海盆沉積“源-匯”系統(tǒng)分析：南海北部珠江海谷-西北次海盆第四紀(jì)深水濁積扇

高紅芳，聶鑫，羅偉東

廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，自然資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣州 510760

“源-渠-匯”系統(tǒng)的研究是國(guó)際地質(zhì)領(lǐng)域的重大前沿科學(xué)問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)從物源地貌、搬運(yùn)通道及沉積體系的分布、耦合及演化規(guī)律分析地質(zhì)歷史過(guò)程中的沉積作用與機(jī)理，為油氣生、儲(chǔ)、蓋及巖性-地層油氣藏的分布預(yù)測(cè)提供重要依據(jù)，可有效指導(dǎo)油氣勘探[1-5]。該系統(tǒng)將地球表面的物源-匯聚沉積過(guò)程作為整體來(lái)研究，成為油氣勘探中重要的預(yù)測(cè)理論與方法技術(shù)，在國(guó)際多類型沉積盆地及中國(guó)渤海灣盆地、珠江口盆地沉積體系研究與勘探工作中應(yīng)用成效明顯，為地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域重要的研究方向[6-8]。海洋是研究“源-渠-匯”沉積過(guò)程的最佳實(shí)驗(yàn)室[9]，海盆作為陸源沉積物的最終匯聚地，其沉積作用受控于沉積物源、輸送體系、相對(duì)海平面變化、沉積古地理面貌和沉積過(guò)程等[10]。沉積物輸送體系及其變化控制著沉積分布，古地理面貌也必然控制沉積作用和分布[10]，深水沉積的流態(tài)形式更使得深水扇的巖石學(xué)和儲(chǔ)層性質(zhì)有很大的不同。突破單純研究匯聚區(qū)域扇體沉積形式的分析方法，全面考慮深水沉積的沉積物來(lái)源、輸送渠道和沉積形式等諸因素，即“源-渠-匯”的綜合研究，能更加清楚地認(rèn)識(shí)深水扇系統(tǒng)[11]。

隨著深水油氣的不斷發(fā)展，深水扇及其相關(guān)的深水重力流沉積體系一直是國(guó)際海洋地質(zhì)研究的前沿課題[12-15]，是大陸架至深海平原的深水沉積活動(dòng)擴(kuò)散系統(tǒng)中重要的一個(gè)沉積環(huán)節(jié)。南海北部陸坡珠江深水扇的研究，目前已經(jīng)比較成熟，但對(duì)于深水扇的研究主要集中在中上陸坡范圍，時(shí)間層段集中在 21～10.5 Ma，以尋找油氣儲(chǔ)層為目的[6, 11, 16]。LW3-1-1鉆井天然氣的重大發(fā)現(xiàn)，已證實(shí)深水扇砂體的油氣儲(chǔ)集能力[17-21]，瓊東南盆地中央峽谷和西北次海盆西部[22-28]深水濁積扇的研究，也預(yù)測(cè)了其巨大儲(chǔ)烴潛力。但是對(duì)于南海北部深水重力流沉積體系整體性的研究、尤其是下陸坡至海盆區(qū)段物質(zhì)匯聚過(guò)程的研究還非常缺乏。因此，為了深入認(rèn)識(shí)陸坡大型峽谷至海盆大區(qū)域深水濁積扇的結(jié)構(gòu)及發(fā)育特色，探討其成因，指導(dǎo)南海超深水油氣勘探工作，非常有必要對(duì)第四紀(jì)珠江海谷-西北次海盆深水重力流沉積體系，以“源-渠-匯”耦合研究的方式進(jìn)行整體性、系統(tǒng)性研究。

近年來(lái)，國(guó)家海洋保障工程項(xiàng)目在南海北部陸坡區(qū)和西北次海盆區(qū)進(jìn)行了系統(tǒng)的地質(zhì)地球物理調(diào)查，獲取了一批高精度多道地震、多波束測(cè)深數(shù)據(jù)，綜合分析這些數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)南海北部陸坡和海盆區(qū)（圖1）發(fā)育復(fù)雜的第四紀(jì)深水濁積扇沉積體系。本文系統(tǒng)地研究了該沉積體系的幾何形態(tài)、生長(zhǎng)模式、充填演化，詳細(xì)分析了沉積物“渠”和“匯”的發(fā)育過(guò)程，探討了其形成控制因素和地質(zhì)意義，為超深水濁積體研究提供思路，以期為建立更新型、更完整、更系統(tǒng)、更適用的濁積體類油氣藏模型提供基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

