DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2015.02.026

辽河滩海东部凹陷古地貌特征及其对沉积-层序的制约

高志前¹，侯伟²，樊太亮¹，王恩辉³，贺永奎⁴

 (1. 中国地质大学(北京) 海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室，北京，100083；

2. 中石油煤层气责任有限公司，北京，100028；

3. 中油辽河油田公司 勘探开发研究院，辽宁 盘锦，124010；

4. 中石油长城钻探工程有限公司，辽宁 盘锦，124010)

摘 要：

料分析定性、层序地层格架定时、构造演化定发展、古厚度定量和三维地貌建模技术可视化成图的综合研究方法对辽河滩海东部地区古近系关键构造期古地貌进行恢复。研究结果表明：辽河滩海古近纪经历了伸展裂陷幕、第一裂后热沉降幕、走滑伸展再次裂陷幕和裂陷收敛幕4个构造演化阶段，不同构造演化阶段的古地貌特征不同，由其制约的层序构成和沉积体系展布也显著不同。伸展裂陷期古地貌具有坡陡盆深的特点，层序体系域构成齐全，发育近岸水下扇—扇三角洲—辫状河三角洲—湖泊沉积体系；第一裂后热沉降期古地貌具有坡缓沟多的特点，层序体系域构成齐全，发育扇三角洲—辫状河三角洲—湖泊沉积体系；走滑伸展再次裂陷期古地貌具有坡陡盆深，沟梁斜列的特点，层序体系域构成较齐全，发育扇三角洲—辫状河三角洲—湖泊沉积体系；裂陷收敛期地形变化平缓，趋向于平原地貌，层序构成不全，整体缺失低位体系域，以曲流河和辫状河沉积为主。

关键词：

辽河滩海；古近系；古地貌；古构造；坡折带；

中图分类号：TE121             文献标志码：A         文章编号：1672-7207(2015)02-0561-10

Paleogeomorphology and its constraints on sequence-sedimentary in Paleogene, East Sag of Liaohe beach area

GAO Zhiqian¹, HOU Wei², FAN Tailiang¹, WANG Enhui³, HE Yongkui⁴

 (1. Key Laboratory for Marine Reservoir Evolution and Hydrocarbon Accumulation Mechanism,

Ministry of Education, China University of Geosciences, Beijing 100083, China;

2. PetroChina Coalbed Methane Company Limited; Beijing 100028, China;

3. Drilling & Production Technology Research Institute, PetroChina Liaohe Oilfield Company, Panjin 1240102, China;

4. The Greatwall Drilling Company, China National Petroleum Corporation (CNPC), Panjin 124010, China)

Abstracts: The Paleogene paleogeomorphology in the east Liaohe offshore was restored through 3D modeling, in which 3D seismic data was used for qualitative analysis, sequence stratigraphic framework was built for time-fixing, tectonic evolution was interpreted for developing process study, and paleothickness was calculated for quantitative analysis. The research indicates that the Paleogene Liaohe offshore zone has experienced four structural evolution stages: preliminary rifting episode of extension, post-rift thermal subsidence episode, second rifting episode of strike-slip stretching and rifting convergence episode. Different tectonic evolution stages have different paleogeomorphology characteristics. As a result, sequence and sedimentary system distribution also has significant distinctions. The preliminary rifting episode of extension is featured by deep basin with steep slope, complete sequence systems tracts, and the sedimentary system of offshore subsea apron-fan delta-braided delta-lake. The post-rift thermal subsidence episode has the characteristics of gentle slope with multi-channels, complete sequence systems tracts and the sedimentary system of fan delta-braided delta-lake. During the second rifting episode of strike-slip stretching, the deep basin with steep slope and inclined channels is developed. The sequence systems tracts are comparatively complete with the sedimentary system of fan delta-braided delta-lake. The rifting convergence episode is characterized by plain morphology, meandering river, and braided river deposits. The sequence is incomplete, which lacks of lowstand systems tract.

