珠江口盆地惠州凹陷裂后期沉降特征及成因分析

王聰，梅廉夫，陳漢林，施和生，舒譽(yù)，劉海倫，王輝

(1. 浙江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州，310027；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢，430074；3. 中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司，廣東 廣州，510240；4. 中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶事業(yè)部，陜西 西安，710201)

珠江口盆地惠州凹陷裂后期沉降特征及成因分析

王聰1,2，梅廉夫2，陳漢林1，施和生3，舒譽(yù)3，劉海倫2，王輝4

(1. 浙江大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州，310027；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢，430074；3. 中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司，廣東 廣州，510240；4. 中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶事業(yè)部，陜西 西安，710201)

為了認(rèn)識(shí)惠州凹陷裂后期的整體沉降規(guī)律，運(yùn)用回剝法對(duì)惠州凹陷的25口鉆井和24口虛擬井進(jìn)行沉降分析，計(jì)算不同沉積時(shí)期的沉降速率，分析裂后期沉降中心分布及遷移規(guī)律。研究結(jié)果表明：惠州凹陷裂后期沉降具有幕式特征，根據(jù)沉降曲線將其劃分為3幕：裂后熱穩(wěn)定沉降幕(珠海組—珠江組下段)、加速沉降I幕(珠江組上段—韓江組)、加速沉降II幕(粵海組—第四系)。裂后期沉降中心呈現(xiàn)出明顯的自NE向SE方向順時(shí)針遷移規(guī)律。結(jié)合裂后期區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)、物源區(qū)以及沉積通量的分析，認(rèn)為惠州凹陷周緣板塊的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征以及板塊重組事件，對(duì)裂后期幕式沉降過(guò)程起到一定的控制作用，而珠江流域沉積通量的增加也可能是裂后期加速沉降的誘因之一。

加速沉降；裂后期；惠州凹陷；珠江口盆地

惠州凹陷位于南海北部珠江口盆地珠一坳陷內(nèi)，整體走向近東西向，面積為7 400 km2，是南海北部被動(dòng)大陸邊緣重要的富生烴凹陷[1?2]，具有獨(dú)特的地球動(dòng)力學(xué)環(huán)境，其形成演化對(duì)于揭示珠江口盆地及其周緣演化歷史和地球動(dòng)力學(xué)過(guò)程具有十分重要的作用。沉降是形成盆地的前提，沒(méi)有沉降就沒(méi)有沉積盆地的形成，盆地沉降史的研究一直以來(lái)都是含油氣盆地分析的重要問(wèn)題之一[3]。MCKENZIE[4]針對(duì)伸展盆地的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征提出一維伸展盆地模型，該模型探討了巖石圈伸展、減薄、軟流圈上隆、盆地沉降及其相應(yīng)的熱歷史之間的定量關(guān)系，并將盆地的沉降過(guò)程分為同裂陷沉降(syn-rift)過(guò)程和裂后沉降(post-rift)過(guò)程，為盆地分析提供了新的方法和思路。同裂陷沉降主要是斷層控制，其作用過(guò)程是瞬時(shí)的；而裂后沉降則受到巖石圈熱收縮作用、沉積負(fù)載作用以及海平面、古水深影響，其沉降速率隨時(shí)間呈冪指數(shù)率減小。然而，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)世界上不同地區(qū)的伸展盆地沉降過(guò)程進(jìn)行分析，用不同手段和方法揭示裂后期沉降幕次和沉降速率，結(jié)果顯示，伸展盆地裂后期的沉降要比Mckenzie標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測(cè)值大的多，并且表現(xiàn)為多幕、加速沉降演化的特點(diǎn)。如北大西洋周緣地區(qū)的美洲大西洋邊緣、蘇格蘭盆地、西格陵蘭邊緣和北海盆地[5?6]；南非洲Cape和Karoo盆地[7]；Pattani盆地和Malay盆地[8]；鶯歌海盆地[9]；瓊東南盆地[10?11]以及珠江口盆地[12]。這些研究表明斷陷盆地裂后期加速沉降具有普遍性。在惠州凹陷周邊的西江凹陷、白云凹陷、東沙隆起[13?16]也存在裂后期加速沉降的特征，為了了解惠州凹陷裂后沉降的時(shí)空分布特點(diǎn)和形成機(jī)制以及其與周邊地區(qū)裂后期沉降的異同，本文作者采用回剝法對(duì)惠州凹陷裂后期沉降史進(jìn)行模擬，計(jì)算出凹陷不同部位的沉降量，厘定裂后期沉降幕次，分析裂后期沉降中心的分布和遷移規(guī)律，并對(duì)其沉降特征成因進(jìn)行探討。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

