关于强制型海退的讨论和“强制海退体系域(Forced Regressive System Tract, FRST)”概念的提出修正了传统Exxon层序地层概念体系的不协调，沉积层序中三分体系域(包括低位体系域LST、海侵体系域TST和高位体系域HST)也随之发展成为被国内外学者广泛接受的四分体系域(LST+TST+HST+FRST)^[1-5]。强制海退体系域通常形成于海平面相对下降时期，其滨岸线向海方向迁移。当沉积物供应充足时，在斜坡边缘发育呈阶梯状叠置分布的楔状富砂斜坡沉积体，易形成被泥页岩所分隔的地层圈闭，具备良好的油气成藏条件^[6-7]，因此得到越来越多石油地质学家的关注；而当沉积物供应不充足时，由于强制海退过程，斜坡边缘地带会表现为富泥贫砂的特征，沉积以含煤层或煤线薄夹层的滨岸泥岩为主的海陆过渡相烃源岩。目前大多数地质学者侧重研究强制海退体系域中的砂体储层及其成因^[8-9]，对海退体系域中烃源岩的类型和地球化学特征研究甚少。位于尼日尔共和国东南部的西非裂谷系Termit盆地，晚白垩世时(100 ~72 Ma)经历了完整的海侵—海退过程^[10-11]，由于全球海平面下降而导致的强制海退体系域在Termit盆地中广泛发育。本文以Termit盆地为例，基于岩性录井、测井资料和烃源岩样品地球化学分析测试数据，分析强制海退体系域中不同类型烃源岩的识别特征和地球化学特征，通过改进的ΔlogR方法建立烃源岩有机质丰度(TOC含量)测井解释模型，初步分析不同类型烃源岩的发育特征和潜力。

1 地质概况

Termit盆地位于尼日尔共和国东南部，是发育于前寒武系—侏罗系基底之上的中、新生代裂谷盆地^[10-11]。构造上属于中西非裂谷系西北部分的一个分支，盆地面积约3.0×10⁴ km²，沿NW—SE向呈狭长条带状展布，北接Tefidet、Tenere、Kafra、Grein盆地，南邻Benue海槽北端的Bornu盆地(图 1)。自2008年中国石油天然气集团公司取得Agadem区块的勘探许可权以来，在Termit盆地累计发现了70余个商业油气聚集^[12-13]，证实了该盆地是一个极具勘探开发潜力的富烃盆地。

Termit盆地是在早白垩世大西洋张裂的构造背景下形成的，大致经历了白垩纪和古近—新近纪两期裂陷-拗陷裂谷旋回演化阶段^[14-15]。地震、钻测井和古生物等资料揭示沉积地层有下白垩统、上白垩统、古近系、新近系和第四系。早白垩世时，Termit盆地发生初始裂陷，形成了一系列NW—SE向的断层，盆地充填了数千米厚的陆相沉积物^[14]。晚白垩世时，尼日尔地区发生了区域性构造热沉降，大西洋和特提斯洋的海水分别沿着南部的Benue海槽和北部的毛利和阿尔及利亚方向侵入Termit盆地，在大规模海侵的背景下沉积了巨厚的海相碎屑岩，对应于上白垩统Donga组和Yogou组^{[12, 15]}；至晚白垩世末期(Madama组沉积时期)，海水彻底退出Termit盆地，盆地充填了一套厚层的河流相砂泥岩沉积^[16-17]。前人的研究成果表明Yogou组可以划分为3个三级层序^[15-17]，即YSQ3、YSQ2和YSQ1(图 2)，在YSQ3层序沉积末期，伴随着晚白垩世全球海平面的相对下降，海水从Termit盆地快速退却，在强制海退的背景下沉积了一套厚层的以砂泥互层为特征的海陆过渡相地层，该套地层是本研究的目的层。

