元素地球化學(xué)在新區(qū)古環(huán)境重建中的應(yīng)用
——以珠江口盆地韓江15洼為例

何雁兵，雷永昌，邱欣衛(wèi)，肖張波，賈連凱

中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司，深圳 518054

韓江凹陷位于珠江口盆地珠一坳陷東北部，其處于珠江口盆地、臺(tái)西盆地和臺(tái)西南盆地交會(huì)處（圖1a），其特殊的地理位置使韓江凹陷具有重要的研究意義，其不僅是研究珠江口盆地珠一坳陷古近系海侵方向和沉積環(huán)境演變的重要地區(qū)，同時(shí)其研究成果也可為臺(tái)西盆地、臺(tái)西南盆地構(gòu)造演化及沉積特征研究提供重要參考。韓江凹陷作為新區(qū)，油氣勘探程度較低，早期勘探（1979—1990年）以對(duì)外合作為主，國(guó)外于1985—1988年相繼鉆探了H1、H2、H3 共3口鉆井（圖1b），但均為干井，合作未取得突破，外方相繼退出區(qū)塊，韓江凹陷繼而進(jìn)入漫長(zhǎng)的自營(yíng)勘探階段。由于資料匱乏，韓江凹陷整體研究程度薄弱，烴源潛力、始新統(tǒng)沉積古環(huán)境及沉積相類型等問(wèn)題亟待深化研究。以韓江凹陷為研究靶區(qū)的文獻(xiàn)較少[1-4]，鐘慧智等[1]通過(guò)重磁資料識(shí)別出韓江凹陷內(nèi)12條基底斷裂，并推測(cè)基底巖性主要為中生代巖漿巖、火山巖；黃慮生等[2]通過(guò)對(duì)H2井少量鈣質(zhì)超微化石研究，認(rèn)為文昌組超微化石組合隸屬于中始新統(tǒng)；焦鵬[3]基于碎屑鋯石定年明確韓江凹陷海豐28洼早中新世珠江組沉積來(lái)自北部的韓江物源；賀勇[4]在基于地震資料對(duì)韓江15洼新生代構(gòu)造、演化特征分析的基礎(chǔ)上，宏觀預(yù)測(cè)了新生代可能發(fā)育的沉積相類型，但其預(yù)測(cè)結(jié)果主要基于構(gòu)造演化分析，且使用已鉆井資料較少，并未針對(duì)古氧相、古鹽度、古水深等古環(huán)境特征展開具體研究。

圖 1 珠江口盆地珠一坳陷構(gòu)造單元?jiǎng)澐郑╝）及韓江凹陷構(gòu)造剛要圖（b）Fig.1 Structural unit division of Zhu Ⅰ depression in Pearl River Mouth Basin (a) and tectonic outline map of the Hanjiang Sag (b)

珠江口盆地始新統(tǒng)不僅為已證實(shí)的優(yōu)質(zhì)烴源發(fā)育層段，同時(shí)也是現(xiàn)階段最重要的勘探層系之一[5-7]。韓江凹陷整體研究程度不高，而對(duì)始新統(tǒng)沉積古環(huán)境研究則更為匱乏，僅少量文獻(xiàn)的部分章節(jié)有所涉及[2,8-9]，且存在“海相或陸相”分歧。黃慮生[2]在始新統(tǒng)文昌組發(fā)現(xiàn)屬于NP15帶的鈣質(zhì)超微化石，指出其為濱淺海相沉積環(huán)境；吳國(guó)瑄[8]在H2井文昌組浮游藻類組合中發(fā)現(xiàn)海相溝鞭藻，認(rèn)為韓江凹陷始新世有過(guò)短暫海侵；張麗麗[10]根據(jù)鈣質(zhì)超微化石結(jié)果，推斷韓江凹陷文昌組沉積晚期為遭受海侵影響的深水湖泊環(huán)境。前人關(guān)于韓江凹陷始新統(tǒng)沉積環(huán)境分析主要基于1987年鉆探的H2井的古生物資料展開[2,8-9]，但該井缺失恩平組地層，且鉆揭的文昌組地層較少（僅74.4 m），同時(shí)該井古生物貧乏，故始新統(tǒng)古環(huán)境判別結(jié)果的準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步研究。此外，前人的研究?jī)H停留在海、陸相判別上[2,8-9]，而對(duì)始新統(tǒng)古氧相、古氣候、古鹽度、沉積相及古環(huán)境縱向演化并未展開研究。2019年在韓江15洼鉆探領(lǐng)域風(fēng)險(xiǎn)井H4井，該井因全井段無(wú)油氣顯示而提前完鉆，完鉆層位古近系文昌組（未鉆穿），雖然未達(dá)到鉆探預(yù)期，但該井鉆揭地層較為完整，資料錄取相對(duì)豐富，為重新認(rèn)識(shí)韓江凹陷提供了新的資料基礎(chǔ)。由于韓江15洼H2井與H4井始新統(tǒng)化石稀少，僅部分層段達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且兩口井在生態(tài)組分上也存在較大差異（H2井見海相溝鞭藻，H4井未見），因此，僅借助古生物生態(tài)組分無(wú)法有效進(jìn)行古環(huán)境判別及古環(huán)境演化分析。本文中，筆者首次在研究區(qū)運(yùn)用元素地球化學(xué)方法對(duì)韓江15洼沉積古環(huán)境進(jìn)行了詳細(xì)分析，系統(tǒng)探討了韓江15洼始新世沉積環(huán)境及其縱向演化過(guò)程，為深化韓江凹陷始新統(tǒng)沉積環(huán)境認(rèn)識(shí)及海侵影響研究提供了有力支持。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

