馬貴明，馬宏霞，邵大力，范國章，劉艷紅，丁梁波，孫輝

（1中國地質(zhì)大學(xué)（北京）；2中油勘探開發(fā)有限公司；3中國石油杭州地質(zhì)研究院）

孟加拉灣若開盆地深水沉積體系結(jié)構(gòu)單元類型及演化模式

馬貴明1，2，馬宏霞3，邵大力3，范國章3，劉艷紅3，丁梁波3，孫輝3

（1中國地質(zhì)大學(xué)（北京）；2中油勘探開發(fā)有限公司；3中國石油杭州地質(zhì)研究院）

利用多個地震數(shù)據(jù)體的地震反射特征，分析了孟加拉灣若開盆地深水沉積體系的不同沉積結(jié)構(gòu)單元類型（峽谷、水道及水道復(fù)合體、天然堤—漫溢沉積、朵體以及塊體搬運(yùn)沉積）的典型地震響應(yīng)特征、及其發(fā)育的位置，構(gòu)建了研究區(qū)陸架—陸坡—盆底的沉積結(jié)構(gòu)單元演化模式。研究表明，一個深水沉積體系垂向上自下而上的組合樣式為：底部塊體搬運(yùn)沉積及厚層大規(guī)模朵體沉積，上覆水道復(fù)合體沉積，之后為水道—天然堤復(fù)合體沉積、以及一些小規(guī)模朵體沉積，頂部為薄層深海泥巖沉積。橫向上自陸架向深海盆地的發(fā)育模式表現(xiàn)為：陸架/上陸坡峽谷—上陸坡侵蝕型水道—下陸坡侵蝕沉積型水道—沉積型水道—盆地朵體。

孟加拉扇；若開盆地；深水沉積體系；結(jié)構(gòu)單元；沉積演化

“深水沉積體系”是指在重力流作用下、沉積于陸坡到盆底部位的沉積結(jié)構(gòu)單元類型及其相關(guān)的沉積物［1］。深水沉積體系以其規(guī)模大、砂巖含量高為顯著特征，是深水油氣勘探的優(yōu)質(zhì)目標(biāo)［2-5］。孟加拉扇是世界上最大的深水沉積體系，南北總長超過3000km，寬約1000km，沉積厚度達(dá)20km［6］，它的發(fā)育始于早始新世，其形成與印度板塊向歐亞板塊俯沖而導(dǎo)致喜馬拉雅山隆起密切相關(guān)［7-9］。前人對于孟加拉扇的研究主要集中于單個深水沉積結(jié)構(gòu)單元，譬如峽谷［10］、水道—天然堤［11］、水道復(fù)合體［12］、塊體搬運(yùn)沉積［13］等。由于水體較深以及規(guī)模大等原因，難以對孟加拉扇的全貌、以及橫向和縱向的演化進(jìn)行分析。本文主要利用多塊位于陸架以及陸坡—盆底的三維地震資料，對深水沉積體系陸架—陸坡—深海盆地的沉積結(jié)構(gòu)樣式進(jìn)行總結(jié)分析，并構(gòu)建其演化模式，以期對深水沉積體系的油氣勘探有所啟示。

1　地質(zhì)背景

若開盆地位于孟加拉灣東側(cè)邊緣的緬甸西部海域（圖1）。該盆地長約850km，寬約200km。東側(cè)為印緬蛇綠巖帶，北側(cè)為迪桑復(fù)理石帶、特里普拉—加賈爾褶皺帶和吉大港褶皺帶，西側(cè)與孟加拉盆地、孟加拉深海扇盆地相接，南部與安達(dá)曼—尼科巴—巽他—爪哇前淵盆地相連。若開盆地的形成與古新世以來印度板塊與緬甸板塊的碰撞、以及增生楔不斷向西遷移密切相關(guān)。盆地發(fā)育巨厚的第三系海洋沉積物?，F(xiàn)今陸上第三系沉積地層包括深海、淺海以及三角洲沉積，海上沉積地層包括陸架、陸坡和盆底的深水重力流沉積及原地泥巖沉積。若開盆地的深水沉積為巨大孟加拉扇的一部分，其物源主要來自于喜馬拉雅山脈，可能還有少量來自東側(cè)的物源。