2 强制海退体系域的沉积特征

强制海退体系域形成于海平面下降期且海平面降至最低点之前。大多数学者认为其位于一个层序的最上部或对应于整个高位体系域(HST)^{[2, 6]}。一般地，海退体系域沉积时均需满足ΔV_s/Δt>ΔV_a/Δt，其中V_s为沉积物供给量，V_a为可容纳空间体积，t为时间。当ΔV_a/Δt>0且ΔV_s/Δt>ΔV_a/Δt，即沉积物供给速率大于可容空间增长速率时，称为正常海退；而当ΔV_a/Δt < 0时(如海平面相对下降的过程)，ΔV_s/Δt>ΔV_a/Δt也一定成立，即使没有沉积物供给海岸(ΔV_s/Δt=0)，海退过程也能被迫发生，称为强制海退过程^{[1, 3-5]}。本研究的目的层，即YSQ3层序高位体系域(图 2)，形成于全球海平面的相对下降期(ΔV_a/Δt < 0)，海水逐渐退出Termit盆地的地质背景^[10-11]，满足强制海退体系域沉积的条件，属于强制海退体系域。

Termit盆地地震资料分辨率比较低，仅能识别出强制海退体系域(FSRT)发育的位置和侧向展布特征，内部结构却无法进行精细解剖(图 2)。本研究优选了位于图 2中地震剖面附近的3口代表井构建了顺物源方向的连井地质剖面(图 3)，分析目的层中强制海退体系域(FSRT)的沉积特征和叠置关系。如图 3所示，上白垩统YSQ3层序强制海退体系域中，岩性以细砂岩和泥岩互层为主，自然伽马(GR)测井曲线呈漏斗状在垂向上叠置，整体呈现向上变小的趋势。垂向上，至少可以识别出5个向上变粗的准层序和2期向上变粗的沉积旋回(准层序组)，构成了总体向上变粗的进积序列，本次研究将这两期准层序组定义为FRST第1期和第2期。其中FRST第1期底部为厚层滨外陆棚泥岩，中间为薄层滨岸砂岩和滨岸平原泥岩互层沉积，顶部出现薄—中厚层漏斗状—箱状砂岩，向海方向厚度变大，三口井均钻遇了该套砂体，由于缺乏岩芯资料无法确定此套砂岩的沉积微相类型，根据测井特征推断可能为沉积物供给相对充足的条件下发育的进积三角洲分流河道砂体，也可能是滨岸砂体。FRST第2期下部主要为薄层滨岸砂岩和滨岸平原泥岩互层沉积，滨岸砂体向海方向迁移特征明显；上部出现了厚层砂体，推测可能为三角洲前缘分流河道砂体或滨岸砂体，规模较FRST第1期小，向海方向厚度增大，前积特征明显；但在靠近盆地边缘的Kga-1井处并没有钻遇该套砂体，表明FSRT第2期沉积时，三角洲已明显向海方向迁移，同时沉积相带也明显向海方向迁移，表现出典型强制海退沉积特征。

3 烃源岩类型的识别

强制海退体系域的油气勘探越来越受到油气地质学家的关注，尤其在我国近海盆地油气勘探中应用具有重要的勘探价值^{[8-9, 18-19]}。强制海退体系域不仅可以发育多种类型的储层砂体，如下切谷充填砂体、斜坡扇砂体、退覆的滨岸或滨线砂体、以及浊积砂体和低位海底扇等，同时也可以发育多种类型的烃源岩，如滨外陆棚泥岩、三角洲泥岩、滨岸泥岩等。储层砂体呈带状或斑点状被周围的泥页岩围限而极易形成地层圈闭。本研究根据岩性录井和测井曲线响应特征，结合沉积微相分析，在Termit盆地上白垩统Yogou组顶部的海退体系域中识别出了四类烃源岩，具体特征如下。

(1) 煤/炭质泥岩。岩性以灰黑色—深黑色薄层状煤层或炭质泥页岩为主，主要发育于三角洲平原或滨岸沼泽沉积环境，分布局限。相对其他泥岩，煤/炭质泥岩在测井曲线组合上具有“二高二低”的特征，即高声波时差(Δt)、高中子孔隙度(CNL)和低电阻率(LLD)、低密度(DEN)的特征(图 4A)。

