陸相斷陷盆地基準面調控下的古地貌要素耦合控砂機制

2023年12月28日發(fā)(作者：白色身影)

陸相斷陷盆地基準面調控下的古地貌要素耦合控砂機制

董桂玉;何幼斌

【摘 要】針對陸相斷陷盆地砂體分布規(guī)律的復雜性,提出一種立足于整個“物源-搬運-沉積”過程的基準面調控下物源體系、溝谷體系、坡折體系3大古地貌要素耦合的砂體預測方法.該控砂機制以基準面為杠桿,以靠近湖盆邊緣的平衡位置為支撐點,以古地貌要素為研究對象,強調動態(tài)因素調控靜態(tài)因素,并充分考慮了流態(tài)轉換和砂體成因.古地貌要素耦合方式理論上有8種,分別對應最差至最優(yōu)的不同耦合沉積效應.在基準面升降過程中“蹺蹺板”效應的影響下,陸相斷陷盆地中古地貌要素的耦合方式發(fā)生改變,導致砂體的成因、遷移方式和沉積環(huán)境等顯著變化,進而控制砂體的分布規(guī)律.在該控砂機制指導下,分析了蘇北盆地高郵凹陷和北部灣盆地潿西南凹陷的砂體發(fā)育規(guī)律,取得了良好的砂體預測效果,驗證了控砂機制的有效性和實用性.

【期刊名稱】《石油勘探與開發(fā)》

【年(卷),期】2016(043)004

【總頁數(shù)】11頁(P529-539)

【關鍵詞】陸相斷陷盆地;基準面;古地貌;合方式;控砂機制;蘇北盆地;北部灣盆地

【作 者】董桂玉;何幼斌

【作者單位】華北理工大學礦業(yè)工程學院;長江大學地球科學學院

【正文語種】中 文

【中圖分類】TE122.2

目前陸相復雜斷陷盆地的控砂機理主要體現(xiàn)在古地貌控砂（包括溝谷控砂、坡折帶控砂）和層序控砂兩方面。古地貌控砂方面，國外以Normark W R和Nardin T

R等人關于古地貌控制下的深水扇研究成果為代表[1-2]，國內(nèi)自從勝利油田在20世紀90年代提出了利用溝-扇對應關系找砂礫巖體的勘探思路，涌現(xiàn)出一批古地貌控砂理論[3-13]。在層序控砂方面，隨著Cross倡導的高分辨率層序地層學理論[14]的引入，國內(nèi)掀起了陸相層序控砂研究的熱潮[15-21]。無論是古地貌控砂理論還是層序控砂機制，在油田勘探開發(fā)實踐中均起到了重要指導作用。

但陸相斷陷盆地由于斷裂系統(tǒng)發(fā)育、多物源供給、相帶復雜，砂體分布范圍廣且類型繁多，既有牽引流成因又有重力流成因，從而導致陸相斷陷盆地砂體展布規(guī)律尤為復雜。此外，層序界面附近不一定砂體富集，砂體的發(fā)育趨勢未必與基準面升降步調一致；溝谷發(fā)育的坡折帶下方未必一定是砂質扇體，而往往為大規(guī)模的泥質扇體，甚至缺乏扇體，反而缺乏明顯溝谷體系的坡折帶下方發(fā)育一定規(guī)模的沉積體；各類沉積體也不一定全為規(guī)則扇體，在平面上往往呈不規(guī)則、連續(xù)或不連續(xù)的舌形體分布。上述復雜情況的出現(xiàn)，給古地貌和層序控砂機理帶來了挑戰(zhàn)，甚至對兩種控砂機理產(chǎn)生了質疑。回顧以往研究，針對某一陸相斷陷盆地或凹陷，往往強調物源體系、溝谷體系、坡折體系和基準面旋回中的一個或幾個因素對相帶或砂體的控制作用，很少將這4種因素結合起來考慮，隨著“源-匯”時空耦合控砂原理的提出[22]，突破了陸相復雜斷陷盆地砂體分布規(guī)律預測方面的瓶頸。“源-匯”時空耦合控砂原理強調的是，在一個復雜的陸相斷陷盆地中，一個完整的源-匯系統(tǒng)包括山地、溝谷、坡折、湖盆4大地貌要素，要在復雜的陸相斷陷盆地找到砂巖富集區(qū)，必須找到一個完整的“源-匯”時空耦合系統(tǒng)[22]。但是筆者在近幾年的實際研究過程中發(fā)現(xiàn)，在很多溝谷體系不發(fā)育的地區(qū)，往往也會形成成因復雜的砂體富集區(qū)，并具有相當規(guī)模，尤其是在構造活躍期，此類地質現(xiàn)象更為明顯，常伴生大量風暴巖和震積巖等事件性沉積作用的產(chǎn)物。

