李章鵬，梁杰，李森，陳建文，廖晶，龔建明，張銀國，王建強，楊艷秋，楊傳勝，雷寶華

1. 中國海洋大學海洋地球科學學院，青島 266100

2. 中國地質調查局青島海洋地質研究所，青島 266237

3. 嶗山實驗室海洋礦產資源評價與探測技術功能實驗室，青島 266237

隨著深水沉積勘探領域的不斷升溫，深水沉積構造成為近年來海洋地質沉積構造的研究熱點及油氣增儲上產的主力來源，并由此推動了深水沉積理論體系的快速發(fā)展[1]。海底扇作為大型深水沉積構造單元，在巴西、墨西哥灣以及西非等地區(qū)展現出優(yōu)秀的油氣產出能力，其中，深水水道沉積作為海底扇的重要組成部位，已經被證實在海底扇的油氣富集作用中起到關鍵作用[2-4]。目前對重力流水道研究以露頭及地震資料為主，通過沉積學方法及地球物理方法對其進行表征，進而定性分析其形成過程、主控因素及形態(tài)結構演化模式，但缺乏就水道自身的形態(tài)分析及對其剖面和平面形態(tài)內在聯系的定量研究[5-7]。

上印度扇是現代近海盆地中最大的沉積體之一，其深水區(qū)是現今國際上油氣勘探的熱點區(qū)域，同時也是深水沉積勘探研究的優(yōu)良區(qū)域，在其扇體內部形成了多期次、多級次、多疊覆的水道堤岸體系，是研究不同級次水道堤岸體系時空演化模式的最佳區(qū)域[8-9]。前人對上印度扇開展了較多的地層與沉積特征調研，從其形成歷程、物源輸送、構造演化以及沉積特征等角度進行了分析，但仍缺少對地層中沉積體系的精細化認識[10-12]。本文以地震地層學分析理論及技術作為研究基礎，使用新采集的高精度二維地震資料及解釋成果，選取區(qū)內三條具備典型水道沉積特征測線為材料，根據上印度扇水道堤岸體系的實際發(fā)育情況，研究上印度扇中新世以來的水道-堤岸體系幾何學特征及形成演化，明確了上印度扇水道-堤岸體系在不同時期的沉積特征，為后續(xù)確定上印度扇油氣勘探有利目標提供新的思路。

1 研究區(qū)概況

1.1 區(qū)域地理位置

印度扇是發(fā)育在巴基斯坦—印度被動大陸邊緣西側的海底扇體（圖1），縱向展布距離達1.6×103km，寬約1.1×103km，覆蓋面積約1.25×105km2，扇體范圍內最大沉積厚度約11 km，是世界上第二大海底扇。物源主要來自印度河流域，可進一步將印度扇分為上扇、中扇、下扇[11-12]。研究區(qū)位于印度扇近海盆地，隸屬巴基斯坦專屬經濟區(qū)內，屬于上印度扇，水深400～3 000 m，印度扇近海盆地自北向南可劃分為默里脊、派肯坳陷和索拉斯特拉隆起3 個次一級構造單元[8]。

圖1 研究區(qū)區(qū)域位置圖Fig.1 Location of the survey lines in the study area

1.2 區(qū)域地質背景

印度板塊的形成與演化自侏羅紀末期岡瓦納大陸的裂解開始，隨后印度板塊發(fā)生漂移并向著北東方向開始移動，研究區(qū)所處的現印度河盆地區(qū)域從非洲大陸裂離，至中生代形成裂陷盆地；在白堊世晚期，印度板塊漂移到留尼汪熱點之上，發(fā)生了長時間的火山噴發(fā)活動，在板塊西南部形成大面積溢流相的德干玄武巖覆蓋層，同時由于留尼汪地幔柱的形成，印度板塊加速北移；古新世期間，印度板塊火山活動減少，火成巖臺地上開始發(fā)育生物礁，至始新世早期一直處于緩慢沉降狀態(tài)。之后自始新世起，由于印度板塊與歐亞板塊的碰撞，大量碎屑沉積物注入印度板塊近海盆地中，印度扇開始沉積發(fā)育[8-9,13]。

