瓊東南盆地古近紀幕式裂陷及構(gòu)造、層序和沉積的綜合響應(yīng)過程

廖計華，王 華，肖 軍，李俊良，嚴德天，李國良，夏存銀，李彥麗，任桂媛

1.中國地質(zhì)大學(xué)構(gòu)造與油氣教育部重點實驗室，武漢 430074 2.中國地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院，武漢 430074 3.中國海洋石油有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057 4.中國海洋石油有限公司天津分公司，天津 300452 5.中國石油天然氣集團公司福山油田，廣州 510240

瓊東南盆地古近紀幕式裂陷及構(gòu)造、層序和沉積的綜合響應(yīng)過程

廖計華1，2，王 華1，2，肖 軍1，2，李俊良3，嚴德天1，2，李國良4，夏存銀5，李彥麗1，2，任桂媛1，2

1.中國地質(zhì)大學(xué)構(gòu)造與油氣教育部重點實驗室，武漢 430074 2.中國地質(zhì)大學(xué)資源學(xué)院，武漢 430074 3.中國海洋石油有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057 4.中國海洋石油有限公司天津分公司，天津 300452 5.中國石油天然氣集團公司福山油田，廣州 510240

通過對區(qū)域性角度不整合、構(gòu)造沉降階段性演化以及斷裂幕式活動和古構(gòu)造格架變化等信息的識別與厘定，揭示了瓊東南盆地古近紀構(gòu)造活動的幕式演化過程及其特征。進一步結(jié)合層序地層與沉積充填綜合分析，系統(tǒng)論述了幕式裂陷作用對沉積層序形成與演化的控制。研究表明：瓊東南盆地古近紀經(jīng)歷了3個裂陷階段，即裂陷Ⅰ幕（S100－S80）、裂陷Ⅱ幕（S80－S70）和裂陷Ⅲ幕（S70－S60），分別對應(yīng)盆地的初始斷陷期、主斷陷期和斷坳轉(zhuǎn)換期。裂陷活動早期以強烈的差異性塊斷作用為主導(dǎo)，而晚期逐漸被區(qū)域性坳陷作用和少量斷裂活動共同控制的均一化沉降作用所取代，整體呈現(xiàn)出弱－強－弱的演化特征。裂陷作用的幕式過程及不同裂陷幕同沉積構(gòu)造活動的差異性通過對可容納空間、沉降速率、同沉積斷裂活動和古構(gòu)造格架的深刻影響，進而控制了盆地內(nèi)層序地層單元與沉積旋回的整體發(fā)育、沉積與沉降中心的時空展布以及層序地層格架下沉積體系域的構(gòu)成樣式。

瓊東南盆地；古近紀；幕式裂陷；沉積充填；地層學(xué)；南海

有關(guān)裂谷盆地形成、演化過程及其沉積充填特征的研究仍然是當代地學(xué)界的前緣領(lǐng)域和熱點議題之一。大量的盆地實例表明，裂谷盆地是在大陸巖石圈總體伸展背景下發(fā)育的，其形成與演化往往具有幕式或間歇式的特點，表現(xiàn)為多期次、多級別的裂陷作用過程［1－3］。幕式構(gòu)造旋回及多期構(gòu)造變革對盆地內(nèi)同沉積斷裂活動、構(gòu)造格局、沉降與沉積充填以及沉積物的埋藏和熱演化都產(chǎn)生了深刻的影響，進而控制著盆地內(nèi)油氣的生成條件與聚集規(guī)律［4－8］。近年來，以幕式構(gòu)造作用及其特征分析為主線，以盆地演化過程中各種構(gòu)造作用與層序地層發(fā)育、沉積充填特征以及油氣生成與聚集的成因聯(lián)系和響應(yīng)關(guān)系研究為核心，進而厘定層序地層單元、建立沉積充填模式、揭示生儲蓋的時空配置并開展有效的油氣預(yù)測，業(yè)已成為國內(nèi)外含油氣盆地分析中的典型思路與熱點［9－14］。受限于自身地質(zhì)條件復(fù)雜、鉆井與地震資料稀缺以及深水勘探的難度與高風(fēng)險，瓊東南盆地目前的整體研究和勘探程度還較低，尤其以古近系為甚。隨著我國深水油氣勘探戰(zhàn)略的整體實施，中海石油湛江分公司于2007－2009年間先后采集了覆蓋整個瓊東南盆地南部深水區(qū)的二維及重點區(qū)塊的三維地震數(shù)據(jù)體，為建立盆地全區(qū)的構(gòu)造－地層格架和深入開展構(gòu)造演化與沉積充填的綜合研究提供了優(yōu)越條件。基于此，筆者從多幕裂陷過程的識別及其動力學(xué)響應(yīng)分析入手，闡明了瓊東南盆地古近紀多幕裂陷作用的演化特征，并就其對沉積層序的控制進行了較為系統(tǒng)的論述，以期對深入認識瓊東南盆地古近紀構(gòu)造－沉積的動態(tài)演化規(guī)律和油氣勘探實踐有所裨益。

