緬甸若開盆地上中新統(tǒng)-上新統(tǒng)深水沉積層序地層劃分及控制因素

馬宏霞，孫 輝，邵大力，劉艷紅，丁梁波，鄒辰，余鑫培

(1.中國(guó)石油 杭州地質(zhì)研究院，浙江 杭州 310023； 2.中國(guó)石油 浙江油田分公司，浙江 杭州 310023； 3.華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310014)

緬甸若開盆地上中新統(tǒng)-上新統(tǒng)深水沉積層序地層劃分及控制因素

馬宏霞1，孫 輝1，邵大力1，劉艷紅1，丁梁波1，鄒辰2，余鑫培3

(1.中國(guó)石油 杭州地質(zhì)研究院，浙江 杭州 310023； 2.中國(guó)石油 浙江油田分公司，浙江 杭州 310023； 3.華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310014)

利用三維地震資料對(duì)若開盆地上中新統(tǒng)-上新統(tǒng)深水重力流沉積進(jìn)行了層序地層劃分。以海侵-高位域泥巖連續(xù)弱反射頂界以及大套水道侵蝕及朵葉體的底界作為三級(jí)層序界面，將上中新統(tǒng)—海底地層劃分為3個(gè)三級(jí)層序，分別對(duì)應(yīng)于上中新統(tǒng)、上新統(tǒng)及更新統(tǒng)-海底。以上中新統(tǒng)-上新統(tǒng)為重點(diǎn)研究對(duì)象，根據(jù)沉積單元的垂向組合特征，將上中新統(tǒng)劃分為3個(gè)四級(jí)層序，上新統(tǒng)劃分為2個(gè)四級(jí)層序，每個(gè)四級(jí)層序均表現(xiàn)為向上粒度變細(xì)、侵蝕減弱、砂巖減少的正韻律特征。三級(jí)層序界面基本上與該地區(qū)大規(guī)模海退相對(duì)應(yīng)，四級(jí)層序界面基本上對(duì)應(yīng)于小規(guī)模海退面。層序地層發(fā)育主要受海平面變化、構(gòu)造抬升及氣候的影響。海平面的周期性變化影響了沉積作用的變化，構(gòu)造和氣候控制沉積物供給量，供給量的不同造成不同四級(jí)層序疊加樣式不同。此外，構(gòu)造抬升對(duì)該地區(qū)氣候產(chǎn)生一定的影響，尤其7～8 Ma，青藏高原的快速隆起增強(qiáng)了南亞季風(fēng)，并使得剝蝕量增加，沉積物供給量增加，朵葉體及水道發(fā)育程度增加。

