Question

高分辨率层序地层学方法

Answer 1

基准面是一个能量等于零的界面，基准面的形态受到沉积物沉积时古地形的影响。沉积物的物理界面与基准面之间的空间越大，形成的单个沉积旋回地层厚度也就越大。同时，可容纳空间越大，旋回的完整性保存的就越好。因此，湖盆底形的起伏变化是可容纳空间的一种表现形式。

在基准面旋回变化过程中，由于可容纳空间（A）与沉积物补给通量（S）比值（A/S）的变化，相同沉积体系域或相域中发生沉积物的体积分配作用和相分异作用，导致沉积物的保存程度、地层堆积样式、相序、相类型及岩石结构和组合类型发生的变化（Cross，1996）。沉积物的保存程度、地层堆积样式、相序、相类型及岩石结构和组合类型发生的变化都是由在基准面旋回变化过程中，由于可容纳空间（A）与沉积物补给通量（S）比值（A/S）的变化而引起的，而基准面的升降过程中，可容空间的高低、补给通量的大小均受到湖泊底形的控制作用。所以借助沉积物的保存程度、沉积旋回的叠加样式反推可容空间的变化，判定坡折线的位置，从而恢复湖盆的古地貌形态。

1.湖盆底形对短期基准面旋回的控制

短期基准面旋回是根据钻井岩心和测井曲线等实际资料所能识别的成因地层单元，厚度普遍较薄，一般为数米级至近十米级，时间跨度为0.14～0.25M a，与V ail的V级层序（准层序或准层序组）级别相当，也是层序分析的基础。层序由彼此间具成因联系的若干单一岩性层或多个岩性韵律层（或最小成因地层单元）叠加组合而成，结构类型较多，变化较为复杂，依据短期基准面旋回结构类型及叠加样式，以西峰油田长8油组为例，分别对三角洲前缘的砂体成因进行讨论。

（1）水下分流河道砂体组合

水下分流河道砂体的短期基准面旋回均表现为向上“变深”的非对称型旋回，砂体的底部常具明显的冲刷面。主要发育在距物源区较近或物源供给较充分的条件下。按砂体的叠加样式可分为截削式水下分流河道和完整式水下分流河道。

截削式水下分流河道向上变细和“加深”的沉积序列不明显，层序的底、顶界都为冲刷面。测井曲线表现象为“箱形-箱形”叠加。形成于低可容空间，A/S＜＜1的沉积条件下，在基准面缓慢上升过程中，沉积速率远大于基准面上升速率，发生强烈的主动进积，仅保留下部较粗的沉积物；下降过程表现为侵蚀或冲刷作用。

叠加式水下分流河道砂体向上变细变薄，由进积向加积和退积转化的特征明显。测井曲线表现为“钟形-钟形”叠加。形成于A/S＜1的沉积条件下，由于基准面大幅度上升引起的可容空间递增，物源供给减少，基准面上升速率接近沉积物供给速率，可容空间能容纳大部分沉积物；在基准面下降时，可容空间降低，但下降半旋回对沉积物冲刷侵蚀作用较弱或表现为“沉积物路过不留”，因而由粗变细的上升半旋回的沉积记录能得到较完整地保存，形成“二元结构”明显的完整式水下分流河道（图3-7a）。

（2）水下分流河道与河口坝砂体组合

水下分流河道与河口坝砂体的组合属于复合成因的砂体类型。按其叠加样式可分为“河上坝”复合砂体（图3-7b）和“坝上河”复合砂体（图3-7c）。

“河上坝”复合砂体是以湖泛面为对称轴，下部为具“二元结构”的水下分流河道，上部是具反粒序的河口坝砂体的组合。该类砂体组合形成于中期基准面上升过程中，可容空间增长速率接近于沉积物供给率（A/S≤1～A/S≥1）条件下（表3-3），即沉积与沉降处于相对均衡或弱欠补偿条件下，保留了短期基准面上升期和下降期的沉积记录。在短期基准面上升期，由于基准面大幅度上升引起的可容空间递增，物源供给减少，当短期基准面上升速率接近沉积物供给速率时，可容空间能容纳大部分沉积物而形成水下分流河道砂体；短期基准面下降期，随着可容纳空间减小和沉积物供给量增多而变粗，所以在基准面升降过程中形成了反粒序的河口坝砂体。

“坝上河”复合砂体是以短期旋回的转换面为对称轴，下部为具反粒序结构的河口坝，上部为水下分流河道的砂体组合。该类砂体形成于中期基准面下降过程中，可容空间减小速率接近于沉积物供给速率（A/S≥1～A/S≤1）条件下（表3-3）或中期旋回由下降到上升的转换位置。下部的河口坝形成于先期旋回基准面下降晚期的强迫进积，即在基准面下降过程中，无论沉积物供给多少，岸线都会向湖盆方向迁移；上部的水下分流河道形成于后期旋回基准面上升早期的主动进积。即基准面开始缓慢上升过程中，基准面的上升速率虽然在增加，但沉积物的供给速率大于基准面的上升速率，而造成强烈的充填作用，形成水下分流河道砂体。二者的界面是两期基准面旋回的转换面，由于基准面由降向升转换时，水下分流河道具有强烈的侵蚀冲刷作用，会对先期沉积的河口坝顶部砂体进行改造，因而二者接触面为小型冲刷面，或相关整合界面。

图3-7 三角洲前缘沉积微相微相短期基准面旋回叠加样式

（3）河口坝组合砂体（图3-7d

叠加河口坝砂体为两个或多个河口坝砂体的叠加。位于中期旋回的下降半旋回，形成于高可容空间、A/S＜1的条件下（表3-3）。短期基准面上升期处于沉积物供给量极少或水进冲刷状态，沉积了较薄的泥岩，短期基准面下降期，随着可容纳空间减小和沉积物供给量增多而变粗，从而形成了反粒序的河口坝砂体。随着基准面的再次升降，可形成多个河口坝砂体的叠置。