南海北部陸坡區(qū)十分寬闊，地形變化大，水深300～3200 m，峽谷、谷地發(fā)育，主要包括一統(tǒng)峽谷群、神狐峽谷群、臺(tái)灣峽谷、澎湖峽谷群和珠江海谷、東沙海谷等[29]。珠江海谷是南海現(xiàn)今規(guī)模最大的海底水道之一，西北部與陸架相接，東南端融入西北次海盆深海平原區(qū)[29]。從三維地形圖上可以清楚地看到（圖1），珠江海谷走向大致為北西-南東向，長(zhǎng)約 258 km，寬 10～65 km，貫穿了整個(gè)北部陸坡，成為珠江口南緣陸緣物質(zhì)進(jìn)入海盆的主要通道。珠江海谷不同區(qū)段寬度變化較大，北端和南端較窄，中部較寬，以中下部最寬。海谷東北側(cè)峽谷發(fā)育，其中著名的神狐東峽谷群就是其中的一部分，這些峽谷群在陸坡中段與珠江海谷相連，構(gòu)成了南海北部重力流的次要通道。珠江海谷南端連接西北次海盆深海平原，地形較為平緩，水深3500～3700 m，在海谷入?？谕饩壙梢?jiàn) 3700 m 水深線呈扇形展布并向南展開(kāi)，海底扇體的形貌略有體現(xiàn)，展示出現(xiàn)今時(shí)期重力流沉積遠(yuǎn)端扇體的大致地形輪廓。

研究區(qū)地層以新生界為主，從古新統(tǒng)至第四系都有發(fā)育。根據(jù)該區(qū)域及其周邊的天然氣水合物鉆井和ODP184航次1145、1146等鉆井，可以較準(zhǔn)確地厘定晚中新世以來(lái)的地層層位和厚度分布[9, 29]第四系厚度一般為90～250 m，基底以火成巖為主。新生代斷裂發(fā)育，包括北東向和北西向兩組，主要為張性斷裂。北東向斷裂被北西向斷裂錯(cuò)開(kāi)，顯示出北西向斷裂發(fā)育時(shí)間晚于北東向斷裂[30-32]。

2 濁積扇體系結(jié)構(gòu)單元

運(yùn)用高分辨率地震數(shù)據(jù)，在研究區(qū)識(shí)別出大量第四紀(jì)重力流沉積，根據(jù)沉積特征和內(nèi)部組構(gòu)的差異，將這些重力流沉積體分為珠江海谷陸坡水道沉積體和西北次海盆深海平原海底扇沉積體兩部分，這兩大沉積單元構(gòu)成一套完整深水濁積扇體系。按照walker等發(fā)布的濁積扇體系模式[33]，珠江海谷重力流沉積體構(gòu)成濁積扇體系的供應(yīng)水道部分，西北次海盆重力流沉積體構(gòu)成濁積扇體系的朵體體系。由于所處的地質(zhì)背景、地形地貌單元的差異，兩部分沉積組構(gòu)各具特色，現(xiàn)分述如下：

圖1 研究區(qū)三維地形圖及文中測(cè)線位置（紫紅線）示意圖Fig.1 Three-dimensional bathymetry map of the study area and location of the survey lines（violet in colour）used in this study.

2.1 珠江海谷供應(yīng)水道

濁積扇體系的供應(yīng)水道主要沿珠江海谷發(fā)育，總體呈北西方向展布，延伸超過(guò)250 km。根據(jù)其沉積體展布形態(tài)和侵蝕下切等特征，分為北、中、南三段。

（1）北段

北段位于1000 m 水深以淺的上陸坡，NW-SE走向，緊接南海北部大陸架，坡度較陡，包括珠江海谷沖刷侵蝕水道區(qū)和峽谷群侵蝕區(qū)（圖2）。珠江海谷主道寬約 24 km，深約 50～150 m，以過(guò)路侵蝕為主，第四紀(jì)晚期局部區(qū)段有少量沉積物充填。珠江海谷東側(cè)峽谷發(fā)育，即神狐東峽谷群，重力流攜帶陸架沉積物從峽谷流過(guò)，匯入珠江海谷中段，并對(duì)所經(jīng)區(qū)域進(jìn)行了強(qiáng)烈的沖刷和下切侵蝕，致使該區(qū)第四系和上新統(tǒng)上部地層出現(xiàn)間斷性缺失。

