高分辨率层序地层学自诞生以来，由于其基本原理和分析技术的广泛适用性、可行性、高精度和可预测性，对盆地分析起着重要作用^[1]。 高分辨率层序地层学的研究主要是围绕着基准面变化进行的，通过对沉积物基准面这一假想面的周期性变化进行考察，从而进行层序地层学研究^{[1, 2]}。而基准面升降受控于可容纳空间与沉积物补给比值(A/S)，这样就摆脱了海平面或是湖平面升降对层序地层的控制作用^{[3, 4, 5, 6, 7, 8]}。

调研发现，前人研究主要侧重于探讨裂谷盆地中，牵引流沉积对基准面变化的响应^{[9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17]}，如何在水下重力流沉积区识别基准面的变化尚待探讨。邓宏文与Cross在2001年全国沉积学大会上提出通过反映重力流流动的流态学特征与能量变化的沉积构造序列，分析重力流沉积作用对盆地地形特征的响应，推断地形梯度和能量变化导致的可容纳空间变化，从而识别基准面旋回^[18]。实际上，即便由小规模同沉积断裂产生的地形变化对重力流流态学特征也有着很大程度的影响^[19]。因此，本文以重力流沉积发育的乌里雅斯太南洼腾一下亚段为例，在建立高精度层序地层格架的基础上，探讨基准面变化过程中重力流沉积的响应。

二连盆地是在内蒙—大兴安岭古生代褶皱带基础上发育起来的中生代陆相沉积盆地^[20]，具有构造变形弱、多旋回演化、多沉积类型的特点。乌里雅斯太凹陷地处盆地东北缘，是单断箕状凹陷^[21]，其构造运动完全受区域构造应力的影响，中生代主要表现为北西—南东向张应力作用下的块断升降运动。该凹陷经历了三个主要的构造时期：断陷前期、断陷期以及坳陷期，形成了阿尔善组与腾格尔组、腾格尔组与赛汉塔拉组的两大区域不整合界面^[22]。

乌里雅斯太凹陷发育南、中、北三个次洼(图 1)，该地区下白垩统巴彦花群自上而下主要发育了阿尔善组、腾格尔组以及赛汉塔拉组三套地层。腾格尔组腾一段沉积时期，该地区主要为湖底扇沉积，重力流极其发育，碎屑流以及浊流均有发育，而牵引流沉积较少^{[23, 24, 25]}。

图 1 研究区位置图 Fig. 1 Location map of the study area

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笔者以测井资料为基础，通过小波分析，结合三维地震资料将腾一下亚段划分为四个中期旋回，建立了高分辨率层序地层格架。如图 2所示，自下而上为MSC1、MSC2、MSC3以及MSC4四个中期旋回。

图 2 乌里雅斯太南洼层序地层格架 Fig. 2 Sequence stratigraphic framework of South Wuliyasitai Sag

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研究区东部缓坡带发育三组顺盆地走向的三级断裂，使凹陷缓坡带呈现三级坡折的构造面貌，自西向东为下坡折、中坡折、上坡折(图 3)^[26]。

图 3 乌里雅斯太南洼东缓坡坡折特征(据王有智等改，2009) Fig. 3 Slope-break characteristics of South Wuliyasitai Sag(modified after Wang et al.,2009)

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在以往的研究中，并未对这三组断裂在腾一下亚段时期的活动性变化情况进行分析。前人研究认为腾一段时期整体为湖侵过程，存在欠补偿情况，但腾一下亚段时期，为湖平面初始上升期，沉积趋势仍然表现为进积特征^[26]，基本上不存在欠补偿问题，且研究仅需要恢复地形的相对变化情况，所以利用回剥法对MSC1+MSC2与MSC3+MSC4沉积时期进行相对古地貌恢复。各时期古地貌恢复结果表明：MSC1至MSC2时期，尚不发育三级坡折的地貌形态，且地形平坦，坡度小，仅研究区中部存在相对地形低洼区，说明该时期内断裂活动性弱或不活动；MSC3至MSC4时期具备三级坡折的地貌形态，坡度变陡，自南向北发育有三个地形低洼区，说明断裂于MSC3时期开始活动且活动性逐渐加强，最终形成三级坡折的地貌形态(图 4)。

