《深海水道沉积地质理论与实践》是作者团队十五年来在深海水道沉积地质领域研究成果的总结与升华，是结合全球著名深海油气区对海底水道沉积地质理论的丰富和发展。《深海水道沉积地质理论与实践》集基础理论、技术方法和应用实践于一体，系统阐述了深海水道的概念、成因、起源和类型，解译了深海水道的规模形态、沉积构成和盆内外主控因素，论述了深海水道的形态演化、弯*机制和决口机理，提出了深海水道沉积构型级次划分方案，重点揭示了水道体系、复合水道和单一水道的外部形态与内部结构，研发了深海水道油气藏储层构型表征方法，创建了深海水道储层三维地质建模方法。《深海水道沉积地质理论与实践》在深海水道沉积地质理论方面发现并提出了许多新现象、新见解，在油气储层构型表征与建模方面形成了一系列新理念、新方法、新技术，对我国深海沉积学理论发展和深海油气勘探开发具有重要的实际意义。

第1章 深海水道概述
　　深海水道(submarine channel)是海底扇沉积体系的重要组成部分，自20世纪70～80年代开展海底扇和浊积岩的系统研究(Normark， 1970， 1978; Piper and Normark，1983)以来，其就一直受国内外学者的广泛关注。一方面，深海水道可以向深水生态系统输送营养物质(Pichevin et al.， 2004; Biscara et al.，2011)；另一方面，深海水道也有可能对海底基础设施建设造成危害(Paull et al.，2002;Xu，2010)。然而，令国内外学者更为关注的则是深海水道重要的石油地质意义。深海水道是陆源沉积物向深水区搬运的重要通道，其在海底的形成、延伸及分布直接控制着砂体的展布；此外，深海水道本身也是重要的粗碎屑物质堆积场所，在不同的陆缘盆地内均为重要的油气储层(Kolla et al.， 2001; Mayall et al.，2006)。随着墨西哥湾盆地(Prather et al.， 1998; Beaubouef and Abreu， 2006)、巴西坎普斯盆地(Franke et al.， 1990; Carminatti et al.，1996)、西非尼日尔三角洲盆地(Samuel et al.， 2009; Scheidt and Caers，2009)等一系列大型深海水道油气藏的发现，深海水道更是成为沉积学界和石油工业界的一大研究热点。本章就深海水道的基本概念、成因机制及划分类型等做系统介绍。
　　1.1 深海水道的概念
　　由于研究所用数据(多波束地形、地震反射数据、野外露头等)及所描述地质现象(海底地貌、地下沉积记录、露头剖面等)不同，现今地学界对“深海水道”这个术语的使用相对比较混乱。笔者认为，深海水道具有地貌学和沉积学双重内涵，前者是因为水道可作为陆源沉积物向深海平原输送的通道，后者是因为水道可作为沉积物沉降堆积的场所，鉴于此，本节将从地貌学和沉积学两个方面介绍深海水道的概念。
　　1.1.1 深海水道的地貌学含义
　　在地貌学范畴，深海水道指的是重力流侵蚀形成的线形长条状负地貌。这种负地貌广泛存在于世界各大陆边缘，全球现今深海水道数量达5800多条(Harris and Whiteway， 2011; Talling et al.，2015)。在研究深海水道地貌特征时，前人多使用多波束测深数据及浅层高分辨率地震资料对现代深海水道开展研究(图1-1)(Maier et al.， 2013; Picot et al.， 2016; de Leeuw et al.，2016)。
　　在强调深海水道的地貌学含义时，主要对其作为“陆源沉积物搬运通道”的角色进行介绍。作为地球上*大的沉积物输送系统之一，深海水道是重力流在流动过程中对下覆及周围沉积物进行侵蚀形成的，因此，其*明显的特征为发育侵蚀型基底。在垂直于流向的地形剖面上，深海水道一般呈U形或V形的负地貌，与早期沉积物常呈削蚀接触关系，在平面上则呈类似于陆上河道的条带状通道(图1-1)。
　　图1-1 多波束测深数据及浅层高分辨率地震资料展示的加利福尼亚州陆缘中部的深海水道
　　[修改自Maier等(2013)]
　　(a)深海水道在多波束海底地貌图上的显示；(b)、(c)深海水道在浅层高分辨率地震剖面上的显示；1～4、4a～4d均表示水道编号
　　1.1.2 深海水道的沉积学含义
