西非北部塞內(nèi)加爾盆地白堊系陸源碎屑沉積體系及其控制因素

宮 越，馮志強，鄔長武，田納新，馬天碧，王大鵬，陶崇智，高蔚原

(中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

西非北部的塞納加爾盆地作為近期全球油氣勘探發(fā)現(xiàn)最活躍的地區(qū)之一[1-4]，在深水區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)了一系列油氣田。盆地自阿爾比期開始自東向西形成了陸架三角洲及一系列前三角洲斜坡扇體系，目前所發(fā)現(xiàn)的油田均位于該白堊系沉積體系中。因此塞內(nèi)加爾盆地，乃至西北非地區(qū)，引起了石油工業(yè)界的廣泛關(guān)注，成為石油地質(zhì)學(xué)家的重點研究對象。Davison(2005)系統(tǒng)闡述了西非各盆地的油氣系統(tǒng)條件[5]；Ye等(2017)對非洲北部的區(qū)域性古地理變遷進(jìn)行了系統(tǒng)討論和梳理[6]；Casson等(2019)探討了西北非陸緣溝谷的演化與物源及扇體展布變遷的聯(lián)系[7]。國內(nèi)熊利平等(2005)多位學(xué)者對西非南北海岸盆地的構(gòu)造演化過程，及各盆地的油氣地質(zhì)條件和成藏條件進(jìn)行了對比和分析研究[1,8-13]。

但目前西非北部盆地總體勘探程度較低，作為塞內(nèi)加爾盆地的主力產(chǎn)油層，其白堊紀(jì)陸架三角洲及斜坡扇體系沉積演化還缺乏系統(tǒng)的研究[14]，控制因素也未深入探討。而陸架邊緣帶是從大陸向深海過渡的斜坡帶，是海洋盆地中非常重要的一個沉積地貌，其沉積發(fā)育演化可以為解釋深海盆地形成和演變歷史提供非常關(guān)鍵的記錄。本研究立足于塞內(nèi)加爾典型被動大陸邊緣盆地，通過對研究區(qū)陸緣和陸坡的演化過程及控制因素研究，為西非北部的盆地動力學(xué)探討提供支撐和依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

塞內(nèi)加爾盆地是西非海岸面積最大的含油氣盆地，從北向南以大型的轉(zhuǎn)換斷層為界依次劃分為毛里塔尼亞次盆、北部次盆和卡薩芒斯次盆3個次盆(圖1)。研究區(qū)地震數(shù)據(jù)主要位于北部次盆。

圖1 塞內(nèi)加爾盆地位置示意圖(a)和構(gòu)造單元劃分(b)Fig.1 Location (a) and tectonic units (b) of the Senegal Basin

塞內(nèi)加爾盆地為裂谷與被動大陸邊緣相疊合的盆地，其形成演化同非洲板塊和北美洲分離緊密相關(guān)。整體上，西非北部盆地經(jīng)歷了4期構(gòu)造事件：前寒武紀(jì)—泥盆紀(jì)克拉通內(nèi)拗陷作用、石炭紀(jì)—二疊紀(jì)的海西運動、三疊紀(jì)—早侏羅世的裂陷伸展作用以及中侏羅世至現(xiàn)今的被動陸緣熱沉降作用。對油氣成藏影響較大的時期是三疊紀(jì)—早侏羅世裂谷發(fā)育階段，以及中侏羅世以后被動大陸邊緣階段[15-16]。

1) 三疊紀(jì)—早侏羅世：裂谷作用及持續(xù)拉張

三疊紀(jì)受新特提斯洋開啟的作用影響，非洲和北美洲板塊開始拉張分離。三疊紀(jì)—早侏羅世西北非地區(qū)整體上表現(xiàn)為北西-南東向拉張、伸展的構(gòu)造背景，發(fā)生大規(guī)模的裂谷作用，導(dǎo)致北東方向的巖漿侵入、膏鹽形成和裂陷期陸相地層的發(fā)育(圖2)。

2) 中侏羅世之后：被動大陸邊緣熱沉降階段

西非北部地區(qū)過渡階段不明顯，洋殼在中侏羅世形成[15-17]，西非北部地區(qū)主體進(jìn)入被動陸緣階段。在被動陸緣早期伴隨中大西洋裂開之后的大陸漂移，西非北部盆地侏羅紀(jì)主要發(fā)育碳酸鹽巖臺地，沉積了淺水碳酸鹽巖、濱岸砂，以及半深海、深海相碳酸鹽巖和泥頁巖。被動陸緣晚期階段主要發(fā)育三角洲、扇三角洲、海底扇及深海濁積沉積(圖3)。在阿爾比期中、南大西洋完全溝通，沉積了西非區(qū)域性的塞諾曼階-土倫階海相頁巖優(yōu)質(zhì)烴源巖。在白堊紀(jì)全球海平面上升，大陸邊緣出現(xiàn)了富有機質(zhì)沉積。

