瓊東南盆地陵水組層序格架及沉積體系的時(shí)空配置關(guān)系

蔡 佳,王 華

(1.中海油研究總院,北京 100027;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院,湖北武漢 430074;3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢）構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430074）

瓊東南盆地陵水組層序格架及沉積體系的時(shí)空配置關(guān)系

蔡 佳1,王 華2,3

(1.中海油研究總院,北京 100027;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院,湖北武漢 430074;3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢）構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北武漢 430074）

利用層序地層學(xué)、沉積學(xué)原理和方法,對(duì)瓊東南盆地古近系陵水組進(jìn)行了層序劃分和沉積體系時(shí)空配置關(guān)系的研究。建立了陵水組的層序地層格架,將其劃分為 Els3、Els2和Els1三個(gè)三級(jí)層序,其層序和體系域變化主要受控于凹陷內(nèi)沉降中心的分布位置,沉積主要受控于盆地邊緣的斷坡帶。每個(gè)三級(jí)層序低位體系域發(fā)育局限,海侵與高位體系域發(fā)育。沉積體系構(gòu)成以扇三角洲、三角洲、濱海平原和淺海為主。探討了沉積體系的演化,總結(jié)了其時(shí)空配置關(guān)系的特點(diǎn)。

瓊東南盆地;陵水組;層序格架;沉積體系

1 區(qū)域地質(zhì)特征

瓊東南盆地位于海南島以南、西沙群島以北的海域中。其西以①王華.瓊東南盆地層序和沉積特征研究.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢）沉積盆地及礦產(chǎn)研究所,2004-2005.號(hào)斷層與鶯歌海盆地為界,東以神狐隆起與珠三凹陷相接,北臨海南島,南接永樂(lè)隆起(圖1）。海域面積約6×104km2,盆地面積約4.5×104km2。前人研究資料表明瓊東南盆地是一個(gè)新生代陸緣拉張型含油氣盆地[1,2]。

瓊東南盆地處于歐亞板塊、印支板塊和太平洋板塊的交匯處(歐亞板塊東南邊緣的南海北部大陸架）,屬濱太平洋構(gòu)造域。瓊東南盆地可進(jìn)一步劃分為北部坳陷帶、北部隆起帶、中央坳陷帶和南部隆起帶等①王華.瓊東南盆地層序和沉積特征研究.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢）沉積盆地及礦產(chǎn)研究所,2004-2005.。

圖1 瓊東南盆地構(gòu)造Fig.1 Structure in Qiongdongnan Basin

瓊東南盆地古近系經(jīng)歷了從斷陷初始裂陷到斷陷全盛階段及斷陷末期的全過(guò)程,在不同演化階段和不同構(gòu)造背景下發(fā)育了多種沉積體系。盆地總體上經(jīng)歷了從充填一幕(始新統(tǒng)）的湖相到充填二幕(崖城組）的半封閉淺海—海岸平原相至充填三幕(陵水組）的扇三角洲—濱淺海相的充填演化過(guò)程(圖 2）。

2 陵水組的層序地層格架

圖2 瓊東南盆地古近系層序地層劃分Fig.2 Paleogene sequence partition of Qiongdongnan Basin

地層層序的劃分與對(duì)比一直是地質(zhì)學(xué)研究的基礎(chǔ)之一[3],層序地層學(xué)的核心就是建立等時(shí)的層序地層格架[4],三級(jí)層序和最大湖泛面是要識(shí)別追蹤的最關(guān)鍵的界面[5],層序界面的識(shí)別標(biāo)志有不整合面、鐵質(zhì)或鋁質(zhì)風(fēng)化殼、古土壤、底礫砂巖、深切谷及其充填物、地層接觸關(guān)系、巖性及其顏色的垂向變化、沉積相變和相遷移、地層堆砌樣式突變等,這些標(biāo)志在野外露頭及巖心上可以觀察到,在測(cè)井及地震剖面上也有相應(yīng)的響應(yīng)[6]。在地震剖面上,層序界面主要表現(xiàn)為強(qiáng)反射,該界面之上為上超,之下為削截和頂超[7,8]。

