白云凹陷東南部晚漸新世陸架邊緣三角洲沉積特征及沉積地貌演化

王思琦， 張忠濤， 林暢松， 秦成崗， 邢作昌

( 1. 中國地質大學(北京) 能源學院，北京 100083； 2.中國海洋石油(中國)有限公司 深圳分公司，廣東 深圳 510240； 3. 中國地質大學(北京) 海洋學院，北京 100083 )

白云凹陷東南部晚漸新世陸架邊緣三角洲沉積特征及沉積地貌演化

王思琦1， 張忠濤2， 林暢松3， 秦成崗2， 邢作昌1

( 1. 中國地質大學(北京) 能源學院，北京 100083； 2.中國海洋石油(中國)有限公司 深圳分公司，廣東 深圳 510240； 3. 中國地質大學(北京) 海洋學院，北京 100083 )

綜合利用巖心、測井及三維地震資料，應用地震沉積學和地震地貌學方法，建立白云深水區晚漸新世三級層序地層格架，揭示白云凹陷東南部晚漸新世大型陸架邊緣三角洲的沉積結構和沉積地貌特征。結果表明：珠海組至珠江組下段可劃分7個層序，中上部ZHSQ5、ZHSQ6和ZHJSQ1時期發育三期陸架邊緣三角洲沉積，其中ZHSQ5時期陸架邊緣三角洲發育范圍較小且相對富泥，前三角洲在地震剖面上呈約300 m厚的斜交前積反射；ZHSQ6時期陸架邊緣三角洲展布最廣，前緣水下分流河道微相呈網狀交織，橫向展布達5 km，三角洲前緣在地震剖面上為S型前積反射，前積體的高度向盆地方向逐漸減薄，前三角洲斜坡遠端發育多個小型滑塌濁積體；ZHJSQ1時期繼承早期陸架邊緣三角洲的沉積特點，同時前緣下斜坡伴生較大規模的滑塌濁積扇。估算三角洲沉積古水深為600 m，三角洲前緣斜坡傾角為4°～7°，反映三角洲形成于深水陸架邊緣環境。晚漸新世相對海平面變化和沉積物供給共同作用控制研究區陸架邊緣三角洲的形成期次和展布規模，而同沉積斷裂活動對陸架邊緣三角洲的發育位置及沉積形態具有制約作用。陸架邊緣三角洲前緣砂壩、分流河道砂體及前三角洲濁積砂體可構成重要的油氣儲層。

白云凹陷； 晚漸新世； 陸架邊緣三角洲； 沉積結構； 沉積地貌

0 引言

Suter J R等在墨西哥灣西北部晚第四紀的陸架邊緣層序中首次識別陸架邊緣三角洲，并提出陸架邊緣三角洲主要發育在相對海平面下降和低位時期[1]。Sydow J和Steel R J等認同“陸架邊緣三角洲發育在相對海平面下降時期”的觀點[2-3]。Uroza C A等發現在沉積物供給十分充足或陸架邊緣較為狹窄時，海平面相對高位，甚至上升時期仍可發育陸架邊緣三角洲[4]。陸架邊緣三角洲通常是富砂沉積，并且與陸坡深水區油氣系統有著密切關系，近年來淺海陸架勘探已不能滿足日益增長的油氣需求，陸架邊緣三角洲逐漸受到關注。Steel R J等提出陸架邊緣三角洲是河流向斜坡和盆地運移砂體的主要驅動力[5]。Bourget J等對波拿巴盆地第四紀陸架邊緣三角洲進行研究，提出陸架邊緣三角洲沉積的水動力過程才是決定它是否與濁流油氣藏伴生的根本因素[6]。

南海珠江口盆地與世界上典型的被動大陸邊緣盆地在盆地演化、沉積充填上有可比性[7]，具有利于陸架邊緣三角洲發育的沉積盆地背景，對珠江口盆地新近紀陸架—陸坡區的陸架邊緣三角洲，人們開展層序地層、地震及沉積序列的識別標志等方面的研究，多以珠江組和韓江組為研究層段，對21.0、13.8 Ma兩個時期陸架邊緣三角洲的發育進行探討，對于晚漸新世珠海組陸架邊緣三角洲的研究較少。文獻[7-11]以珠江口盆地為研究單元，認為晚漸新世珠海組陸架邊緣三角洲平面北東向展布于白云凹陷至白云南部的鶴山凹陷一帶，隨各凹陷陸架邊緣三角洲研究的不斷深入，其平面展布圖僅為模式化圖形，難以對實際勘探起到進一步指導作用。以白云凹陷東南部為研究區，根據晚漸新世陸架邊緣三角洲內部結構和沉積特征，綜合地震沉積學和地震地貌學方法，研究該區陸架邊緣三角洲的性質和平面展布，解釋不同沉積地貌單元形態及其配置關系，揭示三角洲的演化規律和控制因素，為三角洲形成演化的研究和油氣勘探提供指導。

