珠江口盆地東沙隆起珠江組層序界面的識別及劃分

黃 誠 ，傅 恒 ，汪瑞良 ，周小康 ，陶碧娥

（1成都理工大學(xué)能源學(xué)院；2成都理工大學(xué)“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）（3中海油深圳分公司研究院）

珠江口盆地東沙隆起珠江組層序界面的識別及劃分

黃 誠1，2，傅 恒1，2，汪瑞良3，周小康3，陶碧娥1

（1成都理工大學(xué)能源學(xué)院；2成都理工大學(xué)“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）（3中海油深圳分公司研究院）

在掌握珠江口盆地東沙隆起年代地層、生物地層和巖石地層信息的基礎(chǔ)上，通過對測井/錄井、地震、古生物、巖心及成巖等相關(guān)資料的研究，將珠江組劃分出四個(gè)三級層序和五個(gè)層序界面，歸納出四類界面標(biāo)志，即沉積標(biāo)志、成巖標(biāo)志、測井標(biāo)志和地震標(biāo)志。各種界面標(biāo)志的識別方法都有其特點(diǎn)和局限，實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)綜合利用，相互印證，以使層序界面劃分更具有可靠性和精確性。

珠江口盆地；珠江組；層序劃分；層序界面；碳酸鹽巖

已有很多學(xué)者就珠江口盆地東沙隆起中新統(tǒng)珠江組的層序劃分提出了自己的看法，如楊少坤等［1］，根據(jù)地震、測井、古生物資料及薄片的綜合分析，對珠江口盆地36Ma以來的海相地層劃分了4個(gè)二級層序和23個(gè)三級層序；王春修［2］對珠江口盆地5口井的海相中新統(tǒng)層序地層的分析，發(fā)現(xiàn)了10個(gè)層序界面及9個(gè)最大海侵面；秦國權(quán)［3］從具有有孔蟲化石定量分析資料的鉆井中選取26口井繪制成5幅層序地層剖面圖，獲得了漸新世—第四紀(jì)的完整層序地層剖面，從剖面上可分辨出5個(gè)二級層序和20個(gè)三級層序。

本文主要通過巖石學(xué)特征、測井/錄井、地震及古生物等方面資料，結(jié)合前人的成果，對東沙隆起珠江組地層的層序識別和劃分進(jìn)行了適當(dāng)?shù)奶接?，以期能為東沙隆起珠江組層序地層研究提供一個(gè)有別于前人的認(rèn)識。

1 沉積演化概況

東沙隆起位于珠江口盆地中央隆起帶的東部，為北東走向，東西長約370 km，南北寬65～130 km，面積30 412 km2（圖1）。東沙隆起在構(gòu)造上是一個(gè)由北東向南西傾沒的大型鼻狀隆起，大面積缺失下第三系沉積。

圖1 南海北部東沙隆起區(qū)域構(gòu)造位置圖

晚漸新世，由于南海運(yùn)動(dòng)的影響，東沙隆起緩慢下沉，海水由西南入侵，隆起帶受海侵影響，沉積了廣布的珠海組濱岸砂巖。在隨后的珠江組沉積時(shí)期，隨著海侵的加劇，在隆起帶濱岸沉積上發(fā)育碳酸鹽巖臺地，其后進(jìn)一步的海侵導(dǎo)致廣海陸棚沉積環(huán)境的出現(xiàn)，并伴有海相三角洲體系發(fā)育①盧廣智，陸肖容.珠江口盆地東沙隆起構(gòu)造、沉積演化及油氣藏形成條件.南海東部石油公司，1990.。

早中新世珠江組主要由濱岸砂巖、淺海碳酸鹽巖和海相泥巖組成，隨著海侵的不斷加劇，珠江組由下向上依次發(fā)育有濱岸相、碳酸鹽臺地相、淺海陸棚相，部分地區(qū)受珠江三角洲沉積體系影響，亦發(fā)育有海相三角洲相。

2 層序地層劃分

依據(jù)珠江口盆地東沙隆起的年代地層、生物地層和巖石地層信息［3-5］，并通過測井/錄井、地震地層及成巖作用分析等研究手段，現(xiàn)將研究區(qū)珠江組地層劃分為4個(gè)三級層序 （SQ）、5個(gè)層序界面（SB）（圖 2）。

不同級次的海平面升降周期形成不同級次的層序［9］，三級層序主要受控于全球海平面升降變化，持續(xù)時(shí)間為 0.5～5Ma，一般為 1～3Ma。

研究區(qū)構(gòu)造活動(dòng)相對穩(wěn)定、海平面迅速下降且速率大于碳酸鹽臺地沉降速率，屬于Ⅰ型層序界面。由于臺地內(nèi)部少見斜坡帶，故臺地內(nèi)部僅劃分了海侵體系域和高位體系域。