2　研究方法

研究區(qū)（見圖1右上角）位于若開盆地的海上區(qū)域，由工區(qū)Ⅰ和工區(qū)Ⅱ兩個區(qū)域組成（圖1）：工區(qū)Ⅰ現(xiàn)今位于陸架淺水區(qū)，絕大部分區(qū)域水深小于100m；工區(qū)Ⅱ現(xiàn)今位于深水區(qū)，水深基本上大于1000m。研究區(qū)橫跨陸架、陸坡及盆底，深水沉積結(jié)構(gòu)單元類型多樣，但由于研究區(qū)范圍內(nèi)的地震資料有限，現(xiàn)有資料的范圍沒有能夠完全覆蓋陸架—陸坡—盆底的區(qū)域，所以，本文主要是利用地震反射特征，對比上新統(tǒng)陸架峽谷及陸坡—盆底的深水沉積結(jié)構(gòu)樣式（圖2），分析不同的結(jié)構(gòu)單元類型，并建立從陸架到陸坡以及盆底的深水沉積結(jié)構(gòu)單元發(fā)育模式。

圖1　　孟加拉灣若開盆地及研究區(qū)地理位置圖

3　結(jié)構(gòu)單元類型

研究區(qū)共發(fā)育五種深水沉積結(jié)構(gòu)單元類型，包括峽谷、水道及水道復(fù)合體、天然堤—漫溢沉積、朵體、以及塊體搬運(yùn)沉積，其沉積位置包括陸架、陸坡以及深海盆底。該深水沉積體系發(fā)育時，工區(qū)Ⅰ位于陸架位置，發(fā)育大型陸架峽谷，并切割三角洲前緣沉積；工區(qū)Ⅱ位于下陸坡—深海盆底，主要發(fā)育水道及水道復(fù)合體、天然堤—漫溢沉積、朵體、以及塊體搬運(yùn)沉積（圖2）。

3.1陸架峽谷

峽谷是一種典型的海底地貌，對應(yīng)窄而深的長條負(fù)地形。本文所研究的峽谷發(fā)育于陸架位置，較順直，在研究區(qū)內(nèi)長約26km，最寬處可達(dá)5km，最大充填沉積厚度近800m（圖3a）。由于地震資料的局限性，難以刻畫超出地震工區(qū)以外的峽谷規(guī)模。峽谷走向近南北向，水流方向自北向南，整個峽谷切割了下伏陸架三角洲前緣沉積，該陸架三角洲前緣在地震剖面上主要表現(xiàn)為中強(qiáng)振幅、連續(xù)反射以及前積反射的特征（圖3b），前積反射發(fā)育的方向近于自北向南，與峽谷延伸方向基本一致。

圖3　　若開盆地工區(qū)Ⅰ峽谷充填厚度及地震剖面反射特征

峽谷發(fā)育多條分支下切谷，從剖面特征上來看，這些下切谷分支，寬度大多在1～3km以內(nèi)，下切深度大約200～400 m（圖3a），其內(nèi)部充填主要為空白反射—弱振幅不連續(xù)反射（圖3c）。從其平面特征來看，這些小型的下切谷分支，主要表現(xiàn)為樹枝狀和放射狀，并且峽谷東西兩側(cè)具有明顯的不對稱狀，峽谷東部，下切谷分支不發(fā)育，而峽谷西側(cè)的下切谷分支則較發(fā)育（圖3a，3c）。順著水流方向（向南），峽谷的侵蝕深度及內(nèi)部地層充填厚度不斷增加，峽谷寬度則不斷變窄（圖3a，圖4），這說明峽谷順著水流方向的侵蝕性不斷增強(qiáng)，這種變化可能與水流能量增強(qiáng)和地形坡度變陡有關(guān)。

峽谷內(nèi)部的充填反射特征（見圖4）表現(xiàn)為：弱反射為主，夾雜少量短軸強(qiáng)反射。峽谷底部可見強(qiáng)振幅不連續(xù)反射，可能為峽谷底部的滯留沉積。上部可見一些具有下切特征、強(qiáng)振幅反射的小規(guī)模濁流水道沉積。從峽谷均方根振幅屬性沿層切片（圖5）上也可以看出，整個峽谷充填以泥巖沉積為背景，發(fā)育小規(guī)模彎曲水道（圖5a，5b）或順直水道（圖5e）以及小規(guī)模朵體（圖5a，5c）。這也說明峽谷內(nèi)部重力流沉積主要表現(xiàn)為沉積過路作用，而小規(guī)模的濁流水道或朵體是后期的一些小型濁流活動所形成的。

3.2水道及水道復(fù)合體

深水水道為“長條形的負(fù)地形，產(chǎn)生和（或）一直保持濁流的特征，并且代表了相對長期的沉積物搬運(yùn)通道”［1］。濁流系統(tǒng)水道的外形和位置受控于沉積過程或者侵蝕下切作用，水道的起伏主要是對原有沉積的侵蝕或者再沉積，或者是兩者共同作用的過程所致［1］。一次水道下切、充填以及決口或廢棄的旋回所形成的是孤立水道，多次水道下切、充填及決口或廢棄則形成水道復(fù)合體［14-15］。