（2）中段

珠江海谷中段處于 1000 ～2500 m 水深區(qū)，前半部近EW走向，后半部轉(zhuǎn)為NW-SE走向。中段海底地形坡度從前端到中、后端逐漸變緩，重力流流速開(kāi)始降低，經(jīng)海谷北段和神狐東峽谷群而來(lái)的沉積物物源充足，部分沉積物逐漸留存下來(lái)。該段前端海底地形較陡，海谷外部形態(tài)深而窄，沖刷剝蝕明顯，底部可見(jiàn)“V”形水道，沉積薄，僅為兩側(cè)第四系厚度的1/3（圖3）；海谷中后端地形變緩，致使海谷中段中部及后部水道砂體十分發(fā)育（圖4），底部主要發(fā)育“U”形下切水道。這些重力流沉積砂體可分為3個(gè)期次，發(fā)育特征各有差異。

中段前端走向近EW向，缺失早期第1期和第2期重力流沉積，只有最新的第3期重力流沉積保存下來(lái)（圖3a）。至中段中部走向轉(zhuǎn)為NW-SE向，地形逐漸變得寬緩，沉積物厚度加大，3期重力流沉積都有保存（圖3b、圖4）。中段中部是神狐東峽谷群的主要物質(zhì)輸出地，從北部峽谷來(lái)的沉積和從西北部珠江海谷輸運(yùn)來(lái)的沉積在此匯合，形成了不同組構(gòu)水道沉積物的疊置。在地震剖面上顯示為近水平灘狀和透鏡狀兩種形狀的重力流沉積體，內(nèi)部充填結(jié)構(gòu)也有明顯差異，印證了沉積物的多物源性和多方向性匯聚的特征（圖4）。

圖2 珠江海谷北段重力流沉積地震反射特征T0代表海底，T1代表第四系底界，測(cè)線位置見(jiàn)圖1，以下各圖同。Fig.2 Seismic reflecting characteristics of northern Pearl River Valley T0 represents sea floor, T1 represents Quaternary bottom, locations of profiles（including the following figures）are shown in Fig.1.

圖3 珠江海谷中段前部分重力流沉積地震反射特征Fig.3 Seismic reflecting characteristics of gravity flow deposition in forepart of middle Pearl River Valley

中段中部及后部3個(gè)期次重力流沉積體更加發(fā)育，從老到新特征如下：

第1期重力流沉積主要為“U”形下切水道充填而形成的充填沉積復(fù)合體，由側(cè)向加積沉積物和垂向加積沉積物復(fù)合疊合構(gòu)成，底部發(fā)育明顯的沖刷侵蝕面。地震剖面上觀察，底部侵蝕面之上可見(jiàn)明顯強(qiáng)震幅波組，為典型的高振幅反射（high amplitude reflections, 簡(jiǎn)稱HARs），相鄰瓊東南盆地中央峽谷的鉆探實(shí)踐已經(jīng)證明，該類型強(qiáng)震幅單元是儲(chǔ)集性能良好的砂體[24-25, 28]。在第1期砂體內(nèi)部可見(jiàn)次一級(jí)的侵蝕面，其上部也可見(jiàn)強(qiáng)震幅波組，在沉積復(fù)合體內(nèi)部形成多期疊加的強(qiáng)振幅波組組合體，構(gòu)成厚層復(fù)合水道充填砂體（圖4）。

第2期重力流沉積呈扁平灘狀覆蓋在第1期重力流沉積物之上，底部下切侵蝕作用弱，橫向分布范圍較廣，大部分區(qū)域都有分布，顯示出珠江海谷中段中后部區(qū)域是第2期重力流沉積物重要的傾卸地。海谷兩側(cè)沉積體地震相特征顯示以側(cè)向加積為主；海谷中部?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)較為雜亂，揭示出水動(dòng)力強(qiáng)而急的重力流攜帶沉積物驟然減速，沉積物快速堆積致使內(nèi)部結(jié)構(gòu)紊亂?？傮w上該區(qū)段主要為寬緩水道砂體和天然堤沉積體的復(fù)合體。

第3期重力流沉積在珠江海谷中段前部分為以垂向加積沉積為主的充填復(fù)合體，幾乎覆蓋了整個(gè)海谷主水道區(qū)域；在珠江海谷中段后部分為以側(cè)向加積沉積為主的水道復(fù)合體，主要分布在珠江海谷的西部，呈楔形體展布；局部區(qū)域發(fā)育泛濫漫灘沉積。

圖4 珠江海谷中段下切水道充填地震相及其解譯特征上圖為跨海谷剖面，中圖為上圖黑框范圍的放大部分，下圖為中圖的地質(zhì)解譯。Fig.4 Seismic facies of channel filling and its interpretation characteristics in middle Pearl River Valley The upper figure is the cross-valley section; The middle is the enlarged figure of the section in the black frame; The lower figure is the geological interpretation of the middle.