1 地質(zhì)背景

瓊東南盆地是位于南海北部西側(cè)、呈NE向展布的新生代陸緣拉張型含油氣盆地［15］。其西以F1斷裂與鶯歌海盆地相鄰，東接神狐隆起，北臨海南島隆起，南接永樂隆起，總面積約6.0×104km2（圖1）。與中國東部諸多中新生代斷陷盆地相似，瓊東南盆地經(jīng)歷了裂陷期和坳陷期兩大構(gòu)造演化階段，具有典型的“下斷上坳”雙層結(jié)構(gòu)，二者以不整合面S60為界。古近紀盆內(nèi)伸展作用強烈，發(fā)育了NE、EW和NW向3組基底斷裂，形成了“多隆多坳、隆坳相間”的構(gòu)造格局，從北往南依次劃分為北部坳陷帶、中部隆起帶、中央坳陷帶和南部隆起帶等4個一級構(gòu)造單元，其中：北部坳陷帶包括崖北凹陷、松西凹陷、松東凹陷和松東低凸起，中央坳陷帶包括崖南、樂東、陵水、北礁、北礁西、松南、寶島和長昌8個凹陷以及陵南低凸起和松南低凸起等二級構(gòu)造單元。新近紀構(gòu)造活動明顯減弱，整體以熱沉降作用為主導(dǎo)，陸架－陸坡體系逐漸形成。盆內(nèi)充填了巨厚的新生代地層，其中古近系厚度一般大于5 800m，最厚超過8 000m，新近系及第四系一般大于3 300 m，最厚超過7 000m，現(xiàn)今的厚度中心位于中央坳陷帶內(nèi)。其沉積充填序列自下而上依次為始新統(tǒng)、下漸新統(tǒng)崖城組和上漸新統(tǒng)陵水組，下中新統(tǒng)三亞組、中中新統(tǒng)梅山組、上中新統(tǒng)黃流組和上新統(tǒng)鶯歌海組以及第四系。

2 幕式裂陷過程的識別及其特征

2.1 區(qū)域性不整合面

構(gòu)造活動盆地的沉積充填記錄是由一系列不整合面及其所限定的各級地層單元組成的，不整合面的形成往往與每一幕末期的隆升和下一幕初始的構(gòu)造變革與調(diào)整密切相關(guān)［16］。通過對瓊東南盆地古近系重大不整合的解釋與追蹤，厘定出了S100、S80、S70和S60等4個大型區(qū)域不整合面，這些界面的規(guī)模、性質(zhì)以及界面上、下地層的巖性、產(chǎn)狀、接觸關(guān)系和缺失程度都有著鮮明的特征。

S100為新生界與前新生界的分界面，代表著盆地新生代演化的開始。在凹陷邊緣斜坡處和低凸起上常表現(xiàn)為連續(xù)、強振幅雙軌反射（Tg），而凹陷深處則為變振幅反射，其分布范圍遍及盆地各個構(gòu)造單元。位于盆地東北隅的C20井揭示出其上下地層巖性發(fā)生突變，在下伏前古近系巖層中見灰?guī)r和變質(zhì)巖等。其下伏地層產(chǎn)狀陡傾甚或直立，遭受了強烈的抬升剝蝕或區(qū)域沉積間斷，在全盆范圍內(nèi)發(fā)育了大規(guī)模的高角度削蝕不整合，上覆地層層層超覆其上。

圖1 瓊東南盆地的位置及構(gòu)造單元分布Fig.1 Position and tectonic units distribution of Qiongdongnan basin

圖2 瓊東南盆地不整合面S80、S70和S60等T0構(gòu)造圖Fig.2 Time structural maps of unconformities S80，S70and S60in Qiongdongnan basin

