藺 鵬，吳勝和，張佳佳，胡光義，夏欽禹，范洪軍，王南溯

[1.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249； 2.中國(guó)石油 遼河油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010；3.中海油研究總院，北京 100028； 4.中國(guó)石油 勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083]

海底扇是深水油氣田的主要沉積相類型，因其具有巨大的資源潛力而成為當(dāng)今世界油氣勘探開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)[1-4]。針對(duì)海底扇，前人基于非限制性海底地貌建立的沉積模式提出其分布特征受到海平面升降，沉積物類型，物源供給速率，補(bǔ)給體系特征(單源、多源、線源)等多種因素控制[5-8]。而近年來(lái)的許多研究表明海底扇的空間分布同時(shí)受到地貌因素的影響，且不同構(gòu)造背景下海底地貌特征的差異導(dǎo)致海底扇分布規(guī)律有所不同[9-15]。

逆沖構(gòu)造背景下，重力流水道的分布受到逆沖相關(guān)地貌的影響，可歸納為偏移，轉(zhuǎn)向，限制和穿越4種不同的作用類型[9,16-17]。由水道供源的海底扇朵葉主要分布在因逆沖活動(dòng)而形成的一系列微盆地中。重力流在微盆地之間重復(fù)充填-溢出-充填過(guò)程，可形成多級(jí)朵葉-水道-朵葉沉積[18]。雖然已經(jīng)取得了一些成果，但現(xiàn)有研究主要針對(duì)逆沖相關(guān)地貌對(duì)海底扇宏觀分布的影響，而關(guān)于逆沖構(gòu)造活動(dòng)不同階段海底扇分布及空間演化規(guī)律仍缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。

為此，本文以西非尼日爾三角洲盆地某深水研究區(qū)為例，綜合利用三維地震資料與測(cè)井資料，針對(duì)逆沖構(gòu)造區(qū)古地貌演化這一動(dòng)態(tài)過(guò)程，分析演化不同階段的海底扇分布規(guī)律，建立逆沖構(gòu)造區(qū)海底扇演化模式，以期深化深水沉積理論，并進(jìn)一步推動(dòng)深水油氣田的勘探與開(kāi)發(fā)。

1 研究區(qū)概況

尼日爾三角洲盆地位于非洲西部的幾內(nèi)亞灣，是世界上最大的海退型三角洲盆地之一[19]。在大陸邊緣重力作用的影響下，尼日爾三角洲盆地自北向南依次發(fā)育伸展構(gòu)造區(qū)、泥底辟構(gòu)造區(qū)、內(nèi)褶皺逆沖區(qū)、滑脫褶皺區(qū)和外褶皺逆沖區(qū)[20-21]。研究區(qū)位于該盆地南緣下陸坡坡腳處的深水區(qū)，自晚中新世至今一直處于陸坡環(huán)境(陸坡傾向?yàn)槟?，現(xiàn)今傾角約為0.9°)，距離尼日利亞海岸約150～190 km，水深約1 250～1 750 m，處于滑脫褶皺區(qū)和外褶皺逆沖區(qū)分界處(圖1a)。

自始新世開(kāi)始，受全球海平面下降的影響，尼日爾三角洲盆地進(jìn)入大規(guī)模海退階段，地層整體呈漸進(jìn)式向海進(jìn)積，自下而上根據(jù)巖性可劃分為Akata組、Agbada組和Benin組(均為穿時(shí)地層單元)[20,22-23]。其中，Akata組為富含有機(jī)質(zhì)的海相泥巖，厚約3～4 km，由于泥巖的欠壓實(shí)及烴類的形成而處于超壓狀態(tài)；Agbada組自北向南依次發(fā)育河流相砂巖，三角洲砂巖和海底扇砂巖；而B(niǎo)enin組則為陸相河流和岸后沼澤沉積，主要巖性為砂礫巖[24-27]。本論文目的層為上中新統(tǒng)—第四系的Agbada組，層序地層學(xué)研究認(rèn)為，研究層段為以SB1界面(10.5 Ma)為底界的二級(jí)層序[19,28]。研究區(qū)自始新世以來(lái)一直處于深水環(huán)境，在北部尼日爾和貝努埃水系供源下廣泛發(fā)育海底扇沉積[29]。