Key words: Liaohe beach area; Paleogene; paleogeomorphology; palaeotectonics; slope-break belt

古地形地貌是盆地所受构造活动、沉积充填、差异压实、风化剥蚀等综合作用的结果，作为层序发育的背景，古地貌控制着后期层序的发育及沉积体系形成和展布。古地貌单元在基准面变化过程中对沉积物体积分配和相分异作用的影响, 直接决定了沉积地层在平面上的展布和纵向上的组合规律、结构特征^[1-2]。开展古地貌恢复工作及探讨古地貌对后期油气藏的作用对于油田勘探具有重要的指导意义。陆相断陷盆地中的古地貌形态千变万化，可以划分为古凸起(隆起)、古凹陷、古断层、古斜坡、古坡折带、古沟谷等地貌单元^[3-5]，不同的地貌单元对层序-沉积的制约作用不同，如何准确恢复关键构造期古地貌是古地貌研究的主要内容。关于古地貌恢复，有多种方法，包括“宝塔图”法、残留厚度法、回剥和填平补齐法、地质平衡剖面法、层序地层学恢复法、以及层拉平技术等^[6-9]。对古地貌进行恢复，重点是要查清特定地质历史时期、特定地质背景下对古水流和物源体系起沟通、阻挡和分隔作用的古地貌单元在三维空间分布状况。本文作者采用三维地震资料分析定性、层序地层格架定时、构造演化定发展、古厚度定量和三维地貌建模可视化成图的综合研究方法对辽河滩海东部地区古近系关键构造期古地貌进行了恢复，探讨了构造—古地貌—层序三者之间的制约关系。

1  地质背景

辽河滩海探区位于中国辽东湾北部，属陆上辽河坳陷与海域辽东湾坳陷的过渡区，是中–新生代伸展、走滑背景下形成的陆相断陷盆地。陆上辽河坳陷具有“三凸两凹”结构，海域辽东湾坳陷具有“四凸三凹”结构，辽河滩海地区是海陆构造格局的过渡带，其构造格局呈现出由辽河坳陷“三凸两凹”结构向辽东湾坳陷“四凸三凹”结构转换的特点。辽河滩海东部凹陷位于滩海地区东部(图1)，地理上位于辽宁省大洼县荣兴屯南部的浅海地区(水深0~5 m)，构造上是辽河东部凹陷向海域的自然延伸，西接海南构造带，东至东部凸起，北邻辽河陆域探区荣兴屯构造，南至辽河滩海探区与中海油辽东湾探区矿权分界^[10-11]，包括太阳岛—葵花岛断裂背斜带、燕南断裂构造带、盖州滩洼陷3个构造单元，总面积约1 000 km²。自1991年开始勘探以来，相继有多口井获得了高产工业油气流；但由于滩海勘探受地面条件及地下油气成藏复杂性的制约，油气勘探一直没有获得重大突破。古近系是滩海地区油气勘探开发的主要目的层，自下而上为沙河街组、东营组。沙河街组自下而上细分为沙三段(E₂s³)、沙一二段(E₃s^1-2)。东营组沉积期，岩性整体呈粗–细–粗的特征，反映湖盆水体经历了浅–深–浅的演化旋回，东营组细分为东三段(E₃d³)、东二段(E₃d²)、东一段(E₃d¹)。文章通过对辽河滩海东部地区古近系的层序地层特征、构造特征和古地貌特征进行综合研究，分析层序、构造、古地貌之间的制约关系，进一步认识陆相盆地的沉积层序发育特征和有利砂体分布的控制因素及分布规律，以期为滩海地区油气藏勘探的突破提供部署建议，为相同类型盆地的油气勘探研究提供理论依据。

图1  辽河滩海东部凹陷区域位置图

Fig. 1  Location map of the east sag of Liaohe beach area

2  古地貌恢复

古地貌恢复是研究层序发育特征和沉积体系展布的基础，古地貌恢复的关键是方法的可靠性和资料的准确性。采用三维地震资料分析定性、层序地层格架定时、构造演化定发展、古厚度定量和三维地貌建模技术可视化成图的综合研究方法进行古地貌恢复。1) 三维地震资料定性：利用各类地貌单元的地震发射特征，识别古地貌单元类型，总结其分布特征。2) 层序地层格架定时：在全区等时的层序地层格架内，进行古地貌恢复。3) 构造演化定发展：建立贯穿全区的骨干平衡地质剖面，并根据地质平衡原理恢复每个剖面的构造演化过程，从全区宏观格局出发认识辽河滩海东部地区构造叠加变形的动态演化过程，重建构造变形之前的古地貌形态。4) 古厚度定量：在利用井震联合地层恢复法对研究区地层剥蚀厚度进行恢复基础上，利用回剥法进行地层厚度的压实校正。利用三维地质建模软件，依据恢复后的古厚度数据和古水深数据，建立各时期的三维古地貌图，并根据三维地震资料定性分析的结果和古构造恢复的结果对古地貌图进行精细修正，尤其是要消除晚期断层对地层厚度的  影响。

2.1  三维地震资料定性分析

古沟谷、古坡折带是陆相断陷盆地中的重要古地貌单元^[3-5]，其中古沟谷包括断槽、下切沟谷和断裂转换带；古坡折带包括陡坡断裂坡折带、缓坡挠曲坡折带、断阶构造坡折带、转换构造坡折带和走滑断裂坡折带^[12-14]。各种类型的古地貌单元在地震剖面上有着明显的识别标志。