根據目前已有的上印度扇海上鉆井結果，結合區(qū)域重磁資料和構造演化歷史，上印度扇陸域發(fā)育有中生界侏羅系、下白堊統、上白堊統，海域則缺少中生界鉆井資料；海域及陸域均發(fā)育新生界古近系古新統、始新統、漸新統，新生界新近系中新統、上新統和新生界第四系更新統、全新統（圖2）[12,14]。

圖2 印度扇近海盆地海上—陸上地層柱狀圖[14]Fig.2 Bar chart of offshore and onshore strata of the Indian Fan Offshore Basin [14]

中生界主要為印度板塊脫離聯合古陸過程中發(fā)生的裂陷式沉積，范圍相對局限，主要發(fā)生在研究區(qū)的東部和北部，巖性種類較為復雜，晚白堊世時期由于構造活動強烈，火山活動頻繁，發(fā)育有特征性火山巖沉積地層，沉積地層被火山巖侵入明顯，上白堊統下段地層二分性明顯，下部為泥巖，上部為厚層砂巖；下白堊統以泥巖為主，全區(qū)廣泛分布，是印度河盆地重要的生油巖，在陸架邊緣發(fā)育三角洲前緣和斜坡扇砂巖，為下印度河盆地重要儲集砂巖[14]。新生界地層廣泛發(fā)育碳酸鹽巖臺地，在喜馬拉雅山脈隆升后注入大量碎屑沉積，古新世至始新世期間為上印度扇碳酸鹽巖臺地形成并增厚的過程，隨著海平面持續(xù)上升，原有的火山巖臺地被海水覆蓋，賦予了碳酸鹽巖臺地沉積的條件，沉積過程較為穩(wěn)定[15-16]。漸新世時期發(fā)生退積，在上印度扇北部殘留地層中見部分漸新統巖性，主要以灰?guī)r和泥灰?guī)r為主，尚未有井位鉆遇漸新統地層[12]。中新世發(fā)育大型復合河道體系，巖性以砂巖、粉砂巖、泥頁巖為主，早中新世晚期見有明顯海平面下降，河道下切深度明顯增加，在印度扇北端喜馬拉雅山脈抬升剝蝕產生的大量沉積物質供應下，印度扇近海盆地沉積厚度大幅增加[17]。上新世至全新世期間上印度扇區(qū)域內未有大型構造活動，盆地內部持續(xù)沉降碎屑物質，水道-堤岸體系不斷加積，在地震反射界面可見明顯側向遷移[18]。

2 材料與方法

2.1 研究數據

本文所用數據收集自近年來最新采集的地震資料，采樣間隔為2 ms，道間距31.25 m，覆蓋次數96 次，炮間距為12.5 m，地震剖面以SEG-D8058 格式記錄。在記錄的地震剖面中，地震振幅強弱大致反映了沉積物的巖性[19]。

以近、中、遠物源端為空間變量，以中新世、上新世、更新世至今3 個時期為時間變量，在研究區(qū)內測線中分別在近端、中端、遠端選取三條水道-堤岸體系發(fā)育結構最為清晰的地震剖面，對中新世以來上印度扇的內部結構、水道-堤岸體系演化進行分析解釋（圖3、圖4）。

圖3 研究區(qū)水道-堤岸體系識別及劃分示意圖（中端西側）Fig.3 Identification and division of the channel-levee system in the study area (the western side of the middle end)

圖4 研究區(qū)水道-堤岸體系識別及劃分示意圖（中端東側）Fig.4 Identification and division of the channel-levee system in the study area (the eastern side of the middle end)