珠江口盆地是中國(guó)南海油氣產(chǎn)區(qū)之一，是在燕山期花崗巖及前新生代褶皺基底上發(fā)育起來(lái)的中—新生代大型沉積盆地[11-12]，經(jīng)歷了神弧運(yùn)動(dòng)、珠瓊運(yùn)動(dòng)Ⅰ幕、珠瓊運(yùn)動(dòng)Ⅱ幕等3期裂陷活動(dòng)和南海運(yùn)動(dòng)、白云運(yùn)動(dòng)等裂后拗陷演化階段[13-14]，具有“下斷上坳”的結(jié)構(gòu)，下構(gòu)造層為裂陷結(jié)構(gòu)，主要以陸相沉積為主，包括文昌組和恩平組；上構(gòu)造層為坳陷結(jié)構(gòu)，主要以海相沉積為主，包括珠海組、珠江組、韓江組和粵海組及第四系[9]（圖2）。韓江凹陷隸屬于珠江口盆地珠一坳陷，凹陷以北為北部隆起，以南為東沙隆起，東北為東山–淺灘凹陷，東南為澎湖隆起，西南為海豐凸起和陸豐凹陷（圖1a），面積約7 000 km2。

1.1 構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/h3>

地震及鉆井資料揭示，韓江凹陷在中生代基底之上發(fā)育了始新統(tǒng)到第四系的完整地層，即古新統(tǒng)神狐組（Tg—T90）、始新統(tǒng)文昌組（T90—T80）及恩平組（T80—T70）、漸新統(tǒng)珠海組（T70—T60）、下中新統(tǒng)珠江組（T60—T40）、中中新統(tǒng)韓江組（T40—T32）、上中新統(tǒng)粵海組（T32—T30）、上新統(tǒng)萬(wàn)山組（T30—T20）和第四系（圖2）。

南海北部珠一坳陷的伸展始于中生代晚期古太平洋板塊的俯沖后撤，始新世中期印支板塊與歐亞板塊的硬碰撞，導(dǎo)致華南陸緣旋轉(zhuǎn)擠出，珠瓊運(yùn)動(dòng)一幕開始發(fā)育，南海北部陸緣整體處于NW—SE向伸展環(huán)境，進(jìn)入恩平期，受印支地塊擠出和古南海俯沖影響，開始珠瓊二幕的裂陷作用，伸展方向順時(shí)針轉(zhuǎn)變?yōu)榻黃N方向[5,15-16]。珠瓊一幕到珠瓊二幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，伸展應(yīng)力轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致韓江凹陷裂陷早期NE、NEE向斷裂向裂陷晚期近EW、NWW向斷裂轉(zhuǎn)變。韓江地區(qū)各次洼古近系控洼斷裂主要為NE、NWW 方向，這兩組斷裂相交，其中，NWW向斷裂占優(yōu)（圖1b）。結(jié)合斷裂形態(tài)及文昌組厚度展布，把韓江凹陷劃分為韓江15洼（又稱韓江主洼）、海豐28洼、韓江32洼3個(gè)次級(jí)洼陷（圖1b），其文昌組最大殘留厚度分別為4 200、2 800、2 600 m（據(jù)內(nèi)部資料），韓江15洼文昌組的厚度及面積均最大，為韓江凹陷的主要沉積和沉降中心，勘探潛力較大。