（3）南段

南段為珠江海谷的 2500～3200 m 水深區(qū)，NWSE走向?yàn)橹?，在西北次海盆入口處轉(zhuǎn)為近南北向。其北部地形較為寬緩，是珠江海谷最寬的區(qū)域，致使重力流在該區(qū)流域變大，流速降低，重力流沉積物厚度不大，但分布的范圍變寬。水道侵蝕大部分區(qū)域不太發(fā)育，僅在海谷中心區(qū)域局部發(fā)育，沉積體以沉積朵葉體為主，局部發(fā)育水道-天然堤和泛濫漫灘沉積（圖5）。該段南端為深海平原的入海口，珠江海谷在此忽然變窄，兩側(cè)發(fā)育低隆起，形成“咽喉狀”谷口地形，重力流到此流速加快，形成大量下切水道（圖6），沉積以水道-天然堤沉積體為主。重力流沉積3期次發(fā)育特征依舊明顯：

第1期重力流沉積作用由北向南強(qiáng)度逐漸增大，水道下切深度由淺變深。在北部主要為朵葉體沉積，呈扁平楔狀體，底部?jī)H見(jiàn)弱侵蝕現(xiàn)象，內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)以弱疊瓦狀——弱雜亂狀為主，振幅總體較弱（圖5）。南部主要為水道-天然堤沉積，水道下切現(xiàn)象十分顯著（圖6），最深可至150 m，內(nèi)部反射振幅較弱，以雜亂結(jié)構(gòu)為主，顯示出沉積物的快速堆積。

第2期重力流沉積作用在南段南北部表現(xiàn)出更大的差異，沉積體分布范圍比第1期寬。在北部表現(xiàn)為泛濫漫灘沉積（圖5）。南部水道下切現(xiàn)象較第1期減弱，總體為疊合透鏡體，透鏡體振幅底部較強(qiáng)，內(nèi)部較弱，連續(xù)性中等，頻率低，以迭瓦狀結(jié)構(gòu)為主（圖6）。

第3期重力流沉積作用明顯變?nèi)?，沉積物主要集中在海谷中部，沉積體分布范圍再度變窄。沉積體以楔形為主。在北部表現(xiàn)為近水平狀水道充填，連續(xù)性好（圖5）。南部西側(cè)以側(cè)向加積的水道-天然堤為主，內(nèi)部為低角度疊瓦狀結(jié)構(gòu)（圖6），東側(cè)水道不太發(fā)育。

2.2 西北次海盆深水濁積扇朵體

第四紀(jì)重力流沉積物沿珠江海谷進(jìn)入西北次海盆深海平原后，以舌狀體向前推進(jìn)，呈扇形展布，形成海盆深水濁積扇朵體。通過(guò)對(duì)不同方向地震剖面的地震反射特征進(jìn)行分析，揭示出供應(yīng)水道沉積物進(jìn)入西北次海盆深海平原后，平面和垂面上的結(jié)構(gòu)及演化特征。

圖5 珠江海谷南段中部重力流沉積地震特征Fig.5 Seismic reflecting characteristics of gravity flow deposits in the middle part of south section of PRV

圖6 珠江海谷南段 3 期沉積地質(zhì)解譯a圖為跨海谷剖面，b圖為a圖紅框范圍的放大部分，c圖為b圖的地質(zhì)解譯。Fig.6 Geological interpretations of three stages of deposition in southern Pearl River Valley Figure 6a is the cross-valley section, figure 6b is the enlarged in red frame; figure 6c is the geological interpretation of figure 6a.