(2) 三角洲泥岩。伴随海岸三角洲向海方向进积而沉积的灰色—灰黑色薄层—厚层泥岩，包括三角洲前缘支流间湾泥岩和前三角洲泥岩等(图 4B)。测井上可以根据自然伽马曲线(GR)和电阻率曲线(LLD)等显示的典型漏斗状特征，先识别出三角洲沉积综合体，然后结合沉积微相分析识别出支流间湾泥岩和前三角洲泥岩。

(3) 滨岸泥岩。即在滨岸环境中正常沉积的灰色—灰黑色厚层泥岩，不包括煤/炭质泥岩和三角洲泥岩。岩性录井上典型的识别特征为滨岸泥岩常与薄层滨岸砂体呈互层状产出，有时可见滨岸泥岩与煤/炭质泥岩伴生或呈薄夹层状产出(图 4C)。滨岸泥岩测井响应特征上表现为测井曲线平直，相对高自然伽马、低电阻率的特征。因此，需要先根据测井曲线组合识别滨岸平原沉积微相以及其中的煤/炭质泥岩(如若发育)，然后根据录井资料识别出滨岸泥岩。

(4) 滨外陆棚泥岩。在Termit盆地强制海退体系域中常见于体系域底部，是海平面达到最高水位后开始发生相对下降，沉积区仍处于滨外陆棚安静水体环境时沉积的静水纯泥岩，岩性录井上表现为灰色—灰黑色厚层质纯泥岩，不含煤线或碳质泥岩。测井曲线平直，表现出与其他纯泥岩类似的相对高自然伽马和低电阻率的特征(图 4D)。可以根据其在强退海退体系域中的发育位置以及由于高均质性质纯泥岩表现出的各类测井曲线平直的响应特征进行识别。

4 烃源岩基础地球化学特征

本次研究共采集了Termit盆地6口钻井共36件代表性烃源岩样品(井壁取芯和岩屑)，进行了总有机碳(TOC)含量测定和岩石热解Rock-Eval实验分析，并根据Peters et al.^[20]提出的海相泥质烃源岩综合评价标准分析了烃源岩样品的地球化学特征。经统计分析，发现上白垩统Yogou组顶部强制海退体系域中的各类烃源岩具有较好的生烃潜力，但不同类型烃源岩的基本地球化学特征差异也较大。总的来说，煤/炭质泥岩具有特别高的有机碳含量，为20.7%~52.13%(表 1)，但非均质性强烈，有机质类型为Ⅱ₂—Ⅲ型，综合评价有好烃源岩也有中等烃源岩级别(图 5)。滨岸泥岩和三角洲泥岩均较高的总有机碳含量，平均值分别为7.52%和3.39%(表 1)。HI-T_max交会图和S₂-TOC交会图指示滨岸泥岩为有机质类型以Ⅱ₂型为主的好—极好烃源岩(图 5)，而三角洲泥岩有机质类型主要为Ⅱ₂—Ⅲ型，差—极好烃源岩均有发育，非均质性较强。滨外陆棚泥岩的有机碳含量在0.92%~2.29%，氢指数HI为80.6~243.5 mg/g(表 1)，主要为Ⅲ型干酪根的差—中等烃源岩(图 5)，该类烃源岩有机质类型差且生烃潜力不高的原因可能是在水深相对较大的滨外陆棚沉积环境下，虽然具备有利于有机质保存的条件，但缺乏富氢有机质生源的贡献，如藻类体等。尽管实测地球化学分析数据的可靠性极高，但仅根据极为有限的代表性烃源岩样品地球化学数据评价烃源岩的生烃潜力，容易出现以偏概全的情况，而基于测井资料和实测TOC数据构建TOC预测计算模型，获取垂向上连续分布的TOC预测曲线，非常有利于评价烃源岩的潜力和分布特征。

