楊仁超，李作福，張學(xué)才，慈興華，方旭慶，李傳華，劉海寧

1.山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島 266590

2.中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司，山東東營(yíng) 257099

3.中石化經(jīng)緯有限公司，山東青島 266000

0 引言

作為一種將陸源碎屑物質(zhì)進(jìn)行遠(yuǎn)距離搬運(yùn)的沉積流體類型，異重流相關(guān)的研究取得了諸多進(jìn)展，為全面理解海洋和湖泊環(huán)境中的沉積機(jī)制提供了新的視角。通過(guò)對(duì)古代和近代沉積的觀測(cè)研究、海洋學(xué)觀測(cè)、水槽實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)建模等，人們對(duì)異重流及異重巖（hyperpycnites）的理解已不斷趨向深入[1]。異重流沉積研究可以指示古構(gòu)造[2-3]、古地形[4-6]、古流水活動(dòng)[7]、古氣候[2,8]、古生物類型[3,9-10]等地質(zhì)信息。研究異重流的觸發(fā)因素、持續(xù)時(shí)間以及演化過(guò)程，對(duì)于理解沉積物的遠(yuǎn)距離搬運(yùn)機(jī)制、預(yù)防破壞網(wǎng)絡(luò)電纜[11]以及指導(dǎo)水利工程的空間資源利用和延長(zhǎng)使用壽命[12-13]等至關(guān)重要。

作為一種將沉積物向盆地搬運(yùn)的重要機(jī)制，異重流沉積及其油氣地質(zhì)意義的研究亟待加強(qiáng)[14]。異重流不僅可以形成分布廣泛的沉積砂體和潛在的油氣儲(chǔ)集層[15]，而且異重流攜帶大量陸源有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入深水區(qū)，對(duì)烴源巖的形成產(chǎn)生影響[16]。相較于海相環(huán)境，陸相湖盆更易發(fā)生異重流沉積[17]，對(duì)于湖相常規(guī)油氣和非常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)均具有重要的指導(dǎo)意義[17]，異重流沉積在油氣地質(zhì)方面的進(jìn)展受到越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注[14-15,18-20]。

雖然異重流沉積研究取得了重要進(jìn)展，但針對(duì)不同相帶、不同沉積背景條件下的異重巖鑒定標(biāo)志亟待明確，故本文介紹了異重流的概念及發(fā)展歷程，分析了異重流發(fā)育條件和影響因素，研究了異重流的沉積特征和判識(shí)標(biāo)志；并展望了未來(lái)異重流沉積的發(fā)展方向與趨勢(shì)，以期為異重流有關(guān)的研究提供參考。

1 異重流概念及發(fā)展歷程

異重流（hyperpycnal flow）是一種源自洪水期河口、受重力驅(qū)動(dòng)而沿沉積盆地的底部流動(dòng)、以準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)存在的高密度沉積物重力流。異重流現(xiàn)象最早發(fā)現(xiàn)于日內(nèi)瓦湖[21]。1950 年，Kuenen 認(rèn)為濁流是形成粒序?qū)永淼闹饕騕22]，水下重力流沉積研究得以發(fā)展[23-24]。Bates[25]首次提出異重流的概念并觀察到水下濁流向海方向運(yùn)動(dòng)時(shí)表現(xiàn)出三種不同的類型，分別命名為異輕流（hypopycnal flow）、等重流（homopycnal flow）和異重流（hyperpycnal flow）。后來(lái)，Mulderet al.[26]進(jìn)一步提出了“層間流”（mesopycnal flow）的概念，更為詳細(xì)地劃分了河流高密度流體進(jìn)入盆地水體中表現(xiàn)的幾種流入類型（圖1）。

圖1 河流入海流體分層流動(dòng)剖面圖[26-27]Fig.1 Profile of fluid stratification of rivers entering the sea[26-27]

河流的大洪水事件導(dǎo)致頻繁的異重流現(xiàn)象產(chǎn)生[28]，通過(guò)對(duì)瓦爾河的長(zhǎng)期觀測(cè)[29]，認(rèn)為洪水河流對(duì)于觸發(fā)重力流具有重要作用，也是將陸源沉積物輸送到深海海底的一個(gè)重要機(jī)制[30-32]。Mulderet al.[33]研究認(rèn)為異重流在中小型河流的河口更易引發(fā)異重流。含懸浮泥沙河水的密度與海水（湖泊）的密度差決定異重流能否產(chǎn)生[33-34]。當(dāng)河流高密度流體以36～43 kg/m3的懸浮物含量排入海洋時(shí)[35]，會(huì)形成海洋異重流。但對(duì)于淡水湖盆而言，在河口向淡水湖中產(chǎn)生異重流所需的臨界濃度要低得多（＜＜1 kg/m3）[4,32]。Zavalaet al.[36]認(rèn)為由洪水中河流直接輸入的高密度水流引起的，將其沉積產(chǎn)物稱為盆外濁積巖；而將由斜坡滑塌型濁流沉積的產(chǎn)物稱為盆內(nèi)濁積巖。

受國(guó)外異重流研究進(jìn)展[5,14-15,28]和國(guó)內(nèi)相關(guān)成果的啟發(fā)[37]，在我國(guó)中新生代陸相地層中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)異重流沉積[17,38-40]，通過(guò)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)分析和巖心觀察，發(fā)現(xiàn)平行層理、波紋和槽狀交錯(cuò)層理等構(gòu)造特征以及植物碎片、碳質(zhì)碎屑等有機(jī)質(zhì)證據(jù)，且發(fā)現(xiàn)在扇體遠(yuǎn)端沉積物顆粒較粗，隨著沉積過(guò)程演化，近端粒度逐漸減小。認(rèn)為大型坳陷湖盆同樣具備形成異重流的條件，對(duì)于判斷異重巖儲(chǔ)集性能和分析油氣生成的有機(jī)物來(lái)源，以及非常規(guī)油氣地質(zhì)研究方面具有指導(dǎo)意義[38]。近年來(lái)異重流相關(guān)研究也逐漸被重視（表1），世界各地的海洋和湖泊環(huán)境中產(chǎn)生的異重流現(xiàn)象逐漸被發(fā)現(xiàn)（圖2）。一些學(xué)者在我國(guó)鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組[38]、松遼盆地嫩江組[39]、渤海灣盆地沙河街組[32]、和青島靈山島組[41]等發(fā)現(xiàn)異重流沉積且進(jìn)行了詳細(xì)的研究（圖2）。

表1 異重流沉積研究和發(fā)展歷程Table 1 Research and development of hyperpycnal flow deposition

圖2 異重流沉積部分研究實(shí)例全球分布示意圖[42]Fig.2 Global distribution of case studies of hyperpycnal flow deposition[42]

2 異重流發(fā)育條件及影響因素

2.1 異重流發(fā)育條件

2.1.1 流體密度

當(dāng)懸浮泥沙的濃度非常大，以至于河水的密度大于海（湖）水的密度并達(dá)到產(chǎn)生異重流所需的臨界濃度，便在河口三角洲處形成異重流現(xiàn)象，同時(shí)可能侵蝕海（湖）底，形成下切水道。研究結(jié)果表明，中小河流更容易在河口觸發(fā)高密度底流。世界上至少有九條“臟水”河流可能在一年內(nèi)引發(fā)異重流[33]（表2）；其他大多數(shù)河流只有在洪水期間才可能產(chǎn)生異重流。由于其廣闊的沿海洪泛區(qū)內(nèi)的泥沙滯留，有效地降低了懸浮濃度，沉積物容易發(fā)生卸載[43]，故大型河流不易在河口產(chǎn)生高密度底流。含懸浮泥沙河水的密度與海水（湖泊）的密度差異是產(chǎn)生異重流的決定性因素[33-34]。