研究區(qū)南部處于外褶皺逆沖區(qū)，廣泛發(fā)育由重力滑脫作用引發(fā)的逆沖斷層(圖1b)。大規(guī)模的逆沖斷層沿Akata組泥巖中的滑脫面向深海方向逆沖，切穿上覆的Agbada組碎屑巖地層。沿逆沖斷層傾向，中中新統(tǒng)近等厚，上中新統(tǒng)和上新統(tǒng)厚度向逆沖伴生褶皺核部明顯減薄，而第四系與下伏地層呈上超接觸(圖1c)。由此判斷逆沖斷層活動(dòng)開(kāi)始于晚中新世，在上新世時(shí)可能由于尼日爾河物源供給量的減少導(dǎo)致其活動(dòng)強(qiáng)度有所減弱[17,30]。此外，在區(qū)域地應(yīng)力場(chǎng)的作用下，研究區(qū)內(nèi)還發(fā)育了一套走向與逆沖斷層近垂直的伸展斷裂系統(tǒng)。

研究區(qū)擁有良好的三維地震資料(SEG正極性)，資料覆蓋面積約為1 200 km2(圖1b)，主測(cè)線與聯(lián)絡(luò)測(cè)線間距均為12.5 m，垂向采樣率為3 ms，主頻為70～40 Hz，近海底處垂向地震分辨率約5 m，整體上能夠滿足本次研究的需要。來(lái)自評(píng)價(jià)井W1的測(cè)井曲線(聲波時(shí)差、密度、自然伽馬和電阻率)可完成對(duì)三維地震資料的標(biāo)定(圖1b)。

2 層序地層格架

層序地層格架的建立是沉積學(xué)研究的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。在深水層序地層學(xué)理論指導(dǎo)下，利用三維地震資料，根據(jù)地震反射同相軸終止關(guān)系，在現(xiàn)有的二級(jí)層序框架內(nèi)識(shí)別強(qiáng)制海退底面。使用W1井的聲波時(shí)差和密度曲線制作人工合成地震記錄建立井震關(guān)系，在測(cè)井資料和全球海平面升降曲線的標(biāo)定下確定三級(jí)層序界面，通過(guò)全區(qū)閉合，追蹤對(duì)比建立等時(shí)三級(jí)層序地層格架。

在深水環(huán)境下通常將強(qiáng)制海退底面視為三級(jí)層序界面。強(qiáng)制海退底面一般以普遍的下部侵蝕，上部底超以及界面兩側(cè)地震相特征的突變作為識(shí)別依據(jù)[31]。陸坡背景下，地層的侵蝕被認(rèn)為是在基準(zhǔn)面下降的強(qiáng)制海退期由于重力流沖刷侵蝕下伏半遠(yuǎn)洋披覆沉積而成，底超(上超和下超的統(tǒng)稱)一般與海底扇水道、朵葉的加積有關(guān)[31]。通過(guò)對(duì)三維地震資料的綜合分析，在研究區(qū)內(nèi)共識(shí)別出SB1—SB9九個(gè)強(qiáng)制海退底面，即三級(jí)層序界面(圖2)。

井震標(biāo)定結(jié)果表明，在二級(jí)層序界面SB1至現(xiàn)代海底之間共包括9個(gè)不同的層段，每個(gè)層段均具有自下而上GR升高與RT降低的特征，解釋為粒度向上變細(xì)的正旋回。對(duì)全球海平面升降曲線的分析表明,界面SB1—SB9分別與9個(gè)三級(jí)層序界面10.5，8.2，6.3，5.5，4.2，3.8，2.9，1.6和0.8 Ma存在近似的對(duì)應(yīng)關(guān)系(圖3)。結(jié)合全球海平面升降曲線對(duì)測(cè)井資料與地震資料的綜合分析,認(rèn)為這九個(gè)正旋回分別對(duì)應(yīng)9個(gè)三級(jí)層序，這里根據(jù)Haq等(1987)發(fā)表的全球海平面升降曲線圖，沿用短周期海平面升降旋回的名稱自下而上依次將9個(gè)三級(jí)層序命名為TB3.1—TB3.9[32]。

