南海白云凹陷漸新統(tǒng)珠海組沉積相及其演化

田兵，鄭有偉，趙俊梅

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

0 引言

漸新統(tǒng)珠海組是南海北部深水區(qū)白云凹陷重要的含油氣層段。沉積相研究是正確評價油氣勘探價值的重要基礎(chǔ)，前人［1-5］針對珠海組沉積方面的研究涵蓋了層序地層劃分、坡折帶演化、沉積特征，以及沉積環(huán)境、物源、油氣地質(zhì)分析等方面。柳保軍等［1-2］認(rèn)為，珠海組沉積期白云凹陷為淺海陸架環(huán)境，發(fā)育一套幾乎覆蓋凹陷全區(qū)的大型淺水陸架三角洲砂泥巖互層沉積，凹陷東南部穩(wěn)定發(fā)育的陸架坡折帶控制了層序組合樣式、儲層及有利成藏帶的分布。曾清波等［3］認(rèn)為，凹陷內(nèi)大型陸架邊緣三角洲呈北東向帶狀分布于白云凹陷至鶴山凹陷。邢作昌等［4］認(rèn)為，深水區(qū)珠海組中上部發(fā)育4期陸架邊緣三角洲：第1期為斷控型，海底扇發(fā)育；后3期為沉積型，其伴生的深水重力流扇體砂體和三角洲前緣砂體構(gòu)成了區(qū)域有利勘探目標(biāo)。張曼莉等［5］通過追蹤坡折點變化建立濱岸遷移軌跡，構(gòu)建了珠海組層序格架內(nèi)的沉積成因單元，在區(qū)內(nèi)識別出面積逐漸擴大并沿走向擴展的6套三角洲前積體。

總的來看，前期研究主要針對凹陷北坡或者凹陷內(nèi)坡折帶附近的三角洲沉積特征，而對凹陷區(qū)域整體性沉積結(jié)構(gòu)及沉積體系時空分布的研究還比較缺乏，有關(guān)凹陷沉積體系的類型及發(fā)育演化方面的研究也相對較少。

本文基于研究區(qū)最新的鉆井、測井和覆蓋全區(qū)的三維地震資料，對珠海組進行層序地層格架劃分，進一步詳細(xì)識別各層序內(nèi)三角洲-深水扇體系的組合、分布及時空演化，以期為深水區(qū)油氣儲集體的分布預(yù)測提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

白云凹陷位于南海北部大陸邊緣陸坡深水區(qū)（水深200～2 000 m），以番禺低隆起為北界，以南部隆起帶為南界，東鄰東沙隆起，西鄰云開低凸起，總面積約1.2×104km2（見圖1）。依據(jù)基底起伏及沉積蓋層發(fā)育情況，可將凹陷進一步分為白云主洼、東洼、西洼、南洼4個洼陷。研究區(qū)新生代地層在凹陷內(nèi)廣泛發(fā)育，根據(jù)古地磁、鈣質(zhì)超微化石及有孔蟲組合等資料，自下而上劃分為始新統(tǒng)文昌組、恩平組，上漸新統(tǒng)珠海組，中新統(tǒng)珠江組、韓江組、粵海組，上新統(tǒng)萬山組，第四系［6-8］。自漸新世以來，南海北部發(fā)育廣闊的被動大陸邊緣，接受了巨厚的拗陷期充填［9-10］。晚漸新世白云凹陷南坡形成早期的大陸坡折帶，研究區(qū)珠海組頂、底界為2個區(qū)域不整合界面（底界距今30.0 Ma，頂界距今23.8 Ma），沉積環(huán)境主要為淺海陸架環(huán)境，向南過渡為深海陸坡環(huán)境，巖性以灰綠、灰色砂巖和暗色泥巖為主。

圖1 白云凹陷及周緣構(gòu)造單元

綜合露頭、鉆井及地震層序地層識別標(biāo)志，將白云凹陷珠海組劃分為3個三級層序和6個體系域（見表1、圖2，圖中剖面位置為圖1中地震測線AA′）。

圖2 白云凹陷漸新世層序地層格架地震剖面

珠海組沉積后期，即SQ1-2，SQ1-3沉積時期，凹陷南坡開始發(fā)育早期陸架坡折帶［11］，總體上較難識別出初次海泛面，因此，本次研究采用海侵-海退（T-R）旋回體系域二分法，依據(jù)最大海泛面劃分海侵和海退體系域。

2 沉積相類型

根據(jù)鉆井剖面、巖心觀察及測井、地震等相標(biāo)志綜合分析，在白云凹陷珠海組共識別出陸架三角洲、陸架邊緣三角洲、深水扇、扇三角洲與海相5種沉積相類型。