表2 河流在海水及淡水中形成異重流的臨界條件[4]Table 2 Critical conditions of rivers for hyperpycnal flow in seawater and fresh water[4]

當(dāng)?shù)恿饕?6～43 kg/m3的懸浮物含量排入海洋時(shí)，會(huì)形成海洋異重流[35]。而在淡水湖中產(chǎn)生異重流所需的臨界濃度要低得多（＜＜1 kg/m3）[4,32]。然而，Parsonset al.[44]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)河流懸浮物濃度達(dá)到1 kg/m3以上，便可以在海洋中形成異重流；若考慮對(duì)流不穩(wěn)定性的情況下，當(dāng)懸浮物濃度為1～5 kg/m3時(shí)，在海洋環(huán)境中就會(huì)形成異重流?？梢?jiàn)在不同環(huán)境條件下，產(chǎn)生異重流的密度閾值也不盡相同。

2.1.2 盆地水體深度

異重流具有長(zhǎng)期持續(xù)流動(dòng)的特點(diǎn)，單次完整的洪水型異重流也被稱為準(zhǔn)穩(wěn)定型流體（又稱持續(xù)性流體）[30,45]，一般準(zhǔn)穩(wěn)定型流體可持續(xù)幾天，甚至達(dá)數(shù)月。因此，蓄水盆地的水體足夠深，有利于異重流的發(fā)生，在某些情況下超過(guò)幾十米，河流濁流水體才能有足夠的地質(zhì)營(yíng)力沿著盆地底部流動(dòng)并形成異重流，并持續(xù)地以一定流動(dòng)速度（通常小于2 m/s）向盆地中心流動(dòng)。通常深度較大的陸相湖盆更有利于異重流的形成，如洱海、邛海等內(nèi)陸湖泊均產(chǎn)生異重流及其沉積[46]。但異重流發(fā)生的蓄水盆地水深閾值與注入的洪水流量相關(guān)，在洪水流量較?。芏容^大）的情況下，即使盆地的水深較淺，也可能發(fā)生異重流。

2.1.3 觸發(fā)機(jī)制

異重流的形成易受極端事件的驅(qū)動(dòng)，如火山泥流[35,47]、冰川融化[48-49]、臺(tái)風(fēng)和海嘯[7]以及人工堤壩破裂[50]和水庫(kù)排水[35]等（圖3）。Mulderet al.[51]歸納總結(jié)了六種異重流形成的環(huán)境條件：（1）干旱的季節(jié)性洪泛地區(qū)；（2）人工堤壩破裂或排水；（3）臺(tái)風(fēng)等極端事件引起的中小河流洪水；（4）冰川融化和融雪性洪水；（5）黃土高原洪泛性泥石流；（6）火山泥流等特殊地質(zhì)條件。因此，隨著水土流失造成的土地沙漠化以及碳排放產(chǎn)生的溫室效應(yīng)引起的冰川融化和融雪性洪水，會(huì)導(dǎo)致異重流更加頻繁地發(fā)生。

圖3 異重流從小浪底水庫(kù)排出（圖片來(lái)源：新華網(wǎng)）Fig.3 Hyperpycnal flow in discharge from Xiaolangdi reservoir (source of photograph: Xinhuanet)

2.2 異重流形成影響因素

針對(duì)全球河流的統(tǒng)計(jì)顯示，將近71%的河流具備形成異重流的可能性[33]。河口異重流的產(chǎn)生會(huì)受到諸多因素的共同作用，如地形地勢(shì)[30,50,52-53]、物源區(qū)沉積物供給[30,53-54]、河流流域規(guī)模[30]、形成的濁流與入海（湖）水體密度差、氣候?qū)е碌牡貐^(qū)環(huán)境因素（干旱/半干旱/濕潤(rùn)）[8,55]和季節(jié)性降水[44]引起的洪泛現(xiàn)象、海（湖）平面上升/下降[55-60]、強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)[53,61-62]、洪水發(fā)生的流量和頻率[35,62]等諸多因素有關(guān)，但主要取決于構(gòu)造、氣候、地形及物源等主導(dǎo)因素。

2.2.1 構(gòu)造因素

構(gòu)造活動(dòng)是控制盆地形成與發(fā)育演化的主導(dǎo)因素，它控制了物源區(qū)的隆升、盆地的沉降過(guò)程與幅度、盆山耦合與差異升降、沉積環(huán)境演化與沉積相帶遷移、古地理格局、可容納空間的變化等。構(gòu)造活動(dòng)與古氣候一道，從根本上影響古地形地貌、物源供給與沉積充填演化。構(gòu)造影響地形坡度[5,59]、盆地水體深度[63-64]以及河流高密度流體與盆地水體高度差[30]。盆地的構(gòu)造活動(dòng)或伴隨的古地理重組通過(guò)改變波浪與河流能量的相對(duì)平衡，有利于富含濁積巖的陸架沉積物的生成[61]。由于物源區(qū)或盆地邊緣的構(gòu)造抬升，侵蝕和泥沙供應(yīng)率增加，增加了海岸線沿線河流占主導(dǎo)地位的可能性，并增加河流高密度流體與盆地水體之間的高度差。板塊運(yùn)動(dòng)所引起的盆地以及海底隆升沉降[65]，為異重流的形成創(chuàng)造了有利的條件。因此，構(gòu)造特征與構(gòu)造活動(dòng)控制了異重流形成的基本條件，活躍的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有利于異重流的發(fā)生[38]。

2.2.2 氣候因素

氣候是影響異重流產(chǎn)生的重要因素。由于氣候原因?qū)е碌募竟?jié)性降雨和風(fēng)暴活動(dòng)的增加，湖泊洪水和海洋洪水事件的頻率和強(qiáng)度會(huì)更高，從而有利于異重流的產(chǎn)生[61]。在發(fā)生季節(jié)性洪水后，河流流量急劇增加，含沙量呈指數(shù)增長(zhǎng)，一次大洪水?dāng)y帶的泥沙量可能超過(guò)河流數(shù)年正常流量攜帶的泥沙量。大量淡水流入盆地，形成異重流[55]；并可能降低盆地水體的鹽度[66]。

在濕潤(rùn)氣候條件下，會(huì)發(fā)生持續(xù)的周期性洪水，有利于異重流的產(chǎn)生[38,67]。而在干旱氣候下，植被稀少，母巖分化嚴(yán)重，水土流失嚴(yán)重，但是干旱時(shí)期降水量的減少則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生異重流的可能性降低。相較于干旱氣候，半干旱氣候更有利于異重流的形成[55]，具有周期性、大規(guī)模山洪暴發(fā)的半干旱盆地也可能發(fā)生異重流。