在借鑒前人研究成果的基礎上，基于質能守恒定律，結合“源-匯”時空耦合控砂理念和Shanmugam G的沉積物重力流理論及砂質碎屑流分布模式[23-24]，提出基準面調控下的古地貌要素耦合的陸相復雜斷陷盆地控砂機制。此控砂機制是以基準面為杠桿，以靠近湖盆邊緣的平衡位置（沉積過路狀態(tài)）為支撐點，以古地貌要素為研究對象，立足于整個“源區(qū)-搬運-沉積”過程的物源體系（梁）+溝谷體系（溝）+坡折體系（坡）3大古地貌要素耦合的陸相斷陷盆地砂體預測技術（見圖1）。此控砂機制不僅強調多因素在時空上有效配置，還強調動態(tài)因素調控靜態(tài)因素，并充分考慮流態(tài)轉換和砂體成因等影響因素。

在陸相復雜斷陷盆地中，古地貌對沉積砂體分布起重要的控制作用。表征古地貌的要素分為2類，一類是與古地貌屬性相關的要素，包括厚度和古水深等；另一類是與古地貌特征相關的要素，包括物源、溝谷、隆起、坡折帶和凹陷等。古地貌要素（尤指物源、溝谷和坡折帶）對砂體分布的影響十分明顯，物源區(qū)的繼承性、供給方式和母巖性質直接影響沉積砂體的規(guī)模和巖石類型；溝谷除了起輸砂通道作用外，通常還是砂體優(yōu)先充填的部位；坡折帶對砂體主要起到分異和聚集作用，即前人提出的“斷坡控砂”理論[7-8]。

陸相斷陷盆地古地貌要素耦合具體體現(xiàn)在物源體系（梁）、溝谷體系（溝）和坡折體系（坡）各自發(fā)育程度的8種耦合方式（見表1）。其中，物源的有效性直接影響耦合控砂結果，當“梁”差時，耦合結果為最差—較差，僅在局部地區(qū)存在少量牽引流成因砂體和塊體-沉積物重力流砂體；當存在有效物源供給時，耦合結果為較優(yōu)—最優(yōu)（“溝”差、“坡”差時除外），尤其是“梁”、“溝”、“坡”均優(yōu)的組合，充分體現(xiàn)出“源-匯”時空耦合控砂理念。

此外，“梁”優(yōu) +“溝”優(yōu) +“坡”差組合相當于“梁”優(yōu) +“溝”優(yōu)兩要素耦合，沉積物也可被搬運較遠距離，沉積砂體多為牽引流和部分洪水重力流成因，在陸相斷陷湖盆的緩坡地帶常見此耦合效應下大規(guī)模展布的各類三角洲朵葉體。需要

特別注意的是，“梁”優(yōu) +“溝”差 +“坡”優(yōu)組合在很大程度上等同于“梁”優(yōu) +“坡”優(yōu)兩要素耦合，由于砂體自身重力或受外界激發(fā)因素（地震、風暴等）影響，在坡腳及較近距離范圍內(nèi)可發(fā)育大量塊體-沉積物重力流成因砂體，這在巖性地層油氣藏勘探中非常重要，也是與“源-匯”時空耦合控砂思想最大的不同之處。

上述古地貌要素耦合的控砂效應在國內(nèi)外沉積物理模擬實驗中得到了有效佐證。

①“梁”差 +“溝”差 +“坡”差耦合。文沾等開展的低緩斜坡（約2.2°）背景下辮狀河三角洲沉積模擬實驗中，認為枯水期因水流較弱，河道具有變淺變窄的消亡趨勢，僅出現(xiàn)細粒沉積[25]。

②“梁”差 +“溝”差 +“坡”優(yōu)耦合。劉忠保等在沉積物重力流砂體形成與分布的沉積模擬實驗中證實[26]，沉積物重力再搬運形成重力流時需要保證作塊體運動下滑所需的黏度，即塊體滑動所需的碎屑物質必須含有一定的泥質，如果泥質含量高于15%，處于較陡溝谷不發(fā)育的斜坡上，在受到外力（如震動、風暴等）的強烈作用時，少量泥質沉積物發(fā)生滑塌，在坡腳附近形成重力流成因的泥質不規(guī)則體。

③“梁”差 +“溝”優(yōu) +“坡”差耦合、“梁”差 +“溝”優(yōu) +“坡”優(yōu)耦合。王俊輝等開展的低緩斜坡背景下三角洲沉積的物理模擬實驗表明[27]，在水流流量和泥沙輸入量可變的條件下，三角洲生長是多次侵蝕與沉積交替的結果，其中枯水期由于含沙量小、水量小，河道發(fā)育少且穩(wěn)定，侵蝕作用大于沉積作用，表現(xiàn)為“削高填低”，河道變深，河流自身攜帶以及侵蝕的少量沉積物在河口處沉積，如果流量過小，能量過弱，則在先期河道的局部出現(xiàn)“溝”的優(yōu)先充填效應。

