中的化石记录 SS8 无植被河流体系及其沉积标志 碳酸盐沉积 MS2 陆相碳酸盐岩 MS15 碳酸盐岩台地与生物礁 沉积过程 MS6 沉积历史 MS7 物理沉积过程 MS8 化学沉积过程 盆地分析 SS5 沉积体系中的关键转折带: 其地层及古地理记录 MS13 层序及旋回 SS3 造山背景下碎屑沉积物的控制因素 深水沉积与 事件沉积 MS16 浊积岩和深水沉积物 SS4 极端事件沉积 SS6 火山、火山碎屑和火成碎屑沉积物 成岩作用与 油气储集层 MS9 成岩作用 MS4 油气储集层 新技术 MS5 新技术 SS10 地震沉积学: 概念、技术细节及前景 全球变化沉积学 MS10 全球变化的沉积标志 SS9 晚更新世— 全新世海平面和气候变化 滨岸与浅水沉积 MS3 滨岸及潮汐体系 MS14 陆架及浅水沉积 SS7 中生界浅水远景区的古环境和古气候变化 SS11 浅水三角洲及残留湖盆 地质微生物 MS12 微生物及其沉积物 行星沉积 MS11 行星沉积学

表1 第32届国际沉积学会议专题代号、名称及与本文主题划分 Table1 Symposia codes and names in the 32nd IAS Meeting of Sedimentology and theme division in this paper

在分类统计过程中, 作者适当调整了会议手册中会议主题的设置(表 1)。以表1中专题为序, 统计分析了各议题或专题中论文的分布情况(图 1)。在大会439篇会议论文中, 276篇论文为口头发言(Oral presentation)、163篇论文为展板讨论(Poster); 其中第一作者为中国(或华人)学者的论文共156篇, 72篇Oral和84篇Poster。从统计结果可知, 国外学者论文主要集中在陆相沉积环境、沉积过程、深水沉积与事件沉积学、碳酸盐与化学岩沉积、盆地分析、浅水沉积与滨岸潮汐研究领域; 中国学者论文主要集中在陆相沉积环境、浅水沉积与滨岸潮汐、沉积过程和盆地分析、成岩作用与油气储集层等研究领域。总体上看, 成岩作用与油气成藏、陆相沉积环境、沉积过程、深水沉积与事件沉积学、浅水沉积与滨岸潮汐的论文数量排在11个主题中的前5位。

陆相沉积环境是本次会议的热点议题, 共收录论文68篇, 包括国外学者论文47篇, 中国学者论文21篇。陆相沉积环境主要包括风成沉积与河流沉积。具体研究内容可总结为以下2个方面:

图1

Fig.1

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	图1 第32届国际沉积学会议中不同专题会议论文及中国学者会议论文统计直方图 注: (1)中国论文数据来自笔者根据论文作者姓名的判断, 可能部分来自海外华人学者; (2)存在1人发表2篇及以上论文或1篇论文不止1位学者参加会议的情况, 所以论文数与参会代表并不完全对应; (3)各专题代号的具体含义及主题归属详见表1Fig.1 Statistical histogram of conference papers in different symposia and meeting papers from Chinese scholars in the 32nd IAS Meeting of Sedimentology

2.1.1 风成沉积 本次会议沙漠沉积和风成沉积受到了极大重视, 学者们对于沙漠中河流沉积、风成沙丘的沉积构造、沉积速率以及沉积作用对于气候条件的指示作用做了深入的研究。Hartley通过智利Atacama沙漠、加州死亡谷的野外考察, 结合塔里木盆地、撒哈拉沙漠、哈萨克斯坦伊犁河以及中澳大利亚的遥感图像, 记录分散河流体系(Distributive Fluvial Systems)与相邻风成和湖泊沉积的关系, 建立了一系列与基底岩性、气候等控制因素有关的沉积物搬运机制、沉积结构以及相分布的模式(Hartley et al., 2016a); Bristow利用探地雷达(Ground penetrating radar)技术对摩洛哥西南部Erg Chebbi沙漠地区一个100 m高、名为“ Lala Lallia” 的星型沙丘内部进行三维成像, 选择样品点进行测年, 计算沙丘聚集和侧向迁移的速度, 结果表明其形成于过去1000年内, 生长速度很快(Bristow and Duller, 2016)。Al-Masrahy和Mountney(2016)调研大量文献并利用元分析法(meta-analysis)发现了沙丘边缘沉积体系多种风成和河流的交互作用(图 2), 并进一步提出10种半定量化的交互作用类型, 而这10种特殊的相模式反映了沙丘边缘沉积体系的复杂性, 是一系列内因和外因的综合表现。Bourquin等(2016)对欧洲、美国和中国大量的河流沉积、风成沉积剖面进行对比研究, 指出干旱气候条件内间歇性冲积扇或者辫状河沉积保存下来较为困难, 可以作为沉积环境指示层, 而通常被认为沉积于干旱气候条件下的风成沉积, 可以在半干旱甚至湿润气候条件下发生, 其分布范围为从赤道地区到北极地区。此外, 本次会议对干旱气候条件下河流、风成交互沉积作用对油气储集层的影响、风成储集层质量评价及地质建模进行了相应介绍(Alkathery and Mountney, 2016; Howell et al., 2016; Leclair et al., 2016)。