由于氣候原因?qū)е碌暮＃ê┢矫娼档?，不僅使得河流與盆地流體之間的高度差增大，而且限制碎屑物質(zhì)在濱岸平原地帶的沉積儲(chǔ)存，從而有利于洪水進(jìn)入湖相盆地或者海底形成異重流[67]。海平面的上升會(huì)影響河口的泥沙流量，沉積物在三角洲發(fā)生沉積之后，泥沙濃度的降低會(huì)減少近海異重流事件的發(fā)生，表明海岸平原上的沉積物儲(chǔ)存也會(huì)降低異重流產(chǎn)生頻率[68]。

另外，米蘭科維奇尺度的海平面升降變化會(huì)使沉積物重新分布[69]。由于海平面升降幅度和速率的降低，在溫室時(shí)期，天文周期與氣候變化的關(guān)系更為明顯[70-72]，天文周期通過(guò)影響氣候的周期性變化，進(jìn)而影響異重流沉積的發(fā)生頻率、異重巖的分布規(guī)模以及垂向分布等[70]。天文周期驅(qū)動(dòng)的氣候旋回不僅對(duì)物源區(qū)沉積物供給具有控制作用[70,73]，還對(duì)海（湖）平面升降[55-58]、季節(jié)性降水[44]產(chǎn)生的洪泛期、氣候?qū)е碌牡貐^(qū)環(huán)境因素[55]（干旱/半干旱/濕潤(rùn)）、周期性季風(fēng)活動(dòng)[74]等具有重要影響，因而影響異重流的產(chǎn)生和發(fā)生頻率[75]。

2.2.3 地形因素

地形是影響異重流發(fā)生的關(guān)鍵因素之一。地形是地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)、風(fēng)化作用、侵蝕作用、沉積作用等綜合響應(yīng)。異重流流動(dòng)過(guò)程中的下坡輸沙量隨河床坡度增加而增加[76]，盆地坡度角越大（盆地坡度應(yīng)大于0.7°[46]），越容易達(dá)到形成異重流的條件。當(dāng)然也不排除坡度極小卻發(fā)生異重流現(xiàn)象的情況，盡管陸架坡度非常低，但白堊紀(jì)海洋風(fēng)暴浪的能量足以沿陸架輸送大量高密度流體，從而產(chǎn)生異重流現(xiàn)象[5]。

2.2.4 物源條件

物源區(qū)是影響異重流的主要因素之一，包括物源區(qū)巖石的固結(jié)程度、沉積物粒度大小以及沉積物供給量等。在半干旱氣候地區(qū)，植被少，母巖分化嚴(yán)重，突發(fā)的山洪攜帶碎屑物質(zhì)容易形成異重流[35,55,77-78]。物源區(qū)的碎屑物質(zhì)越細(xì)，洪水?dāng)y帶的沉積物粒度越小，在湖底或海底搬運(yùn)的距離越遠(yuǎn)，持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)[30]，例如在以粉砂和泥質(zhì)沉積物為主的黃河入?？?，頻繁出現(xiàn)異重流現(xiàn)象[24,79]。因此，產(chǎn)生異重流需要物源區(qū)有充足的沉積物供給。

3 異重流演化過(guò)程

3.1 異重流流動(dòng)過(guò)程

Lambet al.[63]使用水槽模型模擬了異重流流動(dòng)過(guò)程，在河流上游，其中水面坡度與河床坡度平行；在下游的回流區(qū)，由于受到海岸線以外滯水的影響，水流隨著水面坡度趨于水平而分流。異重流一般不會(huì)在海岸線下沉，異重流必須達(dá)到特定深度才能發(fā)生[63-64]。故將海岸線和潛入點(diǎn)之間的水流稱為有限深度潛入?yún)^(qū)；由于兩種流體密度的差異，在潛入點(diǎn)的濁流是不穩(wěn)定的[80]；潛入?yún)^(qū)下游的水流是由濁流引起的，這時(shí)流體壓力增大，沉積物開(kāi)始以下潛方式搬運(yùn)，當(dāng)達(dá)到一定平衡后，表層速度消失，形成穩(wěn)定異重流，然后異重流整體以一個(gè)膨大的頭部和一個(gè)瘦長(zhǎng)的體部繼續(xù)運(yùn)動(dòng)[63,81]。孫福寧等[46]結(jié)合中生代湖相異重巖研究實(shí)例，對(duì)異重流流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的劃分。

3.2 異重流沉積過(guò)程

在異重流開(kāi)始階段，流量和流速一直增強(qiáng)，當(dāng)達(dá)到對(duì)早期沉積物侵蝕的臨界速度，會(huì)發(fā)生沉積物的侵蝕和過(guò)路，主要是發(fā)生沉積物填充和侵蝕作用，異重流沿著下切水道向盆地中心方向運(yùn)動(dòng)。之后由于水動(dòng)力逐漸降低，流量和流速達(dá)到穩(wěn)定后緩慢衰減，主要為沉積作用[67]。通過(guò)對(duì)盆地不同位置的同期異重流水流演化的分析，Zavalaet al.[14]將時(shí)間與速度以及沉積特征演化聯(lián)系起來(lái)，模擬了不同時(shí)間段和不同區(qū)域的異重流沉積過(guò)程：大多數(shù)巖層內(nèi)部顯示出三個(gè)沉積階段的存在，即加速相（AP）、侵蝕過(guò)路相（EP）和減速相（DP）。最初記錄了運(yùn)移一定距離的單一持續(xù)異重流的沉積演化AP 相和EP相向盆地方向的漸進(jìn)遷移，隨之記錄了近端和遠(yuǎn)端區(qū)域DP相的整體沉積。異重流演化過(guò)程表明了溝道化特征向朵葉體特征轉(zhuǎn)換，同時(shí)為同一異重流系統(tǒng)內(nèi)近端和遠(yuǎn)端位置出現(xiàn)具有爬升波紋層理的細(xì)粒砂巖提供了充分的解釋。

在第一個(gè)縱截面中（t1～t2階段）顯示了初始沉積（圖4），沉積位于近端位置（Ⅰ區(qū)）和中間位置（Ⅱ區(qū)），發(fā)育爬升波狀交錯(cuò)層理、塊狀層理、平行層理和低角度交錯(cuò)層理，表現(xiàn)為加速相的特征[82-83]。在t3階段，異重流受持續(xù)漸進(jìn)和加速度的作用，近端位置（Ⅰ區(qū)）流速高于侵蝕臨界速度，產(chǎn)生下切水道（侵蝕過(guò)路相）。此時(shí)中間位置（Ⅱ區(qū)）的流速仍低于侵蝕臨界速度，發(fā)育爬升波狀交錯(cuò)層理、平行層理、低角度交錯(cuò)層理，具有加速相階段流量和流速波動(dòng)特征。在遠(yuǎn)端位置（近Ⅲ區(qū)）以泥質(zhì)沉積為主，常見(jiàn)水平層理。在t4階段，在近端（Ⅰ區(qū)）和中間（Ⅱ區(qū)）區(qū)域，流速超過(guò)侵蝕臨界速度。在t5～t7時(shí)間跨度內(nèi)，三條速度曲線顯示速度持續(xù)下降。在減速階段內(nèi)近端、中部和遠(yuǎn)端以沉積作用為主，產(chǎn)生具有弱水動(dòng)力產(chǎn)生的沉積構(gòu)造，同時(shí)在填充之前會(huì)在近端區(qū)域產(chǎn)生侵蝕地形。