珠江口盆地位于南海北部大陸邊緣，東鄰臺(tái)灣島，西鄰海南島，呈北東向—南西向展布，長(zhǎng)750 km，寬300 km，面積約為17.5×104km2?；诪楣派约爸猩鷱?fù)雜褶皺基底，主控?cái)嗔洋w系呈NE向，坳陷內(nèi)部NWW向斷裂發(fā)育，兩組斷層共同作用控制了盆地“南北分帶、東西分塊”構(gòu)造格局。盆地劃分5個(gè)構(gòu)造單元：北部隆起帶、北部坳陷帶、中央隆起帶、南部坳陷帶、南部隆起帶。珠江口盆地新生代經(jīng)歷了神狐運(yùn)動(dòng)、珠瓊一幕運(yùn)動(dòng)、珠瓊二幕運(yùn)動(dòng)、南海運(yùn)動(dòng)以及東沙運(yùn)動(dòng)5次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，其形成演化可劃分為3個(gè)階段：晚白堊世—早漸新世時(shí)期的斷陷階段、晚漸新世—早中新世的凹陷沉降階段及中中新世以來(lái)的塊斷升降階段。

圖1　珠江口盆地惠州凹陷構(gòu)造位置圖(據(jù)陳長(zhǎng)民等[18]修改)Fig. 1 Structure location map of Huizhou depression,Pearl River Mouth basin (after CHEN Changmin, et al[18]modify)

惠州凹陷位于北部坳陷帶珠一坳陷中部，走向?yàn)楸睎|向，其西北部與北部斷階帶相鄰，南部與東沙隆起相接，東部通過(guò)惠陸低凸起與陸豐凹陷相鄰，西部緊鄰西江凹陷(圖1)。地震、鉆井和生物地層等多項(xiàng)地質(zhì)資料揭示，惠州凹陷地層由前第三系基底和新生代的沉積蓋層構(gòu)成?；讕r性較為復(fù)雜，安山巖、花崗巖、英安巖以及變質(zhì)巖都有分布[17]。沉積蓋層從老到新依次為古近系始新統(tǒng)文昌組、始—漸新統(tǒng)恩平組、漸新統(tǒng)珠海組，新近系中新統(tǒng)珠江組下段、珠江組上段、韓江組、粵海組以及上新統(tǒng)萬(wàn)山組和第四系[18]?；葜莅枷菥哂辛己玫某刹貤l件，生烴層系為文昌組和恩平組；儲(chǔ)集層為珠海組、珠江組下段以及珠江組上段的砂巖層；蓋層為珠海組、珠江組上段和韓江組的部分泥質(zhì)巖層；圈閉類(lèi)型主要有披覆背斜構(gòu)造圈閉、逆牽引背斜構(gòu)造圈閉、巖性圈閉和生物礁地層圈閉。

圖2　珠江口盆地惠州凹陷綜合柱狀圖(據(jù)陳長(zhǎng)民等[18]修改)Fig. 2 Strata histogram of Huizhou depression,Pearl River Mouth basin (after CHEN Changmin, et al[18]modify)

