南海北部新近系深水低位沉积特征及控制因素

冉怀江，林畅松，朱筱敏，秦成岗

(1.中国石油大学，北京 102249；2.中油长城钻探工程有限公司，北京 100101；3.中国地质大学，北京 100083；4.中海油深圳分公司，广东 广州 510240)



南海北部新近系深水低位沉积特征及控制因素

冉怀江1，2，林畅松3，朱筱敏1，秦成岗4

(1.中国石油大学，北京 102249；2.中油长城钻探工程有限公司，北京 100101；3.中国地质大学，北京 100083；4.中海油深圳分公司，广东 广州 510240)

南海北部是中国重要的油气探区，该地区的深水低位沉积研究是目前油气勘探的热点。在地震、测井及岩心等资料综合分析的基础上，运用层序地层以及沉积分析方法，对南海北部新近系重点层序(SQzj2和SQhj2)的深水低位沉积层序特征及其控制因素进行了研究。研究表明，该区陆坡深水低位域沉积主要包括陆架边缘三角洲、低位扇、下切水道充填等；新近系深水低位沉积体系的展布以及层序结构的演化都不同程度地受到盆地古构造地貌、断裂陆架坡折带、构造沉降(速率)、沉积物供给及相对海平面变化等因素的控制，其中持续的构造沉降是研究区深水低位沉积体系展布及充填演化的主要控制因素。

南海北部；新近系；深水；低位域沉积；控制因素

引 言

近年来，浅海油气勘探已经难以满足日渐增多的油气资源需求，油气勘探开始逐渐向深水区扩展[1]。深水油气已成为当今世界油气增储上产及油气资源战略接替的重要领域，而深水沉积及层序地层划分是地质学研究的热点领域之一[2-3]。据Stow估计，世界上有1 200～1 300个油气田来自于陆架坡折控制的深水低位域沉积中[4]。中国南海北部的白云—荔湾深水区域是中国深水油气勘探的主战场，研究区位于番禺低隆起—白云凹陷北坡，三维区面积约为1×104km2，区内从下至上发育古近系文昌组—神狐组、恩平组、珠海组以及新近系珠江组、韩江组、粤海组、万山组和第四系[5-8]。研究区新近系珠江组—韩江组的层序划分为7个三级层序，自下而上分别为SQzj1、SQzj2、SQzj3、SQzj4、SQhj1、SQhj2及SQhj3。通过研究发现，研究区低位富砂沉积体主要发育在SQzj2及SQhj2层序内。因此，该文以这2个层序为重点进行深水低位沉积特征及其控制因素的探讨。

1 深水低位域主要沉积类型及特征

1.1 陆架边缘三角洲

陆架边缘的三角洲是指物源越过陆架坡折向陆坡延伸发育的三角洲，沉积形态在纵向上呈分别向陆和向海减薄的楔形。地震剖面上呈楔形进积双向上超特征，平面上受坡折带的控制非常明显，主要在坡折带边缘局限分布。砂体主要为三角洲前缘水下分流河道及河口坝，陆坡内则以前缘滑塌和重力流沉积为主。砂体厚度变化大，最厚可达50 m，向上倾坡折方向迅速减薄、尖灭，易与上部的深水泥岩形成岩性-地层圈闭(图1)。岩石学特征上主要反映近物源和较高能沉积环境的快速堆积作用。主要以中粒砂岩、不等粒砂岩及细粒砂岩为主，物质组分为相对单一的石英、岩屑，成分成熟度较低，以次棱角磨圆度为主，分选性中等—偏差。粒度分布具有明显两段式或三段的牵引流特征。岩心主要发育块状构造、楔状交错层理、平行层理、正粒序波状层理和底冲刷构造(图2)。

图1 SQzj2层序典型陆架边缘三角洲地震响应特征

图2 陆架边缘三角洲典型岩心特征

1.2 低位扇

发育在被动大陆边缘陆坡带附近的低位扇(斜坡扇和盆底扇)是深水沉积物的主体部分[8]。21.0 Ma以后，研究区SQzj2(21.0 Ma)—SQhj3(12.5 Ma)层序的坡折线则已北移至白云凹陷北坡，期间是该区重力流沉积的主要发生期，低位体系域深水扇是重力流沉积的重要产物。