圖4 異重流沉積演化過(guò)程（據(jù)文獻(xiàn)[14]修改）（a）三條曲線表示異重流在三個(gè)不同沉積位置的流動(dòng)速度變化；Ⅰ：近端位置；Ⅱ：中間位置；Ⅲ：遠(yuǎn)端位置；（b）異重流不同沉積階段的平面展布；（c）異重流不同沉積階段縱截面沉積特征Fig.4 Depositional evolution of hyperpycnal flows (modified from reference [14])(a) the three curves represent the variations in flow velocity of the hyperpycnal flow at three different sedimentary positions.I: proximal position;II: intermediate position;III: distal position;(b) spatial distribution of deposition at different stages of hyperpycnal flow;(c) depositional characteristics of hyperpycnal flow at different depositional stages in longitudinal section

3.3 高—低密度異重流沉降

如果懸浮物質(zhì)提供的密度過(guò)大導(dǎo)致高密度流體的密度大于盆地水體的密度，高密度流體將會(huì)驟降[25,84]，導(dǎo)致河道向水下延伸，并向盆地輸送大量沉積物。在異重流的沉積演化過(guò)程中，河流高密度流體流速經(jīng)歷先增大后穩(wěn)定最后減小的變化[14,55]，在開(kāi)始階段流速和流量一直增強(qiáng)，當(dāng)達(dá)到對(duì)沉積物侵蝕的臨界速度，會(huì)發(fā)生沉積物的侵蝕和過(guò)路，形成下切水道[67]。經(jīng)歷一段時(shí)間后達(dá)到最高峰，之后異重流流量和流速達(dá)到穩(wěn)定后緩慢衰減，相應(yīng)的懸浮物質(zhì)濃度逐漸降低，而后開(kāi)始沉降。

Wrightet al.[78]通過(guò)觀察黃河三角洲前緣的河道，認(rèn)為不同密度的異重流的沉降過(guò)程不盡相同，低密度異重流最有可能與Lowe[23]提出的低密度濁流表現(xiàn)一致。而底流流速更大的高密度異重流比低密度異重流所產(chǎn)生的能量大得多[55]。高密度異重流更容易侵蝕三角洲前緣斜坡上的河床和河道，從而形成溝道，并通過(guò)侵蝕河床以增加其濁流密度，水流底部的湍流被形成的高密度的沉積物所抑制，這種湍流的減弱也會(huì)降低高密度異重流的侵蝕潛力，從而加快沉積形成厚層的塊狀沉積[68]。

4 異重流沉積特征與判識(shí)標(biāo)志

異重流沉積中可能包含將陸源沉積物和海相（湖湘）地層演化與構(gòu)造和氣候變化聯(lián)系起來(lái)的重要線索。異重流形成的沉積巖被稱作異重巖（hyperpycnites），Mulderet al.[85]提出了異重巖的概念，用來(lái)特指異重流的沉積產(chǎn)物。

4.1 沉積序列

一個(gè)完整的異重流垂向序列包括向上粒度變粗的逆粒序單元（Ha）和向上粒度變細(xì)的正粒序單元（Hb）成對(duì)出現(xiàn)[7,14-16,34,67,86-87]，這兩個(gè)沉積單元分別代表著異重流的流速和流量增強(qiáng)階段和減弱階段，其粒徑變化表明水動(dòng)力波動(dòng)情況[41]。在異重流演化過(guò)程中，當(dāng)洪峰期較長(zhǎng)時(shí)，洪峰期侵蝕作用會(huì)對(duì)之前形成的沉積造成侵蝕，因此會(huì)在兩個(gè)粒序之間存在一個(gè)侵蝕接觸面[16,35]。層內(nèi)侵蝕接觸面處的沉積物粒度最大，代表著異重流水動(dòng)力的最強(qiáng)期。如果異重流的洪峰期持續(xù)時(shí)間足夠長(zhǎng)，水動(dòng)力也足夠強(qiáng)，甚至?xí)⒑榉迤谥暗某练e全部侵蝕，僅剩正粒序沉積單元[18,67]。

然而，異重巖序列與濁積巖序列和等深積巖序列具有相同之處[35]（表3），因此不能僅以一對(duì)的逆粒序—正粒序沉積單元來(lái)判斷異重巖，一次完整異重流所形成的異重巖可能由多套成對(duì)的逆粒序—正粒序沉積單元組合而成，在垂向上可形成較大厚度和規(guī)模的沉積砂體。但異重流沉積（異重巖）的鑒定標(biāo)志還應(yīng)結(jié)合其沉積背景、沉積位置、沉積構(gòu)造、巖石結(jié)構(gòu)、沉積序列、古生物化石等特征進(jìn)行綜合分析。

表3 每年可能產(chǎn)生一條或幾條異重流的“臟河”[35]Table 3 “Dirty rivers” that may produce one or more hyperpycnal flows each year[35]

例如，通過(guò)對(duì)東營(yíng)凹陷古近系沙河街組沙三段下亞段的分析，認(rèn)為其形成于深湖沉積背景，構(gòu)造位置東營(yíng)凹陷北部陡坡帶，沉積古地形坡度較大；通過(guò)對(duì)東營(yíng)凹陷坨71井沙三下亞段和東科一井沙三下的巖心觀察，砂巖頂?shù)拙l(fā)育代表弱水動(dòng)力條件的水平層理或泥質(zhì)紋層，底部的泥質(zhì)紋層發(fā)生了變形，砂巖內(nèi)部出現(xiàn)逆粒序—正粒序組合（圖5a），或者正—逆粒序呈周期性變化，泥質(zhì)雜基含量高且出現(xiàn)周期性變化（圖5b），砂巖內(nèi)部以塊狀構(gòu)造為主，在每個(gè)小旋回的中間出現(xiàn)含礫的現(xiàn)象。綜合分析認(rèn)為，該些砂巖是洪水異重流沉積的產(chǎn)物。

圖5 東營(yíng)凹陷沙河街組異重巖沉積特征（a）坨71井沙三下亞段；（b）東科1井沙三下亞段Fig.5 Depositional characteristics of hyperpycnites in the Shahejie Formation,Dongying Depression(a) well Tuo71,lower subsection of 3rd member of Shahejie Formation;(b) well Dongke1,lower subsection of 3rd member of Shahejie Formation

4.2 粒度特征

異重流沉積物主要運(yùn)載方式有懸浮載荷和底床載荷兩種[88]。懸浮載荷主要沉積細(xì)砂巖、粉砂巖，而底床載荷的沉積物粒度較大，主要沉積礫質(zhì)砂巖和細(xì)礫巖，從近端位置向遠(yuǎn)端位置的運(yùn)移過(guò)程中，向盆地中心粒度逐漸變細(xì)，說(shuō)明了隨著搬運(yùn)過(guò)程的進(jìn)行，較粗的顆粒逐漸被卸載[42]。上浮載荷沉積物粒度較小，主要沉積泥巖和粉砂質(zhì)泥巖。隨著異重流的水動(dòng)力的逐漸減弱，異重流總體上表現(xiàn)為稀釋趨勢(shì)[46]，沉積物粒度逐漸變細(xì)，單層砂體逐漸減薄，以沉積細(xì)砂巖、粉砂巖為主[17,67]。異重流的不同部位的沉積物粒度同樣具有明顯的差異（圖6）。通常異重流前端位置水動(dòng)力較強(qiáng)，以侵蝕填充作用為主，較粗顆粒逐漸發(fā)生卸載，在異重流遠(yuǎn)端位置水動(dòng)力較弱，以持續(xù)性沉積為主，較細(xì)沉積物發(fā)生卸載，中部位置為近端和遠(yuǎn)端位置沉積物的過(guò)渡沉積[46]。

