瓊東南盆地陵水組層序格架及沉積體系的時空配置關系

蔡 佳,王 華

(1.中海油研究總院,北京 100027;2.中國地質大學資源學院,湖北武漢 430074;3.中國地質大學(武漢）構造與油氣資源教育部重點實驗室,湖北武漢 430074）

瓊東南盆地陵水組層序格架及沉積體系的時空配置關系

蔡 佳1,王 華2,3

(1.中海油研究總院,北京 100027;2.中國地質大學資源學院,湖北武漢 430074;3.中國地質大學(武漢）構造與油氣資源教育部重點實驗室,湖北武漢 430074）

利用層序地層學、沉積學原理和方法,對瓊東南盆地古近系陵水組進行了層序劃分和沉積體系時空配置關系的研究。建立了陵水組的層序地層格架,將其劃分為 Els3、Els2和Els1三個三級層序,其層序和體系域變化主要受控于凹陷內沉降中心的分布位置,沉積主要受控于盆地邊緣的斷坡帶。每個三級層序低位體系域發育局限,海侵與高位體系域發育。沉積體系構成以扇三角洲、三角洲、濱海平原和淺海為主。探討了沉積體系的演化,總結了其時空配置關系的特點。

瓊東南盆地;陵水組;層序格架;沉積體系

1 區域地質特征

瓊東南盆地位于海南島以南、西沙群島以北的海域中。其西以①王華.瓊東南盆地層序和沉積特征研究.中國地質大學(武漢）沉積盆地及礦產研究所,2004-2005.號斷層與鶯歌海盆地為界,東以神狐隆起與珠三凹陷相接,北臨海南島,南接永樂隆起(圖1）。海域面積約6×104km2,盆地面積約4.5×104km2。前人研究資料表明瓊東南盆地是一個新生代陸緣拉張型含油氣盆地[1,2]。

瓊東南盆地處于歐亞板塊、印支板塊和太平洋板塊的交匯處(歐亞板塊東南邊緣的南海北部大陸架）,屬濱太平洋構造域。瓊東南盆地可進一步劃分為北部坳陷帶、北部隆起帶、中央坳陷帶和南部隆起帶等①王華.瓊東南盆地層序和沉積特征研究.中國地質大學(武漢）沉積盆地及礦產研究所,2004-2005.。

圖1 瓊東南盆地構造Fig.1 Structure in Qiongdongnan Basin

瓊東南盆地古近系經歷了從斷陷初始裂陷到斷陷全盛階段及斷陷末期的全過程,在不同演化階段和不同構造背景下發育了多種沉積體系。盆地總體上經歷了從充填一幕(始新統）的湖相到充填二幕(崖城組）的半封閉淺海—海岸平原相至充填三幕(陵水組）的扇三角洲—濱淺海相的充填演化過程(圖 2）。

2 陵水組的層序地層格架

圖2 瓊東南盆地古近系層序地層劃分Fig.2 Paleogene sequence partition of Qiongdongnan Basin

地層層序的劃分與對比一直是地質學研究的基礎之一[3],層序地層學的核心就是建立等時的層序地層格架[4],三級層序和最大湖泛面是要識別追蹤的最關鍵的界面[5],層序界面的識別標志有不整合面、鐵質或鋁質風化殼、古土壤、底礫砂巖、深切谷及其充填物、地層接觸關系、巖性及其顏色的垂向變化、沉積相變和相遷移、地層堆砌樣式突變等,這些標志在野外露頭及巖心上可以觀察到,在測井及地震剖面上也有相應的響應[6]。在地震剖面上,層序界面主要表現為強反射,該界面之上為上超,之下為削截和頂超[7,8]。

經過解釋研究區的地震剖面,在古近系識別出四個二級層序界面,陵水組(Els）在地震剖面上介于S70到S60層序界面之間,其中識別出兩個三級層序界面(S62、S61,分別對應強反射界面 T62、T61）,從下向上可以化分為三個三級層序[9],即 Els3、Els2和 Els1(圖 3）。

圖3 瓊東南盆地陵水組層序地震剖面解釋Fig.3 Explanation of seismic profile for sequence of Lingshui Formation in Qiongdongnan Basin

古近系陵水組(Els）整體厚度較大,可劃分為三、二、一段,每段各自構成一個三級層序。結合鉆井資料的完備性和井點在研究區的位置,本文選取某典型單井進行巖心觀察以及沉積體系、沉積相和層序地層分析,各三級層序的特征分述如下(圖4）。

