1.1   构造演化背景

早侏罗世（约180 Ma），东、西冈瓦纳古陆之间发生初始裂离并形成了一个海峡，在索马里、莫桑比克近岸和威德尔海盆（已知的最老的海底磁异常156 Ma）可能发生海底扩张。伴随着多期次裂解事件，整个西北印度洋经历了一个双板块系统→三板块系统→双板块系统的演化过程，其深部动力机制可能与留尼旺热点的活动有关。随后印度板块继续快速向北移动，速度为150～200 mm/a，直到古新世与始新世之交（55 Ma），印度与欧亚大陆块体之间初步碰撞接触。在渐新世—中新世早期（23 Ma），板块几何学的重大变化导致了红海-亚丁湾的打开。约8～10 Ma和约1.9±0.9 Ma沿印度-阿拉伯板块边界发生两次主要变形。8～10 Ma时期的标志事件是默里脊隆起的形成，这一事件与中新世晚期全球板块重组事件有关，表现为印度洋中部板块内的变形，达尔林普尔槽随后打开，与阿曼深海平原的区域性不整合作用处于同一时期，标志着马克兰增生楔的构造重组和北默里脊的最后隆升[3-5]。

1.2   地层发育特征

1.2.1   巴基斯坦陆域地层

巴基斯坦陆域的印度河盆地位于印度板块西部，喜马拉雅碰撞带以南。盆地基底是前寒武纪变质岩和侵入岩，自下而上分别发育寒武系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系及新生界，缺失奥陶系—石炭系[6-9,14]。因古生代地层钻井揭示较少，以下重点阐述中生代以来的沉积地层记录及沉积环境（图2）。

图 2.  巴基斯坦海域、陆域地层综合柱状图[19]

Figure 2.  Stratigraphic column of offshore and onshore Pakistan [19]

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三叠系：岩性主要为页岩、砂岩和粉砂岩，为浅海相沉积[4]。

侏罗系：地层主要发育一套浅海相灰岩、页岩和砂岩沉积。中侏罗世发生大规模海进，沉积了一套半深海相灰岩[4]。

白垩系：印度河盆地在白垩纪早期进入同裂陷阶段，发生大规模海进，岩性主要为砂岩、粉砂岩和黑色页岩夹砂岩，其中的页岩是主要烃源岩，其中的砂岩构成自生自储式储层[3-5]。白垩纪晚期主要发育浅海相沉积，岩性主要为灰岩、砂岩和粉砂岩，其砂岩与灰岩沉积是盆地的主要储层之一[14]。

古近系：古新统时期印度板块与澳大利亚板块分离，印度洋二次扩张发生第3次海侵，沉积一套浅海泥岩，古新统晚期形成一套半深海相灰岩[4]。

始新统时期主要发育浅海相沉积，岩性以灰岩、页岩及砂岩为主。始新世末期，印度洋第三次扩张，发生了第四次海进，在沉积上表现出浅海相—局限海的变化[5]。

渐新统主要为浅海相灰岩、页岩及砂岩，沉积环境为浅海相。

新近系—第四系：中新统岩性主要以页岩、粉砂岩和砂岩为主，也属浅海相沉积。

1.2.2   印度扇近海盆地地层

印度扇近海盆地海上钻井仅有14口，其中11口分布在陆架区，3口分布在深水区，主要钻探目标层位为中新统砂岩和始新统的生物礁[12-14]。根据海陆对比和钻井结果，印度扇近海盆地自下而上主要发育中生代地层侏罗系、白垩系及新生代地层古近系、新近系、第四系[6-10]。

侏罗系：沉积范围相对局限，根据陆域钻井特征，推测地层以灰岩、页岩为主。根据构造演化背景，推测侏罗纪时期盆地沉积沉降中心位于印度扇近海盆地，向北西方向逐渐减薄尖灭。

白垩系：根据陆域钻井特征，推测下白垩统地层以泥岩为主，在当时的陆架和陆架边缘发育三角洲和斜坡扇砂岩；上白垩统岩性主要为页岩、粉砂岩和砂岩，并且存在明显的火成岩，沉积地层被德干火山岩破坏明显，地层中间夹杂有溢流相的火山熔岩或侵入地层中的火山岩。