圖3 塞內(nèi)加爾盆地巖性柱狀圖及構(gòu)造演化Fig.3 Lithological column and tectonic evolution of the Senegal Basin

在之后的熱沉降期間，發(fā)生了2期構(gòu)造反轉(zhuǎn)：第一期為晚白堊世伊比利亞板塊與非洲板塊碰撞，引起了褶皺作用和構(gòu)造反轉(zhuǎn)；第二期為新生代(晚始新世、晚中新世和更新世)阿特拉斯(Atlas)造山運動，引起了北部盆地的構(gòu)造反轉(zhuǎn)和褶皺作用。

2 層序地層格架

Vail等人按級別將層序劃分為一至五級層序，每個層序級別對應(yīng)相同級別的海平面變化旋回和不同的時間跨度及地層沉積厚度[4,17]。研究區(qū)通過2D/3D地震資料和測井資料精細(xì)解釋，識別并總結(jié)出6種層序界面的地震相(圖4)。層序界面識別主要依據(jù)局部的削蝕不整合；局部溶蝕不整合；地震剖面的高連續(xù)性強振幅反射界面(沖刷界面)，伴隨上超接觸或前積層的底超接觸關(guān)系。結(jié)合測井曲線明顯的突變，盆地的白堊紀(jì)沉積充填可劃分出2個復(fù)合二級層序CS1和CS2，以及內(nèi)部的8個三級層序(圖4，圖5)。

圖4 塞內(nèi)加爾盆地層序界面地震相特征Fig.4 Characteristics of seismic facies of the sequence boundaries in the Senegal Basin

2.1 二級層序界面

二級層序界面的不整合分布范圍廣泛，受控于周期性的構(gòu)造演化，是建立區(qū)域性的層序地層格架的基本單元[18]。研究區(qū)白堊系主要發(fā)育2個復(fù)合二級層序CS1和CS2，以及3個區(qū)域性不整合面，即阿普特頂界面(CSB1)、塞諾曼階地層頂界面(CSB2)以及白堊系頂界面(CSB3)。CSB1(阿普特階頂面)和CSB2(塞諾曼階頂面)2個區(qū)域性不整合界面分別為CS1和CS2二級層序單元的底界面，對于研究區(qū)儲層分布以及油氣成藏有重要控制作用。

CSB1界面是阿普特階與阿爾比階之間分布廣泛的區(qū)域性不整合面，且上下地層巖性差異明顯，由碳酸鹽巖臺地變?yōu)樗樾紟r沉積為主。研究區(qū)不同部位，CSB1的不整合接觸特點各有不同。①臺地：下部地層表現(xiàn)為削蝕不整合和巖溶暴露面，上部地層呈下超接觸特征。②陸坡之下：上部地層表現(xiàn)為平緩超覆，下部地層呈無削蝕、相對平行的特點(圖5，圖6)。另外，最新探井表明CSB1界面也是早期碳酸鹽巖地層相變?yōu)樗樾紟r地層的巖性轉(zhuǎn)換界面。

圖5 塞內(nèi)加爾盆地地震-地質(zhì)剖面、測井曲線及層序劃分Fig.5 Seismic section,logging curves and stratigraphic sequence division of the Senegal BasinSF1.三角洲平原；SF2/SF3.三角洲前緣；SF4.前三角洲；SF5.侵蝕-充填水道；SF6.泥石流朵體；SF7.前緣扇朵體；SF8.遠(yuǎn)端扇朵體；SF9.沿岸流改造復(fù)合扇體

圖6 塞內(nèi)加爾盆地碎屑巖沉積體系地震相特征Fig.6 Seismic facies characteristics of the clastic sedimentary system in the Senegal BasinSF1.三角洲平原；SF2/SF3.三角洲前緣；SF4.前三角洲；SF5.侵蝕-充填水道；SF6.泥石流朵體；SF7.前緣扇朵體；SF8.遠(yuǎn)端扇朵體；SF9.沿岸流改造復(fù)合扇體