1) 下切谷。辽河滩海东部地区潜山顶面呈沟梁相间的古地貌格局，发育各时期的下切沟谷。由于下切沟谷的下切深度、宽度和内部充填物的不同，在地震剖面上表现为多种地震反射结构特征：① 沟谷下切,下伏地层遭受剥蚀, 出现反射同相轴削截现象；② 地形下凹，中间地层厚度明显大于两侧；③ 内部充填结构明显，偶见单向下超或双向上超现象。2) 陡坡断裂坡折带：由控凹基底主干断裂同沉积期伸展作用形成，断层上、下盘地层厚度差别很大，控制沉积体系和砂体的展布。地震剖面上可见边缘相反射特征，如楔状外形、丘状外形、前积结构等。3) 挠曲坡折带：辽河滩海东部地区中央凸起北部东坡表现为挠曲坡折带特征，坡折带平台之上发育下切沟谷，见单向下超充填现象。4) 构造转换坡折带：由2条以上断裂持续下陷的断阶式坡折带^[14]。辽河滩海东部地区，自渐新世以后，右旋走滑作用逐渐增强，盖州滩断裂分支分叉活动，发育帚状转换构造坡折带；盖州滩断裂形成叉状转换构造坡折带。5) 走滑断裂坡折带：辽河滩海东部地区，自渐新世以后，右旋走滑作用逐渐增强，燕南、盖州滩等基底主干断裂发生右行平移，形成了一系列与走滑活动有关的断裂构造。在东二、三段沉积期，右旋走滑作用达到第1次顶峰。该时期，燕南断层走滑作用较强，伸展作用较弱；盖州滩断层表现为伸展作用较强，走滑作用较弱。因此该时期沉积中心始终位于盖州滩断层一侧。在此背景之下，可以将燕南断裂视为走滑断裂坡折带^[14]。6) 古凸起：分布于盆地内部和周缘的古凸起既可以遭受剥蚀，成为小型物源区，又可对沉积格局起着明显的分隔作用，识别比较容易，在地震剖面上表现为异常隆起，可见两侧地层上超或单侧地层上超现象。

2.2  古构造恢复

使用Paradigm公司的GeoSec软件，根据地质平衡原理^[15]，建立了辽河滩海东部地区的平衡地质剖面(图2)。平衡剖面的选择和建立，遵守4个原则：1) 剖面线垂直于构造带走向；2) 剖面中的构造变形可逆向恢复，并且恢复后符合目前公认的构造变形准则和其他地质学原理；3) 变形前后符合物质守恒定律，即体积不变原则或面积不变原则；4) 断距守恒。

从平衡剖面上可以看出：滩海东部凹陷古近纪(沙三段—东一段)经历了伸展裂陷幕、第一裂后热沉降幕、走滑伸展再次裂陷幕和裂陷收敛幕4个构造演化阶段，表现为阶段性、幕式性的差异沉降，造就了盆地和相邻物源区构造古地貌的极大变化。

图2  辽河滩海东部凹陷北部构造发育史剖面(Line2640)

Fig. 2  Structural evolution profile in the east sag of Liaohe beach area

沙三段沉积期为伸展裂陷阶段，控凹基底主干断裂强烈伸展活动，盆地以垂直差异升降运动为主。东部凹陷大幅度急剧深陷，相邻物源区上隆。该时期研究区地形高差大，沉积了巨厚的沙三段地层，沉降中心靠近控凹基底主干断裂一侧。沙一二段沉积期为第一裂后热沉降阶段，控凹基底主干断裂伸展活动减弱，岩石圈热沉降为主。该时期盆地发生整体沉降，地形变化平缓，整体呈平缓的坳陷湖盆特征，但该时期受太平洋板块俯冲作用的影响，区域应力场开始由张性变为张扭性^[16]；局部地区主干断裂开始发生走滑性伸展运动。燕南潜山和燕东凹陷开始形成。在东三段和东二段沉积期，盆地进入走滑伸展再次裂陷阶段。受太平洋板块俯冲作用的影响，控凹基底主干断裂右旋走滑伸展运动加强，基底主干断裂和基底断块再次活动，盆地整体为盖州滩断层和燕南断层控制的双断式地堑盆地。燕南潜山初步形成，但一直处于水下，对物源水系有一定分割作用，东二段沉积末，燕南潜山和燕东凹陷形成，盆地构造格局基本定型。东一段沉积期，盆地处于裂陷收敛阶段。构造活动趋于平静，控凹基底主干断裂除燕南断层和盖州滩断层有轻微活动外，其余断裂基本停止活动。

