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古地理学报|李纾羽|鄂尔多斯盆地西缘奥陶系拉什仲组槽模特征及主控因素

作者:发布时间:2026-10-22来源: 访问量:

地球科学学院硕士研究生李纾羽以第一作者身份在期刊《古地理学报》上发表了题为《鄂尔多斯盆地西缘奥陶系拉什仲组槽模特征及主控因素》的研究论文(图1)。全部作者均为长江大学地球科学学院师生,李纾羽为第一作者,其导师何幼斌教授为通信作者。槽模是深水重力流沉积中重要的底面侵蚀构造,其形态与规模蕴含着丰富的古水动力信息。针对槽模形成机制及主控因素认识不足的问题,该研究聚内蒙古乌海地区,以奥陶系拉什仲组深水重力流槽模为研究对象,开展了槽模构造特征及其形成机制研究。研究综合运用野外地质调查、槽模形态测量、沉积学分析、粒度分析及元素地球化学资料,系统分析了槽模的形态类型、尺寸变化及其与沉积环境和水动力条件之间的关系。

论文链接:https://link.cnki.net/urlid/11.4678.P.20260622.0922.002

图1 论文首页

研究发现,拉什仲组槽模具有丰富的形态类型和显著的尺寸差异,其发育特征与沉积环境及重力流演化过程密切相关。其中,槽模宽度与砂岩层厚度表现出较强的相关性,槽模深度则呈现出不同程度的变化特征,表明槽模不同形态参数对沉积条件的响应存在差异。研究进一步分析了不同沉积环境下槽模形态与规模的变化,指出槽模不仅记录了重力流的侵蚀作用,还可能保留流动演化过程中阶段性的水动力信息。相关成果深化了对鄂尔多斯盆地西缘奥陶系槽模构造特征及其主控因素的认识,为利用底面侵蚀构造开展古水流方向恢复、重力流沉积过程分析及深水沉积体系研究提供了重要依据。

图2 鄂尔多斯盆地西缘拉什仲组水道和朵叶沉积特征及古水流方向

在野外剖面中,我们可以看到砂岩底部各种各样的槽模,随着砂岩厚度的增加,槽模长度、宽度和深度的变化范围总体呈扩大趋势,表明厚层砂岩中槽模的发育规模及形态差异更加显著。当砂岩厚度小于25 cm时,槽模整体较小;砂岩厚度为25~50 cm时,槽模长度和宽度有所增加,但深度变化不明显;当砂岩厚度超过50 cm时,槽模长度可达25 cm,宽度可达16 cm,最大深度增至5 cm。从相关性来看,槽模宽度与砂岩厚度的相关性最强,且随砂厚增加由0.41增至0.65,表明二者之间的正相关关系逐渐增强;槽模长度与砂厚的相关性变化较小,而槽模深度与砂厚的相关性整体较弱,仅在厚层砂岩中有所增强。总体而言,砂岩厚度与槽模横向展布的关联较为显著,尤其对槽模宽度的影响更为突出,而垂向侵蚀响应相对有限。 这一现象可能与不同厚度砂层中的流动空间、流体横向侵蚀能力及基底条件的差异有关,说明槽模的三维形态不仅反映流体侵蚀过程,也与其赋存砂层的厚度背景密切相关。需要注意的是,砂岩厚度与槽模参数之间的相关性并不能直接证明因果关系,其具体形成机制仍需结合流动条件及基底性质进一步分析。

图3 鄂尔多斯盆地西缘桌子山剖面拉什仲组砂岩厚度与槽模三维参数相关性图

水流强度是控制槽模规模及形态变化的重要因素。Holmes和O’Leary综合最大粒径(粗截点)与最大悬浮粒径(细截点)对水流强度进行分级,将其划分为12级,并进一步归纳为很弱、弱—中等、中—强及强水流等类型。当水流强度较低时,槽模规模较小、数量较多,以简单抛物线(窄)形为主,整体对称性较好;随着水流强度增强,槽模规模逐渐增大、数量相对减少,形态组合也更加多样,可出现纺锤形、锥状抛物线形及宽型抛物线形等。当水流强度达到较高水平时,槽模厚度及整体规模进一步增大,并可出现少量不对称形和螺旋形槽模。这表明,水流强度与槽模规模总体呈正相关,湍流能量的增强可能促进槽模的横向扩展和垂向侵蚀。与此同时,流速也是影响槽模发育的重要因素。由于缺乏可直接量化的流速数据,可结合沉积物粒度、砂岩占比及鲍马序列内部的沉积构造变化,对流速进行相对判断。通常,较大的平均粒径和较高的砂岩占比指示相对较强的水动力,而鲍马序列自下而上粒度逐渐变细、沉积构造由块状层理向水平层理过渡,则反映流速总体呈递减趋势。相应地,槽模规模和深度总体由大变小,形态组合也可能由宽型抛物线形、锥状抛物线形逐渐向纺锤形和窄型抛物线形转变,反映不同流速条件下侵蚀作用及槽模形态的差异。

图4 鄂尔多斯西北缘桌子山地区槽模三维参数图及水流强度与粒度交叉图解

此外,侵蚀持续时间同样影响槽模的形成与演化。Allen通过水槽实验模拟不同底床缺陷条件下槽模的发育过程,揭示了随着水流持续作用,底床侵蚀形态及其空间分布会发生动态变化。因此,槽模的最终形态和规模不仅与水流强度、流速有关,还可能受到侵蚀持续时间的共同影响,体现了水动力条件与底床侵蚀过程之间的综合作用。

图5 槽模组合随侵蚀持续时间增加的特征

槽模的形成与演化受流体性质、水动力强度、流速、沉积物粒度及分选程度和侵蚀持续时间等因素共同控制,其形态、规模与组合特征能够反映重力流的侵蚀能力及沿程能量变化,通常表现为大型槽模向下游逐渐减小、槽模组合由异质向单质转变、数量逐渐增加,且随浊流能量减弱,槽模形态由Ⅰ型向Ⅱ型演化;未来可结合数值模拟与物理实验,进一步揭示槽模在深水重力流沉积体系中的空间分布规律及动态演化机制。

图6 鄂尔多斯盆地西缘桌子山剖面拉什仲组槽模发育模式

综上,本文通过对研究区野外露头的观察与测量,综合区域地质背景,分析槽模形态及其组合特征,结合沉积单元类型、砂岩厚度和鲍马序列等因素从流体性质、能量以及侵蚀持续时间方面探讨槽模的形成机制,揭示槽模的时空展布及演化规律。以期更全面的恢复研究区拉什仲组重力流特征,从而丰富槽模野外研究实例,深化深水重力流沉积认识。

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