李景哲，張金亮，李存磊，張嘉彧

(1.北京師范大學(xué)，北京 100875;2.中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

引 言

層序地層作為一個(gè)地學(xué)概念最早是由Sloss在20世紀(jì)40年代提出來(lái)的。20世紀(jì)70年代后期，以威爾(Vail)為代表的?？松究茖W(xué)家以地震資料為主，提出了層序地層學(xué)(sequence stratigraphy)，標(biāo)志著一門新興學(xué)科的誕生。之后，Vail、Van Wagoner、Mithum、Sangree、Posamentier等先后發(fā)展和完善了早期理論，成為了經(jīng)典沉積層序地層理論體系的代表。此外，Galloway和Cross也分別從不同的角度提出了各自的理論，成為經(jīng)典理論之外的有影響力的流派[1－3]。

層序地層學(xué)是沉積地質(zhì)領(lǐng)域最近的一次偉大革新，其易操作性與高預(yù)測(cè)性使其成為石油工業(yè)和盆地分析領(lǐng)域有力的分析與對(duì)比工具[4]。然而，對(duì)于一些基本問(wèn)題，如基準(zhǔn)面升降與水體深度的關(guān)系、水進(jìn)水退與水體深度的關(guān)系等，都存在一定的誤區(qū)。這些問(wèn)題得不到解決便會(huì)阻礙該理論的進(jìn)步和創(chuàng)新，進(jìn)而阻礙該理論對(duì)生產(chǎn)與實(shí)踐的指導(dǎo)。

1 誤區(qū)一——不恰當(dāng)?shù)乩斫饣鶞?zhǔn)面升降與水體深度變化的關(guān)系

基準(zhǔn)面(指沉積基準(zhǔn)面，下同)的概念最早由Twenhofel提出，之后 Sloss、Schumm、Cross以及 Catuneanu 都完善過(guò)基準(zhǔn)面的定義[1，5－8]?？傮w上來(lái)說(shuō)，基準(zhǔn)面應(yīng)該為沉積作用與剝蝕作用的平衡界面，其受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和全球海平面變化的控制，同時(shí)也會(huì)受能量因素(風(fēng)、波浪與水流等)的影響。在向海(湖)一側(cè)，基準(zhǔn)面大致就是海(湖)平面的位置，在向陸一側(cè)，基準(zhǔn)面大約是一個(gè)由陸向水體一側(cè)傾斜的曲面，也稱為河流平衡剖面(圖1)。

圖1 基準(zhǔn)面與海(湖)平面的關(guān)系

由上述定義可知，基準(zhǔn)面在向海 (湖)一側(cè)大體相當(dāng)于水面所在的位置 (不考慮能量因素)。由于二者密切的關(guān)系，很多人想當(dāng)然地認(rèn)為基準(zhǔn)面上升水體一定變深;反之則一定變淺。事實(shí)上，這是一種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，基準(zhǔn)面下降，水體一定變淺，而基準(zhǔn)面上升水體不一定變深。因?yàn)闆Q定水體深度的因素，除基準(zhǔn)面之外，還有沉積物供給的作用?；鶞?zhǔn)面上升時(shí)期，沉積物開(kāi)始積累，沉積作用發(fā)生。但若基準(zhǔn)面上升時(shí)，沉積物供給的速率超過(guò)基準(zhǔn)面上升的速率，水體的深度反而是下降的。

以M斷陷s2地層為例，該段地層以扇三角洲、近岸水下扇與湖相的泥巖沉積為主[9－10]。基準(zhǔn)面下降會(huì)伴隨陸上剝蝕的發(fā)生(如下切谷等)[1]。

圖2 M斷陷s2泥巖色值平面圖

通過(guò)錄井、測(cè)井以及地震資料的揭示，該段地層為1套連續(xù)沉積的地層，無(wú)剝蝕或者不整合。這就意味著s2沉積時(shí)期，湖盆的基準(zhǔn)面是持續(xù)上升的，未曾出現(xiàn)過(guò)下降過(guò)程。這與斷陷S組時(shí)期的大地構(gòu)造背景相吻合[11]。然而，這并不意味著該地區(qū)s2時(shí)期水體是整體加深的。通過(guò)泥巖色值分析，該斷陷在s2段沉積時(shí)期近岸線水體整體上是變淺的(圖2)。油藏地區(qū)(斷陷中部)的沉積相演變也說(shuō)明了該現(xiàn)象(圖3)。

