0 前言
近年来，东非鲁伍马盆地深水区海底扇储集体的重大油气发现使得盆地深水沉积体系成为油气勘探和研究的热点[12-13]。目前针对盆地上始新统深水沉积体系的研究较少。Lu等[14]和Luan等[15]依据地震资料提出盆地上始新统发育明显的重力流与底流交互沉积作用，且形成6个自北向南逆底流方向逐次迁移的海底扇水道-朵叶复合体。本文以鲁伍马盆地上始新统深水沉积体系为研究对象，基于重新处理的高精度三维地震资料及已有钻井资料，开展高频层序格架下的沉积体系构成单元、沉积演化特征研究，重建了上始新统重力流与底流交互作用背景下海底扇的沉积及演化模式，研究成果对于研究区及类似地区的重力流沉积储层分布预测及深水油气勘探具有重要的理论及实践意义。
1 研究区概况
东非鲁伍马盆地（Rovuma Basin）是东非被动大陆边缘主要含油气盆地之一，横跨坦桑尼亚东南部和莫桑比克东北海岸。盆地西部以莫桑比克褶皱带（Mozambique Fold Belt）前寒武系基底露头为边界，北部以坦桑尼亚海岸盆地曼达瓦次盆（Mandawa Sub-basin）为界，向东以凯瑞巴斯盆地（Querimbas Basin）为界，南部边界为莫桑比克褶皱带向东最大延伸位置（图1a）[15-16]。盆地呈南窄北宽的“倒三角”形展布，面积约7×104 km2，超过50%的面积位于海域，发育宽约5~30 km的狭窄大陆架。盆地深水区自西向东可划分为3个构造带，分别是陆坡逆冲构造带、凯瑞巴斯地堑带（Querimbas Graben）及戴维断裂带（Davie Fracture Zone），继续向东则过渡至印度洋洋壳部分。研究区位于鲁伍马盆地深水—超深水区域，水深约1 500~2 500 m，构造上处于陆坡逆冲构造带前缘构造稳定区，断裂相对不发育（图1a，1c）[3,17]。
鲁伍马盆地经历了二叠纪—早侏罗世裂谷期、晚侏罗世—早白垩世漂移期和晚白垩世—第四纪被动大陆边缘期三大构造演化阶段（图1b），相应形成了3套沉积地层[18]。鲁伍马盆地油气勘探以天然气发现为主，储层类型主要为古近系深水重力流砂岩[6,12,18]。古新世以来，西部鲁伍马三角洲沉积不断向海推进，大量的陆源碎屑通过峡谷或水道顺陆坡由西向东搬运至深水区，形成规模庞大的深水沉积体系，其中上始新统深水重力流砂岩是盆地重要油气储层之一。现今由南向北流动的南极底流（AABW）流经东非被动大陆边缘，海底实测数据显示，其流速平均为0.2~0.4 m/s，最大可达1.2 m/s[19-21]。前期研究表明，重力流与底流交互作用是鲁伍马盆地深水沉积的主要特色，盆地深水沉积体相互侵蚀、侧向迁移、垂向叠置，时空关系复杂，同一个深水沉积体系通常由不同期次的沉积单元迁移叠置而成[13-15,17,22]。
2 深水沉积体系结构单元类型
2.1 水道
水道是研究区上始新统发育的重要沉积结构单元之一，主要形成于三级层序的低位体系域，根据地震剖面识别的结构差异，将其进一步分为限制性水道和半限制性侧向迁移水道。水道/水道复合体在地震剖面及地震属性图中易于识别。限制性水道复合体主要发育于低位体系域的早期，以强振幅中等连续地震反射为主，与围岩弱地震反射特征差异明显，在地震剖面上具“V”形结构，与下伏地层呈侵蚀接触，内部充填不具有明显的迁移规律，溢岸天然堤沉积不甚发育。半限制性侧向迁移水道复合体以强振幅中等连续地震反射为主，晚期水道对早期水道具有明显的侵蚀作用；与限制性水道复合体相比，半限制性水道复合体表现为多个“U”形或“V”形水道的侧向迁移，水道一侧溢岸天然堤规模发育，而另一侧溢岸天然堤不发育，从而形成“半限制性”特征。复合水道砂岩主要为多期叠置的块状中粗砂岩、含砾粗砂岩，测井曲线呈箱形或钟形，受底流作用影响，细粒沉积物向水道北侧漂移并沉积下来，形成“单侧带堤”的溢岸沉积特征（图2）[24]。
2.2 溢岸/漂积沉积
2.3 朵叶
