[科普中国]-陆相盆地层序构成

研究背景

我国大多数中新生代含煤和含油气盆地都是陆相盆地，因此，如何将层序地层学理论和方法应用于陆相盆地是我国广大能源地质工作者十分关注的问题。许多学者对陆相盆地层序地层分析进行过有益的尝试一。已有研究成果表明陆盆层序的形成与演化主要受控于盆地构造格架及同期幕式构造运动。陆相盆地复杂的构造格局和多幕构造活动导致层序构成样式的多样性和层序内部构成的复杂性。根据陆相坳陷盆地和裂陷盆地构造沉降的特征，通过构造一沉积响应的关系研究，确定不同构造背景条件下层序内部构成特点，并提出了构造层序和层序的几种可能的成因机制。1

简介经过国内外大量学者研究与探索，陆相层序地层分析已取得巨大进展。在我国，陆相层序地层学理论应用在济阳坳陷断陷湖盆的研究中，并在指导油气预测与勘探过程中取得了较好的效果。目前，陆相层序地层学理论业已成为陆相盆地油气勘探开发各个阶段中不可缺少的方法和手段。2

基本特点陆相盆地与大陆边缘盆地具有明显不同的特点(解习农等，1992，李恩田，潘元林等，2002)：

①陆相盆地层序的形成和演化主要受控于区域性构造事件或幕式构造旋回，断陷盆地则主要受盆缘断裂的控制。由于受区域构造应力场的影响，在盆地演化过程中可能伴有扭动以及构造反转，因而层序样式及其构成更加复杂;

②陆相盆地湖扩展和萎缩旋回以幕式变化为主。大陆边缘盆地海平面变化包括周期性和幕式变化，且以前者更为重要，同样湖面变化也存在周期性和幕式变化两种形式。湖面周期性变化与气候和季节性周期变化有关，幕式变化则是由沉积朵体迁移或构造运动所致。显然，在地史记录中陆相盆地较大规模的湖扩展和萎缩旋回大多为幕式，并非周期性，这主要与幕式构造旋回有关;

③在断陷盆地中体系域的面貌明显地受控于构造格架。由于断陷盆地具有多物源、多沉积中心、相带窄、相变快、水域面积小、变化大等特点，沉积体系空间配置的样式较多，加之断陷盆地内构造分异大，沉降及沉积速率差异较大，这样断陷盆地体系域内部构成比大陆边缘盆地更多样化和复杂化;

④陆相盆地具有物源近、堆积快等特点，沉积物中含突发性事件沉积(如泥石流、扇面短命水道沉积)所占比例较大，其气候变化对沉积物供给影响更明显。

鉴于陆相盆地层序地层分析的基本特点，在陆相盆地分析中重要的在于运用层序地层学的分析思路和方法，而不能直接套用被动大陆边缘盆地的层序地层模式。已有研究成果表明，陆相盆地层序地层分析的关键是识别不同级别的层序地层单元界面。中国中新代盆地多数为叠合盆地，因而首先需要识别出组成叠合盆地的原型，每种简单盆地类型的沉积充填样式代表一个构造层序。3

陆相盆地层序样式陆相盆地层序的形成和演化主要受控于构造作用和沉积物的供给速率。很显然，海平面的变化不能解释陆相盆地尤其是断陷湖盆的成因。Cloetingh(1988)通过模拟证明板内应力的传递可导致海平面变化中三级周期的形成。

另一方面为不同陆相盆地背景可能进行区域对比提供了新的依据。陆相盆地的可容空间的变化与盆地形成的构造作用有关。根据陆相盆地的构造样式可将陆相盆地简要分为两种盆地的层序样式：具缓坡弯折型的坳陷盆地和具断坡带的断陷盆地。下面以断陷盆地层序样式为例加以介绍。断陷盆地的发育受控于盆地边缘的同生断裂活动，分为双断式、单断式两种。双断式即为地堑型陆相盆地，在盆地两侧均发育有同生断层。单断式为盆地的一侧存在边界同生断层。目前的东营凹陷、南堡凹陷等都属于单断式的断陷盆地，多呈箕状。

具断坡带的断陷盆地的构造背景可以是拉张(或张扭)背景、走滑-伸展背景和热沉降背景：在拉张(或张扭)背景下，盆地边缘和盆内断裂运动最为活跃，盆地演化受控于幕式裂陷作用，盆地内充填沉积物也随着幕式构造作用旋回发生有规律的变化。幕式构造作用方式表现为构造活动期和间歇期的交替，相应地形成湖盆的扩展和萎缩;沿平移断裂带发育的走滑盆地形态各异，且盆地内部构造分异大。根据构造格局及其发育演化特点，大致可分为两类，即拉分型和转换-伸展型。前者是指沿贯通性走滑断裂上的不连续部位因拉伸而产生的断陷，其充填特征和层序样式与张扭型层序基本相似;后者指一侧为平直且陡峭的走滑断裂，另一侧为正断裂，总体为狭长状不对称充填式断陷，如郯庐断裂带北段的伊通地堑。热沉降背景下，由于盆地拉张减薄导致地幔上隆后，当热冷却导致区域沉降范围超出拉张期盆缘断裂所限范围时，便形成一种断坳转换期产物，但从盆地成因机制上仍属于断陷期，如琼东南盆地陵水组、松辽盆地深部登娄库组。

陆相断陷盆地的复杂构造运动、多物源和近物源的供源方式、快速的相变以及多变的盆地结构，造成陆相断陷盆地层序地层堆砌方式和体系域类型的复杂性和多样性。在此就以南阳凹陷的断陷盆地为例，来说明具断坡带的断陷盆地层序样式的特征。