S80為始新統(tǒng)與漸新統(tǒng)的分界面，在地震上表現(xiàn)為中－強振幅、較連續(xù)的反射特征（T80），多上超于盆地基底，僅在凹陷深部可識別，其平面范圍較局限（圖2）。該界面上下地層產(chǎn)狀陡傾，在各凹陷邊緣斜坡帶二者常呈現(xiàn)“魚骨狀”接觸關(guān)系，即界面之下為中－低角度削蝕不整合，界面之上則發(fā)育明顯的上超尖滅（圖3）；此外，上下地震相明顯的差異性以及始新統(tǒng)特征性的低頻、強振幅反射也是其重要標識之一。

S70為下漸新統(tǒng)與上漸新統(tǒng)的分界面，在構(gòu)造高部位上超于基底（T70），分布范圍較S80大幅擴大（圖2）。崖城凸起和松濤凸起上的鉆井揭示其上下巖性、測井曲線基值以及準層序疊加樣式均表現(xiàn)出突變，且陵水組底部常見大段粗粒河床底礫或河道沉積；在潛山、斜坡以及斷階帶部位削截反射廣泛發(fā)育（圖4A）。此外，該界面之下斷塊強烈旋轉(zhuǎn)掀斜、斷距大，下伏地層強烈翹傾，沉積與沉降中心緊鄰斷層下降盤，而界面之上地層產(chǎn)狀平緩，斷距較小，部分同生斷層止于S70，沉積與沉降中心已逐漸遠離斷層而趨向于各凹陷中心（圖4B），盆內(nèi)拗陷作用明顯增強了。綜上，S70為廣泛發(fā)育的角度不整合面、斷層活動性質(zhì)以及盆地沉降機制的轉(zhuǎn)換面，代表了構(gòu)造演化的重大變革。

S60為古近系與新近系的分界面、分隔裂陷期與坳陷期的裂后不整合面，是盆地演化由巖石圈拉伸變薄、軟流圈隆升轉(zhuǎn)為整體熱衰減坳陷沉降的一級響應(yīng)。在構(gòu)造高部位與基底重合（T60），其發(fā)育規(guī)?；靖采w整個瓊東南盆地（圖2）。界面上下地層產(chǎn)狀均較平緩，在崖城凸起和松濤凸起上陵水組上部大面積缺失，而各低凸起周緣、凹陷斜坡地帶以及松南凹陷F2斷裂下降盤中段，下伏地層遭受了強烈削蝕，界面之上常發(fā)育大規(guī)模的地層超覆、大型強振幅、透鏡狀的低位扇、下切谷充填或長期暴露形成的風(fēng)化殼和底礫巖等。

2.2 構(gòu)造沉降的階段性演化

在研究區(qū)內(nèi)選取了110條覆蓋各個凹陷并經(jīng)過關(guān)鍵構(gòu)造部位的地震測線，在每條測線上選取10～20個典型觀測點，應(yīng)用EBM軟件進行沉降史模擬。結(jié)果表明（圖5）：瓊東南盆地的沉降過程具有明顯的非勻速和多階段等特征，可劃分為兩個大的演化階段，即古近紀裂陷沉降階段（54～21Ma）和新近紀坳陷沉降階段（21Ma－現(xiàn)今）。其中，裂陷沉降階段依次經(jīng)歷了始新世相對緩慢的差異性沉降、早漸新世整體快速沉降和晚漸新世整體緩慢沉降3個次級沉降幕，不同沉降幕的沉降速率以及構(gòu)造沉降對于總沉降的貢獻迥然不同。

圖3 瓊東南盆地T80界面地震反射特征及始新統(tǒng)典型地震相Fig.3 Seismic reflection characteristics of T80and typical seismic facies of Eocene in Qiongdongnan basin

圖4 瓊東南盆地T70界面地震反射特征Fig.4 Seismic reflection characteristics of T70in Qiongdongnan basin

