断陷湖盆古地貌恢复方法——以濮卫洼陷沙河街组三段中亚段为例

田 野,曾广平

（成都理工大学 沉积地质研究院,四川 成都 610059）

古地貌恢复是盆地分析的一项重要内容。一般认为,古地貌是构造变形、沉积充填、差异压实、风化剥蚀等综合作用的结果,其中构造运动是影响古地貌的最主要因素[1]。一般主张从构造恢复和地层厚度恢复两个方面着手[2]。目前很多学者采取“印模法”近似反映古地貌特征[3-6]。古地貌的恢复不是简单的地层古厚度恢复,而应当是综合考虑构造演化、地层缺失、沉积物重力载荷沉降及压实作用因素恢复出来的初始构造沉降量,恢复的过程应包括层序古地貌、缺失地层恢复、去压实校正、地壳均衡恢复和断层复原。

1 地貌恢复单元的选取

濮卫洼陷位于渤海湾盆地西南端东濮凹陷的北东部,在沙河街组沉积时期,为间歇性干涸的断陷湖盆。在古地貌恢复中,地貌单元的选取要求是等时的,因此,首先利用层序地层学方法,以厚层盐岩作为湖盆萎缩形成的重要等时界面,将沙三中亚段地层划分为3个地貌恢复单元：SQs3m-1、SQs3m-2、SQs3m-3,这3个地貌单元沉积时,濮卫地区呈现两洼夹一隆的古地貌格局,洼陷东侧,由于物源及淡水的补给,发育三角洲及湖泊滩坝沉积,洼陷西侧,高矿化度的湖水受蒸发作用影响,在湖平面降低时沉积了巨厚的膏盐层（见图1）。

图1 沙河街组三段中亚段古地貌单元沉积特征

古地貌恢复中,利用了基于沉积物填平补齐原理的“印模法”,而沉积地层由于受上覆地层压实,孔隙度降低,导致现今沉积厚度远小于初始沉积厚度,因此需要进行压实量校正,用初始沉积厚度来反映古地貌的宏观格局。恢复过程中应对不同岩性采用相应的压实参数（见表1）,本文压实运用美国PRA公司的BASIN MOD盆地模拟系统对压实厚度进行恢复,计算出3个地貌单元的初始沉积厚度图（见图2）。

图2 各地貌单元初始沉积厚度图

表1 岩石压实参数

2 构造沉降恢复

通过压实校正恢复的古厚度并不能准确反映当时的古地貌特征,还需要通过重力载荷均衡校正,求取沉积初期的构造沉降量,来准确反映当时的古地貌特征。具体方法为：在压实校正的基础上,依据重力均衡模型计算构造沉降量,在恢复的过程中还需考虑古水深的变化,在濮城断层上升盘及濮卫洼陷内选取三口地层发育齐全的钻井进行构造沉降分析,按古生物特征分别选取50~300m古水深。最终恢复的构造沉降量反应了当时的东高西低,两洼夹一隆的构造格局（见图3）。

图3 构造沉降量恢复结果

3 断层恢复

在断层发育地区进行古地貌的恢复,断距的校正亦是影响古地貌恢复的重要因素。对于断层两盘进行构造沉降量恢复,可以免除垂直断距的影响,而水平断距则需要进行拉张量的校正（见图4a）。本次断距恢复,是在去压实校正的构造沉降恢复基础之上进行的。在沉积后期,古地貌恢复的准确性会随着水平断距的增加而降低。本次研究,在古地貌的恢复过程中,校正水平断距,以恢复断裂的水平拉伸量,达到消除水平断距对古地貌恢复所产生的影响。具体的实现方法是以兰聊断裂为基准线,在三维解释数据体中,以垂直断层走向的方向进行断距校正,将断层拉张量向基准线校准,即断距被压缩直至消失（见图4b）,以此来消除断层拉张对古地貌的影响。

图4 水平断距恢复示意图

4 古地貌对沉积体系的控制

沙三中沉积初期（SQs3m-3）,受断裂活动影响,研究区整体呈现东高西低、两洼夹一隆的构造格局（见图5a）。研究区东侧兰聊断裂带的活动,致其下降盘形成可容纳空间,截留的沉积物受重力载荷影响,加剧濮城断裂东次洼的形成。物源补给使得濮城断层上升盘水体盐度降低,因此不发育蒸发岩,以三角洲及湖泊滩坝沉积为主,而濮城断裂下降盘形成的深湖区,在湖平面较低时,由于水体相对闭塞,远离淡水补给区,受水体蒸发影响,沉积了较厚的膏盐层。S0s3m-2沉积时期,濮城断裂东次洼以三角洲、滩坝沉积为主。卫东断裂带与濮城断裂带活动形成的次洼较沙三中初期向北迁移,发育在P76井到V43井之间（见图5b）,由于该时期物源充足,从而使得濮城断裂下降盘水体矿化度降低,不发育蒸发岩,充沛的物源给濮城断裂上升盘提供了大量碎屑沉积,顺断层向下盘垮塌,形成湖底扇沉积。SQs3m-1沉积时期,卫东断裂带与濮城断裂带活动加剧,形成南北两个洼陷带（见图5c）。由于濮城断裂东次洼可容纳空间对物源的截留,使得濮城断裂带形成的次洼中以细粒浊积为主。濮城断裂下降盘发育蒸发岩。

图5 沙河街组三段层序古地貌图