先期在河口處的少量沉積物，如果存在發(fā)育良好的“坡”，由于斜坡高部位的砂質沉積物黏性小、穩(wěn)定性較差，在外力強烈作用下，砂質沉積物發(fā)生滑塌，在坡腳附近形成少量塊體-重力流砂體[26]。張春生等針對扇三角洲形成過程及演變規(guī)律的

沉積模擬實驗證明，隨著洪水期過渡到枯水期，可以由重力流沉積轉換為牽引流沉積，尤其是在枯水期，僅出現(xiàn)少量牽引流成因細粒砂體沉積[28]。

④“梁”優(yōu) +“溝”差 +“坡”差耦合。王穎等通過沉積物理模擬實驗發(fā)現(xiàn)[29]，重力流滑動的臨界坡度為0.1°，滑動時坡度不是關鍵因素，決定重力流滑動距離和范圍的是坡折的形態(tài)。劉忠保等通過沉積模擬實驗發(fā)現(xiàn)，洪水型重力流的形成不需要較大的高差和較陡的坡度，臨界坡度預計在2°～3°[30]。證實在“梁”優(yōu)

+“溝”差 +“坡”差耦合中可存在少量洪水型重力流砂體，此種沉積效應的必要前提是存在有效物源供給。劉忠保等開展的沉積模擬實驗證明，泥質含量對重力流的形成和發(fā)育非常重要[26]，當泥質含量低于10%時為牽引流沉積，并形成一定規(guī)模的片流沉積。

⑤“梁”優(yōu) +“溝”差 +“坡”優(yōu)耦合。鄢繼華等、張關龍等針對三角洲前緣滑塌體開展了一系列沉積模擬實驗[31-33]，證明了三角洲前緣存在無觸發(fā)機制的天然重力流滑塌、地震和波浪誘發(fā)的滑塌等類型，進一步佐證了只要存在充足的物源供應和一定規(guī)模的坡折帶，即“梁”優(yōu) +“坡”優(yōu)耦合，會在坡腳及附近發(fā)育大量塊體-沉積物重力流砂體，深水區(qū)也可能發(fā)育少量沉積物重力流砂體。結合“梁”優(yōu) +“溝”差 +“坡”差耦合結果，隨著水流強度和泥質含量的降低，發(fā)育部分牽引流沉積。劉忠保等針對砂質碎屑流沉積模擬實驗的結果表明，在溝谷體系不發(fā)育的情況下，砂質碎屑流大部分聚集在斜坡中下部及坡腳地帶，并沒有直接進入湖底平原[30]。

⑥“梁”優(yōu) +“溝”優(yōu) +“坡”差耦合。劉忠保等、劉銳娥等、朱永進等針對寬緩斜坡背景下的淺水三角洲開展的沉積模擬實驗佐證了陸相斷陷盆地緩坡帶大面積牽引流成因砂體的分布機理[34-36]。即便在坡折帶發(fā)育不佳的低坡度背景下（即“坡”差），只要具有充足的物源供給和數(shù)量眾多的溝谷體系（即“梁”優(yōu)

+“溝”優(yōu)），沉積物也會順緩坡被搬運較遠距離，呈較大面積分布，但缺乏流態(tài)

轉換的平臺，砂體多為牽引流成因，只發(fā)育少量洪水重力流砂體。王俊輝等開展的低坡度背景下三角洲沉積的物理模擬實驗結果也表明[27]，在三角洲生長過程中，洪水期由于含沙量大、河道遷移迅速，侵蝕作用小于沉積作用，表現(xiàn)為“填低補平”，有助于三角洲的整體均勻推進及垂向加厚。

⑦“梁”優(yōu) +“溝”優(yōu) +“坡”優(yōu)耦合。張春生等、鄢繼華等分別針對扇三角洲開展了沉積模擬實驗[28,37]，證明在該耦合效應下，扇三角洲的形成是突發(fā)性洪流與常態(tài)水流交替作用的結果，洪水期以碎屑流或泥石流沉積為主，平水期以牽引流沉積為主，在湖平面下降期間，隨著物源供給的增加，溝谷體系中的水流及其攜帶的大量碎屑物質幾乎全部被搬運到扇體前端，大大增加了扇體疊合體的分布范圍。劉暉等針對沉積坡折帶控砂的沉積模擬實驗結果證明[38]，低水位時期，該耦合效應控制了下切河谷-低位三角洲體系的發(fā)育。劉忠保等針對砂質碎屑流的沉積模擬實驗結果表明[30]，隨著斜坡帶深切谷開始發(fā)育，水流集中，在該耦合效應作用下，斜坡帶中下部堆積的沉積物被帶往湖區(qū)，導致湖區(qū)中碎屑流砂體規(guī)模越來越大，并沿深切谷水流延伸方向呈朵狀向湖底平原展布。