表3-3 西峰油田辫状河三角洲前缘砂体中期旋回A/S值变化对储集砂体组合的控制

（4）滑塌体

处于河口坝或坝顶席状砂的上部，岩性混杂，中细砂岩中夹杂大量撕裂状泥岩团块或条带，发育揉皱构造和滑塌构造，显现出滑塌变形的特征。自然伽马曲线呈齿化漏斗型或指型复合（短）指型，顶部平直，“突变”为湖相泥岩。其成因主要与三角洲的主推进方向及前缘斜坡的地形特征有关（图3-7e）。

以西峰地区为例，长8油组湖盆由早期的缓慢下沉到晚期的强烈下降过程中，沉积物供给速率逐渐减小，在湖泊强势扩张和高陡坡的背景下，中期基准面下降期（表3-3），在液化条件和外部触发机制下产生滑动，在滑动过程中将底层的物质卷入并一起堆积在陡坡之下，形成河口坝砂岩之上的滑塌体。

（5）浊积岩

浊积岩分布在滑塌体外侧，与深水湖相暗泥岩频繁交互。单砂体测井曲线呈低幅指状，厚1～5m，剖面为薄互层状，平面呈席状分布，向深水部位逐渐变薄尖灭，以粉砂岩和泥质粉砂岩为主，可以见到不完整的鲍玛序列。它形成于中期基准面上升到下降的转换位置（表3-3），一般置于退积到进积叠加样式的转换处（图3-7f）。

2.应用短期基准面旋回的叠加样式重塑湖盆地形

三角洲前缘砂体成因类型的分布受控于短期基准面旋回的升降过程，据此可以总结出坳陷盆地三角洲前缘不同类型的储集砂体的成因分布模式（图3-8）。

图3-8 三角洲前缘砂体成因分布和对比关系模式

根据基准面旋回原理和沉积物体积分配原理，在基准面上升过程中，有效可容空间向陆方向迁移，三角洲前缘水下分流河道沉积区可容空间增加，随着上游沉积物不断供给，从而沉积了厚度较大的砂岩；沿三角洲向湖的生长方向，有效可容空间虽然同样增加，但沉积物随搬运距离的增加，就会不断沉积下来，而导致下游的沉积物补给量逐渐减少，沉积砂体的厚度也随之逐渐变薄，至浅湖的位置进入弱沉积、欠补偿乃至无沉积作用状态。一方面随着搬运距离的增加，粗粒物质因沉积分异作用不断沉淀下来，细粒物质则随水流不断前进，因而在横向上，沿水流方向沉积物由粗向细变化。另一方面随基准面上升，可容空间呈递变速率增加，而沉积物的增加量则较小，也就是可容空间的增加量远大于沉积物的增加量。这样，粗粒物质向上游移动，该区则沉积较细的物质，因而沉积物在垂向上表现出向上变细的特点。当基准面上升到最高点时，具最大可容空间，此时沉积物则以细粒物质为主，如粉砂岩、泥岩等。

当基准面处于下降过程时，可容空间向湖方向迁移，有效可容空间不断减少。水下分流河道上游，有效可容空间极小，不但不能接受沉积，还会把基准面上升期沉积的细粒物质侵蚀掉，仅保留粗粒沉积，多期河道砂体叠加，形成截削式水下分流河道砂体；水下分流河道下游，基准面距沉积物表面的距离逐渐增加，水流的侵蚀强度和幅度逐渐降低。此时，仅小部分侵蚀先期的细粒沉积物，而保留部分具有由砂岩到泥岩完整序列的特征，沉积形成完整式河道成因砂体。在水下坡折带，首先填平补齐坡折带下部，沉积形成巨厚河口坝砂体，在靠前三角洲的区域，沉积物的供给相对较少，河口坝砂体的厚度也较薄。在坡折带区，当基准面下降较低时，也会发生部分侵蚀河口坝砂体，致使该区河口坝残缺不全。

当下一期基准面上升过程中，坡折带区的水下分流河道沉积能力较弱，甚至“过而不沉”，对前期河口坝砂体造成侵蚀冲刷，厚度较小的水下分流河道砂体叠加在残缺不全的河口坝砂体，构成了“下残式坝上河砂体”。坡折带下方具高可容空间和高沉积物供给，沉积巨厚河道砂体，河道砂体与先期河口坝砂体均保持各自的完整性，二者相叠加不易区分，构成“完整式坝上河砂体”。水下分流河道继续向湖方向推进，水动力条件逐渐减弱直到消失，沉积形成薄层河道砂体，叠加在前期的河口坝之上，形成“上残式坝上河砂体”。而在继续向前靠近前三角洲的三角洲前缘区域，基准面上升期，虽然有高可容纳空间，然而缺少沉积物的供给；而在基准面下降期，伴随着可容空间向湖方向的退缩，沉积物供给充分，沉积形成孤立式河口坝砂体。而在更靠近前三角洲区域，沉积物供给量不足，处于欠补偿或饥饿状态，因此沉积形成有许多泥岩夹层的叠加式坝成因砂体和远砂坝成因砂体。

由于短期基准面旋回在升降过程中的规律变化，导致了三角洲前缘不同成因的砂体类型有规律的分布，因此可以通过短期基准面旋回的叠加样式，判定强迫进积的河口坝和主动进积的水下分流河道叠加的部位即为三角洲前缘坡折带的位置。