三角洲型被動(dòng)陸緣盆地陸坡地貌演化研究

摘 要 【目的】陸坡因其巨大的沉積物總量和豐富的油氣資源而成為勘探的熱點(diǎn)領(lǐng)域。明確陸坡地貌演化特征能夠助力于深水沉積學(xué)研究和油氣勘探。研究旨在針對(duì)三角洲型被動(dòng)陸緣盆地陸坡具有強(qiáng)物源供給條件的特征，探索一種基于沉積構(gòu)型原理的古陸坡地貌演化研究新方法?！痉椒ā恳阅崛諣柸侵夼璧啬酬懫卵芯繀^(qū)為例，綜合應(yīng)用地震、測(cè)井和巖心資料，根據(jù)13個(gè)層序的沉積構(gòu)型時(shí)—空演化規(guī)律反演古陸坡地貌演化特征?！窘Y(jié)果】研究區(qū)中新世至今的地貌演化過(guò)程經(jīng)歷了兩個(gè)階段。階段1中，地貌演化受大型三角洲進(jìn)積驅(qū)動(dòng)，研究區(qū)由深海平原演化為陸坡，地貌始終為非限制型。階段2中，在重力滑動(dòng)作用下先后經(jīng)歷了由逆沖斷層、泥底辟、填平補(bǔ)齊主導(dǎo)的演化過(guò)程，地貌由限制型、半限制型演變?yōu)楝F(xiàn)今的非限制型。逆沖斷層期，泥底辟?gòu)?qiáng)度有限，地貌形態(tài)受控于斷層活動(dòng)，研究區(qū)處于重力滑動(dòng)體系的遠(yuǎn)緣逆沖構(gòu)造區(qū)。泥底辟期，底辟?gòu)?qiáng)度大幅增強(qiáng)，具備了獨(dú)立改造地貌格局的能力，研究區(qū)由逆沖構(gòu)造區(qū)向泥底辟構(gòu)造區(qū)轉(zhuǎn)化?！窘Y(jié)論】重力滑動(dòng)體系由沉積作用驅(qū)動(dòng)，表現(xiàn)出與沉積相類似的空間組合與演化特征。平面上相鄰的伸展、泥底辟、逆沖構(gòu)造區(qū)存在成因關(guān)聯(lián)，與具有排序特征的沉積相類似。因此，研究區(qū)兩期構(gòu)造活動(dòng)的疊合關(guān)系指示了陸坡向海推進(jìn)的過(guò)程。綜上，典型深水研究區(qū)沉積構(gòu)型的時(shí)—空演化特征能夠?yàn)殛懫鹿诺孛惭莼^(guò)程的恢復(fù)提供重要依據(jù)。

關(guān)鍵詞 重力流；深水沉積構(gòu)型；地貌演化；層序；陸坡；尼日爾三角洲盆地

第一作者簡(jiǎn)介 藺鵬，男，1993年出生，碩士，工程師，沉積學(xué)與層序地層學(xué)，E-mail： qiuyehanxing@163.com

通信作者 吳勝和，男，教授，博士生導(dǎo)師，儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)、油藏描述及三維地質(zhì)建模，E-mail： reser@cup.edu.cn

中圖分類號(hào) P512.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0 引言

陸坡是連接大陸架與深海平原的陡峭海底區(qū)域，全世界陸坡總面積僅占海洋總面積的6%，然而陸坡沉積物總量卻占海洋總沉積物的40%[1?2]。陸坡區(qū)因含有豐富的油氣資源而受到廣泛關(guān)注。被動(dòng)陸緣是由于大陸的張裂、破裂以及洋底擴(kuò)張而形成的受生長(zhǎng)斷層控制的寬闊的大陸邊緣，被動(dòng)陸緣盆地是全球油氣資源最富集的沉積盆地[3]。隨著工程技術(shù)水平的不斷發(fā)展，被動(dòng)陸緣盆地油氣勘探的重點(diǎn)已逐漸由淺水陸架轉(zhuǎn)移至陸坡深水區(qū)[4?5]。

被動(dòng)陸緣陸坡地貌形態(tài)的演變具有漸變性和累積性特征，受到海平面升降、構(gòu)造活動(dòng)、沉積、侵蝕等綜合作用的影響[6?7]。明確陸坡地貌演化特征（坡度，起伏形態(tài)等）能夠助力于深水沉積學(xué)研究和油氣勘探。由于陸坡區(qū)存在宏觀地形坡度趨勢(shì)，在陸相及海相濱岸、陸架沉積環(huán)境中應(yīng)用廣泛的基于等時(shí)地層厚度的相對(duì)古地貌恢復(fù)法難以直接應(yīng)用于陸坡環(huán)境。另一方面，在被動(dòng)大陸邊緣漫長(zhǎng)的演化過(guò)程中，不同地質(zhì)歷史時(shí)期陸坡的位置與地貌形態(tài)往往不斷改變。故僅通過(guò)對(duì)現(xiàn)今陸坡的觀測(cè)無(wú)法確定古陸坡的位置和形態(tài)?，F(xiàn)有研究表明，基于地震資料的陸架坡折遷移軌跡法是研究古陸坡地貌演化特征的有效方法[8?9]。但由于不同地區(qū)陸坡形態(tài)的差異性，大陸架與上陸坡之間并不總是存在清晰可辨的拐點(diǎn)，故此方法僅適用于可識(shí)別出明顯坡折遷移軌跡的陸坡，具有一定的應(yīng)用局限性[10]。同時(shí)，在構(gòu)造活動(dòng)作用下形成的局部隆起和微盆地?zé)o疑會(huì)進(jìn)一步增加陸坡地貌演化過(guò)程的復(fù)雜性[11]。