此外，在“梁”優(yōu) +“溝”優(yōu) +“坡”優(yōu)耦合效應的影響下，其他幾種古地貌要素耦合的沉積效應最優(yōu)方面都能充分體現(xiàn)出來，從而呈現(xiàn)出各種成因砂體廣泛分布及不同期次砂體相互疊加的局面。

基準面（指一種非物理面，假想勢能面）的升降狀態(tài)及過程與沉積動力學存在著極其密切的關系[17-18]。基準面變化會影響物源區(qū)規(guī)模和物源供給方式、斷槽及斷溝的輸砂和充填效應、構造坡折帶對砂體的分異與聚集作用。因此在基準面的升降過程中，研究古地貌要素耦合的控砂效應，可以比較準確地預測砂體分布規(guī)律。

結合盆山耦合思想，以基準面為杠桿（“蹺蹺板”），以靠近湖盆邊緣的平衡位置為支撐點（“蹺蹺板”支點），以造山帶（物源區(qū)）和沉積盆地為杠桿兩端元，以古地貌要素為研究對象，構建起“蹺蹺板”系統(tǒng)。

基準面下降期間，非物理面（基準面）與物理面（古地貌）的交點作為支撐點，其平衡位置向湖盆遷移，母巖物源區(qū)和再侵蝕的沉積物補給區(qū)大面積向湖盆方向擴展，母巖物源區(qū)一側的“力臂”長度增加，由于物源區(qū)的“加重”而導致“蹺蹺板”失衡，若再次達到相對平衡位置，母巖物源區(qū)和沖積相沉積區(qū)必然遭受廣泛的侵蝕。由于溝谷體系的落差和下蝕力逐漸增大，導致下切河谷發(fā)育，且具有向湖盆內(nèi)進一步伸展的趨勢。因構造運動而產(chǎn)生的各類坡折帶或斷槽、斷溝無論分布在支撐點哪一側，皆主要起輸送通道作用，從而導致湖盆內(nèi)外，“梁”、“溝”、“坡”耦合控砂效應逐漸變優(yōu)，沉積砂體向湖盆內(nèi)大量遷移，當基準面下降到接近最低點位置時，湖盆邊緣基本處于補償—過補償沉積環(huán)境，沉積砂體甚至可到達湖盆中央?yún)^(qū)域（見圖2）。基于能量守恒原理和流態(tài)轉化原理，坡折帶處的水攜砂質沉積物除由于勢能-動能的轉換而促使流速增加外，還可轉換為洪水型沉積物重力流，但由于水動力條件過強，往往會抵消坡折帶的“斷坡控砂”效應；由于自身重力失衡或外界激發(fā)，湖盆內(nèi)沉積速率過高的地區(qū)可出現(xiàn)規(guī)模可觀的“梁”優(yōu) +“坡”優(yōu)耦合效應下的塊體-沉積物重力流砂體。

此時期，在“蹺蹺板”效應的影響下，陸上沖積相沉積區(qū)多遭受剝蝕，規(guī)模較小，湖盆邊緣寬緩的緩坡地帶，由于“梁”、“溝”有逐漸變好的趨勢，雖然緩坡坡折帶發(fā)育程度較低，但局部地區(qū)受構造運動影響坡折帶也較發(fā)育，整體上處在“梁”優(yōu) +“溝”優(yōu) +“坡”差和“梁”優(yōu) +“溝”優(yōu) +“坡”優(yōu)的耦合效應下，導致淺水（辮狀河）三角洲朵葉體的發(fā)育范圍逐漸擴大，牽引流砂體占絕對主導地位，由于自身重力失衡或外界激發(fā)，三角洲前緣前端、前三角洲和濱淺湖中可發(fā)育“梁”優(yōu) +“坡”優(yōu)耦合效應下的塊體-沉積物重力流砂體，砂體達到一定規(guī)模后可形成斜坡扇（含不規(guī)則體和規(guī)則扇）或滑塌型湖底扇（含不規(guī)則體和規(guī)則扇）；湖盆邊緣狹窄的陡坡地帶，由于“梁”優(yōu) +“溝”優(yōu) +“坡”優(yōu)的耦合效應導致扇三角洲、近岸水下沖積扇和洪水型的近岸水下扇（含不規(guī)則體和規(guī)則扇）發(fā)育，朵葉體

規(guī)模較大。綜合湖盆邊緣相帶發(fā)育類型和沉積砂體的延伸程度，湖盆中央可被各類三角洲前緣砂體和一定規(guī)模的湖底扇（含不規(guī)則體和規(guī)則扇）所充填。