CSB2是塞諾曼階和土倫階的分界面，是一分布廣泛、削蝕特征十分明顯的區(qū)域性不整合面。這與塞諾曼晚期全球海平面持續(xù)下降有關(guān)。CSB2界面在陸架上越靠近陸坡處，削蝕特征越明顯，上下接觸關(guān)系與CSB1相似，下部地層削蝕，上部地層下超。但剝蝕程度更加強烈，部分區(qū)域剝蝕嚴(yán)重導(dǎo)致在CSB2界面阿普特地層出露。S井測井曲線在CSB2處發(fā)生了突變，GR值突然降低，表現(xiàn)出明顯的沖刷和下蝕的特征。在陸坡之下CSB2主要表現(xiàn)為水道下切特征。下部地層被不同程度的沖蝕、削截；在界面之上存在較為寬泛的水道充填，發(fā)育中等振幅、紊亂或零星的前積結(jié)構(gòu)，或疊瓦狀側(cè)積特征。

2.2 三級層序界面

三級層序持續(xù)時間和不整合作用范圍都比二級層序要小，持續(xù)時限約0.5～3 Ma，通常是低角度的侵蝕不整合[19]。其形成與氣候周期引起的基準(zhǔn)面變化有關(guān)。研究區(qū)目標(biāo)層段發(fā)育于被動大陸邊緣階段，相對海平面處于持續(xù)上升階段，可容納空間增大，沉積物通量增大，共同導(dǎo)致了一系列三級界面的形成。利用井-震資料，在CS1和CS2 復(fù)合層序內(nèi)部共識別出8個三級層序(SQ1—SQ8)，以及9個三級層序邊界[SB1(CSB1)，SB2—SB4，SB5(CSB2),SB6—SB8和SB9(CSB3)]。這些三級層序均在大面積或局部可見沖蝕現(xiàn)象，且發(fā)育小規(guī)模溝谷，上部地層可見底超或下超現(xiàn)象(圖5，圖6)。SB2和SB3界面在S井曲線上表現(xiàn)出由下部泥巖向上變?yōu)橹笭钌皫r的巖性突變，GR曲線突然降低，視為沖刷面。

3 陸架三角洲及斜坡扇

阿爾比早期碎屑巖開始大規(guī)模進(jìn)入研究區(qū)，形成內(nèi)陸架三角洲并向西逐漸推進(jìn)。原坡腳發(fā)育的碳酸鹽碎屑扇體變?yōu)橐躁懺此樾紴橹鞯臐岱e扇，并向深盆推進(jìn)發(fā)育。這些濁積扇與陸架三角洲具有明顯“源-匯”關(guān)系。不同階段研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的主要沉積體系有所不同：①阿爾比期—塞諾曼期(CS1)，受先存巨厚碳酸鹽巖臺地和斷裂活動的影響，以陸架坡折為分界線，研究區(qū)可見陸架三角洲和斜坡扇沉積。②土倫期—馬斯特里赫特期(CS2)，水體環(huán)境加深，陸架坡折向陸地方向后撤，兩階臺地逐漸被填平，形成完整斜坡，物源碎屑以斜坡扇群的沉積樣式展布在研究區(qū)。

3.1 陸架三角洲

陸架三角洲在研究區(qū)主要發(fā)育于阿爾比期的SQ1—SQ3。塞諾曼期由于強烈的區(qū)域性剝蝕，殘留陸架三角洲只在研究區(qū)東南角小范圍分布，之后水體環(huán)境加深，陸架坡折向陸地躍遷，研究區(qū)主要為陸坡上發(fā)育的沉積體系。區(qū)內(nèi)陸架邊緣三角洲在阿爾比早期(SQ1)和中期(SQ2)的前積特征最為明顯，可見三角洲從研究區(qū)東部向西推進(jìn)的過程。阿爾比晚期(SQ3)在經(jīng)歷短暫三角洲頂積層剝蝕沖蝕后，快速水進(jìn)，在區(qū)內(nèi)發(fā)育橫向穩(wěn)定的偏泥質(zhì)沉積。