2.1.2 河流沉积 目前, 国外河流体系研究的特点是注重对于河流露头和现代沉积的观测研究, 例如本次沉积学大会推崇的斯洛文尼亚南部的上新世— 第四纪露头和南比利牛斯山Pont de Montanyana露头。

研究的重点在于构造活动、气候及人类活动对于河流沉积的影响。例如对斯洛文尼亚南部的上新世— 第四纪沉积地层的研究表明, 沉积后构造活动对于河流沉积物分布位置有重要影响(Mencin et al., 2016); 巴西Chapada Diamantina地区元古代Ouricuri do Ouro组河流冲积扇的研究表明, 构造活动或者边界背向断层引起区域性角度变缓, 导致退积作用, 从而引起冲积扇下部以厚层碎屑流沉积和近端片流沉积为主, 而上部以快速片流沉积和砂质泛滥平原为主(Souza et al., 2016); Burns等(2016)对古代和现代大量河流溢岸沉积(overbank)实例进行对比研究, 发现内部因素(河道形态和演化)和外部因素(气候和盆地类型)共同控制了溢岸沉积中决口扇的形成、增大和保存。Ghosh等(2016)探讨Ganga前陆盆地内晚更新世河流结构以及边缘凸起构造(peripheral bulge tectonics)对于沉积的控制作用。另外, Stutenbecker和Schlunegger(2016)探讨了修建大坝和水库等人类活动对于河流沉积物供给的影响。也有学者利用河流演化来探讨构造— 古地貌的演化, 如利用沉积厚度、粒度大小以及沉积构造推测坡度以及水流流动速度, 利用河道宽度来估算水量和沉积物供给。根据这种方法, 计算北美西部中生代大量河流沉积的相关定量参数, 发现北美西部前陆盆地的构造— 古地貌演化具有从轴向河流到横向河流演变的特征(axial to tranversely drained rivers), 进而形成今天向南流入墨西哥湾的密西西比河流体系与往北流入北冰洋或者哈德森湾的河流体系(Bhattacharya, 2016)。本次会议上一些学者提出了一些新的技术方法进行河流相沉积过程研究, 如应用遥感技术刻画河流点坝平面形态(Hartley et al., 2016b), 运用河床实时观测数据(测扫声呐、多波束测深等)刻画河床底部沉积物质搬运的时空演变过程(Mason and Mohrig, 2016), 利用水槽实验和数值模拟重建曲流河沉积特征(Dubon et al., 2016; Durkin et al., 2016; Lageweg et al., 2016; Yan et al., 2016)。

图2

Fig.2

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	图2 沙丘边缘沉积过程示意模型及地层接触关系(据Al-Masrahy和Mountney, 2016)Fig.2 Schematic model illustrating common depositional processes that operate at dune-field margins, and resultant stratigraphic relationships(from Al-Masrahy and Mountney, 2016)

作为传统的沉积学研究领域, 滨岸与浅水沉积在近年来再度受到沉积学家的重视, 研究热点涵盖了海相滨岸带(无障壁、有障壁海岸)与陆棚区域的沉积作用与沉积机理, 其中滨岸潮汐沉积作用关注度较高; 而对陆相湖盆而言, 浅水三角洲与残留湖盆的研究受到广泛关注。本次会议共收录该主题论文共41篇, 其中中国学者论文为16篇, 占39%, 细分为4个专题(表 1), 主要为2个方面的研究, 具体内容总结如下。

2.2.1 滨岸、陆棚及潮汐沉积 滨岸带沉积作用与沉积模式等方面研究较为成熟, 但近年来滨岸带沉积机理、定量化研究成为新的研究趋势与探索方向。Balila等(2016)在研究阿拉伯中部下志留统陆架边缘楔形沉积体(shelf-margin clinoforms)时指出, 在宽陆棚(> 200, km)的背景下, 波浪再悬浮作用(wave resuspension)与异重流(hyperpycnal flows)是陆架快速进积(150, km/Ma)和沉积(0.53, m/ka)的主要因素。Molina等在研究西班牙南部Subbetic上侏罗统沉积时, 认为传统解释为具有丘形交错层理(hummocky cross stratification, HCS)的风暴岩(tempestites)与颗粒灰岩也可以是内波(internal waves)作用的产物(顶部覆盖深海灰泥岩)。海底斜坡附近的内波作用可以形成间歇性的高紊流事件并在密度跳跃层再次搬运沉积物, 在上升流与回流冲洗作用下形成典型的丘形交错层理与“ 内滩” (internal beach)(Morsilli and Pomar, 2012; Molina et al., 2016)。

潮汐作用在河口湾体系中尤为明显, 影响滨岸潮汐沉积作用的因素诸多, 包括构造沉降、海平面变化、物源供给以及沉积营力(Li et al., 2016)。同时, 气候作用如台风对河口湾的河口最大浑浊带(estuarine turbidity maximum, ETM)具有明显影响, 台风登陆时可使河口最大浑浊带宽度达10, km(Wang and Ye, 2016)。在河口湾及受潮汐影响的河流体系中, 潮汐沙坝与点坝砂体构型的时空分布与演化主要受到潮汐— 河流能量强弱、波浪作用、降雨量以及基底地形等因素影响(Ghinassi et al., 2016; Choi, 2016)。