三角洲型被動(dòng)陸緣盆地系指被大型三角洲強(qiáng)烈改造的被動(dòng)陸緣盆地，強(qiáng)物源供給條件導(dǎo)致沉積作用在該類盆地的演化過(guò)程中始終占據(jù)主導(dǎo)地位[3]。在大型三角洲進(jìn)積引發(fā)的重力滑動(dòng)作用下，該類盆地陸坡區(qū)普遍發(fā)育逆沖斷層和泥底辟構(gòu)造，導(dǎo)致陸坡地貌演化過(guò)程兼具“漸變性”和“突變性”[12?13]。逆沖/底辟構(gòu)造使陸坡深水區(qū)經(jīng)歷了復(fù)雜的地貌演化過(guò)程并表現(xiàn)出多變的地層結(jié)構(gòu)。以尼日爾三角洲盆地為例，在陸架坡折帶形態(tài)和局部構(gòu)造活動(dòng)改造的綜合影響下，該盆地上陸坡處難以識(shí)別出清晰可辨的陸架坡折遷移軌跡，故陸架坡折軌跡法并不適用。

沉積構(gòu)型系指不同級(jí)次沉積單元的幾何形態(tài)、規(guī)模、方位及空間上的疊置關(guān)系[14]。陸坡深水沉積構(gòu)型的時(shí)—空演化特征是深水沉積過(guò)程對(duì)古地貌（坡度、起伏形態(tài)）與海平面升降等因素的綜合響應(yīng)與反饋，蘊(yùn)含著記錄陸坡地貌演化過(guò)程的重要信息[15]。據(jù)此，本文以尼日爾三角洲盆地陸坡處受到構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈改造的某深水研究區(qū)為例，綜合應(yīng)用三維地震、測(cè)井和巖心資料，針對(duì)中新統(tǒng)—第四系13個(gè)層序內(nèi)部的重力流沉積體系開展地震地貌學(xué)與沉積構(gòu)型研究，明確沉積構(gòu)型的時(shí)—空演化規(guī)律并以此為依據(jù)反演陸坡的地貌演化特征與平面遷移趨勢(shì)，探索基于沉積構(gòu)型原理的古陸坡地貌演化特征研究方法，以期助力于深層古陸坡油氣勘探。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 地理與構(gòu)造位置

尼日爾三角洲盆地是世界上最大的三角洲型被動(dòng)陸緣盆地之一，位于非洲板塊西部[16]。自1993年起，中石化、中石油和中海油陸續(xù)參與該盆地的勘探開發(fā)，是我國(guó)全球油氣戰(zhàn)略的重要組成部分[12]。尼日爾三角洲盆地的形成開始于侏羅紀(jì)以來(lái)超級(jí)大陸的裂解，在St. Helena地幔柱作用下西非幾內(nèi)亞灣地區(qū)裂解并形成三叉裂谷[17?20]。尼日爾三角洲盆地位于該三叉裂谷西南支和東南支的疊合部位（圖1a），在裂谷三聯(lián)點(diǎn)體系的基礎(chǔ)上逐步形成[12，19]。裂谷東北支停止擴(kuò)張后形成貝努埃拗拉谷，它面向海洋開口，向非洲大陸內(nèi)部呈楔狀收斂（圖1a），成為大陸水系的泄水口，也是始新世以來(lái)全球海平面下降背景下陸源碎屑沉積物進(jìn)入大陸邊緣海的通道[20?21]（圖1b）。其供源下形成的尼日爾三角洲強(qiáng)烈改造了被動(dòng)陸緣盆地原有的結(jié)構(gòu)。

在大型高建設(shè)性三角洲引發(fā)的重力滑動(dòng)作用下，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)[22]。研究區(qū)位于尼日爾三角洲盆地南部下陸坡，水深1 000～2 000 m，面積約1 500 km2，距離尼日利亞海岸150～190 km，處于滑脫褶皺區(qū)和外褶皺逆沖區(qū)交界處（圖1c，d）。

1.2 地層與沉積概況

尼日爾三角洲盆地的主體由白堊系—第四系組成[23]。研究區(qū)新生界由下部Akata組和上部Agbada組兩套巖性地層單元組成（圖1e）。其中，Akata組為富含有機(jī)質(zhì)的海相塑性泥巖，由于欠壓實(shí)及烴類生成而處于超壓狀態(tài)；Agbada組主要由深水重力流沉積組成[19]。

尼日爾三角洲盆地下陸坡深水區(qū)新生界Agbada組內(nèi)部可識(shí)別出一明顯的大型不整合面，其下伏地層近等厚，而上覆地層則明顯因受到逆沖斷層活動(dòng)的影響而表現(xiàn)出向構(gòu)造高部位上超減薄的特征。根據(jù)深水鉆探成果與全球海平面升降曲線[21]，該界面普遍被認(rèn)為指示了下陸坡逆沖斷層活動(dòng)的開始，為超層序界面，并與距今約10.5 Ma的全球二級(jí)海退事件相對(duì)應(yīng)（圖1b，e）。該界面將研究區(qū)中新統(tǒng)—第四系的Agbada組劃分為TB2和TB3兩個(gè)超層序[21]（圖1b，e）。下部TB2超層序厚度分布穩(wěn)定，可根據(jù)測(cè)井曲線的旋回性特征將其進(jìn)一步細(xì)分為TB2.3～TB2.6四個(gè)層序[24]（圖2a）。相比之下，上部TB3超層序則普遍存在向構(gòu)造高部位的減薄，綜合地震同相軸終止關(guān)系（下部侵蝕，上部底超）以及界面兩側(cè)地震相特征的顯著差異，可在TB3內(nèi)部識(shí)別出8個(gè)層序界面，將TB3細(xì)分為9個(gè)層序[25]（TB3.1～TB3.9）（圖2b，c）。據(jù)此建立了研究區(qū)目的層的層序地層格架。