在單一三級(jí)層序內(nèi)部，地震相由下部丘狀強(qiáng)振幅高連續(xù)性反射和U型中-強(qiáng)振幅中連續(xù)性反射向上逐漸過(guò)渡為半透明雜亂反射或弱振幅高頻高連續(xù)性反射。根據(jù)垂向上地震相的差異，三級(jí)層序可進(jìn)一步劃分為位于下部的海退體系域和位于上部的海侵體系域兩部分，在時(shí)間上對(duì)應(yīng)一次完整的海平面升降旋回(圖2，圖3)[33]。Catuneanu(2006)指出：在短周期海平面旋回的海退期，大量富砂沉積物在重力流作用下被搬運(yùn)至陸坡處發(fā)生沉積；隨著相對(duì)海平面的上升，被搬運(yùn)至陸坡處的砂質(zhì)沉積物含量由于陸架新增可容空間對(duì)碎屑沉積物的捕集而明顯有所減少，故在海侵體系域中主要發(fā)育半遠(yuǎn)洋披覆沉積[31]。井震結(jié)合分析表明高振幅地震反射很可能是富砂質(zhì)沉積物的地震響應(yīng)，例如SB3層序界面附近的強(qiáng)振幅地震相與低GR值相對(duì)應(yīng)(圖3a)。

3 沉積單元類型及特征

本次研究在W1井測(cè)井巖性信息的標(biāo)定下開(kāi)展地震相分析，共識(shí)別出塊體搬運(yùn)沉積、水道、朵葉和半遠(yuǎn)洋披覆沉積4類不同的沉積單元。

圖3 尼日爾三角洲盆地內(nèi)研究區(qū)井震結(jié)合層序界面標(biāo)定(a)與全球海平面升降曲線(b)(W1井及地震剖面位置見(jiàn)圖1b,圖3b據(jù)文獻(xiàn)[32])Fig.3 Seismic-well tie sequence boundaries(a)and global eustatic curve(b)in the study area of the Niger Delta Basin(see Fig.1b for location of W1 and the seismic profile;Fig.3b was modified from reference [32])

3.1 塊體搬運(yùn)沉積

塊體搬運(yùn)沉積(MTD)是指由滑動(dòng)、滑塌和碎屑流等重力流作用所形成的沉積體[34]，由于包含較多的細(xì)粒沉積物，通常不能作為儲(chǔ)層。塊體搬運(yùn)沉積在平面上為席狀連片分布，在地震反射剖面上為低振幅、雜亂、半透明丘狀反射，內(nèi)部中-低連續(xù)性(圖4)。

根據(jù)在三級(jí)層序中所處的位置及與下伏地層的接觸關(guān)系，將研究區(qū)內(nèi)的塊體搬運(yùn)沉積劃分為兩種不同的類型。發(fā)育于三級(jí)層序底部，與下伏地層呈侵蝕接觸，底界面可見(jiàn)侵蝕擦痕的MTD，解釋為由強(qiáng)制海退早期的碎屑流高速運(yùn)動(dòng)侵蝕下伏地層而形成[35-36]。位于三級(jí)層序中上部，與下伏地層呈整合接觸的MTD，可解釋為由具有塑性流體性質(zhì)的碎屑流在動(dòng)能較小時(shí)邊流動(dòng)邊沉積而成[35-36]，一般被認(rèn)為是由于海平面的快速上升使大陸邊緣坡折處沉積物失穩(wěn)形成的富泥質(zhì)碎屑流在陸坡處堆積而形成[31]。

圖4 尼日爾三角洲盆地內(nèi)研究區(qū)塊體搬運(yùn)沉積剖面(a)及平面(b)特征(方位角屬性切片位置：SB7界面)Fig.4 Profile(a)and planar(b)characteristics of massive transport deposits(MTD)in the study area of the Niger Delta Basin(azimuth map was taken along SB7)

3.2 海底扇水道

深水環(huán)境下的水道由重力流下切侵蝕大陸斜坡而成，主要形成于海退期。水道既可作為重力流沉積物搬運(yùn)的通道，亦是重力流沉積的重要場(chǎng)所。水道沉積通常具有較高的砂質(zhì)含量，是重要的富砂質(zhì)沉積單元，存在形成良好儲(chǔ)層的潛力。海底扇水道平面上為相對(duì)順直或高彎度的條帶(圖5c,d)[37-38]，在相干屬性切片上具有低相干邊界，在均方根振幅屬性圖上常表現(xiàn)為高值。在地震反射剖面上，水道具有“U”形或“V”形下切充填地震反射外形，底部呈侵蝕接觸，內(nèi)部為“亞平行，高振幅，中-弱連續(xù)性”地震反射(圖5b)。水道兩側(cè)有時(shí)發(fā)育中-弱振幅楔狀天然堤，水道-天然堤復(fù)合體整體上為海鷗翼狀(圖5a)。規(guī)模較大的水道內(nèi)部常出現(xiàn)具有復(fù)雜扭曲地震反射外形的弱振幅低連續(xù)性雜亂透明反射，解釋為沿水道側(cè)壁的滑動(dòng)或滑塌沉積[39,40]。