2.2.2 浅水三角洲沉积与残留湖盆 浅水三角洲在中国油气勘探中占有重要的地位。比如, 松辽盆地下白垩统泉头组、鄂尔多斯盆地上三叠统延长组、四川盆地上三叠统须家河组等重要油气产层均有浅水三角洲沉积。朱筱敏等认为大型浅水三角洲的发育条件包括: 平坦的古地貌或宽缓的斜坡环境, 构造沉降稳定; 古气候湿热, 植被发育; 古水深较浅(< 10, m), 湖岸线周期性进退明显; 古物源供给充足, 有大型的河流供源。浅水三角洲沉积以牵引流作用下细粒沉积为主, 具有较强的水动力条件; 平面上沉积范围广阔且沉积亚相界线模糊, 单层厚度较薄, 剖面上无明显三层结构, 以叠瓦状前积和席状地震相为主; 发育正韵律的分流河道砂体, 河口坝较难保存(朱筱敏等, 2012; Zhu et al., 2016a)。吴因业结合四川盆地侏罗系露头、岩心、钻测井及显微观察资料, 确立了浅水湖盆高分辨率层序地层格架下的砂岩分布与叠置样式(Wu et al., 2016a)。Bulkan等(2016)通过对西安纳托利亚大门德雷斯三角洲(Great Menderes Delta)平原的现代沉积物进行稳定碳同位素分析, 探讨了残留湖盆淡水生态系统、湖平面变化以及三角洲前积作用的主控因素。

2.3.1 深水沉积 本界大会以英国Leeds和Bongor大学为代表的沉积学家利用物理模拟、数值模拟和实地监测等技术方法对浊流性质、沉积过程和流体转化等多个方面展开了综合探讨。值得注意的是, 实地监测海底浊流将成为研究浊流性质的重要发展方向。Cartigny(2016)对刚果峡谷海底浊流进行了4个月实测数据分析, 并对比美国蒙特利峡谷研究成果, 发现实测海底浊流的头部比体部流速大, 其流体结构与经典浊流相比存在较为明显的差异。

在该次会议中, 浊流与底层(substrate)相互作用及流体转化相关的研究成果卓著, 深化了人们对浊积岩沉积特征、混合事件层沉积过程的认知。一般认为, 浊流与底层的相互作用包括5种作用过程: 侵蚀、过路、混合、沉积以及注入(Baas et al., 2016a^①)。就浊流与软泥质底层的相互作用而言, 发现了2种新的作用过程, 即变形和层内流(intrabed flow)(Verhagen, 2013; Verhagen et al., 2013; Baas et al., 2014; Baas et al., 2016a^①)。以下就侵蚀、过路以及层内流3个会议热点进行简述。

1)侵蚀作用

浊流对于底层泥岩的侵蚀程度对浊流性质具有巨大的影响。若浊流侵蚀相当规模的底层泥岩, 紊流能力就会受到抑制, 浊流向碎屑流转化, 最终形成混合事件层(Hybrid Event Bed)(Haughton et al., 2009; Talling, 2013; 谈明轩等, 2016^②), 侵蚀成因形成的混合事件层H₅段(对应于Te段)厚度相对较薄(Patacci et al., 2016), 其中条带状砂岩段(H₂段)系过渡性流体侵蚀底层混合所致(Baas et al., 2011)。若浊流侵蚀少量底层泥岩, 使其局部具备过渡性流体性质, 则形成与经典浊积岩的Tb段存在显著差异、含有条带状砂岩的Tb段(Stevenson et al., 2016)。因此, 条带状砂岩(banded sandstone)并不能作为区分浊积岩和混合事件层的判别标志。由于底层的侵蚀作用, 浊流在其沉积过程中也可在其局部形成过渡性流体。

2)过路作用

近年来, 沉积物过路作用一度成为深水沉积体系的研究热点。其中, 影响沉积物过路作用的因素包括粒径、坡度、规模以及沉积物浓度(Stevenson et al., 2014)。Amy(2016)借助3种不同的数学模型对浊流中颗粒全部悬浮及其产生过路作用所需的剪切速度进行拟合, 并指出他的研究成果对于定量计算富含不同粒度沉积物、具有不同沉积物浓度浊流产生沉积过路的临界坡度具有极大的作用。

3)层内流作用

层内流作用仅存在于浊流与软泥质底层的相互作用中, 主要表现为浊流进入底层泥岩内部以液化泥(fluid mud)形态沿底层层内流动的特征(图 3-A)。大量水槽实验表明软泥质底层上低速浊流(V< 3.5, m/s)易形成稳定的层内流, 水槽实验和野外露头的综合分析进一步揭示了层内浊积岩(intrabed turbidities)沉积特征(图 3-B)(Baas et al., 2014; Baas et al., 2016a^①)。典型的层内浊积岩表现为四段式特征, 自下而上分别为富含泥砾石的砂质泥岩段(I1段)、块状泥质砂岩段(I2段)、含少量泥砾的砂质泥岩段(I3段)及纯净砂岩段(I4段)。

图3

Fig.3

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	图3 层内浊流水动力模式及典型沉积特征(修改自Baas et al., 2014) A— 层内浊流水动力模式; B— 层内浊积岩沉积序列空间分布模式Fig.3 Model of intrabed turbidity current dynamics and classical depositional properties(modified from Baas et al., 2014)