圖7是南北縱向切過(guò)朵體正中部的地震剖面及其解譯圖，主要分為3期，可以和供應(yīng)水道的3期次重力流沉積作用相對(duì)應(yīng)，以第1期規(guī)模最大，發(fā)育時(shí)間最早。從剖面上分析，扇體第1期，舌狀體向外延伸可達(dá)70 km，厚度最大約120 m；底部有幾處較明顯的寬緩下切侵蝕，以近陸坡處下切侵蝕最深；地震相以中——低頻、弱振幅、中——低連續(xù)為主，內(nèi)部結(jié)構(gòu)以混雜結(jié)構(gòu)和斜交結(jié)構(gòu)為主，外形呈楔形，遠(yuǎn)離陸坡扇體振幅變強(qiáng)，連續(xù)性變好。扇體第2期，規(guī)模較第1期小，向南蔓延最遠(yuǎn)約50 km，最大厚度約40 m，由靠近陸坡和遠(yuǎn)離陸坡的兩個(gè)透鏡體組成，靠近陸坡的透鏡體地震反射特征以中頻、中——弱振幅、中——低連續(xù)為主，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為混雜結(jié)構(gòu)和斜交結(jié)構(gòu)，底部下切侵蝕現(xiàn)象不明顯；遠(yuǎn)離陸坡的透鏡體為中——高頻、中——強(qiáng)振幅、中連續(xù)為主，內(nèi)部結(jié)構(gòu)以斜交結(jié)構(gòu)為主，可見(jiàn)小規(guī)模的“V”形下切。第3期重力流沉積扇體在海盆中規(guī)模最小，向南延伸最遠(yuǎn)約 25 km，最大厚度約 40 m，下切侵蝕基本不發(fā)育，呈楔形，地震相以中頻、弱振幅、中連續(xù)為主，內(nèi)部結(jié)構(gòu)以斜交結(jié)構(gòu)為主。

圖7 西北次海盆濁積扇體南北向剖面解譯Fig.7 Interpretation of deepwater turbidite fan in N-S direction in Northwestern Subbasin

從中部向東西兩側(cè)方向，扇體規(guī)模呈現(xiàn)逐漸變小的趨勢(shì)（圖8、圖9）。

以圖7所示剖面為中心，向西40 km處（圖8a），扇體第1期向南延伸約為35 km，其他兩期也都相應(yīng)略有變??；再向西40 km，扇體規(guī)模急劇變?。▓D8b），舌狀體延伸最遠(yuǎn)不足4 km，每期厚度最大不超過(guò)20 m；再向西40 km至扇體西端，舌狀體略有變大（圖8c），延伸最遠(yuǎn)可至5 km，該舌狀體延伸變化的原因從地形圖上已有顯示，為珠江海谷的分支水道攜帶沉積物進(jìn)入海盆所致。地震相反映出從扇體中心向邊部振幅增強(qiáng)，連續(xù)性變好。

圖7所示剖面往東距離約40 km處（圖9a），扇體向南延伸幅度3期都略有變小，以第1期最遠(yuǎn)，約38 km；再向東40 km，扇體規(guī)模逐漸變小（圖9b），舌狀體延伸最遠(yuǎn)約16 km，厚度從中部向兩側(cè)逐漸變??；東邊受到海山的阻隔未再向東發(fā)育（圖1）。

圖8 西北海盆西側(cè)舌狀體變化特征Fig.8 Different characteristics of the lobes of western deepwater fan in NW

在東西方向橫截面上（圖10），扇體為透鏡狀，以第1期沉積體規(guī)模最大，透鏡體橫切面寬度可超過(guò)90 km，厚度最大處約為100 m。地震反射特征以雜亂反射結(jié)構(gòu)為主，揭示出在該剖面所示區(qū)段，扇體以快速堆積為主。扇體底部可見(jiàn)“U”型和“V”型的小規(guī)模沖刷槽，顯示出第1期重力沉積流能量非常大，沖出海谷30 km后，依然對(duì)下部基底有侵蝕作用。第2期沉積規(guī)模變小，寬度不超過(guò)10 km，厚度最大不超過(guò)30 m，底部見(jiàn)輕微侵蝕現(xiàn)象，顯示出第2期重力沉積流能量已經(jīng)變?nèi)?。?期沉積體呈扁平灘狀，寬度約 20 km，厚度不足 10 m，底部基本無(wú)侵蝕現(xiàn)象，顯示重力流能量更弱。扇體兩側(cè)地震剖面顯示為連續(xù)性好、高頻、平行結(jié)構(gòu)的地震相，揭示出扇體周緣為穩(wěn)定的深海沉積。

圖9 西北次海盆東側(cè)舌狀體變化特征Fig.9 Lobes characteristics of eastern deepwater fan in NW subbasin

2.3 珠江海谷-西北次海盆深水濁積扇體系區(qū)域結(jié)構(gòu)剖析

根據(jù)以上典型剖面的剖析和第四紀(jì)重力流沉積物的充填軌跡，勾畫(huà)了珠江海谷-西北次海盆深水濁積扇區(qū)域結(jié)構(gòu)圖（圖11），該重力流沉積構(gòu)建了一個(gè)完整的深水扇沉積體系，位于陸坡的珠江海谷沉積體構(gòu)成了深水扇的水道部分，西北次海盆深海平原的沉積體構(gòu)成了深水扇的扇體部分，形成了珠江海谷-西北次海盆深水濁積扇體系。

