珠江口盆地重要不整合界面與珠江沉積體系演化分析①

王永鳳 李 冬 王英民 徐 強

(1.石油化工管理干部學院 北京 100012;2.中海油研究總院 北京 100027;3.中國石油大學(北京) 北京 102249)

0 引言

珠江口盆地是我國重要的油氣生產基地，特別是2006年白云凹陷荔灣3-1深水大氣田的發現，標志著我國已經成功由淺水油氣勘探邁進了深水油氣勘探領域［1-9］。多年勘探表明白云深水區油氣分布特征較為復雜，除了烴源條件和構造條件復雜等因素外，大型儲集體的分布規律尚沒有明確的認識，而這些儲集體不僅制約著油氣的勘探方向，還直接關系到深水油氣勘探的成?。?］。因此，對于作為珠江口盆地主要大型沉積體系——珠江沉積體系演化規律的研究顯得格外重要。

本文從南海擴張歷史以及珠江口盆地構造演化分析入手，重點探討了南海擴張對珠江沉積體系演化的控制作用，旨在明確珠江沉積體系的演化歷史與展布規律，指明南海深水區油氣勘探方向。

1 區域地質概況

珠江口盆地位于南海北部陸架區，為南海北部最大的新生代盆地。依據裂陷期構造特征，可將珠江口盆地可劃分為3個隆起、2個拗陷，共5個大型構造單元，以及多個次級構造單元，具體分布情況見圖1。珠江口盆地自開始形成至今，經歷了裂陷期、拗陷期和新構造運動，共發生7次主要的構造運動，分別為神狐運動(65 Ma)、珠瓊運動一幕(50 Ma)、珠瓊運動二幕(35 Ma左右)、南海運動(30 Ma或32 Ma)、白云運動(23.8 Ma)、東沙運動(10.5 Ma)和臺灣造山運動(5.5 Ma)，并形成了一系列的區域不整合面，見圖2。

2 南海擴張與重要不整合界面

珠江口盆地為發育于南海北部的被動大陸邊緣盆地，其形成與南海擴張密不可分。與典型被動大陸邊緣相比，南海經歷了完整的洋中脊開閉旋回［10-12］，即自古新世65 Ma開始形成以來，經歷了裂谷期、漂移期以及漂移后期。而世界上諸多被動大陸邊緣仍處于漂移期，尚不發育漂移后期層序，故漂移后期層序是南海特有的沉積層序。可見，利用典型被動大陸邊緣盆地中破裂不整合將珠江口盆地進行演化階段的劃分顯然是不合理的。所以，在珠江口盆地內部尋找與洋中脊擴張作用相對應的重要不整合界面來合理劃分珠江口盆地演化階段，總結其沉積演化規律是非常必要的。

在珠江口盆地演化過程中經歷了諸多構造運動(例如神狐運動、珠瓊運動等)，并形成了一系列的不整合界面，這些構造運動與不整合界面對珠江口盆地的形成與演化起著重要的控制作用。通過本文的研究發現其中有三個構造運動(Tg、T7和T6)以及一個不整合界面(SB13.8)對珠江口盆地演化與沉積具有重要的控制作用，即神狐運動代表著盆地進入裂陷期;南海運動代表著盆地裂陷期的結束，洋中脊的初次打開;白云運動對應著盆地深水區突然擴大;而SB13.8對應著盆地整體坡度變陡。進而根據該4個界面可將珠江口盆地演化劃分為4個階段。由于與神狐運動對應的不整合界面為基底反射，區域上特征明顯，本文不作為重點，將其它三個不整合界面歸類為珠江口盆地的重要不整合界面，將其特征分述如下文。

圖1 珠江口盆地構造單元劃分圖［9］Fig.1 Tectonic unit compartmentalization of the Pearl River Mouth Basin

2.1 破裂不整合面(T7)

