挪威北海Top Basement界面记录的晚古生代-中生代古地貌演化及其构造意义

研究人员通过3D地震数据解译，系统分析了挪威北海Top Basement界面的古地貌特征，揭示了晚古生代(Upper Paleozoic)至中生代(Mesozoic)复杂的地貌演化历史。研究识别出粗糙地形、排水网络和平滑平原三类地貌，并关联区域构造事件(如Variscan造山运动、二叠纪-三叠纪裂谷作用)，为理解北海盆地源-汇系统演化及古地理重建提供了新见解。

　　

在北海盆地漫长的地质历史中，基底岩石(Top Basement)表面记录了多期构造运动与侵蚀事件形成的复杂古地貌，但长期以来这些"源区"地貌特征的研究远不如"汇区"沉积体系深入。随着油气勘探向深层基底领域拓展，理解这些古地貌的时空演化对重建区域地质历史、预测储层分布具有重要意义。近期发表于《Marine and Petroleum Geology》的研究通过创新性方法揭开了这一地质谜题。

挪威卑尔根大学等机构的研究团队选取挪威北海东部作为研究区，这里Top Basement埋深较浅（0-12 km），且邻近挪威陆上露头区，具有独特的地质对比优势。研究综合利用3D地震数据（Northern Viking Graben调查区）、井数据（如31/6-1井等关键井）和光谱分解技术，首次系统识别出三类特征地貌：深盆地中覆盖上古生界(Upper Paleozoic)的粗糙地形（如Moster次盆地）、与断层活动相关的排水网络（如Patch Bank Ridge）、以及构造高地上的平滑平原（如Utsira High）。

关键技术方法包括：1）基于3D地震数据（NVG和NVGS测线）的Top Basement界面追踪与属性提取；2）利用光谱分解（15-33 Hz频带）增强基底内部异质性识别；3）数字高程模型（DEM）分析提取地貌参数（粗糙度、坡度等）；4）结合井数据（挪威石油管理局NOD提供的113口井）标定地层年代。

研究结果揭示：

1. 粗糙地形：在Moster次盆地和Ling Depression等地，Top Basement呈现不规则起伏（高差达400 m），被解释为泥盆纪(Devonian)剥蚀产物，可能代表加里东造山带(Caledonian orogen)晚期剥蚀阶段。地震剖面显示这些区域被厚层上古生界覆盖，其中Sele High上的椭圆状隆起（高500 m）可能对应抗侵蚀的基底花岗岩体。

2. 排水网络：Patch Bank Ridge西侧发育WSW-ENE向排水系统，研究认为其经历两期演化——晚泥盆世伸展相关WSW-ENE向排水（与Hardangerfjord剪切带平行），以及石炭纪(Carboniferous)Variscan远程效应或Pennsylvanian事件导致的N-S向改造。Vette断层块(VFB)和Tusse断层块(TFB)上保留的排水网络（高差800 m）则与晚二叠世-早三叠世(Late Permian-Early Triassic)裂谷作用相关，通过Triassic地层上超关系限定形成时代。

3. 平滑平原：Utsira High、Bergen High等构造高地普遍发育Triassic时期的平滑地貌（高差<50 m），研究认为这与稳定暴露环境下持续的波浪侵蚀(wave ravinement)和干旱气候风化有关。值得注意的是，Utsira High局部小型地堑内保留的残余排水网络，证实了这类平原的复合演化历史。

讨论部分强调，这些地貌差异主要受控于三大因素：

• 构造背景：伸展环境（如泥盆纪）形成断控排水网络，而稳定地块（如Brage地垒）长期暴露形成平原；
• 气候条件：二叠纪干旱气候利于平原发育，而三叠纪半湿润气候增强河流侵蚀；
• 基底属性：抗侵蚀的岩性单元（如花岗岩）可形成地形高点，而片理发育区易被侵蚀成谷地。

该研究首次建立了北海东部Top Basement地貌与多期构造-气候事件的响应关系，其中识别出的石炭纪排水系统改造为Variscan造山运动的远程效应提供了新证据。成果不仅深化了对北海盆地演化的认识，其创新的"地震地貌学"方法也为全球其他被动大陆边缘的基底研究提供了范式。未来可进一步结合磷灰石裂变径迹(AFTA)定年等技术，精确约束各期地貌事件的时代。