按照Walker等建立的深水扇經(jīng)典沉積模式分析[33-35]，珠江海谷-西北次海盆深水濁積扇沉積體系的上扇部分為珠江海谷水道重力流沉積體系的北段和中段近東西走向狹窄海谷的區(qū)段，以發(fā)育限制性水道為主，早期和中期為侵蝕區(qū)，晚期部分區(qū)域發(fā)育限制性水道砂體；中扇部分為珠江海谷陸坡水道重力流沉積體系變寬的中段和南段區(qū)域，主要發(fā)育水道-堤壩復(fù)合體和水道-朵葉復(fù)合體；下扇為西北次海盆沉積體，主要以大型朵葉體為主。

在平面上，早、中、晚3期扇體的分布略有差異，沉積中心并未完全吻合。第1期沉積體在上扇區(qū)域基本無(wú)沉積，主要分布在中扇和下扇區(qū)；水道沉積部分較為狹長(zhǎng)，供應(yīng)水道南段分岔為左右兩個(gè)水道沉積體；進(jìn)入西北次海盆后，向正南方向和東向延伸，東南向和西南向不太發(fā)育。第2期沉積體也是主要分布在中扇和下扇區(qū)，在供應(yīng)水道區(qū)的分布較第1期寬，在南段水道沉積體沒(méi)有分叉；進(jìn)入西北次海盆后，扇體中間部分略向南延伸，大部分扇體主要沿海谷出口附近的海盆北緣分布。晚期第3期重力流沉積體在上扇、中扇、下扇都有分布，在供應(yīng)水道中段北部區(qū)域沉積體較寬，其他區(qū)域明顯變窄，不足該段第2期砂體的1/3；進(jìn)入海盆后，沿海盆北緣呈東西向線形展布，東側(cè)延伸寬度大于西側(cè)。

因此，珠江海谷-西北次海盆重力流沉積體系形成的深水濁積扇體系的供應(yīng)水道和朵體兩部分沉積特征差異較大，上扇以侵蝕作用為主；中扇為重力流沉積物的臨時(shí)卸載區(qū)，基本上為邊路侵蝕、中央卸載沉積；下扇為沉積物的最終匯集區(qū)。

3 控制因素

目前，對(duì)深水濁積扇體系的發(fā)育及空間展布控制因素的研究較多[36-38]，除了物源沉積物質(zhì)本身的屬性外，一般主要有地形和構(gòu)造兩種控制因素，對(duì)于南海北部陸坡-海盆區(qū)域，相對(duì)海平面變化也是重要的控制因素之一。

圖10 西北次海盆濁積扇體橫剖面及解譯圖Fig.10 Cross section and its interpretation of deepwater turbidite fan in NW Subbasin

圖11 珠江海谷-西北次海盆深水扇體系區(qū)域結(jié)構(gòu)組成示意圖Fig.11 A sketch map of deep-water fan system in PRV-NW Subbasin.

3.1 地形的控制作用

地形對(duì)珠江海谷-西北次海盆深水扇體各部分的控制作用十分明顯。總體地形北高南低，因此重力流沉積體系由北向南發(fā)育。上扇區(qū)域處于陸架和陸坡轉(zhuǎn)折帶下方，地形坡度大，重力流動(dòng)力強(qiáng)勁，水道大面積沖刷，主要以侵蝕為主，沉積物較難賦存。中扇區(qū)地形坡度由陡變緩，流體動(dòng)能逐漸減弱，重力流沉積物沉積規(guī)模逐漸變大，從水道-天然堤沉積體逐漸變化為水道-朵葉體復(fù)合沉積體。下扇區(qū)位于海盆中，為深海平原地貌，地形非常平緩，從狹窄的珠江海谷奔涌而出的高動(dòng)能流體受地形驟然變緩的影響，流速下降，沉積物大量賦存下來(lái)，形成以朵葉體發(fā)育為主的深水濁積扇下扇。