層序地層；深水沉積；上中新流-上新統(tǒng)；若開盆地；緬甸

隨著海洋勘探的不斷深入、技術(shù)的不斷發(fā)展及高精度三維地震數(shù)據(jù)的應(yīng)用，深水重力流沉積成為近些年廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)[1]。本文中所提及的“深水沉積”是指陸架沉積物在重力流作用下搬運(yùn)至深水環(huán)境(陸坡、盆底)形成的沉積產(chǎn)物。經(jīng)典層序地層認(rèn)為深水沉積體系主要發(fā)育于低位域[2]，海侵和高位體系域由于沉積物輸送量減少，沉積物主要以半深海-深海的泥巖沉積為主。需要注意的是經(jīng)典層序地層是基于被動(dòng)大陸邊緣沉積特征提出的，其理論對(duì)于陸架及陸架邊緣沉積具有很好的指導(dǎo)作用[3]，而對(duì)于陸坡及深海平原而言，由于突發(fā)性事件(地震、海嘯等)，在一些地區(qū)高位域也發(fā)育濁流沉積，經(jīng)典的層序地層學(xué)原理能否應(yīng)用于或指導(dǎo)深水沉積相關(guān)的油氣勘探成為廣泛爭(zhēng)論的焦點(diǎn)[4]。但是通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，大規(guī)模深水濁流沉積隨著海平面變化垂向上存在著一定的旋回性。此外，前人對(duì)于孟加拉扇的研究主要針對(duì)一些沉積結(jié)構(gòu)單元，例如“無(wú)底峽谷”、水道-天然堤體系、塊體搬運(yùn)沉積以及不同結(jié)構(gòu)單元的地震響應(yīng)等[5-8]，甚少對(duì)其層序地層進(jìn)行重點(diǎn)研究[9]。因此，本文以孟加拉扇若開盆地深水濁流沉積為例，應(yīng)用層序地層學(xué)原理，探討其特征及控制因素。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于孟加拉灣東部的緬甸若開盆地深水區(qū)(圖1)，孟加拉扇東北邊緣，發(fā)育巨厚重力流沉積。孟加拉扇形成與古新世以來(lái)印度板塊向歐亞板塊及緬甸微板塊的匯聚、碰撞緊密相關(guān)。始新世時(shí)期，印度板塊與北部歐亞板塊的陸陸碰撞，導(dǎo)致喜馬拉雅山的隆升，恒河和布拉馬普特拉河由喜馬拉雅山兩翼向南匯集于孟加拉國(guó)南部，流入孟加拉灣，其攜帶的碎屑沉積物形成了巨型的孟加拉三角洲?？焖俣逊e的沉積物受到重力驅(qū)動(dòng)(也可能受地震驅(qū)使)，由濁流輸送到深海[10-13]，這些巨量沉積物中的近35%～50% 可搬運(yùn)至現(xiàn)今的深海平原，形成了今天世界上規(guī)模最大的盆底扇。

圖1 孟加拉扇及研究區(qū)位置[15](據(jù)Gerchard Einsele et al.,1996, 修改)Fig.1 Location of the study area and the Bengal Fan [15](modified from Gerchard Einsele et al.,1996)

晚白堊世，當(dāng)印度板塊向北漂移，在若開盆地為開闊海沉積，以泥巖沉積為主，并接受來(lái)自于印度內(nèi)陸的遠(yuǎn)源沉積物。早古新世發(fā)育的不整合在該盆地的大部分地區(qū)均可觀察到。該不整合面的發(fā)育對(duì)應(yīng)于印度板塊開始向緬甸微板塊俯沖。早古新世末期，俯沖作用將整個(gè)海洋劃分為東側(cè)的中央緬甸古近系褶皺帶和西側(cè)的前淵盆地。隨著增生楔的不斷隆起，沿著增生楔水體變淺，沉積中心向西遷移且發(fā)生快速沉降。該情況幾乎持續(xù)了整個(gè)始新世。早始新世，與喜馬拉雅造山帶有關(guān)的硬碰撞開始發(fā)生，隨之，孟加拉扇開始發(fā)育一些濁流沉積。漸新世末期的海退使若開盆地局部地區(qū)遭受暴露和侵蝕。隨著早中新世的海侵，盆地中央地區(qū)重新發(fā)育濁流沉積。自此，若開盆地開始沉積巨厚濁流地層(圖2)[13-14]。

2 層序地層劃分

在所有地層層序中，深水重力流沉積構(gòu)成了距離同期海岸線最遠(yuǎn)的沉積部分，深水重力流沉積與海岸和淺水沉積缺乏實(shí)際聯(lián)系，尤其是海岸線遠(yuǎn)離陸架邊緣，陸架遠(yuǎn)端沉積較少，深水泥巖發(fā)育。另外，由于海平面突然升高或降低，陸架邊緣不穩(wěn)定，導(dǎo)致外陸架和上陸坡沉積物滑坡，從而使深水沉積孤立并有別于層序的其他部分。僅當(dāng)海岸線與陸架邊緣距離較近時(shí)，陸架邊緣沉積了大量沉積物，當(dāng)基準(zhǔn)面明顯下降，陸架出露地表，伴隨各種海岸作用，沉積物便直接供給陸坡和盆底，深水沉積物與海岸沉積物聯(lián)系較緊。但是由于上陸坡沉積失穩(wěn)，可能缺乏層序橫向連續(xù)性[17]。