　　在沉积学范畴，深海水道是指重力流沉积体系(海底扇)内部次一级的沉积单元。自1982年**届海底扇会议[First COMFAN(Committee on fans)Meeting]之后，Mutti和Normark(1987)识别和定义了重力流沉积体系(海底扇)内普遍发育的5种沉积结构单元：深海水道、漫溢沉积、朵叶体、水道-朵叶体过渡带及侵蚀界面。虽然在近年来对沉积结构单元的研究过程中，还有更多的沉积结构单元被发现和定义[如块体搬运沉积(mass- transport deposit，MTD)]等，但是深海水道一直是重力流沉积体系*核心的构成部分之一。在研究深海水道的沉积学特征时，前人多使用石油工业资料(地震反射数据和钻测井数据)及野外露头资料对古代深海水道开展研究(图1-2)(Abreu et al.， 2003; Posamentier and Kolla，2003; Kolla， 2007)。
　　图1-2 地震反射数据以及野外露头资料展示的深海水道
　　(a)西非尼日利亚陆缘更新世深海水道在振幅切片及典型地震剖面上的显示[修改自Kolla(2007)]；(b)深海水道在爱尔兰雷伊(Rehy)悬崖附近罗丝组上部露头上的显示[修改自Abreu等(2003)]
　　在强调深海水道的沉积学含义时，主要对其作为“重力流沉积体系内部沉积单元”的角色进行介绍。由于早期重力流对基底的侵蚀作用，深海水道本身为沉积物提供了一定的可容空间。*先，在水道发育后期，重力流中的陆源碎屑物质可以在可容空间中沉积下来，堆积在水道内部，从而形成了大量的充填沉积(图1-2)(Kneller， 2003; Mayall et al.，2006)。其次，在重力流沿着深海水道向下游流动过程中，流体上部较细粒的沉积物会从水道的可容空间溢出并堆积在两岸，从而形成天然堤沉积。此外，在个别情况下，深海水道内部的重力流还会冲破堤岸的限制，在水道一侧扩散开来，从而形成决口扇沉积。无论是水道内部的充填沉积，还是堤岸的天然堤和决口扇，都构成了深海水道不可或缺的一部分(Peakall et al.， 2000; Posamentier and Kolla，2003)。因此，笔者在使用“深海水道”这个术语来描述深海沉积单元时，除了指代其内部的充填沉积，还包括两岸的天然堤和决口扇沉积。
　　1.1.3 海底峡谷和海底冲沟
　　在使用“深海水道”来描述现今海底的地貌特征或者重力流沉积体系的沉积单元时，往往不可避免地还要提到“海底峡谷”(submarine canyon)及“海底冲沟”(submarine gully)这两个术语。目前，关于这两个术语与“深海水道”的区分还没有标准化的判定依据，特别是在描述古代沉积记录时。综合上面介绍的深海水道在地貌学及沉积学方面的含义，笔者将“海底峡谷”和“海底冲沟”统一归类到“深海水道”的范畴。
　　海底峡谷是下切到大陆架和大陆坡的谷壁陡峭的峡谷(Shepard and Dill，1966)，作为深海水道的一种特殊类型，主要具有以下几个特点：①海底峡谷仅发育在外陆架和陆坡上；大多数情况下，海底峡谷始于陆架坡折处，*远延伸到陆坡底部。②海底峡谷常发育在大江大河的河口之外。例如，在哈得孙河、恒河、扎伊尔河(刚果河)等河流入海口的下游地区，均发育有明显的海底峡谷(图1-3)。③海底峡谷具有大规模的侵蚀特征，其切割海底，造成下伏地层暴露，同时使峡谷壁拥有较大的起伏高度。以巴哈马峡谷为例，作为世界上*深的海底峡谷，峡谷壁垂直深度可达4285m。④海底峡谷还以相对陡峭的坡度为特征。根据Shanmugam(2016)的统计，海底峡谷底的平均坡度为58m/km，通常峡谷越短，坡度越陡。例如，夏威夷峡谷群的平均坡度为144m/km，而白令海峡的平均坡度仅为7.9m/km。
　　图1-3 现今大陆边缘发育的典型河流及其入海口下游方向的海底峡谷
　　(a)美国东海岸的哈得孙河及哈得孙峡谷；(b)孟加拉湾的恒河及无底(SoNG)大峡谷；(c)西非陆源的刚果河及刚果峡谷