1 地質背景

珠江口盆地位于中國南海北部，呈北東走向，屬于大致平行于華南大陸岸線的陸架和陸坡區海域(見圖1(a))。盆地可劃分為5個北東向大型構造單元[12]，即北部斷階帶、北部坳陷帶、中央隆起帶、南部坳陷帶和南部隆起帶。白云凹陷位于珠江口盆地珠二坳陷內，面積約為2×104km2，是珠江口盆地代表性的、規模最大和最深的新生代凹陷，整體呈北東向展布，經歷斷陷裂谷階段、斷坳轉換及熱沉降階段、東沙運動及熱沉降坳陷階段，垂向上具有斷陷、斷坳和坳陷3層結構，現今水深介于200～2 000 m。

白云凹陷可分為白云主洼、白云東洼、白云南洼和白云西洼4個主要洼陷帶，自下而上發育古近系神狐組、文昌組、恩平組、珠海組，以及新近系珠江組、韓江組、粵海組等多套海相碎屑巖地層[13]，文中主要研究古近系漸新世珠海組沉積。研究區位于白云主洼東南側的三維地震覆蓋區(見圖1(b-c))，東臨云荔低隆起，面積約為3 700 km2，其中漸新世珠海組主要為海相碎屑巖沉積，現今地層厚度介于300～800 m。

圖1 研究區位置及構造劃分Fig.1 Location and tectonic division of the study area

2 層序地層格架

Vail P R等按級別將層序劃分為一級、二級、三級、四級和五級層序，每個層序級別對應相同級別的海平面變化旋回和不同的時間跨度及地層沉積厚度[14]，如三級層序對應1～10 Ma的時間跨度。根據全區連片三維地震及測井資料，對珠江口盆地新近系二級層序界面進行識別(見圖2)。珠海組底界面(T70地震反射層)為斷坳轉換期的破裂不整合界面[15]，在地震剖面上呈明顯的上超和削蝕特征，可全區追蹤對比，界面上下測井曲線突變，上部為箱型、指型砂巖，下部為齒型泥巖(見圖3)；頂界面(T60地震反射層)為區域不整合界面，在地震剖面上可見明顯的削蝕不整合，測井曲線突變，界面之上為高伽馬泥巖，界面之下為箱型或漏斗型砂巖(見圖3)。

珠海組沉積時期，相對海平面處于持續上升階段[16]，白云運動造成斷裂活動頻繁，凹陷可容納空間增大，同時青藏高原和喜馬拉雅東翼的隆升導致珠江口盆地沉積物通量增大[17]，相對海平面、可容納空間及沉積通量的變化導致一系列三級界面的形成。利用井震資料在珠海組內部識別7個層序邊界，分別為ZHSB1(T70)、ZHSB2—ZHSB6、SB23.8(T60)，從而將珠海組分為6個三級層序，即ZHSQ1—ZHSQ6，同時，識別珠江組下段三級層序ZHJSQ1(見圖2)。ZHSB1相當于T70地震反射層，SB23.8相當于T60反射層，ZHSB2—ZHSB6界面以上超反射為主，測井曲線上ZHSB5界面之上為薄層指型砂巖，下部為高伽馬泥巖；ZHSB2—ZHSB4和ZHSB6測井曲線表現為明顯的電性突變，界面之上為箱型、鐘型砂巖，界面之下為高伽馬泥巖(見圖4)。ZHJSQ1以T60反射層為底界面，頂界面為21 Ma反射(見圖2)，SB21在地震剖面上以上超反射為主要特征，局部見削蝕不整合(見圖3)，測井曲線表現為電性突變，界面之上為箱型砂巖，界面之下為高伽馬泥巖(見圖4)。ZHSQ3—ZHJSQ1為Ⅰ型層序，具有發育三角洲—深水扇沉積體系的條件，研究區三角洲—濁積扇沉積主要發育于ZHSQ5—ZHJSQ1層序(見圖2)。