根據(jù)地震相和測井資料，將研究區(qū)的陸架三角洲劃分為三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲。三角洲平原分布局限在研究區(qū)東南角，地震相表現(xiàn)為中-強振幅、中連續(xù)、平行-亞平行反射特征(圖6)。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育三角洲前緣和前三角洲沉積相。三角洲前緣主要發(fā)育2種內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)，分別為切線斜交-斜交型和S型前積結(jié)構(gòu)，外部形態(tài)呈透鏡狀。S井在研究區(qū)也表現(xiàn)出明顯的三角洲特征，阿爾比早期SQ1的GR曲線多為箱型或鐘形，中期SQ2多呈微齒化以及微齒化鐘形，巖性為中-細(xì)砂巖到粉砂巖，以三角洲前緣沉積體系為特征。阿爾比晚期SQ3的GR曲線以微齒形以及微齒化指狀為主，巖性以泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r和白云巖為主，以前積體系的末端為特征，結(jié)合明顯的下超，表現(xiàn)為區(qū)域性快速水進(jìn)。

3.2 斜坡扇地震相特征及沉積演化

3.2.1 斜坡扇地震相特征

斜坡扇體系通常發(fā)育在具有成熟水系和較大的源區(qū)的斜坡邊緣，其沉積主要來源于泥質(zhì)陸架和上斜坡沉積物的失穩(wěn)或分離，斜坡邊緣以侵蝕型的溝谷和拉伸旋轉(zhuǎn)型的滑塌體為特征[20-24]。研究區(qū)從阿爾比期至馬斯特里赫特期都有發(fā)育斜坡扇體系，根據(jù)其地震相特征，分析總結(jié)出4種沉積單元，分別是泥石流朵體、侵蝕-充填水道、前緣扇朵體以及遠(yuǎn)端扇朵體(圖6)。

這4種地震相在斜坡扇的不同階段都有發(fā)育。①侵蝕-充填水道的地震相常發(fā)現(xiàn)于研究區(qū)斜坡水道與下斜坡扇的過渡區(qū)，底部切割下伏地層，內(nèi)部充填由呈中-強等振幅、弱連續(xù)性的雜亂反射結(jié)構(gòu)或平行反射結(jié)構(gòu)組成。②泥石流朵體地震相特征表現(xiàn)為外部透鏡狀，內(nèi)部呈弱振幅、弱連續(xù)性的雜亂反射，反映地層的劇烈變形和相對不穩(wěn)定的動蕩環(huán)境。③前緣扇朵體地震相發(fā)育于下斜坡腳和斜坡上，底部微弱切割下伏地層，頂部向上凸起，或呈透鏡狀。地震反射特征反映了當(dāng)時的沉積環(huán)境比侵蝕-充填水道更加穩(wěn)定，處于局部限制性水道向非限制性的扇體轉(zhuǎn)換的位置。④遠(yuǎn)端扇朵體地震相以變動振幅、中等連續(xù)性的平行反射結(jié)構(gòu)為特征，外部幾何形態(tài)為席狀，頂?shù)追謩e與上覆地層和下伏地層平行整合接觸。這種席狀反射一般出現(xiàn)在均勻穩(wěn)定的環(huán)境當(dāng)中，在研究區(qū)指向盆底的深海環(huán)境。

3.2.2 斜坡扇沉積演化

依據(jù)研究區(qū)斜坡扇演化程度可劃分劃分出3個階段：阿爾比期—塞諾曼早期(SQ1—SQ3)、塞諾曼晚期—康尼亞克期(SQ4—SQ6)和圣通期—馬斯特里赫特期(SQ7—SQ8)。各階段斜坡扇突出特點不同，分別發(fā)育坡腳堆積滑塌扇(圖7a1)、侵蝕-充填型深海扇(圖7b1)、細(xì)粒寬緩型斜坡扇(圖7c1)。同時，塞諾曼晚期—康尼亞克期受沿岸流的影響，斜坡扇的結(jié)構(gòu)和展布特點被改造，形成獨特的深海沿岸流復(fù)合型扇體，以土倫期(SQ5)最為典型(圖7b2)。

圖7 塞內(nèi)加爾盆地斜坡扇均方根地震屬性Fig.7 RMS attributes of the slope fan facies in the Senegal Basin

1) 阿爾比期—塞諾曼早期(SQ1—SQ3)

阿爾比期深海濁積扇主要為坡腳堆積滑塌扇，位于陸坡下部至坡腳處，是白堊紀(jì)斜坡扇展布最靠近陸坡的階段。外部形態(tài)成呈楔狀、面積小厚度大。這一階段的斜坡扇主要由坡上三角洲前緣砂經(jīng)斷坡滑塌而成，扇體與陸架及陸坡的溝谷對應(yīng)良好(圖7a2)。