圖6 靈山島千層崖剖面異重流沉積砂體頂面的碳化植物碎片F(xiàn)ig.6 Carbonized plant fragments deposited by hyperpycnal flows superposed on sandbodies,Qiancengya section,Lingshan Island

“源—匯”體系認(rèn)為沉積物的粒度取決于物源區(qū)所提供的物質(zhì)粒度[62]，異重巖的粒度還取決于物源，異重流不僅可以沉積粒度較大的沉積物，也可以沉積粒度較小的沉積物。

4.3 沉積構(gòu)造特征

異重流主要有底床載荷和懸浮載荷兩種碎屑運(yùn)載方式，因而呈現(xiàn)不同的沉積構(gòu)造[88-89]。異重流流體以底床載荷的方式沿著盆地底部發(fā)生侵蝕和填充作用，主要搬運(yùn)較粗粒度碎屑物質(zhì)，同時(shí)也裹挾著少量細(xì)粒碎屑物質(zhì)，粒徑變化程度較大。由于粗粒物質(zhì)的磨圓性相對(duì)較差，容易停留在較為穩(wěn)定的位置形成沉積，較粗粒度碎屑物質(zhì)滾動(dòng)后沉積會(huì)形成疊瓦狀構(gòu)造，說(shuō)明較粗粒物質(zhì)在非黏性異重流底部可以滑動(dòng)和滾動(dòng)方式搬運(yùn)[4]，底床載荷發(fā)育的沉積構(gòu)造除了疊瓦狀構(gòu)造，常見(jiàn)的還有牽引構(gòu)造[56]、爬升波紋層理、低角度交錯(cuò)層理、塊狀層理、波狀層理和平行層理等[14]。其中，爬升波紋層理和波狀層理一般出現(xiàn)在異重流增強(qiáng)期和衰退期的末期，在沉積序列中對(duì)應(yīng)異重流沉積的上部和下部位置，一般上部層理較下部位置保存相對(duì)完整[46]。然而，當(dāng)異重流水動(dòng)力能量較弱時(shí)，懸浮載荷的碎屑物質(zhì)發(fā)生重力沉降，主要沉積細(xì)砂巖、粉砂巖，可發(fā)育低角度交錯(cuò)層理、平行層理、爬升波狀交錯(cuò)層理、泄水構(gòu)造以及火焰狀構(gòu)造等[17,42]。爬升波狀交錯(cuò)層理形成于水速較低（0.1～0.4 m/s）的情況下，也是懸浮載荷沉積的代表性沉積構(gòu)造[90-91]。并且隨著異重流流速和濃度的降低，可供送入各層的顆粒減少，沉積層的厚度隨著流量的減速而減小[92]。此外，在海相環(huán)境（或高鹽度的湖泊）中的異重流，還可以存在上浮載荷，在比較穩(wěn)定的水動(dòng)力條件下形成，在正常重力條件下漂浮物發(fā)生沉降，形成水平層理泥巖和粉砂質(zhì)泥巖[4]。

4.4 有機(jī)質(zhì)碎屑

異重巖是河流洪水?dāng)y帶陸源有機(jī)質(zhì)碎屑沿盆地底部流動(dòng)沉積形成的[93]，故異重巖中存在植物碎片或炭屑[82,94-95]（圖6）。一般情況下，這些植物碎屑密度較低而不易于在水中自由沉降，但湍流懸浮運(yùn)輸?shù)哪嗌趁芏却?、黏度大，這些輕質(zhì)植物碎屑被裹挾著運(yùn)輸，因而可出現(xiàn)在細(xì)粒砂巖沉積物中，表明它們的堆積與異重巖的沉積有共同的成因，因此存在植物碎片、碳質(zhì)碎屑或其他非常輕的陸源物質(zhì)等被認(rèn)為是異重流沉積起源的直接證據(jù)[3,96]。因此，沉積巖中是否存在有機(jī)質(zhì)碎屑也可以作為異重巖的一個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)。

有機(jī)質(zhì)碎屑的分布通常有兩種表現(xiàn)形式：第一種是有機(jī)質(zhì)碎屑與砂礫沉積物同時(shí)沉積，在異重巖沉積體中呈雜亂狀均勻分布[67]；第二種是在砂礫沉積物沉積后有機(jī)質(zhì)碎屑集中沉降，呈層狀分布[46,67]。含植物碎片的異重巖層為中細(xì)粒砂巖層，顯示出低角度爬升波紋交錯(cuò)層理、塊狀和層狀層理以及起伏韻律[18,96]。異重流將陸源有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)帶入深水區(qū)，不僅增加有機(jī)碳含量，而且影響生境，形成富含有機(jī)質(zhì)的地層[16,96]。

4.5 異重巖判識(shí)標(biāo)志

成對(duì)出現(xiàn)的逆粒序—正粒序組合可以作為異重巖（hyperpycnite）的判識(shí)標(biāo)志之一，但如上所述，在不同沉積位置和沉積背景條件下，其沉積特征和判識(shí)標(biāo)志也不盡相同，故難以用單一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量在不同條件下形成的異重巖。異重巖的鑒定標(biāo)志應(yīng)結(jié)合其沉積背景、沉積位置、沉積構(gòu)造、沉積序列、古生物化石等特征進(jìn)行綜合分析。

雖然異重流也可能在淺水環(huán)境（如淺水三角洲前緣、淺海、淺湖等）中發(fā)生，但深水沉積環(huán)境更有利于異重流的形成。因此，在判別是否為異重流沉積時(shí)，首先應(yīng)對(duì)其沉積環(huán)境進(jìn)行分析，分析判斷是否具備異重流發(fā)育的海相（湖相）沉積背景條件。

在靠近（分流）河口近端（扇根），異重流溝道可與水下分流河道相連，以主水道的侵蝕、填充作用為主，形成下切的主水道砂礫巖體，以侵蝕面+滯留沉積+正粒序砂巖為主要鑒別特征，可含動(dòng)物及植物莖干化石。在中部溝—扇過(guò)渡地區(qū)以及扇緣地區(qū)，可依次形成分支溝道、水下天然堤、溝道側(cè)緣、朵葉體等沉積單元（圖7）。在分支溝道、朵葉體單元，成對(duì)出現(xiàn)的逆粒序—正粒序組合、層內(nèi)微侵蝕界面和成層分布的植物碎片（炭屑）可以作為扇中至扇緣地區(qū)異重巖的重要判識(shí)標(biāo)志，巖性以砂巖、粉砂巖為主；在水下天然堤以發(fā)育波狀層理的粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主；在溝道側(cè)緣以水平層理粉砂質(zhì)泥巖、泥巖和頁(yè)巖（油頁(yè)巖）沉積為特征。