图 4 不同时期相对古地貌图 A.MSC1+2时期相对古地貌图 B.MSC3+4时期相对古地貌图 Fig. 4 Relative palaeogeomorphic maps of different periods

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综合上述分析认为，随着断裂活动性的变化，古地貌发生变化，基准面与可容纳空间的增长速率也相应的发生着变化：MSC1至MSC2时期可容纳空间增长速率低，表现为基准面缓慢上升；MSC3至MSC4时期可容纳空间增长速率逐渐增大，基准面加速上升。

如图 5所示，在海洋沉积环境，超高密度流向浊流转化的过程中，沉积物重力流的密度与流动速度都会随着搬运距离的增加而发生变化，而这一过程的演化程度受控于地形的坡度、流体厚度、流体流动速度、边界条件以及水深等因素^{[27, 28, 29]}。其中坡度越大越容易触发重力流形成，在重力流流动过程中，流体流动速度很大程度上受地形坡度的影响，地形坡度越大流体流动速度越快；利用已有资料，难以对单次重力流沉积厚度进行考察，所以本文并未讨论流体厚度对重力流沉积的影响，且假设每次重力流沉积的厚度基本相当。

图 5 超高密度流到浊流转换过程中流体性质的变化(据Thierry Mulder与Jan Alexander修改，2001) Fig. 5 Diagram to illustrate changes during transformation of sediment flows from hyperconcentrated density flow to concentrated density flow

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在裂谷盆地中，同沉积断层间歇性活动会造成可容纳空间的间歇性增长^[30]，与此同时由同沉积断层所控制的地形坡度也会发生变化，而地形坡度的不断增大促进了重力流在水下的演化过程，同时也使重力流沉积物沉积位置发生迁移。

MSC1与MSC2时期全区广泛发育一套厚层泥岩，MSC3时期主要为碎屑流沉积，表现出高泥质含量、层流性质明显的特征，至MSC4时期，发育浊流与砂质碎屑流沉积，其泥质含量与密度较碎屑流低。这表明随着控坡断裂活动性增强，古地貌发生变化，地形坡度变陡，这不但为沉积物重力流发育提供了触发机制，也导致了重力流沉积类型的变化，即流态转换。

太17井位于凹陷中部，处在坡折下方的缓坡带(图 4)，对地形变化响应明显，其重力流沉积物易于保存。在岩芯上，碎屑流沉积表现为富泥的砂砾岩，浊流与砂质碎屑流沉积表现为低泥质含量、颗粒支撑的砂砾岩，在录井过程中均作为砂砾岩处理，并且砂砾岩对测井的响应并不敏感，所以这两类沉积在录井岩性以及测井曲线上都不存在明显差异。该井在MSC4与MSC3层序内均有取芯且较连续，故利用该井岩芯资料，说明重力流沉积类型的变化。

如图 6所示，MSC3时期，岩芯主要表现为泥质含量高的碎屑流沉积，砾石多定向排列，层流特征明显(图 7A)；MSC4时期，岩芯多表现为砂质碎屑流以及浊流沉积，泥质含量低，沉积构造主要发育递变层理、冲刷侵蚀构造(图 7B)。该井取芯进行统计结果 显示，MSC3与MSC4段取芯长度分别为38.28 m与63.72 m，其中MSC4段中浊流含量占13%，砂质碎屑流含量为16%，碎屑流含量为12%，MSC3段中浊流含量占2%，砂质碎屑流含量为1%，碎屑流含量为12%(表 1)，砾石成分基本一致，多为花岗岩碎屑(图 7)。重力流沉积过程中，流态转化是必然发生的，只是因为外界条件的差异会导致转化程度的不同，研究区在物源性质基本稳定的情况下，随着断裂活动性与地形坡度增大，流动速度增加，从而促进了这一转化过程，最终导致重力流沉积类型发生变化，其泥质含量减少，沉积物密度降低。