均方根振幅高值區(qū)主要分布于南部沿溝谷口地區(qū)，均方根振幅存在4個高值區(qū)，3個沿溝谷區(qū)呈扇狀分布，由內(nèi)到外振幅逐漸減小(圖7a3)，推測該階段主要發(fā)育深海濁積扇外扇亞相的沉積。塞諾曼早期扇體是阿爾比期坡腳扇的繼承發(fā)展，成裙帶狀發(fā)育于坡腳處，扇體進(jìn)一步向深海方向發(fā)展，與溝谷存在良好的對應(yīng)關(guān)系。

2) 塞諾曼晚期—康尼亞克期(SQ4—SQ6)

這一階段由于陸架方向的廣泛剝蝕帶來了大量物源碎屑，研究區(qū)開始發(fā)育侵蝕-充填深海扇，具有分布面積大、可見多個下切谷及侵蝕水道、中強反射和巖性偏細(xì)的特征。

塞諾曼晚期扇體進(jìn)一步向深海發(fā)展，坡腳發(fā)育溝谷及扇內(nèi)辮狀水道。坡下深水沉積物主要為坡上三角洲前緣沉積物滑塌而來，超覆于下部沉積坡折之上。此時期均方根振幅異常高值主要分布在南部，且主要沿溝谷呈扇狀分布。

土倫期也發(fā)育侵蝕-充填型深海扇，但是受底流改造作用強烈，主要發(fā)育深海沿岸流復(fù)合扇體，在區(qū)內(nèi)面積較大、厚度薄。其地震相多為有規(guī)律的前積反射或疊瓦狀結(jié)構(gòu)，局部具有較為雜亂的多角度接觸關(guān)系，整體表現(xiàn)為中強振幅-差連續(xù)性，局部稍強。體現(xiàn)了沉積多期溝谷沖刷、坡下重力流多期疊置以及底流作用再改造特點。外部形態(tài)表現(xiàn)為頂?shù)诪檫B續(xù)強反射，底部可見侵蝕特征。平面上均方根振幅高值區(qū)主要分布于坡下南部，坡上下切溝谷特征明顯，且坡腳仍可見扇內(nèi)主水道，沿陸坡溝谷口逐漸散開展布，扇內(nèi)辮狀河發(fā)育位置比下段更向深盆方向發(fā)展(圖7b2)。在工區(qū)西北角可見朵體整體呈向南部拖曳狀，內(nèi)部可見條帶狀高值區(qū)。

康尼亞克期斜坡扇向深盆繼續(xù)發(fā)展，地震相具有疊瓦狀前積結(jié)構(gòu)及紊亂反射特征，內(nèi)部強弱間互，推測為多期沖刷及底流改造共同作用。研究區(qū)西部具有坡下重力流沿溝口持續(xù)滑動形成的泥石流朵體和前緣扇朵體的特點。康尼亞克期坡下地層均方根振幅高值區(qū)呈鳥足狀或扇狀展布(圖7b3)，由內(nèi)到外振幅逐漸減小，體現(xiàn)由內(nèi)扇到外扇巖性粒度的逐漸變細(xì)。

3) 圣通期—馬斯特里赫特期(SQ7—SQ8)

圣通期斷坡地層落差不斷減小，均方根振幅高值區(qū)主要分布于坡下北部區(qū)，溝谷相對寬緩，溝谷內(nèi)充填的沉積物相對連續(xù)，圖7c2和7c3中可見溝谷內(nèi)不連續(xù)絲狀高值區(qū)?？才似?馬斯特里赫特期，研究區(qū)開始具有被動大陸邊緣寬緩特征的斜坡地貌。斜坡上也發(fā)育多期斜坡扇，朵體之間相互疊置。此時的沉積物來源主要為陸坡下切溝谷輸送。由于其厚度較薄，地震剖面上多呈現(xiàn)一到兩個同相軸，平緩上超于斜坡之上，丘型特征不明顯。

但通過地震屬性提取與刻畫，其平面扇體特征仍十分顯著。圖7c2中可見陸坡上的供給水道，以及斜坡扇體的上扇部分。扇體中可見呈低值條帶狀的下切水道。朵體的分布面積較前期斜坡扇增長很多，外部形態(tài)呈現(xiàn)較薄的寬緩朵體，且相互疊置。