3.3 海底扇朵葉

重力流朵葉通常是由于流體能量的降低導(dǎo)致被搬運(yùn)的沉積物堆積而形成，其主體為相對(duì)富砂質(zhì)的沉積物，內(nèi)部由半遠(yuǎn)洋披覆泥巖夾層分隔，通常在海退背景下發(fā)育。朵葉常被認(rèn)為是深水環(huán)境中的高產(chǎn)能和高采收率儲(chǔ)層。

朵葉在平面上為席狀或扇狀，均方根振幅屬性平面圖上對(duì)應(yīng)扇形連片高振幅區(qū)(圖6b)，剖面上具有丘狀地震反射外形，內(nèi)部為平行，高連續(xù)性，強(qiáng)振幅反射(圖6a)。根據(jù)其與水道在空間上的相對(duì)位置,可分為發(fā)育于水道末端的朵葉和在重力流水道側(cè)緣因局部決口而形成的朵葉。

3.4 半遠(yuǎn)洋披覆沉積

半遠(yuǎn)洋披覆沉積主要由平面分布范圍較廣的暗色泥巖組成，內(nèi)部可能存在少量的砂泥薄互層，不能形成有效的儲(chǔ)層，但由于其低滲透率特征可作為垂向滲流格擋體。在測(cè)井曲線上，GR曲線為高值位于基線處；均方根振幅屬性平面圖上對(duì)應(yīng)低值背景，在地震反射剖面上為席狀，平行，高連續(xù)性，低振幅反射，與下伏地層為整合接觸[12]。

圖5 尼日爾三角洲盆地內(nèi)研究區(qū)的海底扇水道剖面(a,b)及平面(c,d)特征

圖6 尼日爾三角洲盆地內(nèi)研究區(qū)海底扇朵葉剖面(a)及平面(b)特征(圖6b均方根振幅屬性時(shí)窗：SB3界面之上50 ms)Fig.6 Profile(a)and planar(b)characteristics of submarine fan lobes in the study area of the Niger Delta Basin(time window used for RMS amplitude extraction in Fig.6B:50 ms above SB3)

4 層序內(nèi)部海底扇空間分布特征

在識(shí)別海底扇沉積單元的基礎(chǔ)上，采用地震沉積學(xué)方法，以各個(gè)三級(jí)層序的頂?shù)捉缑孀鳛榧s束，提取均方根振幅屬性(RMS)和瞬時(shí)相干屬性(COH)切片，采用平剖結(jié)合的方式明確層序內(nèi)部海底扇的空間分布特征。

剖面地震相分析表明：海底扇體系主要發(fā)育于三級(jí)層序底部的海退體系域，且在不同三級(jí)層序內(nèi)其分布特征存在著明顯的差異。TB3.1層序地層厚度相對(duì)均勻，沉積相類型主要為重力流水道。TB3.2—TB3.4層序沉積物均主要集中于研究區(qū)中部，內(nèi)部多發(fā)育海底扇朵葉，朵葉之上有時(shí)覆蓋富泥質(zhì)的塊體搬運(yùn)沉積。TB3.5—TB3.7層序地層厚度向研究區(qū)中部明顯減薄，在研究區(qū)東西兩側(cè)分別發(fā)育由水道、朵葉沉積組成的海底扇體系。TB3.8—TB3.9層序地層厚度橫向上差異不大，其主要沉積相類型為重力流水道(圖7)。進(jìn)一步結(jié)合平面地震屬性特征，將研究區(qū)目的層段海底扇的沉積演化過(guò)程分為4個(gè)不同的階段。