圖 2 珠江口盆地珠一坳陷地層綜合柱狀圖Fig.2 Stratigraphic comprehensive histogram of Zhu Ⅰdepression in Pearl River Mouth Basin

1.2 洼陷結(jié)構(gòu)

韓江15洼受邊界斷裂控制，表現(xiàn)為地塹–半地塹結(jié)構(gòu)，可劃分為低凸起、陡坡帶、洼陷帶、北部隆起帶等結(jié)構(gòu)單元（圖3）。由過(guò)井的典型地震剖面可見，韓江15洼文昌期表現(xiàn)為地層等厚的地塹式結(jié)構(gòu)，T80為重要區(qū)域不整合界面，其下部的始新統(tǒng)地層與上覆地層呈角度不整合接觸（圖3），其中，文一段（T81—T80）受擠壓作用，經(jīng)歷強(qiáng)烈的地層抬升剝蝕作用。古新世為韓江凹陷的初始發(fā)育期，始新世為凹陷發(fā)育的鼎盛期，地層最厚，且縱向上表現(xiàn)為厚文昌組、薄恩平組特征，進(jìn)入漸新世以后，凹陷開始進(jìn)入?yún)^(qū)域沉降階段，地層分布穩(wěn)定。平面上古近系地層整體呈現(xiàn)南厚北薄特征，沉降中心位于南部邊界大斷層附近（圖1b、圖3），進(jìn)入?yún)^(qū)域沉降階段，地層分布穩(wěn)定，沉積了由北往南逐漸增厚的席狀披覆沉積地層。

圖 3 過(guò)韓江15洼地震解釋及地層充填剖面A-A′剖面位置見圖1b。Fig.3 Seismic interpretation and stratigraphic filling profile of Hanjiang 15 SubsagThe station of the profile A-A′ is shown in fig.1b.

2 始新統(tǒng)沉積古環(huán)境

韓江15洼僅有2口鉆井，即H2、H4井。H2井鉆探于1987年，鉆揭始新統(tǒng)地層較少，缺失恩平組，僅鉆遇74.4 m文昌組；H4井鉆探于2019年，鉆揭始新統(tǒng)較厚（1 799 m），且層序相對(duì)完整。古生物資料常被用于古環(huán)境判別，H2井文昌組1 549.8 m深度點(diǎn)（圖4）樣品中見生活于淡水環(huán)境的盤星藻、咸水環(huán)境的海相溝鞭藻以及少量微咸水環(huán)境的百色藻和球藻[8]；在文昌組巖心樣中（1 547.85～1 548.90 m）發(fā)現(xiàn)豐度及分異度極低的NP15-NP16帶鈣質(zhì)超微化石，為reticulofenestrid類，屬于中始新統(tǒng)，而NP15-NP16帶化石在臺(tái)西南盆地較為發(fā)育，反映海相環(huán)境。H2井文昌組雖見反映咸水及微咸水環(huán)境的古生物，但由于其數(shù)量過(guò)少，借此無(wú)法準(zhǔn)確判別始新統(tǒng)是否受海侵影響，且海侵程度及時(shí)間也無(wú)法明確。此外，該井缺失恩平組地層，已有資料僅可為始新統(tǒng)文昌組局部環(huán)境變化研究提供借鑒，但無(wú)法進(jìn)行始新統(tǒng)縱向環(huán)境演化分析。

新鉆井H4井雖鉆揭較厚始新統(tǒng)，但全井段古生物含量偏低，恩平組、文一段化石稀少，未達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，文二段、文三段浮游藻類含量整體偏低，僅局部含量中等（圖4），浮游藻類以淡水盤星藻為主，指示淡水沉積環(huán)境。此外，H4井僅發(fā)育少量指示微咸水環(huán)境的球藻，未見海相溝鞭藻，而H2井見少量海相溝鞭藻，表明兩口井在古鹽度上也存在差異，由于兩口鉆井古生物資料匱乏，借助該資料無(wú)法對(duì)始新統(tǒng)水體微咸化原因及不同層位鹽度差異進(jìn)行判別。元素地球化學(xué)是判定和恢復(fù)沉積古環(huán)境的重要手段，可有效解決上述問(wèn)題。

