层序地层学在应用中的两点误区

李景哲，张金亮，李存磊，张嘉彧

(1.北京师范大学，北京 100875;2.中油辽河油田公司，辽宁 盘锦 124010)

引 言

层序地层作为一个地学概念最早是由Sloss在20世纪40年代提出来的。20世纪70年代后期，以威尔(Vail)为代表的埃克森公司科学家以地震资料为主，提出了层序地层学(sequence stratigraphy)，标志着一门新兴学科的诞生。之后，Vail、Van Wagoner、Mithum、Sangree、Posamentier等先后发展和完善了早期理论，成为了经典沉积层序地层理论体系的代表。此外，Galloway和Cross也分别从不同的角度提出了各自的理论，成为经典理论之外的有影响力的流派[1－3]。

层序地层学是沉积地质领域最近的一次伟大革新，其易操作性与高预测性使其成为石油工业和盆地分析领域有力的分析与对比工具[4]。然而，对于一些基本问题，如基准面升降与水体深度的关系、水进水退与水体深度的关系等，都存在一定的误区。这些问题得不到解决便会阻碍该理论的进步和创新，进而阻碍该理论对生产与实践的指导。

1 误区一——不恰当地理解基准面升降与水体深度变化的关系

基准面(指沉积基准面，下同)的概念最早由Twenhofel提出，之后 Sloss、Schumm、Cross以及 Catuneanu 都完善过基准面的定义[1，5－8]。总体上来说，基准面应该为沉积作用与剥蚀作用的平衡界面，其受构造运动和全球海平面变化的控制，同时也会受能量因素(风、波浪与水流等)的影响。在向海(湖)一侧，基准面大致就是海(湖)平面的位置，在向陆一侧，基准面大约是一个由陆向水体一侧倾斜的曲面，也称为河流平衡剖面(图1)。

图1 基准面与海(湖)平面的关系

由上述定义可知，基准面在向海 (湖)一侧大体相当于水面所在的位置 (不考虑能量因素)。由于二者密切的关系，很多人想当然地认为基准面上升水体一定变深;反之则一定变浅。事实上，这是一种错误的认识，基准面下降，水体一定变浅，而基准面上升水体不一定变深。因为决定水体深度的因素，除基准面之外，还有沉积物供给的作用。基准面上升时期，沉积物开始积累，沉积作用发生。但若基准面上升时，沉积物供给的速率超过基准面上升的速率，水体的深度反而是下降的。

以M断陷s2地层为例，该段地层以扇三角洲、近岸水下扇与湖相的泥岩沉积为主[9－10]。基准面下降会伴随陆上剥蚀的发生(如下切谷等)[1]。

图2 M断陷s2泥岩色值平面图

通过录井、测井以及地震资料的揭示，该段地层为1套连续沉积的地层，无剥蚀或者不整合。这就意味着s2沉积时期，湖盆的基准面是持续上升的，未曾出现过下降过程。这与断陷S组时期的大地构造背景相吻合[11]。然而，这并不意味着该地区s2时期水体是整体加深的。通过泥岩色值分析，该断陷在s2段沉积时期近岸线水体整体上是变浅的(图2)。油藏地区(断陷中部)的沉积相演变也说明了该现象(图3)。

由此可知，基准面上升时，水体不一定加深。水体是否加深，基准面上升是决定的因素，但还要考虑沉积物供给的影响。当沉积物供给速率小于基准面上升的速率时水体变深;当沉积物供给速率大于基准面上升的速率时，水体反而变浅。

2 误区二——不恰当地分析水体深度变化来推断水进水退

水进指的是水域不断扩大，地层退积，海(湖)岸线向陆地一侧延伸的现象。水退则指水域不断缩小，地层进积，海(湖)岸线向海洋(湖心)一侧退缩[12－13]。很多人认为通过分析古水深的变化便可推断水进与水退的过程，古水深变深就是水进过程;反之则是水退过程。这种认识是不确切的。

图3 M断陷油藏地区沉积相平面图

对于海洋沉积体系，水进过程称作海侵。假设沉积物供给稳定，海侵发生的原因可能是全球海平面快速上升、快速构造沉陷或者二者的合力。对于全球海平面上升造成的海侵，岸线向陆地迁移，水体有较统一的变化趋势。而对于区域或局部构造沉陷造成的海侵，在近岸线区域水体有变深的趋势，而该趋势却随着远离陆地一侧的距离的增加而不断减弱，直至消失，即绝对海平面不变，只是构造运动影响造成海侵，那么对于基底沉陷程度不同的部位，其水深变化会有不同。强制海退(全球海平面下降或局部构造隆升引起的基准面下降情况下的水退)的情况可与海侵类比，一般为水深整体变浅。对于正常海退(沉积物供给速率超过了海平面上升或者基底沉降速率)的情况，特别是海平面缓慢升高而沉积物快速供给时，近岸线水体变浅，远离岸线的位置由于沉积物饥饿供应，水体反而可能加深，使同一等时单元内，由岸线向海洋一侧，水体的深度由变浅到不变，再到变深。

对于陆相湖盆而言，由于其一般不会与海连通，全球海平面的升降一般也不会影响其水进或水退。因此，决定水进或者水退的只有构造升降以及沉积物供给。对于一般的敞流湖盆(与外界相连，绝对湖平面不变)，可以类比海洋沉积体系，这里笔者不再赘述。对于闭流湖盆，情况相对复杂，特别是断陷湖盆，水体变深或变浅还与盆地的形状以及沉降机理有关系(图 4)[14－15]。

图4 断陷湖盆构造沉降与沉积物供给对断陷湖盆水深的影响

为了增强数据的可靠性并提高可操作性，选取了M断陷的一部分——具有密集井网和丰富井资料的Y45区进行进一步研究。通过上述沉积相的展布分析可知，s2段沉积时期湖盆是1个向上缩小的水退过程，水深整体上变浅。通过对107口井(绝大部分为生产井)的录井资料进行了研究，对泥岩颜色的变化进行了统计，其中变浅井数77口、变深井数19口、不变11口。图5为统计的平面图。从图5中可以看出，泥岩色值的变化趋势呈现环带状，边部颜色主要变浅，而中心颜色以变深为主。反映出该地区为敞流盆地，在水退时期水深变化的分异特征，这与该地区s2段沉积时期的构造背景也是吻合的[11]。

图5 M断陷Y45地区s2段泥岩颜色变化分布

综上所述，通过海洋测量学、地球化学以及古生物等资料分析出的古水深变化趋势，并不能直接反映水进或水退。水进时水体深度也可能不变，水退时水体深度甚至可能加深。水进水退最可靠也最直接的证据是地层的叠加样式而不是水体深度的变化。因此，水深变化不能作为水进水退的直接证据，而地层叠加样式才是最可靠的证据[1]。

3 结论

(1)基准面的升降与水深没有完全一致的变化关系，只有基准面快速上升的时候(大于沉积物供给的速率)，近岸水深才会变大;基准面缓慢上升或者下降时，近岸水深会变浅。

(2)水深变化不是判断水进水退的充分条件，水进时水体深度不一定都增大，水退时水体深度也不一定都减小。

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