5 烃源岩有机质丰度测井评价

对于国外盆地来说，地质样品的缺乏始终是烃源岩评价的难题之一，Termit盆地同样存在烃源岩实物样品少，分布不均匀等问题。本研究根据现有的地球化学分析数据和测井曲线资料，通过改进Passey et al.^[21]提出的ΔlogR方法预测盆地不同井的有机碳含量，然后根据预测的TOC曲线计算不同级别烃源岩的厚度，并对Termit盆地强制海退体系域中的烃源岩分布进行初步的评价。

5.1 烃源岩总有机碳(TOC)含量测井评价

ΔlogR方法最早由Exxon公司提出，并成功应用到世界各地烃源岩评价中。其基本原理是以指定的叠合系数(常用的叠合系数为0.000 65 m/μs)将声波孔隙度曲线(算术坐标)叠置在电阻率曲线(对数坐标)上，调整曲线刻度范围使得两条曲线在细粒非烃源岩处重叠，定为基线位置。基线确定后，两条曲线间的间距在对数电阻率坐标上的读数即为ΔlogR。然后利用自然伽马和自然电位曲线识别和排除储集层段，即得到富含有机质泥岩段的ΔlogR分布^[21-23]。ΔlogR方法主要的计算公式为：

式中，R和Δt分别为电阻率和声波时差测井值；R_基和Δt_基分别为非烃源岩段的电阻率和声波时差基线值；0.02表示1个电阻率对数刻度对应的声波时差长度为50 μs/ft，LOM为成熟度指数。

本研究中的目的层为Termit盆地在强制海退背景下沉积的一套厚200~500 m海陆过渡相地层，横向上分布稳定。尽管不同构造区块中目的层的埋深相差较大，但由于沉积背景的一致性，其沉积微相类型基本一致，横向可对比性非常高(图 3)。另外，单井剖面上，目的层总厚度并不大(平均为300 m左右)，埋深在1 700~2 500 m左右，故其孔隙结构和地层水矿化度差异也不会很明显。因此，可以利用ΔlogR的原理和方法去建立相应的有机质丰度测井解释模型。但Termit盆地烃源岩样品的TOC含量均大于0.5%，均达到烃源岩门限范围^[20]，应用ΔlogR方法时主要存在两大难题：非烃源岩段泥岩声波时差和电阻率基线值的确定和成熟度指数的选择。国内一些学者如胡慧婷等^[24]、曲彦胜等^[25]、霍秋立等^[26]针对类似的问题对ΔlogR方法做了一些改进，本文选择霍秋立等^[26]改进的ΔlogR方法，进一步解析该方法的推算过程及适用性分析，求取ΔlogR值，再根据实测TOC和ΔlogR的拟合关系求取拟合系数，具体分析过程如下。

将公式(1)变形为：

令ΔlgR′= lgR+0.02Δt，则式(3)又可变为

而ΔlgR′= lgR+0.02Δt可变形为lgR=-0.02Δt+ΔlgR′。那么在lgR与Δt交会图上，斜率为-0.02的直线在Y轴上的截距即为ΔlgR′(图 6)。

当斜率为-0.02的直线刚好将所有数据点划分在直线的右上方(即直线切于具体一数据点使得左下角成为空白区)时，在y轴上的截距最小，定义此截距为基线的ΔlgR′_基值，该直线在lgR-Δt交会图上对应的R值和Δt值即为基线值。不同数据点的ΔlogR即为过数据点的直线(斜率为-0.02)在y轴上的截距与ΔlgR′_基值的差(图 6)。

此方法实质上是寻找Passey所定义的ΔlogR的最小值作为基线值，如果数据点包含了非烃源岩的数据，那么该方法定义的基线所对应的的R值和Δt值即为Passey所提的非烃源岩段的基线值，可以沿用公式(2)计算TOC。如果在实际工作中，数据点全部达到烃源岩门限时(即缺乏非烃源岩数据)，该方法定义的R和Δt基线值比Passey所定义的要偏大，不宜用公式(2)直接计算TOC，但可以利用线性拟合方法求取TOC预测方程。