2.1 元素分析及沉積環(huán)境指示意義

在不同沉積環(huán)境中，沉積物與沉積介質(zhì)之間發(fā)生各種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)元素會(huì)發(fā)生沉積、分離、組合等，從而使不同的沉積環(huán)境有著不同的化學(xué)元素含量和組合，因此，可利用元素地球化學(xué)方法來(lái)恢復(fù)沉積古環(huán)境[17-23]。本次研究選用H2井、H4井及CIT-1井共計(jì)136個(gè)泥巖樣品的主微量元素測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)始新統(tǒng)沉積環(huán)境特征進(jìn)行分析。采用Sr/Ba、Ca/(Ca+Fe)與MgO/Al2O3地球化學(xué)指標(biāo)判別古鹽度，選取U/Th、Ni/Co與δU指標(biāo)來(lái)分析古氧相，選取MnO/TiO2、Mn/Fe指標(biāo)判別水深，采用CIA、Ti、P指標(biāo)判別古氣候（圖5）。

圖 4 韓江15洼已鉆井生態(tài)組分分布Fig.4 Distribution map of drilled ecological components in Hanjing 15 Subsag

2.1.1 古鹽度

鍶鋇比是判別海、陸相沉積環(huán)境的重要指標(biāo)之一[17,24]，淡水沉積物中Sr/Ba值＜1，而海相沉積物中Sr/Ba值＞1，Sr/Ba值1.0～0.6為半咸水相[25]。需要注意的是，Sr/Ba值區(qū)分海陸相的界限值在不同地區(qū)不都是相同的，因?yàn)镾r、Ba含量數(shù)值各地相差很大，在珠江三角洲現(xiàn)代表層樣的Sr/Ba比值雖有向海方向增加的趨勢(shì)，但其比值很小（＜0.3），主要是因?yàn)镾r含量偏低所致[26]。Nelson[27]通過(guò)測(cè)定現(xiàn)代與古代沉積的磷酸鹽組分（Ca/（Ca+Fe)），證實(shí)其與鹽度成正比關(guān)系。藍(lán)先洪[26]通過(guò)對(duì)珠江三角洲24個(gè)鉆孔的228個(gè)樣品及41個(gè)現(xiàn)代表層樣品的元素研究，認(rèn)為在珠江三角洲地區(qū)用Ca/(Ca+Fe)比值區(qū)分海陸相是可行的，并指出Ca/(Ca+Fe)比值＜0.40為陸相，＞0.8為海相。劉寶珺等[28]、趙其淵等[29]認(rèn)為沉積水介質(zhì)鹽度與Ca/(Ca+Fe)值之間呈線性關(guān)系。陳建強(qiáng)等[30]對(duì)比總結(jié)古代海相、湖相磷酸鹽沉積物后，發(fā)現(xiàn)Ca/(Ca+Fe)值與鹽度值呈現(xiàn)約35倍的正相關(guān)關(guān)系。本研究區(qū)靠近珠江三角洲地區(qū)，Sr/Ba值存在整體偏低的特征，故其比值主要用于定性判別古鹽度的相對(duì)高低，而定量判別指標(biāo)選用Ca/(Ca+Fe)比值。鎂鋁比值（m=100×MgO/Al2O3）是判別古鹽度變化的良好指標(biāo)，m＜1時(shí)代表淡水環(huán)境；1＜m＜10時(shí)，指示海陸過(guò)渡沉積環(huán)境；10＜m＜500時(shí)，為海水環(huán)境，當(dāng)m＞500 時(shí)，則為陸表海環(huán)境或潟湖沉積環(huán)境[17,31-32]。

H4井Sr含量偏低，Sr/Ba比值均遠(yuǎn)小于0.1，平均值僅為0.05，而該井下珠江組海相泥巖Sr/Ba均值僅為0.14，小于1，證實(shí)在研究區(qū)Sr/Ba比值不能真正反映古鹽度，其海陸指相意義欠佳，僅用于縱向鹽度變化輔助分析，鹽度判別主要用Ca/(Ca+Fe)比值。