2　沉降史分析

2.1沉降史分析的基本原理

盆地沉降史是通過(guò)對(duì)盆地沉降不同地質(zhì)時(shí)期沉降量的分析，恢復(fù)地質(zhì)歷史時(shí)期地層的形態(tài)特征以及沉降速率隨時(shí)間的變化特征，再現(xiàn)盆地的地質(zhì)歷史。沉降史分析可以用來(lái)研究盆地沉降的構(gòu)造驅(qū)動(dòng)機(jī)制，分析盆地的形成和演化，以及研究含油氣盆地的熱演化史，預(yù)測(cè)油氣的生成窗口[3]。在沉積盆地沉降史分析中，沉積盆地的總沉降量主要受到構(gòu)造作用、均衡作用、沉積物壓實(shí)、古水深以及海平面變化等因素的影響。因此，在進(jìn)行沉降史模擬的過(guò)程中，考慮到這些因素對(duì)模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度產(chǎn)生的影響，必須對(duì)沉積物壓實(shí)、古水深、海(湖)平面以及負(fù)載沉降進(jìn)行校正。

2.1.1沉積物壓實(shí)校正

沉積物在壓實(shí)過(guò)程受到巖性、超壓以及成巖作用等因素的影響，其中，巖性為最為主要的影響因素。對(duì)地層進(jìn)行壓實(shí)校正時(shí)，假定地層厚度減小僅僅是孔隙體積變小引起的，即地層厚度減小是由深度決定的，而且認(rèn)為地層的壓實(shí)過(guò)程是不可逆轉(zhuǎn)的。在正常的壓實(shí)情況下，孔隙度和深度的關(guān)系服從指數(shù)分布：

其中：φ為深度為Z時(shí)的孔隙度；0φ為表面孔隙度；

C為壓實(shí)系數(shù)；0φ和C主要與巖性有關(guān)。

2.1.2沉積物負(fù)載校正

盆地沉降過(guò)程受到地殼均衡補(bǔ)償作用的影響。當(dāng)沉積盆地空間被沉積物充填時(shí)，隨著沉積物重量的增加，使基底進(jìn)一步下沉，從而形成被動(dòng)增加的沉降，即由沉積物負(fù)載所引起的沉降[3]。假定巖層的孔隙度為φ，則巖層的密度為

多層沉積層的平均密度為

其中：ρw為水密度(kg/m3)；ρsg為沉積物顆粒密度(kg/m3)；s為校正后的厚度(m)；為每個(gè)單層的厚度(m)。假設(shè)構(gòu)造沉降為Z，盆地被水充填，盆地中的水被沉積物代替后沉降為s，若只考慮局部均衡，則有

式中：mρ為地幔密度(kg/m3)。

2.1.3古水深及海平面變化校正

在沉積物沉積過(guò)程中，其沉積界面處于水下一定深度，沉積物厚度并不能真實(shí)反映其沉降深度，需要排除古水深的影響。估計(jì)古水深主要通過(guò)沉積相、古生物組合以及地震剖面上的反射結(jié)構(gòu)特征來(lái)估算古水深。在獲得古水深資料的基礎(chǔ)上，將沉積物的厚度直接加上古水深，可以得到真正的深度。若海平面發(fā)生變化，則此時(shí)得到的總沉降曲線并不能代表盆地總沉降，需要消除海平面變化造成的影響；若海平面上升，則總沉降量減去上升量；若海平面下降，則總沉降量加上下降量。

2.2沉降史模擬參數(shù)設(shè)定

模型和參數(shù)的選取是進(jìn)行模擬的基礎(chǔ)，對(duì)于模擬的結(jié)果起著至關(guān)重要的作用。本次研究運(yùn)用EBM盆地模擬系統(tǒng)，選取Airy均衡模型，對(duì)惠州凹陷裂后期地層進(jìn)行了沉降史回剝分析，各個(gè)模擬參數(shù)的設(shè)定如下。