1.3 構(gòu)造概況

研究區(qū)在陸坡重力滑動(dòng)作用下發(fā)育逆沖斷層和泥底辟背斜[26]（圖1d）。逆沖斷層主要集中于研究區(qū)南部，各斷層均沿Akata組泥巖內(nèi)部滑脫面向SSW方向逆沖，切穿上覆的Agbada組地層（圖1e）[27]。泥底辟背斜發(fā)育于研究區(qū)中部，是形成于底辟作用下的橫彎褶皺（圖1d）。

2 資料與方法

研究區(qū)全區(qū)覆蓋良好的三維地震資料，總面積約為1 500 km2（圖1d），測(cè)線間距均為12.5 m，垂向采樣率3 ms。地震資料在目的層段主頻約40 Hz，優(yōu)勢(shì)頻寬10～70 Hz，按照地震波速3 000 m/s估算垂向分辨率約20 m。另一方面，本研究區(qū)探井/評(píng)價(jià)井/開發(fā)井主要集中于東部X區(qū)，西側(cè)Y區(qū)僅有零星探井（圖1d）。Y區(qū)因受到重力滑動(dòng)構(gòu)造的強(qiáng)烈改造而成為本文主要研究對(duì)象。而X 區(qū)內(nèi)豐富的測(cè)井曲線（SP、GR、RT、AC等）和巖心資料可用于標(biāo)定三維地震，為Y區(qū)基于地震相/地震屬性的深水沉積體系的識(shí)別提供依據(jù)。整體上，研究區(qū)目前擁有的巖心、測(cè)井和地震資料能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)深水沉積體系的識(shí)別與刻畫。

通過(guò)對(duì)巖心資料的詳細(xì)描述劃分巖心相，確定研究區(qū)內(nèi)主要沉積相類型。根據(jù)地震反射特征劃分地震相類型，結(jié)合巖心、測(cè)井資料實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型地震相的標(biāo)定，參考前人研究成果明確不同類型沉積體系的地震響應(yīng)特征。利用三維地震地貌學(xué)方法，以層序界面作為約束，綜合采用均方根振幅和相干屬性切片實(shí)現(xiàn)對(duì)各層序內(nèi)部沉積體系的刻畫。

為了定量刻畫重力流沉積構(gòu)型的分布與演化特征，本次研究綜合使用了以下四種參數(shù)：沉積體系數(shù)目、水道彎曲度、朵葉長(zhǎng)寬比和朵葉覆蓋面積。（1）沉積體系數(shù)目：系指各層序內(nèi)發(fā)育的不同類型沉積體系數(shù)目，反映該時(shí)期沉積體系發(fā)育的傾向性。（2）水道彎曲度：測(cè)量方法參考陸相曲流河的彎曲度測(cè)量方法，即以研究區(qū)范圍內(nèi)水道段的總長(zhǎng)度與不考慮水道高頻側(cè)向擺動(dòng)的流向趨勢(shì)線長(zhǎng)度之比作為海底水道的彎曲度。若同一層序內(nèi)發(fā)育多條水道，則取平均值作為該層序的水道彎曲度。另外，為避免“污染”統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)于平面形態(tài)不甚清晰的水道只進(jìn)行識(shí)別而不測(cè)量彎曲度。（3）朵葉長(zhǎng)寬比：為順物源方向與垂直物源方向上朵葉展布范圍的比值。若同一層序內(nèi)發(fā)育多個(gè)朵葉，則取平均值作為該層序的朵葉長(zhǎng)寬比。（4）朵葉覆蓋面積：為研究區(qū)范圍內(nèi)被朵葉覆蓋區(qū)域的總面積。

3 深水沉積體系特征

3.1 深水沉積響應(yīng)類型

3.1.1 巖心相類型

根據(jù)巖性、沉積結(jié)構(gòu)和沉積構(gòu)造，前人在本研究區(qū)共識(shí)別出13種不同的巖石相類型，并分別探討了其成因機(jī)制[24，28?29]。出于本次研究的需要，筆者在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，從成因的角度將研究區(qū)內(nèi)的巖心相歸納為三類。

1） 滑動(dòng)、滑塌、碎屑流成因的巖心相

該類巖心相整體為深灰—黑色，以內(nèi)部含有大量泥質(zhì)碎屑為典型識(shí)別特征。泥質(zhì)碎屑粒徑變化較大（從1 cm到超過(guò)巖心直徑），磨圓性較差，可表現(xiàn)出近直立特征，由砂質(zhì)/泥質(zhì)基質(zhì)支撐（圖3a，b）。這些特征一致表明沉積物以半固結(jié)態(tài)整體搬運(yùn)并沉積。該類巖心相通常被解釋為塊體搬運(yùn)沉積（masstransport deposits，MTDs），一般不能形成有效儲(chǔ)層，但由于其低滲透率特征而可作為滲流隔擋體控制油氣分布[30]。MTDs主要發(fā)育于水道、朵葉體系內(nèi)，與富砂質(zhì)水道、朵葉沉積共生。

