南海晚中新世—上新世紅河沉積體系研究①

李 冬 徐 強 王永鳳 王英民

(1.中國海洋石油總公司研究總院 北京 100027;2.中國石油大學(xué)博士后科研流動站 北京 102249;3.中國海洋石油總公司研究總院博士后工作站 北京 100027;4.石油化工管理干部學(xué)院 北京 100012;5.中國石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 北京 102249)

0 引言

近期在南海北部鶯瓊盆地發(fā)現(xiàn)了巨型的海底扇沉積，其重礦物組合中磁鐵礦含量為1.6%，石榴石含量為23%，ZTR含量為21.6%，明顯表現(xiàn)為石榴石含量高而ZTR含量低的特點，與紅河物源的重礦物組合相似，證明了其沉積物主要來源于紅河水系所攜帶的青藏高原隆升遭受剝蝕的產(chǎn)物，并將其命名為紅河海底扇［1，2］，并通過進一步研究將紅河沉積體系定義為“主要由紅河水系所提供的陸源碎屑所組成的一系列三角洲、海底峽谷充填和海底扇等沉積體與細(xì)粒懸浮沉積的有機組合”［2］。在對青藏高原隆升過程研究中，在其周緣所形成的海底扇不僅是地質(zhì)學(xué)家研究的熱點［3～7］，而且因為其具有較大的油氣發(fā)現(xiàn)深受油氣勘探家的重視。本文依據(jù)大量的地震剖面，闡述了紅河深水沉積體系的識別特征，總結(jié)了紅河沉積體系演化規(guī)律，為紅河沉積體系的深入研究奠定了基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)概況

鶯歌海盆地與瓊東南盆地為南海西北部的新生代盆地。鶯歌海盆地位于海南島的西側(cè)，呈北西向展布，處于現(xiàn)今陸架淺水區(qū)，水深不超過200m;瓊東南盆地位于海南島南側(cè)，呈北東向展布，向東與南海西北次海盆相通，西側(cè)與鶯歌海盆地相接。在晚中新世-上新世期間，鶯瓊盆地沉積了黃流組和鶯歌海組。黃流組沉積時間為距今10.5～5.5 Ma，主要對應(yīng)晚中新世，共形成兩個三級層序SQ1與SQ2，分別與黃二段和黃一段對應(yīng)。鶯歌海組沉積時期為距今5.5～1.8 Ma，與上新世相對應(yīng)，形成了4個三級層序SQ3、SQ4、SQ5和SQ6并以S27為界分為鶯一段與鶯二段(見圖1)。

鶯—瓊盆地的陸架坡折自10.5 Ma之后開始發(fā)育，10.5 Ma以前瓊東南盆地以陸架淺水沉積為主，故將S40稱為陸架陸坡轉(zhuǎn)換不整合。在瓊東南盆地的南北向地震剖面中，根據(jù)陸坡坡度不同劃分為緩坡與陡坡兩大演化階段:10.5～5.5 Ma為緩坡階段，5.5 Ma之后為陡坡階段，陸架坡度突然變陡，發(fā)育典型的陸坡，地震反射剖面上可見明顯的陸坡前積反射，故將S30稱為陸坡坡度突變不整合［2］。

2 紅河沉積體系地震反射特征

圖1 鶯歌海盆地與瓊東南盆地構(gòu)造單元劃分圖Fig.1 Major tectonic elements of the Yinggehai and Qiongdongnan Basins

紅河沉積體系主要由紅河水系所提供的陸源碎屑所組成，是青藏高原隆升的產(chǎn)物。其主體包括三角洲、海底峽谷充填和海底扇等。通過對地震剖面的反射特征的識別，總共識別出三角洲及海底扇朵體、水下下切水道及海底峽谷、水道堤岸復(fù)合體等沉積單元，現(xiàn)將其特征分述如下。

2.1 三角洲及水下下切水道

三角洲主要發(fā)育在鶯歌海盆地北部，在研究區(qū)中SQ1—SQ4均可見到，平面上呈扇狀，縱剖面具有典型的前積反射構(gòu)型(圖2a)。水下下切水道僅在層序SQ1陸架區(qū)發(fā)育，呈北西向延伸，剖面上深切下伏地層，呈“V”字外形，見圖2b。

2.2 海底扇朵體

紅河沉積體系海底扇朵體可以表現(xiàn)為兩種形式:一種是受地形限制的限制性海底扇沉積，發(fā)育在層序SQ2、SQ3和SQ4中，地震剖面中以連續(xù)性中等，內(nèi)部下切水道發(fā)育(圖2c)，平面上呈扇形為特征;另一種為非限制性海底扇，僅在層序SQ1和SQ2中發(fā)育，在歸仁隆起東部橫跨鶯—瓊盆地結(jié)合部的地震剖面中可以見到在地震反射界面S40與S30之間(即黃流組)發(fā)育有一個巨型的沉積體，在縱向地震剖面上表現(xiàn)為典型的楔狀斜交前積構(gòu)型，自歸仁隆起由西向東前積并呈楔狀減薄趨勢(圖2d)。

2.3 水道堤岸復(fù)合體與海底峽谷

水道堤岸復(fù)合體又稱為水道—堤壩體系，屬于海底扇的中扇亞相，在研究區(qū)中僅在層序SQ2中見到。在地震反射剖面中，水道以明顯的下切反射為特征，且常以多期水道相互疊置的形式出現(xiàn);而堤岸沉積則發(fā)育于水道的兩側(cè)，向遠(yuǎn)離水道方向呈現(xiàn)楔狀減薄的地震反射特征，致使水道與堤岸在剖面中共同構(gòu)成了“海鷗翼”狀的反射外形(圖2e)。