圖4　　若開盆地峽谷不同部位地震反射特征及充填特征

圖5　　若開盆地陸架峽谷內(nèi)部充填沉積的均方根振幅屬性圖

深水沉積體系在研究區(qū)主要有五個水道發(fā)育帶，其中北側(cè)兩個（A，B），南側(cè)三個（C，D，E）（圖6）。

A為較平直的孤立水道。平面上其彎度約為1～1.2，水道寬度約800m。剖面上外部形態(tài)呈“V”型（圖7中的水道A），內(nèi)部充填為強(qiáng)振幅、平行反射結(jié)構(gòu)地震相（圖7a），未見明顯侵蝕特征，為一次水道下切、充填及廢棄或決口的產(chǎn)物，不發(fā)育天然堤—漫溢沉積（圖7b中的水道A）。

圖6　　若開盆地工區(qū)Ⅱ上新統(tǒng)深水沉積體系相干切片

圖7　　若開盆地水道A及水道B地震剖面及解釋

B為低彎度的水道復(fù)合體。水道復(fù)合體寬度約3 km。剖面上外部形態(tài)呈“V”型，內(nèi)部充填以中強(qiáng)振幅、雜亂反射結(jié)構(gòu)為主（圖7a中的水道B）。水道以侵蝕特征為主，只在水道頂部兩側(cè)發(fā)育小規(guī)模的天然堤—漫溢沉積（圖7b中的水道B）。

C及D均為高彎度的水道復(fù)合體（圖8，圖9），并切割下伏強(qiáng)振幅連續(xù)反射的朵體。在平面上，水道表現(xiàn)為“側(cè)向遷移”和“下游掃動”的特征（圖8a，8b，圖9a，9b），即水道在演化過程中，由于凹岸侵蝕和凸岸沉積，不斷側(cè)向遷移，并且在側(cè)向遷移的過程中，水道也會往下游方向不斷遷移。從地震相特征上看（圖8c，圖9e），水道內(nèi)部充填特征表現(xiàn)為，水道底部發(fā)育強(qiáng)振幅、雜亂反射特征的滯留沉積；水道的側(cè)翼則發(fā)育雜亂、弱振幅反射，可能為水道壁滑塌引起的雜亂沉積。由于高頻旋回或者自旋回的沉積作用，水道發(fā)生側(cè)向遷移，在水道遷移方向上原有的堤岸沉積被新形成的水道所侵蝕，這樣，僅有相反一側(cè)的堤岸保留下來，形成了位于水道內(nèi)部、地震相特征為弱振幅、微弱層狀的內(nèi)側(cè)堤岸沉積（圖8d）。每一個次級水道內(nèi)部又為一個獨(dú)立的沉積旋回，其底部為強(qiáng)振幅的水道底部滯留沉積，向上變?yōu)槿跽穹呐渤练e，形成了一個從下至上由粗變細(xì)的正旋回，至最終在水道復(fù)合體系的末期，整個水道被充填廢棄，從而構(gòu)成一個完整的沉積序列。

圖8　　若開盆地水道C平面特征及剖面特征

E為高彎度的過渡型水道，并切割下伏強(qiáng)振幅、連續(xù)反射結(jié)構(gòu)的朵體。在剖面上（圖9e）可以看出，水道E既表現(xiàn)出微弱侵蝕下切的特征，同時又表現(xiàn)出加積的沉積特征，并且水道E整體表現(xiàn)為強(qiáng)振幅（圖9c，9e）。

3.3天然堤—漫溢沉積

天然堤—漫溢沉積是重力流溢出堤岸并側(cè)向延伸的細(xì)粒沉積。由于重力流漫溢時流速下降很快，使得靠近水道的天然堤比遠(yuǎn)離水道的天然堤沉積更多的沉積物，形成靠近水道的沉積物較厚、遠(yuǎn)離水道的則較薄的楔狀體（圖7—圖9）。在高彎度水道內(nèi)部，由于自旋回的沉積作用，水道發(fā)生側(cè)向遷移，在水道遷移方向上，原有的堤岸沉積被新形成的水道所侵蝕，僅有相反一側(cè)的堤岸保留下來，形成了位于水道內(nèi)部的弱振幅內(nèi)側(cè)天然堤沉積（圖8d）。天然堤—漫溢沉積以薄層粉砂巖及黏土沉積為主。