2） 濁流成因巖心相

該類巖心相根據(jù)粒度可分為粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖和粉砂巖，是研究區(qū)內(nèi)最主要的巖心相類型[24]。其中，砂巖主要為塊狀構(gòu)造（圖3c～f）；粉砂巖普遍富含泥質(zhì)，可見波狀或平行的薄紋層（圖3g）。濁流成因的巖心相通常被解釋為水道或朵葉沉積，因具有較高的砂質(zhì)含量而被認(rèn)為是深水環(huán)境下的良好儲(chǔ)層。

3） 深水披覆沉積成因巖心相

該類巖心相通常為黑色或深灰色，見水平層理或無(wú)明顯沉積構(gòu)造（圖3h），可解釋為深水環(huán)境下的泥質(zhì)披覆沉積，因具有較低的孔隙度和滲透率而可作為蓋層。

3.1.2 地震相類型

根據(jù)同相軸終止關(guān)系以及地震反射結(jié)構(gòu)、構(gòu)型、外形，在研究區(qū)內(nèi)識(shí)別出以下三種地震相。

1） 地震相1：中—強(qiáng)振幅、下切—充填反射地震相（水道）

該類地震相具有頂平底凸的下切—充填地震反射外形，底部侵蝕接觸，內(nèi)部充填物為中—強(qiáng)振幅地震反射（圖4a）。測(cè)井資料顯示，研究區(qū)內(nèi)地震相1具有如下響應(yīng)特征：自然伽馬曲線具有較高的幅度，底部為突變接觸，整體上為“鐘形”（圖4a）。表明這類地震相主要為相對(duì)富砂質(zhì)沉積[29，31?32]，對(duì)應(yīng)濁流成因的巖心相。平面上呈彎曲條帶狀展布（圖4b），在相干屬性平面圖中具有低相干邊界，在振幅類屬性平面圖中對(duì)應(yīng)強(qiáng)振幅條帶（圖4b）。該類地震相可解釋為由重力流下切侵蝕大陸斜坡而形成的海底水道[33]。

2） 地震相2：強(qiáng)振幅、連續(xù)丘狀反射地震相（朵葉）

以具有丘狀地震反射外形，內(nèi)部為平行、強(qiáng)振幅、高連續(xù)性反射為典型識(shí)別特征（圖4c）。地震相2所對(duì)應(yīng)的測(cè)井響應(yīng)特征為自然伽馬和電阻率曲線幅度均較大，為鋸齒狀“箱形”或“鐘形”（圖4c）[28?29，34]。對(duì)應(yīng)濁流成因的巖心相。平面上通常為扇狀，在均方根振幅屬性平面圖上對(duì)應(yīng)扇形連片強(qiáng)振幅區(qū)（圖4d）。解釋為由重力流沉積物堆積而形成的朵葉。其主體為相對(duì)富砂質(zhì)的沉積物，內(nèi)部由泥巖夾層分隔，常被認(rèn)為是高產(chǎn)能、高采收率的深水儲(chǔ)層。

3） 地震相3：弱振幅、席狀平行反射（深水泥質(zhì)沉積）

該類地震相在剖面上為席狀、平行、高連續(xù)性、弱振幅高頻反射，與下伏地層為整合接觸；在測(cè)井曲線上，GR曲線為高值位于基線處[11，35]；對(duì)應(yīng)深水披覆沉積成因巖心相，解釋為深水泥質(zhì)沉積。深水泥質(zhì)沉積在研究區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育，常被重力流水道侵蝕，在均方根振幅屬性圖上對(duì)應(yīng)低值背景。

3.2 深水沉積體系分布特征

在明確研究區(qū)深水沉積體系類型和識(shí)別特征的基礎(chǔ)上，綜合TB2.3～TB3.9層序的地震屬性（圖5）與地層厚度（圖6）平面圖，可將目的層段各層序內(nèi)重力流沉積體系的分布特征歸納為以下三種樣式。

3.2.1 均勻分布型

沉積體系在研究區(qū)內(nèi)均勻分布，未集中于某一特定部位。相對(duì)應(yīng)地，層序地層厚度在不同部位亦不存在明顯的差異。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)水道、朵葉兩類沉積體系發(fā)育的傾向性可進(jìn)一步劃分出以下三種亞類。

1） 朵葉主導(dǎo)型

TB2.3～TB2.5 層序內(nèi)沉積體系均主要由1～2 個(gè)大型連片分布的朵葉組成，朵葉面積多介于400～600 km2，朵葉總覆蓋面積均在500 km2 以上（圖5k～m）。僅TB2.4層序可在朵葉間觀測(cè)到一條呈彎曲條帶狀的水道，其彎曲度為2.66。沉積物源均來(lái)自研究區(qū)東北方向，各層序時(shí)間厚度分布穩(wěn)定，平面起伏不足100 ms（圖6k～m）。

2） 混合型

TB2.6和TB3.1層序內(nèi)沉積體系由水道和朵葉復(fù)合而成。朵葉平面展布面積遠(yuǎn)小于朵葉主導(dǎo)型，研究區(qū)內(nèi)朵葉總覆蓋面積18～110 km2（圖5i，j）。兩層序內(nèi)均可觀測(cè)到2～3條呈彎曲條帶狀的水道，彎曲度介于1.38～1.94。層序時(shí)間厚度較為穩(wěn)定，平面起伏小于150 ms（圖6i，j）。