此外, 该次会议上学者们还重点关注浊流性质的影响因素(如流动速度、流动距离等)。因此, 研究人员不断完善实验设计方案, 利用多种方法探讨不同黏土矿物类型(如高岭石、蒙脱石)及胞外聚合物(EPS)所产生的物理粘结力和生物粘结力对浊流性质的影响(Malarkey et al., 2015; Baas et al., 2016b^①; Baker et al., 2016), 为浊流及浊积岩的研究提供了新思路。

2.3.2 极端事件沉积 极端事件沉积是沉积学研究的一个重要领域, 其发生频率一般较低, 但通常与地震、火山喷发、洪水及海啸等地质灾害相关联, 并且可以触发泥石流、海底滑坡和强侵蚀性浊流等次生灾害, 这些灾害对人类的生存环境造成威胁, 因此极端事件沉积的触发机制、沉积过程以及沉积特征逐渐受到了广泛关注。随着观测、取样方法及实验手段的提升, 极端事件沉积近年来也取得了较大的突破(Batist et al., 2016)。本次国际沉积学大会对火山、地震、海底滑坡及海啸等事件沉积进行了交流讨论, 其中海啸沉积和海底滑坡与人类生存环境更为紧密, 得到了重点关注。

1)海啸事件沉积

海啸对于海岸带具有巨大的破坏作用, 但是目前对海啸的预报具有较大的困难(Howlett et al., 2016; Szczucinski, 2016)。根据海啸沉积频率相对较低, 其对应的沉积物通常与正常沉积与相对高频的风暴潮沉积相互层的特点, 分析古海啸事件沉积历史, 探讨其发生的能量、频率与周期, 这对于现代海啸预报和海啸沉积的识别具有重要意义。风暴沉积与海啸沉积具有极大的相似性, 并且海啸沉积也易于受到后期改造, 为海啸沉积的识别带来了困难(Szczucinski, 2016)。Slootman(2016a, 2016b)通过野外露头观察和数值模拟相结合的方法对地中海碳酸盐岩斜坡区的海啸沉积进行了探讨, 指出海啸事件与风暴事件的发生频率相差较大, 前者的周期为14~35, ka, 单次持续时间仅为数小时, 而后者的周期一般为数十年至数百年, 单次持续时间可达数天; 海啸事件常常在碳酸盐岩斜坡地区形成往复流, 其回流在越过斜坡坡折后发生水跃, 进而可以形成后积层理(backset-bedding), 而风暴潮沉积则多形成(向海盆迁移的)水下沙丘(dunes)。海啸与风暴事件发生频率的差异, 使得二者相应的沉积在垂向上间互发育。因此, 该相组合中的后积层理(backset-bedding)可作为海啸沉积识别的标志, 并据此对古海啸发生的能量、周期进行探讨, 进而指导现代海啸的研究, 在一定程度上可以作为海啸预测的一项参数。

2)块体搬运沉积(MTD)

海底滑坡广泛分布在大陆边缘, 其对于海底石油管道、通信电缆等设施具有较强的破坏作用, 并且可以引发海啸等次生灾害(Howlett et al., 2016)。因此, 海底滑坡的触发机制、沉积过程目前受到国内外学者的关注。海底滑坡多由海底地震、天然气水合物泄露等触发(Urlaub et al., 2013), 其沉积物通常以块体形式发生沉积, 被称为块状搬运沉积(Mass Transport Deposits, MTD), MTD的结构单元包括: 滑塌头部、滑动底面、滑塌主体以及滑塌后期浊流沉积(Brooks et al., 2016)。其中滑塌主体中可见伴生褶皱、岩石块体(blocks), 褶皱的轴线和岩石块体的展布方向均可以在一定程度上指示MTD的搬运方向(Sobiesiak, et al., 2016a ^①, 2016b)。MTD内部的岩石块体不仅可以来自于物源区, 其还可通过MTD在搬运过程中对下伏的软沉积物进行侵蚀、卷席而形成(Sobiesiak et al., 2016a^①, 2016b; Brooks et al., 2016)。MTD通常以(泥质)碎屑流为主, 内部非均质性较强, 顶部多表现为崎岖不平的不规则形态, 虽然一般不能作为较好的油气储集层, 但可以作为有效的盖层, 并在一定程度上有利于下伏烃源岩的成熟(Zhao et al., 2015)。但是, 海底滑坡后期常常伴生发育有浊流, 这些浊流可以被MTD顶部低洼区所捕获发生沉积, MTD顶部的富砂质浊流沉积有时可以作为油气储集层, 尤其是当MTD顶部浊流大片连通时(Felletti et al., 2016; Kneller et al., 2016)。目前对于MTD的研究手段主要是通过地震、露头以及钻孔等宏观、微观相结合的方法(Howlett et al., 2016), 但是大多数研究多集中在宏观定性方面, 缺少定量动力学研究。同时, 由于MTD破坏性较强, 难以对其进行实时观测, 因此, 以MTD地貌参数为约束对海底滑坡进行数值模拟不失为一种合理的方法以定量的视角来探讨MTD的触发机制以及发生条件。此外, 湖相环境中也可发育类似的水下滑坡, 但其规模要小于海底滑坡。