3 層序界面的識別

3.1 沉積標(biāo)志

沉積環(huán)境的識別標(biāo)志主要包括巖性突變面、沉積粒序及砂泥百分含量的變化兩個(gè)方面。

3.1.1 巖性突變面

層序間由高位體系域向海侵體系域的演變，反映了水體由高水位時(shí)期的緩慢上升至下降（暴露）到海侵時(shí)期的快速上升。沉積環(huán)境的變化導(dǎo)致巖性特征發(fā)生突變，即層序界面表現(xiàn)為巖性的突變面。

在珠江組沉積時(shí)期，隨著海侵的不斷加劇，東沙隆起帶依次經(jīng)歷了濱岸沉積、淺海碳酸鹽沉積和淺海陸棚沉積，故珠江組內(nèi)部的巖性突變主要表現(xiàn)為碎屑巖與碳酸鹽巖之間的轉(zhuǎn)變。部分地區(qū)由于發(fā)育海相三角洲沉積，在碎屑巖內(nèi)部亦可存在較明顯的砂、泥突變，反映了三角洲砂體隨海平面升降而發(fā)生變遷。

由于沉積物在巖性上存在明顯的差異，故可借助錄井、巖心和薄片等手段，尋找?guī)r性轉(zhuǎn)換面，從而識別出層序界面（圖3）。巖性的突變僅反映較大的沉積環(huán)境變化，對同一巖性內(nèi)部的界面識別則受到較大限制。

3.1.2 沉積粒序及砂泥百分含量的變化

筆者依據(jù)高位體系域和海侵體系域在陸棚相、濱岸相和三角洲相中沉積粒序、砂泥百分含量的變化規(guī)律，識別出層序間體系域的轉(zhuǎn)換面，以輔佐劃分層序界面。

海侵體系域以初次海泛面為底界，向上水體變深，泥質(zhì)含量逐漸增多，沉積物向上表現(xiàn)為變細(xì)粒序；而在臺地區(qū)，初次海泛面與層序界面一致。

高位體系域可劃分為早、晚兩個(gè)階段。早期的可容空間增長相對較快，物源影響較弱，沉積作用緩慢，沉積粒序表現(xiàn)為均質(zhì)性，以泥質(zhì)沉積為主；晚期海平面開始下降，物源影響加強(qiáng)，沉積物砂質(zhì)含量增加，表現(xiàn)為向上變粗的粒序。

依據(jù)上述沉積規(guī)律，可識別出體系域轉(zhuǎn)換面，從而達(dá)到識別層序界面的目的。例如H1井（圖4），2347～2405m的地層段為海侵時(shí)期沉積的大套泥巖夾少量薄層粉砂巖；2 405～2 502 m的地層段巖性由下向上依次為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖互層,粉砂巖夾薄層泥巖，反映了向上變粗的反粒序；且同上覆層段相比，砂/泥值明顯較高，可確定為高位時(shí)期的沉積產(chǎn)物。由此可知2405m左右是一個(gè)明顯的體系域轉(zhuǎn)換面，即層序界面。

該地區(qū)錄井資料齊全，能夠滿足全井段的研究，在碎屑巖層段的界面識別上能夠起到較可靠的識別作用。但錄井資料涉及各種復(fù)雜的地質(zhì)信息，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)會帶有部分的主觀因素，其客觀性會受到限制，為精確識別層序界面帶來一定難度。

3.2 成巖標(biāo)志

層序地層學(xué)和成巖地層學(xué)有著密切的聯(lián)系，在海平面升降波動(dòng)下，沉積體系域不斷地進(jìn)行著演變，沉積物的成巖環(huán)境也隨之發(fā)生改變。當(dāng)海平面開始相對上升時(shí),沉積物處于海底成巖環(huán)境,隨著海侵的逐步加劇，沉積物不斷垂向疊置并最終進(jìn)入埋藏成巖環(huán)境。高水位沉積早期，沉積物仍維持垂向疊置沉積，處于海底潛流成巖環(huán)境；進(jìn)入高水位晚期，則隨著海平面的快速下降，轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)積疊置并逐漸進(jìn)入混合水成巖環(huán)境和大氣淡水成巖環(huán)境［10-12］。