2.2.1地層界面深度和地層年齡

考慮到鉆井在盆地內(nèi)部分布不均，為更好地了解惠州凹陷沉降時(shí)空分布規(guī)律，在分析研究區(qū)25口鉆井的基礎(chǔ)上，從穿過(guò)研究區(qū)主要構(gòu)造單元的4條地震剖面建立了24口虛擬井(圖3)。其方法是在地震剖面上按照一定間距進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)采集，然后結(jié)合研究區(qū)速度譜進(jìn)行時(shí)?深轉(zhuǎn)換，得出每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)上各個(gè)層位的底界面深度。每口虛擬井巖性物性參數(shù)參考附近井的資料數(shù)據(jù)。研究區(qū)地層的組段、層序界面以及相應(yīng)的地質(zhì)年代參考文獻(xiàn)[19]。

2.2.2地層巖石物理參數(shù)設(shè)定

根據(jù)珠江口盆地惠州凹陷古近紀(jì)以來(lái)的沉積古地理環(huán)境、古生物孢粉化石以及鉆井取芯資料，參考文獻(xiàn)[20]在北海盆地所確定的不同巖性的孔隙度、壓實(shí)系數(shù)和密度數(shù)據(jù)，確定了研究區(qū)不同層位的巖石物理參數(shù)(表1)。

2.2.3古水深校正和海平面變化

通常，古水深是通過(guò)古生物資料來(lái)確定。但是，古生物資料只能確定一個(gè)較大的范圍，會(huì)對(duì)沉降歷史模擬產(chǎn)生影響。為降低古水深對(duì)沉降模擬造成的誤差，25口鉆井古水深基于鉆井的古生物資料、三維地震層序研究和中海油深圳分公司提供的沉積相圖來(lái)確定。24口模擬井的古水深主要依據(jù)地震層序和沉積相圖來(lái)確定，并用相鄰鉆井資料來(lái)校正。海平面變化參考秦國(guó)權(quán)[21]的海平面變化曲線，對(duì)海平面變化進(jìn)行校正(表1)。

3　模擬結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)惠州凹陷的25口鉆井和24口虛擬井的回剝模擬，得到了各剖面裂后期(30.0 Ma以來(lái))不同時(shí)期的沉降曲線，并計(jì)算出各時(shí)期的沉降速率(圖4)?？傮w來(lái)看，惠州凹陷的沉降過(guò)程呈現(xiàn)一定的規(guī)律性：珠海組沉降速率為80～100 m/Ma，構(gòu)造沉降量占總沉降量的30%～40%。珠江組下段沉降速率與珠海組相比略有下降，基本在50～80 m/Ma之間，而構(gòu)造沉降量所占比例有所增加，為40%～50%。珠江組上段沉降速率迅速加快，增大到200～360 m/Ma，該時(shí)期的構(gòu)造沉降量占總沉降量的30%左右。到韓江組沉積時(shí)，沉降速率有所減小，但也依然具有較高的沉降速率，基本維持在120～230 m/Ma?；浐＝M—第四系沉降速率明顯減小，但也維持在較高的沉降速率，最大沉降速率為180 m/Ma，而此時(shí)期的構(gòu)造沉降量占總構(gòu)造沉降量的比例為30%～40%。從沉降史反演結(jié)果可以看出：沉降速率呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律：從珠海組—珠江組下段到珠江組上段—韓江組再到粵海組—第四系，沉降速率先逐漸增大后又逐漸減小，并在珠江組上段達(dá)到最大值。

圖3　地震剖面簡(jiǎn)圖及虛擬井位置Fig. 3 Simplified seismic section and the locations of virtual wells

表1　惠州凹陷沉降史模擬參數(shù)Table 1 Simulation parameters of subsidence history in Huizhou depression