陵水組三段層序(Els3層序）是一個不完整的三級層序(即S70～S62層序）,缺少低位體系域,在地震剖面上以弱振幅、弱連續性,甚至是較雜亂反射為特征。層序下部發育海侵體系域(TST）,疊加方式以退積—加積為特征;上部發育高位體系域(HST）,疊加方式以加積為主。該高位體系域(HST）也可進一步細分為兩個四級層序,下部的四級層序發育有海侵體系域(TST）和高位體系域(HST）,上部的四級層序僅發育有高位體系域(HST）。該段地層的下部(三級層序的 TST發育期）包括早期的下切水道和晚期的濱海沉積環境;上部(三級層序的HST發育期）主要發育濱海沉積環境。

陵水組二段層序(Els2層序）構成了一個獨立的、僅發育高位體系域(HST）的三級層序(即S62～S61層序）,整體上疊加方式以加積為特征。該高位體系域(HST）可進一步細分為兩個四級層序,它們都僅發育高位體系域(HST）。從已知的巖性、電性、古生物特征和對古水深的判別等方面認為,該段地層發育時期主要為淺海相(內淺海亞相為特征）。

陵水組一段層序(Els1層序）也是一個不完整的三級層序(即S61～S60層序）,下部發育海侵體系域(TST）,疊加方式以前積—退積為特征;上部發育高位體系域(HST）,疊加方式以前積為主;該段地層早期以濱海相的濱海砂壩為特征,晚期局部發育濱海沼澤環境。

通過分析研究,建立了陵水組層序地層格架(圖5）。陵水組三個層序的層序和體系域變化主要受控于凹陷內沉降中心的分布,沉積構造演化主要由呈“帚狀”、“復合叉形”排列的②號斷裂系控制,并構成了沿②號斷裂帶呈多階的斷坡帶。這些斷坡帶不僅控制了瓊東南盆地古近系陵水組三個層序沉積時的低水位和高水位斷坡帶的發育,而且直接控制了各層序發育時的隆凹間隔及其古地理格局即古隆起區、濱海平原區、淺海(淺水）區和淺海(深水）區分布范圍。

3 陵水組三級層序沉積體系時空配置關系

圖4 1井陵水組沉積相和層序地層分析柱狀圖Fig.4 Sequence partition and sediment system of Lingshui Formation in well 1

圖5 瓊東南盆地二號斷裂帶陵水組斷坡帶型層序樣式Fig.5 Sequence architecture of fault-break zones of Lingshui Formation in No.2 fault of Qiongdongnan Basin

根據地震相平面展布特征、測井曲線形態、巖心和露頭精細描述及地球化學特征,結合體系域的構成樣式[10],在陵水組共識別出6種沉積體系:扇三角洲、三角洲、濱海平原、淺海、半深海及碳酸鹽臺地。

本次研究陵水組地層以三級層序內部的體系域為單元,編制出了陵水組三段(S70～S62）的低位體系域和高位體系域,陵水組二段(S62～S61）的低位體系域和高位體系域以及陵水組一段(S61～S60）的海侵—高位體系域共五張沉積相分布圖。

3.1 陵水組三段層序沉積相空間配置特征

陵水組三段層序低位體系域發育時期(圖6）,低水位斷坡帶分布基本繼承了崖城組的格局,但低水位期各深凹的分布范圍明顯擴大。盆地西緣、西北緣、中部和東部注入崖南凹陷、崖北凹陷、松西—松東凹陷的主水流,在低水位斷坡帶邊緣見有大型的低位扇復合體。淺海淺水區,在低水位期則為受潮汐影響的濱海平原沉積;暴露區遭受侵蝕或剝蝕。高位體系域發育時期,此時除盆緣和盆內各凹陷周緣孤立古隆起出露水面外,其余大部分地區均覆于水下接受沉積作用。盆地的西北緣和東南緣均有大型的高位扇三角洲注入到盆內的各凹陷中,尤其是在崖南凹陷和崖北凹陷,大規模的扇三角洲自西北古隆起區越過高水位斷坡帶推進到淺海淺水區直至低水位斷坡帶內的淺海深水區。主要凹陷內由低水位和高水位斷坡帶所派生的梳狀、叉狀、帚狀、反向丁字形等斷裂系控制了沉積相帶的細微分布。

圖6 瓊東南盆地陵水組三段(S70～S62）低位體系域沉積體系空間配置Fig.6 Spatial configure relation of sedimentary systems in LST of 3-section in Lingshui Formation