3)地震与火山事件沉积

地震、火山作用发生于构造活动强烈区, 是滑坡(陆上和水下)、海啸、浊流等事件性沉积的主要触发机制。因此, 地震、火山活动可在这些事件沉积中得到记录(Batist et al., 2016; Praet et al., 2016), 但除此之外, 地震、火山中心地区, 通常形成一些可直接指示这些突发事件的特征沉积, 如具有砂质液化脉的震积岩、火山碎屑岩等。与地震事件相伴生的浊流沉积对于古地震的研究十分重要, 但由于浊流的触发机制具有多样性, 如地震、洪水(异重流), 海洋动力(波浪、潮汐、风暴潮等)(Talling, 2014; Jacinto et al., 2016; Wang et al., 2016), 地震成因的浊流沉积识别难度较大, 但随着实验测试手段的提升, 可通过对岩石物理化学等微观特征的研究来识别地震所触发的浊积岩(Batist et al., 2016)。火山作用对沉积盆地具有较大的影响, 不仅可以影响地貌特征, 而且会对早期沉积产生改造, 改变沉积物搬运路径, 为后期沉积提供物源(Capua et al., 2016)。

基于“ 将今论古” 的思想, 地质历史时期中的地震、火山、海啸等事件沉积的触发机制、沉积过程、发生频率等方面研究, 对现代地质灾害的预测具有重要意义, 因此有必要建立事件沉积的相模式。然而, 古代沉积大多受到后期改造, 难以保存完整, 同时受到差异压实作用使得原始沉积地貌发生一定程度的改变。因此, 利用古代事件沉积指导现代灾害事件预测时需要综合考虑压实、后期改造等因素。此外, 由于事件沉积破坏力较强, 难以对其进行实时观测, 与此同时, 实验室中的物理模拟受限于尺度, 因而在实地地貌参数约束下, 利用数值模拟来研究事件沉积过程是近年来逐渐兴起的一种研究手段(Howlettet al., 2016), 但目前国内沉积学领域中相关研究相对较少, 应在未来给予一定的重视。

2.4.1 陆相碳酸盐岩 20世纪50年代以来, 碳酸盐岩在岩类学、岩石学、沉积模式、白云岩生成机理及深水碳酸盐岩等方面取得了重要进展(冯增昭和张荫本, 2013)。近10年来, 由于南大西洋如巴西、安哥拉等国家在非海相碳酸盐岩中获得了巨大的油气勘探突破, 使得陆相碳酸盐岩成为国际沉积学界的研究热点(Barilaro et al., 2016; Erthal et al., 2016), 本次会议特设陆相碳酸盐岩专题, 发表论文15篇(其中11篇为Oral, 4篇为Poster)。

陆相碳酸盐石灰华沉淀为本次大会讨论的重点。来自各国的沉积学家利用沉积学、岩相学、能谱、同位素、地球化学等现代分析测试技术, 对石灰华露头的几何形态、内部结构、矿物成分类型、岩相特征、形成条件及沉积环境进行了分析。Barilaro等(2016)对意大利中部更新世热水石灰华露头的几何形态、内部结构和生物/非生物结构类型进行分析, 认为生物/非生物过程的组合是石灰华沉淀的关键, 石灰华丘形建造的几何形态和相应沉积主要受控于环境和水动力条件。Ö zkul等(2016)对土耳其西南部Denizli张性盆地内南、北两处石灰华沉淀进行硅质碎屑输入影响的对比研究, 北部Ballik点石灰华序列较为连续, 厚度可超过120, m, 序列中夹少量硅质碎屑, 主要为砾岩、砂岩、泥岩和黏土岩; 南部Kocabaş 点石灰华序列中硅质碎屑比例增多, 在北部冲积和季节性河流沉积影响下, 泥石流和水流搬运硅质碎屑物质, 使得序列中硅质碎屑与石灰华交替出现。石灰华源于裂缝或断裂富含碳酸氢盐热流体的间歇性沉淀。Alonso-Zarza(2016)探讨了Canary火山岛上菱沸石与白云石的成因, 认为在干旱— 半干旱气候条件下, 玄武岩等基岩在风化作用下, 产生红色蒙脱石与微晶白云石(阶段1), 粗粒白云石与菱沸石充填孔隙(阶段2)过程中有利于白云石与方解石的聚集(阶段3、4), 总体上基岩的风化作用提供硅与富镁碱性水, 利于菱沸石与白云石的形成。

2.4.2 海相碳酸盐岩 本次会议海相碳酸盐岩主题主要探讨了台地与生物礁的沉积特征和成因机制, 研究区主要位于意大利、西班牙、罗马尼亚等国家, 会议共收录论文31篇, 其中中国学者论文2篇。研究热点主要集中于生物礁的生长模式与数值模拟、微量元素分析与古环境恢复, 以及碳酸盐岩台地地震表征等方面。

Berra等在研究阿尔卑斯山脉拉丁尼阶— 下卡尼阶碳酸盐岩生物礁时, 认为礁体可容纳空间(礁缘为高可容纳空间, 礁核为低可容纳空间)可能受到3个方面的影响: 构造作用、岩浆作用控制的差异沉降、地层构型控制的差异沉降, 并通过数值模拟表明礁体可容纳空间的变化主要是受控于底部沉积物的压实作用, 进而形成高差大、坡度陡的礁体进积样式(Berraet al., 2016)。Mircescu等(2016)在研究南喀尔巴阡山上侏罗统— 下白垩统碳酸盐岩台地时, 认为该进积型、向上变浅的碳酸盐岩序列底部的大规模生物建造是受包壳生物与钙质细菌影响, 中上部富蓝藻的、潮间— 潮上带碳酸盐岩形成于可容纳空间减少的进积过程中。另外, 微量元素是较为可靠的古环境指标, Coimbra等(2016)通过分析南Lusitanian盆地古代浅水碳酸盐岩的微量元素, 发现了高镁、铁(白云石), 低钙、锶(砂岩), 高铁、锰(硅质碎屑)及高钙、锶(灰岩)的组合特征, 白云石的出现表明较晚的成岩过程, 认为自晚阿尔必期至早赛诺曼期, 硅质碎屑物质的变化是由古环境变化造成的。