2.2 研究方法

2.2.1 水道-堤岸體系識別方法

本次研究參考Deptuck 等 （2003）定義的水道-堤岸體系概念，根據區(qū)域地質背景以及實際地震資料解釋成果，將研究區(qū)地震剖面數據中具備標準重力流水道結構單元（自然堤岸、水道沉積等）提取出來并進行統計劃分[9]。

水道-堤岸體系由時間上連續(xù)發(fā)育的單期水道、堤岸沉積組成，在地震剖面中表現出典型的“U”型或“V”型形態(tài)結構特征（圖5），內部地震相較為均一，具有完整的水道沉積、內堤岸、外堤岸及侵蝕基底結構，單期水道在空間上呈垂向或側向疊置并連續(xù)展布，不存在強連續(xù)地震同相軸或地層分隔，在頂、底界面為局部下切侵蝕界面[20-21]。水道-堤岸體系可以獨立發(fā)育或處于更高級次的復合體系內部，獨立發(fā)育的水道-堤岸體系表明上游發(fā)育下切水道但規(guī)模有限，活動時間較短，沉積過程中水道被淹沒或物源停止輸送導致廢棄[22]。據此，在地震反射單元中依照屬性值特征、形態(tài)結構來識別解釋水道-堤岸體系。

圖5 水道單元結構地震剖面圖Fig.5 Seismic profile of the channel-unit structure

2.2.2 水道-堤岸體系劃分方法

依照地震反射特征以及巖性分層來劃分水道-堤岸體系內部結構之間的差異性：水道沉積呈中—強振幅、低連續(xù)性雜亂反射特征，可依據強振幅、連續(xù)下凸同相軸劃分不同期次水道充填；內堤岸以弱振幅、低連續(xù)性特征為主，主要發(fā)育在水道帶內中下部位置；外堤岸內幕結構清晰，同相軸連續(xù)性較強，可根據強振幅、高連續(xù)同相軸劃分不同沉積期次[23]。此外，單期水道經外力因素影響常表現出多期疊覆的特征，在垂向及側向均有偏移疊加傾向（圖6），因此，在劃分不同級次水道-堤岸體系時應當注意水道內部地震雜亂反射的垂向連續(xù)性及延伸性。

圖6 水道-堤岸體系疊覆發(fā)育類型圖[24]Fig.6 Pattern of overlaying development of the channel-levee system[24]

2.2.3 參數統計

依據深水沉積理論中關于重力流水道的沉積特征描述[25]，水道-堤岸體系在單期沉積形成時的初始階段，其寬度與厚度常表現出強烈的正相關性，而伴隨水道-堤岸體系的延伸，在遠端處則表現出明顯的負相關性，故對水道-堤岸體系進行寬度、厚度及寬厚比統計工作，所獲得的結果可以幫助解釋研究區(qū)內近、中、遠端水道-堤岸體系的沉積結構發(fā)育情況。

本次研究主要進行測量統計的關鍵參數有：

（1）水道-堤岸體系厚度，水道沉積單元在垂向上從最高堤岸脊到水道底部的垂直距離；

（2）水道-堤岸體系寬度，水道沉積體外堤岸兩側末端之間的水平距離；

（3）水道-堤岸體系寬/厚比，水道-堤岸體系的寬度與厚度值之間的比值。

根據測量統計得到的水道-堤岸體系的寬度、厚度及寬厚比值，可以從整體上總結出水道-堤岸體系在發(fā)育過程中的規(guī)模以及下切侵蝕程度的變化，從水道-堤岸體系的幾何學形態(tài)變化及其演化來得到水道-堤岸體系的演化模式。

3 結果與討論

在深水水道內部結構、剖面形態(tài)的相互影響及外部構造活動、火山活動的制約作用共同控制下，水道沉積的發(fā)育程度往往有著顯著的差異性[26]。前人研究在深水沉積學理論中將外部影響因素對水道沉積演化過程中的控制作用已經給出較多描述，但對水道沉積內部結構、形態(tài)的發(fā)育程度等自身因素與其沉積演化的關系尚未有明確解釋[22]。因此，本次通過定量分析研究，獲取高精度的水道-堤岸體幾何學數據以進行統計學分析，為后續(xù)完善深水沉積理論及油氣勘探方向優(yōu)選提供思路。

