形成沉积层序的主要影响因素

2025-03-15 01:07:26
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前已述及,形成沉积层序的主要控制因素有构造沉降、物质供应速率、气候和基准面升降。在松辽盆地中,这些因素仍然起主导作用。此外,盆地演化阶段、古地理格局、局部构造运动等因素也对层序的形成与分布有一定的影响。

一、构造运动及构造沉降

构造运动对沉积层序的影响已在上节论证。根据大庆油田研究院(1991)对松辽盆地白垩纪构造沉降曲线与基底埋藏曲线的研究表明,构造沉降分两个阶段。第一阶段沉降曲线斜率大,持续时间短,沉降快速,包括侏罗系火石岭组到白垩系营城组。第二阶段沉降曲线的斜率逐渐变小,持续时间久,沉降由快速向慢速转化,最后趋近于零,包括登娄库组至今的地层。按照国外一些学者(例如Royden和Keen,1980)的观点,第一阶段为初始沉降阶段,发生于岩石圈伸展破裂期间及其后较短的时间内,是地壳热膨胀并发生变减作用引起岩石圈密度变化而产生均衡调整的产物;第二阶段为热沉降阶段,由于岩石圈向热平衡状态而发生冷却收缩,并由此产生沉降量,当达到热平衡状态,沉降作用消失。

构造沉降是产生可供沉积物沉积的可容纳空间的主要原因。在断陷阶段,虽然盆地范围小,彼此孤立,但是产生了可观的容纳空间,同时由于地形陡峻、高差很大,因而呈现快速沉降、快速充填的格局。在坳陷作用阶段,沉积速率逐渐衰减,最终可容纳空间趋尽于零,盆地消亡。

二、物质供应速率

物质供应速率是可容纳空间增减的一个重要函数。松辽盆地在白垩纪时,物源充分,四周的高山陡地均为物源供应区。在断陷期,物源因素活跃,因而发育I型层序。在断坳或坳陷早、中期,地形起伏变小,沉积物供应受到抑制,可容纳空间变化较小,因而有可能发育Ⅱ型层序,例如SSq6。

三、气候

湖盆基准面的变化与气候因素息息相关,甚至水体深度直接取决于气候变化。松辽盆地白垩纪发生了多次干、湿的气候交替变化。根据孢粉资料的分析结果(图4-15及表4-16),由沙河子组到明水组(以组为单元)的气候化依次为:湿热

干温

湿热

干热

湿凉

湿温热

湿热

干温

湿热。更为详细的研究表明,在每个组段内也有气候变化的证据,例如明一段为湿热,明二段为干热;再如泉头组,由泉一段到泉二段、泉三段和泉四段分别经历了干热

较湿热的交替过程,即在泉头组沉积时气候发生了三次干热

较湿热的交替变更。盆地的两次最大水进期(青一段和嫩一段)与最高湿度阶段吻合(图4-15)。超层序的边界大体位于气候湿干交替变化的拐点上(图4-15),温度变化也有相似的规律。对于一个层序而言,由低水位到水进再到高水期的发展,气候可能经历了由干热到湿热再到干温的变化过程。

图4-15 松辽盆地白垩纪孢粉、气候变化等与超层序的关系

四、基准面变化

基准面变化是导致可容纳空间增减及相对湖平面升降的主要因素之一。长期的河流或灾变性洪水注入,基准面上升,可容纳空间可能增加,例如在青一段及嫩一段时,沉积物供应受限,气候潮湿,基准面上升,水体加深,相对基准面(或湖平面)上升到最高点,发育深水沉积,并形成了典型的生油密集段。在气候干旱的条件下,汇水面积减小,水体变浅,基准面下降,有可能引起湖平面迅速下降,从而大部分湖区遭受剥蚀,形成不整合,随后发育低水位体系域,例如营城组顶部、泉头组下部及四方台组中、下部(图4-15)的地层形成时气候干燥。

五、其它因素

由图4-15显示,松辽盆地白垩纪的超层序边界,基本对应于盆地扩张与收缩的转换部位。在盆地发育初期,低水位及水进体系域发育,高水位体系域不发育(SSq1—SSq3);中期三个体系域均发育;晚期仅高水位体系域(部分水进体系域)发育,例如第三系的地层。这说明盆地不同发展阶段或盆地的性质,对沉积层序分布型式及其类型(Ⅱ型层序形成于坳陷期)有影响作用。白垩纪两个海侵期,即嫩江组和青山口组沉积时,与最大水进期同步,说明可容纳空间及相对基准面的变化还受海水进侵及海洋气候的影响。

松辽盆地白垩纪坳陷作用期形成的沉积厚度大、分布广,地层分布模式除受四大因素控制外,海水进侵、盆地演化及局部构造运动也有很大影响,其次古地理位置(例如断陷盆地陡坡与缓坡)、灾变事件、沉积单元的坡降比、物源的多向等因素也会影响层序地层的分布型式。

由以上讨论及已积累的地震、测井和岩心等资料来看,在松辽盆地能够开展更为详细的层序地层学研究。

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