選用H4井泥巖樣品的主微量分析值對(duì)韓江15洼始新統(tǒng)沉積古環(huán)境進(jìn)行分析，其中，恩平組泥巖樣6個(gè)，文一段、文二段、文三段泥巖樣品數(shù)分別為2、15、8個(gè)。文三段Ca/（Ca+Fe）值為0.42～0.78，平均值為0.55，指示整體以陸相沉積為主，但水體具有一定鹽度，為淡水–微咸水；文二段Ca/（Ca+Fe）值為0.22～0.71，平均值為0.48，指示以淡水為主，但其頂部、底部Ca/（Ca+Fe）值增高，比值＞0.4，水體為微咸水（圖5）；而恩平組Ca/（Ca+Fe）值為0.04～0.18，平均值為0.1，指示古水體為淡水環(huán)境（圖6）。

文昌組Sr/Ba平均值為0.05，恩平組均值為0.03，文昌組鎂鋁比值m平均為9.48，恩平組均值為3.11，均指示文昌組水體鹽度高于恩平組，且兩者的縱向變化趨勢(shì)與Ca/(Ca+Fe)值高度一致，揭示從文三段到恩平組，鹽度總體上逐漸降低，但局部有短暫、小幅升高，升高段主要集中在文三段中下部、文二段底部、頂部，其中，文三段水體鹽度相對(duì)最高（圖5）。整體呈現(xiàn)出文昌組微咸化、恩平組淡水環(huán)境，古鹽度逐漸降低的變化特征。

圖 5 H4井始新統(tǒng)古環(huán)境判別指標(biāo)縱向變化Fig.5 Vertical variation of paleoenvironment discrimination index of Eocene in well H4

圖 6 H4井始新統(tǒng)古鹽度地化參數(shù)縱向變化Fig.6 Vertical variation of paleosalinity geochemical parameters of Eocene in well H4

2.1.2 古氧相

沉積環(huán)境的氧化還原程度影響有機(jī)質(zhì)和微量元素的富集，不同氧化還原敏感元素的敏感度有差異，通過(guò)這種差異可以對(duì)水體的氧化還原環(huán)境進(jìn)行判定[33]。U、Th、V、Cr、Ni等為氧化還原性敏感元素，U/Th與Ni/Co值對(duì)沉積環(huán)境的氧化還原性判別效果較好[17,22,34-35]，U/Th＜0.75為富氧環(huán)境，0.75～1.25為弱氧化環(huán)境，＞1.25為缺氧環(huán)境；Ni/Co值＜5為富氧環(huán)境，5～7為弱氧化環(huán)境，＞7為缺氧環(huán)境[36-38]。δU=2U/（U+Th/3)，δU＞1指示缺氧環(huán)境，當(dāng)δU＜1指示富氧環(huán)境[17]。

H4井文三段U/Th值為0.27～0.45，平均值0.35，文二段U/Th值為0.22～0.34，平均值0.28，文一段為0.25～0.26，平均值為0.26，恩平組為0.24～0.34，平均值為0.29（圖7），文昌組、恩平組U/Th比值均小于0.75，指示始新統(tǒng)水體為富氧環(huán)境。文三段Ni/Co值為1.72～2.40，平均值為1.96，文二段為1.71～2.42，平均值為2.03，文一段為1.62～1.90，平均值為1.76，恩平組為1.47～1.74，平均值為1.58（圖7），文昌組、恩平組Ni/Co均值小于5，為富氧環(huán)境。文三段δU值為0.90～1.15，平均值為1.02，文二段為0.79～1.02，平均值為0.90，文一段為0.86～0.88，平均值為0.87，恩平組為0.83～1.01，平均值為0.92（圖7），表明除文三段顯示為弱氧化–弱還原環(huán)境，總體顯示為富氧環(huán)境。

縱向上，始新統(tǒng)整體為偏氧化沉積環(huán)境，但各段氧化性強(qiáng)弱略有差異（圖5）。文三段氧化性最弱，進(jìn)入文二段氧化性先減弱后增強(qiáng)，進(jìn)入文一段氧化性繼續(xù)增強(qiáng)，進(jìn)入恩平組，氧化性快速減弱。