5 異重流沉積模式

異重流形成之前會(huì)卸載在盆地水體周圍形成三角洲，隨著水動(dòng)力增強(qiáng)和沉積物累積，高密度濁流水體潛入盆地水體底部形成異重流，異重流沿著下切水道向盆地中心位置持續(xù)運(yùn)動(dòng)，會(huì)依次形成下切溝道、天然堤、溝道側(cè)緣、分支水道、朵葉體等沉積單元的沉積模式（圖7）。

5.1 下切溝道

在異重流開(kāi)始階段流速和流量一直增強(qiáng)，當(dāng)達(dá)到對(duì)沉積物侵蝕的臨界速度，異重流從前三角洲沿盆地坡發(fā)生沉積物的侵蝕和過(guò)路，并且會(huì)形成下切水道。在異重流近端位置水動(dòng)力能量強(qiáng)，以侵蝕作用為主，形成的溝道較深，異重流順著形成的溝道不斷向前運(yùn)動(dòng)。在異重流能量增強(qiáng)期，垂向上會(huì)形成逆粒序，可見(jiàn)沉積物過(guò)路，溝道底部為較粗的細(xì)礫巖、礫質(zhì)砂巖（底床相），單層厚度較大，數(shù)十厘米至數(shù)米不等；在異重流減弱期，溝道被后來(lái)的沉積物填充，在垂向上一般形成正韻律，可見(jiàn)平行層理、爬升波紋層理、波狀層理、疊瓦狀構(gòu)造和底模構(gòu)造等流水成因沉積構(gòu)造。

5.2 天然堤

在溝道形成的過(guò)程中兩側(cè)發(fā)育天然堤沉積，從溝道兩側(cè)向天然堤方向沉積物粒度逐漸減小，泥質(zhì)含量增加，主要是以懸浮載荷和上浮載荷的方式運(yùn)載沉積物，沉積物粒度較細(xì)，主要由細(xì)砂巖、粉砂巖（懸浮相）和泥巖、泥質(zhì)粉砂巖（上浮相）組成。常見(jiàn)的層理為爬升波紋層理和波狀層理[42]，表明此時(shí)水動(dòng)力較強(qiáng)。隨著異重流演化進(jìn)行，過(guò)渡到溝道側(cè)緣沉積。

5.3 溝道側(cè)緣

異重流沉積從近端向遠(yuǎn)端位置的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中逐漸變得寬緩，溝道側(cè)緣沉積物向天然堤兩側(cè)以及盆地中心方向粒度逐漸減小，單層厚度減?。ê穸榷酁閿?shù)厘米），以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖（上浮相）為主，向上粒度變粗的逆粒序單元和向上粒度變細(xì)的正粒序單元成對(duì)出現(xiàn)，較下切水道位置不明顯，同時(shí)可見(jiàn)層內(nèi)微侵蝕接觸面，存在豐富的陸源成因的有機(jī)質(zhì)碎屑，包括植物碎片、碳質(zhì)碎屑，有時(shí)還出現(xiàn)整片葉子以及其他輕質(zhì)陸源物質(zhì)。

5.4 分支水道

由于下切水道與水下分流河道相連，異重流向前運(yùn)移方向受地形的影響較大。近端位置的異重流具有較強(qiáng)的水動(dòng)力且地形較陡，基本不會(huì)發(fā)生水道分叉現(xiàn)象。隨著地形坡度由陡變緩，異重流能量逐漸減弱，異重流沿下切水道容易發(fā)生分叉、遷移，從而形成分支水道。分支水道處能量較弱，沉積作用強(qiáng)烈，易發(fā)生沉積物大量卸載，沉積物單層厚度可達(dá)數(shù)十厘米，以細(xì)砂為主，粉砂次之，常見(jiàn)底模構(gòu)造，發(fā)育典型的Ha-Hb二元結(jié)構(gòu)且可見(jiàn)層內(nèi)侵蝕接觸面[46]。常見(jiàn)平行層理，與近端位置出現(xiàn)的層理相比，其他流水成因?qū)永磔^為少見(jiàn)。隨著異重流能量逐漸衰減，直至分支水道末端，難以發(fā)生侵蝕作用，分支水道消失。

5.5 朵葉體

異重流運(yùn)動(dòng)接近盆地中心地帶，由于水動(dòng)力強(qiáng)度減弱，地形坡度變緩，流體濃度降低，導(dǎo)致侵蝕作用弱，從而缺少溝道的限制，沉積物會(huì)向四周蔓延較長(zhǎng)距離，侵蝕作用微弱，無(wú)溝道產(chǎn)生，呈朵葉體幾何形狀。較中部位置而言，沉積物供給不充分，形成的逆粒序—正粒序沉積單元組合不夠明顯，沉積物粒度細(xì)，與天然堤沉積、溝道側(cè)緣沉積相似，以懸浮相和上浮相的粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖為主，巖層較?。ǘ酁閿?shù)厘米），可見(jiàn)陸源有機(jī)質(zhì)碎屑，大顆粒有機(jī)質(zhì)成分含量較少[46]，常見(jiàn)水平層理，偶見(jiàn)其他層理，指示較弱且穩(wěn)定的水動(dòng)力環(huán)境[97]。

6 討論

6.1 異輕流、等重流向異重流的轉(zhuǎn)化

異輕流密度小于盆地水體密度（ρr＜ρw），等重流密度近乎等于盆地水體密度（ρr=ρw），兩者在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為異重流。對(duì)于陸相湖盆異重流而言，河水與湖水的密度相差不大（在不考慮溫度的前提下），較小濃度的河流濁流便能形成湖盆異重流，淡水湖中產(chǎn)生異重流所需的臨界濃度要低得多（＜＜1 kg/m3）。Mulderet al.[35]認(rèn)為形成海相異重流的濁流密度條件為36～43 kg/m3，而Parsonset al.[44]通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)為當(dāng)河流濁流濃度達(dá)到1 kg/m3以上，便可以在海洋中形成異重流。同時(shí)，低體積濃度的異輕流可以發(fā)生沉積物對(duì)流、鹽指、絮凝效應(yīng)等沉積物重新聚集作用（sediment reconcentration），從而轉(zhuǎn)化為異重流（圖6）。尤其是在風(fēng)暴、波浪、潮汐和其他海流以及地震的作用下（斜坡坡度＜0.3°）[31]，異輕流與盆地水體之間的平衡被破壞，會(huì)發(fā)生絮凝現(xiàn)象、鹽指和沉降對(duì)流[44]（圖7），發(fā)生沉積物的重新聚集，其中主要沉積物為陸源有機(jī)質(zhì)黏土[98]。異重流在進(jìn)入水體后沉積物再次聚集，當(dāng)體積濃度大于5 kg/m3，異輕流便能夠向異重流轉(zhuǎn)化。當(dāng)河流濁流進(jìn)入海洋時(shí)，考慮對(duì)流不穩(wěn)定性情況時(shí)，當(dāng)懸浮物濃度僅為1～5 kg/m3時(shí)，在海洋環(huán)境中就會(huì)形成異重流。即便以較高濃度5 kg/m3作為異重流產(chǎn)生的臨界條件，世界上許多河流在入海口都能夠在每年或十年內(nèi)產(chǎn)生異重流現(xiàn)象。