圖9　　若開盆地水道D及水道E平面特征及剖面特征

此外，在天然堤可常見一種特征地貌——沉積物波（sedimentary wave），沉積物波是指“水流在海底產(chǎn)生的大規(guī)模（一般波長幾十米至幾千米，波高幾米）波狀起伏的底形”［16］。深水沉積物波主要由沿坡流動的底流（或等深流）、或順坡流動的濁流形成［17］。研究區(qū)發(fā)現(xiàn)一大型沉積物波（圖10），它的波長約2km，涉及的波域面積約2000km2。該沉積物波垂直于水道，沿陸坡向上遷移，其形成可能與濁流水道相關(guān)，在均方根振幅屬性切片上（圖10a），該沉積物波表現(xiàn)出強(qiáng)弱振幅間互分布的特征（圖10b），具體分析認(rèn)為，向上陸坡方向的翼部及波峰部分為強(qiáng)振幅反射，推測為富砂沉積，而向下陸坡的翼部及波谷為弱振幅反射，推測為富泥沉積。

3.4朵體沉積

圖10　　若開盆地沉積物波形態(tài)及地震反射特征

朵體沉積是由于水道末端水流速度降低而沉積形成的，反映了沉積物經(jīng)水道（限制性環(huán)境）搬運(yùn)至非限制性環(huán)境中沉積下來的結(jié)果。在平面上主要表現(xiàn)為朵狀、長條狀、放射狀等［1］。圖9d中朵體表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、連續(xù)反射結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)特征，呈長條狀，朵體長度大于24km，寬約6km，面積大于130km2。朵體中心部位砂體厚度較大，邊緣部位砂體厚度則減薄，直至尖滅。朵體發(fā)育于該深水沉積體系形成的早期，并被后期發(fā)育的水道（水道E）所切割（圖9f）。

3.5塊體搬運(yùn)沉積

塊狀搬運(yùn)沉積是深水沉積體系的重要組成部分，它是指除濁積巖之外的各種重力誘使所形成的滑動或滑塌體及碎屑流。塊體搬運(yùn)沉積常常呈弱振幅、雜亂反射結(jié)構(gòu)的特征，總體表現(xiàn)為丘狀，與下伏地層呈侵蝕接觸，且側(cè)向尖滅（圖11）。塊體搬運(yùn)沉積發(fā)育在陸架邊緣及陸坡，且可以出現(xiàn)在深水沉積形成過程中的任何時期。

在若開盆地，塊體搬運(yùn)沉積發(fā)育于該深水沉積體系的底部，后期被水道切割及朵體覆蓋，它的形成可能是由于海平面的下降、沉積物失穩(wěn)所導(dǎo)致的。

4　陸架—陸坡—盆底深水沉積體系演化

根據(jù)研究區(qū)發(fā)育的沉積結(jié)構(gòu)類型，本文總結(jié)歸納了深水扇從陸架至陸坡及盆底的深水沉積體系演化模式和垂向演化特征（圖12）。

圖11　　若開盆地深水沉積體系底部塊體搬運(yùn)沉積剖面特征

圖12　　若開盆地研究工區(qū)深水沉積體系演化模式

垂向上，一個深水沉積體系的底部為塊體搬運(yùn)沉積及厚層大規(guī)模朵體沉積，上覆水道復(fù)合體沉積，之后為水道—天然堤復(fù)合體沉積、以及一些小規(guī)模的朵體沉積，頂部為海侵—高位域深海薄層泥巖沉積。一次海平面升降旋回造成了該垂向疊置樣式，即相對海平面的下降促使深水扇開始發(fā)育，相對海平面的上升（海侵—高位期）導(dǎo)致深水扇發(fā)育的結(jié)束。

橫向上，由于海平面的突然下降，使得陸架邊緣環(huán)境具有普遍的不穩(wěn)定性，所以沉積物易在陸架邊緣發(fā)生滑塌，從而形成負(fù)地形，形成峽谷，且峽谷不斷向陸架侵蝕，切割早期高位域沉積的陸架三角洲。陸架沉積物以濁流形式經(jīng)峽谷向陸坡及盆底搬運(yùn)，峽谷內(nèi)主要表現(xiàn)為侵蝕過路作用，僅發(fā)育一些滯留沉積。上陸坡由于坡度較陡，濁流主要以侵蝕性水道復(fù)合體形式向下陸坡方向搬運(yùn)；至下陸坡，由于地形坡度變緩，水道復(fù)合體的侵蝕性減弱，沉積作用加強(qiáng)；至陸坡坡腳處，沉積物發(fā)生卸載，粗粒沉積物優(yōu)先沉積下來，從而形成大規(guī)模疊置的朵體。另外，一些能量較強(qiáng)的水道攜帶沉積物繼續(xù)向深海流入，但水道規(guī)模逐漸變?。恢辽詈Ｆ皆瓋?nèi)部，由于微弱的坡度變化或者局部洼陷的所處位置，水道可能再次發(fā)生分散和沉積物的卸載，形成沉積規(guī)模較小的朵體（圖12）。