3.1 水道-堤岸體系結構單元識別特征

在對3 個沉積時期地震剖面觀察與分析的基礎上，將各時期水道-堤岸體系結構單元進行精細解釋，比對不同時期水道-堤岸體系的形態(tài)差異，為細化幾何學特征分析提供依據[19,21]。

（1）中新世

根據中新世時期典型水道-堤岸體系地震資料解釋（圖7a），可識別出下切水道、內堤岸與外堤岸單元，下切水道單元內地震以強—弱振幅、低連續(xù)—雜亂反射為主，可依據強振幅、連續(xù)下凸同相軸劃分不同期次水道充填；內堤岸單元以弱振幅、低連續(xù)反射特征為主，主要發(fā)育在水道-堤岸體系內部中下位置；外堤岸內幕結構清晰，同相軸連續(xù)性較強，可根據強振幅、高連續(xù)同相軸劃分不同沉積期次。

圖7 中新世以來典型水道-堤岸體系地震剖面Fig.7 Seismic profile of typical channel-levee system since the Miocene

（2）上新世

從典型地震剖面來看（圖7b），該期內以多期疊置的水道-堤岸體系為主，發(fā)育有中新世以來規(guī)模最大、內幕結構最豐富的水道-堤岸體系。下切水道內幕地震反射同相軸垂向上可見側向遷移擺動，發(fā)育規(guī)模由早到晚逐漸變窄；內堤岸結構單元發(fā)育，由于水道擺動在垂向上形成多套疊置關系；外堤岸單元內幕強振幅連續(xù)同相軸發(fā)育，存在廣泛砂泥交互。

（3）更新世至今

更新世至今為印度扇發(fā)育的衰退期，該期內水道-堤岸體系在整體上仍表現為多期疊置發(fā)育（圖7c），但單期內下切水道更窄、堤岸沉積厚度加大。如圖所示，下切水道單元窄而深，地震同相軸以強振幅、低連續(xù)—雜亂反射為主，垂向上側向遷移擺動；內、外堤岸結構較為發(fā)育，外堤岸以寬泛弱振幅、中—高連續(xù)地震同相軸為主，表明內幕巖性組成均一。

3.2 幾何學特征

據新采集的二維地震剖面中水道-堤岸體系參數統計的結果（表1），除中新世由于大量沉積碎屑傾瀉于近端導致其近端處的厚度增加外，上新世、更新世至今兩個時期內水道-堤岸體系的發(fā)育情況均表現出清晰的幾何學“折返”特征，即水道在由近至遠端的規(guī)模先增大后減小。時間尺度方面，在近端、中端和遠端的水道沉積發(fā)育情況也表現出曲折的變化關系。

3.2.1 不同空間位置水道-堤岸體系幾何學特征

中新世時期來自北部的巨量山脈隆升摩擦碎屑給予近物源端豐富的沉積物質；上新世時期由于陸架向海推移，更多的粗粒沉積能夠到達中物源端位置并堆積；更新世至今，區(qū)域性沉積模式逐漸穩(wěn)定，水道-堤岸體系內部結構單元展布范圍增加[12]。距物源區(qū)遠近在很大程度上影響著水道-堤岸體系的演化成熟度，因此，將時間作為固定量，將距物源端遠近為變量，研究水道-堤岸體系在不同空間位置的形態(tài)、規(guī)模特征變化。