沉降Ⅰ幕（54～36Ma），即盆地初始沉降階段，其沉降過程具有整體沉降速率偏低、不同構(gòu)造部位沉降差異性大、構(gòu)造沉降占總沉降的份額高等顯著特征。中央坳陷帶構(gòu)造沉降速率最大值為60m／Ma，而北部坳陷帶為40m／Ma，此時構(gòu)造沉降占總沉降的份額約為3／4～3／5。沉降Ⅱ幕（36～30Ma）為盆地整體快速沉降擴張階段，沉降速率大幅提升，中央坳陷帶最大構(gòu)造沉降速率達500m／Ma，隨后減至180m／Ma，而北部坳陷帶最大構(gòu)造沉降速率從400m／Ma逐漸減至100m／Ma，此時構(gòu)造沉降占總沉降的份額約為3／5～1／2。沉降Ⅲ幕（30～21 Ma）處于盆地整體相對緩慢沉降衰減階段，中央坳陷帶構(gòu)造沉降速率最大達170m／Ma，隨后減至60 m／Ma，而北部坳陷帶最大構(gòu)造沉降速率從100m／Ma減至40m／Ma，此時構(gòu)造沉降占總沉降的份額約為1／2～2／5。總沉降速率的變化趨勢與構(gòu)造沉降速率的變化趨勢基本一致。瓊東南盆地裂陷期沉降速率呈現(xiàn)出?。螅〉碾A段性演化，且構(gòu)造沉降對于總沉降的貢獻隨時間單調(diào)遞減；這種幕式沉降特征顯然受控于巖石圈整體拉張的幕式過程，是幕式裂陷作用的重要表現(xiàn)形式。

2.3 斷裂的幕式活動與古構(gòu)造格架的變化

瓊東南盆地斷裂系統(tǒng)的發(fā)育過程同樣也顯示出明顯的階段性。根據(jù)AA’和BB’剖面上斷層與地層的切割關(guān)系可區(qū)分出3種不同的斷層類型（圖6）：第一類斷層止于T70附近，切割的最新地層為崖城組頂部或陵水組底部，主要活動期集中在Tg－T70；第二類斷層切割到了T60附近地層，主要活動期應(yīng)為Tg－T60；而第三類斷層的活動時間最長，持續(xù)切割到新近系的頂部，主要活動期應(yīng)為Tg－T20。據(jù)此可劃分出瓊東南盆地斷裂發(fā)育的3個主要階段：始新世－早漸新世活動階段（Tg－T70）、晚漸新世活動階段（T70－T60）和中新世活動階段（T60－T20），而顯然始新世－晚漸新世（T60以前）為盆地斷裂系統(tǒng)的主要發(fā)育期，并形成了一系列由同沉積斷裂活動控制的斷塊、斷隆和斷坳組成的簡單型半地塹、復(fù)式半地塹以及對稱或不對稱的地塹結(jié)構(gòu)。

此外，應(yīng)用斷層活動速率分析法對主干斷裂進行活動性研究表明（圖7），古近紀斷裂活動在時間上也呈現(xiàn)出明顯的“三段式”特征，可細分為始新世活動階段（Tg－T80）、早漸新世活動階段（T80－T70）和晚漸新世活動階段（T70－T60）等3個次級過程。不同階段斷層的活動速率差異較大，如F2斷裂上E點始新世活動速率為57.13m／Ma，早漸新世為314.92～34.06m／Ma，晚漸新世為87.99～16.88 m／Ma，整體顯示出小－大－小的演化趨勢。

伴隨著古近紀斷裂活動的階段性演化，盆地的古構(gòu)造格局也隨之變遷（圖2，圖6）。在始新世斷裂活動期，NE向斷裂廣泛發(fā)育并控制著盆地的基本形態(tài)，形成了以NE向為主導(dǎo)而呈孤立展布的斷陷盆地系，除崖南凹陷及北礁西凹陷外，各凹陷形態(tài)初現(xiàn)，主要匯水中心位于中央坳陷帶；在盆地東部NE向斷裂之間發(fā)育了一系列NW向斷裂，控制著長昌凹陷的整體發(fā)育；該階段“盆嶺”格局鮮明，“東西分塊”的特征最為明顯。早漸新世斷裂活動進一步擴大和深化，NE向與NW向斷裂繼承性發(fā)育，同時盆地西部近EW向斷裂開始活動，盆地的范圍不斷擴張，隆凹格局有所減弱，松濤凸起和崖城凸起已逐漸成為“盆中之島”，各凹陷之間不斷連接成帶，位于陵水凹陷與松南凹陷之間的“分隔脊”依然明顯，盆地呈現(xiàn)出“南北分帶、東西分塊”的古地貌格局。與前兩個階段相比，晚漸新世盆地的裂陷強度大幅降低，大量早期活動的斷裂停止活動，僅少量盆緣斷裂的局部區(qū)段仍在繼承性發(fā)育，如F2、F5和F11號斷裂等，盆地的范圍進一步擴大，“東西分塊”的格局已經(jīng)被“南北分帶”所取代，整體呈現(xiàn)出的是隆緩凹淺且統(tǒng)一而較均一化的原型盆地特征，地層形態(tài)也由早期典型的“楔狀”逐漸演變成不對稱的“碟狀”或“牛角狀”。