3） 水道主導(dǎo)型

TB3.8和TB3.9層序內(nèi)沉積體系均由水道組成。與前兩種類型相比，水道具有相對(duì)順直的平面形態(tài)，彎曲度最低，介于1.15～1.16（圖5a，b）。研究區(qū)范圍內(nèi)各層序時(shí)間厚度相對(duì)穩(wěn)定，平面起伏100～200 ms（圖6a，b）。

3.2.2 北部、東部集中型

TB3.2～TB3.4層序內(nèi)沉積體系集中分布于研究區(qū)北部、東部（圖5f～h）。與之相對(duì)應(yīng)，沉積地層亦主要集中于研究區(qū)北部，西部、南部地層明顯厚度較薄甚至大面積缺失（圖6f～h）。振幅屬性圖顯示，各層序內(nèi)均發(fā)育多個(gè)朵葉，以及零星出現(xiàn)、于近物源一側(cè)與朵葉相連的彎曲條帶狀水道。各層序內(nèi)朵葉數(shù)量均在4個(gè)以上，朵葉面積介于12～130 km2，朵葉總覆蓋面積170～400 km2。與朵葉相連的水道總體上相對(duì)順直，彎曲度介于1.16～1.24。

3.2.3 東西分異型

TB3.5～TB3.7層序內(nèi)沉積體系明顯于研究區(qū)東、西兩側(cè)發(fā)生分異（圖5c～e），沉積地層亦集中于東、西兩側(cè)，中部地層厚度整體較薄甚至大面積缺失（圖6c～e）。東、西兩側(cè)的深水沉積體系均由水道—朵葉復(fù)合而成，研究區(qū)北部沉積體系側(cè)向?qū)挾容^窄，主要為水道沉積，向南則逐漸展寬并于水道末端或側(cè)緣發(fā)育朵葉沉積?？傮w來(lái)看，水道、朵葉發(fā)育程度大致相同，朵葉規(guī)模較小，面積介于30～130 km2，朵葉總覆蓋面積介于40～210 km2，水道平面形態(tài)相對(duì)順直，彎曲度介于1.12～1.25。

4 深水沉積構(gòu)型對(duì)陸坡地貌演化的響應(yīng)

4.1 深水沉積體系空間分布特征與地貌限制性強(qiáng)度的關(guān)系

研究區(qū)自始新世至今一直處于深水環(huán)境[24]，結(jié)合巖心相分析結(jié)果確定目的層段主要發(fā)育深水重力流沉積。在重力驅(qū)動(dòng)下，深水重力流總是優(yōu)先沉積于地貌低部位，故等時(shí)地層厚度較薄處通常對(duì)應(yīng)古地貌高部位?？梢?，重力流沉積的差異性分布與局部聚集對(duì)同期地貌特征具有重要指示作用。另一方面，由于目的層段沉積過(guò)程中研究區(qū)未出露地表，因而不會(huì)遭受大面積的區(qū)域性風(fēng)化剝蝕，僅存在局部重力流下切侵蝕下伏地層的現(xiàn)象。根據(jù)下切谷兩側(cè)地層厚度趨勢(shì)容易估算侵蝕作用發(fā)生前的原始地層厚度。因此，綜合分析沉積體系平面分布特征、層序地層厚度減薄區(qū)展布范圍和構(gòu)造解析成果，能夠明確各層序沉積期的古地貌特征。

為了定性反映不同階段地貌對(duì)重力流沉積控制作用的差異，沿用前人術(shù)語(yǔ)，按照控制程度由強(qiáng)至弱將地貌劃分為限制型、半限制型和非限制型三類[28，36?37]。限制型地貌能夠阻止重力流沉積物的繼續(xù)搬運(yùn)，迫使重力流集中于特定部位并形成以朵葉為主體的沉積體系。半限制型地貌阻礙重力流沉積物的搬運(yùn)，使沉積體系展布方向發(fā)生偏移并集中分布于隆起區(qū)側(cè)緣。非限制型地貌對(duì)重力流的空間分布與沉積體系類型均無(wú)明顯的控制作用。

如前所述，研究區(qū)中新世至今各層序內(nèi)沉積體系的分布樣式具有明顯的階段差異性。TB2.3～TB3.1層序內(nèi)沉積體系為均勻分布型，TB3.2～TB3.4層序內(nèi)重力流沉積集中于北部、東部；TB3.5～TB3.7層序內(nèi)沉積體系表現(xiàn)出明顯的東、西分異性，TB3.8、TB3.9層序內(nèi)重力流沉積再次呈現(xiàn)出均勻分布特征（圖5）。

TB3.2～TB3.4層序厚度均向研究區(qū)南部整體減薄。減薄區(qū)在平面上為NWW—SEE向展布的條帶且具有薄—厚相間分布的特征（圖6f～h），與逆沖斷層走向近似一致（圖1d）。地震剖面顯示，TB3.4及其下伏地層均被逆沖斷層錯(cuò)斷（圖1e）。其中，TB3.2～TB3.4層序均存在下盤地層厚度明顯大于上盤的特征。據(jù)此推知逆沖斷層活動(dòng)時(shí)間主要集中于TB3.2～TB3.4層序沉積期。根據(jù)全球海平面升降曲線中對(duì)應(yīng)旋回的地質(zhì)年齡，推測(cè)TB3.2～TB3.4的時(shí)間范圍為8.2～4.2 Ma。前人研究成果表明，晚中新世托爾托納晚期—上新世贊克勒期（約11.63～3.60 Ma）是研究區(qū)內(nèi)逆沖斷層劇烈活動(dòng)的時(shí)期[26，38]。另一方面，厚度減薄區(qū)近物源一側(cè)大量發(fā)育朵葉沉積（圖5f～g），佐證了其對(duì)順陸坡搬運(yùn)的重力流具有阻擋、限制作用。綜上，將該時(shí)期研究區(qū)南部垂直物源方向的地層厚度減薄區(qū)解釋為逆沖斷層活動(dòng)下形成的斷背斜。