（1）中新世水道-堤岸體系

中新世時期水道-堤岸體系與上新世、更新世至今兩個時期的幾何學特征存在明顯差異（圖8），中物源端處水道-堤岸體系的平均寬度相較于近物源端處大幅提高，但平均沉積厚度反而明顯減?。贿h物源端處仍表現出參數緯度上的回縮，但其平均寬度仍大于近物源端處（圖8a）。該時期內水道-堤岸體系在近端與中端處均發(fā)育寬度更大、平面展布更廣的水道滯留沉積，推斷原因為中新世早期相對海平面的下降，使得陸架邊緣環(huán)境具有不穩(wěn)定性，陸架坡折區(qū)由于海底滑塌作用發(fā)育規(guī)模大小形態(tài)不一的海底峽谷，切割早期高位域時期沉積的陸架三角洲，開辟了上印度扇近海盆地內水道的物源通道。在上陸坡處由于陸坡較陡，主要發(fā)育侵蝕性水道，且物源隨深水重力流沖擊拓寬水道，至下陸坡部位，由于海底坡度變緩，水道沉積滿溢外堤，侵蝕性減弱而沉積作用加強，在中物源端及遠物源端發(fā)育更大規(guī)模的水道-堤岸體系。

表 1 中新世以來水道-堤岸體系平均寬度、平均厚度、平均寬厚比Table 1 The average width, thickness, and width-thickness ratio of the channel-levee system since the Miocene

圖8 不同空間位置水道-堤岸體系幾何學特征差異Fig.8 Geometric characteristics in different spatial positions of the channel-levee system

（2）上新世水道-堤岸體系

上新世時期，陸坡峽谷區(qū)整體向盆地推進，同時供源峽谷數量增多，規(guī)模明顯擴大[12]。盆地內水道-堤岸體系整體上呈NE-SW 向展布，水道-堤岸體系在中物源端處的平均寬度為17 608 m，平均厚度571 m，高于近端與遠端的寬度與厚度（圖8b）；遠物源端處僅有寬度回落幅度較大，平均厚度相比于中物源端處僅略有縮減，且遠物源端處水道-堤岸體系的形態(tài)似扁平透鏡體，水道滯留沉積較薄，在整體上仍表現出形態(tài)先增大后減小的折返特征。從整體上看，上新世水道-堤岸體系以水道結構單元為主，平面展布范圍較大，砂質沉積范圍廣，且中物源端的高寬厚度主要以下切水道內部砂質沉積為主。

（3）更新世至今水道-堤岸體系

更新世至今，供源峽谷在數量上有所減少[13]，盆地內水道-堤岸體系在數量上雖然有所減少，但單期次水道-堤岸體系在規(guī)模上進一步擴大。在中物源端處的水道-堤岸體系寬度與厚度的參數緯度均遠超近物源端處（圖8c），其平均寬度自近物源端水道的5 328 m 發(fā)展至中物源端處19 087 m，平均厚度自近端547 m 至中端738 m，而在遠物源端處兩個參數相比中端均大幅回落，厚度略薄于近物源端，平均寬度稍大于近物源端處，在規(guī)模上表現出典型的折返形態(tài)。相較于前兩個時期，該時期內水道結構單元展布最廣，平面分布范圍最大，砂質沉積范圍最大。

3.2.2 不同時期水道-堤岸體系幾何學特征

在不同期次內發(fā)生的專屬地質活動影響著水道-堤岸體系的形成，因此，將距物源區(qū)遠近作為固定量，時間期次為變量，研究水道-堤岸體系在同一地理位置的不同時期所形成的形態(tài)、規(guī)模特征。

（1）近物源端水道-堤岸體系

近物源端處的水道-堤岸體系幾何學特征差異圖（圖9a）顯示，中新世時期水道-堤岸體系的平均寬度為10 520 m，平均厚度為629 m，均遠超上新世與更新世的平均寬厚數值，這一特征與該時期陸域邊緣碰撞產生的大量碎屑沉降對應[15]。在中新世時期近物源端獲得更大數量級的碎屑物質，因此形成的水道-堤岸體系在3 個期次內規(guī)模最大、展布最廣；上新世在近物源端處形成的水道-堤岸體系平均厚度又薄于更新世至今時期，推斷是由于上新世5.1 MaBP 前的海平面快速上升造成了該時期內沉積厚度的差異特征，該期內水道-堤岸體朵體構造的形成位置以及水道延伸距離更遠證明了這一點。