經(jīng)過(guò)解釋研究區(qū)的地震剖面,在古近系識(shí)別出四個(gè)二級(jí)層序界面,陵水組(Els）在地震剖面上介于S70到S60層序界面之間,其中識(shí)別出兩個(gè)三級(jí)層序界面(S62、S61,分別對(duì)應(yīng)強(qiáng)反射界面 T62、T61）,從下向上可以化分為三個(gè)三級(jí)層序[9],即 Els3、Els2和 Els1(圖 3）。

圖3 瓊東南盆地陵水組層序地震剖面解釋Fig.3 Explanation of seismic profile for sequence of Lingshui Formation in Qiongdongnan Basin

古近系陵水組(Els）整體厚度較大,可劃分為三、二、一段,每段各自構(gòu)成一個(gè)三級(jí)層序。結(jié)合鉆井資料的完備性和井點(diǎn)在研究區(qū)的位置,本文選取某典型單井進(jìn)行巖心觀察以及沉積體系、沉積相和層序地層分析,各三級(jí)層序的特征分述如下(圖4）。

陵水組三段層序(Els3層序）是一個(gè)不完整的三級(jí)層序(即S70～S62層序）,缺少低位體系域,在地震剖面上以弱振幅、弱連續(xù)性,甚至是較雜亂反射為特征。層序下部發(fā)育海侵體系域(TST）,疊加方式以退積—加積為特征;上部發(fā)育高位體系域(HST）,疊加方式以加積為主。該高位體系域(HST）也可進(jìn)一步細(xì)分為兩個(gè)四級(jí)層序,下部的四級(jí)層序發(fā)育有海侵體系域(TST）和高位體系域(HST）,上部的四級(jí)層序僅發(fā)育有高位體系域(HST）。該段地層的下部(三級(jí)層序的 TST發(fā)育期）包括早期的下切水道和晚期的濱海沉積環(huán)境;上部(三級(jí)層序的HST發(fā)育期）主要發(fā)育濱海沉積環(huán)境。

陵水組二段層序(Els2層序）構(gòu)成了一個(gè)獨(dú)立的、僅發(fā)育高位體系域(HST）的三級(jí)層序(即S62～S61層序）,整體上疊加方式以加積為特征。該高位體系域(HST）可進(jìn)一步細(xì)分為兩個(gè)四級(jí)層序,它們都僅發(fā)育高位體系域(HST）。從已知的巖性、電性、古生物特征和對(duì)古水深的判別等方面認(rèn)為,該段地層發(fā)育時(shí)期主要為淺海相(內(nèi)淺海亞相為特征）。

陵水組一段層序(Els1層序）也是一個(gè)不完整的三級(jí)層序(即S61～S60層序）,下部發(fā)育海侵體系域(TST）,疊加方式以前積—退積為特征;上部發(fā)育高位體系域(HST）,疊加方式以前積為主;該段地層早期以濱海相的濱海砂壩為特征,晚期局部發(fā)育濱海沼澤環(huán)境。

通過(guò)分析研究,建立了陵水組層序地層格架(圖5）。陵水組三個(gè)層序的層序和體系域變化主要受控于凹陷內(nèi)沉降中心的分布,沉積構(gòu)造演化主要由呈“帚狀”、“復(fù)合叉形”排列的②號(hào)斷裂系控制,并構(gòu)成了沿②號(hào)斷裂帶呈多階的斷坡帶。這些斷坡帶不僅控制了瓊東南盆地古近系陵水組三個(gè)層序沉積時(shí)的低水位和高水位斷坡帶的發(fā)育,而且直接控制了各層序發(fā)育時(shí)的隆凹間隔及其古地理格局即古隆起區(qū)、濱海平原區(qū)、淺海(淺水）區(qū)和淺海(深水）區(qū)分布范圍。

3 陵水組三級(jí)層序沉積體系時(shí)空配置關(guān)系

圖4 1井陵水組沉積相和層序地層分析柱狀圖Fig.4 Sequence partition and sediment system of Lingshui Formation in well 1