从前人研究的海平面变化曲线上可以看出，海平面下降的幅度最大的2个层序分别为21.0～17.5 Ma和13.8～12.5 Ma层序，形成的低位扇体规模相对较大(图3)。深水盆底扇地震相组合整体表现为丘状外形特征，内部为低频、强振幅特征，同相轴连续性好、横向变化相对稳定。而上覆及周缘地震反射为高频弱振幅特征，反映在盆地相对平静环境下接受重力流沉积物的过程。斜坡扇地震反射结构以下部波状反射为特征，斜坡扇上部则由具有前积发散状逐渐收敛为平行反射的地震反射结构覆盖，表现为纵向叠加不稳定、横向上连续性较差的下陆坡环境。地震均方根振幅属性分析可见，低位体系域深水扇一般为中—弱异常表现，呈不规则朵状，上部多见长条状重力流水道相连，为其物源通道。

1.3 下切水道充填沉积

下切水道(深切谷)是发育在低位体系域早期的侵蚀性水道，对下伏地层有明显的冲刷下切作用。

低水位早期作为碎屑体系的物源供给通道，在低位体系域晚期和水进体系域时期则被充填，主要的充填物包括厚层状砂岩、含砾砂岩等粗粒沉积物，在研究区各层序界面上均发育规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两侧强振幅同相轴中断，内部一般为中强振幅、中等连续斜列或前积反射结构。内部充填沉积可见双向上超或一侧下超前积，上部一般为海侵期泥质覆盖。一般下切前一期层序的高位体系域，也存在下切低位域的情况，如SQhj2层序晚期低位域顶部的下切水道，主要与相对海平面的下降有关。研究区多个层序发育下切水道，特别是SQzj2、SQhj2层序界面上。下切水道一般从北部陆架坡折带附近开始发育，向南部下陆坡延伸，随着下陆坡坡度的逐渐减小，在下切水道的下方平坦区域堆积成扇状朵体并相互叠置(图4)。

图3 SQhj2两期低位盆底扇刻画

图4 SQhj2层序低位域下切水道特征(RMS向上35ms)

2 深水低位沉积发育控制因素

结合前人研究[9-21]，研究区新近系珠江组—韩江组主要发育从珠江口盆地裂陷晚期至拗陷期的沉积层序。研究区新近系深水低位沉积体系的展布以及层序结构的演化都不同程度地受到了盆地古构造地貌、同沉积断裂(坡折带)、构造沉降(速率)、沉积物供给及相对海平面变化等因素的控制。

(1) 盆地古地貌。盆地古地貌对沉积体系的发育与分布具有明显的控制作用，特别是对低位体系域的砂分散体系和相分异有着特定的控制。SQzj2(21.0 Ma)沉积时期，古地貌起伏明显增强。白云凹陷的沉降加剧，在番禺低隆起与东南部凹陷区的交接部位形成陆架坡折，控制来自西北物源的、在白云凹陷沉积的陆架边缘三角洲和低位扇等深水低位沉积体。SQhj2(13.8 Ma)沉积时期的隆坳格局与前期具有很强的继承性。研究区西北部番禺低隆起范围达到最大值。凹陷区较SQhj1沉积期向东迁移，在番禺低隆起东南侧形成构造背景下的陆架坡折带，控制来自西北部的古珠江物源在凹陷区沉积。在研究区西北部番禺低隆起区，主要发育河流、滨岸、三角洲等相对浅水沉积体系；PY三维区东南侧水体逐渐加深，向南跨过陆架坡折进入深水区，主要发育陆架边缘三角洲、下切水道(深切谷)充填、斜坡扇及盆底扇等深水低位沉积体。

(2) 断裂陆架坡折。坡折带以下为深水低位沉积体的主要发育区。研究区东南缘长期为不同构造背景下的坡折带，对研究区深水低位沉积体具有明显的控制作用，主要表现在对深水低位沉积体系的平面展布、层序和砂体厚度的控制。研究区新近系沉积期的陆架坡折，主要受两期断裂活动的控制，形成断裂坡折带，总体与番禺低隆起近平行方向展布。中中新世以来，断裂坡折带的东南缘为陆坡深水沉积环境，主要发育厚层的深水低位体系沉积体。在研究区东南缘发育断裂坡折时，则主要表现为低水位楔的下超前积。同时，由于坡折带附近断裂的持续活动，导致白云凹陷深水区陆架边缘三角洲的沉积物发生滑塌，在重力作用下进行二次搬运和沉积。