　　海底冲沟是一种规模相对较小、不被天然堤所限制且往往在平面上呈线形展布的特殊深海水道。Surlyk(1987)在格陵兰(Greenland)东部上侏罗统暗里尔夫(Hareelv)组的野外露头中*次发现了海底冲沟的存在。大套的黑色页岩中存在间隔发育的砂体，这些砂体充填在具有陡峭堤岸的冲沟当中，Surlyk(1987)将这些砂体解释为外陆架及陆坡上发育的重力流沉积。随着海洋调查及海底观测技术的不断进步，发现了大量海底冲沟。在外陆架，这些海底冲沟往往是三角洲沉积物向海底峡谷搬运的重要通道，其往往在平面上表现为“汇聚型”的样式(Rogers et al.， 2015; Qi et al.，2022a)。在大陆坡和深海盆地，海底冲沟往往大量存在，在此种背景下，其在平面上多呈“平行排列”，而且在其出口处常发育小规模的席状砂体(Shanmugam，2016)。
　　1.2 深海重力流
　　如前所述，深水水道一方面是重力流侵蚀海底所形成的线形长条状负地貌，另一方面它又是整个重力流沉积体系次一级的沉积单元。因此，若要深入研究深海水道，*先需要对重力流这一陆源碎屑物质向深水环境搬运的主要载体有一定的认识。本节重点介绍重力流的成因机制、形成条件、类型划分和沉积机制。
　　1.2.1 重力流成因机制
　　现阶段，深海沉积学界将重力流大致定义如下：重力流是指沉积物入水后形成与水相溶的混合物流体，在重力的搬运作用下，沿着斜坡快速向下运动所形成的一种密度流。因此，重力流又可以称为沉积物重力流。目前，深海沉积学界将由沉积物重力驱动的水下流体统称为重力流(Weimer et al.， 2000; Pickering and Hiscott，2015)。
　　自重力流概念被提出后，关于它是如何在深海沉积环境下形成的问题，一直困扰着深海沉积领域的众多学者，过去受制于监测技术，关于这个问题的研究一直停留在理论层面，并没有较好的实验方法来证明。随着深海重力流监测技术的快速发展，近年来对重力流的成因认识有了长足的进步，目前，众多学者较为认可的重力流成因机制主要是多种触发机制作用下的沉积物再搬运成因和沉积物持续供给成因两种(Talling， 2013， 2014; Zavala and Arcuri，2016)；此外，*近的研究还表明，深海环境下漂浮流体发生卸载沉降作用后，也可能会形成重力流(Hizzett et al.， 2018; Hage et al.，2019)(图1-4)。
　　1)沉积物再搬运成因
　　沉积物再搬运成因指的是重力流由原始已经稳定的沉积体失稳垮塌形成，这种活动在浅水和深水环境下有可能发生，但大规模的沉积物再搬运重力流主要来源于陆架边缘的浅水沉积[图1-4(a)]。在地震、海底火山喷发、断层活动、边坡失稳、负荷过载、风暴及地下气体外溢等因素的触发下，原来稳定的沉积环境遭到破坏，浅水区的沉积物沿具有一定倾斜度的应力面发生滑塌运移，向深水盆地方向再次搬运流动，进而逐渐由垮塌物转变为一系列流态的重力流。
　　图1-4 深海重力流的主要成因[修改自Hage等(2019)]
　　(a)沉积物再搬运成因的重力流；(b)沉积物持续供给成因的重力流；(c)漂浮羽流卸载成因的重力流
　　2)沉积物持续供给成因
　　沉积物持续供给所形成的重力流主要包含风暴再悬浮作用和(或)洪水作用形成的异重流直接向深水盆地搬运所形成的重力流(Piper and Normark，2009)[图1-4(b)]。由于异重流沉积作用多受气候条件控制，研究其沉积特征及重复规律对探究古气候演化有重要的启示意义(Mulder and Alexander， 2001; Zhang et al.，2014)。虽然现今重力流监测表明洪水形成的异重流只能携带粉砂及以下粒径的沉积物(Talling，2014)，但从气候演化的角度来考量，地质历史时期的洪水未必不能携带细砂以上粒径的粗碎屑沉积物；同时，沉积地理位置、地形坡度、物源区母岩性质与洪水能量大小等，都是控制异重流向深海搬运粗碎屑的关键控制因素。
　　3)漂浮羽流卸载成因
　　对*新的重力流进行实际监测研究发现，即使在不发生沉积物再搬运或者洪水的情况下，重力流仍然可以频繁形成[图1-

目录
前言
第1章 深海水道概述 1
1.1 深海水道的概念 1
1.1.1 深海水道的地貌学含义 1
1.1.2 深海水道的沉积学含义 3
1.1.3 海底峡谷和海底冲沟 4
1.2 深海重力流 5
1.2.1 重力流成因机制 5
1.2.2 重力流形成条件 7
1.2.3 重力流类型划分 8
1.2.4 重力流沉积机制 12
1.3 深海水道起源 15