2.3  古厚度恢复

2.3.1  剥蚀厚度恢复

国内外用于计算剥蚀厚度的方法很多，各方法都有自身的优缺点和适用范围^[17-18]，本文采用井震联合地层恢复法对研究区地层剥蚀厚度进行恢复。该方法的基本思路是：有井区利用泥岩声波时差法对钻井各地层剥蚀厚度进行恢复；无井区利用地震资料，在明确界面接触关系和剥蚀类型的基础上，逐层分类，利用未被剥蚀地层厚度趋势外延法对研究区地层剥蚀厚度进行恢复。这种方法适用于拥有大量地震资料和少量钻井资料地区，具有点面结合的优点，兼顾了地震资料的横向分辨力和钻井资料的纵向分辨力。

本文利用研究区丰富的三维地震资料，在层序界面识别的基础上，将地层的剥蚀状况分为4类分别进行恢复(图3)。

A类剥蚀为洼陷带内的平行不整合面，被剥蚀的地层横向变化稳定, 不整合面与地层层面基本平行, 地震剖面上看不到明显的剥蚀点。一般认为该类型剥蚀厚度无法恢复，但在必须恢复的条件下可根据地层厚度变化特征，在全区综合插值计算。

B类剥蚀为凹陷边缘超覆带的角度不整合面，被剥蚀的地层沿底面向凹陷边缘逐层上超，楔形减薄，不整合面与地层层面之间的角度较大,地震剖面上地层顶部削截现象明显。地层减薄受沉积作用和剥蚀作用共同控制。因此，只需确定零沉积点和零剥蚀点的位置, 在两点间插值便可得到地层的剥蚀量h。零剥蚀点指地震剖面上首次出现明显剥蚀的位置, 零沉积点指残留地层顶、底面延伸的交点。

C类剥蚀为旋转断块顶部的角度不整合面，通常剥蚀范围有限，被剥蚀地层内部同相轴平行或亚平行反射结构, 旋转升高部位顶部发生剥蚀，地震剖面上削截现象明显。被剥蚀地层的原始厚度应该与未发生剥蚀地层的厚度相等。因此, 沿未发生剥蚀地层顶界的同相轴做延长线，剥蚀区各点到这条线的距离h即为剥蚀厚度。

D类剥蚀为潜山带顶部地层强烈剥蚀。潜山未形成之前，潜山区为沉积斜坡，潜山抬升隆起后，潜山顶部地层发生剥蚀，甚至剥蚀殆尽。但在潜山带两侧，地层一般基本保留完整，仍保留了原来地层变化的趋势。因此，分布做潜山带两侧地层顶底界的连线，两线直接的垂直距离就是地层的剥蚀量。

图3  辽河滩海东部地区地层剥蚀类型及其厚度恢复方法

Fig. 3  Eroded strata types and thickness restoration methods in the east sag of Liaohe beach area

2.3.2  古厚度恢复(去压实校正)

本文采用回剥法对古厚度进行去压实恢复^[19]。根据质量守恒定律，随着地层的埋藏深度增加，地层厚度变小，但地层的骨架厚度始终不变。骨架厚度指孔隙度为0时的地层厚度，这是一个假想值，它总是小于地层的实际厚度。回剥法的基本思路是：各地层在保持其骨架厚度不变(剥蚀层和断裂层除外)的条件下，按照地质年代从新到老的顺序由上而下逐层剥去，直至全部剥完为止。

2.4  古水深校正

古水深校正是古地貌恢复中的难题，精确地进行古水深分析十分困难。目前广泛使用的方法是，对沉积环境(沉积相、沉积构造)进行系统分析，并结合古生物资料(底栖生物、微体化石)、地球化学资料来综合推测盆地的古水深。选取经验值研究古水深，渤海湾盆地一般的取值如下：冲积一河流相古水深为0 m；滨湖相古水深小于5 m；浅湖相为5~20 m；深湖相20至50 m或更深；扇三角洲相发育区的古水深一般不大于30 m。

利用三维地质建模软件，依据恢复后的古厚度数据和古水深数据，建立了辽河滩海地区古近系三维立体古地貌图。在建立过程中，根据三维地震资料定性分析的结果和古构造恢复的结果对古地貌图进行精细修正，尤其是要消除晚期断层对地层厚度的影响。

3  古地貌特征及演化

辽河滩海东部地区位于渤海湾盆地北部，是中–新生代伸展、走滑背景下形成的典型的陆相断陷盆地。其古近纪经历了伸展裂陷幕、第一裂后热沉降幕、走滑伸展再次裂陷幕和裂陷收敛幕4个构造演化阶段。