TB3.5～TB3.7層序厚度向研究區(qū)中部明顯減薄，減薄區(qū)在平面上大致為NE—SW 向展布的橢圓形（圖6c～e）。下伏Akata組塑性泥巖具有流動(dòng)性，于研究區(qū)中部集中形成泥底辟核（圖1d，e）。泥底辟核平面展布范圍與TB3.5～TB3.7層序厚度減薄區(qū)近似一致。地震剖面顯示，TB3.5～TB3.7層序均因上超導(dǎo)致地層厚度向研究區(qū)中部大幅減?。▓D1e），表明沉積過(guò)程中存在持續(xù)性局部隆起。另一方面，減薄區(qū)東、西兩側(cè)均發(fā)育水道與規(guī)模較小的朵葉（圖5c～e），表明其能夠?qū)⒅亓α飨拗朴趦蓚?cè)。綜上，將該階段研究區(qū)中部的地層厚度減薄區(qū)解釋為具有同沉積性質(zhì)的泥底辟背斜[27]。

TB2.3～TB3.1、TB3.8～TB3.9 層序內(nèi)均未見重力流沉積局部集中且地層厚度亦不存在明顯局部減薄，表明沉積期古地貌對(duì)重力流無(wú)顯著的限制作用且不存在局部地貌高部位。

綜上所述，TB3.2～TB3.4層序地貌類型為逆沖斷層主導(dǎo)限制型，TB3.5～TB3.7層序沉積期研究區(qū)為泥底辟主導(dǎo)半限制型地貌，目的層段其余層序均對(duì)應(yīng)非限制型地貌。

4.2 深水沉積構(gòu)型演化特征與海底地形坡度的關(guān)系

前已述及，雖然TB2.3～TB3.1、TB3.8～TB3.9層序內(nèi)部重力流沉積均形成于非限制型地貌環(huán)境，但沉積體系分布樣式卻存在明顯的階段性差異。

TB2.3～TB2.5層序?yàn)槎淙~主導(dǎo)均勻分布型，TB2.6和TB3.1 為水道— 朵葉混合均勻分布型，而TB3.8～TB3.9層序則為水道主導(dǎo)均勻分布型。TB2.3～TB2.5層序主要發(fā)育大面積連片展布的低長(zhǎng)寬比朵狀朵葉（圖5k～m），由重力流沉積物因能量減小快速堆積而成，表明該時(shí)期地形坡度較緩。零星可見具有極高彎曲度的水道反映重力流容易發(fā)生側(cè)向擺動(dòng)（圖5l），從另一個(gè)角度證明重力對(duì)沉積作用的影響很小且地貌側(cè)向限制性較弱。具有這些特征的重力流沉積體系一般被解釋為盆底扇[28，39]，反映這一時(shí)期研究區(qū)處于深海平原環(huán)境。TB2.6 和TB3.1層序內(nèi)沉積體系由發(fā)育頻率相近的中等彎曲度水道和具有較大長(zhǎng)寬比的朵葉組成（圖5i，j）。朵葉形態(tài)沿搬運(yùn)方向的顯著伸長(zhǎng)和水道側(cè)向擺動(dòng)能力的降低，共同表明重力對(duì)沉積物的作用有所增強(qiáng)，反映地形坡度的增加。前人將具有這些特征的重力流沉積體系解釋為斜坡扇[28，39]，證明研究區(qū)此時(shí)已經(jīng)開始演變?yōu)殛懫颅h(huán)境。TB3.8～TB3.9層序主要發(fā)育低彎度、相對(duì)順直的水道（圖5a，b），表明重力流沉積物具有較強(qiáng)的能量且主要以沉積過(guò)路的形式向深海方向搬運(yùn)。反映研究區(qū)此時(shí)的地形坡度與TB2.6 和TB3.1層序相比進(jìn)一步增大。

深水沉積學(xué)研究表明，陸坡—深海平原環(huán)境下的重力流沉積過(guò)程與地形坡度密切相關(guān)。地形平緩處重力流能量較低，容易形成朵葉沉積；而在坡度較大處，重力流能量充足，通常以沉積過(guò)路的形式發(fā)育水道沉積。沉積構(gòu)型研究表明，坡度對(duì)深水沉積單元的幾何形態(tài)特征具有重要控制作用。在地形平緩的深海平原環(huán)境下，朵葉常具有低長(zhǎng)寬比的朵狀平面形態(tài)；隨著坡度的增加，朵葉的長(zhǎng)寬比增大，可表現(xiàn)出順搬運(yùn)方向延長(zhǎng)的“帚狀/梭狀”平面形態(tài)[28]。隨著坡度的進(jìn)一步增加，水道逐漸成為沉積體系的主體，其彎曲度與坡度間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。

