瓊東南盆地南部深水區(qū)中新統(tǒng)水道沉積特征及演化

李麗，楊志力，楊濤濤，王彬，魯銀濤，吳敬武

中國石油杭州地質研究院

0 前 言

近年來南海北部瓊東南盆地深水區(qū)油氣勘探獲得一系列突破，發(fā)現了陵水17-2等多個以中央峽谷水道砂體為儲層的氣田，其儲層主要發(fā)育在中新統(tǒng)黃流組和上新統(tǒng)鶯歌海組。眾多學者利用野外露頭、三維地震和鉆井資料，對瓊東南盆地深水區(qū)峽谷水道沉積充填特征、成因演化、儲層發(fā)育模式和油氣成藏模式等進行了分析和總結［1-4］。關于瓊東南盆地南部深水區(qū)水道的報道比較少，袁圣強等［5］、李麗等［6］對深水區(qū)更新統(tǒng)水道進行了地震刻畫和地質分析；田潔等［7］對西沙海域碳酸鹽臺地周緣水道體系進行了分析和總結。從文獻報道看，瓊東南盆地水道沉積主要集中發(fā)育在中新世、上新世和更新世以來的地層內，其中中新世水道發(fā)育數量較多，晚中新世—上新世水道規(guī)模較大。

筆者在前人研究的基礎上，基于瓊東南盆地南部深水區(qū)新采集的三維地震數據，采用地層切片、地震屬性提取、三維雕刻等地震技術開展精細解釋，描述中新統(tǒng)水道的地震沉積特征，探討水道的發(fā)育及物源體系，以期對該地區(qū)深水沉積儲層的預測提供借鑒和指導。

1 區(qū)域地質背景

研究區(qū)位于南海北部陸坡深水區(qū)，水深大于1 000 m，構造上處于瓊東南盆地南部，東接西沙隆起，南部為廣樂隆起（圖1a）。受歐亞板塊、太平洋板塊和印-澳板塊的聯(lián)合作用，南海海域的構造演化經歷了始新世—漸新世中晚期的斷陷期、漸新世晚期—早中新世的斷拗轉換期及中中新世之后的拗陷期［8］。瓊東南盆地的斷陷期以地塹、半地塹充填為特征，發(fā)育始新統(tǒng)湖相、漸新統(tǒng)崖城組和陵水組海陸過渡相沉積；斷拗轉換期發(fā)育下中新統(tǒng)三亞組濱淺海相沉積；拗陷期發(fā)育中中新統(tǒng)梅山組、上中新統(tǒng)黃流組、上新統(tǒng)鶯歌海組和更新統(tǒng)樂東組（圖1b），主要為濱淺海—半深海相，其中黃流組—鶯歌海組為近年來發(fā)現的中央峽谷氣田群的主要儲集層系。

圖1 研究區(qū)區(qū)域位置及新近系地層綜合柱狀圖Fig. 1 Tectonic location and the Neogene stratigraphic column of the study area

中新世西沙隆起、廣樂隆起區(qū)發(fā)育碳酸鹽臺地［9-10］；晚中新世以來西沙隆起周緣深水區(qū)基本處于半深?！詈３练e環(huán)境［11］。

2 中新統(tǒng)水道發(fā)育特征

研究區(qū)目前尚無鉆井，筆者通過引入區(qū)域二維資料的井-震標定成果開展三維地震地質解釋。在常規(guī)地震剖面上，水道橫剖面形態(tài)多具有典型的“V”形或“U”形特點，一般具有中—強振幅特征［6-7］。在下中新統(tǒng)、中中新統(tǒng)、上中新統(tǒng)頂底界面解釋的基礎上，沿水道相對集中發(fā)育的位置追蹤等時界面，提取不同時期典型地層切片的均方根振幅屬性，精細刻畫水道沉積的空間特征。這套水道沉積大致相當于西沙碳酸鹽臺地前緣斜坡發(fā)育的溝槽相關沉積體［12-13］。

