南海北部新近系深水低位沉積特征及控制因素

冉懷江，林暢松，朱筱敏，秦成崗

(1.中國石油大學，北京 102249；2.中油長城鉆探工程有限公司，北京 100101；3.中國地質大學，北京 100083；4.中海油深圳分公司，廣東 廣州 510240)

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南海北部新近系深水低位沉積特征及控制因素

冉懷江1，2，林暢松3，朱筱敏1，秦成崗4

(1.中國石油大學，北京 102249；2.中油長城鉆探工程有限公司，北京 100101；3.中國地質大學，北京 100083；4.中海油深圳分公司，廣東 廣州 510240)

南海北部是中國重要的油氣探區，該地區的深水低位沉積研究是目前油氣勘探的熱點。在地震、測井及巖心等資料綜合分析的基礎上，運用層序地層以及沉積分析方法，對南海北部新近系重點層序(SQzj2和SQhj2)的深水低位沉積層序特征及其控制因素進行了研究。研究表明，該區陸坡深水低位域沉積主要包括陸架邊緣三角洲、低位扇、下切水道充填等；新近系深水低位沉積體系的展布以及層序結構的演化都不同程度地受到盆地古構造地貌、斷裂陸架坡折帶、構造沉降(速率)、沉積物供給及相對海平面變化等因素的控制，其中持續的構造沉降是研究區深水低位沉積體系展布及充填演化的主要控制因素。

南海北部；新近系；深水；低位域沉積；控制因素

引 言

近年來，淺海油氣勘探已經難以滿足日漸增多的油氣資源需求，油氣勘探開始逐漸向深水區擴展[1]。深水油氣已成為當今世界油氣增儲上產及油氣資源戰略接替的重要領域，而深水沉積及層序地層劃分是地質學研究的熱點領域之一[2-3]。據Stow估計，世界上有1 200～1 300個油氣田來自于陸架坡折控制的深水低位域沉積中[4]。中國南海北部的白云—荔灣深水區域是中國深水油氣勘探的主戰場，研究區位于番禺低隆起—白云凹陷北坡，三維區面積約為1×104km2，區內從下至上發育古近系文昌組—神狐組、恩平組、珠海組以及新近系珠江組、韓江組、粵海組、萬山組和第四系[5-8]。研究區新近系珠江組—韓江組的層序劃分為7個三級層序，自下而上分別為SQzj1、SQzj2、SQzj3、SQzj4、SQhj1、SQhj2及SQhj3。通過研究發現，研究區低位富砂沉積體主要發育在SQzj2及SQhj2層序內。因此，該文以這2個層序為重點進行深水低位沉積特征及其控制因素的探討。

1 深水低位域主要沉積類型及特征

1.1 陸架邊緣三角洲

陸架邊緣的三角洲是指物源越過陸架坡折向陸坡延伸發育的三角洲，沉積形態在縱向上呈分別向陸和向海減薄的楔形。地震剖面上呈楔形進積雙向上超特征，平面上受坡折帶的控制非常明顯，主要在坡折帶邊緣局限分布。砂體主要為三角洲前緣水下分流河道及河口壩，陸坡內則以前緣滑塌和重力流沉積為主。砂體厚度變化大，最厚可達50 m，向上傾坡折方向迅速減薄、尖滅，易與上部的深水泥巖形成巖性-地層圈閉(圖1)。巖石學特征上主要反映近物源和較高能沉積環境的快速堆積作用。主要以中粒砂巖、不等粒砂巖及細粒砂巖為主，物質組分為相對單一的石英、巖屑，成分成熟度較低，以次棱角磨圓度為主，分選性中等—偏差。粒度分布具有明顯兩段式或三段的牽引流特征。巖心主要發育塊狀構造、楔狀交錯層理、平行層理、正粒序波狀層理和底沖刷構造(圖2)。

圖1 SQzj2層序典型陸架邊緣三角洲地震響應特征

圖2 陸架邊緣三角洲典型巖心特征

1.2 低位扇

發育在被動大陸邊緣陸坡帶附近的低位扇(斜坡扇和盆底扇)是深水沉積物的主體部分[8]。21.0 Ma以后，研究區SQzj2(21.0 Ma)—SQhj3(12.5 Ma)層序的坡折線則已北移至白云凹陷北坡，期間是該區重力流沉積的主要發生期，低位體系域深水扇是重力流沉積的重要產物。