圖5 瓊東南盆地陵水凹陷與松西凹陷沉降演化史Fig.5 Subsidence history of Lingshui sag and Songxi sag in Qiongdongnan basin

圖6 瓊東南盆地構(gòu)造－地層格架剖面Fig.6 Structural－stratal profiles of Qiongdongnan basin

圖7 瓊東南盆地F5、F2和F11號斷裂古近紀活動速率Fig.7 The activity rate of fault 5，fault 2and fault 11in Paleogene of Qiongdongnan basin

綜合以上對區(qū)域性不整合面、構(gòu)造沉降以及斷裂活動和古構(gòu)造格架的分析與厘定，將瓊東南盆地古近紀構(gòu)造演化過程劃分為3個裂陷幕，即裂陷Ⅰ幕（S100－S80）、裂陷Ⅱ幕（S80－S70）和裂陷Ⅲ幕（S70－S60），分別對應(yīng)盆地的初始斷陷期、主斷陷期和斷坳過渡期。從裂陷Ⅰ幕到裂陷Ⅲ幕，同裂陷期構(gòu)造活動表現(xiàn)為弱－強－弱的階段性演化進程：裂陷Ⅰ幕以強烈的差異性塊斷作用為主導(dǎo)，構(gòu)造活動相對較弱，為瓊東南盆地初始裂陷幕；裂陷Ⅱ幕以構(gòu)造活動整體加速、沉降快、斷裂活動速率大為特征，為主裂陷幕；裂陷Ⅲ幕由少量斷裂持續(xù)活動和區(qū)域性拗陷作用共同控制，為裂陷作用整體衰減、均一化特征明顯增強的衰減裂陷幕。

3 幕式裂陷作用對沉積充填的控制

經(jīng)典層序地層學(xué)理論以海平面的升降變化為主控因素解釋了相對穩(wěn)定的被動大陸邊緣盆地內(nèi)沉積層序的發(fā)育與分布［17］，而在構(gòu)造活動強烈的斷陷盆地中，盆地的幕式構(gòu)造演化才是層序形成和沉積充填的主控因素［8－11，18］。裂陷作用的幕式過程及不同裂陷幕同沉積構(gòu)造活動的差異性通過對沉降速率、可容納空間、斷裂活動和古構(gòu)造格架的深刻影響，從而控制著層序地層單元與沉積旋回的整體發(fā)育、沉積與沉降中心的時空展布與遷移性以及層序地層格架內(nèi)沉積體系域的構(gòu)成。

3.1 幕式裂陷作用對層序地層單元與沉積旋回的控制

依據(jù)層序地層學(xué)劃分方案［17］，瓊東南盆地古近紀裂陷期充填為一級層序單元，而依據(jù)區(qū)域性不整合面的性質(zhì)與意義，可將古近系進一步劃分為3個二級層序單元，即始新統(tǒng)（S100－S80，54～36Ma）、崖城組（S80－S70，36～30Ma）和陵水組（S70－S60，30～21 Ma）（圖8）。目前，僅在盆地東北部邊緣的C6井中鉆遇始新統(tǒng)，揭示出其底部為大套紫紅色砂礫巖，而各凹陷內(nèi)部雖尚未直接鉆遇，但北部坳陷帶內(nèi)鉆獲的油中含4－甲基甾烷，油源分析認為是來自中深湖相沉積，從而證實了始新統(tǒng)中深湖相沉積的存在；而與之毗鄰的北部灣盆地內(nèi)大量鉆井揭示該套地層頂?shù)诪樽霞t色－白色砂礫巖、砂巖，中部為深灰色泥巖。此外，盆內(nèi)F5斷裂下降盤的W8、S2井以及F2斷裂帶下降盤的L4井均揭示了崖城組和陵水組頂?shù)诪榛野咨暗[巖、砂巖等，中部為灰色－深灰色泥巖夾淺灰色薄層泥質(zhì)砂巖。它們構(gòu)成了3個區(qū)域性的沉積旋回，在充填序列中顯示出明顯的階段性，反映了裂陷期沉積充填過程也具有多期次或幕式特征，并且這種幕式沉積旋回與幕式裂陷過程一一對應(yīng)，每一幕裂陷與沉降－充填均代表了在一定構(gòu)造應(yīng)力場下一個二級層序單元的發(fā)育和演化過程。