圖2 研究區始新世—早中新世綜合柱狀圖Fig.2 Tertiary division of Eocene-early Miocene in study area

圖3 研究區地震層序界面特征(剖面位置見圖1(c))Fig.3 The characteristics of seismic sequence in study area (see fig.1(c) for location)

圖4 珠海組及珠江組下段三角洲沉積序列

3 三角洲沉積結構特征及古水深

在地震層序格架中，研究區晚漸新世發育三期陸架邊緣三角洲沉積。在地震剖面上，主要表現為斜交前積和S型前積反射(見圖3)，每期前積層厚度為300～350 m。其中斜交前積具有中—強振幅、中等連續性，頂積層不發育，前積層下傾的角度逐漸變小，隨著地層在順傾方向逐漸減薄或消失；S型前積頂積層向陸方向具有低角度下傾、中等振幅、中低連續性，底積層以更低的角度下超并終止于沉積相單元下界面，前積體的高度向盆地方向逐漸減薄。

在進積型三角洲沉積體中，每期前積體的底積層和頂積層之間的原始沉積厚度可以代表當時的古水深[18]。由于研究區珠海組三角洲多次進積疊加，在三維地震剖面上可以很好地被識別，因此采用前積層恢復古水深的方法，恢復珠海組三角洲古水深。根據上超點、下超點識別和時深關系轉換，研究區三角洲沉積厚度高達306 m(見圖5)，統計LWX-1-1井砂巖、粉砂巖和泥巖占比，利用Petromod軟件對三角洲進行壓實校正，計算研究區壓實率約為51.31%，因此三角洲沉積時期水深高達597 m。大陸架水深為20～550 m，大部分在200 m以內[19]，當水深為597 m時，表明沉積時期三角洲位于陸架向陸坡過渡及陸坡區。Por?bski S J等對墨西哥灣、地中海及西非等地陸架邊緣三角洲進行研究，陸架邊緣三角洲與內陸架三角洲、大陸架三角洲最主要的區別在于，其前積角度通常為3°～6°，有時可達8°[20]，文中研究的三角洲前緣斜坡前積傾角為4°～7°(見圖5)，為陸架邊緣三角洲。

圖5 拉平18.5 Ma的地震剖面Fig.5 Seismic profile with its 18.5 Ma flattened

4 三角洲地震—沉積地貌特征及平面演化

地震沉積學和地震地貌學廣泛應用于沉積相和沉積砂體分布研究，采用地層切片技術和地震地貌學方法，揭示研究區沉積地貌單元和沉積特征。地層切片是在2個參考地層界面之間等比例均勻內插出一系列層面，沿著這些層面生成的切片，地層切片既可以克服地層厚度橫向的變化，也可以克服穿時的問題。分別在ZHSQ5、ZHSQ6和ZHJSQ1層序內均等內插出一系列地層切片，提取均方根振幅屬性進行比對和篩選，其中ZHSQ5時期屬性切片以藍色弱振幅為主，反映三角洲發育范圍較小且相對富泥，特征不明顯；最終選取2張ZHSQ6和ZHJSQ1時期的屬性切片(見圖6)，進行三角洲刻畫，分析三角洲隨著時間推移的平面展布規律。

4.1 ZHSQ6時期

針對研究區鉆井少的實際，結合均方根振幅屬性解釋不同沉積地貌單元的形態特征及其配置關系，沉積地貌單元包括水下分流河道、前緣砂壩、前三角洲下斜坡帶的濁積扇等。根據地震剖面上前積反射方向識別主要沉積物搬運路徑，ZHSQ6沉積時期，研究區三角洲沉積體系進積水深為500 m以上的外陸架及陸架斜坡上，均方根振幅屬性高值及地震剖面上前積層進積呈NW—SE方向延伸，反映砂體主要進積方向為由北西至南東向，屬性高值反映水下分流河道呈網狀相互交叉，垂直物源方向橫向展布寬為5 km，三角洲前緣遠端受波浪和潮汐作用形成前緣裙帶砂壩，向前過渡為前三角洲泥質沉積，大陸斜坡向深海—半深海過渡區，即前三角洲遠端伴隨多期小型滑塌濁積扇體沉積(見圖7)。

4.2 ZHJSQ1時期

ZHJSQ1沉積時期，三角洲沉積體系隨著區域性的海進不斷向海方向進積，后又被21 Ma大規模海侵的厚層泥巖上覆，形成良好的儲、蓋組合，成為區內重要的勘探對象。該時期繼承上階段的沉積特征，物源方向主體為北西向，以三角洲前緣水下分流河道最為發育，多期呈網狀交織的分流河道帶來的碎屑巖沉積后形成多期疊置的舌型沉積體，舌型沉積體內部具有良好的連通性，陸架邊緣三角洲前緣的主體部位在均方根振幅屬性上表現為連片高振幅，在地震剖面上表現為高連續性、強振幅反射。該沉積時期小型滑塌扇體發育不明顯，但三角洲向南向發育濁積扇沉積(見圖8)。