2.1 陸架三角洲

陸架三角洲相是白云凹陷珠海組廣泛發(fā)育的邊緣相帶?？v向上主要發(fā)育于珠海組中上段，平面上主要分布在白云東洼北側(cè)、白云西洼和白云主洼的西側(cè)至云開低凸起地帶。已鉆井揭示，凹陷范圍內(nèi)幾乎未見陸架三角洲平原亞相，主要發(fā)育前緣亞相。前緣沉積砂地比較高，在46%～65%，以水下分流河道沉積為主；單層砂體厚度較大（單砂體厚度普遍大于2 m，最大達50 m），剖面上呈多期正韻律疊置，局部發(fā)育反粒序砂層及薄層指狀砂（見圖3。其中，ZH為珠海組，ZJ為珠江組，Ep為恩平組；剖面位置見圖1）。其巖石類型主要為淺灰、灰白色中—細(xì)砂巖，成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較高，呈次棱角—次圓狀；可見中型槽狀、楔狀交錯層理，海綠石豐富，其間夾灰棕色泥巖、粉砂巖和少量含豐富有孔蟲的石灰?guī)r（見圖4a）。夾層發(fā)育薄層泥巖、粉砂質(zhì)泥巖的水下分流河道間沉積。地震上，在凹陷北側(cè)表現(xiàn)為一套中低頻、中等—弱連續(xù)、中強反射，呈席狀亞平行的結(jié)構(gòu)，向南過渡為中頻、中等連續(xù)、中弱震的疊瓦狀斜交前積結(jié)構(gòu)——指示典型的陸架三角洲前緣砂質(zhì)沉積；陸架三角洲前緣遠端過渡為中頻、中好連續(xù)性、中弱震平行反射的前三角洲-海相過渡相泥質(zhì)沉積（見圖2）。

圖3 珠海組北部陸架三角洲、扇三角洲連井剖面

2.2 陸架邊緣三角洲

陸架邊緣三角洲因其發(fā)育位置特殊、油氣勘探潛力大及其為深水區(qū)重要沉積供給源等屬性，與陸架三角洲區(qū)別明顯，是當(dāng)前深水沉積研究的熱點之一［12］。該沉積類型受控于海平面變化與物源供應(yīng)，發(fā)育于外陸架邊緣、上陸坡區(qū)域。研究區(qū)陸架邊緣三角洲縱向上主要發(fā)育于珠海組各層序的海退體系域，平面上主要發(fā)育于白云主洼西南側(cè)寬緩陸架坡折帶附近。已鉆井揭示：陸架邊緣三角洲砂質(zhì)沉積占比較陸架三角洲降低，砂地比在20%～35%，為中厚層泥巖、粉砂巖夾中薄層砂或不規(guī)則砂泥巖互層，單砂層厚度變薄，厚度普遍在1～10 m；剖面上，多見多期以上段細(xì)粒沉積為主的正韻律疊置，其巖石類型主要為淺灰細(xì)砂巖及灰棕色泥巖、粉砂巖，砂巖成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度更高，以次圓狀為主，分選好（見圖4b）。地震上，呈現(xiàn)雜亂斜交加積-高角度S-斜交前積-高角度斜交前積的3期次前積結(jié)構(gòu)變化，前積反射層角度較大，在4.0°～7.9°；單一前積層縱向厚度在120～550 m，水平落差大，最大可達500 m，內(nèi)部為低頻中等連續(xù)中強震（反映以砂質(zhì)沉積為主）或中頻中—差連續(xù)弱震（反映陸源砂質(zhì)較少）反射特征（見圖5。剖面位置為圖1中地震測線BB′），體現(xiàn)了陸架邊緣區(qū)域沉積特點和陸源碎屑水動力變強及相對海退的持續(xù)過程。

圖4 白云凹陷漸新統(tǒng)珠海組典型巖心特征

圖5 珠海組南部陸架邊緣三角洲地震剖面特征

2.3 深水扇

受滑塌、重力流再搬運或底流作用影響，在陸架邊緣斜坡至盆底（凹陷底部）區(qū)可形成規(guī)?？捎^的深水扇沉積［13］。區(qū)內(nèi)珠海組SQ1-2和SQ1-3層序可識別出一系列深水扇沉積，主要的巖相組合為厚層無序的中—細(xì)粒砂巖夾薄層軟變形粉砂巖和砂巖，底部發(fā)育沖刷面，具有平行、塊狀或遞變層理構(gòu)造，以及箱型測井曲線特征。地震上，其內(nèi)部充填多為強振幅、高連續(xù)性的平行反射及連續(xù)性較弱的雜亂地震反射結(jié)構(gòu)。