3.2 斷裂的控制作用

構(gòu)造活動(dòng)對(duì)珠江海谷-西北次海盆深水扇發(fā)育的影響，主要表現(xiàn)在斷裂對(duì)珠江海谷發(fā)育的控制（圖12）。珠江海谷為什么沒(méi)有依照陸坡的地形由北至南直接貫穿進(jìn)入海盆，而是呈北西方向數(shù)次彎轉(zhuǎn)才轉(zhuǎn)而向南進(jìn)入海盆呢？根據(jù)地震剖面解譯分析，晚中新世以來(lái)南海北部陸坡大量發(fā)育的北西向斷裂[31-32]有重要的控制作用。

階梯狀正斷裂或相向發(fā)育的正斷裂組合形成構(gòu)造洼地，重力流體沿低洼地由高向低順流而下。以珠江海谷中段北部近東西向水道為例（圖12a），海谷西南側(cè)的北西西向階梯狀正斷裂從晚中新世到第四紀(jì)期間多次活動(dòng)，斷層上盤(pán)下降，下降盤(pán)地層發(fā)生傾斜，北東方向?yàn)殛懫赂叩匦螀^(qū)，由此在斷裂和高地間形成了北西西向帶狀低地。受此構(gòu)造影響，沿海谷北段北北西方向而來(lái)的重力沉積流并未直接向南奔流，而是轉(zhuǎn)而向西，沿北西西向帶狀構(gòu)造低洼地流動(dòng)。珠江海谷其他區(qū)域的沉積發(fā)育受到斷裂活動(dòng)的控制作用也十分明顯。以珠江海谷中段南部（圖12b）和珠江海谷南段南端（圖12c）為例，相向發(fā)育的階梯狀正斷裂組合從晚中新世開(kāi)始繼承性活動(dòng)，控制了珠江海谷的發(fā)育。到上新世，構(gòu)造對(duì)海谷沉積活動(dòng)的控制作用更加明顯，多期發(fā)育的透鏡狀砂體層層疊置在海谷中，致使斷層下降盤(pán)地層厚度大，海谷外面兩側(cè)的斷層上升盤(pán)地層薄。第四紀(jì)時(shí)期重力流活動(dòng)更加顯著，下切侵蝕現(xiàn)象明顯，在海谷南端向海盆出口處，東側(cè)階梯狀正斷層上盤(pán)可見(jiàn)明顯的沖刷溝槽，第四紀(jì)早期地層遭到了侵蝕。

圖12 珠江海谷兩側(cè)斷裂分布特征Fig.12 Distribution characteristics of faults in both sides of Pearl River Valley

3.3 相對(duì)海平面變化的控制作用

相對(duì)海平面的變化對(duì)濁積扇發(fā)育的控制作用比較顯著。根據(jù)圖11珠江海谷-西北次海盆深水重力流沉積體系的整體區(qū)域結(jié)構(gòu)和早、中、晚3期沉積體的分布可以看出：該深水扇體進(jìn)入海盆后的扇體規(guī)模由老到新逐漸變小，第1期扇體規(guī)模明顯偏大，第2期和第3期扇體規(guī)模變小，展示出明顯向陸方向后退的趨勢(shì)；在珠江海谷北段和中段前端，第2期砂體和第3期砂體都有向陸架方向遷移的趨勢(shì)，尤其以第3期砂體最為明顯，較第2期砂體向陸方向遷移近60 km。從以上深水扇多期砂體的沉積變化趨勢(shì)，揭示出沉積體系隨海平面變化而變化的地質(zhì)演化歷程。第四紀(jì)時(shí)期相對(duì)海平面總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，是導(dǎo)致珠江海谷-西北次海盆深水扇沉積體系早、中、晚多期沉積體不斷向陸遷移的主要原因。