3.3 陸架三角洲-斜坡扇沉積模式

經(jīng)過對研究區(qū)陸架三角洲及斜坡扇的研究，總結(jié)出白堊紀(jì)陸架-陸坡的碎屑巖沉積模式(圖8)。在阿爾比期以前，碎屑巖還未大規(guī)模進(jìn)入研究區(qū)，陸架三角洲和大規(guī)模斜坡扇還未發(fā)育，研究區(qū)主要發(fā)育碳酸鹽巖建造，在局部下陸坡發(fā)育碳酸鹽巖碎屑滑塌。至阿爾比期碎屑巖開始大規(guī)模進(jìn)入研究區(qū)，在臺地上發(fā)育陸架三角洲，由西向東逐步推進(jìn)。至阿爾比晚期越過陸架坡折，在坡腳發(fā)育由三角洲前緣滑塌堆積而形成的斜坡扇。至塞諾曼以后，受海平面升降的影響，陸架方向發(fā)生大規(guī)模剝蝕，為研究區(qū)帶來大量碎屑，斜坡扇開始向深盆推進(jìn)發(fā)育，呈鳥足狀或扇狀展布，具有侵蝕下切，厚且大的朵體特點。至圣通期后，斷坡的落差逐漸為陸源碎屑填平，研究區(qū)變?yōu)橥暾男逼?，陸架坡折向陸地方向躍遷，在研究區(qū)不再可見，研究區(qū)進(jìn)而發(fā)育細(xì)粒的寬緩型斜坡扇和長供給水道，扇體薄而寬且相互疊置，具有較好的橫向連續(xù)性。

圖8 塞內(nèi)加爾盆地斜坡扇發(fā)育演化模式Fig.8 Development and evolution patterns of the slope fan facies in the Senegal Basin

4 控制作用討論

塞內(nèi)加爾盆地晚白堊世后形成陸架三角洲-深海濁積扇的沉積格局在各階段具不同的結(jié)構(gòu)和平面展布特征。這與不同時期的物源供給、古地貌和海平面變化密切相關(guān)。

4.1 繼承性古地貌

區(qū)域性構(gòu)造事件對研究區(qū)的古地貌產(chǎn)生了影響，進(jìn)而控制了研究區(qū)白堊紀(jì)的碎屑巖沉積分布。通過Davison(2005)的研究可以發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)在阿普特末期或阿爾比早期發(fā)生了陸緣翹傾，毛里塔尼德(Mauritanides)活動帶西側(cè)發(fā)育了一系列向西傾斜的正斷層,地層向陸地方向傾斜[5-6]。從本研究的地震剖面中也可觀察到，阿普特和阿爾比地層向陸地傾斜，地層發(fā)生翹傾時間與中大西洋擴張速率增加時間相對應(yīng)[25]。早白堊世中大西洋擴張速率的增加進(jìn)一步促進(jìn)了西北非陸緣地層的翹傾發(fā)育，而臺緣礁體的生長使臺緣“高地”更加明顯。

這種陸緣翹傾的古地貌對上覆地層的發(fā)育分布具有控制作用。阿普特末繼承性古地貌(東南低西北高)在臺緣后方(向陸一側(cè))形成凹地，發(fā)育潟湖，進(jìn)一步控制了后期物源進(jìn)入研究區(qū)的方向、三角洲填充和推進(jìn)范圍。圖9中顯示的是阿普特末期的古地貌高低與阿爾比期地層厚度之間的聯(lián)系(等高線為阿普特末期研究區(qū)古地貌，顏色表示上覆地層——阿爾比階的沉積厚度)，可以發(fā)現(xiàn)在研究區(qū)東部的內(nèi)陸架區(qū)，具有較低地勢的古地貌在后期發(fā)育了較厚的阿爾比期陸源碎屑沉積物。古地貌的高低地勢控制了后期地層的沉積中心位置，阿普特期形成的邊緣高腹地低的陸架地貌，使后期阿爾比的碎屑巖先在臺緣后方的“凹地”內(nèi)大量堆積充填，填滿后再越過陸架坡折向陸坡繼續(xù)推進(jìn)。因此，研究區(qū)的演化是早期臺緣后方(陸地方向)的陸架“凹地”充填，中期的陸架邊緣剝蝕，及晚期的“斷崖”消失的過程。

圖9 塞內(nèi)加爾盆地阿普特末期古地貌與上覆阿爾比階地層厚度Fig.9 Paleogeomorphology of the Late Aptian and isopach map of the overlying Albian in the Senegal Basin