區(qū)內水道沉積自早中新世早期開始發(fā)育，大致分為3 個演化階段，各階段水道復合體的下切谷形態(tài)以及展布方向、分布范圍有所不同（表1）。

2.1 下中新統(tǒng)水道

在下中新統(tǒng)內部（T50—T60）提取了15 張地層切片，包括頂底共計17 張地層切片，并對這些切片提取均方根振幅屬性，觀察地震異常體的發(fā)育特點。根據剖面、平面上水道地震反射特征的典型性，自下而上選擇Slice14、Slice8、Slice3 代表早中新世水道演化不同階段對應的地質界面，相應地劃分出a、b、c、d等4個層段。

在工區(qū)南部的NW—SE 向地震剖面上（圖2），a層段內從下到上發(fā)育3 條水道，除中間一條水道為中振幅反射外，另外兩條水道底部均為強振幅反射，“V”形下切特征明顯，水道總體具有由北向南遷移的特征；b 層段內自南向北發(fā)育5 條水道，主要以中振幅反射為主，個別為強振幅反射，“V”形下切特征明顯，水道總體具有由南向北遷移的特征；c 層段內水道逐漸由明顯的下切轉變?yōu)槿跸虑?；d 層段內水道表現為短軸狀、強振幅反射。在工區(qū)南部的SW—NE 向地震剖面上（圖3），與下伏3 個層段所見的相對獨立的個別水道不同，d 層段內水道集中發(fā)育，在西南部橫向疊置成片，多數水道無明顯下切，僅中部的個別水道下切明顯，下切深度達50 m。

在均方根振幅地層切片上（圖4），工區(qū)東部連片分布的強振幅區(qū)代表西沙碳酸鹽臺地，西部呈條帶狀展布的中—強振幅反射區(qū)代表臺地前緣斜坡水道復合體。自下而上，水道復合體的優(yōu)勢延展方向有明顯的變遷：在Slice14 均方根振幅切片上（圖4a），水道復合體表現為NE—SW 向的線性強振幅條帶，延伸長度約為12～18 km，寬300～1 600 m；在Slice8 切片上（圖4b），除了繼承性發(fā)育NE—SW 向水道外，還發(fā)育SE—NW 向水道，單條水道寬200～500 m，長度2～12 km，多數在10 km 之內；在Slice3切片上（圖4c），則僅集中發(fā)育SE—NW 向水道，順直水道寬度一般為200～1 300 m，西南部密集發(fā)育而聯(lián)結成片，寬為3～10 km，長約28 km，東北部水道最寬可達3 000 m，水道長度為10～23 km。

從水道復合體的空間變遷來看，早中新世早期水道在臺地前緣斜坡的相對負向單元內集中發(fā)育（圖2），見多期水道疊置，下切及上超充填特征明顯，平面上呈NE—SW 向延展（圖4a），大致從東北流向西南；經過早期水道復合體的填平補齊，早中新世中晚期在寬闊的斜坡背景上集中發(fā)育SE—NW向順直水道（圖4c），從東南流向西北，工區(qū)南部水道的下切轉弱（圖3），橫向疊置連片。

2.2 中中新統(tǒng)水道

在中中新統(tǒng)內部（T40—T50）見有水道16 條之多，多呈明顯的“V”形下切（圖3），下切深度為20～40 m，底部邊界清晰，多為強反射，內部以弱反射為主。沿水道相對集中發(fā)育的位置追蹤等時界面，提取沿層均方根振幅屬性。從振幅屬性平面圖（圖5）可見：區(qū)內SE—NW 向條帶狀延伸的中強振幅所代表的水道非常發(fā)育，順直水道近平行；工區(qū)南部的水道復合體往東南側上游方向見有很多的小分支；除東北部的水道較寬（連片分布）外，其他單條水道寬度主要為200～800 m，長度為10～22 km。

圖5 研究區(qū)中中新統(tǒng)沿層均方根振幅屬性平面圖Fig. 5 The root-mean-square amplitude map along the horizon of the Middle Miocene