就單個沉積旋回而言，始新統(tǒng)、崖城組和陵水組均由向上變細和向上變粗的兩個沉積序列復(fù)合而成，形成了粗－細－粗的三段式復(fù)合結(jié)構(gòu)，同時，二級層序單元發(fā)育晚期的沉積物粒度較早期明顯變細，總體顯示為非對稱的充填結(jié)構(gòu)特征。這種沉積充填記錄與二級層序發(fā)育過程早期構(gòu)造沉降增強而晚期逐漸減弱到停滯的變化軌跡具有成因聯(lián)系［19］。構(gòu)造活動的幕式旋回控制了瓊東南盆地古近系高級別層序地層單元與幕式沉積旋回的整體發(fā)育，而裂陷幕內(nèi)沉降速率的快慢變化軌跡控制了二級層序內(nèi)部的“二分性”，而對于盆地內(nèi)三級層序單元而言，其形成與演化受控于構(gòu)造、物源供給和古氣候的綜合效應(yīng)，但構(gòu)造因素仍占據(jù)主導(dǎo)地位。

3.2 幕式裂陷作用對沉積、沉降中心的控制

裂陷Ⅰ幕以NE向斷裂為主導(dǎo)及其之間的NW向斷裂聯(lián)合控制了盆地內(nèi)沉積與沉降中心的發(fā)育與展布。由于斷層活動性整體較弱，活動速率為0～64m／Ma，且在空間上具有明顯的“分段式”和強烈的“差異性”特征，與此相應(yīng)的是始新統(tǒng)的沉積與沉降中心規(guī)模小、數(shù)量多、分隔性強，且地層緊臨各凹陷邊緣分布。在北部坳陷帶發(fā)育了崖北、松西和松東3個小型沉降中心，而中央坳陷帶發(fā)育了樂東、陵水、北礁、松南、寶島、長昌西以及長昌東等多個沉降中心，最大的沉降中心位于長昌西次凹，最大地層厚度為2 571m；沉積與沉降中心的展布與斷裂的空間位置和走向具有良好的匹配關(guān)系，除長昌西次凹呈NW向展布之外，其余均以NE向展布為特征（圖9A）。

裂陷Ⅱ幕以盆地西部近EW向斷裂發(fā)生快速裂陷為特征，如F5斷裂西段和F3斷裂等。此時斷層活動性大幅增強，活動速率為0～941.76m／Ma，各分段之間逐漸相接；崖城組廣布于各個凹陷，早期彼此孤立的小型沉積與沉降中心不斷擴張相連，數(shù)量減少、規(guī)模增大，如長昌東次凹、長昌西次凹與寶島凹陷逐漸連接成帶，且崖南凹陷初現(xiàn)，最大的沉降中心位于樂東凹陷，最大地層厚度為2 540m；沉積、沉降中心的展布與斷裂的空間位置和走向也具有良好的匹配關(guān)系（圖9B）。

裂陷Ⅲ幕各凹陷邊緣斷控作用明顯減弱，僅少量NE向斷裂和近EW向斷裂仍在持續(xù)活動。陵水組沉積范圍進一步擴大，披覆于盆內(nèi)凸起或低凸起之上，沉積與沉降中心基本相連、規(guī)模增大，且逐漸向南遷移；此時北部坳陷帶已沒有統(tǒng)一的沉降中心，而陵水凹陷與松南凹陷相通、松南－寶島－長昌連接成片，中央坳陷帶成為全盆的沉積與沉降中心，最大沉降點位于松南凹陷，最大地層厚度為2 750m（圖9C）。

圖8 瓊東南盆地古近紀沉積充填序列、層序地層單元與幕式裂陷作用Fig.8 Sedimentary sequences，sequence stratigraphic units and episodic rifting in Paleogene of Qiongdongnan basin