古地貌的影響還體現(xiàn)在陸架下切溝谷對深海扇體位置與規(guī)模的控制。康尼亞克階-馬斯特里赫特階盆地扇發(fā)育的位置一直與陸架坡折的溝谷對應(yīng)良好，在原有的溝谷及盆地扇上進(jìn)行繼承性發(fā)展。初期陸架沖蝕或滑塌產(chǎn)生的溝谷影響了后期斜坡扇的發(fā)育位置。

4.2 陸源供給

研究區(qū)東部的長期隆升為塞內(nèi)加爾陸緣盆地帶來了持續(xù)性物源。Ye等人(2017)通過對非洲西北部的古地理研究認(rèn)為，本研究區(qū)東部的毛里塔尼德(Mauritanides)活動帶及周邊微板塊自侏羅紀(jì)開始，發(fā)生了近100 Ma的持續(xù)性隆升剝蝕，為塞內(nèi)加爾陸緣盆地和撒哈拉盆地提供了物源[6]。最新的低溫?zé)崮甏鷮W(xué)數(shù)據(jù)也記錄了毛里塔尼德從180～100 Ma的剝蝕數(shù)據(jù)[26]。Ye同時論證了這種近100 Ma的長周期性隆升剝蝕應(yīng)與早期侏羅紀(jì)的CAMP(Central Atlantic Magmatic Province)及后期的地?；顒佑嘘P(guān)，而非前人[27]認(rèn)為的陸肩削蝕。這解釋了研究區(qū)豐富陸源碎屑的原因，但無法解釋為何阿爾比期陸源碎屑供給突然增大。

Mourlot等人(2018)通過釹同位素數(shù)據(jù)分析結(jié)果描繪了西北非洲的分段式的匯水體系及物源剝蝕區(qū)，研究認(rèn)為赤道大西洋和南大西洋的完全開放觸發(fā)了非州西北部的加速剝蝕，這很可能是這一時期研究區(qū)硅質(zhì)碎屑大量涌入的原因[28]。其研究結(jié)果與Bird等人(2007)對中大西洋海底擴張的研究相呼應(yīng)[25]，其研究發(fā)現(xiàn)南大西洋在阿普特末期裂開對中大西洋的漂移速率有一定影響，非洲板塊的半漂移速率在阿普特末由15 cm/a增速至23 cm/a[25,29]。因此，南大西洋的完全開放觸發(fā)了中大西洋海底擴張的突然增速，加強了非州西北部的進(jìn)一步翹傾隆升，進(jìn)而導(dǎo)致剝蝕量的增大，以及研究區(qū)阿爾比初期硅質(zhì)碎屑的突然增加。

白堊紀(jì)碎屑巖供給自阿爾比期之后整體變大，但各期仍有差別。阿普特期研究區(qū)發(fā)育碳酸鹽巖臺地，由于缺乏來自臺地之上的物源，坡下滑塌扇體規(guī)模非常小、厚度薄。阿爾比早期和塞諾曼末期物源供給較大：阿爾比期開始發(fā)育碎屑巖沉積體系，并在塞諾曼期快速發(fā)展向深盆推進(jìn)。這與2個時間段內(nèi)的區(qū)域性陸肩剝蝕有關(guān)，剝蝕下來的陸源碎屑被搬運至陸架和陸坡上形成大量的陸源供給。豐富的物源供給也影響了斜坡扇的形態(tài)發(fā)育：阿爾比期—賽諾曼期物源供給充足時，斜坡扇堆積坡腳處，呈厚層楔狀；土倫期—圣通期，物源供給相對變少，扇體厚度相對有所減薄，形態(tài)上呈鳥足狀從溝谷延伸而出?？才似凇R斯特里赫特期，陸源碎屑物質(zhì)供給有所增強，且斜坡地貌變緩，導(dǎo)致扇體延伸距離增加，分布廣泛面積有所增大。

陸架三角洲與斜坡扇從阿爾比期至白堊紀(jì)末構(gòu)成了明顯的“源-匯”關(guān)系。研究區(qū)的陸架邊緣水道體系是從外陸架開始發(fā)育，其形成演化以及與下斜坡扇的溝通都是從外陸架開始的，故認(rèn)為研究區(qū)的陸架邊緣-斜坡扇體系構(gòu)成了一套完整的源-渠-匯體系，物源來自于陸架邊緣的切割作用，斜坡水道作為沉積物搬運的渠道，下斜坡扇為匯。