3.2 陵水組二段層序沉積相空間配置特征

陵水組二段低位體系域的發育時期,該階段的隆起區樣式與陵水組三段堆積的早期具有相似性,但此時盆緣和盆內的古隆起區略有變小,松東和松西凹陷基本連成一體,樂東和陵水凹陷明顯擴大。在崖南凹陷的西緣或西南緣見一個中等規模的低位扇復合體;崖北凹陷和松西凹陷的西北緣有大型的扇三角洲復合體沿凹陷西北側的低水位斷坡帶分布;松濤凸起帶的南部也有小型的低位三角洲注入松南—寶島凹陷中。

陵水組二段高位體系域發育階段,對比于該層序的早期,沉積作用發生的面積進一步擴大,繼承低水位水系而發育的高位扇三角洲規模有萎縮,尤其是注入松南和寶島凹陷的高位扇三角洲,且注入崖北和崖南凹陷的高位扇三角洲規模也有減小。值得注意的是,由于陵水組二段層序發育時期,明顯受潮汐作用的改造,潮汐平原的分布范圍普遍較廣。

3.3 陵水組一段層序沉積相空間配置特征

三陵水組一段(S61～S60）堆積時期(圖7）:該階段的古隆起區、濱海平原區、淺海(淺水）區和淺海(深水）區的空間展布樣式與陵水組三段、陵水組二段的低位體系域相似,但其盆內隆起區被淹沒更廣(即面積更小）,而在隆起區的周緣,即各凹陷斷坡帶內的水深卻有明顯的增大(均為淺海的深水環境）。

注入崖南凹陷的物源明顯減弱,僅見小型的高位三角洲(為水下部分）,在樂東凹陷的北部邊緣,也發育有規模很小的扇體。但自盆地西北緣注入崖北凹陷和松西凹陷及自盆地東南邊緣注入寶島凹陷和樂東凹陷的高位扇三角洲的規模明顯擴大,顯示物源體系僅限于盆地的邊緣,而盆內的孤島隆起區其周緣僅發育濱岸灘相或局部濱海平原沉積。

圖7 瓊東南盆地陵水組一段(S61～S60）高位體系域沉積體系空間配置Fig.7 Spatial configure relation of sedimentary systems in HST of 1-section in Lingshui Formation

4 結論與認識

瓊東南盆地古近系陵水組地層由3個三級層序組成,其層序和體系域變化主要受控于凹陷內沉降中心的分布,沉積主要受控于盆地邊緣的斷坡帶。

在陵水組三個層序中,低位體系域發育較局限,海侵與高位體系域發育,不易區分,而盆地內整個陵水組時期沉積構成以扇三角洲、三角洲、濱海平原和淺海為主,說明此時盆地在不斷沉降的同時發生海侵,海域面積擴大。體系域內沉積體系的類型與崖城層序組相比發生了變化,由南北及盆地內凸起供源演化為南北供源,凸起物源消失。

陵水組沉積體系的空間配置有以下幾個特點:(1）具有多個次級沉積中心(或物源匯聚中心）;(2）具有典型伸展斷陷盆地的沉積充填特征;(3）盆地發育四大物源區;(4）受到復雜斷坡帶對砂分散體系的控制;(5）充填演化受海平面上升或海侵影響。

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The temporal and spatial configure relation of sedimentary systems and sequence stratigraphic framework of Lingshui Formation in Qiongdongnan Basin

Cai Jia1,Wang Hua2,3

(1.CNOOC Research Institute,Beijing 100027;2.Faculty of Earth Resources,China University of Geosciences,Wuhan Hubei 430074;3.Ministry of Education Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources,China University of Geosciences,Wuhan Hubei430074）

Based on the principles of sequence stratigraphy and sedimentology,sequence-stratigraphic framework of Lingshui formation in Qiongdongnan Basin was established,and the temporal and spatial configure relation of sedimentary systems were also studied.The Lingshui Formation was classified into three tertiary sequences.The sequences and system tracts were controlled by distribution of the subsidence centers.And the deposition was mainly controlled by the fault-break zones in the basin boundary.Each LST are limitedly developed,and the TST and HST are well-developed.There are six depositional systems in this area,they are fan delta,delta,coastal plain,and shallow sea respectively.The evolution of the depositional system was studied and the characteristics of the temporal and spatial relation was summarized.

Qiongdongnan Basin;Lingshui Formation;stratigraphic sequence framework;depostional system

TE121.3+4

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2011.01.016

1008-2336(2011）01-0016-06

國家自然科學基金資助項目“典型斷陷富油氣凹陷層序構成樣式的差異性研究”(40872077）。

2010-08-06;改回日期:2010-11-05

蔡佳,男,1982年生,地質工程師,主要從事石油天然氣綜合地質工作。E-mail:caijia2@cnooc.com。