圖2 若開盆地地層柱狀圖[16](據(jù)IHS，2009)Fig.2 Stratigraphic column of the Rakhine Basin[16](From IHS,2009)

在研究區(qū)由于缺乏與之聯(lián)系的陸架資料，如何劃分層序地層成為一難題。

根據(jù)對(duì)研究區(qū)的分析，研究區(qū)沉積主要包括異地深水重力流砂巖夾泥巖和原地深水泥巖沉積。通過(guò)對(duì)若開盆地深水垂向地層結(jié)構(gòu)及沉積物堆積樣式研究發(fā)現(xiàn)，深水重力流沉積以多期疊加遷移的水道、朵葉體以及塊體搬運(yùn)沉積為主。

在深水沉積中，區(qū)域上比較明顯的為一套連續(xù)的海侵-高位體系域泥巖，所以將其頂界作為層序邊界。但是一般該套泥巖較薄且被后期水道侵蝕下切，所以在研究區(qū)難以全區(qū)追蹤。此外，在海平面較高時(shí)，也發(fā)育深水水道-天然堤水道沉積[18]。所以在研究區(qū)主要根據(jù)海侵-高位泥巖的連續(xù)弱反射頂界以及大套水道侵蝕及朵葉體的底界作為三級(jí)層序界面，將上中新統(tǒng)-海底地層劃分為3個(gè)三級(jí)層序，分別對(duì)應(yīng)于上中新統(tǒng)、上新統(tǒng)及更新統(tǒng)-全新統(tǒng)(圖3)，基本上與該地區(qū)大規(guī)模海退相對(duì)應(yīng)。

圖3 孟加拉灣盆地海平面變化曲線[19](據(jù) Haq et al.,1990)Fig.3 Sea level change curve of the Bengal Basin[19](From Haq et al.,1990)

針對(duì)上中新統(tǒng)-上新統(tǒng)，根據(jù)沉積單元的垂向組合特征，將上中新統(tǒng)劃分為3個(gè)四級(jí)層序，上新統(tǒng)劃分為2個(gè)四級(jí)層序，基本上對(duì)應(yīng)于小規(guī)模海退面(圖3)。

上中新統(tǒng)的3個(gè)四級(jí)層序的垂向組合特征非常相似(圖5)，均表現(xiàn)為向上砂體減少的正韻律特征，底部發(fā)育朵葉體，且被侵蝕水道切割，向上逐漸過(guò)渡為侵蝕-加積水道、垂向加積水道和天然堤或單水道沉積，上覆海侵-高位薄層泥巖沉積(圖6和圖7)。但是下部四級(jí)層序底部的朵葉體較上部2個(gè)四級(jí)層序不太發(fā)育，可能與物源供給有關(guān)。

圖4 若開盆地上中新統(tǒng)-海底三級(jí)層序界面劃分Fig.4 The third-order sequence division of the Upper Miocene-seabed deposits in the Rakhine Basin

上新統(tǒng)的2個(gè)四級(jí)層序的沉積組合特征存在明顯差異(圖8)，下部四級(jí)層序的自下而上的沉積組合特征為：底部朵葉體，之后局部被侵蝕性水道，上覆雜亂弱反射的塊體搬運(yùn)沉積，頂部為孤立水道沉積及海侵-高位泥巖沉積(圖9a)。上部四級(jí)層序自下而上的沉積組合特征為：底部朵葉體，上覆側(cè)向遷移水道、垂向疊加水道及孤立單水道沉積，未見天然堤沉積(圖9b)。但是均表現(xiàn)為向上侵蝕變?nèi)?、砂體變少的垂向正韻律特征。

3 層序發(fā)育控制因素

深水重力流沉積可容納空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沉積物注入量，氣候、海平面升降以及構(gòu)造抬升等因素影響了若開盆地深水區(qū)層序垂向發(fā)育特征。由于資料的局限性，對(duì)大部分層序來(lái)說(shuō)，很難判斷其中一個(gè)因素起主導(dǎo)作用還是其中多個(gè)因素共同作用的結(jié)果。