圖6 選取切片的層位在地震剖面上的位置(剖面位置見圖1(c))Fig.6 Location of the selected slices on the seismic profile (see fig.1(c) for location)

圖7 ZHSQ6時期屬性切片及地震沉積地貌解釋Fig.7 The mean square amplitude of the ZHSQ6 period as well as its interpretation

5 三角洲沉積微相特征

陸架邊緣三角洲是指發育于大陸架邊緣，越過陸架坡折向陸坡延伸發育的三角洲，隨著沉積物不斷向陸坡方向推進，陸架坡折逐漸向遠陸方向前進。根據研究區三角洲在地震剖面、測井曲線和巖心上的特征，研究區以三角洲前緣和前三角洲最為發育，且三角洲前緣遠端伴生多期小型滑塌濁積體，其前三角洲厚度為300～350 m。研究區晚漸新世測井曲線及巖心資料表明，電性特征明顯，砂巖質地較純，沉積構造特征清晰，研究區三角洲為陸架邊緣三角洲，陸架邊緣三角洲前緣沉積微相特征見表1。

圖8 ZHJSQ1時期屬性切片及地震沉積地貌解釋Fig.8 The mean square amplitude of the ZHSQ6 period as well as its interpretation

沉積微相砂巖相電性特征地震相水下分流河道楔狀交錯層理高幅值箱型/齒化鐘型、箱型塊狀層理中幅值微齒化箱型分流河道間泥巖、透鏡狀/水平層理中低幅值薄層指型/低幅值微齒狀河口壩波狀層理中高幅值漏斗型—箱型遠砂壩透鏡狀中幅值漏斗型前緣環帶狀砂壩沖洗交錯層理中等幅值指型S型/斜交/雙向前積反射

5.1 三角洲前緣

三角洲前緣是三角洲的水下部分，為三角洲砂體發育的主體部分，沉積作用最為活躍。研究區三角洲前緣亞相較為發育，根據巖性、測井和地震特征，可將三角洲前緣微相劃分為水下分流河道、分流河道間、遠砂壩、河口壩和前緣環帶狀砂壩。

水下分流河道是三角洲分流河道在水下的延伸部分。沉積物以灰色、淺灰色中粒巖屑長石砂巖為主，其次為粉、細粒砂巖，單層厚度大，底部見沖刷面，電性曲線呈中、高幅值箱型，見多期下粗上細的正粒序結構(見圖4和圖9(a))，自然伽馬曲線呈現從下到上幅值突然增大，而后逐漸減小至泥巖基線的鐘型特征(見圖4)，發育大型斜交蟲管和近水平的生物鉆孔(見圖9(b))、板狀和槽狀交錯層理(見圖9(c))等沉積構造。

分流河道間是水下分流河道之間相對低洼的地區，水動力較弱。沉積物以泥巖沉積為主，含少量粉砂巖，粉砂巖多由水下分流河道兩側的砂脊和洪水期河床漫溢的沉積形成，見透鏡狀層理(見圖9(e))、水平層理(見圖9(h))等沉積構造；測井曲線具有中低幅值薄層指型的特點(見圖4)。

遠砂壩是位于河口壩遠端的砂體，相比于河口壩沉積物粒度更細，且黏土含量增多。巖性以紋層狀粉砂巖和泥巖互層為主，局部見滑動變形，發育透鏡狀層理、大量生物擾動、低角度—水平鉆孔及球枕狀構造(見圖9(d))；自然伽馬曲線為中低等幅值，具有典型的漏斗型特點(見圖4)。

河口壩是在水下分支河道的河口處，由河流攜帶的泥沙沉積速率降低堆積而成。沉積物主要是淺灰色、灰色的粉、細粒砂巖，含少量泥質粉砂巖，見小型波狀層理、沙紋層理和反粒序層理，發育生物擾動、滑塌包卷層理及球枕狀構造(見圖9(f))；測井曲線形態與遠砂壩類似，但伽馬曲線為中等幅值。