6.2 異重流與滑塌重力流的區(qū)別

在重力流沉積研究中，異重流沉積和滑塌重力流沉積存在相似性，導(dǎo)致許多異重流沉積被識(shí)別為滑塌重力流沉積。一個(gè)完整的異重流沉積垂向序列包括向上粒度變粗的逆粒序單元（Ha）和向上粒度變細(xì)的正粒序單元（Hb）成對(duì)出現(xiàn)[7,14-16,34,67,86-87]，以及結(jié)合層內(nèi)侵蝕接觸面、呈層狀分布的片狀礦物、陸源植物碎屑、深灰色塊狀或平行層狀泥巖等諸多特征進(jìn)行綜合分析。而滑塌重力流以出現(xiàn)正粒序?yàn)樘卣?，流體流動(dòng)形式較異重流不穩(wěn)定，沉積層罕見(jiàn)層內(nèi)侵蝕接觸面。其中，陸源植物碎屑的富集出現(xiàn)是鑒別異重流沉積和滑塌重力流沉積的重要依據(jù)之一。異重流沉積中常見(jiàn)大量植物碎片；滑塌重力流沉積以海相沉積為主，植物碎片很少出現(xiàn)。異重流和滑塌重力流的持續(xù)時(shí)間和沉積時(shí)間有差異，前者持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。因此，一次完整的異重流沉積可能比單次滑塌重力流沉積厚度大。另外，異重流沉積和滑塌重力流沉積在盆地不同的沉積位置出現(xiàn)。通常異重流沉積多分布在斜坡以及盆地沉積中心，而滑塌重力流沉積多分布于斜坡環(huán)境。

滑塌形成的重力流為涌浪型流，其流速與異重流相比較快，通常情況下大于4 m/s，若發(fā)生在斜坡環(huán)境，流速可大于10 m/s；而異重流為持續(xù)性流體，流速較為緩慢，通常小于2 m/s[35]。同時(shí)，異重流可能引發(fā)前緣斜坡沉積發(fā)生滑塌形成激發(fā)型重力流。異重流既可以作為滑塌重力流的觸發(fā)機(jī)制，又是其物質(zhì)基礎(chǔ)來(lái)源。異重流攜帶沉積物在三角洲處沉積，上斜坡異重流流動(dòng)導(dǎo)致沉積物失穩(wěn)發(fā)生斜坡滑塌。此時(shí)，斜坡滑塌沉積物與異重流沉積相互混合，密度增大，穩(wěn)定性增強(qiáng)，更有利于其繼續(xù)向盆地中心移動(dòng)。因此，一次流體事件可能具有多種流體形式[17]。在同一沉積環(huán)境中可能同時(shí)存在滑塌重力流沉積以及異重流沉積，在野外露頭剖面或巖心分析中，沉積存在多解性，應(yīng)仔細(xì)甄別。

6.3 陸相異重流與海相異重流的差異

陸相湖盆異重流和海相盆地異重流沉積由于處于不同的地質(zhì)環(huán)境以及氣候差異性的影響，其發(fā)育條件及影響因素也不盡相同。河流濁流密度相對(duì)于海相盆地水體密度，與陸相湖盆淡水密度差異較大，更有利于異重流現(xiàn)象的產(chǎn)生，因此異重流沉積在淡水湖盆以及水庫(kù)中較為常見(jiàn)。而在海相盆地需要足夠大的濁流流體密度才可以克服海水的密度，其在海洋盆地出現(xiàn)相對(duì)較少。湖盆異重流沉積主要受氣候和地形的影響較大。陸相湖盆環(huán)境中，氣候原因?qū)е碌募竟?jié)性降雨導(dǎo)致湖泊洪水頻率和強(qiáng)度更高，導(dǎo)致河流濁流與匯水湖盆相對(duì)高度發(fā)生改變，從而影響異重流的形成。

在陸相層序地層格架下，陸相湖盆缺少寬緩的陸棚，高位體系域不發(fā)育。低位體系域基準(zhǔn)面下降，導(dǎo)致可容空間減小，異重流沿著先存侵蝕形成的下切水道向前移動(dòng)，更有利于異重流沉積的形成[19]。而在海相被動(dòng)大陸邊緣層序格架內(nèi)，高位體系域時(shí)陸棚可容空間足夠，有利于陸棚異重流的產(chǎn)生；在低位體系域早期可容空間減小，更有利于深水異重流的形成[35]。海相異重流產(chǎn)生的坡度一般為4°～7°，與海相盆地的高差為數(shù)百米甚至千米。而湖盆異重流形成的坡度為1°～3°，與匯水湖盆的高差為數(shù)十米至數(shù)百米[46]。

7 展望

7.1 異重流沉積理論不斷完善

盡管異重流沉積研究取得了重要進(jìn)展，但有關(guān)異重流流體性質(zhì)、異重流與其他重力流流體性質(zhì)的轉(zhuǎn)換、流體對(duì)沉積物的搬運(yùn)—沉淀機(jī)理等基礎(chǔ)理論仍需不斷深入研究，不斷完善異重流相關(guān)的基本理論。經(jīng)典濁流沉積（激發(fā)型重力流沉積）具有典型的鮑馬層序，完整鮑馬層序從A 到E 段粒度逐漸減小，為正粒序，單層厚度減薄，沉積構(gòu)造規(guī)模變小。盡管完整鮑馬層序少見(jiàn)，但可以用不同段的層序表示（如BCDE，CDE，DE 等），從下至上，每一層段的沉積物粒度、構(gòu)造層理、沉積厚度，以及相互之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系均有不同。而典型的逆粒序—正粒序單元和層內(nèi)侵蝕接觸面、呈層狀分布的片狀礦物、有機(jī)質(zhì)層、水動(dòng)力強(qiáng)度差異形成的沉積構(gòu)造組合、深灰色塊狀或平行層狀泥巖等多個(gè)特征的組合，可以代表異重流沉積序列。

碎屑沉積物在異重流的搬運(yùn)—沉積臨界點(diǎn)附近，流體性質(zhì)的轉(zhuǎn)化，是研究異重流沉積的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。紊流度的降低，一方面，有利于懸浮沉積物的沉淀；另一方面，流體性質(zhì)可能從紊流向?qū)恿鞣较蜣D(zhuǎn)化。沉積產(chǎn)物記錄了沉積物在沉積過(guò)程或瞬間的流體性質(zhì)，難以直接反饋沉積物在搬運(yùn)過(guò)程中的流體性質(zhì)和搬運(yùn)機(jī)理。因此，對(duì)異重流沉積產(chǎn)物的觀察分析，需要結(jié)合沉積過(guò)程觀察和模擬實(shí)驗(yàn)研究。不同環(huán)境下的異重流沉積，應(yīng)針對(duì)其古氣候、地形、物源區(qū)特征等，開(kāi)展深入細(xì)致的分析，總結(jié)特定沉積環(huán)境以及沉積條件下的異重巖的沉積特征，不斷完善異重流沉積理論。

7.2 異重巖沉積微相和構(gòu)型分析成為趨勢(shì)