3.1 海平面變化

深水沉積單元垂向旋回與海平面升降和三角洲的遷移變化相關(guān)。上中新統(tǒng)-海底三級(jí)層序的底界面(即大套水道侵蝕及朵葉體底界)基本上對(duì)應(yīng)于該地區(qū)大規(guī)模的海退面(圖3)。四級(jí)層序界面(即沉積結(jié)構(gòu)單元垂向組合轉(zhuǎn)換面)基本上對(duì)應(yīng)于該地區(qū)小規(guī)模海退面。上中新統(tǒng)底界與孟加拉盆地海平面變化曲線在10.5 Ma處的海退事件一致[20]，自此，侵蝕水道復(fù)合體開始廣泛發(fā)育。

圖5 若開盆地上中新統(tǒng)深水沉積四級(jí)層序劃分Fig.5 The fourth-order sequence division of the Upper Miocene deepwater deposits in the Rakhine Basin

圖7 若開盆地上中新統(tǒng)深水沉積四級(jí)層序模式Fig.7 The fourth-order sequence patterns of the Upper Miocene deepwater deposits in the Rakhine Basin

圖8 若開盆地上新統(tǒng)深水沉積四級(jí)層序劃分Fig.8 The fourth-order sequence division of the Pliocene deepwater deposits in the Rakhine Basin

圖9 若開盆地上新統(tǒng)深水沉積四級(jí)層序模式Fig.9 The fourth-order sequence patterns of the Upper Pliocene deepwater deposits in the Rakhine Basina.上新統(tǒng)下部；b.上新統(tǒng)上部

3.2 構(gòu)造抬升

3.3 氣候條件

對(duì)于孟加拉扇起主要影響的是南亞季風(fēng)氣候。南亞季風(fēng)的特征主要表現(xiàn)為穩(wěn)定氣流沿著東非海岸和阿拉伯半島吹向印度，在印度北部和青藏高原上部形成溫暖的上升氣流，該氣流在上部對(duì)流層向南流動(dòng)，在印度洋赤道南部下沉且往回流動(dòng)供給季風(fēng)氣流。根據(jù)前人研究成果，由于7～8 Ma青藏高原快速隆升，季風(fēng)氣候開始增強(qiáng)[21]。季風(fēng)氣候的增強(qiáng)加速了侵蝕、下切和沉積作用。較強(qiáng)的季風(fēng)氣候可以將河流沉積轉(zhuǎn)變?yōu)榧绷鞒练e，并攜帶大量的粗粒沉積物，沉積于陸上平原及孟加拉扇上扇位置，其與研究區(qū)上中新統(tǒng)中部四級(jí)層序發(fā)育厚層朵葉體存在一定響應(yīng)關(guān)系。

4 結(jié)論

1) 三級(jí)層序界面為大套濁流沉積的底界或區(qū)域上海侵-高位域泥巖連續(xù)弱反射的頂界，基本上與大規(guī)模海退面相對(duì)應(yīng)。

2) 單個(gè)四級(jí)層序表現(xiàn)為正韻律特征，底部主要為朵葉體、侵蝕性水道、以及塊體搬運(yùn)沉積，向上侵蝕性減弱，逐漸過(guò)渡為侵蝕-加積水道、垂向加積水道或孤立水道沉積，上覆薄層高位域泥巖沉積。薄層高位域泥巖沉積可能被后期侵蝕水道侵蝕或沉積厚度很薄，導(dǎo)致在地震剖面上難以識(shí)別。四級(jí)層序界面基本上對(duì)應(yīng)于小規(guī)模的海退面。

3) 青藏高原的隆起速度控制了物源的供給量，并對(duì)該地區(qū)氣候產(chǎn)生了影響，尤其是季風(fēng)氣候的增強(qiáng)。季風(fēng)氣候的增強(qiáng)加速了侵蝕、下切和沉積作用，影響了四級(jí)層序沉積垂向結(jié)構(gòu)的發(fā)育特征。