圖9 不同時期水道-堤岸體系幾何學特征差異Fig.9 Geometric characteristics in different periods of the channel-levee system development

（2）中物源端水道-堤岸體系

中物源端處自中新世至今的水道-堤岸體系平均寬度變化幅度不大（圖9b），但平均厚度穩(wěn)定增加，水道-堤岸體系在此處的沉積演化較為穩(wěn)定，來自峽谷的物源供給持續(xù)且充足，在上新世時期來自陸源的碎屑供應通道增加了兩條峽谷來源通道，在上新世末期消失。在中物源端處，水道-堤岸體系的最厚時期為中新世（19 755 m），最薄時期為上新世（17 608 m），但上新世時期同時也發(fā)育了最多的水道-堤岸體系，上新世晚期盆地內共沉積了9 條規(guī)模不等的水道-堤岸體系。

（3）遠物源端水道-堤岸體系

根據遠物源端水道-堤岸體系幾何學特征差異（圖9c），中新世、上新世、更新世至今時期內的水道-堤岸體系在遠物源端處均表現出沉積厚度增加的趨勢，但平均寬度在總體上略有下降。由于喜馬拉雅山脈隆起產生的巨量碎屑持續(xù)供應，印度扇近海盆地的沉積物質來源充足，且遠物源端處海底坡度較緩，滿溢水道泥質沉積豐富，外堤厚度較大，水道-堤岸體在尾端易形成朵體。

3.2.3 幾何學數據統計結果分析

根據統計結果，建立不同時期各個位置水道-堤岸體系平均寬度與厚度模式圖（圖10），可以更加直觀地比較上述差異及特征。

圖10 不同時期各個位置統計結果模式圖Fig.10 Statistical models of different positions and different periods

在空間尺度方面，近物源端處的中新世時期水道-堤岸體系平均寬度與厚度明顯大于上、更新世時期，在中、遠物源端則相反。中新世時期由于海平面下降，使得陸架邊緣環(huán)境具有不穩(wěn)定性，陸架坡折區(qū)由于海底滑塌作用發(fā)育規(guī)模大小形態(tài)不等的海底峽谷，切割早期高位域時期沉積的陸架三角洲，在近物源端由于坡度較陡，主要發(fā)育了侵蝕型水道-堤岸體系，至遠物源端，由于地形坡度變緩，水道沉積侵蝕性減弱，沉積作用加強，同時由于粗粒碎屑大量堆積于近物源端，在遠物源端發(fā)育大規(guī)模多期次水道-堤岸體系復合結構，遠物源端處沉積物發(fā)生卸載，部分能量較強的水道攜帶沉積物繼續(xù)向深海流入，部分能量較弱的則會散開沉積，從而形成大規(guī)模疊置的朵體沉積。

在時間尺度方面，不同時期各個位置的水道-堤岸體系幾何學特征變化較為明顯，上印度扇內部自中新世到更新世至今呈現出由“單期水道-扁長型”到“多期水道-厚窄型”的演化特點（圖7）。中新世水道-堤岸體系多以單期發(fā)育為主，水道及天然堤內部結構簡單，不同期次水道-堤岸體系空間上相互分隔且距離較遠；上新世水道-堤岸體系多以多期疊置為主，水道及天然堤內部可根據下切侵蝕面或強振幅連續(xù)界面劃分出不同期次，不同二級體系空間上往往發(fā)生一定程度疊置；更新世至今水道-堤岸體系規(guī)模進一步擴大，以多期疊置為主，內堤岸結構清晰，不同水道-堤岸體系在空間上疊置程度加大。