而海底峽谷主要發(fā)育于層序SQ3與SQ4，橫剖面呈“V”字型，寬度可達(dá)8 km，下切深度可達(dá)數(shù)百米，在縱剖面上可見S30界面與S40、S50呈明顯的視削截接觸關(guān)系，見圖，平面上呈現(xiàn)“S”形沿瓊東南盆地中央凹陷帶展布(圖2f)。

3 紅河沉積體系演化

3.1 紅河海底扇發(fā)育階段

層序SQ1與SQ2為紅河海底扇發(fā)育階段，該階段以深水區(qū)發(fā)育紅河海底扇為特征。10.5 Ma鶯—瓊盆地陸坡開始發(fā)育，在鶯—瓊盆地出現(xiàn)深水沉積。此時的陸坡整體坡度較小，但由于1號斷裂帶的影響，在鶯—瓊盆地結(jié)合部形成了斷裂坡折，致使在鶯—瓊盆地結(jié)合部坡度較大，具有較高的沉積速率(1500 m/Ma)，沉積形成了巨厚的紅河海底扇沉積;SQ2坡折帶向鶯歌海盆地內(nèi)部遷移呈環(huán)形，由于鶯歌海盆地此時期與海槽相類似，故將鶯歌海盆地坡折帶稱為“槽坡”。層序SQ2形成“三角洲—限制性海底扇—水道堤岸—海底扇”的組合，該時期沉積速率最高可達(dá)400 m/Ma，平均為235 m/Ma。

3.2 限制性海底扇—中央峽谷發(fā)育階段

層序SQ3與SQ4為限制性海底扇—中央峽谷發(fā)育階段。該階段深水區(qū)紅河沉積體系以發(fā)育“限制性的紅河海底扇—中央峽谷”組合為特征。限制性的紅河海底扇發(fā)育受池狀可容納空間的限制，發(fā)育部位位于沉積中心附近。層序SQ3沉積速率可達(dá)1 200 m/Ma，平均為180 m/Ma;層序SQ4中限制性海底扇與中央峽谷源頭向北西方向遷移，沉積速率最高達(dá)2400 m/Ma，平均為 516 m/Ma。

3.3 紅河沉積體系衰弱階段

層序SQ5與SQ6為紅河沉積體系衰弱階段，在3.6 Ma紅河沉積體系發(fā)生了重大突變，紅河水系沉積物供給能力突然減弱，鶯—瓊盆地平均沉積速率由516 m/Ma驟降到96 m/Ma。在該階段，研究區(qū)內(nèi)以紅河沉積體系主體(紅河三角洲、紅河海底扇和中央峽谷)不發(fā)育為特征(圖5)，而以鶯歌海盆地海南島一側(cè)陸坡快速推進為特征。

4 研究意義

大量研究已經(jīng)表明:與高原隆升有關(guān)的大型河流前方所發(fā)育的海底扇等沉積體規(guī)模巨大，是油氣勘探的重點目標(biāo)，如孟加拉扇等。紅河沉積體系主要由紅河水系所提供的陸源碎屑所組成的一系列三角洲、海底峽谷充填和海底扇等沉積體與細(xì)粒懸浮沉積的有機組合，是青藏高原隆升的產(chǎn)物。紅河沉積體系中三角洲、海底扇以及海底峽谷規(guī)模較大，并且在淺水區(qū)以及深水區(qū)均有油氣突破，表明紅河沉積體系具有較大的油氣勘探潛力。另一方面，紅河水系主要源于青藏高原的東南緣，高原的快速隆升事件必將導(dǎo)致紅河水系沉積物的供給能力增強，在紅河沉積體系上必將對高原的快速隆升有所響應(yīng)，同時紅河襲奪后紅河水系流域減小，沉積物供給能力減弱，這在紅河沉積體系上也必將有所響應(yīng)，因此研究紅河沉積體系的研究也有助于青藏高原隆升歷史的恢復(fù)以及紅河襲奪時間的研究。

圖2 紅河沉積體系地震反射特征(剖面位置見圖3、圖4)Fig.2 Seismic profiles showing the seismic expression of Red River Sedimentary System(see Fig.3 and Fig.4 for location)

圖3 紅河海底扇發(fā)育階段各層序沉積相展布Fig.3 Sedimentary facies of each sequence in the development of the Red River submarine fan

圖4 限制性海底扇—中央峽谷發(fā)育階段各層序沉積相展布Fig.4 Sedimentary facies of each sequence in the development of the confined submarine fan and Central Canyon

圖5 紅河沉積體系衰弱階段各層序沉積相展布Fig.5 Sedimentary facies of the sequences in the weakening of the Red River depositional system

5 結(jié)論

(1)紅河沉積體系主體包括:三角洲、峽谷水道以及海底扇。地震剖面中可以識別水下下切水道及海底峽谷、三角洲及海底扇朵體、水道堤岸復(fù)合體等沉積單元。

(2)晚中新世—上新世紅河沉積體系可以劃分為三個階段:紅河海底扇發(fā)育階段;限制性海底扇—中央峽谷發(fā)育階段;紅河沉積體系衰弱階段。

(3)紅河沉積體系規(guī)模巨大，具有較大的油氣勘探潛力;此外，深入研究紅河沉積體系也有助于與高原隆升相關(guān)課題的研究。

References)

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