對(duì)各層序水道、朵葉沉積體系數(shù)目和幾何形態(tài)學(xué)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，從TB2.3至TB3.9層序，朵葉發(fā)育程度降低而水道具有與之相反的趨勢(shì)，二者表現(xiàn)出此消彼長(zhǎng)的相對(duì)數(shù)量關(guān)系（圖7）。TB2.3～TB2.5層序主要發(fā)育朵葉；TB3.1 層序主要發(fā)育水道，TB3.2～TB3.5層序內(nèi)沉積體系由多個(gè)小型朵葉組成；TB3.7～TB3.9層序內(nèi)沉積體系組成以水道為主。研究區(qū)范圍內(nèi)各層序朵葉覆蓋面積與水道彎曲度均表現(xiàn)出整體遞減的趨勢(shì)（圖7）。這些證據(jù)共同證明了研究區(qū)中新世至今的地貌演化過(guò)程具有地形坡度增加的宏觀趨勢(shì)。另一方面，結(jié)合古地貌特征，TB3.2～TB3.4層序朵葉數(shù)量較多但規(guī)模較小，反映了逆沖微盆地對(duì)重力流的捕集作用。

4.3 陸坡地貌的時(shí)—空演化特征

目的層段（TB2.3～TB3.9）根據(jù)研究區(qū)范圍內(nèi)各層序朵葉覆蓋面積的變化趨勢(shì)可劃分為兩個(gè)階段，其一為TB2.3～TB3.1，朵葉總覆蓋面積為單調(diào)遞減的半旋回；其二為TB3.2～TB3.9，朵葉總面積表現(xiàn)為先增后減的完整旋回（圖7）。這表明研究區(qū)地貌演化過(guò)程經(jīng)歷了兩個(gè)不同階段。階段1反映了地形坡度單調(diào)遞增的過(guò)程，研究區(qū)由深海平原逐步演化為陸坡。重力流沉積體系的均勻分布特征表明地貌類型始終為非限制型。此階段的地貌演化主要由大型三角洲的進(jìn)積作用驅(qū)動(dòng)。階段2包含了先后由逆沖斷層、泥底辟、沉積填平補(bǔ)齊主導(dǎo)的地貌演化過(guò)程，古地貌由限制型、半限制型逐步演變?yōu)楝F(xiàn)今的非限制型，限制強(qiáng)度先增后減。這一階段的地貌演化主要由大陸邊緣重力滑動(dòng)作用驅(qū)動(dòng)。

在重力滑動(dòng)作用下，尼日爾三角洲盆地向岸一側(cè)與向深海一側(cè)分別發(fā)育了伸展構(gòu)造區(qū)和逆沖構(gòu)造區(qū)，在位于二者之間的泥底辟構(gòu)造區(qū)的調(diào)節(jié)下，不同構(gòu)造區(qū)的位移量相互平衡構(gòu)成了完整的體系[38]。特別的是，泥底辟構(gòu)造并非僅發(fā)育于泥底辟構(gòu)造區(qū)。在伸展構(gòu)造區(qū)和逆沖構(gòu)造區(qū)，由于斷層活動(dòng)導(dǎo)致上覆沉積負(fù)載的差異性分布，流動(dòng)性泥巖容易聚集于斷層產(chǎn)生的構(gòu)造高部位形成底辟核，但這種底辟構(gòu)造受到斷層分布的控制且活動(dòng)強(qiáng)度有限，并不會(huì)改變斷層活動(dòng)背景下的地貌格局[12]。相對(duì)的，在泥底辟構(gòu)造區(qū)，流動(dòng)性泥巖上拱強(qiáng)度較大，能夠刺穿上覆地層或形成穹隆狀泥底辟背斜，具備獨(dú)立改變現(xiàn)有地貌格局的能力[12]。階段2中，研究區(qū)地貌格局經(jīng)歷了由逆沖斷層主導(dǎo)向泥底辟主導(dǎo)的轉(zhuǎn)變。階段2.1為逆沖斷層主導(dǎo)期（TB3.2～TB3.4），流動(dòng)性泥巖僅被動(dòng)地集中于斷背斜核部，地貌格局主要受控于逆沖斷層活動(dòng)（圖6f～h、圖7）。表明泥底辟活動(dòng)強(qiáng)度有限，研究區(qū)屬于重力滑動(dòng)體系的遠(yuǎn)緣逆沖構(gòu)造區(qū)。階段2.2 為泥底辟主導(dǎo)期（TB3.5～TB3.7），研究區(qū)中部由于泥巖局部集中而形成了穹隆狀泥底辟背斜，隆起區(qū)面積與逆沖斷層主導(dǎo)期相比顯著增加（圖6c～e、圖7）。這表明泥底辟活動(dòng)強(qiáng)度大幅增強(qiáng)，不再完全受制于斷層，而是具備了獨(dú)立改造地貌格局的能力。可見這一時(shí)期研究區(qū)內(nèi)的構(gòu)造特征已經(jīng)更為接近于泥底辟構(gòu)造區(qū)。綜上，隨著時(shí)間的推移，研究區(qū)地貌特征由逆沖構(gòu)造區(qū)向泥底辟構(gòu)造區(qū)演化。

