Question

　非海相沉积层序模式

Answer 1

非海相沉积盆地一般经历了裂陷、深化（坳陷和断坳）及消亡三个大的发展历程，各阶段发育的层序地层特征不尽相同。本文主要以松辽盆地为背景，讨论非海相层序的沉积模式。

一、断陷期层序地层模式

断陷期火山活动强，断裂作用活跃，基准面升降迅速，主要发育冲积扇、河流、火山岩、及三角洲、扇三角洲体系。其中以LST最为发育，并在层序边界及首次洪泛面附近出现火山岩或侵入岩。TST以“漫出”地堑或半地堑式盆地为特征，HST不发育甚至缺失。在断陷作用晚期，TST的沉积体向外超覆，HST开始发育（图5-1），LST仍局限在地堑式凹地内。断阶式半地堑盆地LST有逐阶搬运的特征，TST末期才形成统一沉积局面。

图5-1　断陷作用晚期的沉积型式，谷内为LST，“上岸”沉积即TST,T₂之上为水道

二、坳陷期层序地层模式

坳陷期是盆地发育的主要阶段，绝大多数含油气层与该期有关。该期层序中的三个体系域齐全，甚至出现Ⅱ型层序，是本文讨论的主体。松辽盆地发育陆源碎屑沉积和碳酸盐岩，三角洲体系广泛出现，文中分别予以描述。

1.低水位期体系域

松辽盆地属于大型近海内陆盆地，即使在低水位期，水域也相当广阔，甚至比渤海湾盆地的箕状凹陷某些水进高潮期范围还大，因而体系域内各种沉积体系均可能发育。

在低水位期，基准面下降速度大于构造沉降速度，基准面下降到退覆坡折之下，可容纳空间迅速减小，新增容纳空间呈负向增长。在退覆坡折之上的山前部位，甚至在前高水位期的浅水、半深水地带，均可能发育冲积扇体系。对于三角洲体系而言，仅在河口发育河口砂坝；平原地带河流沉积多见，相当一部分河流下切侵蚀、形成“深切谷”，沉积物呈过路作用，只有一部分发生充填，形成水上水下河道沉积及相伴生的天然堤沉积。河流之间发育沼泽及三角洲平原沉积。在湖域地带，河口砂坝侧翼及邻近部位出现砂滩沉积。灾变性洪水在滨浅湖部位形成洪积岩，在深湖区形成浊积岩，有时在浊积岩底部发育碎屑流沉积。

对于内源沉积，碳酸盐岩极不发育，仅在少数情况下或在前深湖区出现鲕粒灰岩，坡折带部位（滨线附近）有藻纹层和零散的或混杂成层的介屑堆积。介形虫灰岩极少见，古环境使残存的介形虫幼仔立即死亡，成虫也在拼力挣扎，随后消亡。

上述浊流沉积相当于盆底扇；滑塌碎屑流沉积、洪水事件沉积等相当于斜坡扇，三角洲体系为低水位缓坡楔状体，下切河道沉积为下切谷的早期充填物（图5-2）。

低水位期以沉积物过路作用及充填作用为主，注入盆地的水流（以下称注水）速度很低，末期局部地区（滨、浅湖地带）出露水面，因而层序界面及首次洪泛面附近均有暴露标志。由于低水位末期可容纳空间最小、基准面相对最低，故ffs某些暴露标志比层序边界处更明显，二者需要综合资料来区分。

图5-2　坳陷作用阶段低水位期沉积模式

2.水进体系域

当气候转暖、湿润，灾变性洪水、风暴及海水进侵，使基准面上升速度超过沉积物供给速度或者由于构造沉降速度增快，使新增容纳空间持续增大，基准面上升并向外扩涨，形成水进期的沉积（图5-3、5-4）。水进期有两种沉积背景：一是基准面缓慢上升，滨浅湖砂滩砂坝体系发育，与三角洲体系相联系的沉积物是受波浪作用改造了的三角洲前缘席状砂。下切谷发生充填，下部为洪积岩，上部为砂滩沉积。二是基准面迅速上升，由浅水向深水环境（纵向上由下至上）依次出现洪积岩、风暴岩和浊积岩，下切谷之上或堤岸也见浊积岩。这种现象与浊积岩的成因有关，湖泊浊积岩属于洪水型，少见滑塌型，因而于水进期发育。由于海泛的影响，水进砂底部多见含海绿石。水进期的碳酸盐沉积相对发育，水进初期的生物屑灰岩中也含海绿石，并见蓝绿藻、沟鞭藻类生物，在TST上部偶见有孔虫。TST发育碳酸盐岩，是与海水的进侵及受海洋气候的影响有关。海水涌入湖盆，使基准面迅速升高，气候温暖潮湿，水质清澈并提高了含盐度，陆源碎屑注入受到遏制为碳酸盐岩的沉积提供了适应的环境条件。

图5-3　坳陷作用阶段水进期硅质碎屑岩的沉积模式

在古地理位置上，碳酸盐岩在坡折带附近发育鲕粒滩、核形石滩及生物碎屑灰岩，形成一个小碳酸盐台地，起到一个“障壁”的作用。由障壁向深水盆地方向发育介形虫灰岩、柱状叠层石和介屑风暴岩，深水地带具有钙质浊积岩。风暴浪基面附近见小型叠锥状叠层石，岩心中这种叠层石很小，单层仅1cm左右，大部分已白云岩化，风化面上见叠锥构造，围岩为暗色泥岩，常出现于密集段附近的上、下层位。由障壁向陆出现生物屑灰岩、穹状叠层石、含介屑砾屑风暴岩。障壁后方形成一个“局限台地”环境，范围较为广阔，陆源碎屑和碳酸盐岩混积或交替出现。近陆部位碎屑沉积发育，也见介屑滩和鲕粒灰岩。