2.5.1 沉积过程 沉积过程主要从沉积历史、物理沉积过程和化学沉积过程3个方面展开研讨, 分别收录会议论文11篇、12篇和26篇。

1)沉积历史

本届会议沉积历史主题对气候变化、地球动力和大地构造机制如何影响沉积历史过程进行讨论。在摩洛哥阿特拉斯中部, 白垩系藻类的出现说明白垩纪末期局限古海洋开始扩张, 而孢粉出现源于潮湿的气候(Bouwafoud et al., 2016)。Cavallina等(2016)以摩洛哥阿特阿斯中部Adrar Aglagal向斜为例, 说明了在特定构造背景下, 相型结构和古水系的演化都表明沉积过程受构造活动的控制作用。另外, 短期、长期气候变化也影响了陆相沉积环境以及生态系统的反应机制(Ebinghaus and Jolley, 2015)。

2)物理沉积过程

物理沉积过程包括对动力学机制的分析及其影响因素。其中, Burr利用风洞实验探究密度比和粒子间作用力对风速阈值及风成沉积过程的影响, 并认为其结论也可用于解释地球以外环境的风成沉积(Burr et al., 2015)。细粒悬浮沉积物形成的紊流动力学机制, 表明在迅速减速的流体中, 沙泥混合物可塑造不同类型的底床形态(Baas et al., 2013)。

3)化学沉积过程

依据同位素示踪原理, 对估算古水温、判断成因机制及成岩作用等方面进行阐述。Immenhauser等(2005, 2016)就“ 古海水温度是否基于碳氧同位素数据” 提出疑问, 通常情况下海相碳酸盐中稳定的氧同位素可用于估计碳酸盐胶结物析出时周围的古海水温度, 但是否同样适用于封闭埋藏的流体环境, 仍需要进一步探究论证(Immenhauseret al., 2005, 2016)。Franchi等(2016)利用稳定同位素和稀土元素混合物对Paola洋脊处菱铁矿的成因机制及早期成岩作用进行了估测。

2.5.2 盆地分析 造山带或隆起区的剥蚀地貌与盆地区的沉积地貌, 是地球表面的2个基本地貌单元。剥蚀区经历长期的剥蚀可夷平化, 或构造沉降而转化为盆地; 沉积盆地区可遭受挤压、隆起, 形成剥蚀区。构造作用、气候及海平面变化, 不断塑造、改变着地球表层的物质组成和地表形态。这些变化是地球表层动力学过程的表现, 包括各种地质营力和多种生物地球化学的循环作用(林畅松等, 2015)。从根本上说, 这些变化是由地球岩石圈动力学过程决定的(Allen, 1997; Leeder, 1997)。近一、二十年来, 地表地球动力学过程研究领域的飞速发展, 促进了固体地球地质学、地貌学、大气学、环境学及海洋学等学科的广泛联系和交叉。从地貌演化审视地质历史, 认识地貌的变化是怎样记录着地质历史的变迁, 已成为当今地球科学十分关注的重大课题(Allen, 2008)。本次会议中盆地分析主题相关论文达到40篇, 占论文总数的14.5%, 会议中3个专题涉及本主题。

1)层序及旋回

层序地层学发展至今, 在理论上形成了Vail层序地层学、Galloway成因层序地层学、Cross高分辨率层序地层学以及Embry海侵— 海退旋回层序地层学等主流学派。本次会议主要涉及以下几个方面: 在深水层序地层学研究方面, 充分利用新技术, 如高精度地震资料反演、近海底高精度地震资料等地球物理方法, 综合伽马能谱分析与地球化学元素含量的旋回分析, 对不整合面对应的整合面进行准确识别, 对深水泥页岩、滑塌块体沉积等科学地建立等时地层格架, 包括在海相泥页岩及湖相黑色泥页岩等非常规油气勘探领域的应用。Schimmelmann等(2016)编制了全世界50多个地区的全新世和第四纪的海洋泥纹层沉积记录的图件, 认为海洋泥质纹层的沉积和保存取决于沉积环境和沉积规律。在碳酸盐岩层序地层学研究方面, 因湖相碳酸盐岩在地质历史中的分布较少等原因, 对其研究程度远不如海相碳酸盐岩。Jarvis等(2016)认为森诺曼阶(100.5~93.9, Ma)可能最好的记录了地球历史中海平面上升和中生代晚期的气候最暖时期, 并标志着陆表海的全球扩张和远洋、半远洋碳酸盐沉积的开始。在层序地层模拟研究方面, 层序的研究由定性向半定量、定量发展, 揭示层序发育的主要控制因素, 增强对有效储集层的预测。B� � bek等(2016)利用定量层序分析, 结合测井、元素地球化学分析、实验物性测试, 建立中、下泥盆统的层序序列, 最后来研究生物特征并解释其与海平面变化的关系。在层序地层学研究技术手段创新方面, 除了传统的露头、岩心、测井和高精度地震资料以外, 地震资料的三维可视化、古生物方法、地球化学方法、数值分析和计算机模拟等将会在层序地层学未来的研究中发挥重要作用。Stephenson等(2016)利用古生物方法对约旦死海边缘的海洋沉积序列进行了研究。岸线轨迹的迁移可以暗示海平面的升降, 有效指示层序界面和内部的体系域界面, 结合层序地层学模拟, 岸线轨迹研究可以对层序及体系域进行定量划分和识别。Palermo等(2016)通过2010、2011、2012、2014每年和2015年每月对现代萨金特海滩的观测, 计算出该海滩受侵蚀而后退的年速度和月速度, 试图解释海滩是如何长期生长发育的。