4 討論

4.1 “源-渠-匯”沉積中“渠-匯”的完整過(guò)程詮釋

珠江海谷北端接南海北部陸架中部區(qū)域，是珠江三角洲發(fā)育區(qū)。珠江是中國(guó)第三大河流，是南海北部最大的河流，物質(zhì)輸運(yùn)量很大。這些沉積物首先在陸架區(qū)以三角洲形式堆集，之后繼續(xù)向前延伸，為研究區(qū)輸送了豐富的沉積物。而珠江海谷則構(gòu)成了大陸架-深海平原深水沉積擴(kuò)散系統(tǒng)的匯聚性通道。從三級(jí)次“源-渠-匯”體系的角度來(lái)看，在南海北部“陸架-陸坡-海盆”這個(gè)特定的區(qū)域內(nèi)，陸架物質(zhì)為物源，構(gòu)成體系中的“源”單元結(jié)構(gòu)；珠江海谷為主要物源通道，構(gòu)成體系中“渠”結(jié)構(gòu)單元；海盆為沉積物質(zhì)的最終匯集之所[39]，深水扇下扇的大規(guī)模發(fā)育證明了物質(zhì)在海盆中的匯集，因此西北次海盆構(gòu)成了體系的“匯”結(jié)構(gòu)單元。由此，珠江海谷-西北次海盆深水重力流沉積作用完美地詮釋了南海“源-渠-匯”過(guò)程中從渠到匯的沉積過(guò)程，形成了局部區(qū)域三級(jí)次“源-渠-匯”的完整體系，其3期區(qū)域結(jié)構(gòu)記錄了南海海盆作為限制性盆地接收陸源沉積物的全過(guò)程。珠江海谷-西北次海盆第四紀(jì)濁積扇的發(fā)育過(guò)程及沉積物組構(gòu)，記錄了重力流沉積物從侵蝕區(qū)到侵蝕及臨時(shí)卸載區(qū)再到朵體狀卸載的沉積活動(dòng)和充填演化歷史，為“源-渠-匯”的研究構(gòu)建了一個(gè)可供參考的范例。

4.2 有助于深水油氣勘探中深水扇砂體預(yù)測(cè)

珠江海谷-西北次海盆第四紀(jì)深水扇沉積體系區(qū)域結(jié)構(gòu)的分析，完整呈現(xiàn)了砂體展布的平面和空間結(jié)構(gòu)，揭示出砂體陸坡三段式三期發(fā)育、海盆扇形三期演化以及隨相對(duì)海平面變化而遷移的獨(dú)特特征。這種現(xiàn)今深水扇發(fā)育演化的剖析，可為南海北部新生代較早期深水扇的研究提供生成發(fā)育模式，有助于深水油氣勘探中深水扇砂體的預(yù)測(cè)和成藏規(guī)律的認(rèn)識(shí)。

根據(jù)南海形成演化過(guò)程，隨著32 Ma左右海底擴(kuò)張開(kāi)始，南海限制性海盆開(kāi)始發(fā)育，南海北部“源-渠-匯”體系發(fā)育的地質(zhì)背景條件即開(kāi)始形成；至今約23.8 Ma，在白云運(yùn)動(dòng)的作用下，南海陸坡步入深水沉積環(huán)境，至此三級(jí)次“源-渠-匯”的結(jié)構(gòu)更趨成熟；到晚中新世及第四紀(jì)時(shí)期，“源-渠-匯”更加完善，為深水扇的發(fā)育奠定了基礎(chǔ)。漸新世到第四紀(jì)期間多次大幅度的相對(duì)海平面變化為深水扇多旋回發(fā)育創(chuàng)造了條件，使得深水扇多時(shí)期多旋回砂體疊置發(fā)育成為可能，為南海北部深水-超深水區(qū)油氣勘探中儲(chǔ)層預(yù)測(cè)提供支撐。

5 結(jié)論

（1）該沉積體系以北西-南南東方向貫穿整個(gè)北部陸坡后進(jìn)入海盆，進(jìn)入海盆后呈扇形大規(guī)模展開(kāi)。供應(yīng)水道部分為北、中、南3段式展布，北段主要以水道下切和過(guò)路侵蝕為主，中段以水道充填和天然堤沉積為主，南段以水道-天然堤沉積和朵葉體沉積共存為特征。扇葉部分總體以朵葉體發(fā)育為特色，呈扇形展布，大規(guī)模水道下切基本不發(fā)育。

（2）從早到晚可分為3期沉積體，第1期扇體規(guī)模明顯偏大，第2期和第3期扇體規(guī)模變小，展示出向陸方向后退的趨勢(shì)，揭示出第四紀(jì)相對(duì)海平面上升控制了該深水重力流沉積體系的分布和演變。

（3）晚中新世以來(lái)發(fā)育的大量北西走向斷裂對(duì)重力流沉積作用有重要的控制作用。從晚中新世到第四紀(jì)期間多次活動(dòng)的北西走向單向階梯狀正斷裂或相向發(fā)育的正斷裂組合形成帶狀構(gòu)造洼地，控制了深水扇上扇和中扇的展布。

（4）珠江海谷-西北次海盆深水重力流沉積作用完美地詮釋了南海“源-渠-匯”過(guò)程中從渠到匯的沉積過(guò)程，形成了局部區(qū)域三級(jí)次“源-渠-匯”的完整體系，記錄了南海海盆作為限制性盆地接收陸源沉積物的全過(guò)程，為“源-渠-匯”的研究構(gòu)建了一個(gè)典型范例。