(3) 构造沉降。持续的构造沉降是研究区深水低位沉积体系展布及充填演化的主要控制因素。研究区在23.8 Ma白云运动之后开始持续沉降，处于沉降初期，构造沉降及沉降速率较小，研究区主要发育大面积的高位域浅海陆架三角洲。21.0 Ma以后，盆地处于断陷向拗陷的过渡期，沉降速率开始迅速增大，包括番禺低隆起在内的广大地区开始整体沉降，研究区开始在陆架坡折的控制下进入陆坡深水沉积环境，来自西北方向的古珠江物源，在沉降速率较高且沉降量较大的沉降中心沉积陆架边缘低位三角洲低位进积楔、盆底扇等低位沉积体。同时由于陆架坡折的继承性发育，研究区沉降中心基本维持在坡折东南部的局限范围内，来自西北部的沉积物持续卸载在沉降中心，造成新近系21.0～12.5 Ma层序深水低位沉积体呈多层序纵向叠置方式在白云陆坡深水区沉积。

(4) 沉积物供给。前人研究表明，32.0 Ma以后，来自西北的古珠江水系为研究区提供了巨大的、稳定的物源，在海平面升降和古珠江水系向前推进的作用下，向南跨过陆架坡折之后，在海平面相对低位时期，在白云凹陷沉积大量的深水低位沉积体，形成沉积中心。

SQzj2层序形成时，供源体系开始由近源转为远源，古珠江开始成为研究区稳定的供给源，同时物源方向也发生转变。SQzj2层序低位体系域形成时，物源供给处于欠补偿状态，仅在PY三维区沉积低位进积楔，在PY三维区南部沉积薄层的低位扇体。SQhj2层序形成时，西北方向物源供给充足，早期低位域在坡折之下形成厚层的陆架边缘三角洲楔形体，而晚期低位域则在坡折之上的缓坡区继续沉积低位陆架边缘三角洲楔形体，沉积厚度与早期相当，向陆方向都是以上超在SB13.8层序界面上为特征。在PY三维区南部沉积两期低位扇，晚期的厚度较大，说明晚期低位时期物源供给较早期充足。海侵体系域和高位体系域形成时，物源供给与低位时期相比处于弱补偿阶段。

(5) 相对海平面变化。相对海平面的周期性升降变化对深水低位沉积体的发育具有控制作用。自新近系23.8 Ma以来，在继承性陆架坡折带背景下出现21.0 Ma和13.8 Ma 2次较大海退期，在层序界面SB21.0和SB13.8上发育较大规模的下切水道充填。坡折带向海方向以发育粗粒的低位陆架边缘三角洲沉积物和相对细粒的低位斜坡扇和盆底扇。其他层序界面均形成于海平面相对下降时期，层序界面可见削蚀现象。SB16.5、SB15.5形成时期，由于相对海平面下降幅度较小，层序界面削蚀特征不明显，可见下切水道，低位体系域以薄层低位进积楔沉积为主，低位扇基本不发育。SB17.5及SB12.5层序界面尽管形成于海平面相对下降时期，但下降的幅度较小，层序界面的削蚀及下切水道特征不明显，层序主要发育海侵体系域和高位体系域。

3 结 论

(1) 珠江组—韩江组深水低位域沉积体主要有陆架边缘三角洲、低位扇、下切水道(深切谷)充填等沉积为主。

(2) 构造沉降导致研究区从浅海陆架转变为深水陆坡沉积环境，研究区开始发育深水低位沉积。

(3) 盆地古地貌、断裂坡折带使研究区沉积具有陆架坡折的I型层序，在相对海平面下降时发育低位体系域；而古珠江砂质背景的稳定的北方物源供给和相对海平面的升降变化使研究区形成台阶式海侵退积层序组合，具有下粗上细的沉积序列，造就了研究区以深水低位沉积体为主的优质储盖组合。

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编辑 黄华彪

20150104；改回日期：20150312

国家自然科学基金“南海北部新近纪陆架坡折的发育演化及其对南海盆地动力学过程的积极响应”(91328201)

冉怀江(1982-)，男，工程师，2006年毕业于中国地质大学(北京)宝石与材料工艺学专业，2012年毕业于该校矿产普查与勘探专业，获博士学位，现从事层序地层及沉积学研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.03.011

TE122.3

A

1006-6535(2015)03-0046-05