圖5 瓊東南盆地二號(hào)斷裂帶陵水組斷坡帶型層序樣式Fig.5 Sequence architecture of fault-break zones of Lingshui Formation in No.2 fault of Qiongdongnan Basin

根據(jù)地震相平面展布特征、測(cè)井曲線形態(tài)、巖心和露頭精細(xì)描述及地球化學(xué)特征,結(jié)合體系域的構(gòu)成樣式[10],在陵水組共識(shí)別出6種沉積體系:扇三角洲、三角洲、濱海平原、淺海、半深海及碳酸鹽臺(tái)地。

本次研究陵水組地層以三級(jí)層序內(nèi)部的體系域?yàn)閱卧?編制出了陵水組三段(S70～S62）的低位體系域和高位體系域,陵水組二段(S62～S61）的低位體系域和高位體系域以及陵水組一段(S61～S60）的海侵—高位體系域共五張沉積相分布圖。

3.1 陵水組三段層序沉積相空間配置特征

陵水組三段層序低位體系域發(fā)育時(shí)期(圖6）,低水位斷坡帶分布基本繼承了崖城組的格局,但低水位期各深凹的分布范圍明顯擴(kuò)大。盆地西緣、西北緣、中部和東部注入崖南凹陷、崖北凹陷、松西—松東凹陷的主水流,在低水位斷坡帶邊緣見有大型的低位扇復(fù)合體。淺海淺水區(qū),在低水位期則為受潮汐影響的濱海平原沉積;暴露區(qū)遭受侵蝕或剝蝕。高位體系域發(fā)育時(shí)期,此時(shí)除盆緣和盆內(nèi)各凹陷周緣孤立古隆起出露水面外,其余大部分地區(qū)均覆于水下接受沉積作用。盆地的西北緣和東南緣均有大型的高位扇三角洲注入到盆內(nèi)的各凹陷中,尤其是在崖南凹陷和崖北凹陷,大規(guī)模的扇三角洲自西北古隆起區(qū)越過(guò)高水位斷坡帶推進(jìn)到淺海淺水區(qū)直至低水位斷坡帶內(nèi)的淺海深水區(qū)。主要凹陷內(nèi)由低水位和高水位斷坡帶所派生的梳狀、叉狀、帚狀、反向丁字形等斷裂系控制了沉積相帶的細(xì)微分布。

圖6 瓊東南盆地陵水組三段(S70～S62）低位體系域沉積體系空間配置Fig.6 Spatial configure relation of sedimentary systems in LST of 3-section in Lingshui Formation

3.2 陵水組二段層序沉積相空間配置特征

陵水組二段低位體系域的發(fā)育時(shí)期,該階段的隆起區(qū)樣式與陵水組三段堆積的早期具有相似性,但此時(shí)盆緣和盆內(nèi)的古隆起區(qū)略有變小,松東和松西凹陷基本連成一體,樂(lè)東和陵水凹陷明顯擴(kuò)大。在崖南凹陷的西緣或西南緣見一個(gè)中等規(guī)模的低位扇復(fù)合體;崖北凹陷和松西凹陷的西北緣有大型的扇三角洲復(fù)合體沿凹陷西北側(cè)的低水位斷坡帶分布;松濤凸起帶的南部也有小型的低位三角洲注入松南—寶島凹陷中。

陵水組二段高位體系域發(fā)育階段,對(duì)比于該層序的早期,沉積作用發(fā)生的面積進(jìn)一步擴(kuò)大,繼承低水位水系而發(fā)育的高位扇三角洲規(guī)模有萎縮,尤其是注入松南和寶島凹陷的高位扇三角洲,且注入崖北和崖南凹陷的高位扇三角洲規(guī)模也有減小。值得注意的是,由于陵水組二段層序發(fā)育時(shí)期,明顯受潮汐作用的改造,潮汐平原的分布范圍普遍較廣。