尼日爾三角洲盆地的構(gòu)造活動(dòng)由大型三角洲持續(xù)進(jìn)積驅(qū)動(dòng)，屬于由沉積作用驅(qū)動(dòng)的構(gòu)造活動(dòng)，并因此表現(xiàn)出與沉積體系相似的空間組合與演化特征。相序定律強(qiáng)調(diào)在平面上相鄰的相和相區(qū)能夠在垂向上相互疊加。在大型三角洲控制下，尼日爾三角洲盆地從陸向海依次發(fā)育在平面上緊鄰的伸展構(gòu)造區(qū)、泥底辟構(gòu)造區(qū)和逆沖構(gòu)造區(qū)，三者之間存在密切的成因關(guān)聯(lián)，這種組合關(guān)系與具有排序特征的沉積相（例如：后濱、前濱、臨濱，三角洲平原、三角洲前緣、前三角洲）非常相似。排序類沉積相由于相互之間存在固定的排列順序，導(dǎo)致其垂向疊加序列可作為識(shí)別海進(jìn)/海退的依據(jù)。

前人針對(duì)尼日爾三角洲盆地前緣逆沖構(gòu)造區(qū)的研究表明，逆沖斷層的形成順序整體上為前展式[22，40]。即逆沖斷層的分布區(qū)域逐漸向深海方向遷移，導(dǎo)致早期鄰近逆沖構(gòu)造區(qū)、未被構(gòu)造活動(dòng)波及的區(qū)域與晚期逆沖構(gòu)造區(qū)“疊加”（圖8）。而本研究區(qū)階段2中地貌演化由逆沖斷層主導(dǎo)逐漸演變?yōu)槟嗟妆僦鲗?dǎo)，即早期逆沖構(gòu)造區(qū)與晚期泥底辟構(gòu)造區(qū)相互疊加（圖8）。這種垂向疊加關(guān)系與排序類沉積相的垂向相序組合序列相似，因此為TB3.2～TB3.7層序沉積期陸坡向深海方向的推進(jìn)與海退過(guò)程提供了證據(jù)。而陸坡的持續(xù)推進(jìn)無(wú)疑會(huì)使下陸坡研究區(qū)表現(xiàn)出地形坡度隨著時(shí)間的推移而逐漸增加的整體趨勢(shì)。另一方面，現(xiàn)有研究表明，尼日爾三角洲盆地遠(yuǎn)緣逆沖構(gòu)造區(qū)可進(jìn)一步細(xì)分為內(nèi)褶皺逆沖區(qū)、滑脫褶皺區(qū)和外褶皺逆沖區(qū)（圖1c）[22，38]，這種復(fù)雜的構(gòu)造樣式分布、組合特征也佐證了不同期次重力滑動(dòng)體系的平面錯(cuò)位與垂向疊加關(guān)系。

5 結(jié)論

（1） 深水沉積構(gòu)型的時(shí)—空演化特征揭示研究區(qū)自中新世至今經(jīng)歷了一個(gè)地貌限制性先增后減的過(guò)程，且地形坡度具有單調(diào)遞增的宏觀趨勢(shì)。地貌演化過(guò)程包括兩個(gè)階段。階段1（TB2.3～TB3.1）反映了由深海平原逐步演變?yōu)殛懫碌倪^(guò)程，地貌類型始終為非限制型。此階段的地貌演化由大型三角洲的進(jìn)積所驅(qū)動(dòng)。階段2（TB3.2～TB3.9）包含了先后由逆沖斷層、泥底辟、沉積填平補(bǔ)齊主導(dǎo)的演化過(guò)程，地貌由限制型、半限制型逐步演變?yōu)楝F(xiàn)今的非限制型，限制強(qiáng)度先增后減。地貌演化主要由大陸邊緣重力滑動(dòng)作用驅(qū)動(dòng)。

（2） 階段2中，研究區(qū)先后經(jīng)歷了由逆沖斷層和泥底辟主導(dǎo)的兩期構(gòu)造活動(dòng)。逆沖斷層主導(dǎo)期（TB3.2～TB3.4），地貌形態(tài)特征受控于斷層活動(dòng)，研究區(qū)處于重力滑動(dòng)體系的遠(yuǎn)緣逆沖構(gòu)造區(qū)。泥底辟主導(dǎo)期（TB3.5～TB3.7），底辟活動(dòng)強(qiáng)度大幅增加并具備了獨(dú)立改造地貌格局的能力。研究區(qū)地貌特征由逆沖構(gòu)造區(qū)向泥底辟構(gòu)造區(qū)轉(zhuǎn)化。

（3） 重力滑動(dòng)構(gòu)造由沉積作用驅(qū)動(dòng)，表現(xiàn)出與沉積體系相似的空間組合與演化特征。從陸向海依次發(fā)育在平面上緊鄰的伸展構(gòu)造區(qū)、泥底辟構(gòu)造區(qū)和逆沖構(gòu)造區(qū)，三者之間存在密切的成因關(guān)聯(lián)，這與具有排序特征的沉積相非常相似，故不同期次構(gòu)造活動(dòng)的垂向疊加特征為階段2中陸坡向深海方向的推進(jìn)與海退過(guò)程提供了證據(jù)。而陸坡的持續(xù)推進(jìn)會(huì)使下陸坡研究區(qū)表現(xiàn)出地形坡度隨著時(shí)間的推移而增加的整體趨勢(shì)。

（4） 重力流沉積體系的空間分布與幾何形態(tài)學(xué)特征對(duì)深水古地貌具有指示意義。分析典型深水研究區(qū)各層序內(nèi)的重力流沉積構(gòu)型時(shí)—空演化特征，能夠?yàn)殛懫鹿诺孛惭莼^(guò)程的恢復(fù)提供重要證據(jù)。

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