分析表明，區(qū)內(nèi)發(fā)育的深水扇與陸架邊緣三角洲緊密共生，并受陸架邊緣坡折遷移的影響。大量實例研究證實：相對陡的陸架邊緣-斜坡及明顯下行的快速前積相結(jié)合，不僅有利于陸架邊緣厚層三角洲前積層的發(fā)育，同樣易于觸發(fā)斜坡沉積的滑動、滑塌及斷裂作用，使得陸架坡折下行斜坡至盆底可形成大量的富砂重力流沉積［14］；廣泛的侵蝕作用導(dǎo)致該沉積期較多的沉積物供給，并通過斜坡水道和滑塌供給到下斜坡和盆底，形成深水扇體系［15］。

2.4 扇三角洲

扇三角洲平面上主要位于云開低凸起南的古控洼斷層的北側(cè)，南部古隆起為其階段性供源。巖性組合為薄至厚層中—粗砂巖與薄至中層灰色泥巖的不等厚互層，局部夾薄層石灰?guī)r、泥灰?guī)r。砂質(zhì)沉積物以中粗粒碎屑為主，成分以石英為主；偶見海綠石及黃鐵礦，粗粒為主；偶見礫石，礫石直徑在2～5 mm，呈次棱角-次圓狀，分選中等，泥質(zhì)或灰質(zhì)膠結(jié)（見圖4c）。與凹陷北部北南向展布的大規(guī)模陸架三角洲相比，鉆井揭示的扇三角洲具有南北向沉積構(gòu)造、更高砂地比（62%～76%）、更粗砂質(zhì)沉積粒度、更差成分及結(jié)構(gòu)成熟度等沉積特征。地震上差異也很明顯，扇三角洲表現(xiàn)為似席狀外形，內(nèi)部充填表現(xiàn)為中低頻、中弱震的南北向斷續(xù)、雜亂疊瓦狀的地震反射特征（見圖6。剖面位置為圖1中地震測線CC′）。

圖6 珠海組西南部扇三角洲地震剖面特征

2.5 海相

受新南海擴張的影響，整個珠海組沉積期都為海相沉積環(huán)境，海相泥質(zhì)沉積平面上主要分布于溝通南部廣海的寬緩陸架之下、白云主洼中南部和東洼南至南洼的大部地區(qū)。研究區(qū)可識別出淺海和半深海2種亞相。沉積物以細(xì)粒碎屑為主，多為灰棕色陸架泥巖砂巖夾薄層粉—細(xì)砂巖和泥巖，部分井段發(fā)育淺灰色紅藻石顆?；?guī)r，含豐富的有孔蟲。地震上表現(xiàn)為連續(xù)性好、中弱震、中高頻的平行反射特征。

3 沉積展布及演化

白云凹陷面積較大，區(qū)內(nèi)鉆井?dāng)?shù)量較少且分布不均，僅靠井資料難以精確表征區(qū)域沉積特征。本次研究著重利用覆蓋全區(qū)的高精度三維地震資料，綜合單井、連井沉積相分析，地震相分析和地震多屬性分析，以鉆井垂向優(yōu)勢相及地震平面優(yōu)勢相為指導(dǎo)，以珠海組各層序為制圖單元，從宏觀上定性地分析白云凹陷珠海組沉積相展布及演化特征（見圖7—9）。

距今32.0 Ma的南海運動，標(biāo)志著南海漂移期的開始，新南海洋中脊開始擴張。珠海組沉積期，新南海洋殼初生成，沉積型陸架坡折位于新生洋殼附近，盆地整體表現(xiàn)出斷陷—拗陷過渡階段的“窄陸坡、寬陸架”特征。自早漸新世開始，白云凹陷進入了一個持續(xù)海侵的沉積過程，沉積環(huán)境也由下伏的湖相演變?yōu)楹Ｏ唷Ｔ诖斯诺乩憝h(huán)境背景下，以北側(cè)古珠江為大型陸源碎屑供應(yīng)體系，在白云凹陷內(nèi)形成了獨特的陸架三角洲-陸架邊緣三角洲-深水扇沉積體系組合。與典型陸架邊緣三角洲相比，該階段發(fā)育的陸架邊緣三角洲獨具特色：一是發(fā)育于陸架之上的深凹陷內(nèi)部；二是具有厚層高角度前積層，可識別單一期次三角洲前積層高度差達500 m，表明在廣泛寬陸架下存在深水凹陷（水深至少達500 m），將陸架沉積或過路的沉積向下搬運于深凹陷坡折帶處，形成陸架邊緣三角洲。此后，隨著距今23.8 Ma新南海洋中脊擴張軸向南躍遷，在白云運動的作用下，陸架坡折向北發(fā)生大規(guī)模的躍遷，標(biāo)志著該階段結(jié)束。