由此可知，基準(zhǔn)面上升時(shí)，水體不一定加深。水體是否加深，基準(zhǔn)面上升是決定的因素，但還要考慮沉積物供給的影響。當(dāng)沉積物供給速率小于基準(zhǔn)面上升的速率時(shí)水體變深;當(dāng)沉積物供給速率大于基準(zhǔn)面上升的速率時(shí)，水體反而變淺。

2 誤區(qū)二——不恰當(dāng)?shù)胤治鏊w深度變化來(lái)推斷水進(jìn)水退

水進(jìn)指的是水域不斷擴(kuò)大，地層退積，海(湖)岸線向陸地一側(cè)延伸的現(xiàn)象。水退則指水域不斷縮小，地層進(jìn)積，海(湖)岸線向海洋(湖心)一側(cè)退縮[12－13]。很多人認(rèn)為通過(guò)分析古水深的變化便可推斷水進(jìn)與水退的過(guò)程，古水深變深就是水進(jìn)過(guò)程;反之則是水退過(guò)程。這種認(rèn)識(shí)是不確切的。

圖3 M斷陷油藏地區(qū)沉積相平面圖

對(duì)于海洋沉積體系，水進(jìn)過(guò)程稱作海侵。假設(shè)沉積物供給穩(wěn)定，海侵發(fā)生的原因可能是全球海平面快速上升、快速構(gòu)造沉陷或者二者的合力。對(duì)于全球海平面上升造成的海侵，岸線向陸地遷移，水體有較統(tǒng)一的變化趨勢(shì)。而對(duì)于區(qū)域或局部構(gòu)造沉陷造成的海侵，在近岸線區(qū)域水體有變深的趨勢(shì)，而該趨勢(shì)卻隨著遠(yuǎn)離陸地一側(cè)的距離的增加而不斷減弱，直至消失，即絕對(duì)海平面不變，只是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響造成海侵，那么對(duì)于基底沉陷程度不同的部位，其水深變化會(huì)有不同。強(qiáng)制海退(全球海平面下降或局部構(gòu)造隆升引起的基準(zhǔn)面下降情況下的水退)的情況可與海侵類比，一般為水深整體變淺。對(duì)于正常海退(沉積物供給速率超過(guò)了海平面上升或者基底沉降速率)的情況，特別是海平面緩慢升高而沉積物快速供給時(shí)，近岸線水體變淺，遠(yuǎn)離岸線的位置由于沉積物饑餓供應(yīng)，水體反而可能加深，使同一等時(shí)單元內(nèi)，由岸線向海洋一側(cè)，水體的深度由變淺到不變，再到變深。

對(duì)于陸相湖盆而言，由于其一般不會(huì)與海連通，全球海平面的升降一般也不會(huì)影響其水進(jìn)或水退。因此，決定水進(jìn)或者水退的只有構(gòu)造升降以及沉積物供給。對(duì)于一般的敞流湖盆(與外界相連，絕對(duì)湖平面不變)，可以類比海洋沉積體系，這里筆者不再贅述。對(duì)于閉流湖盆，情況相對(duì)復(fù)雜，特別是斷陷湖盆，水體變深或變淺還與盆地的形狀以及沉降機(jī)理有關(guān)系(圖 4)[14－15]。

圖4 斷陷湖盆構(gòu)造沉降與沉積物供給對(duì)斷陷湖盆水深的影響

為了增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可靠性并提高可操作性，選取了M斷陷的一部分——具有密集井網(wǎng)和豐富井資料的Y45區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步研究。通過(guò)上述沉積相的展布分析可知，s2段沉積時(shí)期湖盆是1個(gè)向上縮小的水退過(guò)程，水深整體上變淺。通過(guò)對(duì)107口井(絕大部分為生產(chǎn)井)的錄井資料進(jìn)行了研究，對(duì)泥巖顏色的變化進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其中變淺井?dāng)?shù)77口、變深井?dāng)?shù)19口、不變11口。圖5為統(tǒng)計(jì)的平面圖。從圖5中可以看出，泥巖色值的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)環(huán)帶狀，邊部顏色主要變淺，而中心顏色以變深為主。反映出該地區(qū)為敞流盆地，在水退時(shí)期水深變化的分異特征，這與該地區(qū)s2段沉積時(shí)期的構(gòu)造背景也是吻合的[11]。