4.1 TB3.1層序海底扇分布特征

TB3.1層序內(nèi)海底扇沉積體系主要由高彎度條帶狀水道組成，該層序地層平均時(shí)間厚度約為200 ms，平面分布較穩(wěn)定(圖8b)。海退體系域均方根振幅屬性圖以存在高振幅條帶為特征，代表高彎度曲流窄條帶狀的富砂質(zhì)重力流水道。兩條水道流向均為自NE向SW方向，分布于研究區(qū)中部(圖8a)。

4.2 TB3.2—TB3.4層序海底扇分布特征

TB3.2—TB3.4層序內(nèi)的海底扇沉積體系主要由富砂質(zhì)的連片狀復(fù)合朵葉組成，位于研究區(qū)北部和東部。朵葉體系連片分布且平面分布范圍很廣，并可根據(jù)內(nèi)部的低振幅邊界將其進(jìn)一步細(xì)分為多個(gè)扇形單元，即次一級(jí)的構(gòu)型單元朵葉復(fù)合體組合。

TB3.2層序平均時(shí)間厚度約為350 ms,地層在研究區(qū)中部、南部厚度相對(duì)較薄(圖9f)。海底扇體系主要發(fā)育于研究區(qū)東北部，三個(gè)朵葉L2.1—L2.3呈復(fù)合連片狀分布，水道CH2流向自北向南順陸坡傾向，在研究區(qū)中部向西側(cè)轉(zhuǎn)向并演化為小型朵葉L2.4(圖9e)。TB3.3層序地層主要發(fā)育在研究區(qū)北部和東南部，平均時(shí)間厚度約為250 ms(圖9d)。該層序內(nèi)復(fù)合海底扇朵葉沉積廣泛發(fā)育于研究區(qū)北部，并可進(jìn)一步細(xì)分為L(zhǎng)3.1—L3.4四個(gè)朵葉(圖9c)。TB3.4層序平均時(shí)間厚度約為250 ms(圖9b)，地層向研究區(qū)中部、南部厚度明顯減薄。在研究區(qū)的北部和東部分別發(fā)育了海底扇朵葉沉積體系。北部沉積體系由多個(gè)朵葉復(fù)合而成，而東側(cè)體系則包括位于水道末端的大型朵葉和在水道兩側(cè)發(fā)育的決口朵葉(圖9a)。

4.3 TB3.5—TB3.7層序海底扇分布特征

TB3.5—TB3.7層序內(nèi)的海底扇沉積體系由水道-朵葉復(fù)合體組成，相互獨(dú)立的海底扇體系分別發(fā)育于研究區(qū)東西兩側(cè)。其中，水道在平面上為彎曲的窄條帶，朵葉為扇狀發(fā)育于水道末端或以決口朵葉的形式發(fā)育于水道側(cè)緣。

TB3.5層序地層主要分布于研究區(qū)東西兩側(cè)，平均時(shí)間厚度約為200 ms(圖10f)。研究區(qū)西部發(fā)育彎曲條帶狀的砂質(zhì)水道CH5.1，并在其末端形成朵葉L5.1；東部發(fā)育流向自北向南的水道CH5.2，其末端發(fā)育朵葉L5.2和L5.3，并在東北部決口形成朵葉L5.4(圖10e)。

圖9 尼日爾三角洲盆地TB3.2—TB3.4層序海退體系域均方根振幅屬性與時(shí)間地層厚度Fig.9 RMS amplitude map in the RST and stratigraphic thickness on time section of TB3.2-TB3.4 in the study area of the Niger Delta Basina，c，e. TB3.2—TB3.4層序海退體系域均方根振幅屬性(時(shí)窗位置分別為:a. SB1界面之上50 ms,c. SB3界面之上50 ms,e. SB2界面之上50 ms)；b，d，f. TB3.2—TB3.4層序時(shí)間地層厚度等值線

TB3.6層序平均時(shí)間地層厚度約為200 ms(圖10d)，在研究區(qū)東西兩側(cè)發(fā)育條帶狀的泥質(zhì)充填水道CH6.1和CH6.2。西部水道CH6.1末端發(fā)育朵葉L6.1，東部水道CH6.2在水道東側(cè)形成了富砂質(zhì)的決口朵葉L6.2(圖10c)。TB3.7層序時(shí)間地層厚度約為350 ms(圖10b)。該層序內(nèi)，研究區(qū)西部發(fā)育大型侵蝕型水道CH7.1，其搬運(yùn)的沉積物在水道末端堆積形成朵葉L7；研究區(qū)東部發(fā)育大型復(fù)合重力流水道沉積體系CH7.2，該水道在平面上多次分叉，解釋為由于多期水道的垂向疊加所致(圖10a)。