前緣環帶狀砂壩為河口壩和遠砂壩砂受海水淘洗，并發生側向遷移，呈帶狀分布于三角洲前緣。巖性以較純凈的淺灰色粉—細砂巖為主，見泥巖撕裂屑和低角度沖洗交錯層理(見圖9(g))；自然伽馬曲線呈指型(見圖4)。

5.2 前三角洲

研究區前三角洲發育于大陸坡到陸隆區，坡度較陡，因此與內陸架前三角洲沉積不同，是三角洲沉積最厚、分布最廣的位置，其沉積厚度可達上百米。巖性為灰色、深灰色泥巖(見圖9(i))和泥質粉砂巖，自然伽馬和聲波時差曲線整體呈低幅值，具有齒化特點(見圖4)，具有塊狀結構，上部見泥質條帶和泥紋層，雖為弱水動力環境下產物，但沉積坡度較陡，伴隨滑動和滑塌作用，局部見滑塌構造(見圖9(e))和生物擾動構造。

圖9 珠海組及珠江組下段巖心特征Fig.9 Core characteristics in Zhuhai formation and the lower Zhujiang formation

6 控制因素

陸架邊緣三角洲為深水陸坡沉積背景的產物，研究區沉積體系展布及層序結構的演化，主要受相對海平面變化、物源供給及同沉積斷裂等因素控制。

6.1 相對海平面變化

珠江口盆地漸新世時期，相對海平面整體處于上升的二級旋回，二級旋回可細分多個三級旋回，每個三級旋回存在海平面的上升和下降。文中研究層序位于21～26 Ma，經歷三期三級旋回的海平面變化(見圖2)，三級旋回的相對海平面下降期為沉積物向前推進創造條件，有利于沉積物向前推進至陸架坡折位置沉積。研究區每一期海平面升降發育一期陸架邊緣三角洲，表現為三期退覆前積的地震反射組合。

6.2 物源供給

自32 Ma以來，來自西北方向的古珠江水系為研究區提供物質來源。曾清波等計算珠海組5口井的沉積物通量在(100～400)×102t/(km2·a)之間變化[11]。在古珠江水系和海平面下降的共同作用下，沉積物向南跨過陸架坡折，在海平面相對下降時期，形成大量深水低位沉積體系。ZHSQ5層序形成時，物源供給處于弱補償狀態，陸架邊緣三角洲發育范圍較小，且泥質含量較高；ZHSQ6層序形成時，西北向物源供給充足，研究區陸架坡折之下形成厚層陸架邊緣三角洲楔形體；至ZHJSQ1沉積時期，強物源的輸入使得該時期陸架邊緣三角洲處于“超負荷”狀態，前端發育明顯的濁積扇沉積(見圖8)。

6.3 同沉積斷裂

研究區發育一系列北東—南西向的同沉積斷層，在三角洲演化期間持續活動，對研究區深水低位沉積體系的平面展布和砂體厚度具有明顯控制作用。一系列斷層在陸架邊緣三角洲前緣部位組成帚狀斷裂系，通常認為帚狀發散部位形成構造低地貌，一般控制砂質沉積中心[21]。由于帚狀斷裂持續活動，三角洲前緣砂主要沉積于研究區西南位置，同時促進深水區陸架邊緣三角洲前緣沉積物發生滑塌，在重力作用下進行二次搬運和沉積。

7 結論

(1)白云凹陷東南部晚漸新世發育3期三角洲，具有約300 m厚的S型前積和斜交前積體，前積體高度向盆地方向逐漸減薄。研究區三角洲沉積時期古水深為597 m，前積角度為4°～7°，為陸架邊緣三角洲。

(2)研究區陸架邊緣三角洲前緣水下分流河道極為發育，且呈網狀相互交叉；ZHSQ6沉積時期前三角洲斜坡遠端發育多個小型滑塌體，ZHJSQ1時期發育濁積扇沉積。

(3)白云凹陷東部晚漸新世陸架邊緣三角洲沉積特征：三角洲前緣發育包卷層理、生物擾動等沉積構造，受波浪改造作用，發育裙帶砂壩，前三角洲厚度為300～350 m。

(4)相對海平面變化和沉積物供給共同作用，控制研究區陸架邊緣三角洲的形成期次和展布規模，同沉積斷裂主要控制陸架邊緣三角洲的發育位置及沉積形態。

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2016-11-07；編輯：陸雅玲

國家自然科學基金項目(91328201；91528301)

王思琦(1992-)，女，碩士研究生，主要從事沉積學及層序地層學方面的研究。

TE121.3

A

2095-4107(2017)01-0033-10

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2017.01.004