3.1  伸展裂陷期

沙三段沉积期为伸展裂陷阶段，盆地为典型的伸展裂陷盆地，控凹基底主干断裂为同生断层性质，表现出强烈的垂直差异升降运动，地形起伏变化大。该时期古地貌类型主要有：凸起、凹陷、陡坡断裂坡折带、缓坡断裂坡折带、挠曲坡折带和下切沟谷，尤其以各种断裂坡折带发育为特征，生长断层控制了沉积层序的发育和展布。

受控盆主干断裂的分段、差异性活动影响，不同盆地位置，盆地结构迥异，坡折带的类型也发生变化。如在沙三段沉积期，东部凹陷自北向南表现为：东断西超半地堑–西断东翘半地堑–双断地堑的变化，相应的古地貌单元也发生相应变化。北区表现为由燕南断裂控制的东断西超箕状半地堑，其东侧为燕南断裂形成的陡坡断裂坡折带，西侧为缓坡挠曲坡折带。中区表现为盖州滩断裂控制的西断东翘箕状半地堑，其东侧燕南断裂活动性减弱，为缓坡断裂坡折带和斜坡带，西侧为盖州滩断裂形成的陡坡断裂坡折带。南区表现为盖州滩断裂和燕南断裂共同控制的双断式地堑，其东侧为燕南断裂形成的陡坡断裂坡折带，西侧为盖州滩断裂形成的陡坡断裂坡折带。

该时期研究区发育多条沟谷地貌与坡折带对应。古地貌整体具有坡陡盆深的特点(图4(a))，组合样式有：1) 凸起–下切沟谷–陡坡断裂坡折带–凹陷；2) 凸起–断槽沟谷–缓坡断裂坡折带–凹陷；3) 凸起–下切沟谷–挠曲坡折带–凹陷。

3.2  第一裂后热沉降期

沙一二段沉积期为第一裂后热沉降阶段，局部地区主干断裂开始发生走滑性伸展运动。该时期古地貌以挠曲坡折带发育为特征，局部发育断裂转换带和初具雏形的转换构造坡折带。盖州滩断裂中部发育缓坡断裂坡折带。燕南断裂此时停止活动，表现为挠曲作用，形成挠曲坡折带。东部凹陷南部西侧边缘，盖州滩断裂受走滑作用影响开始呈多条雁行式排列的分支断裂延伸，断裂转换带和转换构造坡折带开始发育。东部凹陷北部西侧边缘断层不发育，为挠曲坡折带。该时期研究区也发育多条沟谷地貌与坡折带对应。中央凸起南部月东潜山东侧盖州滩断层附近发育断槽沟谷(断裂转换带)，其对应初具雏形的转换构造坡折带。中央凸起北端海南潜山东侧海12至海22井附近发育下切沟谷，与挠曲坡折带对应。燕东凹陷东侧斜坡发育一系列下切沟谷，其对应东部凸起斜坡的挠曲坡折带。古地貌整体具有坡缓沟多的特点(图4(b))，组合样式有：1) 凸起–下切沟谷–挠曲坡折带–凹陷；2) 凸起–断裂转换带–初具雏形的转换构造坡折带–凹陷；3) 凸起–下切沟谷–缓坡断裂坡折带–凹陷。

3.3  走滑伸展再次裂陷期

在东三段至东二段沉积期，盆地进入走滑伸展再次裂陷阶段。燕南潜山初步形成，但一直处于水下，对物源水系有一定分割作用，东二段沉积末，燕南潜山和燕东凹陷形成，盆地构造格局基本定型。

该时期古地貌以断裂转换带和转换构造坡折带、大型走滑断裂坡折带和下切沟谷为特征，局部发育挠曲坡折带。东部凹陷西侧盖州滩断裂受走滑作用控制，呈多条雁行式排列的分支断裂延伸，形成各种类型的断裂转换带和转换构造坡折带。在南部形成叉形转换构造坡折带；在北部形成帚状转换构造坡折带；在中部形成陡坡断裂坡折带。东部凹陷东侧燕南断裂发生走滑伸展，为大型走滑断裂坡折带。该时期研究区发育多条沟谷地貌与坡折带对应。中央凸起南部东侧盖州滩断层附近发育叉形断裂系(断槽沟谷)，其对应叉形转换构造坡折带。中央凸起北部东侧发育下切沟谷–挠曲坡折带–帚形断裂系(断槽沟谷)，其对应帚状转换构造坡折带，该转换构造坡折带由多条持续下陷的断阶式坡折带构成。燕东凹陷东侧斜坡发育一系列下切沟谷，其对应东部凸起斜坡的挠曲坡折带。古地貌整体具有坡陡盆深，沟梁斜列的特点(图4(c))，组合样式有：1) 凸起–叉形断裂系–叉形转换构造坡折带–凹陷；2) 凸起–下切沟谷–挠曲坡折带–帚状断裂系–帚状转换构造坡折带–凹陷；3) 凸起–下切沟谷–挠曲坡折带–大型走滑断裂坡折带–凹陷。