2.1.3 古水深

不同元素在沉積物搬運(yùn)過(guò)程中穩(wěn)定性不同，F(xiàn)e、Al、Ti的穩(wěn)定性相對(duì)較弱，在濱岸帶富集，Mn、Ca、Mg等元素可以長(zhǎng)距離運(yùn)移，MnO/TiO2、Mn/Fe比值可以作為離岸遠(yuǎn)近分析的定性指標(biāo)[39-40]。MnO/TiO2＜0.5時(shí)，為距陸地較近的邊緣淺海環(huán)境，比值0.5～3.5，代表遠(yuǎn)離大陸的深海環(huán)境[17]。Fe極易受氧化而成Fe3+，F(xiàn)e3+在pH＞3 時(shí)，易形成Fe(OH)3的沉淀，故Fe的化合物易在淺水環(huán)境聚集，而Mn卻能在離子溶液中比較穩(wěn)定地存在，能更好地在水深較大的環(huán)境發(fā)生聚集，因此隨著沉積水體深度的增大，F(xiàn)e 元素含量普遍降低，Mn/Fe 值增大[41]。

H4井文昌組、恩平組MnO/TiO2均值分別為0.17、0.06，皆小于0.5，指示始新統(tǒng)沉積期水體整體偏淺。Mn/Fe值與MnO/TiO2縱向變化趨勢(shì)高度一致（圖5），指示文三段沉積期水深自底部向上部，水深先增加后減??；進(jìn)入文二段后，水深先緩慢變淺，之后緩慢變深，但整體變化幅度較小，以淺水為主，文一段保持淺水環(huán)境；進(jìn)入恩平組后，水深略有增加，但仍保持淺水環(huán)境。綜上，文昌組、恩平組水體整體為淺水環(huán)境，但局部水深有所增大，其中文三段水深相對(duì)最大。

2.1.4 古氣候

化學(xué)蝕變指數(shù)（CIA）是通過(guò)沉積巖的化學(xué)組分變化來(lái)識(shí)別源區(qū)氣候條件的較為有效的方法[42]，CIA＜70，反映寒冷、干旱氣候，CIA值為70～75，反映溫暖、濕潤(rùn)氣候，CIA＞75，代表炎熱、潮濕條件下的強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化作用[43-44]。Ti元素含量變化可反映陸源物質(zhì)輸入程度，該值高則表明陸源物質(zhì)含量愈豐富，指示一種溫暖潮濕的氣候背景，沉積巖中P的高含量指示干旱高鹽度環(huán)境的氣候背景，低含量則指示潮濕的氣候背景[45]。

H4井文昌組CIA值為36.6～67.3，均值51.4，指示文昌組整體為干燥氣候。其中，文三段CIA值為37～53.9，均值48.8；文二段CIA值為36.6～67.3，均值為52.9；文一段CIA為41.1～53.3，均值47.2。恩平組CIA為75.7～81.8，均值為78.8，指示溫暖、濕潤(rùn)氣候。H4井Ti含量變化與CIA含量變化有較好的相關(guān)性，與P含量變化有較好的負(fù)相關(guān)性（圖5），文三段表現(xiàn)為P相對(duì)富集，Ti元素相對(duì)貧乏，指示干旱氣候，進(jìn)入文二段保持干旱氣候，但文二段中段沉積期，Ti含量增加，P含量減少，表明氣候短暫向溫濕轉(zhuǎn)變，進(jìn)入恩平組后，P元素快速減少，Ti元素逐漸增加，轉(zhuǎn)變?yōu)闇嘏瘽駶?rùn)氣候。始新統(tǒng)古氣候變化與古鹽度變化對(duì)比發(fā)現(xiàn)，即在文昌期，古氣候與古鹽度基本保持同步變化（圖5），即干旱氣候?qū)?yīng)高鹽度，說(shuō)明古氣候?qū)披}度變化有一定影響，但進(jìn)入恩平期后，這種同步關(guān)系變差。

圖 7 H4井始新統(tǒng)泥巖古氧相地化參數(shù)縱向變化Fig.7 Vertical variation of paleo-oxygen geochemical parameters of Eocene mudstone in well H4