构造— 层序— 沉积响应综合分析将成为层序地层研究的新热点和发展趋势。陆相断陷湖盆沉积作用具有相变快、幕式沉积且受到构造作用控制的特征; 构造活动直接控制可容纳空间的变化、地貌变化、源区剥蚀速率和沉积物供应速率等; 古地貌对沉积物的运聚和沉积体系域发育有着重要控制作用(Chenet al., 2016)。

2)构造挤压造山与沉积驱动力

造山带的构造作用具有强大的破坏力, 构造挤压或板块碰撞会造成地表区域变形和地貌形态变化(Allen, 1997, 2008; Leeder, 1997)。由板块碰撞或构造— 热隆升形成的高山和岩层的破坏是导致沉积物崩塌、剥落并在地表流动的驱动力; 风化、侵蚀又在很大程度上依赖于气候因素(Goodbred, 2003; Densmoreet al., 2007)。在地质记录中恢复古剥蚀区地貌是极其困难的。因此, 揭示塑造山地地貌的构造作用和气候变量是一项需要长期探索的科学问题。

3)源汇系统与转折带

从沉积记录追索母岩性质、来源及物源区的构造事件或背景, 已有较长的研究历史。沉积物源的供给变化, 包括物源的性质、供给量及搬运或分散过程, 不可分割地要纳入到从源到汇的盆地沉积充填研究中。盆地地貌的研究, 从盆— 山分布、盆内的隆坳格局以及局部的古隆起— 古沉降带等相对宏观的构造古地貌分析, 到沉积古斜坡或坡折带、古水道或单一沉积体等相对微观的地貌及形态研究, 近一、二十年来都取得了一系列重要进展(Cartesioet al., 2016; Christ, 2016; Gugliotta et al., 2016; Hofstra et al., 2016)。

资源沉积学一直是国际沉积学大会的重要组成部分, 第13届国际沉积学大会(1990, 英国诺丁汉)着重探讨了油气藏及其他沉积矿床(刘铁兵, 1991), 第17届国际沉积学大会(2006, 日本福冈)强调了天然气水合物和三维地震技术的重要性(李忠, 2006), 第18届国际沉积学大会(2010, 阿根廷门多萨)讨论了层序地层学在非常规油气勘探中的应用及现代沉积和露头对油气勘探的重要性(吴因业等, 2011)。第32届国际沉积学会年会开辟了油气储集层专场, 与会人员进行了29个精彩的口头发言和24个丰富详尽的展板讨论(图 1)。油气储集层分会场的汇报内容涵盖了油气探勘与开发相关的沉积、储集层和新技术等多方面, 主要进展如下:

1)微裂缝与非常规储集层

关于沉积环境对成岩演化控制作用的研究日渐增多, 沉积环境控制着原始沉积物的组合特征、层理类型, 决定了成岩作用的演化路径(Pan et al., 2016); 非常规储集层岩石学特征研究证实, 水力压裂产生的微裂缝主要发育在硅质矿物与胶结物(方解石及白云石)交界处, 很少切穿矿物颗粒, 且与先存孔隙不太相关(Wu et al., 2016b); 中国的陆相页岩(松辽盆地、准噶尔盆地、四川盆地)具有较高的有机质丰度(TOC 1.4%~25.6%)和脆性指数, 其孔隙度受控于成熟度、黏土含量及压实作用, 具有极大的资源潜能(Zhu et al., 2016b)。

2)储集层非均质性建模

储集层模型是多组地质统计学的共同实现, 其建模过程充满了不确定性(Zhang, 2016); 有效的建模需要拾取临近地区露头中砂体垂向、侧向、横向上的堆叠组合形式及各微相单元的几何尺寸作为建模原始参数(Yu et al., 2016); 利用裂缝几何形状和方位等统计学参数, 通过离散裂缝网络方法(DFN)进行致密储集层三维裂缝建模, 能有效地建立储集层孔渗三维模型(Dai et al., 2016)。

在碎屑岩沉积学研究方面, 国外重点开展了海相、海陆过渡相沉积体系研究, 已建立海相三角洲(建设性与破坏性三角洲、粗粒与细粒三角洲、深水与浅水三角洲)、海底扇(扇形与非扇形模式、有水道与无水道模式)等经典沉积模式, 指导了海相、海陆过渡相碎屑岩油气勘探。自新中国成立以来, 考虑沉积盆地性质(断陷、坳陷、前陆), 不断完善并建立了冲积扇、河流、三角洲、重力流、湖泊等沉积模式, 特别是在湖盆浅水三角洲、重力流以及细粒沉积等方面取得了显著进展。