從前人研究的海平面變化曲線上可以看出，海平面下降的幅度最大的2個層序分別為21.0～17.5 Ma和13.8～12.5 Ma層序，形成的低位扇體規模相對較大(圖3)。深水盆底扇地震相組合整體表現為丘狀外形特征，內部為低頻、強振幅特征，同相軸連續性好、橫向變化相對穩定。而上覆及周緣地震反射為高頻弱振幅特征，反映在盆地相對平靜環境下接受重力流沉積物的過程。斜坡扇地震反射結構以下部波狀反射為特征，斜坡扇上部則由具有前積發散狀逐漸收斂為平行反射的地震反射結構覆蓋，表現為縱向疊加不穩定、橫向上連續性較差的下陸坡環境。地震均方根振幅屬性分析可見，低位體系域深水扇一般為中—弱異常表現，呈不規則朵狀，上部多見長條狀重力流水道相連，為其物源通道。

1.3 下切水道充填沉積

下切水道(深切谷)是發育在低位體系域早期的侵蝕性水道，對下伏地層有明顯的沖刷下切作用。

低水位早期作為碎屑體系的物源供給通道，在低位體系域晚期和水進體系域時期則被充填，主要的充填物包括厚層狀砂巖、含礫砂巖等粗粒沉積物，在研究區各層序界面上均發育規模不等的下切水道及其充填。地震剖面上下切水道或深切谷兩側強振幅同相軸中斷，內部一般為中強振幅、中等連續斜列或前積反射結構。內部充填沉積可見雙向上超或一側下超前積，上部一般為海侵期泥質覆蓋。一般下切前一期層序的高位體系域，也存在下切低位域的情況，如SQhj2層序晚期低位域頂部的下切水道，主要與相對海平面的下降有關。研究區多個層序發育下切水道，特別是SQzj2、SQhj2層序界面上。下切水道一般從北部陸架坡折帶附近開始發育，向南部下陸坡延伸，隨著下陸坡坡度的逐漸減小，在下切水道的下方平坦區域堆積成扇狀朵體并相互疊置(圖4)。

圖3 SQhj2兩期低位盆底扇刻畫

圖4 SQhj2層序低位域下切水道特征(RMS向上35ms)

2 深水低位沉積發育控制因素

結合前人研究[9-21]，研究區新近系珠江組—韓江組主要發育從珠江口盆地裂陷晚期至拗陷期的沉積層序。研究區新近系深水低位沉積體系的展布以及層序結構的演化都不同程度地受到了盆地古構造地貌、同沉積斷裂(坡折帶)、構造沉降(速率)、沉積物供給及相對海平面變化等因素的控制。

(1) 盆地古地貌。盆地古地貌對沉積體系的發育與分布具有明顯的控制作用，特別是對低位體系域的砂分散體系和相分異有著特定的控制。SQzj2(21.0 Ma)沉積時期，古地貌起伏明顯增強。白云凹陷的沉降加劇，在番禺低隆起與東南部凹陷區的交接部位形成陸架坡折，控制來自西北物源的、在白云凹陷沉積的陸架邊緣三角洲和低位扇等深水低位沉積體。SQhj2(13.8 Ma)沉積時期的隆坳格局與前期具有很強的繼承性。研究區西北部番禺低隆起范圍達到最大值。凹陷區較SQhj1沉積期向東遷移，在番禺低隆起東南側形成構造背景下的陸架坡折帶，控制來自西北部的古珠江物源在凹陷區沉積。在研究區西北部番禺低隆起區，主要發育河流、濱岸、三角洲等相對淺水沉積體系；PY三維區東南側水體逐漸加深，向南跨過陸架坡折進入深水區，主要發育陸架邊緣三角洲、下切水道(深切谷)充填、斜坡扇及盆底扇等深水低位沉積體。

(2) 斷裂陸架坡折。坡折帶以下為深水低位沉積體的主要發育區。研究區東南緣長期為不同構造背景下的坡折帶，對研究區深水低位沉積體具有明顯的控制作用，主要表現在對深水低位沉積體系的平面展布、層序和砂體厚度的控制。研究區新近系沉積期的陸架坡折，主要受兩期斷裂活動的控制，形成斷裂坡折帶，總體與番禺低隆起近平行方向展布。中中新世以來，斷裂坡折帶的東南緣為陸坡深水沉積環境，主要發育厚層的深水低位體系沉積體。在研究區東南緣發育斷裂坡折時，則主要表現為低水位楔的下超前積。同時，由于坡折帶附近斷裂的持續活動，導致白云凹陷深水區陸架邊緣三角洲的沉積物發生滑塌，在重力作用下進行二次搬運和沉積。