基準面上升期間，支撐點向陸地一側遷移，母巖區(qū)和再侵蝕的沉積物補給區(qū)大面積向陸地一側退縮，母巖源區(qū)一側的“力臂”長度減小，由于物源區(qū)的“失重”而導致“蹺蹺板”失衡，若再次達到相對平衡位置，再侵蝕的沉積物補給區(qū)則演變?yōu)槌练e區(qū)，主要被沖積相沉積區(qū)的砂礫巖體和上超的細粒砂體或泥質巖類所充填。此時期，由于溝谷體系的落差和下蝕力逐漸減小，溝谷體系中的下切河谷的發(fā)育程度有所降低，支撐點向湖盆一側因構造運動而產(chǎn)生的各類坡折帶或斷槽、斷溝皆主要顯現(xiàn)坡腳聚集或溝谷優(yōu)先充填效應或細化作用，輸砂能力較差，從而導致湖盆內(nèi)“梁”、“溝”、“坡”耦合控砂效應逐漸變差，較粗粒砂體主要被截留在陸地沖積相沉積區(qū)和湖盆邊緣，可被搬運至湖盆內(nèi)的沉積砂體數(shù)量減少，粒度變細，當基準面上升到接近最高點位置時，湖盆內(nèi)基本處于弱補償—欠補償沉積狀態(tài)（見圖3），最終直至支撐點消失，“蹺蹺板”效應暫時停止。考慮到構造活動和底床摩擦力減小的影響，先期或同期沉積物（巖）在“梁”優(yōu)+“坡”優(yōu)（此“梁”為湖盆邊緣各類沉積體）的耦合效應下，湖盆邊緣尤其是陡坡地帶由于明顯的“水力躍遷”可存在規(guī)模可觀的塊體-沉積物重力流砂體。

此時期，在“蹺蹺板”效應的影響下，陸上沖積相沉積區(qū)規(guī)模較大，湖盆邊緣寬緩的緩坡地帶由于“梁”（特指母巖區(qū)）、“溝”有逐漸變差的趨勢，加上緩坡坡折帶的發(fā)育程度整體上較低，導致“梁”+“溝”+“坡”的耦合沉積效應逐漸變差，淺水（辮狀河）三角洲朵葉體逐漸萎縮，由于水流作用的減弱及波浪、湖流等因素的增強，局部地區(qū)可見濱淺湖灘壩，由于受底床摩擦力減小的影響，可抵消部分砂體退積的影響，在自身重力失衡或在外界激發(fā)條件的影響下，三角洲前緣前端、前三角洲和濱淺湖中可出現(xiàn)大量“梁”優(yōu) +“坡”優(yōu)（此處的“梁”為三角洲前緣本身，“坡”多為沉積坡折帶和部分構造坡折帶）耦合效應下的塊體-沉積物重力

流砂體，形成較大規(guī)模的滑塌型湖底扇（含不規(guī)則體和規(guī)則扇）或斜坡扇（含不規(guī)則體和規(guī)則扇）和部分重力流溝道；湖盆邊緣狹窄的陡坡地帶，雖然“梁”（特指母巖區(qū)）有逐漸變差的趨勢，但疊合“蹺蹺板”效應，陡坡地帶的扇三角洲、近岸水下沖積扇朵葉體規(guī)模縮減并不明顯，并在“梁”優(yōu) +“坡”優(yōu)（此處“梁”為近岸沖積扇和扇三角洲沉積朵葉體）的耦合效應、底床摩擦力減小和“水力躍遷”的共同影響下，滑塌型近岸水下扇（含不規(guī)則體和規(guī)則扇）和帶供給水道的湖底扇及部分重力流溝道發(fā)育，朵葉體規(guī)模較大。綜合湖盆邊緣相帶發(fā)育類型和沉積砂體的延伸程度，湖盆中央可被規(guī)模可觀的滑塌型湖底扇（含不規(guī)則體和規(guī)則扇）及部分重力流溝道所充填。

