珠江口盆地白云凹陷11.7～10.5Ma多期次水道特征研究

喬博，張昌民，李少華，杜家元

珠江口盆地白云凹陷11.7～10.5Ma多期次水道特征研究

喬博1，張昌民1，李少華1，杜家元2

（1長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室；2中國海洋石油總公司深圳分公司）

在珠江口盆地白云凹陷，11.7～10.5Ma發(fā)育有淺層水道。在主水道中識別出三期次一級的水道。三期水道內(nèi)部充填結(jié)構(gòu)簡單，第一期水道以側(cè)積為主，第二期和第三期水道以加積為主。在相干體基礎(chǔ)上做沿層切片來反映三期水道的整體形態(tài)，這三期水道的平面形態(tài)不同，第一期水道往下游逐漸變寬，第二期水道基本順直，第三期水道往下游逐漸變窄。通過三期水道的時空演化可以看出，該水道整體上是從西向東遷移。水道的發(fā)育主要是受到古地形的影響，此外，海平面變化和沉積物供給是控制該水道發(fā)育的重要因素。

珠江口盆地；白云凹陷；水道沉積；沉積特征；沉積演化；古地貌

隨著三維地震技術(shù)的發(fā)展，深水勘探在最近幾十年中得到迅猛的發(fā)展。水道是深水沉積中的重要元素，作為運(yùn)移通道，它將大陸架上的沉積物搬運(yùn)到深水地區(qū)［1-6］。通過地震剖面，可以看出水道在平面的幾何形態(tài)上與河道相似，也擁有一些類似于河道的特征，如點壩、側(cè)向加積體和階地等。

目前，對于深水地區(qū)的水道研究仍主要集中在淺層［7］，深層的水道由于受到地震分辨率和壓實作用的影響，其特征并不明顯。切割—充填現(xiàn)象在水道中非常常見，在主水道中通常發(fā)育有多期小水道，可將之定義為次一級水道。本文以珠江口盆地白云凹陷11.7～10.5Ma多期次水道為例，重點解剖淺層水道的內(nèi)部特征、外部形態(tài)與演化，以及控制因素。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

白云凹陷位于珠江口盆地珠二坳陷的深水區(qū)，北接番禺低隆起，南至南部隆起帶，西連云開低凸起，東鄰東沙隆起（圖1），總體上為東西走向，水深為200～2000m，面積約為2×104km2，是珠江口盆地面積最大、沉積最厚的凹陷，同時也是盆地的沉積和沉降中心。研究區(qū)位于白云凹陷的中部。從始新世到上新世，白云凹陷先后發(fā)育了以湖相、三角洲—河流沼澤相為主的文昌組、恩平組陸相地層，大規(guī)模的三角洲和濱岸相的珠海組，以及珠江組、韓江組、粵海組和萬山組的海相地層（圖2）。

圖1 白云凹陷及研究區(qū)的位置

圖2 珠江口盆地地層柱狀簡圖

在中新統(tǒng)珠江組、韓江組和粵海組中共識別了15個層序界面,分別為23.8Ma、21Ma、18Ma、17.5Ma、17.1 Ma、16.5 Ma、15.5 Ma、14.8 Ma、13.8 Ma、12.5 Ma、11.7 Ma、10.5Ma、8.5Ma、6.3Ma和5.5Ma，還有一個最大海泛面18.5Ma（圖3）。本文重點論述11.7～10.5Ma的水道沉積特征，11.7～10.5Ma對應(yīng)于韓江組上段，該段沉積以三角洲、淺海陸棚為主。

2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

對水道的刻畫主要包括兩個方面：一是內(nèi)部結(jié)構(gòu)，二是外部形態(tài)及演化。水道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究主要是通過地震剖面觀察其內(nèi)部樣式和結(jié)構(gòu)，明確水道內(nèi)的侵蝕、側(cè)積和充填方式［8-9］。

圖3 珠江口盆地中新統(tǒng)層序劃分

在11.7～10.5Ma，研究區(qū)的主水道內(nèi)部發(fā)育有三期小水道（圖4）。在圖4的A—A′剖面中：第一期水道不發(fā)育；第二期水道受到第三期水道的侵蝕和影響，內(nèi)部特征不明顯；第三期水道發(fā)育完整。在B—B′剖面中：第一期水道發(fā)育，對基底進(jìn)行侵蝕；三期水道整體上是向右側(cè)遷移。在C—C′剖面中：三期水道發(fā)育完整；在第二期水道的左側(cè)翼部和第三期水道的底部有黑色的強(qiáng)反射點。在D—D′剖面中：第三期水道逐漸消亡；第一期和第二期水道發(fā)育。研究區(qū)中的主水道并沒有像通常的水道那樣擁有明顯的侵蝕基底、內(nèi)側(cè)天然堤、外側(cè)天然堤和軸部河道四大要素，它主要只包括侵蝕基底和軸部河道，天然堤不發(fā)育，以側(cè)積、加積沉積為主，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為簡單。第一期水道表現(xiàn)為從左向右的側(cè)積，第二期和第三期水道以加積為主。