3.3 陵水組一段層序沉積相空間配置特征

三陵水組一段(S61～S60）堆積時(shí)期(圖7）:該階段的古隆起區(qū)、濱海平原區(qū)、淺海(淺水）區(qū)和淺海(深水）區(qū)的空間展布樣式與陵水組三段、陵水組二段的低位體系域相似,但其盆內(nèi)隆起區(qū)被淹沒(méi)更廣(即面積更小）,而在隆起區(qū)的周緣,即各凹陷斷坡帶內(nèi)的水深卻有明顯的增大(均為淺海的深水環(huán)境）。

注入崖南凹陷的物源明顯減弱,僅見小型的高位三角洲(為水下部分）,在樂(lè)東凹陷的北部邊緣,也發(fā)育有規(guī)模很小的扇體。但自盆地西北緣注入崖北凹陷和松西凹陷及自盆地東南邊緣注入寶島凹陷和樂(lè)東凹陷的高位扇三角洲的規(guī)模明顯擴(kuò)大,顯示物源體系僅限于盆地的邊緣,而盆內(nèi)的孤島隆起區(qū)其周緣僅發(fā)育濱岸灘相或局部濱海平原沉積。

圖7 瓊東南盆地陵水組一段(S61～S60）高位體系域沉積體系空間配置Fig.7 Spatial configure relation of sedimentary systems in HST of 1-section in Lingshui Formation

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

瓊東南盆地古近系陵水組地層由3個(gè)三級(jí)層序組成,其層序和體系域變化主要受控于凹陷內(nèi)沉降中心的分布,沉積主要受控于盆地邊緣的斷坡帶。

在陵水組三個(gè)層序中,低位體系域發(fā)育較局限,海侵與高位體系域發(fā)育,不易區(qū)分,而盆地內(nèi)整個(gè)陵水組時(shí)期沉積構(gòu)成以扇三角洲、三角洲、濱海平原和淺海為主,說(shuō)明此時(shí)盆地在不斷沉降的同時(shí)發(fā)生海侵,海域面積擴(kuò)大。體系域內(nèi)沉積體系的類型與崖城層序組相比發(fā)生了變化,由南北及盆地內(nèi)凸起供源演化為南北供源,凸起物源消失。

陵水組沉積體系的空間配置有以下幾個(gè)特點(diǎn):(1）具有多個(gè)次級(jí)沉積中心(或物源匯聚中心）;(2）具有典型伸展斷陷盆地的沉積充填特征;(3）盆地發(fā)育四大物源區(qū);(4）受到復(fù)雜斷坡帶對(duì)砂分散體系的控制;(5）充填演化受海平面上升或海侵影響。

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The temporal and spatial configure relation of sedimentary systems and sequence stratigraphic framework of Lingshui Formation in Qiongdongnan Basin

Cai Jia1,Wang Hua2,3

(1.CNOOC Research Institute,Beijing 100027;2.Faculty of Earth Resources,China University of Geosciences,Wuhan Hubei 430074;3.Ministry of Education Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources,China University of Geosciences,Wuhan Hubei430074）

Based on the principles of sequence stratigraphy and sedimentology,sequence-stratigraphic framework of Lingshui formation in Qiongdongnan Basin was established,and the temporal and spatial configure relation of sedimentary systems were also studied.The Lingshui Formation was classified into three tertiary sequences.The sequences and system tracts were controlled by distribution of the subsidence centers.And the deposition was mainly controlled by the fault-break zones in the basin boundary.Each LST are limitedly developed,and the TST and HST are well-developed.There are six depositional systems in this area,they are fan delta,delta,coastal plain,and shallow sea respectively.The evolution of the depositional system was studied and the characteristics of the temporal and spatial relation was summarized.

Qiongdongnan Basin;Lingshui Formation;stratigraphic sequence framework;depostional system

TE121.3+4

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2011.01.016

1008-2336(2011）01-0016-06

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“典型斷陷富油氣凹陷層序構(gòu)成樣式的差異性研究”(40872077）。

2010-08-06;改回日期:2010-11-05

蔡佳,男,1982年生,地質(zhì)工程師,主要從事石油天然氣綜合地質(zhì)工作。E-mail:caijia2@cnooc.com。