考慮到陸相斷陷盆地相帶分布的復雜性，緩坡也可以發(fā)育扇三角洲，同樣在陡坡帶也可出現(xiàn)各類細粒三角洲，其控砂內(nèi)涵與上述相同。

4.1 蘇北盆地高郵凹陷的控砂模式

高郵凹陷在構造上位于蘇北盆地東臺坳陷中部，古近系戴南組沉積時期為陸相復雜斷陷盆地，斷裂將凹陷由北向南切割成北部斜坡帶、中央深凹帶和南部斷階帶3個次一級構造單元。沉積相類型主要有曲流河三角洲、辮狀河三角洲、扇三角洲、近岸水下沖積扇、湖底扇和湖泊等[39]。高郵凹陷戴南組砂體既有牽引流成因又有沉積物重力流成因（包括滑坡堆積物、砂質碎屑流和濁流等），此外還受古風暴、古地震和古生物活動等因素的影響，造就了砂體成因的復雜性和類型的多樣性，牽引流成因的砂體可分布在各個沉積環(huán)境中，但重力流成因的砂體分布則具有一定不均勻性，尤其以扇三角洲、近岸水下沖積扇、近岸水下扇和湖底扇最為典型[39]。凹陷內(nèi)不同尺度、產(chǎn)狀和規(guī)模的斷層縱橫交錯、互相疊置，使得古地貌要素耦合效應復雜多變。高郵凹陷戴南組劃分為兩個長期基準面旋回，本文結合其中一個長期基準面的升降過程來論述古地貌要素耦合效應下砂體分布規(guī)律。

4.1.1 基準面上升期間耦合效應下的砂體分布規(guī)律

北部斜坡帶周緣物源區(qū)母巖類型以變質巖和火成巖為主，為有效物源，但粒度偏細；溝谷體系主要以小—中型下切河谷為主，斷槽數(shù)量較少且規(guī)模小；坡折帶除中部地區(qū)外數(shù)量少、規(guī)模較小，在剖面上多呈順—正向斷階型，平面上多為平行—亞平行狀；牽引流成因砂體缺乏明顯的流態(tài)轉換（見圖4）。隨著超長期基準面上升，“梁”、“溝”有逐漸變差的趨勢，導致“梁”+“溝”+“坡”的耦合沉積效應逐漸變差，不同地區(qū)的三角洲朵葉體逐漸萎縮，甚至在東部地區(qū)消亡。但北斜坡中部地區(qū)距離柘垛低凸起物源區(qū)相對較近且坡折帶較其他地區(qū)發(fā)育，“梁”+“溝”+“坡”的耦合結果好于北斜坡東部和西部地區(qū)，導致中部地區(qū)的辮狀河三角洲朵葉體明顯較東、西部地區(qū)發(fā)育。利用基準面調控下的古地貌要素耦合控砂機理判定，永安北部地區(qū)辮狀河三角洲前緣砂體有進一步向其前端延伸的可能，并跨過漢留斷層。

南部陡坡帶周緣物源區(qū)母巖類型同樣以變質巖和火成巖為主，由于至物源區(qū)距離較北斜坡近，粒度較粗；溝谷體系以小—中型下切河谷和斷槽為主，并發(fā)育一條控砂斷裂調節(jié)帶；坡折帶發(fā)育且類型豐富，在剖面上多呈順—正向斷階型，平面上呈平行—亞平行狀、交叉狀、帚狀和梳狀；砂體成因復雜，既有牽引流成因也有塊體-沉積物重力流成因，流態(tài)轉換和“水力躍遷”效應明顯（見圖4）。隨著超長期基準面上升，“梁”、“溝”有逐漸變差的趨勢，導致“梁”+“溝”+“坡”的耦合沉積效應逐漸變差，但疊合“蹺蹺板”效應，南部陡坡帶的扇三角洲和近岸水下沖積扇的扇體規(guī)模雖有縮減但并不明顯，其中真武—曹莊地區(qū)處于真武斷裂調節(jié)帶附近，富民南部地區(qū)斷槽和下切河谷較發(fā)育，兩個地區(qū)的“梁”+“溝”+“坡”耦合結果優(yōu)于陡坡帶其他地區(qū)，扇三角洲朵葉體規(guī)模較大。利用基準面調控下的古地貌要素耦合控砂機理判定真武—曹莊地區(qū)的扇三角洲前緣砂體向靠近邵伯次凹一側延伸的可能性大，富民地區(qū)的扇三角洲前緣砂體則可向樊川次凹和劉五舍次凹兩側延伸，周莊北部地區(qū)的扇三角洲前緣砂體可向花家莊南

部和周莊中部延伸。

中央深凹帶北側漢留斷層附近和南部陡坡帶由于受底床摩擦力減小的影響，可抵消部分砂體退積的影響，在自身重力失衡或外界激發(fā)條件影響下，北斜坡三角洲前緣砂體和南部陡坡帶扇三角洲前緣及近岸水下沖積扇扇端砂礫巖體可提供充足的物源供給，處于“梁”優(yōu) +“坡”優(yōu)和局部“梁”優(yōu) +“溝”優(yōu) +“坡”優(yōu)耦合效應下，導致深凹帶內(nèi)發(fā)育較大規(guī)模的滑塌型湖底“扇”，且有逐漸增多的趨勢。