古代異重流沉積環(huán)境分析、沉積特征識(shí)別、沉積微相（要素）分析、沉積構(gòu)型解剖等方面趨向深入。針對(duì)異重流發(fā)生的沉積環(huán)境和背景條件分析至關(guān)重要，這是識(shí)別異重巖的先決條件。在平面上，分析研究對(duì)象（或樣品）所處古地理位置、相帶位置；在垂向上，重點(diǎn)分析研究對(duì)象下伏沉積物所代表的沉積環(huán)境?；蚪Y(jié)合其他沉積相標(biāo)志，綜合分析其沉積背景是否為海（湖）平面以下，否則異重流溝道沉積可能難以區(qū)別于河道或分流河道的產(chǎn)物。異重流沉積在古代沉積物中被發(fā)現(xiàn)得較少[14,53]，異重巖的識(shí)別和分布目前仍存在許多爭(zhēng)議[6,20]，一些學(xué)者傾向于將所有由密度流沉積的砂巖歸為廣泛的濁積巖；許多古代異重流沉積也可能被誤認(rèn)為是風(fēng)暴巖、濱岸沉積或砂質(zhì)碎屑流沉積等其他類型的沉積[62,84]，因此需要仔細(xì)加以甄別。

在確認(rèn)為異重流沉積的基礎(chǔ)上，進(jìn)而對(duì)其巖相、沉積構(gòu)造、沉積序列、古生物化石等特征綜合分析，開(kāi)展異重流沉積相關(guān)的微相（要素）分析。針對(duì)異重巖的沉積構(gòu)型分析，對(duì)于研究盆地充填演化過(guò)程、砂體遷移規(guī)律、流體滲流單元（滲流域）劃分及油氣田開(kāi)發(fā)，均具有重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義，將成為未來(lái)異重流沉積研究和異重巖油氣儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。

7.3 湖相異重流沉積的獨(dú)特性更加清晰

與海相盆地相比，陸相湖盆在盆地規(guī)模、物源供給、源區(qū)距離、地形地貌、盆地性質(zhì)、水體性質(zhì)等方面均具有獨(dú)特性。在盆地規(guī)模方面，陸相盆地的面積一般小于海相盆地，造成陸相湖盆沉積相帶窄、沉積相變化快的特征，在異重流分析方面，需要加以考慮。陸相盆地一般具有近物源、多物源供給的特征，造成沉積物的結(jié)構(gòu)成熟度、成分成熟度均低于海相沉積盆地，因此，陸相湖盆的異重巖在巖性特征方面也具有獨(dú)特性。陸相盆地的地形地貌變化快，地形坡度可以較大，尤其是山間盆地、前陸盆地、陸內(nèi)壓陷盆地的逆沖推覆帶和斷陷盆地的陡坡帶，地形較陡，易于發(fā)生異重流沉積，且沉積特征往往獨(dú)具特色。陸相湖盆在水體性質(zhì)方面，變化較大，如鹽度，可以有淡水湖泊、半咸水湖泊和咸水湖泊，因此，不同湖泊鹽度的水體中，發(fā)生異重流沉積的條件、異重巖的沉積特征，可能存在較大的差異。譬如，淡水湖泊和半咸水湖泊中發(fā)育的異重流，可能不具備海相環(huán)境中異重流特有的漂浮相（lofting）沉積。相較于海相環(huán)境，湖水一般具有密度較低、陸源有機(jī)質(zhì)豐富、近物源、構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)強(qiáng)烈、中小型河流多等特征，陸相湖盆更容易發(fā)生異重流沉積。我國(guó)中、新生代陸相湖盆沉積廣泛發(fā)育，野外露頭出露較多；又有多個(gè)油田成功開(kāi)發(fā)的實(shí)例，積累的大量測(cè)井資料、巖心以及各種化驗(yàn)資料，有利于開(kāi)展湖相異重流沉積相關(guān)研究，陸相湖盆環(huán)境異重流沉積特色研究更加清晰。

7.4 異重巖儲(chǔ)層研究成為新的學(xué)科知識(shí)增長(zhǎng)點(diǎn)

隨著越來(lái)越多的異重巖儲(chǔ)層被發(fā)現(xiàn)，異重巖儲(chǔ)層的成巖作用研究成為儲(chǔ)層沉積學(xué)的新方向。在異重流沉積成巖作用方面的研究，尚處于起步階段。研究異重流沉積期后環(huán)境的變化和成巖作用機(jī)理，對(duì)于了解巖石固結(jié)程度、粒間孔隙發(fā)育程度、巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造組合等具有重要意義。此外，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)會(huì)造成不同地區(qū)成巖環(huán)境的差異，異重流沉積組構(gòu)也可能隨成巖演化而變化，異重流沉積中的有機(jī)流體隨之變化、遷移和富集。同時(shí)，有關(guān)孔隙的形成、增大、減小以至于消失，與油氣的生成和儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能等息息相關(guān)。因此，針對(duì)異重巖的成巖作用研究將成為儲(chǔ)層沉積學(xué)學(xué)科知識(shí)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

7.5 異重巖的油氣地質(zhì)意義備受重視

異重流作為一種將陸源碎屑物質(zhì)向深水沉積盆地搬運(yùn)的重要機(jī)制，其油氣地質(zhì)意義將受到越來(lái)越多的關(guān)注。異重流不僅可以在深水沉積盆地形成廣泛發(fā)育的儲(chǔ)集砂體；也可以大范圍沉積粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和泥巖等；不僅可以作為常規(guī)油氣的儲(chǔ)層，也可以作為非常規(guī)油氣的儲(chǔ)層。來(lái)自陸地的洪水不僅將大量陸源有機(jī)質(zhì)輸入盆地，而且輸入大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，不僅影響有機(jī)質(zhì)富集，而且可以改變盆地內(nèi)部的生態(tài)環(huán)境，有利于藻類的爆發(fā)和有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)。異重流沉積的儲(chǔ)層，在空間上與深水沉積的泥巖、頁(yè)巖和油頁(yè)巖互層，可形成有利的油氣成藏條件組合。因此，異重流沉積對(duì)于常規(guī)油氣和非常規(guī)油氣地質(zhì)研究、勘探開(kāi)發(fā)方面的重要理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義都將備受重視。

7.6 異重流沉積的研究手段趨向多樣化

針對(duì)異重流沉積的水槽實(shí)驗(yàn)、水下觀測(cè)、數(shù)值模擬等研究方法的進(jìn)步，將促使相關(guān)研究不斷取得突破[99]。對(duì)于異重流沉積研究，我國(guó)在實(shí)驗(yàn)?zāi)M方面起步晚。結(jié)合巖心觀察、測(cè)井、高分辨地震剖面記錄、X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描以及多波束海底測(cè)量等手段研究陸相和海相異重流沉積，運(yùn)用多種測(cè)量?jī)x器、水槽模擬實(shí)驗(yàn)以及應(yīng)用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬演示異重流的運(yùn)移以及沉積過(guò)程，用于解釋沉積層巖性和結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征的成因。隨著研究手段的多樣化，未來(lái)對(duì)于異重流沉積的特征認(rèn)識(shí)會(huì)更加全面，針對(duì)異重巖的沉積機(jī)理認(rèn)識(shí)更加深入，有關(guān)異重流沉積的理論研究逐漸趨于完善。

致謝 審稿專家、編輯對(duì)本文初稿提出了寶貴的意見(jiàn)和建議，謹(jǐn)致謝忱。本文修繕過(guò)程中，驚聞何起祥老先生仙去，何老學(xué)富五車，撥云睹日，溫文爾雅，風(fēng)骨猶存，謹(jǐn)以此文深切緬懷何老先生！