2.2 始新統(tǒng)水體微咸化成因探討

韓江15洼文昌組水體具微咸化特征，推測(cè)為受海侵影響所致。韓江15洼東南側(cè)的H5井（圖1a）位于臺(tái)西南盆地北部坳陷帶，該井發(fā)育早、中始新統(tǒng)，缺乏晚始新統(tǒng)，地層中見有孔蟲、鈣質(zhì)超微化石，推測(cè)始新世受到斷陷作用影響導(dǎo)致海水入侵[46]。位于澎湖–北港隆起上的CIT-1井（圖1a）缺失晚始新統(tǒng)，在早始新統(tǒng)中見海相溝鞭藻，在部分砂巖中含海綠石，且早始新統(tǒng)87個(gè)樣品的Ca/(Ca+Fe)平均值為0.75（圖8），接近海相判別界限值0.8，指示水體鹽度較高，表明始新統(tǒng)早期海侵已影響至臺(tái)西盆地的澎湖隆起。此外，該井Sr/Ba平均值為0.62，其值遠(yuǎn)高于H2及H4井（圖8），表明早始新統(tǒng)沉積期澎湖–北港隆起受海侵影響程度遠(yuǎn)高于韓江凹陷。

臺(tái)西盆地廈澎坳陷位于韓江凹陷東北側(cè)（圖1a），其始新世主裂陷期以湖相沉積環(huán)境為主，中—晚始新世來(lái)自東南方向的海侵進(jìn)一步加強(qiáng)，覆蓋到廈澎坳陷，CDW-1井中—晚始新統(tǒng)中出現(xiàn)的鈣質(zhì)超微化石NP15-NP16帶及鮞粒狀砂巖也證實(shí)了這一點(diǎn)[47]。李健等[48]認(rèn)為臺(tái)西盆地烏丘嶼凹陷始新統(tǒng)為海岸平原相–淺海相泥巖為主的沉積建造，其中始新世中期有一次大規(guī)模的海侵。

圖 8 韓江15洼及周邊已鉆井古鹽度指標(biāo)對(duì)比Fig.8 Comparison of paleosalinity indexes of drilled wells in and around Hanjiang 15 subsag

臺(tái)西南盆地早—中始新世已為海相沉積環(huán)境，而臺(tái)西盆地在中—晚始新世受海侵影響加強(qiáng)[47]，周鄰凹陷、盆地沉積環(huán)境分析證實(shí)，始新世韓江凹陷具備海侵的條件。從臺(tái)西南盆地H5井向臺(tái)西盆地CIT-1井至韓江15洼H4井，古鹽度指標(biāo)及海相古生物數(shù)量逐步減少，表明韓江15洼海侵方向應(yīng)來(lái)自東南方向的臺(tái)西南盆地，海侵時(shí)間為始新世中—晚期，但海侵影響范圍有限，受影響層段主要集中在文三段，而恩平組并未受到海侵影響，以淡水沉積為主。

3 始新統(tǒng)沉積相

H4井未進(jìn)行鉆井及井壁取心，故巖性確定主要來(lái)自錄井資料。始新統(tǒng)恩平組錄井巖性為薄—厚層淺灰色含礫粗砂巖、中—細(xì)砂巖與中—厚層灰色泥巖不等厚互層。始新統(tǒng)文昌組一段為中厚—巨厚層淺灰色中砂巖、細(xì)砂巖，夾薄層泥巖；文昌組二段上部以中厚—巨厚層細(xì)砂巖為主，夾灰色、褐紅色泥巖，下部為薄—中厚層細(xì)砂巖、泥質(zhì)細(xì)砂巖與灰色泥巖不等厚互層（圖9）；文昌組三段為薄—中厚層淺灰色細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、灰白色灰質(zhì)粉砂巖、薄—中厚層灰色泥巖，夾少量褐色、褐紅色泥巖。

淺水三角洲多發(fā)育于大型坳陷湖盆中，但在斷陷湖盆萎縮期或裂陷初期也存在淺水三角洲沉積[49-52]。邊界斷層活動(dòng)強(qiáng)度降低是斷陷湖盆發(fā)育淺水三角洲的先決條件，大型淺水三角洲沉積通常發(fā)育于構(gòu)造穩(wěn)定、地形平緩且供源充足的淺水區(qū)[51]。文一段+文二段沉積期，韓江凹陷處于早期裂陷萎縮期，邊界斷層活動(dòng)強(qiáng)度減弱，沉降幅度變小。邊界斷層活動(dòng)強(qiáng)度的減弱為文一段+文二段的“填平補(bǔ)齊”及地層平緩穩(wěn)定的沉積背景創(chuàng)造了條件，具備發(fā)育淺水三角洲的沉積背景。沉積時(shí)水體的深淺是判斷淺水三角洲沉積的重要因素[53]。文昌組上段泥巖顏色以灰色、褐紅色為主，且兩者交互出現(xiàn)（圖9），褐紅色為較典型氧化色，文一+文二段雜色泥巖的發(fā)育，表明其沉積時(shí)水深不大，岸線漲落動(dòng)蕩頻繁，符合淺水三角洲的沉積特征。韓江15洼文昌期水底地形平坦（H4井區(qū)現(xiàn)今坡度1.9°），元素、有機(jī)地化分析皆指示沉積水體偏淺（見前文），具備發(fā)育淺水三角洲的條件。