古近系：古新统—始新统是盆地进入坳陷期后的首套沉积，岩性主要为泥岩、页岩和砂岩等，在派肯坳陷沉积了一套厚层泥岩，始新世末，在索拉斯特拉平台上发育一套薄—中等厚度的台地相灰岩；渐新统沉积在全区内比较稳定，主要为泥质岩。

新近系—第四系：中新世以来，研究区主要发育大型复合水道体系，岩性以砂岩为主，夹泥岩。

3.1   地层发现依据

3.1.1   地震反射界面

通过获取的高品质二维地震剖面，发现在T0界面（新生代底界面）之下存在多个地震反射界面（图4）。地震反射同相轴以削截、上超、下超等形式终止于地震反射界面附近。其中，T0界面之下发现广泛的同相轴削截终止现象，表明T0界面为区域重要的构造变革面；K12界面之上，在盆地或斜坡边缘发育上超终止现象，说明界面之上地层经历过广泛的海侵作用；K11界面与Tg界面之上均发育下超终止现象，表明界面之上经历过大规模海退事件。根据陆域毗邻钻井所揭示，下印度河盆地中生界自下而上曾发生大规模海侵作用，这在研究区地震反射剖面上得到进一步印证。

图 4.  中生界地层典型地震反射终止样式

Figure 4.  Typical seismic reflection termination styles in the Mesozoic strata

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3.1.2   地震反射波组

研究发现德干火山岩屏蔽层下存在多套能够连续追踪的密集反射波组（图5），对比分析认为，巴基斯坦东部海域中生界存在4套地震反射波组。第1波组：连续性中等，中弱振幅，中高频，双程反射时间约470 ms；第2波组：连续性中等，中强振幅，高频，双程反射时间约500 ms；第3波组：连续性较好，中弱振幅，中频，双程反射时间约460 ms；第4波组：连续性中等，强振幅，中频，双程反射时间约450 ms。上述四套波组在空间上分布不均一，厚度变化较大。根据钻井及地震揭示，巴基斯坦陆域毗邻的下印度河盆地同样发育4套地层（图6），自上而下依次为上白垩统，下白垩统上段，下白垩统下段和侏罗系。其中，上白垩统上段地层地震反射振幅较弱，连续性中等，中频率；上白垩统下段地层地震反射振幅较强，连续性中等，中高频率；下白垩统地震反射振幅相对较弱，连续性中等，中频；侏罗系地震反射振幅较强，连续性较好，中高频率。整体来看，巴基斯坦东部海域中生界与陆域毗邻下印度河盆地中生界地层地震反射均呈“弱—强—弱—强”的反射结构特征，具有较强可对比性。

图 5.  巴基斯坦海域中生界地震层序反射特征

Figure 5.  Seismic reflection characteristics of the Mesozoic sequence in the offshore Pakistan

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图 6.  陆域下印度河盆地中生界地震层序反射特征

据个人通讯。

Figure 6.  Reflection characteristics of the Mesozoic sequences in the Lower-Indus Basin

Modified after personal communications.

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3.1.3   地震层速度

速度场剖面和速度谱特征（图7）显示，巴基斯坦东部海域T0（新生代底界面）界面之下，存在一个稳定分布的低速带。T0界面之上，古新统—始新统层速度为4000～4500 m/s，在浅水区（剖面NW方向）速度相对较高，钻井证实为浅水碳酸盐岩台地发育；T0界面之下，存在约700 m厚，较稳定分布的低速带，层速度为3500～3700 m/s；低速带向下，深部地层层速度突变至5000 m/s以上。根据陆域钻井所揭示，毗邻下印度河盆地中生代白垩系是重要的烃源岩层段，以海相泥页岩为主，巴基斯坦南部Sari气田、Badin油田均已证实油气来自该套烃源岩。因此，巴基斯坦东部海域典型速度场剖面所揭示的T0界面以下的低速带，一方面证实了巴基斯坦东部海域中生界地层的存在及稳定分布，另一方面说明陆域白垩系烃源岩在海域同样广泛发育。