圖2 研究區(qū)下中新統(tǒng)珠江組碳酸鹽巖層序地層劃分表（據(jù)文獻(xiàn)［6-8］，②-③）

圖3 東沙隆起L1井巖心觀察和薄片鑒定對比

由于研究區(qū)中少見低位體系域，故對高位晚期的成巖作用進(jìn)行研究，便能夠有效識別出層序界面。通過大量的鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)了以下具有典型大氣淡水成巖環(huán)境特征的成巖標(biāo)志。

3.2.1 同生暴露標(biāo)志

在同生成巖期，未固結(jié)成巖的碳酸鹽沉積物經(jīng)受大氣淡水的淋濾，導(dǎo)致了CaCO3飽和度的降低，在隨后固結(jié)成巖的過程中形成了低Mg、Si的淡水方解石或淡水白云石膠結(jié)物；部分已固結(jié)的碳酸鹽礦物發(fā)生溶蝕作用，并在溶蝕的次生孔隙中形成二次膠結(jié)的等軸晶粒狀淡水方解石（白云石）膠結(jié)物。典型的成巖標(biāo)志包括溶蝕孔、鑄?？缀偷浇馐ò自剖┑钠诖文z結(jié)（圖5）。

3.2.2 表生暴露標(biāo)志

隨著海平面大幅度下降，沉積物遭受暴露，進(jìn)入（淺）埋藏成巖環(huán)境的沉積物接受大氣淡水的改造，發(fā)育大規(guī)模的溶蝕孔洞體系和新一輪的淡水方解石充填、膠結(jié)和石膏充填。在暴露過程中，黏土和粉砂隨大氣水滲流到地層內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)中，且持續(xù)暴露導(dǎo)致地層由還原環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸h(huán)境。典型的暴露標(biāo)志為滲流黏土、滲流粉砂、褐鐵礦化（染）、石膏的溶縫充填、淡水方解石的溶縫和洞充填（圖6）。

成巖標(biāo)志能夠非常客觀地印證暴露事實(shí)，但受限于單井薄片采樣段的深度和長度，只能對固定層段進(jìn)行研究，無法在整個(gè)珠江組地層展開，而需注意的是受滲流帶地層跨度的影響，暴露標(biāo)志常出現(xiàn)在實(shí)際層序界面之下。

3.3 測井標(biāo)志

由于測井資料信息量大、橫向?qū)Ρ刃院涂v向連續(xù)性好、分辨率高和資料獲取時(shí)間短等特點(diǎn)［13］，在層序地層分析中,測井曲線通常作為界面識別和劃分的主要研究對象。通過對研究區(qū)38口井的測井資料分析，對層序界面的測井響應(yīng)特征和不同體系域測井曲線的組合特征做出了適當(dāng)?shù)臍w納。

研究區(qū)層序界面的測井響應(yīng)特征主要分為兩種類型：巖性轉(zhuǎn)換面異常響應(yīng)和非巖性轉(zhuǎn)換面異常響應(yīng)。

巖性轉(zhuǎn)換面異常響應(yīng)在研究區(qū)表現(xiàn)為碳酸鹽巖和碎屑巖的突變面在電測曲線上的異常響應(yīng)。在測井響應(yīng)上主要表現(xiàn)為GR曲線形態(tài)成臺階狀突變接觸，測井值迅速突變（圖7a）。

圖4 東沙隆起H1井珠江組沉積柱狀圖

非巖性轉(zhuǎn)換面異常響應(yīng)是指單一巖性層段內(nèi)部層序界面的異常測井響應(yīng)。該類型界面的異常響應(yīng)相對較弱，一般可通過對體系域的測井組合特征分析加以識別。不同的巖性特點(diǎn)，可運(yùn)用不同的曲線類型加以分析。研究區(qū)中碎屑巖表現(xiàn)為砂泥的韻律性疊加，故選擇對泥質(zhì)含量敏感的GR曲線進(jìn)行分析；碳酸鹽巖由于巖性致密，則選擇對流體敏感性較強(qiáng)的雙側(cè)向曲線加以分析。

3.3.1 海侵體系域的測井曲線特征

海侵體系域底部以初始海進(jìn)面為界,頂部以最大海泛面為界,體系域往上水體加深。GR測井值呈現(xiàn)向上變大趨勢,并表現(xiàn)為平直狀、正向齒形或微齒化狀,幅度普遍表現(xiàn)為中—低值，表明海侵期主要沉積了一套穩(wěn)定的泥質(zhì)沉積物，夾雜少量細(xì)-粉砂沉積(圖7b)。雙側(cè)向曲線表現(xiàn)為鐘形、正向齒形或微齒化狀，曲線值整體偏高，幅度普遍表現(xiàn)為中—低值，部分井包絡(luò)線具后積式特征，表明該時(shí)期沉積的碳酸鹽巖層遭受孔隙改造的影響逐漸降低，孔隙流體響應(yīng)逐漸減弱(圖7c)。