關于破裂不整合的成因，Flavey［14］認為洋中脊的打開，導致區域性的拉張應力在新產生的洋中脊處得以釋放，加上洋中脊的側向擴張力，造成了整體發生區域性的抬升。此次區域性抬升導致了裂谷區大范圍遭受剝蝕，形成了地震反射特征明顯的破裂不整合面。而對于珠江口盆地來說，T7界面(32 Ma)為公認的破裂不整合面，為珠海組的底界面，在地震上表現為斷拗轉換面特征，全盆地可追蹤對比，下削上超特征明顯(圖3)。根據Briais等［15］研究的南海磁異常條帶圖也可看出，南海最古老的磁異常條帶編號為11(32 Ma)，指示了南海在32 Ma洋中脊開始形成，區域性拉張應力消失，致使裂谷區發生區域性抬升而遭受剝蝕，形成區域性的破裂不整合面。隨后伴隨著南海進入漂移期，在破裂不整合面T7之上沉積了拗陷期產物。

2.2 陸坡躍遷不整合(T6或SB23.8)

漸新世末期發生的白云運動，導致了洋中脊的擴張位置向南發生躍遷［16］，新的大洋中脊在南部產生。此次洋中脊的二次打開造成了珠江口盆地再次發生區域性抬升，地層再次遭受剝蝕，形成SB23.8。在23.8 Ma南海洋中脊發生躍遷之后，南海進入了“剪刀式”擴張階段，洋中脊由東向西逐漸擴展，“喇叭口”逐漸形成。而珠江口盆地陸架坡折帶也由早期洋中脊附近向北發生大規模的躍遷，躍遷至白云凹陷北部。因此將SB23.8界面稱之為陸坡躍遷不整合。

2.3 陸坡坡度突變不整合(SB13.8)

在早中新世末期(16.5 Ma)，南海洋中脊停止擴張，區域擠壓力消失。由于洋殼的密度大于陸殼，必將引起洋殼的下沉，故16.5 Ma之后南海北部整體向南發生掀斜，且陸坡坡度逐漸增加，直至13.8 Ma陸坡坡度突然增大，形成了SB13.8。在珠江口盆地，SB13.8界面較易識別，該界面之下的地層在地震反射剖面上多呈現連續性較好的地震反射特征，而位于SB13.8界面之上的地層，在坡折帶之下一般表現為連續性差、雜亂反射、下切水道以及遷移性水道發育的特征(圖3)。除此之外，SB13.8還是一個陸坡坡度突變的一個分界面:界面之下，陸坡的坡度較小;界面之上，陸坡的坡度較大。因此，將SB13.8命名為陸坡坡度突變不整合面。

圖2 珠江口盆地地層發育特征及相對海平面變化［13］Fig.2 Characteristics of strata development and relative sea-level change in the Pearl River Mouth Basin

3 珠江沉積體系演化與油氣勘探方向

3.1 珠江沉積體系演化

以上述重要不整合界面為界，可將珠江口盆地演化階段劃分為四個演化階段，分別為裂陷期、斷陷陸坡期、拗陷緩陸坡期和拗陷陡陸坡期。裂陷期主要發育河流、湖泊相沉積，為主要烴源巖發育期，不是勘探的重點層位。所以下面重點對后三個階段進行闡述。

3.1.1 斷陷陸坡—陸架邊緣三角洲階段(32～23.8 Ma)

南海(32 Ma)洋中脊開始擴張之后，標志著南海漂移期的開始。由于洋殼剛剛生成，陸架坡折位于新生洋殼附近，盆地整體表現為斷陷窄陸坡、寬陸架的特征。此時，珠江沉積體系在珠江口盆地白云凹陷發育了珠海組陸架邊緣三角洲沉積［17-19］(圖4)。該階段發育的陸架邊緣三角洲與典型陸架邊緣三角洲相比，較為獨特，是發育在陸架之上深凹陷內部、具高角度前積的大型三角洲(圖5)。三角洲前積層高差可達500 m，標志著在廣泛寬陸架背景之上，存在水深至少達500 m的深凹陷，并在深凹陷坡折帶處形成陸架邊緣三角洲。此后，隨著23.8 Ma南海洋中脊擴張軸向南躍遷，在白云運動的作用下，陸架坡折向北發生大規模的躍遷，標志著該階段結束。

圖3 珠江口盆地主要不整合界面地震反射特征Fig.3 Seismic reflection characteristics of the main unconformities in the Pearl River Mouth Basin

3.1.2 拗陷緩陸坡—陸架邊緣三角洲階段(23.8～13.8 Ma)