[1] 張笑,王振奇,李士濤,等.下剛果盆地深水沉積中新統(tǒng)層序劃分及其控制因素 [J].海洋地質(zhì)前沿,2011,27(10):27-33. Zhang Xiao,Wang Zhenqi,Li Shitao,et al.Sequence stratigraphy of the deepwater Miocene in lower Congo Basin and its controlling factors [J].Marine Geology Frontiers,2011,27(10):27-33.

[2] T?rnqvist T E,Wortman S R,Mateo Z Ri P,et al.Did the last sea level lowstand always lead to cross-shelf valley formation and source-to-sink sediment flux? [J].Journal of Geophysical Research:Earth Surface (2003-2012),2006,111(F4):2156-2202.

[3] 田世存，劉國(guó)臣，湯磊,等.南蘇門答臘島盆底B區(qū)塊層序地層格架及有利成藏帶 [J].石油與天然氣地質(zhì)，2013,34(1)：68-76. Tian Shicun,Li Guochen,Tang Lei,et al.Sequence stratigraphic framework and play fairways in Block B of the South Sumatra Basin [J].Oil & Gas Geology,2013,34(1):68-76.

[4] Shanmugam G.The obsolescence of deep-water sequence stratigraphy in petroleum geology [J].Indian Journal of Petroleum Geology,2007,16(1):1-45.

[5] Michels K H,Suckow A,Breitzke M,et al.Sediment transport in the shelf canyon ‘Swatch of No Ground’ (Bay of Bengal)[J]Deep-Sea Research,2003,50:1003-1022.

[6] Christian H,Volkhard S,Monika B,et al.The youngest channel-levee system of the Bengal Fan:Results from digital sediment echosounder data[J].Marine Geology,1997,141(1):125-145

[7] 馬宏霞,呂福亮,范國(guó)章,等.緬甸若開海域塊體搬運(yùn)沉積地震響應(yīng)及典型地質(zhì)特征 [J].石油與天然氣地質(zhì)，2011，32(5)：751-759.Ma Hongxia,Lü Fuliang,Fan Guozhang,et al.Seismic and geological characteristics of mass-transport deposition in Rakhine Basin,offshore Myanmar [J].Oil & Gas Geology,2011,32(5):751-759.

[8] 劉曾勤,王英民,呂睿,等.孟加拉扇上扇某區(qū)塊深水沉積體的特征及演化模式[J].沉積學(xué)報(bào)，2012，30(1):84-91. Liu Zengqin,Wang Yinmin,Lü Rui,et al.The architecture and evolution of deepwater sedimentary elements in one study area within upper Bengal Fan [J].Acta Sedimentologica Sinica,2012,30(1):84-91.

[9] 吳嘉鵬,王英民,馬貴明,等.孟加拉扇某區(qū)塊地層層序劃分及典型地震相研究[J].巖性油氣藏，2010，22(2)：69-73. Wang Jiapeng,Wang Yinmin,Ma Guiming,et al.Sequence stratigraphy and typical seismic facies in one exploration block of Bengal Fan [J].Lithologic Reservoirs,2010,22(2):69-73.

[10] Curray J R,Emmel F J,Moore D G.The Bengal Fan:morphology,geometry,stratigraphy,history and processes[J].Marine and Petroleum Geology,2003,19(10),1191-1223.

[11] Kudrass H R,Michels K H,Wiedicke M,Suckow A.Cyclones and tides as feeders of a submarine canyon off Bangladesh [J].Geology,1998,26(8):715-718.

[12] Kottke B,Schwenk T,Breitzke M W,et al.Acoustic facies and depositional processes in the upper submarine canyon swatch of no ground (Bay of Bengal)[J].Deep-Sea Research,2003,50 (5),979-1001.