在水进高潮期，新增容纳空间增至最大，补偿速率非常低，主要发育暗色泥页岩、油页岩和泥灰岩，微体和超微生物相对繁盛。根据稳定同位素分析（图4-30）、古生物、自生矿物（莓状黄铁矿、白云石等）和地球化学指标，此时盆地处于缺氧还原环境。

3.高水位体系域

高水位期，基准面上升或构造沉降的速度变缓或保持静止不动，而沉积物供应速率维持原态甚至逐渐增加，使新增容纳空间增长速率降低，可容纳空间变小，发生了一系列的水退式沉积（图5-5）。

图5-4　坳陷作用阶段水进期的碳酸盐沉积模式

图5-5　坳陷作用阶段高水位期的沉积模式

在高水位早期，水体深度仍然很大，因而洪水入湖能够形成密度差而构成浊流沉积，纵向上赋存于密集段上方。HST典型的沉积体系是三角洲和扇三角洲体系。由于碎屑沉积物向湖推进很快，所以三角洲体系的指状砂坝发育。在三角洲坡角部位可以由滑塌或液化引起浊流作用形成浊积岩。浅水环境构成水下水道沉积，例如T₂反射波上方近源部位的沉积就是（图5-5）。在高水位晚期，可容纳空间变小，河流沉积广泛发育。

高水位期的碳酸盐沉积仍然存在，但是纵向序列变化与TST相反，晚期几乎全部被碎屑岩取代，只有在坡折带部位基准面突然下降又突然上升时才可能出现碳酸盐岩的“连续”沉积。

三、湖泊消亡之后的层序地层模式

湖泊消亡之后，原“盆地”位于相邻盆地坡折带之上，因而发育的河流、冲积、洪积、坡积及沼泽等沉积主要形成于高水位期（参图5-6）。

图5-6　湖泊消亡之后高水位期的沉积模式

图例

非海相层序地层学：以松辽盆地为例

SB－层序边界

CS－密集段

LST－低水位体系域

TST－水进体系域

HST－高水位体系域

四、断陷盆地层序地层模式

1.箕状凹陷缓坡背景

取材于渤海湾盆地.LST发育洪积岩、碎屑流沉积、滑塌、远源三角洲等体系；TST发育砂滩砂坝、碳酸盐浅滩，深湖区有可能出现湖底扇，近岸带有网状河流沉积等；HST发育各种类型的三角洲，近源部位有冲积扇，前缘趾部有可能出现滑塌型浊积岩（图5-7、5-8和5-9）。

图5-7　箕状凹陷缓坡理想模式

图5-8　箕状凹陷陡坡断陷期理想模式

图5-9　断阶式背景沉积模式

2.箕状凹陷陡坡背景

取材于渤海湾盆地。典型层序的三个体系域分别由冲积扇、近岸浊积扇和扇三角洲体系组成。岸上部分，TST由河流溢岸、泛滥平原沉积组成，HST由河流、冲积体系组成（图5-8）。

3.断阶式背景

取材于辽河盆地重力流沉积占主导地位的陡坡带，是图5-8模式的另一种型式。LST在近岸阶地发育成裙状分布的冲积扇；近湖洼地碎屑流沉积广泛出现，砾石大小相对均匀，夹颗粒流性质的砂质沉积，物源来自邻近暴露带或逐阶搬运。TST未形成统一沉积的背景，密集段在近源部位不发育。TST由滨浅湖体系或浊积岩组成。密集段顶部及近源部位见泥流成因的含泥砾泥岩。HST各阶地统一接受沉积，碎屑流沉积发育，纵向上砾径由混杂渐变为比较均一，近岸带或缓坡区出现扇三角洲体系（图5-9）。这种地层分布型式，在渤海湾盆地其它地区及松辽盆地断陷期都曾出现。

五、模式对比

将本文模式与Vail模式比较，发现两者之间既有共同之处，又有一定差异（表5-1）。主要表现在：

（1）Vail的模式是针对海相被动大陆边缘盆地提出的；本文的模式以非海相沉积盆地为背景，分别探索了不同古地理位置的层序地层分布型式；

（2）Vail的模式中含两种类型的层序，即I型和Ⅱ型层序；内陆盆地I型层序发育，大型湖泊盆地坳陷期偶见Ⅱ型层序。

（3）湖盆形成初期，LST发育；深化期，三个体系域发育齐全，但是其内涵与海相模式不尽相同；湖泊消亡后仅发育高水位期河流、冲积体系；

（4）断陷盆地缓坡带的沉积系列和序列与Vail的模式相似，而陡坡带与被动大陆边缓模式截然不同；

（5）Vail模式中低水位盆底扇体系往往是重力流（含浊流）形成的海底扇类，但是非海相沉积盆地中相当于低水位盆底扇类沉积是冲积扇体系和洪水事件沉积，尤以箕状凹陷断陷初期和陡坡带明显；松辽盆地范围广阔，低水位期也见形成浊流沉积；

（6）湖泊受气侯因素影响大，浊流沉积往往与灾变性洪水和风暴流相关联，因而在水进期发育浊积扇、湖底扇体系，这与被动大陆边缘模式截然不同；

（7）近海内陆盆地受海水周期性侵袭，有意义的密集段往往形成于海泛最大、时间最长的时期，因而含海相超微化石、有孔虫等，这种密集段生油潜力最大；

（8）两者之间有某些共同特点，如一个完整的层序均由LST、TST、HST组成，高水位体系域均由河流、三角洲、滨岸等体系组成，水进体系域砂滩、砂坝等体系发育，密集段分隔了水进和高水位体系域，Ⅱ型层序低水位期由边缘楔状体构成。这些特点在断陷盆地缓坡带比较显著。

表5-1　层序地层学模式对比