惠州凹陷裂后期沉降曲線如圖5所示。從圖5可見(jiàn)：裂后期的沉降曲線與典型的裂谷盆地不同，沉降曲線在不同時(shí)期發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)折，曲線斜率先增大而后減小，表現(xiàn)為“Z”字形，反映裂后期沉降速率經(jīng)歷“慢—快—慢”的特征。因此，將惠州凹陷的裂后期沉降劃分為3幕：1) 珠海組(30.0～23.8 Ma)—珠江組下段(23.8～18.5 Ma)的裂后穩(wěn)定沉降幕；2) 珠江組上段(18.5～16.0 Ma)—韓江組(16.0～10.2 Ma)的加速沉降Ⅰ幕；3) 粵海組(10.2～5.3 Ma)—第四系(1.8～0 Ma)的加速沉降Ⅱ幕。

圖4　不同井位裂后期沉降速率Fig. 4 Post-rift subsidence rates of different wells

圖5　裂后期沉降速率與沉降曲線圖Fig. 5 Post-rift subsidence rates and curves

4　裂后期沉降速率平面特征

綜合鉆井和虛擬井的沉降速率，編制了惠州凹陷不同沉積時(shí)期的沉降速率等值線圖(圖6)。在珠海組沉積時(shí)期，整體呈現(xiàn)出西部沉降速率大，東部沉降速率小的趨勢(shì)。西部沉降速率為80～100 m/Ma，最大值可達(dá)120 m/Ma，東部沉降速率為60～80 m/Ma。全區(qū)發(fā)育多個(gè)沉降中心，集中在西部，其長(zhǎng)軸方向呈NE向。珠江組下段沉降特征繼承性發(fā)育珠海組沉降特征，沉降速率在50～80 m/Ma之間，沉降速率最大值位于西部，達(dá)到90 m/Ma。凹陷中心沉降速率在50 m/Ma左右。全區(qū)發(fā)育2個(gè)沉降中心，長(zhǎng)軸方向?yàn)镹NE向，都位于西部。到珠江組上段沉積時(shí)期，沉降速率突然增大，基本上在200～360 m/Ma之間，與珠江組下段相比，沉降速率增大4倍。該時(shí)期沉降中心位于凹陷中部，呈圓形分布。韓江組沉積時(shí)期，沉降速率較珠江組上段沉積期變小，但也具有較高的沉降速率，保持在120～230 m/Ma之間。全區(qū)發(fā)育多個(gè)沉降中心，長(zhǎng)軸方向?yàn)镹NW向，位于凹陷中部?；浐＝M沉積時(shí)期，沉降速率明顯變小，維持在60～120 m/Ma之間。全區(qū)發(fā)育1個(gè)沉降中心，位于凹陷中部，其長(zhǎng)軸方向?yàn)镹NW向。與韓江組沉積時(shí)期相比，該時(shí)期的沉降中心數(shù)量明顯減少，并且向北偏移。萬(wàn)山組和第四系，沉降速率呈現(xiàn)從凹陷中部向東西兩邊逐漸變小的趨勢(shì)，保持在90～160 m/Ma之間。全區(qū)發(fā)育1個(gè)沉降中心，其長(zhǎng)軸方向?yàn)镹W向。與粵海組沉積時(shí)期相比，該時(shí)期的沉降中心具有繼承性，只是略向北遷移。

綜合對(duì)比裂后期不同地層沉積時(shí)期的沉降速率平面圖可以看出：惠州凹陷裂后期沉降速率整體呈現(xiàn)“西高東低”的平面特征。在不同地層沉積時(shí)期，沉降速率變化較大，經(jīng)歷了由慢到快再到慢的波動(dòng)過(guò)程。同時(shí)，沉降中心呈現(xiàn)明顯的遷移規(guī)律，數(shù)量上呈現(xiàn)“多沉降中心—單一沉降中心—多沉降中心—單一沉降中心”的幕式旋回，空間上呈現(xiàn)順時(shí)針?lè)较蜻w移特征，由先向NE方向遷移到向SE方向遷移(圖7)。