3.3.2 高水位體系域的測井曲線特征

高水位體系域底部為最大海泛面,頂部為上覆層序底界面。早期高水位體系域通常由一個(gè)加積準(zhǔn)層序組構(gòu)成，GR曲線呈現(xiàn)中—低幅箱形或桶形,是水動(dòng)力穩(wěn)定條件下的垂直加積式沉積。晚期高水位體系域由一個(gè)或幾個(gè)進(jìn)積準(zhǔn)層序組構(gòu)成,相應(yīng)的測井曲線表現(xiàn)為一次或多次漏斗型或反齒型,具有中—高幅變化特征,包絡(luò)線具后積式特征(圖7b)。雙側(cè)向曲線表現(xiàn)高幅指形或齒形，曲線形態(tài)變化劇烈而頻繁，曲線值整體偏低，表明該時(shí)期沉積的碳酸鹽巖孔隙改造作用很強(qiáng)，流體響應(yīng)雜亂而強(qiáng)烈(圖7c)。

考慮到碳酸鹽巖孔隙結(jié)構(gòu)、裂縫、鉆井液性質(zhì)和流體性質(zhì)等因素對流體響應(yīng)的影響較為復(fù)雜，其對應(yīng)的電阻率響應(yīng)特征規(guī)律性較弱，故上述曲線特征在部分井中表現(xiàn)不明顯，識別層序界面時(shí)僅可作參考。

測井曲線的優(yōu)勢是信息的連續(xù)性好，分辨率高，可對整個(gè)層段展開研究，但其龐大的信息量涉及各種復(fù)雜的地質(zhì)信息，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)涉及部分主觀因素，其精確性會受到限制。

3.4 地震標(biāo)志

通過單井層序劃分在地震上的標(biāo)定，對工區(qū)進(jìn)行精細(xì)追蹤解釋，并對反射特征和反射終端等進(jìn)行解讀，可對層序界面進(jìn)行有效識別（圖8）。

圖5 東沙隆起區(qū)珠江組典型的鏡下成巖標(biāo)志物

圖6 東沙隆起區(qū)珠江組典型的鏡下表生暴露標(biāo)志物

層序界面SB1 該界面為珠江組和珠海組的分界面或珠江組直接上覆在火山巖或中生代基底界面之上，在地震上其界面反射以中—強(qiáng)振幅和中-高連續(xù)為主；其次為中—弱振幅和中—低連續(xù)，在研究區(qū)中東部缺失；

層序界面SB2 該界面的地震反射以中—強(qiáng)振幅和高連續(xù)為主，研究區(qū)中東部和中西部部分凸起部位缺失；

層序界面SB3 該界面的地震反射以中—強(qiáng)振幅和中—高連續(xù)為主；

圖7 東沙隆起珠江組測井曲線響應(yīng)特征

層序界面SB4 該界面的地震反射以中—強(qiáng)振幅和中—高連續(xù)為主；

層序界面SB5 該界面為珠江組和韓江組的分界面，地震反射以中—強(qiáng)振幅和中—高連續(xù)為主。

各層序頂、底界面的地震反射能量強(qiáng)，連續(xù)性好，可為層序界面的識別和劃分起到明顯的指示作用。此外，研究區(qū)內(nèi)的地震反射終端亦具有明顯和密集的特點(diǎn)，在層序的頂、底界面均可見到豐富的上超、頂超和削截現(xiàn)象，故能對層序界面的識別提供最直接和最可靠的依據(jù)。

地震標(biāo)志的優(yōu)勢在于它的直觀性，通過對地震資料進(jìn)行合理解讀可對層序界面進(jìn)行準(zhǔn)確地識別。但對地震剖面的解讀具有多解性，如何準(zhǔn)確地解讀則需要通過合成記錄對單井劃分和地震解釋進(jìn)行相互印證。

4 結(jié) 語

準(zhǔn)確而可靠地識別海相碳酸鹽巖層序界面的前提是綜合利用地震、測（錄）井、巖心、成巖等各方面的資料。本次研究區(qū)內(nèi)的基礎(chǔ)資料豐富，故層序劃分過程中的難點(diǎn)是如何高效地利用它們。值得注意的是,各項(xiàng)資料既有其自身的優(yōu)勢,亦有其使用的局限性。以成巖標(biāo)志為例，該識別標(biāo)志能夠較準(zhǔn)確、客觀地反映暴露界面，但受限于單井薄片采樣段的深度和長度，只能對固定層段進(jìn)行研究，無法在整個(gè)層段展開；測井曲線的優(yōu)勢是信息的連續(xù)性好，分辨率高，能對整個(gè)層段展開研究，但其龐大的信息量涉及各種復(fù)雜的地質(zhì)信息，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)易包含主觀因素，其精確性又受到限制。由此可見，在運(yùn)用各類資料時(shí)應(yīng)考慮各自的實(shí)際應(yīng)用條件,綜合利用、相互印證，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,以使層序界面劃分更具可靠性和精確性，為后續(xù)研究工作的開展提供扎實(shí)的依據(jù)。