本研究中，地质样品实测的TOC值全都在烃源岩门限之上，地质剖面上也无法识别属于非烃源岩的泥岩段，因此选用了该方法计算不同数据点的ΔlogR值。然后利用Excel软件中的多项式拟合方法，建立实测TOC与ΔlogR的关系式(图 7)，对之对应的公式(5)即为Termit盆地强制海退体系域烃源岩有机质含量(TOC)预测计算模型。

利用所获得的TOC测井计算模型计算了Termit盆地不同井的TOC含量。以Kga-1井为例检验模型的适用性(图 8)，结果发现除了煤/炭质泥岩预测值与实测值偏差较大外，其他类型烃源岩的实测数据与预测数据基本重叠，误差较小，证实了模型的可行性。另外，图 9显示了其他5口井TOC实测值和TOC预测曲线，也验证了该模型的适用性。

5.2 不同构造区各类烃源岩的质量差异

本研究先根据测、录井特征在单井上识别出各类烃源岩；然后根据TOC测井预测模型计算得到TOC预测曲线，再统计单井上不同类型烃源岩的厚度，以及同一类型烃源岩不同评价级别的厚度；最后将其标注在平面图上，初步评价Termit盆地不同构造区块强制海退体系域中烃源岩厚度及其质量的差异性。

从单井烃源岩预测的计算TOC曲线来看(图 9A)，Termit盆地强制海退体系域中的各类烃源岩具有较高的有机质丰度(基本都大于1%)。其中，滨外陆棚泥岩TOC含量在1%~2%左右，滨岸泥岩和三角洲泥岩表现出更高的TOC含量，绝大多数在2%~10%之间。一般来说，与滨岸泥岩和三角洲泥岩的沉积环境相比，滨外陆棚泥岩的沉积环境具有水动力小、贫氧等更有利于有机质保存，但母质来源比较单一的特征。而在Termit盆地强制海退体系域中的滨外陆棚泥岩有机质丰度反而是最低的，表明强制海退体系域中，有机质母质来源的供给量可能是影响烃源岩有机质丰度的主要因素。

从烃源岩厚度分布情况来看，不同构造区带中各类烃源岩发育情况类似，均以滨岸泥质烃源岩为主(80~120 m)，滨外陆棚泥质烃源岩次之(40~60 m；Helit-1井较为特殊，达120 m，可能与其古沉积地形有关)，三角洲泥质烃源岩相对较薄(20~50 m)。而煤/炭质泥岩仅在靠近盆地边缘的井(Helit-1、OunE-1、Dbl-1和Kga-1井)有发现，往盆地中心方向不发育，如YgN-1井和Mlk-1井(图 9B)。此结果表明在强制海退过程中，可能存在沉积物供应不足或沿岸流未能及时搬运河口三角洲砂体，可导致滨岸平原无河流汇入的地区出现大面积以泥质沉积为主的情况，这种情况下容易形成优质的烃源岩。

在烃源岩质量方面(以TOC含量为评价指标)，滨岸泥岩在Termit盆地北部Dinga凹陷附近的以好烃源岩为主，而在南部则以极好烃源岩为主。滨外陆棚泥岩总体为好—极好烃源岩，但在靠近盆地边缘的Kga-1井发现存在中等烃源岩，可能跟沉积时的海水水深等因素有关。绝大部分三角洲泥岩为极好烃源岩。而煤/炭质泥岩也具有较高的潜力，但其厚度薄，分布局限(图 9B)，生烃贡献不大。