3.3 上印度扇水道-堤岸體系演化階段

在海平面周期性升降旋回的不同階段，深水沉積的沉積供應類型與數量存在差異。一個理想的深水沉積層序具有4 個階段：海退期、低位域期、海侵期、高位域期，上印度扇水道-堤岸體系的演化過程亦受海平面升降約束，在其幾何學特征中可以看出深水沉積的階段性表現。

3.3.1 中新世

綜合多類地質、地球物理資料，包括二維多道地震測線（網格密度5 km×5 km、9 km×9 km）剖面解釋、鉆井數據（Kekra-1、Pak G2-1 井）以及對其寬厚參數的統計分析等[14,27-28]，對中新世上印度扇水道-堤岸體系幾何學特征、平面展布進行了分析。其中，二維地震資料分別采集自20 世紀90 年代和21 世紀初，地震數據覆蓋了陸坡至盆地超深水環(huán)境（200～3 500 m 以上）。

（1）中新世前期

中新世早期（圖11a），深水水道體系主要發(fā)育于研究區(qū)西北部（靠近陸緣一側），水道-堤岸體系的平均寬度、厚度較小，砂質沉積較少，相互之間的規(guī)模有所差異，在近物源端偶見大規(guī)模水道沉積，整體軸向呈NE-SW 向。

圖11 中新世水道-堤岸體系平面展布圖Fig.11 The development of the channel-levee system in the Miocene

（2）中新世中期

中新世中期，來自峽谷的砂質沉積物持續(xù)供給，研究區(qū)內發(fā)育有6 條水道-堤岸復合體系（圖11b），數量較早期翻倍，上印度扇深水水道沉積體系正式開始形成，且整體向研究區(qū)東部發(fā)生明顯遷移，呈NW-SE 向展布。

（3）中新世晚期

該時期研究區(qū)內共發(fā)育4 條水道-堤岸體系（圖11c），數量較中期相對減少，但每個水道-堤岸體的規(guī)模較前期增大，寬度與厚度出現明顯增加，在參數統計中出現個別水道寬、厚遠超平均值的現象，水道沉積中砂質碎屑明顯增多。在空間上進一步發(fā)生逆時針偏轉，呈NNW-SSE 向。

中新世時期為印度扇發(fā)育的初始時期，印度板塊與歐亞板塊加速擠壓碰撞，碎屑物質通過印度河充注阿拉伯海。除此之外，由于海平面下降以及印度河汛期洪水，漸新世時期于陸架邊緣處形成的退積沉積物失穩(wěn)，以滑動-滑塌-碎屑顆粒流的形式沿陸坡進入上印度扇。上印度扇在中新世時期沉積速率持續(xù)增加，在晚中新世達到（20～30）×103km3/Ma，對該時期內的水道-堤岸體系的沉積演化產生深刻影響[12]，在近物源端與遠物源端形成了中新世以來最為寬厚的水道-堤岸體系（圖12a）。

圖12 不同時期水道-堤岸體系寬厚比浮動條形圖Fig.12 Floating bar chart in width-depth ratio of different periods channel-levee system

3.3.2 上新世

綜合前人對印度扇沉積演化的研究[8,29]，結合參數統計數據分析，上新世時期陸坡峽谷區(qū)整體向上印度扇推進，提供陸源碎屑供給的峽谷數量增加，且陸源碎屑數量、規(guī)模明顯增大，中新世中后期停止、較少供源的峽谷重新開啟供源，并且在數量上增多，為上印度扇西北部水道-堤岸體系的形成提供了豐厚物質來源。因此上新世時期盆地內水道-堤岸體系的數量、規(guī)模較中新世時期有所擴大，在中物源端形成水道-堤岸體系體量上的峰值（圖12b），是上印度扇水道沉積的快速發(fā)育期。