圖8 東沙隆起珠江組層序地層劃分(過H3井和H4井地震剖面)

［1］楊少坤，許仕策.測井層序地層學(xué)在珠江口盆地的初步應(yīng)用［J］.中國海上油氣(地質(zhì))，1993，7(1)：9－18.

［2］王春修.珠江口盆地海相中新統(tǒng)層序地層分析及其意義［J］.中國海上油氣(地質(zhì))，1996，10(5)：279－288.

［3］秦國權(quán).珠江口盆地新生代晚期層序地層劃分和海平面變化［J］.中國海上油氣(地質(zhì))， 2002，16(1)：1－10.

［4］秦國權(quán).微體古生物在珠江口盆地新生代晚期層序地層學(xué)研究中的應(yīng)用［J］.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，1996，16(4)：1－18.

［5］黃慮生.珠江口盆地第三系生物地層框架［J］.中國海上油氣(地質(zhì))，1999，13(6)：406―414.

［6］Gradstein F M，金玉玕，王向東，等.國際地層表［J］.金玉玕，王向東，王玥，等，譯.地層學(xué)雜志，2005，29(2)：98.

［7］張一勇，李建國.第三紀(jì)年代地層研究和中國第三紀(jì)年代地層表［J］.地層學(xué)雜志，2000，24(2)：120－125.

［8］王偉銘，鄧濤.新近系研究進(jìn)展簡介［J］.地層學(xué)雜志，2005，29(2)：104－107.

［9］朱筱敏.層序地層學(xué)［M］.北京：中國石油大學(xué)出版社，2002.

［10］林小兵，王振宇，田景春，等.層序地層格架中碳酸鹽巖準(zhǔn)同生成巖作用分析——以輪南古隆起下中奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖為例［J］.沉積與特提斯地質(zhì)，2007，27(4)：50－53.

［11］陳方鴻，謝慶賓，王貴文.碳酸鹽巖成巖作用與層序地層學(xué)關(guān)系研究——以鄂爾多斯盆地寒武系為例［J］.巖相古地理，1999，19(1)：20－24.

［12］賈振遠(yuǎn)，蔡忠賢.成巖地層學(xué)與層序地層學(xué)［J］.地球科學(xué) 中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，22(15)：538－543.

［13］田景春，張翔，聶永生，等.層序的測井、地震響應(yīng)特征研究［J］.物探化探計(jì)算技術(shù)，2005，27(4)：321－326.

Identification and Division of Tertiary Zhujiang Sequence Boundaries in Dongsha Uplift,Pearl River Mouth Basin

Huang Cheng,Fu Heng,Wang Ruiliang,Zhou Xiaokang,Tao Bi'e

On the basis of available information of chronostratigraphy,biostratigraphy，lithology and stratigraphy,linking with the data of logging，seismic，paleontology，cores and diagenesis，the Tertiary Zhujiang Formation in Dongsha uplift can be divided into four 3rd grade sequences and five sequence boundaries.Four types of interface marks are classified，i.e.depositional mark，diagenetic mark，logging mark and seismic mark.These interfaces marks are of their own predominance and limitation so that they need confirm from each other when they are used to obtain more reliable and accurate division of sequence boundaries.

Tertiary;Zhujiang formation;Sequence boundary;Sequence division;Carbonate rock

TE111.3

A

黃誠

黃 誠1985年生，2008年畢業(yè)于長江大學(xué)，現(xiàn)為成都理工大學(xué)碩士研究生。主要從事層序地層學(xué)及地震地層學(xué)研究。通訊地址：610059四川省成都市成華區(qū)二仙橋東三路2號

1672-9854(2010)-03-0032-08

2009-12-09；改回日期2010-06-21

本文為國家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)——海洋深水區(qū)油氣勘探關(guān)鍵技術(shù)”（編號2008ZX05025）的部分成果

金順愛

Huang Cheng：male,Master degree in progress in Chengdu University of Technology.Add：Chengdu University of technology,Chengdu,Sichuan，610059 China