图 7.  巴基斯坦东部海域典型速度场剖面及速度谱特征

Figure 7.  Typical velocity field profile and velocity spectrum offshore Pakistan in the east

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3.2   地层发育特征

根据地震剖面反射结构和波组反射特征，对巴基斯坦东部海域中生代地层进行了精细刻画。从前文所述的地震界面反射特征可知，研究区中生代自上而下存在K12、K11、J和Tg四大侵蚀不整合面；结合波组特征和陆域毗邻中生代地层发育情况，将巴基斯坦东部海域中生代从上至下划分为第1、2、3、4地震层序。

根据东西向典型地震剖面所揭示（图8），研究区中生代与新生代地层发育特征具有显著差异，中生代地层受控于同期活动的强烈伸展断陷作用，被隆坳相间的构造古地理格局分割在多个规模不等的次级凹陷内部；相比之下，新生代地层受断裂活动影响弱，地层区域性均匀披覆在早期地层之上，主要受沉积及早期地形影响发生厚度变化。中生代地层内部，第4层序（J—Tg之间）为断陷初期沉积的一套地层，分布范围比较局限，主要分布在派肯坳陷东南部，现今索拉斯特拉隆起下面，向北西方向超覆尖灭，沉积厚度也由东南向西北减薄（图a）。第3波组（K11—J之间）、第2波组（K12—K11之间）和第1波组（T0—K12之间）为断陷活动强烈期沉积的一套地层，在研究区内广泛分布，东南厚、北西薄，向北和向西超覆，最大沉积厚度位于研究区东南和北西两个区域，在派肯坳陷东南部三套地层发育齐全，西北部只发育第2波组、第1波组。其中，第3波组、第2波组为断陷强烈活动主要发育时期，在控洼断层下降盘可见明显的杂乱楔形体反射，推测其为与断层活动相关的扇体沉积。第1波组发育在断裂活动末期，在区域上广泛分布，主要受西北部边界断裂控制。从盆地结构角度，中生代裂陷早、晚期盆地结构明显不同。早期盆地结构为东南断、北西超的半地堑，晚期为东南和西北双侧断层控制的地堑（图8）。

图 8.  中生界地层东西向发育特征典型地震剖面

Figure 8.  Typical east-west seismic profile showing characteristics of the Mesozoic strata

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从南北向典型地震剖面来看（图9），中生代地层在派肯坳陷内部稳定分布，厚度变化不大，北东方向受后期隆起影响地层抬升，地层受断裂作用影响较小；南西方向受晚期断裂及隆起作用影响，地层被切割较为明显。中生代4个反射波组在该条剖面上清晰发育，第4波组地震反射上为一套强反射波组，速度剖面上为一套高速层，推测为局限盆地环境下的碳酸盐岩和膏岩沉积。第3波组地震上为一套相对弱反射波组，速度剖面上对应低速层，根据海陆对比和层速度，推测为大套泥页岩沉积。第2波组地震上为一套相对强反射波组，速度剖面上对应低速层，根据海陆对比和层速度，推测为砂泥互层沉积，偏砂质。第1波组地震上相对弱反射波组，速度剖面上对应低速层，推测为砂泥互层沉积，偏泥质。

图 9.  中生界地层南北向发育特征典型地震剖面

Figure 9.  Typical north-south seismic profile showing characteristics of the Mesozoic strata

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3.3   地层分布特征

早中侏罗世始，印度板块西缘发生裂谷作用，研究区逐渐被海水覆盖。研究区内断陷湖盆主要向北西方向延伸，其中最大的断陷位于索拉斯特拉隆起和默里脊之间，即派肯坳陷内。平面上，巴基斯坦东部海域中生界地层分布厚薄不均，整体厚度800～10000 m，表现为东厚西薄、条带状展布，受索拉斯特拉火山岩隆起及区域断裂作用控制，存在多个区域性沉积中心，最大沉积中心位于研究区东南部，厚度超10000 m，在研究区北部存在次一级沉积中心，最大厚度超4000 m。