3.3 幕式裂陷作用對層序格架下沉積體系域的構(gòu)成樣式與分布的控制

瓊東南盆地不同裂陷演化階段對應(yīng)著不同的沉積充填特征，其層序地層格架內(nèi)沉積體系域的構(gòu)成樣式也具有明顯差異性（圖10）。

裂陷Ⅰ幕對應(yīng)著始新統(tǒng)沉積期，盆地處于強烈分隔的陸相小型斷陷湖盆充填階段，具有“多向供源、多凹匯聚和快速堆積”的沉積古地理面貌。始新世早期，湖盆可容納空間小、水體淺，形成了河流－濱淺湖沉積充填背景，主要發(fā)育沖積扇、扇前沖積平原、辮狀河等近源粗質(zhì)碎屑沉積體系（如C6井）。隨著裂陷作用的持續(xù)，控凹斷裂活動性增強，湖盆開始擴張，且水體加深，形成了中深湖－深湖相沉積，地層巖性以暗色泥巖、油頁巖為主，夾薄層砂巖。低水位期，源于盆緣隆起上的大量沖洪積物沿盆緣溝谷和斷裂陡坡帶向湖盆腹地輸送，形成了沖積扇、扇三角洲或近岸水下扇等沉積體系，在F5斷裂下降盤、F2斷裂松南－寶島段以及長昌凹陷北部靠近神狐隆起端表現(xiàn)出大型中－強振幅斜交前積反射或空白反射特征，而緩坡邊緣則以辮狀河三角洲前積層為主；高水位期主要發(fā)育了扇三角洲、辮狀河三角洲、濱淺湖及深湖相泥質(zhì)沉積。

圖10 瓊東南盆地古近紀層序構(gòu)成樣式與幕式裂陷作用Fig.10 Ssequence patterns and episodic rifting in Paleogene of Qiongdongnan basin

裂陷Ⅱ幕對應(yīng)著崖城組沉積期，隨著伸展作用的整體強化，張性斷裂下降盤可容納空間的增長速率大于沉積物供給，盆地長期處于深覆水環(huán)境。此外，在斷陷背景下發(fā)生了海水入侵，形成了獨特的海陸交互相－濱海－分隔性淺海沉積背景，沉積構(gòu)成兼有陸相、海相和海陸過渡相3種類型［20］。在低水位期，斷裂陡坡帶下傾方向發(fā)育近端沖積扇、扇三角洲或近岸水下扇以及濱海－淺海相泥質(zhì)沉積組合，而緩坡邊緣以發(fā)育辮狀河三角洲沉積為主（如崖城凸起北部斜坡帶的W9井）；在高水位期，以扇三角洲、海底扇的發(fā)育為特征，向盆地中部過渡為淺海相泥質(zhì)充填，而緩坡邊緣主要發(fā)育辮狀河三角洲或小型扇三角洲以及大量厚度穩(wěn)定的海岸平原和潮汐濱岸的瀉湖、沼澤、潮坪等含煤層系地層。在W8、W9、W13和W19中鉆遇數(shù)米至數(shù)十米的煤層，其測井響應(yīng)具有“三高、三低”（高中子孔隙度、高聲波時差、高電阻率、低自然伽馬、低巖性密度、低自然電位）的特征規(guī)律，構(gòu)成了瓊東南盆地內(nèi)最重要的氣源巖之一。

裂陷Ⅲ幕對應(yīng)著陵水組沉積期，盆內(nèi)構(gòu)造活動整體減弱，地形較為平坦，隨著海侵作用的進一步增強，形成了受潮汐影響的濱海平原－半封閉淺海－淺海沉積背景，主要發(fā)育了扇三角洲、濱岸碎屑體系和半封閉淺海－淺海相沉積，地層以灰白－淺灰色砂礫巖、砂巖和深灰色泥巖充填為主，局部見灰?guī)r，構(gòu)成了瓊東南盆地古近紀最為主要的產(chǎn)氣層和含油層系。在盆地邊緣仍具有一定活動性的同沉積斷裂構(gòu)成了坡腳上傾型斷控陡坡帶和受隱伏斷裂影響的繞曲坡折帶，控制了各次凹的低位濱岸線和高位濱岸線的發(fā)育位置。在低水位期，坡折帶下傾方向發(fā)育扇三角洲或濱海和淺海相泥質(zhì)沉積組合（如松南凹陷F2斷裂下降盤的L4井），若坡底地形較陡則容易導(dǎo)致滑塌而形成海底扇，而緩坡帶則以濱岸碎屑體系為主（如松西凹陷南部斜坡帶邊緣的Y9井）；在高水位時期，以三角洲的廣泛發(fā)育為特征，扇三角洲沉積規(guī)模減小，而大面積連續(xù)分布的淺海相泥巖沉積構(gòu)成了瓊東南盆地重要的區(qū)域性蓋層。