整體上來說，隨著時間的推移，第一期水道規(guī)模逐漸增大，寬度變寬，深度也逐漸增大。第二期水道是這三期水道中規(guī)模最大的，只是它的內(nèi)部特征受到第三期水道的改造，越往南其受到的影響越小，內(nèi)部特征越明顯。第三期水道是這三期水道中最完整的，其規(guī)模整體上逐漸變小，內(nèi)部充填特征也從最初的復(fù)雜逐漸變得簡單。

3 外部形態(tài)及演化

圖4 研究區(qū)層序界面SB11（11.7Ma）往上10ms的均方根屬性圖和四個位置地震剖面

在對水道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)刻畫之后，水道的外部形態(tài)雕刻及時空演化就成了水道研究的另一個重要方面。對水道外部形態(tài)進(jìn)行刻畫的方法很多，如作沿層屬性圖、層間屬性圖和切片圖等［10-12］。

對研究區(qū)11.7～10.5 Ma期間形成的水道，筆者也嘗試了多種方法，最終選定在相干體的基礎(chǔ)上做沿層切片來刻畫水道的形態(tài)。具體方法是，首先對整個水道體做出相干體，再以三期水道的基底面為起始界面，向上做沿層切片。其中底界面的沿層切片最能反映每一期的水道形態(tài)（圖5）。從切片圖上可以看出：第一期水道北部窄，往南逐漸變寬，而且水道從北向南發(fā)育時逐漸往西側(cè)遷移（圖5a）；第二期水道整體上是近南北走向，寬窄基本一致，往南略微變寬（圖5b）；第三期水道為北西至南走向，水道越往南越窄（圖5c）。

對水道形態(tài)的刻畫，只是針對某一特定時期，它可準(zhǔn)確反映出該時期水道的位置和形態(tài)，但要研究其時空演化，還需要在此基礎(chǔ)上，對不同時期水道的形態(tài)進(jìn)行分析［13-15］。將三期水道疊合起來，可以清晰地看出這三期水道的演化過程（圖6）。三期水道的彎曲度都不大，第一期和第三期略微彎曲，第二期基本順直。三期水道整體上是從左往右遷移。

4 控制因素

水道的形態(tài)和演化受到很多因素的影響，如古地貌、海平面變化、構(gòu)造運(yùn)動和斷層活動、氣候和自生因素等［16-20］。

水道的發(fā)育首先受控于古地貌。古地貌引導(dǎo)了水道中的流體，它會對水道中流體的方向、速度、容量等產(chǎn)生影響，進(jìn)而決定水道的形態(tài)和發(fā)育［19-20］。在深海環(huán)境中，進(jìn)行古地貌的恢復(fù)，不用考慮剝蝕的影響，而只需要考慮壓實。有的時候雖然沒有進(jìn)行壓實恢復(fù)，但是時間構(gòu)造圖還是能反映當(dāng)時的古地貌，大致反映出當(dāng)時的地形起伏。通過研究區(qū)附近水道的時間構(gòu)造圖（圖7）可以看出，在研究區(qū)的西南角確實有溝槽發(fā)育，這和第一期水道的位置基本重疊，反映了該水道至少在剛開始是受到當(dāng)時古地貌的強(qiáng)烈控制的。

此外，在11.7～10.5Ma，研究區(qū)并無大的構(gòu)造運(yùn)動和氣候變化，這兩個因素對水道的發(fā)育基本沒有影響。海平面變化和自生因素（沉積物供給）則成為兩個主要的影響因素。

圖5 研究區(qū)三期水道底界面沿層切片圖

圖6 研究區(qū)三期水道疊合演化圖

（1）海平面變化

在海洋沉積學(xué)研究中，海平面變化（海平面上升/下降、上升/下降的持續(xù)時間、上升/下降的幅度）是深水沉積的首要影響因素，它通過影響可容納空間的增減及可容納空間的變化速率來影響沉積物向盆地方向的供給，進(jìn)而綜合控制沉積體系的發(fā)育。