[13] Mahmood A,Mustafa A M,Joseph R,et al.Relationship between sedimentary geology & regional tectonic framework of the Bay of Bengal basinand its filling history [J].Sedimentary Geology,2003,155(3-4)：179-208.

[14] Weber M E,Wiedicke M H,Kudrass H R,et al.Active growth of the Bengal Fan during sea-level rise and highstand [J].Geology,1997,25 (4):315-318.

[15] Einsele,Ratschbacher L W,Andreas.The Himalaya-Bengal Fan denudation-accumulation system during the past 20 Ma [J].The Journal of Geology,1996,104(2):163-184.

[16] IHS.Rakhine Basin [OB].[2009] [2013-08-13].https://edin.ihsenergy.com/edingis/servlet/SSOLogin.

[17] Catuneau O.Principles of sequence stratigraphy [M].Italy:Elsevier,2006:253-255.

[18] Michael E，Weber M H,Wiedicke H R.et al.Active growth of the Bengal Fan during sea-level and highstand [J].Geology,1997,25(4):315-318

[19] Haq B U,Hardenbol J,Vail P R.Chronology offluctuating sea levels since the Triassic [J].1987,Science,235(4397):1156-1167.

[20] James R C.Himalayan uplift,sea level and the record of Bengal Fan sedimentation at the ODP Leg 116 sites [J].Proceedings of the Ocean Drilling Program,Scientific Results,1990,116:397-412.

[21] Peter M.Mio-Pliocene growth of the Tibetan Plateau and evolution of East Asian climate [J].Palaeontologia Electronica,2005,8(1):1-23.

(編輯 張亞雄)

Sequence stratigraphy of the Upper Miocene-Pliocene deepwater deposits and its controlling factors in Rakhine Basin,Myanmar

Ma Hongxia1,Sun hui1,Shao Dali1,Liu Yanhong1,Ding Liangbo1,Zou Chen2,Yu Xinpei3

(1.HangzhouResearchInstituteofGeology,PetroChina,Hangzhou,Zhejiang310023,China; 2.ZhejiangOilfieldCompany,PetroChina,Hangzhou,Zhejiang310023,China; 3.HuadongEngineeringCorporation,Hangzhou,Zhejiang310014,China)

High resolution 3D seismic data were used for the sequence stratigraphy division of the Upper Miocene-Pliocene deepwater gravity flow deposits in Rakhine Basin,Myanmar.Taking the continuous weak reflections of the TST-HST mudstones and the base of the thick channel incision and lobe sandstones as the third-order sequence boundaries,the upper Miocene-seabed deposits were divided into three third-order sequences,corresponding to the Upper Miocene,Pliocene and Pleistocene-seabed respectively.The Upper Miocene and Pliocene were selected as the focus of this study and were subdivided into three and two fourth-order sequences respectively according to the vertical evolution characteristics of the deepwater architectural elements.Each fourth-order sequence shows similar positive rhythm features of upward decreasing grain size,weakening denudation and lowering sand-to-gross ratio.The third-order sequence boundaries were caused by the regional large marine regressions,while the fourth-order sequence boundaries were resulted from the small-scale marine regressions.The development of sequence stratigraphies was mainly controlled by the sea level change,tectonic uplifting and climate.The sea level change influenced the deposition variation.And the tectonic uplifting and the climate controlled the sediment supply volume which affected the stacking styles of the fourth-order sequence.Especially during 7-8 Ma,the rapid uplifting of the Tibetan strengthened the south Asian monsoon,intensified erosion,and thus increased sediment supply.Consequently,the lobe sandstones increased and the channel incision strengthened during 7-8 Ma.

sequence stratigraphy,deepwater deposition,Upper Miocene-Pliocene,Rakhine Basin,Mganmar

2014-05-10;

2014-10-10。

馬宏霞(1985—)，女,碩士、工程師，層序地層學(xué)及沉積學(xué)。E-mail:Mahx_Hz@petrochina.com.cn。

0253-9985(2015)01-0136-06

10.11743/ogg20150117

TE121.3

A