4.4 TB3.8—TB3.9層序海底扇分布特征

TB3.8—TB3.9層序內(nèi)的海底扇沉積體系主要由低彎度條帶狀水道組成，各水道均具有相對(duì)低的彎曲度，且在研究區(qū)范圍內(nèi)均勻分布。

圖10 尼日爾三角洲盆地TB3.5—TB3.7層序海退體系域均方根振幅屬性與時(shí)間地層厚度Fig.10 RMS amplitude map in the RST and stratigraphic thickness on time section ofTB3.5-TB3.7 in the study area of the Niger Delta Basina，c，e. TB3.5—TB3.7層序海退體系域均方根振幅屬性(時(shí)窗位置分別為:a. SB7界面之上100 ms,c. SB6界面之上50 ms, e. SB5界面之上50 ms)；b，d，f. TB3.5—TB3.7層序時(shí)間地層厚度等值線

TB3.8層序平均時(shí)間地層厚度約為250 ms(圖11d)。該層序內(nèi)，研究區(qū)西部發(fā)育下切侵蝕現(xiàn)象明顯的大型低彎度水道CH8.1，東部發(fā)育了侵蝕下伏泥巖且在平面上為低彎度窄條帶狀的水道CH8.2和CH8.3(圖11c)。TB3.9層序平均時(shí)間地層厚度約為100 ms，地層在平面上的分布相對(duì)均勻(圖11b)。該層序海退體系域內(nèi)發(fā)育低彎度窄條帶狀水道CH9.1—CH9.4，在研究區(qū)范圍內(nèi)均勻分布的四條水道流向均為自北向南順陸坡傾向，其中水道CH9.3可見(jiàn)改道與水道廢棄現(xiàn)象(圖11a)。

5 逆沖構(gòu)造區(qū)海底扇沉積演化模式

深水沉積過(guò)程受到多種因素的綜合控制。海底扇體系的物源供給受到海平面升降、海嘯、颶風(fēng)、地震等多種因素的影響[41-42]，而其分布與演化則主要受到古地貌因素的控制。

基于三級(jí)層序地層厚度的平面分布特征，將厚度顯著減薄處視為構(gòu)造高部位，據(jù)此推測(cè)各層序沉積前的相對(duì)古地貌平面變化趨勢(shì)。TB3.1層序沉積前地貌相對(duì)平緩，平面上起伏不大(圖8b)；TB3.2—TB3.4層序沉積時(shí)在研究區(qū)中部、南部均發(fā)育不同程度的隆起，且隆起區(qū)的平面分布范圍大體與逆沖斷層走向平行(圖9b，d，f)；TB3.5—TB3.7層序沉積時(shí)研究區(qū)中部進(jìn)一步隆起，隆起區(qū)平面分布范圍較前一階段有所擴(kuò)大(圖10b，d，f)；TB3.8—TB3.9層序沉積時(shí)，地貌逐漸趨于平緩，平面上的高程差逐漸減小(圖11b，d)。

結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，推測(cè)研究區(qū)南部的逆沖斷層在TB3.1層序沉積時(shí)開(kāi)始活動(dòng)，在TB3.1—TB3.3層序沉積過(guò)程中處于活動(dòng)狀態(tài)。從TB3.4層序開(kāi)始，由于水平擠壓作用下產(chǎn)生的逆沖伴生褶皺核部相對(duì)空虛，同時(shí)尼日爾三角洲的不斷向海進(jìn)積產(chǎn)生負(fù)載[43]，使下伏阿卡塔組厚層超壓塑性泥巖向深海方向遷移并在逆沖伴生褶皺核部聚集[44]，導(dǎo)致TB3.4—TB3.6層序沉積過(guò)程中研究區(qū)中部不斷隆升。至TB3.7—TB3.9層序沉積時(shí)，構(gòu)造活動(dòng)明顯減弱。