SQ1-1沉積時期，裂后構(gòu)造熱沉降（構(gòu)造沉降速率100 m/Ma，總沉降速率約300 m/Ma）與全球海平面上升趨勢相疊加，使得凹陷區(qū)域內(nèi)沉積環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｏ?，凹陷?nèi)水體與南部廣?；疽堰B為一體。凹陷北側(cè)盆內(nèi)番禺等低隆起形成較為充足的物源供給；在凹陷北側(cè)，尤其是西北側(cè)，向凹陷內(nèi)發(fā)育近源短程陸架三角洲砂質(zhì)巖體，向盆地中心推進最遠距離約40 km。此時，尚未形成區(qū)域陸架坡折，因此，陸架邊緣三角洲不發(fā)育。陸架三角洲向南至白云主洼及東洼南部地區(qū)，漸次過渡為海相沉積。由于初始海侵凹陷主體水深較淺，淺?！肷詈Ｏ喑练e于白云凹陷主凹及其南部，其中大部分區(qū)域沉積淺海相，只在凹陷南側(cè)及荔灣凹陷發(fā)育有限范圍的半深海相沉積，厚層陸源海相富有機質(zhì)泥巖發(fā)育。凹陷東洼北側(cè)同樣受控于北側(cè)近物源的影響，形成多個陸架三角洲前緣水下分流河道及灘壩砂體；而南部隆起作為盆內(nèi)物源，發(fā)揮近源供給作用，形成北向展布的扇三角洲沉積體（見圖7）。

圖7 白云凹陷珠海組SQ1-1沉積時期沉積相平面展布特征

SQ1-2沉積時期，新南海擴張造成南海北部陸源準(zhǔn)平原化，加之古溝槽填平補齊，攜帶大量華南褶皺帶碎屑物質(zhì)的古珠江體系越過北側(cè)的恩平凹陷，沿番禺低隆起上的溝槽進入白云凹陷，形成區(qū)域內(nèi)廣覆式的古珠江三角洲體系，向盆地中心推進最遠距離達60 km。

該時期在凹陷南側(cè)BY18-1井—LH34-3井一帶初始形成陸架坡折。在海侵初期，古珠江體系到達坡折帶，形成伸長朵狀、復(fù)合前積、砂泥混合沉積的陸架邊緣三角洲體系，前積體順陸坡向盆內(nèi)延伸數(shù)百米至10 km，沿坡折帶走向長達近百千米。南向持續(xù)海侵和北側(cè)充足的物源供給呈“頂?！睉B(tài)勢，使得凹陷北側(cè)砂質(zhì)沉積發(fā)育，南側(cè)半深海相沉積范圍也向北擴大，淺海相沉積范圍明顯縮小；在陸坡遠端，發(fā)育以陸架邊緣三角洲為供源的大型深水扇體，而南部隆起近物源持續(xù)供給，大型扇三角洲沉積體繼承性發(fā)育（見圖8）。

圖8 白云凹陷珠海組SQ1-2沉積時期沉積相平面展布特征

SQ1-3沉積時期，整個凹陷沉積環(huán)境與沉積體規(guī)模主體變化不大，屬繼承性發(fā)育。陸架三角洲沉積范圍略有增大，延伸至LW13-1井—LW3-1井區(qū)，陸架邊緣三角洲隨陸架坡折的向南遷移，前積體亦向南推進，前積角度變大，但延伸距離相對變短，較低的構(gòu)造沉降速率（構(gòu)造沉降速率 50 m/Ma，總沉降速率約 80 m/Ma）［8］、漸新世末冰期海平面下降［16］和北部持續(xù)的充足物源［17-18］形成區(qū)域明顯的海退，淺海相略有擴大，半深海相退積縮小，連續(xù)的陸坡前積形成了2個明顯的深水扇體。南部隆起供源供給能力下降，扇三角洲沉積體影響范圍明顯縮?。ㄒ妶D9）。

圖9 白云凹陷珠海組SQ1-3沉積時期沉積相平面展布特征

4 結(jié)論

1）白云凹陷珠海組自下而上分為SQ1-1，SQ1-2，SQ1-3等3個三級層序，發(fā)育陸架三角洲、陸架邊緣三角洲、深水扇、扇三角洲與海相沉積。不同沉積相的巖相特征及組合、巖性、沉積構(gòu)造、地震特征各異。

2）白云凹陷珠海組沉積期總體經(jīng)歷了SQ1-1，SQ1-2時期持續(xù)海侵和SQ1-3時期海退的演化過程。SQ1-1沉積時期，凹陷南部初始海侵，凹陷北側(cè)周緣低凸起物源供給能力較強，形成陸架三角洲與海相分帶分布特征，南部隆起區(qū)形成近源扇三角洲沉積；SQ1-2，SQ1-3沉積時期，受古珠江體系控制，發(fā)育北西—南東向大型陸架三角洲-陸架邊緣三角洲-深水扇沉積體系組合，凹陷東南側(cè)海相沉積演化則受全球海平面變化、區(qū)域構(gòu)造沉降與陸源碎屑供源的共同影響，呈現(xiàn)多期水進-水退沉積旋回。