自从Postma(1990)明确提出深水与浅水三角洲分类后, 中国学者明确了浅水三角洲的发育有利条件和沉积特征, 建立了多因素控制的浅水三角洲沉积模式。指出浅水三角洲发育于湖盆演化晚期或不同类型湖盆的缓坡。稳定的构造沉降、平缓的地形坡度、频变的湖平面升降、充足的物源供给有利于浅水三角洲发育; 浅水三角洲前缘常发育不同规模的分流河道砂体, 砂体较薄但延伸远, 由于物源和气候变化, 三角洲平原与前缘面积可发生变化(朱筱敏等, 2013)。

20世纪90年代以来, 随着重力流研究不断深入, 经典Bouma层序和Walker扇模式以及传统的重力流沉积过程解释不断遭到质疑, 砂质碎屑流等成因模式促进了深水沉积的创新性发展(Shanmugam, 2000)。

中国中— 新生代含油气盆地发育陆相重力流沉积。随着近年来油气勘探的深入及坳陷湖盆中心多种形态、广泛分布砂体成因机理的深入研究, 认识到湖盆中心厚层块状砂体是砂质碎屑流成因, 是三角洲前缘等砂体在洪水、地震等诱导因素作用下, 通过重力滑动/滑塌、块状搬运、冻结式沉积而成的。砂质碎屑流沉积物呈不规则的朵叶状或舌状分布, 无水道或不发育水道。同时指出, 湖盆中央也存在经典浊流沉积(刘芬等, 2015)。

20世纪80年代以来, 国外开展了系统细粒沉积研究, 在生物化学和沉积机理等方面取得了重要进展, 认为海(湖)平面变化、构造作用、沉积物源、气候变化以及盆地底形会影响细粒沉积相带的分布并建立了多种沉积模式。中国沉积学家根据湖泊的构造成因、地理位置和气候等条件以及沉积岩成分、颜色、结构、有机碳含量和化石等多种标志对古代湖泊沉积亚相进行划分, 建立了湖盆细粒沉积分类方案与富有机质页岩发育模式(袁选俊等, 2015)。

国外系统的碳酸盐岩研究起始于20世纪70年代, 近年来在碳酸盐沉积环境(温度、水深、生物作用)、礁滩沉积模式等方面取得了快速进展。指出碳酸盐岩不仅可以形成于水暖、水浅、水咸和水清的沉积环境, 在较深水、低温以及陆相环境, 特别是微生物参与下, 可形成规模碳酸盐沉积。

国内追踪国际先进的碳酸盐沉积理论, 结合中国碳酸盐沉积特点, 在碳酸盐岩岩类学、台地礁滩沉积模式等方面取得了系列创新性成果, 指出碳酸盐岩规模储集层主要发育于蒸发台地、碳酸盐岩缓坡及台地边缘三类沉积背景。特别是在古老小克拉通碳酸盐岩构造演化与沉积过程等方面取得了具有中国地域特色的研究成果, 指出在小克拉通内部, 由于断裂活动, 可形成次级碳酸盐岩台地边缘礁滩沉积(赵文智等, 2014; 沈安江等, 2015)。

国外早就重视微生物碳酸盐岩的研究。微生物碳酸盐岩是富有勘探潜力的古老碳酸盐岩地质体, 主要发育于中元古代至侏罗纪, 目前在震旦系— 寒武系、侏罗系微生物碳酸盐岩中发现油气最多。中国大规模微生物碳酸盐岩多发育于下古生界— 前寒武系, 微生物碳酸盐岩研究不断受到重视。

岩相古地理研究主要目的是重建地史时期的海陆分布和盆地沉积演化以及沉积作用与成矿过程的关系, 对于矿产和油气资源的预测评价和勘探开发有重要意义。国外学者以全球构造学理论为指导, 编制了《全球显生宙古地理图》, 反映了目前岩相古地理研究的最新进展。中国岩相古地理研究历史较长, 涌现出了许多代表性人物。比如, 王鸿祯等(1985)主编的以活动论和历史阶段论编制的《中国古地理图集》, 阐明了地质历史时期古地理发展和构造演变过程; 刘宝珺和曾允孚(1985)编著的《岩相古地理基础和工作方法》, 表明了岩相古地理学原理、研究内容和工作方法。冯增昭早期提出了单因素分析、多因素综合的岩相古地理作图法, 并在海相岩相古地理编图中发挥了重要作用(冯增昭, 1992, 2004, 2016)。

现代沉积环境分析、野外露头刻画、水槽模拟实验和数字模拟技术是国外沉积学家进行沉积机理与分布研究的重要手段, 他们注重现代沉积考察、数字露头与岩心、水槽模拟和数字模拟、地震沉积学、测井地质学以及沉积古环境恢复等方法技术的研究, 形成了一整套方法技术体系, 具有产业化的研究设备和配套软件, 并提出了许多沉积学新认识, 比如重力流沉积过程中的底床侵蚀和水动力跳跃、流体搬运形成纹层状页岩、长期水体分层有利于黑色页岩形成、地震沉积学地层切片可以识别几米厚砂体等等。中国主要是在引进国外先进沉积学研究方法技术/软件基础上, 进行开发应用。在现代沉积研究、露头精细解剖以及沉积软件开发、数字模拟与物理模拟等方面尚有一定差距。