陸坡調(diào)整模式強(qiáng)調(diào)地貌演化對(duì)沉積的控制作用，提出構(gòu)造活動(dòng)使陸坡地貌的非均衡性增強(qiáng)，而沉積作用則使陸坡向均衡型轉(zhuǎn)化，并據(jù)此將陸坡劃分為均衡型與非均衡型兩類[45]。

圖11 尼日爾三角洲盆地TB3.7—TB3.8層序海退體系域相干屬性和時(shí)間地層厚度Fig.11 RMS amplitude map in the RST and stratigraphic thickness on time section ofTB3.7-TB3.8 in the study area of the Niger Delta Basina，c. TB3.7和TB3.8層序海退體系域相干屬性(切片位置分別為:a. SB9界面之上10 ms，b. SB8界面之上10 ms)；b，d. TB3.7和TB3.8層序時(shí)間地層厚度等值線

在TB3.1層序沉積期，研究區(qū)陸坡為均衡型，隨后的逆沖斷層與泥底辟構(gòu)造活動(dòng)使陸坡的非均衡性不斷加強(qiáng)，至TB3.8和TB3.9層序沉積時(shí)，由于構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度的明顯減弱，陸坡在沉積填平補(bǔ)齊作用下再次演變?yōu)榫庑?。因此，根?jù)研究區(qū)內(nèi)的古地貌演化特征將逆沖構(gòu)造區(qū)海底扇體系的沉積演化過(guò)程劃分為以下4個(gè)不同的階段。

5.1 均衡陸坡階段

該階段逆沖斷層尚未開(kāi)始活動(dòng)，陸坡地貌相對(duì)平緩，平面上起伏不大，導(dǎo)致可容空間在全區(qū)范圍內(nèi)均勻分布。隨著相對(duì)海平面的下降，大量的高能碎屑沉積物被重力流搬運(yùn)至下陸坡坡腳處形成海底扇水道沉積。該階段的海底扇體系主要由高彎度條帶狀水道組成，發(fā)育于研究區(qū)中部。由于地貌因素對(duì)海底扇的限制性較弱，重力流水道在平面上容易發(fā)生橫向擺動(dòng)、遷移，并因此具有較高的彎曲度(圖12a)。在隨后的海侵期，被搬運(yùn)至深水的沉積物數(shù)量有所減少且粒度變細(xì)，形成的半遠(yuǎn)洋披覆沉積覆蓋于早期重力流水道之上。

5.2 逆沖斷層階段

TB3.2—TB3.4層序沉積過(guò)程中，研究區(qū)西南部在逆沖斷層作用下伴生了沿NWW-SEE走向展布的斷層相關(guān)褶皺，受地貌因素控制可容空間主要集中于研究區(qū)北部。與前一階段相比地貌對(duì)沉積作用的限制性明顯有所增強(qiáng)。大量的重力流沉積物被限制在位于研究區(qū)北部與東南部的逆沖斷層上盤微盆地中，其內(nèi)部主要發(fā)育由連片狀復(fù)合朵葉組成的海底扇體系。隨著相對(duì)海平面的下降，在重力作用下順陸坡向下被搬運(yùn)的沉積物由于受到逆沖斷層伴生褶皺的阻擋，被逆沖斷層上盤處的可容空間捕獲形成朵葉，超覆在逆沖斷層上盤微盆地的邊緣。由于海平面的快速上升使大陸架邊緣沉積物失穩(wěn)發(fā)生滑塌[31]，所形成的富泥質(zhì)塊體搬運(yùn)沉積因受到逆沖斷層伴生褶皺的阻擋被斷層上盤微盆地捕獲并覆蓋于海退體系域的重力流朵葉之上(圖7，圖12b)。

圖12 尼日爾三角洲盆地內(nèi)研究區(qū)的逆沖構(gòu)造區(qū)海底扇沉積演化模式Fig.12 Sedimentary evolution patterns of submarine fans in thrust fault zone in the study area of the Niger Delta Basina.均衡陸坡階段;b.逆沖斷層階段;c.泥底辟階段;d.沉積填平補(bǔ)齊階段