图4  辽河滩海东部地区古近系古地貌特征

Fig. 4  Palaeogeomorphology of Paleogene in the east sag of Liaohe beach area

3.4  裂陷收敛期

在东一段沉积期，盆地处于裂陷收敛阶段。构造活动趋于平静，控凹基底主干断裂除燕南断层和盖州滩断层有轻微活动外，其余断裂基本停止活动。该时期盆地沉降作用不明显，准平原化作用增强，填平补齐，地形变化平缓(图4(d))，早期发育曲流河沉积体系，晚期发育辫状河沉积体系。

综上所述，辽河滩海东部地区不同构造演化阶段的构造运动特征，控制了古地貌单元类型和古地貌单位组合样式。伸展裂陷幕基底主干断裂强烈地同沉积伸展运动，造就了典型的断陷盆地古地貌结构，陡坡发育陡坡断裂坡折带，缓坡发育挠曲坡折带或缓坡断裂坡折带，以各种断裂坡折带发育为特征。第一裂后热沉降幕，基底主干断裂活动减弱，盆地基本呈坳陷湖盆古地貌结构。该时期古地貌以挠曲坡折带发育为特征。但受右旋走滑作用影响，基底主干断裂开始发生走滑伸展活动，局部发育断裂转换带、初具雏形的转换构造坡折带和缓坡断裂坡折带。走滑伸展再次裂陷幕，受太平洋板块俯冲作用的影响，控凹基底主干断裂右旋走滑伸展运动加强，基底主干断裂和基底断块再次活动，盆地整体为盖州滩断层和燕南断层控制的双断式地堑盆地。该时期古地貌以断裂转换带和转换构造坡折带、大型走滑断裂坡折和下切沟谷为特征，局部发育挠曲坡折带。裂陷收敛幕，构造活动趋于平静，除控凹基底主干断裂有轻微活动外，其余断裂基本停止活动。地形变化平缓，趋向于平原地貌。

4  古地貌对层序与沉积体系的控制作用

陆相盆地层序地层是构造运动、古气候、古湖平面变化与沉积物供给等因素综合作用的结果。构造运动造就的古地貌在陆相盆地(特别是裂谷盆地)对层 序-沉积体系形成与发育起着重要的控制作用^[20-21]。辽河滩海东部地区古近纪经历了复杂的构造演化过程，各构造演化阶段的古地貌发育特征不同，受古地貌制约的层序发育特征和沉积体系展布规律也明显不同。

4.1  伸展裂陷期

沙三段沉积期(Sq1和Sq2)为伸展裂陷阶段。控凹基底主干断裂为同生断层性质，以各种断裂坡折带发育为特征，生长断层控制了沉积层序的发育和展布。受控盆主干断裂的分段、差异性活动影响，不同盆地位置，盆地结构迥异，坡折带的类型也发生变化。如东部凹陷在沙三段沉积期，自北向南表现为：东断西超半地堑—西断东翘半地堑—双断地堑变化，相应的古地貌单元，体系域分布也发生相应变化(图5)。

北区表现为由燕南断裂控制的东断西超箕状半地堑，为陡坡断裂坡折-缓坡挠曲坡折层序模式(图5(a))。凹陷西侧为缓坡挠曲坡折带，坡折带之上发育下切谷、水进体系域和高位体系域，坡折带之下为低位域、水进体系域和高位域，沙三下段(Sq1)发育扇三角洲–滨浅湖沉积，沙三上段(Sq2)发育辫状河三角洲–滨浅湖沉积(图5(a))。凹陷东侧为燕南断裂形成的陡坡断裂坡折带，从旋回早期到晚期，各体系域均位于断层下降盘一侧，沙三下段(Sq1)发育发育近岸水下扇–半深湖沉积，沙三上段(Sq2)发育辫状河三角洲–滨浅湖沉积体系(图5(a))。