南阳凹陷为南断北弯折、南深北浅的箕状凹陷，为单断式的断陷湖盆，也是中国中新生代的断陷盆地的典型结构。下第三系沉积可容空间的变化和层序发育主要受控于南侧的盆缘的铲状生长断裂，该断裂的活动形成了南侧的边缘单阶式断坡带(右图)。

断陷盆地的同生断层陡坡的层序样式如图所示，其低位体系域是位于湖盆层序的底部，是在湖平面最低的状态下形成的沉积集合体，一般为加积或微弱退积的准层序组组成。但由于是处于断坡带这一侧，沉积物快速沉积，搬运的距离较短，一般多形成大型低位浊积扇、冲积扇和大型的低位扇体，这些扇体的一般粒度差，结构混杂，而且断坡带控制着低位体系域的发育范围。在南阳凹陷的缓坡弯折带一侧，因弯折出露于地表，形成了大量河道和深切谷，陆源碎屑沉积物则通过深切谷搬运到盆地中并形成了浊积砂体和低位的三角洲扇体。当到达比较开阔的湖泛面时，断坡带和弯折带形成的三角洲的范围分布在整个湖盆范围内，并有水下滑塌体。

湖扩展体系域是在湖平面快速上升，缺乏大量陆源沉积物供给、湖盆范围较大的情况下形成的。在断陷盆地的断坡带一侧发育有洪水型浊积扇和大规模的扇三角洲。而在缓坡弯折带一侧发育滨浅湖的退积型三角洲和水下的浊积体。高位体系域是在湖平面达到最大并开始缓慢下降时，沉积物的供给速率小于盆地的构造沉降速率，可容空间开始减小，沉积的滨湖岸线向湖盆的中央退却，形成一系列的进积准层序组。在高位体系域发育的早期，此时湖平面处于缓慢上升或处于静止时，在断坡带一侧的近端发育冲积扇和滑塌体，远端发育有高位三角洲，在缓坡的弯折带一侧则发育有高位三角洲、小型冲积扇、水下浊积体和重力滑塌体。高位体系域发育的晚期，湖平面开始缓慢下降，在断坡带一侧，形成断坡带的高位扇三角洲，在缓坡的弯折带一侧可发育河控型的三角洲。而在湖盆的深洼处多发育有重力滑塌型的浊积体。在陆相盆地的油气勘探中，断陷盆地的高位三角洲可以为很好的储层砂体，南阳凹陷的H22、H23层序的高位体系域进积型三角洲砂体部分延伸至东庄背斜区，构成东庄油田的主要储油层。

陆相盆地的体系域构成和叠置样式要比大陆边缘盆地复杂得多，也并非上述二种简单的层序模式所能完全包容的。而且陆相盆地坡折带不仅有缓坡类型还存在着陡坡类型，尽管陡坡带的沉积与断坡带的断陷盆地的沉积有些相似之处，但又有其独特的一面。中国陆相盆地中，大多是复合型盆地，它们是不同层序样式在时空上的叠加，这些都使得层序地层学在陆相盆地中的研究和应用面临着严峻的挑战。2

构造作用样式与沉积体系构成大量文献阐述了沉积作用与大地构造背景的密切关系。盆地充填沉积是构造作用的直接响应。构造作用不仅控制沉积物的充填厚度和地层的旋回性，而且还控制沉积体系类型和内部沉积构成。我国中新生代陆相盆地类型复杂，且沉积体系类型及内部构成十分复杂。

1、与拉张背景有关的沉积体系

拉张盆地的成因包括两类：一类由拉张、张扭应力场或走滑作用形成；另一类由于深部热事件导

致地壳表层的伸展所形成。在拉张背景下，断裂运动最为恬跃，极易形成裂陷式盆地(如：地堑式、半地堑式或复合式断陷)。断陷盆地最为发育的沉积体系包括冲积扇体系、扇三角洲体系、三角}lfI体系和湖泊体系。发育于盆缘主干断裂的骨架沉积体系主要是冲积扇和扇三角洲体系，其中冲积扇体系往往是裂陷作用早期的产物。发育于断陷盆地缓坡的骨架沉积体系主要是三角洲体系，有时沿地堑盆地轴向亦可形成三角洲体系。湖泊体系是裂陷盆地最主要沉积体系之一，也是我国中新生代含油气盆地的主要烃源岩。盐湖沉积物在某些半干旱和干旱气候的湖盆中见到，如江汉盆地。

2、与挤压背景有关的沉积体系

除与碰撞或走滑构造背景有关的盆地外，挤压背景很难形成一定规模的盆地。陆相坳陷盆地和裂陷盆地在其演化过程中由于大地构造背景条件或区域构造应力场的改变，如从引张或张扭向挤压或压扭条件的转变，可形成一定厚度的沉积物、在挤压背景下这些盆地充填沉积物具有岩性粗、充填厚度小、沉积速率极慢等特点。挤压条件的出现意味着沉积盆地的封闭和萎缩，因此，主要沉积物为粗碎屑的冲积扇体系，有时局部出现小规模滨浅湖沉积。

3、与热沉降背景有关的沉积体系

由于盆地深部热事件诱发的热沉降形式有两类：一类是由于盆地地幔上隆后，导致较大规模的盆地沉降；另一类是裂后热回沉，即由于盆地拉张减薄导致地幔上隆后，热冷却诱发沉降，如松辽盆地登娄库组就是裂后热回沉的产物。与热沉降背景有关的主要沉积体系包括河流体系、三角洲体系和湖泊体系。与拉张背景相比，热沉降背景下发育的三角洲体系的规模更大，形成湖盆范围更广。1