4.3 海平面變化

研究區(qū)的陸架邊緣水道-下斜坡扇體系的發(fā)育演化也受到海平面變化的控制作用。研究區(qū)在目標(biāo)層段發(fā)生了2次海平面的快速升降，分別在阿普特末期—阿爾比早期和塞諾曼末期。阿普特末期海平面的快速下降與上升，促使區(qū)內(nèi)發(fā)生了陸架碳酸鹽巖沉積向三角洲沉積的轉(zhuǎn)換。塞諾曼末期海平面快速下降促使陸緣區(qū)下切溝谷及侵蝕不整合面的發(fā)育，并形成大量物源碎屑。隨后海平面發(fā)生了區(qū)域性快速上升，產(chǎn)生了大量可容納空間。Ye等人(2017)發(fā)現(xiàn)非洲北部在塞諾曼末期發(fā)生的區(qū)域性海平面快速升降，是白堊紀(jì)以來影響范圍最大的一次。海面漫過撒哈拉盆地使整個非洲東北部進(jìn)入水下環(huán)境，將特提斯海與赤道大西洋連接了起來。相對海平面持續(xù)上升，增大的可容納空間使研究區(qū)陸架三角洲體系的向陸地后撤，縱向上表現(xiàn)為由三角洲前緣向前三角洲、淺海泥巖沉積的變化特征。

通過上文討論，研究區(qū)陸源碎屑沉積體系的控制因素主要是陸源供給、繼承性古地貌及海平面變化。但3點控制因素都與非洲西北部的區(qū)域性構(gòu)造事件有關(guān)。阿普特末期南大西洋的完全開放觸發(fā)了中大西洋海底擴張的突然增速，加強了非州西北部的進(jìn)一步隆升。一方面導(dǎo)致白堊紀(jì)剝蝕量的增大，物源供給的突然增加，另一方面導(dǎo)致了陸緣地層的向陸翹傾，使陸緣高地與內(nèi)陸毛里塔尼德隆地之間形成平行于海岸的凹型槽地，在本研究區(qū)則表現(xiàn)為陸架區(qū)阿普特階的臺后凹地，進(jìn)一步影響后期碎屑巖沉積體系的充填演化。另外，白堊紀(jì)西非陸緣進(jìn)入了近100 Ma的全球海平面總體上升階段，這使研究區(qū)沉積體系發(fā)生了巖性和展布特點的轉(zhuǎn)變。阿爾比期海平面迅速先降后升，水體環(huán)境的迅速加深導(dǎo)致碳酸鹽巖不再發(fā)育，沉積體系由碳酸鹽碎屑轉(zhuǎn)變?yōu)楣栀|(zhì)碎屑；賽諾曼期特提斯海與赤道大西洋聯(lián)通，區(qū)域性海平面的快速上升使陸架坡折向陸移動，研究區(qū)斜坡扇的形態(tài)由“坡腳式”轉(zhuǎn)變?yōu)榀B鋪在陸坡上的寬緩朵體。

5 結(jié)論

1) 將研究區(qū)進(jìn)行層序格架劃分，以阿普特末期和塞諾曼末期的區(qū)域性不整合面為界劃分出2個二級復(fù)合層序CS1和CS2，進(jìn)而劃分出8個三級層序。

2) 研究區(qū)可識別出具有“源-匯”關(guān)系的陸架邊緣三角洲和斜坡扇體系。根據(jù)地震相進(jìn)而劃分出三角洲平原、三角洲前緣和前三角洲3種亞相；以及滑塌泥石流朵體、侵蝕-充填水道、前緣扇朵體以及遠(yuǎn)端扇朵體4種斜坡扇沉積單元。并依據(jù)地震相和屬性圖勾繪研究區(qū)沉積體系平面展布特征。

3) 根據(jù)陸架邊緣三角洲-斜坡扇各階段的展布特點劃分出3個階段：阿爾比期、塞諾曼期—康尼亞克期和圣通期—馬斯特里赫特期。各階段斜坡扇突出特點不同，分別發(fā)育坡腳堆積滑塌扇、侵蝕-充填型深海扇、細(xì)粒寬緩型斜坡扇。

4) 塞內(nèi)加爾盆地白堊紀(jì)受區(qū)域構(gòu)造事件影響，沉積格局與物源供給、古地貌和海平面變化密切相關(guān)。阿爾比早期和塞諾曼末期的海平面快速升降，以及大量的物源供給，是研究區(qū)向深盆快速推進(jìn)碎屑巖沉積體系的主控因素。古地貌的控制作用不僅體現(xiàn)在對后期地層的沉積中心位置的影響，還體現(xiàn)在陸架下切溝谷對深海扇體的位置與規(guī)模的控制。