朵叶常位于水道下倾斜坡处，受地形坡度变缓等因素影响，水道趋于消亡，沉积物因脱离水道限制发生卸载形成朵叶沉积，朵叶与水道伴生组成水道-朵叶复合体。在地震剖面上表现为连续中—强反射，呈席状或丘形，见双向下超特征，与水道相比，朵叶沉积底部通常不具有显著的侵蚀特征。在平面上由于朵叶迁移缓慢且不受限制，分布更宽泛，往往多期朵叶互相叠置。单一朵叶在地震尺度难以识别，但多期朵叶垂向叠置形成的朵叶复合体可以通过地震剖面解释及地震属性提取识别其分布范围。朵叶或朵叶复合体砂岩主要由多期叠置的细砂岩组成，测井响应为钟形或漏斗形（图2）。
3 层序地层划分
根据地震剖面地震反射终端类型及钻井岩性、电性特征，本次研究将上始新统划分为1个三级层序，3个四级层序（Ps1—Ps3）。其中Ps1和Ps2两个四级层序构成三级层序的低位体系域（LST），Ps3构成三级层序的海侵及高位体系域（TST+HST）（图3）。
3.1 三级层序界面
研究区上始新统为一个三级层序，其顶界面为H390，底界面为H400，顶底界面特征明显，连续性好，易识别（图3）。底界面H400在南部表现为侵蚀不整合特征，是层序内限制性水道、迁移水道这些具有侵蚀特征的富砂单元形成的包络面，界面上下地震反射能量差异明显，界面之上为富砂单元的中—强振幅反射，界面之下为下始新统泥质漂积体弱振幅地震反射，界面下削上超特征明显，上下地层产状略有差异。在限制性水道北侧H400界面为整合接触界面，上下地层岩性均以泥岩为主，产状一致，地震振幅能量弱。三级层序顶H390界面主体为上始新统富泥溢岸/漂积沉积体的顶界和上覆渐新统朵叶复合体的底界，界面上下地震反射差异明显，界面之下表现为弱振幅地震反射，界面之上为中—强振幅反射，局部见明显的上覆地层对下伏地层的侵蚀（图3）。
3.2 四级层序及构成
根据地震反射特征及沉积结构单元的组成与构型差异，将研究区上始新统三级层序进一步划分为3个四级层序（Ps1，Ps2，Ps3），相应地在三级层序内解释出p1、p2两个连续性较好的四级地震层序界面。与三级层序界面可在全区追踪解释不同，四级层序界面仅在沉积体分布范围内存在。Ps1和Ps2两个四级层序构成三级层序的低位体系域（LST），Ps3层序构成三级层序的海侵和高位体系域（TST+HST）。三个四级层序内部的沉积单元组成及构型特征具有明显差异，Ps1层序内发育限制性水道复合体，Ps2层序内发育半限制性迁移水道复合体，Ps3层序内主要发育朵叶复合体（图3）。
4 沉积体系时空展布及演化
4.1 沉积体系时空展布
4.1.1 Ps1层序限制性水道-朵叶复合体
Ps1层序沉积时期主体发育SW—NE走向的限制性水道-朵叶复合体，水道具有明显的“V”形侵蚀特征，两侧溢岸天然堤发育程度低或几乎不发育。水道南侧为一侵蚀上超边界，为上始新统三级层序的底界面，北侧发育一窄幅天然堤。向北东端水道散开呈朵叶状，朵叶北侧见沉积物波发育。MS3井钻遇该水道复合体的南侧边缘，岩性为薄层砂岩、泥岩互层，测井曲线呈漏斗形，推测为该水道复合体边缘沉积（图3，图4a，图4d）。在西侧A—A´地震剖面上（图3），水道复合体特征发育明显，剖面呈“V”形，宽度约5 km，深度约150 m；水道内部为中—强振幅中连续近平行地震反射，两侧与水道壁呈上超接触关系，水道复合体北侧Ps1层序地层厚度较均匀，表现为平行连续弱振幅地震反射特征。在中部B—B´地震剖上（图5），水道复合体呈“V”形，内部表现为中—强振幅中连续地震反射，规模较西侧变小，宽度约4 km，深度约80 m；水道复合体北岸见中振幅反射溢岸天然堤发育；向北Ps1层序厚度较均匀，以弱振幅反射为主，见中—强振幅沉积物波发育。在东侧C—C´剖面上（图6），Ps1层序主要特征为中—强振幅近丘状地震反射，为Ps1水道-朵叶复合体前端的朵叶复合体沉积特征。
4.1.2 Ps2层序半限制性迁移水道-朵叶复合体