中区表现为盖州滩断裂控制的西断东翘箕状半地堑，为陡坡断裂坡折-缓坡断裂坡折层序模式(图5(b))。凹陷西侧为盖州滩断裂形成的陡坡断裂坡折带，从旋回早期到晚期，各体系域均位于断层下降盘一侧，坡折带之上发育下切沟谷，沙三下段(Sq1)发育近岸水下扇-半深湖沉积，沙三上段(Sq2)发育扇三角洲–半深湖沉积(图5(b))。凹陷东侧燕南断裂活动性减弱，为缓坡断裂坡折带和斜坡带。坡折带之上发育下切沟谷、水进体系域和高位体系域，坡折带之下为低位域、水进体系域和高位域，沙三下段(Sq1)发育近岸水下扇–滨浅湖沉积，沙三上段(Sq2)发育滨浅湖沉积(图5(b))。

南区表现为盖州滩断裂和燕南断裂共同控制的双断式地堑，为陡坡断裂坡折-早期陡坡晚期缓坡断裂坡折层序模式(图5(c))。凹陷西侧为盖州滩断裂形成的陡坡断裂坡折带，从旋回早期到晚期，各体系域均位于断层下降盘一侧，坡折带之上发育下切沟谷，沙三下段(Sq1)发育近岸水下扇-半深湖沉积，沙三上段(Sq2)发育扇三角洲–滨浅湖沉积(图5(c))。凹陷东侧沙三下段(Sq1)层序沉积期，为燕南断裂形成的陡坡断裂坡折带，从旋回早期到晚期，各体系域均位于断层下降盘一侧。沙三上段(Sq2)沉积期，燕南断裂活动性减弱，为缓坡断裂坡折带。坡折带之上发育下切沟谷、水进体系域和高位体系域，坡折带之下为低位域、水进体系域和高位域。沙三下段(Sq1)发育近岸水下扇-半深湖沉积，沙三上段(Sq2)发育辫状河三角洲–滨浅湖沉积(图5(c))。

4.2  第一裂后热沉降期

沙一二段沉积期(Sq3)为第一裂后热沉降阶段，控凹基底主干断裂伸展活动减弱，岩石圈热沉降为主。该时期盆地发生整体沉降，地形变化平缓，整体呈平缓的坳陷湖盆特征。该时期古地貌以挠曲坡折带发育为特征。

东部凹陷北部为缓坡挠曲坡折带-缓坡挠曲坡折带层序模式(图6(a))。西侧边缘为挠曲坡折带，该坡折带为受古地形影响的沉积坡折带，坡折带之上发育下切谷、水进体系域和高位体系域，坡折带之下为低位域、水进体系域和高位域，沙一二段(Sq3)沉积期发育辫状河三角洲–滨浅湖沉积；东侧边缘，燕南断裂停止伸展活动，断裂带附近发生挠曲作用，形成缓坡挠曲坡折带，坡折带之上发育下切沟谷、水进体系域和高位体系域，坡折带之下发育低位体系域、水进体系域和高位体系域，沙一二段(Sq3)沉积期发育辫状河三角洲–滨浅湖沉积。

东部凹陷南部为缓坡断裂坡折带-缓坡挠曲坡折带层序模式(图6(b))。西侧边缘，盖州滩断裂形成缓坡断裂坡折带，坡折带之上发育下切沟谷、水进体系域和高位体系域，坡折带之下发育低位体系域、水进体系域和高位体系域，沙一二段(Sq3)沉积期发育扇三角洲–半深湖沉积；东侧边缘，燕南断裂停止伸展活动，断裂带附近发生挠曲作用，形成缓坡挠曲坡折带，坡折带之上发育下切沟谷、水进体系域和高位体系域，坡折带之下发育低位体系域、水进体系域和高位体系域，沙一二段(Sq3)沉积期发育辫状河三角洲–滨浅湖沉积。

图5  辽河滩海东部地区伸展张裂期古地貌与沉积层序发育模式

Fig. 5  Sediment-sequence patterns of extensional rift phase in the east sag of Liaohe beach area

图6  辽河滩海东部地区裂后热沉降期古地貌与沉积层序发育模式

Fig. 6  Sediment-sequence patterns of post-rift subsidence phase in the east sag of Liaohe beach area

4.3  走滑伸展再次裂陷期

东三段和东二段沉积期，盆地进入走滑伸展再次裂陷阶段。基底主干断裂和基底断块再次活动，盆地整体为盖州滩断层和燕南断层控制的双断式地堑盆地。该时期古地貌以大型走滑断裂坡折带、断裂转换带和转换构造坡折带和下切沟谷为特征，局部发育挠曲坡折带。东部凹陷西侧盖州滩断裂受走滑作用控制，呈多条雁行式排列的分支断裂延伸，平面上形成各种类型断裂转换带、叉形或帚状转换构造坡折带；剖面上表现为单断式断裂坡折带和断阶式断裂坡折带。东侧燕南断裂走滑作用明显，形成走滑断裂坡折带。