在11.7Ma時，海平面在該界面上下有獨(dú)特的變化特征（圖8）：12～11.7 Ma時，海平面小幅下降；11.4Ma時出現(xiàn)11.7～10.5Ma層序中的最大海泛面；11.7～11.4Ma時，海平面迅速上升，從-90 m左右上升到-40m左右，上升幅度大、時間短、速度快；11.4～10.5Ma時，海平面下降，從-40m左右又下降到-95m左右，下降幅度大，但是時間長，速度相對較慢。在海平面大幅緩慢下降過程中，陸架上的沉積物能夠充分地往盆地方向搬運(yùn)，最終在水道中沉積下來，對水道予以充填。

圖7 研究區(qū)附近水道的時間構(gòu)造圖

（2）自生因素（沉積物供給）

沉積物供給也是控制深水沉積的重要因素。研究區(qū)中的水道位于11.7Ma時的陸架坡折以下，遠(yuǎn)離古珠江三角洲（圖9a），古珠江三角洲對水道的沉積物質(zhì)供給相對比較匱乏。11.7～10.5Ma，白云凹陷整體上為淺海陸棚相，甚至半深海相、深海相，而且通過距離該水道最近的A井11.7～10.5Ma時段的測井曲線，可以看出該時期主要以泥質(zhì)沉積為主（圖9b）。這些特征均表明在該水道中的沉積物主要是泥質(zhì)，并以加積充填方式為主。

圖8 珠江口盆地海平面升降曲線

5 結(jié)論

（1）在11.7～10.5Ma珠江口盆地白云凹陷發(fā)育的淺層水道中，發(fā)現(xiàn)有三期、次一級的水道，這三期水道內(nèi)部的充填方式以側(cè)積和加積為主，其中第一期水道主要為側(cè)積，第二期和第三期水道主要為加積。

（2）通過將三期水道疊合，發(fā)現(xiàn)水道整體上是從西向東遷移。

（3）古地貌對于11.7～10.5 Ma的水道發(fā)育起到?jīng)Q定性的作用。此外，海平面變化和沉積物供給也是研究區(qū)內(nèi)水道的兩個主要影響因素。在11.7Ma之后海平面緩慢下降時期，水道逐漸形成并被充填，該水道遠(yuǎn)離古珠江三角洲，并位于陸架坡折以下，因而水道沉積物供給匱乏；水道內(nèi)充填偏泥質(zhì)，且多以加積方式沉積下來。

圖9 研究區(qū)附近（白云凹陷）11.7～10.5Ma的沉積表征

（4）淺層水道的研究可為深層水道的研究提供更多的指導(dǎo)和借鑒。

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編輯：張躍平

Feature of the 11.7-10.5Ma Multi-phase Shallow Water Channels in Baiyun Sag,Pearl River Mouth Basin

Qiao Bo,Zhang Changmin,Li Shaohua,Du Jiayuan

The 11.7-10.5Ma Shallow-water channels are developed in Baiyun Sag,Pearl River Mouth Basin.Three phases of the secondary channels are identified in main channels.These secondary channels are of simply filling architectures.The fillings of the first phase channels are characterized by lateral accretion and the fillings of the second and the third phase channels by aggradation.Based on the coherence cubes,the entire shapes of the three phases of channels are reflectd by the thin sections along a layer.These phases of channels display different plane shapes.The first one is getting wide to down stream,the second one is nearly straight,and the third one is getting narrow to down stream.In the spatial and temporal evolutions,the three phases of channels show that the main channels generally migrate from the west toward the east.The development of channels is closely affected by the paleotopography.Besides, sea level changes and sediment supply are the important factors influencing development of the channels.This research result of the shallow-water channels is helpful to improve the research of deep-water channels.

Shallow water channel;Channel sediment;Sedimentary evolution;Paleotopography;Baiyun Sag;Pearl River Mouth Basin

P736.21

A

10.3969/j.issn.1672-9854.2013.04.010

1672-9854(2013)-04-0069-06

2013-06-25；改回日期：2013-09-05

本文受國家“十二五”重大專項“白云北坡陸架坡折帶地層巖性油氣藏的識別和預(yù)測”（編號：2011ZX05023-002-007）資助

喬博：1987年生，現(xiàn)為長江大學(xué)在讀博士研究生，研究方向為沉積學(xué)與層序地層學(xué)。通訊地址：434023湖北省荊州市長江大學(xué)東校區(qū)904信箱

Qiao Bo：male,D Sc degree in progress at Yangtze University.Add:Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources of the Ministry of Education,Yangtze University,Jingzhou,Hubei,434023,China