4.1.2 基準面下降期間耦合效應下的砂體分布規(guī)律

北部斜坡帶周緣物源區(qū)母巖類型以火成巖為主，存在部分變質巖，砂體粒度較粗；溝谷體系主要以中—大型下切河谷為主，斷槽數(shù)量較少；順—正向斷階型坡折帶發(fā)育（西部地區(qū)除外），平面上多為平行—亞平行狀；牽引流成因砂體具有一定程度的流態(tài)轉換效應。隨著超長期基準面的下降，“梁”、“溝”有逐漸變好的趨勢，導致“梁”+“溝”+“坡”的耦合沉積效應逐漸變好，北斜坡中部、東部和西部地區(qū)的辮狀河三角洲朵葉體規(guī)模逐漸擴展且明顯增大。其中，北斜坡中部、東部地區(qū)距離柘垛低凸起物源區(qū)相對較近且坡折帶較其他地區(qū)發(fā)育，“梁”+“溝”+“坡”的耦合結果優(yōu)于西部地區(qū)，導致中部地區(qū)的辮狀河三角洲朵葉體非常發(fā)育。利用基準面調控下的古地貌要素耦合控砂機理判定北斜坡的（辮狀河）三角洲前緣砂體跨過漢留斷層進入深凹帶，并明顯抵消了漢留斷層的“斷坡控砂”效應（見圖5）。

南部陡坡帶周緣物源區(qū)母巖類型同樣以火成巖為主，少量變質巖，由于距離物源區(qū)較北斜坡近，粒度更粗；溝谷體系主要以中型下切河谷和斷槽為主，并發(fā)育一條控砂斷裂調節(jié)帶；坡折帶發(fā)育且類型豐富，在剖面上多呈順—正向斷階型，平面上有平行—亞平行狀、交叉狀、帚狀和梳狀；砂體成因復雜，既有牽引流成因也有塊體-沉積物重力流成因，流態(tài)轉換效應有所降低。隨著超長期基準面下降，“梁”+“溝”+“坡”的耦合沉積效應逐漸變優(yōu)，扇三角洲和近岸水下沖積扇的

扇體規(guī)模擴展明顯，同樣真武—曹莊和富民南部地區(qū)的“梁”+“溝”+“坡”耦合結果優(yōu)于其他地區(qū)，扇三角洲朵葉體規(guī)模較大，隨著基準面降低，徐家莊地區(qū)的近岸水下沖積扇演變?yōu)樯热侵蕖＠没鶞拭嬲{控下古地貌要素耦合控砂機理判定扇三角洲前緣和近岸水下沖積扇扇端砂礫巖體進入深凹帶（見圖5）。

此時期的深凹帶幾乎被北斜坡的（辮狀河）三角洲前緣砂體和南部陡坡帶的扇三角洲前緣、近岸水下沖積扇扇端砂礫巖體充滿。

4.2 北部灣盆地潿西南凹陷的控砂模式

潿西南凹陷位于北部灣盆地西北緣，是一個三級構造單元，北起潿西南斷層，南至潿西南低凸起。潿洲10-3油田主要位于潿西南凹陷南部1號斷層下降盤（見圖6）。其中，古近系流沙港組三段是潿西南凹陷主要勘探目的層段。北部灣盆地經(jīng)歷了3次張裂和裂后沉降，流三段沉積時期處于始新世的第2次張裂的初始斷陷期，構造應力發(fā)生順時針方向旋轉，在北東東—南西西向拉張應力作用下，產(chǎn)生了具有控坳作用的1號斷層，沉降中心位于斷層中段下降盤。潿洲10-3油田流三段沉積時期主要發(fā)育沖積扇、扇三角洲和湖泊3種沉積相類型[40]。沉積砂體分布范圍廣且類型較多，既有牽引流成因，又有塊體-沉積物重力流成因。此外還受構造運動和古生物活動等因素的影響，從而導致流三段沉積時期砂體分布規(guī)律復雜。潿洲10-3油田流三段可劃分為兩個長期基準面旋回，由于長期基準面旋回主要為上升半旋回厚度遠遠大于下降半旋回的極端不對稱變異型，因此結合長期基準面的上升過程來論述古地貌要素耦合效應下不同沉積體系砂體的分布規(guī)律。

4.2.1 超長期基準面上升初期耦合效應下的沖積扇-洪泛平原沉積體系的砂體分布規(guī)律

基準面上升初期，周緣物源區(qū)母巖類型以變質巖和火成巖為主，少量沉積巖，粒度較粗、供給量不均且遠近不一；不同地區(qū)的溝谷體系發(fā)育程度有差異，溝谷類型以U型和W型為主；此時期的同沉積坡折帶初步具備控砂條件。研究區(qū)主要為沖積