凹陷北部为挠曲坡折带—断阶式断裂坡折带—走滑断裂坡折带—挠曲坡折带层序模式，其西侧中央凸起带斜坡部位发育挠曲坡折带、盖州滩断裂形成断阶式断裂坡折带。断阶式断裂坡折带为低位坡折，之下发育低水位体系域、水进体系域和高位体系域，之上发育水进体系域和高水位体系域；挠曲坡折带为高位坡折，之下发育水进体系域和高位体系域，之上只发育高位体系域。凹陷东侧，燕南断裂形成低位坡折，之下发育低水位体系域、水进体系域和高位体系域，之上发育水进体系域和高水位体系域；挠曲坡折带为高位坡折，之下发育水进体系域和高位体系域，之上只发育高位体系域。

4.4  裂陷收敛期

在东一段沉积期，盆地处于裂陷收敛阶段。构造活动趋于平静，控凹基底主干断裂基本停止活动，地势平缓。该时期古地貌以准平原化作用为特点。整个东一段低位域不发育，只发育水进体系域和高位体系域。水进体系域以河漫泛滥平原沉积为主，高位体系域以曲流河边滩或辫状河心滩为主。

5  结论

1) 滩海东部凹陷古近纪(沙三段—东一段)经历了伸展裂陷幕、第一裂后热沉降幕、走滑伸展再次裂陷幕和裂陷收敛幕这4个构造演化阶段，表现为阶段性、幕式性的差异沉降。

2) 采用三维地震资料分析定性、层序地层格架定时、构造演化定发展、古厚度定量和三维地貌建模技术可视化成图的综合研究方法恢复了辽河滩海东部地区古近系4个构造演化阶段的古地貌。

3) 辽河滩海东部地区不同构造演化阶段的构造运动控制了古地貌单元类型和古地貌单位组合样式；伸展裂陷期古地貌具有坡陡盆深的特点，第一裂后热沉降期古地貌具有坡缓沟多的特点，走滑伸展再次裂陷期古地貌具有坡陡盆深，沟梁斜列的特点，裂陷收敛期地形变化平缓，趋向于平原地貌。

4) 不同时期的古地貌对该时期的层序构成和沉积体系展布具有明显控制作用，辽河伸展裂陷期层序体系域构成齐全，低位体系域、水进体系域和高位体系域均发育，以近岸水下扇—扇三角洲—辫状河三角洲—湖泊沉积体系为主，第一裂后热沉降期和走滑伸展再次裂陷期古，层序体系域构成较齐全，发育扇三角洲—辫状河三角洲—湖泊沉积体系；裂陷收敛期层序构成不全，整体缺失低位体系域，以曲流河和辫状河沉积为主。

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(编辑  赵俊)

收稿日期：2014-01-13；修回日期：2014-04-20

基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(41102087)；中央高校基本科研业务费专项资金资助(2-9-2012-91)；国家重大油气专项(2011ZX05009-002)(Project (41102087) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project (2-9-2012-91) supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities; Project (2011ZX05009-002) supported by the Major National Science-Technology Program of China)

通信作者：高志前，副教授，从事层序地层学与沉积储层的研究；E-mail：gzq@cugb.edu.cn

摘要：采用三维地震资料分析定性、层序地层格架定时、构造演化定发展、古厚度定量和三维地貌建模技术可视化成图的综合研究方法对辽河滩海东部地区古近系关键构造期古地貌进行恢复。研究结果表明：辽河滩海古近纪经历了伸展裂陷幕、第一裂后热沉降幕、走滑伸展再次裂陷幕和裂陷收敛幕4个构造演化阶段，不同构造演化阶段的古地貌特征不同，由其制约的层序构成和沉积体系展布也显著不同。伸展裂陷期古地貌具有坡陡盆深的特点，层序体系域构成齐全，发育近岸水下扇—扇三角洲—辫状河三角洲—湖泊沉积体系；第一裂后热沉降期古地貌具有坡缓沟多的特点，层序体系域构成齐全，发育扇三角洲—辫状河三角洲—湖泊沉积体系；走滑伸展再次裂陷期古地貌具有坡陡盆深，沟梁斜列的特点，层序体系域构成较齐全，发育扇三角洲—辫状河三角洲—湖泊沉积体系；裂陷收敛期地形变化平缓，趋向于平原地貌，层序构成不全，整体缺失低位体系域，以曲流河和辫状河沉积为主。