淺水三角洲由于湖水較淺，一般以河流營(yíng)力為主，湖水改造作用較弱，以河流砂體為主，水下分流河道砂巖相對(duì)發(fā)育。此外，淺水三角洲建設(shè)性較強(qiáng)，使河道進(jìn)積速度快，在進(jìn)積過(guò)程中對(duì)原河口沉積物具有較強(qiáng)的改造作用，使發(fā)育的河口壩不能較好地保存，從而使河口壩的規(guī)模和分布局限[53-54]。H4井文昌組自然伽馬（GR）曲線主要為指示水下河道沉積的箱型或齒化箱形，少量指示席狀砂的指狀，其中，三角洲水下分流河道構(gòu)成了文昌組最主要的砂體類型，而指示河口壩的反韻律特征相對(duì)少見（圖9）。相對(duì)干旱氣候條件下常形成枝狀分流河道型淺水三角洲，主要微相為水下分流河道，相對(duì)濕潤(rùn)氣候條件下，易形成網(wǎng)狀疊置河道型淺水三角洲[55]。韓江15洼文昌組氣候偏干旱，僅文二段中部氣候短暫向溫濕轉(zhuǎn)變，故主要發(fā)育枝狀分流河道型淺水三角洲（圖10a）。綜合元素地化、測(cè)井相及巖性分析，認(rèn)為文昌組上段發(fā)育淺水三角洲沉積（圖10b）。此外，文昌組從頂部到底部，整體由淺水三角洲平原“無(wú)泥”間斷正韻律向前緣“有泥”間斷正韻律演變，文一段主要為淺水三角洲平原亞相，文二段為平原–內(nèi)前緣亞相，文三段主要為外前緣亞相（圖9）。

圖 9 韓江15洼H4井文一段+文二段綜合柱狀圖Fig.9 Composite stratigraphic column of 1th-2th Member Wenchang Formation of theWell H4 in the Hanjiang 15 Subsag

圖 10 珠江口盆地韓江15洼文一段+文二段均方根振幅（a）及沉積相圖（b）Fig.10 Root mean square amplitude and sedimentary facies of 1th+2th Member Wenchang Formation in Hanjiang 15 Subsag, Pearl River Mouth Basin

4 結(jié)論

（1）韓江15洼文昌組、恩平組以淺水、富氧環(huán)境為主，局部層段水體有所增大、還原性增強(qiáng)。文三段沉積期水深相對(duì)最大，但仍以淺水為主，為弱氧化–弱還原環(huán)境；文二段水深先變淺后逐步變深，氧化性先減弱后增強(qiáng)，整體以富氧環(huán)境為主；進(jìn)入恩平組，保持淺水環(huán)境，但氧化性減弱，以弱氧化環(huán)境為主。古氣候分析表明始新統(tǒng)文昌組沉積期氣候偏干，進(jìn)入恩平期氣候向濕潤(rùn)轉(zhuǎn)變。

（2）韓江15洼始新統(tǒng)主要為陸相沉積，但文昌期受海侵影響，海侵應(yīng)來(lái)自東南方向，海侵時(shí)間為始新世中—晚期，海侵影響范圍有限，受影響層段主要集中在文三段，其鹽度值最高，其次為文二段、文一段，而恩平組并未受到海侵影響，以淡水沉積為主。

（3）根據(jù)元素地球化學(xué)判別結(jié)果、測(cè)井相及巖性特征，綜合判識(shí)韓江15洼始新統(tǒng)文昌組上段（H4探井附近區(qū)域）主要為淺水三角洲沉積。