5　討論

圖6　惠州凹陷不同沉積時(shí)期沉降速率等值線圖Fig. 6 Subsidence rates in different sedimentary periods of Huizhou depression

圖7　裂后期沉降中心分布及遷移路線Fig. 7 Distribution and migration of post-rift subsidence centers

針對(duì)裂后期沉降演化過(guò)程的分析，尤其是裂后期異常沉降的現(xiàn)象，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了各種解釋模式，主要包括板塊構(gòu)造重組事件以及板塊之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的板內(nèi)擠壓應(yīng)力、上地幔次生流作用、下地殼流作用、動(dòng)力地貌作用、巖漿侵入作用等[22?24]。

XIE等[9]認(rèn)為珠江口盆地陸架區(qū)裂后異常沉降量為300～700 m，并認(rèn)為沉降與動(dòng)力沉降以及后期的巖漿事件有關(guān)。SHI等[24]認(rèn)為發(fā)生在白云凹陷17.0 Ma左右的加速沉降，與17.0 Ma左右的一期巖漿活動(dòng)事件有關(guān)，在高密度巖漿活動(dòng)之后能夠立即導(dǎo)致明顯的沉降。珠江口盆地珠一坳陷、珠二坳陷、番禺低凸起等地區(qū)的火山巖年代學(xué)研究表明[25]，大部分火山巖的年齡為古近紀(jì)，惠州凹陷最年輕的火山巖年齡為(41.1±0.7) Ma，這就表明至少在中中新世期間(18.5～16.0 Ma)，惠州凹陷并沒(méi)有發(fā)生廣泛的巖漿活動(dòng)事件，因此，18.5 Ma以來(lái)的加速沉降可能并不完全是由巖漿活動(dòng)所導(dǎo)致的。本文從惠州凹陷周緣板塊的重組以及沉積物源的通量變化入手，探討影響裂后期沉降的可能因素。

5.1區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)影響

惠州凹陷周邊地區(qū)沉降史研究表明，惠州凹陷周邊的西江凹陷、番禺低凸起、白云凹陷以及東沙隆起在裂后期間都發(fā)生了加速沉降(圖8)，其中，西江凹陷、番禺低凸起在18.5～16.0 Ma時(shí)期，沉降速率達(dá)到最大值，這與惠州凹陷的時(shí)期是一致的。白云凹陷在17.5～15.5 Ma裂后沉降也存在加速沉降，表明珠江口盆地在中新世期間可能發(fā)生過(guò)重大的構(gòu)造事件[12]。從惠州凹陷及其周緣所處的構(gòu)造背景來(lái)看，控制其形成演化的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的主要力源來(lái)自于太平洋板塊向歐亞板塊的俯沖、菲律賓海板塊向歐亞板塊的俯沖碰撞以及印度?歐亞板塊碰撞產(chǎn)生的遠(yuǎn)程效應(yīng)。研究表明，當(dāng)板塊俯沖速率大時(shí)，盆地伸展緩慢，沉降幅度小；當(dāng)板塊俯沖速率小時(shí)，盆地伸展加快，沉降幅度大[26]。在晚漸新世—中新世早期，印度板塊和歐亞板塊的碰撞速率保持在60 mm/a[27]，太平洋板塊對(duì)歐亞板塊的俯沖速率較大，而菲律賓海板塊該時(shí)期沒(méi)有影響到歐亞板塊，該期盆地的伸展相對(duì)較小，沉降幅度小，盆地在該期處于穩(wěn)定的熱沉降期(圖9)。早中新世時(shí)，印度板塊和歐亞板塊的碰撞速率由原來(lái)的60 mm/a下降到45 mm/a，會(huì)聚角度由S—N向NE—SW方向偏移[24]，太平洋板塊對(duì)歐亞的俯沖速率保持在90 mm/a[28]，由于印度和歐亞板塊會(huì)聚速率的減小，導(dǎo)致南海擴(kuò)張中心遷移、擴(kuò)張速率發(fā)生變化，其遠(yuǎn)程效應(yīng)可能引起珠江口盆地在該期存在一期較大的伸展活動(dòng)，造成該時(shí)期發(fā)生區(qū)域性的加速沉降。自晚中新世以來(lái)，印度板塊和歐亞板塊的碰撞速率有所增加，太平洋板塊的俯沖速率也大幅度增加，菲律賓海板塊與歐亞板塊發(fā)生碰撞。在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的支配下，珠江口盆地發(fā)生1次局部性的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)即東沙運(yùn)動(dòng)[29]，使珠江口盆地北緣NEE向斷層、NWW向斷層以及南部NWW向斷層活化[18?19]，導(dǎo)致塊斷升降，造成該期具有較高的沉降速率。因此，惠州凹陷周緣板塊的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征以及板塊重組事件，導(dǎo)致該區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生動(dòng)態(tài)的變化，對(duì)裂后期幕式沉降過(guò)程起到一定的控制作用。