1.3.1 侵蚀起源 16
1.3.2 沉积起源 17
1.3.3 初始负地貌起源 18
1.4 深海水道类型划分 20
1.4.1 按发育位置分类 20
1.4.2 按侵蚀能力分类 21
1.4.3 按与平衡剖面的关系分类 22
1.4.4 按内部充填岩相分类 23
第2章 深海水道沉积学特征 32
2.1 深海水道规模形态 32
2.1.1 水道规模 32
2.1.2 水道形态 33
2.2 深海水道沉积构成 35
2.2.1 水道充填沉积 35
2.2.2 天然堤沉积 36
2.2.3 决口扇沉积 39
2.2.4 块体搬运沉积 42
2.2.5 其他特殊沉积单元 43
2.3 深海水道岩相构成 51
2.3.1 深海水道岩相划分方案 52
2.3.2 野外露头研究实例 54
2.4 深海水道沉积影响因素 65
2.4.1 盆外控制因素 66
2.4.2 盆内控制因素 75
第3章 深海水道地震地貌学研究 78
3.1 地震地貌学研究介绍 78
3.1.1 前人研究现状 78
3.1.2 尼日尔三角洲盆地深海水道地震地貌学研究 82
3.2 深海水道形态 89
3.2.1 地震相解释与地层单元 89
3.2.2 地形起伏与目标水道ACLS 92
3.2.3 深海水道形态演化模式 107
3.3 深海水道弯* 113
3.3.1 地震相解释与地层单元 113
3.3.2 深海水道弯*带与侧向迁移 114
3.3.3 深海水道弯*机制 132
3.4 深海水道决口 143
3.4.1 地震相解释与地层单元 143
3.4.2 决口水道网络研究 147
3.4.3 典型决口现象研究 162
第4章 深海水道构型级次 179
4.1 前人提出的深海水道构型级次框架 179
4.1.1 Gardner和Bore(2000)及Gardner等(2003)的构型级次划分方案 180
4.1.2 Prather(2000)的构型级次划分方案 182
4.1.3 Sprague等(2005)的构型级次划分方案 184
4.1.4 Mayall等(2006)的构型级次划分方案 187
4.1.5 Pickering和Cantalejo(2015)的构型级次划分方案 188
4.2 笔者提出的深海水道构型级次框架 190
4.2.1 构型单元级次 192
4.2.2 各级次构型单元成因及时间跨度 192
4.2.3 构型分级方案适用性分析 193
4.3 不同级次的深海水道构型单元特征 195
4.3.1 1～6级构型单元特征 195
4.3.2 7～10级构型单元特征 199
第5章 深海水道构型模式 211
5.1 水道体系构型模式 211
5.1.1 水道体系类型、外部形态及内部结构 211
5.1.2 西非陆缘水道体系构型模式实例 225
5.2 复合水道构型模式 232
5.2.1 复合水道剖面构型模式 232
5.2.2 复合水道平面构型模式 238
5.3 单一水道构型模式 245
5.3.1 单一水道外部形态 245
5.3.2 单一水道内部结构 258
第6章 深海水道储层构型表征与砂体展布 271
6.1 深海水道油藏储层构型表征技术 271
6.1.1 深海水道储层构型表征方案 271
6.1.2 尼日尔三角洲盆地A油田储层构型解剖案例 272
6.1.3 下刚果盆地G油田储层构型表征案例 284
6.2 基于构型约束的深海水道砂体展布特征 298
6.2.1 水道体系层次砂体展布 298
6.2.2 复合水道层次砂体展布 303
6.2.3 单一水道层次砂体展布 308
第7章 深海水道储层三维地质建模 319
7.1 基于统计学的深海水道储层三维地质建模方法 319
7.1.1 深海水道储层示性点过程三维地质建模方法 319
7.1.2 深海水道储层多点统计学三维地质建模方法 323
7.2 基于模式驱动的深海水道储层三维构型建模 326
7.2.1 基于模式驱动的深海水道储层三维构型建模方法 326
7.2.2 A油田深海水道储层构型三维建模实例 330
7.2.3 G油田深海水道储层构型三维建模实例 338
7.3 深海水道储层质量分析与三维建模 346
7.3.1 A油田储层质量分析 346
7.3.2 A油田储层参数三维建模 357
参考文献 364