3.3.3 更新世至今

通過對研究區(qū)內測線L1 至測線L3 剖面中水道-堤岸體系的參數統計數據進行分析，綜合區(qū)域地質演化情況[16,30-32]，由于構造活動趨于穩(wěn)定，在更新世至全新世期間通過河流輸運沉積物質不斷累積，水道-堤岸體系的沉積演化多為繼承發(fā)育，在峽谷-陸坡-盆地存在多條大規(guī)模水道-堤岸體系，研究區(qū)內的水道-堤岸體系在疊合的基礎上表現出更高的寬厚比，在中物源端水道-堤岸體系的寬厚比平均值達到中新世以來的峰值。另一方面，由于水道沉積的順暢發(fā)育，沉積物質經歷較長距離搬運，重力流沉積物的粒度在遠物源端整體偏細，水道-堤岸體系也在遠物源端發(fā)生分叉，大量細粒沉積物溢出水道形成較寬的外堤岸，故遠物源端寬厚比表現出增大的趨勢（圖12c），但水道沉積整體仍發(fā)育良好。

綜上，上印度扇水道-堤岸體系的形成主要經歷了3 個演化時期：① 中新世時期，水道-堤岸體數量較少，延伸距離短，近物源端接收大量碎屑沉降形成規(guī)模較大水道-堤岸體系；② 上新世時期，峽谷供源增加，水道數量、規(guī)模增大，延伸距離更遠，水道滯留砂質沉積范圍占比快速增加；③ 更新世至今，水道數量有所減少，但單一水道-堤岸體系規(guī)模更大，下切水道平面分布最寬，水道-堤岸體系在此時期內平穩(wěn)沉積，疊覆堆積形成復合體系。

據此，上印度扇水道-堤岸體系的形成歷程為：“單期水道-側向遷移-扁長型發(fā)育”到“多期水道-垂向疊置-厚窄型”。研究區(qū)內水道-堤岸體系在3 個時期內的發(fā)育演化具有相似的過程，由單一深水水道沉積經過遷移、疊合、繼承發(fā)育成為復合型水道-堤岸體系，單期水道沉積之上不斷發(fā)生水道疊覆，多期疊覆后外堤岸寬度逐漸減小，進一步限制了水道在平面上的寬度，使得多期水道累積后形成“厚窄型”的整體形態(tài)（圖13）。

圖13 中新世以來上印度扇整體水道-堤岸體系沉積演化模式Fig.13 Sedimentary evolution model of the Upper Indian fan integral channel-levee system since the Miocene

4 結論

（1）根據地震剖面識別出的水道侵蝕界面，上印度扇中新世以來的水道-堤岸體系大致可劃分為3 期：中新世、上新世和更新世至今。其中，水道-堤岸體系在中新世中期發(fā)生逆時針扭轉，水道整體向NW-SE 向偏轉，期間主要以單期發(fā)育為主，水道沉積內部結構簡單，未見其他期次下切侵蝕面，內堤岸發(fā)育不完全，外側主要以天然堤橫向拓展為主；上新世水道-堤岸體系垂向多期次疊覆較多，內堤岸發(fā)育，水道滯留沉積厚度增加；更新世至今水道-堤岸體系的規(guī)模進一步擴大，水道多以疊置繼承沉積存在，內部堤岸結構清晰。

（2）水道-堤岸體系在形成初期往往形成寬度、厚度均較大的形態(tài)，在后續(xù)的繼承發(fā)育過程中，后期疊覆水道-堤岸體系受到早期水道結構的限制，寬度往往與初期水道寬度相似。而上印度扇水道-堤岸體系在3 個階段的發(fā)育初期均表現出寬度大、深度小的發(fā)育特點，依據幾何學特征分析，中新世以來上印度扇水道-堤岸體系的發(fā)育存在清晰的幾何學“折返”特征，在形成過程中表現出由“寬淺型”結構向“窄深型”結構發(fā)育的深水沉積特征。