圖8　惠州凹陷與周邊地區(qū)30 Ma以來(lái)沉降史及珠江沉積通量變化Fig. 8 Subsidence history of Huizhou depression and surroundings and sediment flux variation of Pearl River since 30 Ma

圖9　惠州凹陷裂后期沉降速率與周緣板塊會(huì)聚速率對(duì)比Fig. 9 Post-rift subsidence rates of Huizhou depression and convergence rates of surrounding plates

5.2沉積通量變化的影響

WESTAWAY等[23]通過(guò)數(shù)值模擬的方法認(rèn)為下地殼在沉積速率很大的裂后初期可能發(fā)生從裂谷中心向外的側(cè)向流動(dòng)，裂谷會(huì)發(fā)生進(jìn)一步沉降，相應(yīng)的莫霍面會(huì)抬升；當(dāng)下地殼的物質(zhì)流出大于沉積物的充填時(shí)，即地殼的減薄作用大于伸展作用，盆地發(fā)生異常沉降?；葜菽喜康腛DP1148站和PY33井沉積物Nd(0)值顯示，南海北部地區(qū)漸新世時(shí)期沉積物主要以華南沿海地區(qū)為主要源區(qū)，而到中新世以后沉積物源區(qū)向華南內(nèi)部擴(kuò)展[30]?；葜莅枷菪陆o(jì)沉積物源研究也表明，珠江組上段和下段的物源方向發(fā)生過(guò)轉(zhuǎn)變[31]，從18.5 Ma開(kāi)始，東沙隆起區(qū)火山活動(dòng)停止輸送物源，開(kāi)始發(fā)育生物碎屑碳酸鹽巖沉積[32]，惠州凹陷物源來(lái)自珠江流域。此時(shí)，珠江源區(qū)拓展到青藏高原東麓的云貴高原碳酸鹽巖，流域范圍擴(kuò)大、向西溯源侵蝕加劇，珠江來(lái)源物突然增多[33](圖8)，沉積速率的加速增長(zhǎng)影響了地殼的地?zé)幔⑹古璧貕毫υ黾?，這種變化增加了下地殼流動(dòng)的側(cè)向壓力梯度，導(dǎo)致下地殼可能發(fā)生由盆地向物源區(qū)的側(cè)向流動(dòng)，造成更大的可容空間。而在此期間，喜馬拉雅山脈發(fā)生快速的剝蝕作用[34]，季風(fēng)作用加緊，珠江物源區(qū)—青藏高原東部這一時(shí)期發(fā)生過(guò)加速隆升[35]，因此，存在下地殼流從沉積盆地向物源區(qū)的流動(dòng)的可能，從而可能成為惠州凹陷在18.5～16 Ma期間加速沉降的誘因之一。