总体来说，Termit盆地强制海退体系域中滨岸泥岩最为发育，滨外陆棚泥岩和三角洲泥岩次之；四类烃源岩均具有较高的TOC含量，达到好—极好烃源岩级别。由于生烃凹陷中心部位缺乏钻井，基于钻井的烃源岩测井预测及评价难于有效地揭示生烃凹陷中心的烃源岩厚度情况。根据以上分析结果推测，越靠近凹陷中心，煤/炭质泥岩应该不发育，滨岸泥岩厚度会相应变小，而滨外陆棚泥岩、三角洲相中的前三角洲泥岩厚度则会相应变大。

6 讨论

Catuneanu^[27-28]提出强制海退体系域中储层的发育在体系域的上部和下部明显不同，在早期强制海退时期储层主要表现为坡折线之上的被废弃的退覆的古滨线砂和滨面砂，而在晚期强制海退时期储层主要为坡折线以下的浊积砂体和深水海底扇。根据强制海退体系域的演化过程，结合Termit盆地强制海退体系域中烃源岩的分布特征，发现强制海退过程对烃源岩类型及其空间分布也具有明显的控制作用。主要体现在两个方面：1)在强制海退早期，坡折线之上可以发育多种类型烃源岩，包括滨外陆棚泥岩、滨岸泥岩、三角洲泥岩和煤/炭质泥岩(图 10A)。强制海退过程可以使得滨岸平原中的湿地和沼泽相带分布面积扩大，进而使得滨岸泥岩分布更广泛。三角洲的进积过程对原来的滨岸沉积物(包括砂体和泥岩等)进行侵蚀和再搬运，将一部分有机质搬运至前三角洲地带，从而为前三角洲泥岩提供充足的母质来源。但滨外陆棚泥岩的沉积相带则会由于强制海退过程而逐渐变小，分布也会变得更加局限。2)在强制海退晚期，三角洲已经推进到坡折线附近，坡折线以上大部分面积暴露在水面之上，且会遭到河流和三角洲的下切侵蚀，不利于烃源岩的发育和保存(图 10B)。在此阶段，烃源岩主要分布于坡折线以下的深水区域，以半深海—深海相泥岩为主，而煤/炭质泥岩、滨岸沼泽泥岩和三角洲泥岩等类型烃源岩欠发育或者不发育，但三角洲远距离的侵蚀和搬运可能会为深水烃源岩提供丰富的陆源有机质。

7 结论

(1) Termit盆地上白垩统Yogou组顶部发育强制海退体系域，根据测井和岩性特征可以在其中识别出四种类型烃源岩：煤/炭质泥岩、滨岸泥岩、三角洲泥岩和滨外陆棚泥岩。其中，滨外陆棚泥岩发育于强制海退体系域的底部，滨岸泥岩最为发育，广泛分布于强制海退体系域中，而煤/炭质泥岩以薄层状伴生于盆地边缘附近滨岸沼泽相和三角洲相。

(2) 基础地球化学数据表明，Termit盆地强制海退体系域中，滨岸泥岩主要为Ⅱ₂型干酪根的好—极好烃源岩，三角洲泥岩非均质性强烈，差—好烃源岩均有发育，而滨外陆棚泥岩整体为Ⅲ型干酪根的差—中等烃源岩。

(3) 利用改进的ΔlogR方法计算总有机碳含量，克服了非烃源岩基线难以确定及成熟度参数无法获取的问题，建立适合全区的TOC测井计算模型(TOC=7.91×(ΔlogR)²-0.56×(ΔlogR)+1.26)，并利用此模型计算了全区其他井的TOC预测曲线。TOC预测曲线表明Termit盆地强制海退体系域中的滨岸泥岩为主要的烃源岩类型，累计厚度大且生烃潜力高。

(4) 从强制海退体系域的演化过程及Termit盆地实例研究来看，强制海退体系域中在一定条件下可以发育优质烃源岩，滨岸泥岩可能是其主要的烃源岩类型。

致谢: 感谢油气资源与探测国家重点实验室的师生宝和朱雷老师为本研究地质样品分析测试提供了指导和帮助，同时感谢编辑及审稿老师对本文的耐心评阅和中肯建议。