(3) 構造沉降。持續的構造沉降是研究區深水低位沉積體系展布及充填演化的主要控制因素。研究區在23.8 Ma白云運動之后開始持續沉降，處于沉降初期，構造沉降及沉降速率較小，研究區主要發育大面積的高位域淺海陸架三角洲。21.0 Ma以后，盆地處于斷陷向拗陷的過渡期，沉降速率開始迅速增大，包括番禺低隆起在內的廣大地區開始整體沉降，研究區開始在陸架坡折的控制下進入陸坡深水沉積環境，來自西北方向的古珠江物源，在沉降速率較高且沉降量較大的沉降中心沉積陸架邊緣低位三角洲低位進積楔、盆底扇等低位沉積體。同時由于陸架坡折的繼承性發育，研究區沉降中心基本維持在坡折東南部的局限范圍內，來自西北部的沉積物持續卸載在沉降中心，造成新近系21.0～12.5 Ma層序深水低位沉積體呈多層序縱向疊置方式在白云陸坡深水區沉積。

(4) 沉積物供給。前人研究表明，32.0 Ma以后，來自西北的古珠江水系為研究區提供了巨大的、穩定的物源，在海平面升降和古珠江水系向前推進的作用下，向南跨過陸架坡折之后，在海平面相對低位時期，在白云凹陷沉積大量的深水低位沉積體，形成沉積中心。

SQzj2層序形成時，供源體系開始由近源轉為遠源，古珠江開始成為研究區穩定的供給源，同時物源方向也發生轉變。SQzj2層序低位體系域形成時，物源供給處于欠補償狀態，僅在PY三維區沉積低位進積楔，在PY三維區南部沉積薄層的低位扇體。SQhj2層序形成時，西北方向物源供給充足，早期低位域在坡折之下形成厚層的陸架邊緣三角洲楔形體，而晚期低位域則在坡折之上的緩坡區繼續沉積低位陸架邊緣三角洲楔形體，沉積厚度與早期相當，向陸方向都是以上超在SB13.8層序界面上為特征。在PY三維區南部沉積兩期低位扇，晚期的厚度較大，說明晚期低位時期物源供給較早期充足。海侵體系域和高位體系域形成時，物源供給與低位時期相比處于弱補償階段。

(5) 相對海平面變化。相對海平面的周期性升降變化對深水低位沉積體的發育具有控制作用。自新近系23.8 Ma以來，在繼承性陸架坡折帶背景下出現21.0 Ma和13.8 Ma 2次較大海退期，在層序界面SB21.0和SB13.8上發育較大規模的下切水道充填。坡折帶向海方向以發育粗粒的低位陸架邊緣三角洲沉積物和相對細粒的低位斜坡扇和盆底扇。其他層序界面均形成于海平面相對下降時期，層序界面可見削蝕現象。SB16.5、SB15.5形成時期，由于相對海平面下降幅度較小，層序界面削蝕特征不明顯，可見下切水道，低位體系域以薄層低位進積楔沉積為主，低位扇基本不發育。SB17.5及SB12.5層序界面盡管形成于海平面相對下降時期，但下降的幅度較小，層序界面的削蝕及下切水道特征不明顯，層序主要發育海侵體系域和高位體系域。

3 結 論

(1) 珠江組—韓江組深水低位域沉積體主要有陸架邊緣三角洲、低位扇、下切水道(深切谷)充填等沉積為主。

(2) 構造沉降導致研究區從淺海陸架轉變為深水陸坡沉積環境，研究區開始發育深水低位沉積。

(3) 盆地古地貌、斷裂坡折帶使研究區沉積具有陸架坡折的I型層序，在相對海平面下降時發育低位體系域；而古珠江砂質背景的穩定的北方物源供給和相對海平面的升降變化使研究區形成臺階式海侵退積層序組合，具有下粗上細的沉積序列，造就了研究區以深水低位沉積體為主的優質儲蓋組合。

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編輯 黃華彪

20150104；改回日期：20150312

國家自然科學基金“南海北部新近紀陸架坡折的發育演化及其對南海盆地動力學過程的積極響應”(91328201)

冉懷江(1982-)，男，工程師，2006年畢業于中國地質大學(北京)寶石與材料工藝學專業，2012年畢業于該校礦產普查與勘探專業，獲博士學位，現從事層序地層及沉積學研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.03.011

TE122.3

A

1006-6535(2015)03-0046-05