圖5 M斷陷Y45地區(qū)s2段泥巖顏色變化分布

綜上所述，通過(guò)海洋測(cè)量學(xué)、地球化學(xué)以及古生物等資料分析出的古水深變化趨勢(shì)，并不能直接反映水進(jìn)或水退。水進(jìn)時(shí)水體深度也可能不變，水退時(shí)水體深度甚至可能加深。水進(jìn)水退最可靠也最直接的證據(jù)是地層的疊加樣式而不是水體深度的變化。因此，水深變化不能作為水進(jìn)水退的直接證據(jù)，而地層疊加樣式才是最可靠的證據(jù)[1]。

3 結(jié)論

(1)基準(zhǔn)面的升降與水深沒(méi)有完全一致的變化關(guān)系，只有基準(zhǔn)面快速上升的時(shí)候(大于沉積物供給的速率)，近岸水深才會(huì)變大;基準(zhǔn)面緩慢上升或者下降時(shí)，近岸水深會(huì)變淺。

(2)水深變化不是判斷水進(jìn)水退的充分條件，水進(jìn)時(shí)水體深度不一定都增大，水退時(shí)水體深度也不一定都減小。

[1]Catuneanu，O.Sequence stratigraphy of clastic system:concepts，merits，and pitfalls[J].Journal Of African Earth Sciences，2002，35(1):1 －43.

[2]鄧宏文，等.高分辨率層序地層學(xué)——原理及應(yīng)用[M].北京:地質(zhì)出版社，2002:1－28.

[3]紀(jì)友亮，張善文，馮建輝.陸相湖盆古地形、可容空間的體積變化率與層序結(jié)構(gòu)的關(guān)系[J].沉積學(xué)報(bào)，2005，23(4):631 －638.

[4]張金亮，謝俊.油田開(kāi)發(fā)地質(zhì)學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社，2011:17－43.

[5]Cross，T A.High － resolution stratigraphic correlation from the perspective of base－level cycles and sediment accommodation[C]//Rocky Mountain Association of Geologists，1994:28 －41.

[6]Mitchum J，Vail P R.High － frequency sequences and their stacking patterns:sequence stratigrapic evidence of high － frequency eustatic cycles[J].Sedimentary Geology，1991，70(2):131 －160.

[7]Vail P R.Seismic stratigraphy and global changes of sea level，part 4:Global cycles of relative changes of sea level，seismic stratigaphy － applications to hydrocarbon exploration[J].Mem.Amer.Assoc.Petrol.Geol.，1977，26(1):83－97.

[8]高鵬鵬，蔣裕強(qiáng)，許廷生.基準(zhǔn)面旋回原理在儲(chǔ)層研究中的應(yīng)用——以川中公山廟構(gòu)造沙一油藏為例[J].特種油氣藏，2006，13(4):17－23.

[9]張兆輝，蘇明軍，劉化清，等.精細(xì)地震層序地層分析技術(shù)及應(yīng)用——以渤海灣盆地歧口凹陷濱海地區(qū)為例[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2012，34(6):648 －652.

[10]劉招君.湖泊水下扇沉積特征及影響因素——以伊通盆地莫里青斷陷雙陽(yáng)組為例[J].沉積學(xué)報(bào)，2003，21(1):148 －154.

[11]侯啟軍，等.伊通盆地演化與油氣成藏動(dòng)力學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社，2009:40－50.

[12]趙澄林，朱筱敏.沉積巖石學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社，2001:15－29.

[13]張金亮，謝俊.儲(chǔ)層沉積相[M].北京:石油工業(yè)出版社，2008:8－29.

[14]楊偉利，等.陸相湖盆可容空間轉(zhuǎn)換特征[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2010，27(2):299 －305.

[15]肖朝暉，王招明，吳金才，等.塔里木盆地石炭系層序地層劃分及演化[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2011，33(3):244－248.