2.3 上中新統(tǒng)水道

上中新統(tǒng)水道表現為寬緩的“U”形（圖6a，e 層段內），為強振幅、連續(xù)—較連續(xù)反射，水道寬度約為3 km，下切幅度達100 ms，約合130 m；水道集中發(fā)育于工區(qū)的東北部（圖6b），區(qū)內部分長度為14 km。該期水道是中中新世東北部水道的繼承發(fā)育，由東南流向西北，位置略有遷移。

圖6 研究區(qū)上中新統(tǒng)水道地震剖面（a）及e層段均方根振幅屬性平面圖（b）Fig. 6 Seismic profile showing the Upper Miocene channel(a)and the root-mean-square amplitude map of e-layer(b)

3 水道演化及控制因素

西沙隆起西緣中新統(tǒng)水道的發(fā)育和演化具有明顯的階段性，結合區(qū)域構造-沉積演化背景分析，水道的演化主要受到中新世古地貌及相對海平面升降的影響。漸新世末期南海運動之后，瓊東南盆地進入斷拗轉換期，斷裂活動減弱，海平面整體處于緩慢上升過程。這一時期西沙碳酸鹽臺地西緣的海底地形起伏仍較大，存在狹長的負地形，隨著海平面的短期下降，來自西沙碳酸鹽臺地的物質經搬運沉積在負地形范圍內，形成NE—SW 向限制性水道（圖7a，圖2），并且隨著微地貌、水動力強度的變化發(fā)生遷移。這一時期區(qū)內由東北流向西南的水道集中發(fā)育，一般下切深度達數十米，寬度大者可達1.6 km。

圖7 研究區(qū)中新統(tǒng)水道發(fā)育模式圖Fig. 7 Development model of Miocene channels in the study area

到早中新世晚期，原本起伏較大的海底地形經填平補齊成為東南高、西北低的斜坡，作為短期海平面較明顯下降的響應，源于西沙臺地的重力流在臺地前緣斜坡形成由東南流向西北的順直水道以及橫向疊置連片的水道復合體（圖3）。這一時期研究區(qū)內水道發(fā)育較多、分布較廣，一般寬度達數百米，個別水道下切幅度略大，有數十米。

中中新世海平面大規(guī)模下降，氣候條件適宜，西沙碳酸鹽臺地發(fā)育［13-14］，在臺地前緣斜坡，SE—NW 向水道（復合體）廣泛發(fā)育（圖7b），順直水道的下切谷橫剖面呈“V”形，寬度一般為數百米，下切深度為數十米，源于臺地的碎屑物質通過沖溝向盆底搬運。

晚中新世，盆地進入拗陷期，相對海平面快速上升，西沙臺地范圍縮?。▓D7c），其西緣以半深?！詈３练e為主。這一時期，以較大規(guī)模的“U” 形水道相對集中發(fā)育為特點［15］，在研究區(qū)東北部發(fā)育一條由東南流向西北的順直水道（圖7c，圖6），寬度達3 km，下切深度達100余米。

4 結 論

在瓊東南盆地南部深水區(qū)，中新世水道（復合體）廣泛發(fā)育于西沙碳酸鹽臺地西側?；诰毜牡卣鸬刭|解釋，根據水道延展方向、平面分布及下切谷形態(tài)等特點，中新統(tǒng)水道演化大致可分為3 個階段：早中新世早—中期，NE—SW 向限制性水道集中發(fā)育，多呈“V”形下切；早中新世晚期—中中新世，SE—NW 向順直水道廣泛發(fā)育，見“V”、“U”形下切；晚中新世，局部發(fā)育較大規(guī)模的SE—NW 向水道，呈“U”形下切。

中新統(tǒng)水道的發(fā)育，受到古地貌和相對海平面變化的控制：早中新世，水道在海底負地形單元內集中發(fā)育；中中新世相對海平面大規(guī)模下降，臺地前緣斜坡水道廣泛發(fā)育；晚中新世相對海平面快速上升，僅集中發(fā)育少量規(guī)模較大的水道。