扇沉積，沖積平原上非水道化砂（泥）質碎屑流不規(guī)則體局部富集。隨著長期基準面的上升，“梁”、“溝”有逐漸變差的趨勢，導致“梁”+“溝”+“坡”的耦合沉積效應逐漸變差，研究區(qū)內(nèi)沖積扇朵葉體呈逐漸萎縮的趨勢。其中，研究區(qū)北部在“梁”+“溝”+“坡”整體上配置較好的地區(qū)，沖積扇的規(guī)模較大，向內(nèi)坡延伸較遠；南部地區(qū)缺少同沉積坡折帶，但從地震分頻預測砂體平面圖看，在南部外圍區(qū)，“梁”+“溝”整體配置好，預測形成了規(guī)模較大的沖積扇朵葉體。利用基準面調控下的古地貌要素耦合控砂機理判定，隨著基準面上升，沖積扇砂礫巖體在自身重力失衡或在外界激發(fā)條件的影響下，研究區(qū)中部地區(qū)可存在部分沖積平原上非水道化砂（泥）質碎屑流不規(guī)則體，并且在“蹺蹺板”效應的影響下有逐漸增多的趨勢（見圖6）。

4.2.2 超長期基準面上升后期耦合效應下的扇三角洲-湖泊沉積體系的砂體分布規(guī)律

基準面上升后期，周緣物源區(qū)母巖類型以巖漿巖為主，少量變質巖，物源供給總量減少且不均；溝谷類型以W型和U型為主，此時期的同沉積坡折帶已具備控砂條件。研究區(qū)主要發(fā)育扇三角洲和湖泊沉積，其中扇三角洲前緣砂體和水下非水道化砂（泥）質碎屑流不規(guī)則體發(fā)育。隨著長期基準面上升，“梁”、“溝”有逐漸變差的趨勢，導致“梁”+“溝”+“坡”的耦合沉積效應逐漸變差，研究區(qū)內(nèi)扇三角洲朵葉體呈逐漸萎縮的趨勢。其中，研究區(qū)北部由于“梁”+“溝”+“坡”整體配置較好，扇三角洲規(guī)模較大，向內(nèi)坡延伸較遠；南部地區(qū)由于缺少同沉積坡折帶的存在，且外圍區(qū)“梁”+“溝”整體上配置一般，預測的扇三角洲朵葉體規(guī)模較小。利用基準面調控下的古地貌要素耦合控砂機理判定，隨著基準面上升，由于受底床摩擦力減小的影響，可抵消部分砂體退積的影響，在自身重力失衡或在外界激發(fā)條件的影響下，南北兩端的扇三角洲前緣砂體可以提供有效的物源供給，處于“梁”優(yōu) +“坡”優(yōu)和局部“梁”優(yōu) +“溝”優(yōu) +“坡”優(yōu)耦合效應下，導致研究區(qū)中部水下非水道化砂（泥）質碎屑流不規(guī)則體相對發(fā)育，且有逐漸增多的趨勢

（見圖7）。

在論述蘇北盆地高郵凹陷和北部灣盆地潿西南凹陷的控砂實例過程中，僅重點剖析了長期基準面旋回升降過程中耦合效應下的砂體分布規(guī)律，在實際應用中應更注重高頻低級次基準面旋回框架下的耦合控砂效應，從而提高陸相復雜斷陷盆地砂體預測的準確率。

針對陸相斷陷盆地中砂體分布規(guī)律的復雜性，提出了基準面調控下的物源體系（梁）+溝谷體系（溝）+坡折體系（坡）3大古地貌要素耦合的控砂機制。古地貌要素耦合方式理論上有8種，分別對應最差至最優(yōu)的不同耦合沉積效應；在基準面升降過程中“蹺蹺板”效應的影響下，陸相斷陷盆地中古地貌要素的耦合方式發(fā)生改變，導致砂體的成因、遷移方式和沉積環(huán)境等顯著變化，進而控制砂體的分布規(guī)律。

將基準面調控下的古地貌要素耦合控砂理論先后應用于蘇北、北部灣及渤海灣等陸相復雜斷陷盆地的砂體分布規(guī)律研究中，取得了良好的砂體預測效果。但在實踐應用中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，如在大多數(shù)情況下只是恢復研究區(qū)的相對古地貌，對于古地貌要素“梁”、“溝”、“坡”的描述多半停留在定性—半定量化的程度，絕對古地貌的古水深、剝蝕厚度和壓實厚度等屬性要素的計算還存在一定難度，進而影響了砂體預測的準確度。此外，對于文中提到的“流態(tài)轉換”效應，在實際控砂應用中還處于推測和定性描述階段，需要進一步依靠現(xiàn)代沉積考察和模擬實驗來確定。需要注意的是，湖盆底形對于砂體也起到重要的分異與聚集作用，在后續(xù)研究中擬將“底”納入到古地貌要素耦合的范疇內(nèi)來系統(tǒng)預測陸相復雜斷陷盆地的砂體分布規(guī)律。

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