5.3 泥底辟階段

TB3.5—TB3.7層序沉積期，逆沖斷層活動(dòng)減弱，研究區(qū)中部在泥底辟構(gòu)造活動(dòng)的影響下發(fā)生了持續(xù)的隆升。與前一階段相比，古地貌對(duì)海底扇的限制性進(jìn)一步加強(qiáng)。位于研究區(qū)中部的泥底辟背斜在其東西兩側(cè)形成了順陸坡傾向的狹長(zhǎng)微盆地，大量的重力流沉積物沿這些縱向微盆地發(fā)生沉積過(guò)路，形成東西分異的海底扇水道-朵葉復(fù)合體(圖12c)。在三級(jí)層序海退期，沿陸坡傾向被搬運(yùn)的重力流沉積物受到泥底辟背斜的影響，其搬運(yùn)方向轉(zhuǎn)向東西兩側(cè)，被局部的小型池狀可容空間捕獲形成朵葉。形成于該階段的海底扇朵葉平面形態(tài)形態(tài)受控于可容空間形狀，故與前一階段相比規(guī)模相對(duì)較小。

5.4 沉積填平補(bǔ)齊階段

TB3.8—TB3.9層序沉積期，逆沖斷層活動(dòng)基本停止，在沉積填平補(bǔ)齊作用下，研究區(qū)陸坡逐漸轉(zhuǎn)化為均衡型。地貌逐漸趨于平緩，對(duì)海底扇的限制作用大幅度減弱，可容空間在平面上逐漸趨于均勻分布。該階段主要發(fā)育由在全區(qū)范圍內(nèi)均勻分布的低彎度條帶狀水道組成的海底扇體系(圖12d)。階段4與階段1中的陸坡在類型上均屬于均衡型陸坡，地貌對(duì)海底扇的限制作用均較弱，海底扇體系亦均由重力流水道組成；但兩階段中海底扇水道的形態(tài)明顯有所不同，這可能是由于在長(zhǎng)期海退背景下，尼日爾三角洲的不斷進(jìn)積使陸坡持續(xù)向深海推進(jìn)，導(dǎo)致階段4中研究區(qū)地形坡度大于階段1，而相對(duì)高的坡度使沉積物在順陸坡向下的重力分量作用下形成了相對(duì)順直的海底扇水道。

6 結(jié)論

1) 研究區(qū)目的層段(上中新統(tǒng)—第四系)可依據(jù)地層超覆及海平面變化劃分為9個(gè)三級(jí)層序，在其內(nèi)部共識(shí)別出了塊體搬運(yùn)沉積(MTD)，海底扇水道沉積，海底扇朵葉沉積和半遠(yuǎn)洋披覆沉積4類不同的深水沉積單元。

2) 在構(gòu)造活動(dòng)的控制下，研究區(qū)古地貌演化先后經(jīng)歷了均衡陸坡階段，逆沖斷層階段，泥底辟階段和沉積填平補(bǔ)齊階段4個(gè)不同的階段。

3) 垂向上，海底扇主要分布在三級(jí)層序的低位域；而在平面上，受控于不同逆沖活動(dòng)階段的差異古地貌特征，海底扇可表現(xiàn)出復(fù)雜的分布演化規(guī)律。綜合分析表明，研究區(qū)海底扇的沉積演化可分為4個(gè)階段。均衡陸坡階段(TB3.1)：該階段逆沖斷層尚未開(kāi)始活動(dòng)，陸坡地貌相對(duì)平緩，對(duì)海底扇的限制性較弱。此時(shí)海底扇體系主要由高彎度條帶狀水道組成，發(fā)育于研究區(qū)中部。逆沖斷層階段(TB3.2—TB3.4)：該階段逆沖斷層向深水區(qū)強(qiáng)烈擠壓，在其上盤處形成與斷層走向平行的微盆地，阻止了重力流的搬運(yùn)，并在其內(nèi)部形成大型連片狀的復(fù)合朵葉。泥底辟階段(TB3.5—TB3.7)：該階段逆沖斷層活動(dòng)減弱，并在核部伴隨有向上的泥底辟作用。此時(shí)在研究區(qū)中部發(fā)育泥底辟背斜，而在其東西兩側(cè)發(fā)育順陸坡傾向的微盆地。大量的重力流沉積物沿這些縱向微盆地沉積過(guò)路，形成東西分異的海底扇水道-朵葉復(fù)合體。沉積填平補(bǔ)齊階段(TB3.8—TB3.9)：該階段逆沖活動(dòng)基本停止，陸坡地貌逐漸趨于均衡，此時(shí)在研究區(qū)均勻發(fā)育低彎度條帶狀的水道沉積。