5結(jié)論

（1）孟加拉灣若開盆地研究區(qū)上新統(tǒng)的深水沉積體系發(fā)育五種類型的深水沉積結(jié)構(gòu)單元：峽谷、水道及水道復(fù)合體、天然堤—漫溢沉積、朵體以及塊體搬運(yùn)沉積。峽谷發(fā)育于陸架，并切割早期三角洲前緣沉積，陸坡及深海盆底主要發(fā)育水道及水道復(fù)合體、天然堤—漫溢沉積、朵體以及塊體搬運(yùn)沉積。

（2）陸架三角洲前緣及淺海沉積物以濁流形式經(jīng)陸架峽谷向陸坡—盆底搬運(yùn)。峽谷內(nèi)主要表現(xiàn)為侵蝕過路作用，僅發(fā)育一些滯留沉積。水道主要發(fā)育于陸坡位置，但是一些能量較強(qiáng)的水道也可以發(fā)育于深海盆地。水道發(fā)育特征與坡度密切相關(guān)，上陸坡的坡度較陡，以侵蝕特征為主，下陸坡的坡度變緩，水道的沉積作用增強(qiáng)。陸坡坡腳處由于坡度突然降低，沉積物發(fā)生卸載，可形成大規(guī)模疊置的朵體。

（3）在一個完整層序內(nèi)，自下而上沉積的結(jié)構(gòu)單元組合樣式為：底部塊體搬運(yùn)沉積及厚層大規(guī)模朵體沉積，上覆水道復(fù)合體沉積，之后為水道—天然堤復(fù)合體沉積、以及一些小規(guī)模朵體沉積，頂部為海侵—高位域深海泥巖沉積，整體表現(xiàn)為一個正旋回的沉積特征。

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編輯：黃革萍

Ma Guiming：Senior Geology Engineer.Doctoral candidate at China University of Geosciences.Add：PetroChina Exploration and Development Co.，Ltd.，6-1 Fuchengmen Bei Dajie，Beijing，100034，China

Structural Units and Evolution Model of Deepwater Depositional System in Rakhine Basin，Bay of Bengal

Ma Guiming，Ma Hongxia，Shao Dali，F(xiàn)an Guozhang，Liu Yanhong，Ding Liangbo，Sun Hui

Structural units of a deepwater depositional system are canyons，channels or channel complexes，levee-overbank，lobes and mass-transport deposits.By means of the seismic reflection data from different areas in Rakhine Basin，Bay of Bengal，the typical seismic response characteristics and developing locations of different structural units are analyzed to establish a evolution model of the deepwater structural units from the shelf through the slope and the basin.It is indicated that a deepwater sediment system evolves upwards from the base as follows：（1）mass-transport deposits and a large-scaled thick lobe at the base，（2）an overlying channel complex at the lower part，（3）a channel-levee complex or a small-scaled lobe in the middle-upper part，and（4）capping thin abysmal sea mudstone at the top.In lateral，the deepwater sediment system is composed of shelf/upper slope canyon，upper slope erosive channel，lower slope erosive-depositional channel，depositional channel and basin-floor lobes from the shelf to the basin.

Deepwater sediment system；Structure unit；Depositional evolution；Bengal Fan；Rakhine Basin

盆地·構(gòu)造

TE121.3

A

10.3969/j.issn.1672-9854.2016.01.007

1672-9854（2016）-01-0041-11

2014-12-18；改回日期：2015-09-24

本文受中國石油天然氣集團(tuán)公司科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)項目”海外重點(diǎn)戰(zhàn)略大區(qū)勘探技術(shù)研究與實踐”子課題“海外海洋勘探技術(shù)與有利目標(biāo)評價研究”（編號2014D-0908）資助

馬貴明：1970年生，高級工程師，中國地質(zhì)大學(xué)在讀博士研究生，主要從事礦產(chǎn)普查與勘探。通訊地址：100034北京市西城區(qū)阜成門北大街6-1號中油勘探開發(fā)有限公司；E-mail：maguiming@cnpcint.com