Ps2层序半限制性迁移水道-朵叶复合体呈SW—NE向展布，主体继承Ps1层序限制性水道-朵叶复合体的沉积格局。由三个依次向南近平行迁移的水道-朵叶复合体（C1、C2、C3）侧向叠置构成，溢岸天然堤沉积具有一定规模且主要发育在水道复合体的北侧（顺底流方向），体系末端的朵叶部分向南偏转幅度逐渐增大（C1—C3）。MS3井、MNE1井和MNE2井三口井钻遇该层序。MS3井位于C2水道复合体中轴北侧，测井曲线下部呈齿化箱形，发育66 m厚层水道粗砂岩；上部测井曲线呈钟形，发育11 m薄层砂岩、泥岩互层段，砂层厚2~5 m，为溢岸天然堤沉积（图3，图4b，图4e）。MNE1井位于C3水道复合体中轴偏北侧，下部测井曲线呈钟形，为整体向上变细的砂岩、泥岩互层的正旋回序列，砂岩厚1~3 m；上部测井曲线呈箱形，发育20 m厚的中砂岩（图4b，图4e，图5）。MNE2井位于C2水道复合体中轴偏北侧，测井曲线呈钟形，表现为三个向上变细的正旋回序列，下部旋回的砂体薄，上部旋回的砂体厚（图4b，图4e，图6）。
4.1.3 Ps3层序朵叶复合体
4.2 沉积体系演化规律及发育模式
4.2.1 重力流沉积体系逆底流侧向迁移演化规律
4.2.2 三级层序内重力流沉积体系演化规律
研究区上始新统三级层序沉积早期Ps1层序发育限制性水道-朵叶复合体沉积，表现出低位体系域早期以重力流沉积为主的特征，底流作用在该时期表现不明显。中期Ps2层序主要发育半限制性迁移水道-朵叶复合体，该时期发育底流作用下逆底流向南侧单向迁移水道-朵叶复合体，顺底流一侧（北侧）天然堤—溢岸/漂积体沉积发育。晚期Ps3层序海侵体系域和高位体系域时期区内仅发育朵叶复合体。
这一演化序列体现了从低位体系域到高位体系域海平面持续上升、海底地貌不断充填变迁及事件性重力流能量衰减和稳定底流持续作用下三级层序内的演化过程。低位体系域早期海平面最低，重力流能量强，地貌坡降大，主要以限制性水道发育为主，底流作用弱，底流作用下的不对称天然堤—溢岸/漂积体不发育。低位体系域晚期，随着海平面的不断上升，重力流能量衰减，该时期是研究区底流作用表现最强的时期。底流剥离重力流体系中的细粒物质，并堆积在水道-朵叶复合体的北侧，致使北岸天然堤—溢岸/漂积体发育，北岸高陡的地形地貌促使水道-朵叶复合体向南单向迁移发育，对于水道复合体段这一特征尤为明显。海侵体系域和高位体域时期，因海平面持续上升、重力流能量衰减且地貌相对平坦开阔，深水重力流水道-朵叶复合体相对低位体系域时期向源后退，区内仅发育非限制性的朵叶复合体。
4.2.3 底流对重力流储层改造作用
5 结论
（1）鲁伍马盆地上始新统深水沉积体系主要发育水道、溢岸、朵叶3种沉积结构单元，其中水道可进一步细分为限制性水道和半限制性迁移水道。
（2）鲁伍马盆地上始新统为一个完整的三级层序，根据地震反射特征、沉积结构单元组成可划分Ps1、Ps2及Ps3三个四级层序。Ps1层序和Ps2层序构成三级层序的低位体系域（LST），Ps3层序构成三级层序的海侵体系域和高位体系域（TST+HST）。Ps1层序发育1套限制性水道-朵叶复合体，Ps2层序发育3套半限制性迁移水道-朵叶复合体。Ps3层序发育1套朵叶复合体。
（3）鲁伍马盆地上始新统三级层序深水沉积体系从早期（Ps1层序）的限制性水道-朵叶复合体，到中期（Ps2层序）的半限制性迁移水道-朵叶复合体，再到晚期（Ps3层序）朵叶复合体的演化，反映了重力流与底流交互作用的过程，是从以重力流作用为主导到底流作用相对增强的这一演化过程，即海平面持续上升、海底地貌充填变迁、重力流能量逐渐衰减及底流作用相对增强背景下三级层序内的规律性旋回演化过程。
（4）无论是四级层序级别还是四级层序内单期水道/朵体级别，研究区深水沉积体系或沉积结构单元均表现为逆底流侧向迁移特征。底流剥离重力流中的细粒物质在沉积体系北侧（顺底流一侧）堆积形成非对称的溢岸/漂积体正地形，进而限制水道或朵叶使之向南侵蚀或沉积，形成逆底流侧向迁移叠置样式。推测底流对重力流沉积储层具有改善作用。