6　結(jié)論

1) 惠州凹陷裂后期沉降具有幕式特征：從珠海組—珠江組下段到珠江組上段?韓江組再到粵海組—第四系，沉降速率先逐漸增大后又逐漸減小，并且在珠江組上段達(dá)到最大值。根據(jù)沉降曲線將其劃分為3幕：珠海組—珠江組下段沉積時(shí)期的裂后熱穩(wěn)定沉降幕、珠江組上段—韓江組沉積時(shí)期的加速沉降Ⅰ幕、粵海組—第四系沉積時(shí)期的加速沉降Ⅱ幕。同時(shí)，裂后期沉降中心具有明顯的遷移規(guī)律，沉降中心數(shù)量上呈現(xiàn)“多沉降中心—單一沉降中心—多沉降中心—單一沉降中心”的旋回特征，空間上呈現(xiàn)出“邊界斷層一側(cè)—凹陷內(nèi)部—內(nèi)部斷層一側(cè)”的順時(shí)針遷移規(guī)律。

2) 惠州凹陷裂后期加速沉降幕與周邊白云凹陷、西江凹陷、番禺低凸起及東沙隆起等區(qū)域沉降特征相一致，并且與周緣板塊的會(huì)聚速率相耦合，認(rèn)為惠州凹陷周緣板塊的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征以及板塊重組事件，對(duì)裂后期幕式沉降過(guò)程起到一定的控制作用。同時(shí)，珠江流域沉積通量的變化與裂后期加速沉降幕相一致，認(rèn)為沉積通量的增加可能是裂后期加速沉降的誘因之一。

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(編輯 趙俊)

Post-rift subsidence history and mechanism of Huizhou depression in the Pearl River Mouth Basin

WANG Cong1,2, MEI Lianfu2, CHEN Hanlin1, SHI Hesheng3, SHU Yu3, LIU Hailun2, WANG Hui4
(1. School of Earth Sciences, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China; 2. Key Laboratory of Tectonic and Petroleum Resource of the Ministry of Education, China University of Geoscience, Wuhan 430074, China; 3. Shenzhen Branch of CNOOC Ltd, Guangzhou 510240, China; 4. Changqing Business, China Petroleum Logging Co., Ltd, Xi’an 710201, China)

In order to master the whole post-rift subsidence law of Huizhou depression, 25 drilling boreholes and 24 virtual boreholes were analyzed via back-stripping method, and subsidence rates of different sedimentary periods were calculated and spatial-temporal variations of the subsidence were discussed. The result indicates that the Huizhou depression undergoes the episodic subsidence in the post-rift stage. The subsidence process can be divided into three substages by subsidence curve. The post-rift stable thermal subsidence episodic is the sedimentary period of Zhuhai Formation and lower Zhujiang Formation. The accelerated subsidence episodic I is the sedimentary period of upper Zhujiang Formation and Hanjiang Formation. The accelerated subsidence episodic II is the sedimentary period of Yuehai Formation, Wanshan formation and Quaternary. Post-rift subsidence centers present obvious clockwise migration from northeast to southeast. Based on the regional stress field, provenance and sediment flux, it can be inferred that the movement and regeneration of the surrounding plates may play an important role in the episodic subsidence process. Meanwhile, the increase of the sediment flux of Pearl River may be one of the reasons for post-rift accelerated subsidence. Key words: accelerated subsidence; post-rift; Huizhou depression; Pearl River Mouth basin

P542; P736

A

1672?7207(2016)03?0807?12

10.11817/j.issn.1672-7207.2016.03.014

2015?03?17；

2015?05?21

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05023?001?015) (Project(2011ZX05023?001?015) supported by National Science and Technology Major Program of China)

梅廉夫，博士生導(dǎo)師，從事盆地構(gòu)造分析和石油構(gòu)造分析的研究；E-mail: lfmei@cug.edu.cn