图 6 太17井不同时期典型岩芯与沉积构造 Fig. 6 Core feature of Well Tai-17

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图 7 碎屑流与浊流岩芯特征A.太17，2 055.57 m；B.太17井，1 885.73 m Fig. 7 Core features of debris flow and turbidity current

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由于滑水机制的存在，碎屑流沉积物在水下的搬运距离可以非常远，但要有一定的坡度^{[31, 32, 33, 34]}，当坡度减小时，沉积物便会以整体沉降的方式沉积下来。图 8为过太55井、太39井以及太17井的波阻抗反演剖面，剖面位置见图 4，反演结果显示，在MSC3时期碎屑流沉积物分布在整个东部斜坡上，这说明断裂活动初期的地形坡度相对小；MSC4时期为断裂活动最强时期，沉积物沉积位置向盆地方向迁移。根据沉积相的分布特征，结合岩芯标定，厘定了重力流沉积物的主要沉积位置，其变化趋势与剖面特征一致，均有向盆地方向迁移的特征(图 9)。这说明随着断裂活动性加强与地形变陡，重力流沉积物沉积位置向盆地中心迁移，沉积物重力流不仅会因地形坡度增加造成其流态特征的变化，而且还会因地形变化使其沉积位置发生迁移。

图 8 太55—太17井波阻抗反演剖面 Fig. 8 Wave impedance profile from Well Tai-55 to Well Tai-17

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图 9 力流平面位置分布图A. MSC3时期；B. MSC4时期 Fig. 9 Plan view of gravity flow distribution

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在高分辨率层序地层学理论体系中，基准面的变化是通过dA/dS(可容纳空间增长速率与沉积物供给速率之比)值来度量的。在裂谷盆地中，同沉积断裂控制着整个盆地可容纳空间的变化，断裂活动速率增大，可容纳空间增长速率增大，反之减小。在研究区内，控坡断裂的活动在影响古地貌的同时也导致可容纳空间的规律性变化，且重力流沉积类型与沉积位置也随之变化。如图 10A所示，当断裂活动性弱或不活动时，古地貌表现为地形平缓，类似于MSC1、MSC2 以及MSC3时期，重力流沉积类型以碎屑流为主，代表对低可容纳空间增长速率的响应，当断裂活动性强时(图 10B)，古地貌表现为地形陡，类似于MSC4时期，重力流沉积类型以浊流为主，代表对高可容纳空间增长速率的响应，表现为基准面加速上升。

图 10 dA/dS分析示意图 Fig. 10 Analysis diagram of dA/dS

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以太69—太59井联井剖面为例(图 11)，MSC1至MSC2时期，物源供给以泥岩沉积为主，断裂活动性弱，为基准面缓慢上升期；MSC3时期，断裂开始活 动，在研究区形成一套碎屑流沉积，基准面开始加速上升；至MSC4时期断裂活动性最强，主要表现为由坡度增大引起的碎屑流沉积物向浊流转化，基准面快速上升。

图 11 太69—太59联井剖面 Fig. 11 Correlation of cross section from Well Tai 69 to Well Tai59

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(1) 研究区腾一下亚段时期，东部缓坡带发育三组控坡断裂，其活动性在不同时期存在着差异性，通过对相对古地貌的恢复发现在MSC1至MSC2时期断裂基本不活动，MSC3时期断裂开始活动，MSC4时期断裂活动性最强，形成了三级坡折的地貌形态。

(2) 由于地形坡度不断增大，导致碎屑流在搬运过程中发生流态转换，密度降低，形成浊流，并且由于坡度的增大，沉积物沉积位置也向盆地方向迁移。

(3) 通过分析基准面升降与断裂活动性变化之间的关系，将基准面变化过程与重力流沉积类型、沉积物分配位置联系在一起，从而明确了重力流沉积对基准面升降的响应关系：基准面缓慢上升或下降期以碎屑流沉积为主，基准面上升期以浊流或砂质碎屑流沉积为主。当对古地貌与断裂活动性分析不足时，便可利用重力流沉积对基准面变化的响应关系来进行高分辨率层序地层的划分与对比。