23.8 Ma之后，陸架坡折躍遷到了白云凹陷北坡，與現今陸架坡折帶位置基本一致，白云凹陷為陸坡深水環境。珠江口盆地整體上形成了寬陸架—寬緩陸坡的沉積背景，標志著珠江口盆地進入到了拗陷緩陸坡階段。該階段，珠江三角洲發育在陸架邊緣，跨越陸架坡折發育，為典型的陸架邊緣三角洲(圖4，5)。

圖5 珠江口盆地古地貌以及沉積演化［20］Fig.5 Paleogeomorphology and sedimentary evolution of the Pearl River Mouth Basin［20］

該時期的陸架邊緣三角洲前積層高差有所減小(圖4)，但是前積層橫向延伸距離增加，主要是由于陸坡較緩所致。

3.1.3 拗陷陡陸坡—三角洲—海底峽谷—海底扇階段(13.8～現今)

從區域地震剖面上可以看出(圖3)，13.8Ma之后，深水區地震相特征發生突變:13.8 Ma之前陸坡坡度較緩;13.8 Ma之后，陸坡坡度變大，珠江口盆地進入到了拗陷陡陸坡演化階段。在陡陸坡環境中，沉積物重力流流速較快，下切侵蝕能力強，容易形成峽谷，并在峽谷末端發育深水扇沉積，組成“峽谷—深水扇”體系(圖5，6)。因此，13.8 Ma之后，珠江口盆地開始發育“峽谷—深水扇”體系，并在多種因素影響下，“峽谷—深水扇”體系發生側向遷移。

圖7 珠江沉積體系深水油氣勘探方向示意圖Fig.7 Diagram showing deep-water exploration direction of Pearl River sedimentary system

3.2 深水油氣勘探方向探討

深水油氣勘探中，烴源條件是基礎，大型儲集體的發育時關鍵。珠江口白云凹陷是一個富烴凹陷，為我國深水油氣勘探事業提供了重要的保障。而由大型珠江水系供應而形成的碎屑巖沉積，為珠江口盆地大型儲集體的發育奠定了重要的基礎。通過上述對珠江沉積體系的演化分析，可以看出:破裂不整合之后發育了大型的陸架邊緣三角洲和海底峽谷—深水扇沉積，這兩個沉積體也是目前世界上深水碎屑巖勘探的重要目標。然而，陸架邊緣三角洲和海底峽谷—深水扇沉積展布模式不同，必將導致兩者勘探方向有所不同。

在緩陸坡階段，儲層主要在陸架坡折帶附近發育，主要為陸架邊緣三角洲砂體，三角洲主體主要發育于陸架坡折帶邊緣，并沿著坡折帶走向附近發育。因此，對陸架邊緣三角洲的勘探應該沿著陸架坡折(或坡折帶)的延伸方向，即應采取橫向尋找的思路;在陡陸坡階段，儲層主要發育在陸架坡折帶的下方，與陸架坡折之間往往有峽谷水道相溝通，為典型的深水砂體沉積，其主要垂直于陸架發育，應采取縱向的勘探思路，垂直于陸架坡折方向尋找油氣(圖7)。

4 結論

(1)在珠江口盆地發育的眾多不整合面之間，除了基底以外，發育了三個重要的不整合面，這些重要的不整合面與南海擴張歷史息息相關:破裂不整合面(T7)，與南海洋中脊打開事件相對應;陸坡躍遷不整合面(T6/SB23.8)是由于白云運動洋中脊向南躍遷而形成;陸坡坡度突變不整合(SB13.8)響應于南海擴張停止事件。

(2)依據重要不整合面可將珠江口盆地演化劃分為四個階段:裂陷期主要發育河流、湖泊相沉積;斷陷陸坡期，主要發育陸架邊緣三角洲沉積(前積層較陡);拗陷緩陸坡期，發育陸架邊緣三角洲沉積(前積層較緩);拗陷陡陸坡期，主要表現為三角洲—海底峽谷—海底扇的組合。

(3)針對不同階段沉積體，油氣勘探方向有所不同:斷陷陸坡期與拗陷緩陸坡期陸架邊緣三角洲的勘探，應該沿著陸架坡折帶橫向去尋找;而對于拗陷陡陸坡期三角洲—海底峽谷—海底扇，應采取縱向的勘探思路，即垂直于陸架坡折方向尋找油氣。

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