4 結(jié)論

1）瓊東南盆地古近紀構(gòu)造演化由3個幕式裂陷階段構(gòu)成，即裂陷Ⅰ幕、裂陷Ⅱ幕和裂陷Ⅲ幕。隨著裂陷活動弱－強－弱的演化進程，盆地早期以斷陷作用為主導(dǎo)的強烈差異性塊斷作用逐漸被區(qū)域性拗陷作用和少量斷裂活動共同控制的均一化沉降作用所取代。

2）幕式裂陷旋回及不同裂陷幕同沉積構(gòu)造活動的差異性對層序發(fā)育與沉積充填演化的控制作用具體表現(xiàn)為：①幕式裂陷作用控制了層序地層單元與幕式沉積旋回的整體發(fā)育，每一幕裂陷與沉降－充填均代表了在一定構(gòu)造應(yīng)力場下一個二級層序單元的發(fā)育過程。②幕式裂陷作用控制了盆地內(nèi)沉積與沉降中心的時空展布特征與遷移性：早期沉積與沉降中心規(guī)模小、數(shù)量多、分隔性強，且空間展布與斷裂的位置和走向具有良好的匹配關(guān)系；晚期沉積與沉降中心不斷相連、規(guī)模增大，逐漸向凹陷中心遷移。③幕式裂陷作用控制了沉積層序的構(gòu)成樣式與演化，不同的裂陷演化階段層序地層格架內(nèi)沉積體系域的構(gòu)成樣式具有明顯的差異性。

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Episodic Rifting and Integrated Response Process of Tectonic，Sequence Stratigraphy and Sedimentary Filling in Paleogene of Qiongdongnan Basin，South China Sea

Liao Ji－h(huán)ua1，2，Wang Hua1，2，Xiao Jun1，2，Li Jun－liang3，Yan De－tian1，2，Li Guo－liang4，Xia Cun－yin5，Li Yan－li1，2，Ren Gui－yuan1，2

1.Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources，Ministry of Education／China University of Geosciences，Wuhan 430074，China 2.Faculty of Earth Resources，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China 3.Zhanjiang Branch of China National Offshore Oil Corporation Limited，Zhanjiang 524057，Guangdong，China 4.Tianjin Branch of China National Offshore Oil Corporation Limited，Tianjin 300452，China 5.Fushan Oilfield，PetroChina Company Limited，Guangzhou 510240，China

Abstract：Based on the recognition and redefinition of regional angular unconformities，staggered evolution of tectonic subsidence，impulsive activities of growth faults and the change of structural framework，the episodic rifting process and its characteristics of Paleogene in Qiongdongnan basin were revealed.Ulteriorly，the controlling of episodic rifting on the generation and evolution of sedimentary sequences was elucidated systematically in association with the comprehensive analysis on sequence stratigraphy and sedimentary filling of Paleogene.The results show that there are three rifting episodes during the rifting period of Paleogene，namely rifting episodeⅠ（S100－S80），rifting episodeⅡ（S80－S70）and rifting episodeⅢ（S70－S60），corresponding to the initial faulted period，the main faulted period and the transition faulted period respectively.The evolutionary trend of rifting activities went from weak to strong and to weak，which is characterized by intense differential subsidence of fault blocks in the early stage of rifting period，while gradually replaced by homogeneous subsidence which was controlled by a combination of regional depression and weak activities of growth faults in the later.Because of the profound influences on accommodation space，tectonic subsidence rate，synsedimentary faulting activity and palaeostructural frameworks，the multistage episodic rifting and differences of tectonic activities among different rifting episodes controlled the development of sequence stratigraphy units and sedimentary cycles at various levels，and the spatial－temporal distribution of depositional and subsidence centers as well as the composition and configuration of depositional system tracts in the sequence stratigraphic frameworks.

Qiongdongnan basin；Paleogene；episodic rifting；sedimentary filling；stratigraphy；South China Sea

book=2012,ebook=594

P542.3

A

1671－5888（2012） 04－0970－14

2011－10－01

國家自然科學(xué)基金項目（40702023）；國家“十二·五”科技重大專項（2011ZX05009－002）；中國地質(zhì)大學(xué)構(gòu)造與油氣教育部重點實驗室開放課題（TPR－2011－06）

廖計華（1984－），男，博士研究生，主要從事層序地層學(xué)和應(yīng)用沉積學(xué)研究，Tel：027－67883064，E－mail：liaojihua1120＠yahoo.cn。