福山凹陷流沙港期源區(qū)構(gòu)造環(huán)境、母巖類型及演化

熊紹云，黃羚，程剛，李昌，徐政語，馬慶林，俞廣

1.中國石油杭州地質(zhì)研究院，杭州 310023

2.中國石油天然氣股份有限公司南方石油勘探開發(fā)有限公司，廣州 510240

0 引言

物源分析不僅可以了解沉積物搬運(yùn)過程和源區(qū)規(guī)模、構(gòu)造、古氣候、古地貌及巖石組合類型[1]，還可以重建古水系、恢復(fù)沉積盆地演化歷史等[2-3]。目前應(yīng)用較為廣泛的物源分析方法有：重礦物分析法、古流向、碎屑巖類分析法、沉積法、巖屑組分分析、砂巖百分含量法、礦物裂變徑跡法、地球化學(xué)法和同位素法等[4-14]。近年來由于實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)的進(jìn)步，碎屑礦物同位素測年和地球化學(xué)分析被廣泛地應(yīng)用到物源分析中，碎屑鋯石測年在物源分析中扮演著重要的角色[3,15-24]。

福山凹陷作為北部灣盆地富油氣凹陷之一，流沙港組作為主力產(chǎn)層，其沉積特征、沉積體系及沉積演化受到人們重視[25-28]，但對(duì)物源分析僅限于用砂巖百分含量、重礦物ZTR指數(shù)勾畫出福山凹陷物源方向，指出物源主要來自南部，臨高和云龍凸起為次級(jí)物源，對(duì)于源區(qū)母巖性質(zhì)、三大物源對(duì)流沙港組各沉積時(shí)期的貢獻(xiàn)以及不同沉積時(shí)期母巖巖性組合變化等未進(jìn)行系統(tǒng)分析。砂巖儲(chǔ)層物性受控于沉積作用、成巖作用及構(gòu)造作用等多種因素，其中沉積作用通過影響砂巖碎屑組成、雜基含量、粒度、分選等直接影響儲(chǔ)層原始孔隙與滲透率[29-33]，砂巖組成受控于源區(qū)母巖、搬運(yùn)距離等，因此物源分析對(duì)儲(chǔ)層預(yù)測非常重要。操應(yīng)長等[34]利用聚類分析的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，將潿西南凹陷流三段重礦物劃分出2個(gè)大類6個(gè)亞類，得出表征母巖巖性的重礦物組合，進(jìn)而在整個(gè)研究區(qū)對(duì)比劃分物源體系，借助ZTR指數(shù)，認(rèn)為存在北西、南西、東北及東部四大物源體系，對(duì)于判斷物源匯合、各物源在各沉積期的貢獻(xiàn)及盆地內(nèi)物源源區(qū)變化具有很好的效果。

福山凹陷流沙港組沉積沉積時(shí)存在三期構(gòu)造演化：流三段沉積時(shí)的初始擴(kuò)張階段、流二段沉積時(shí)的深陷階段及流一段沉積時(shí)的萎縮階段[27]，沉降中心具有由皇桐地區(qū)沿北東向向白蓮地區(qū)遷移的特征[35]，沉降中心的遷移導(dǎo)致沉積中心隨之向白蓮地區(qū)遷移，因此福山凹陷流沙港組沉積時(shí)物源也可能會(huì)發(fā)生變化。本文利用聚類分析方法將流沙港組沉積時(shí)重礦物進(jìn)行分類，得出各類重礦物組合的母巖巖性組合，然后進(jìn)行全區(qū)對(duì)比。結(jié)合ZTR指數(shù)、碎屑巖類分析法及陰極發(fā)光等資料，厘清流沙港組沉積時(shí)物源源區(qū)、物源變化及母巖巖石組合類型，為后期優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布預(yù)測奠定基礎(chǔ)。資料井的選擇考慮兩個(gè)方面：1）鉆遇流沙港組較全；2）具有代表性且覆蓋整個(gè)凹陷。本次選取23口井，系統(tǒng)采集了包括流三段、流二段及流一段的350塊樣品，開展薄片碎屑組分觀察及鑒定、薄片碎屑礦物成分百分含量統(tǒng)計(jì)、陰極發(fā)光、重礦物分析。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

北部灣盆地面積為3.98×104km2，基底為中生界和古生界，新生代沉積厚度達(dá)10 km[36]，可劃分為“九凹四凸”，已證實(shí)生烴凹陷五個(gè)（潿西南凹陷、海中凹陷、烏石凹陷、福山凹陷、邁陳凹陷），富烴凹陷兩個(gè)（潿西南凹陷、福山凹陷）[37]（圖1）。

圖1 北部灣盆地福山凹陷位置及地質(zhì)簡圖Fig.1 Location and geological sketch map of Fushan Sag, Beibuwan Basin

福山凹陷屬于北部灣盆地南端的一個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，經(jīng)歷了古近紀(jì)裂陷和新近紀(jì)裂后熱沉降兩個(gè)階段[38]，流沙港組沉積時(shí)整個(gè)凹陷處于裂陷階段，在裂陷背景下存在初始擴(kuò)大階段、深陷階段及萎縮階段[27]三個(gè)次一級(jí)的構(gòu)造演化階段（圖2）。流三段沉積時(shí)，紅河斷裂的左行走滑和海南隆起的南移導(dǎo)致福山凹陷強(qiáng)烈拉張，海南隆起向南移動(dòng)的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)形成了一種非對(duì)稱拉伸[39-41]，非對(duì)稱拉伸導(dǎo)致福山凹陷臨高斷裂和長流斷裂活動(dòng)存在差異，形成了西部、南部多級(jí)斷階、東部鏟式斷階以及西南部緩坡的半地塹凹陷[42-43]。由于處于初始擴(kuò)大階段，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)，物源供給充足，沉積了一套以辮狀河三角洲相前緣和平原為主的砂礫巖、含礫砂巖夾泥巖，北部為半深湖—深湖相泥巖[27]；流二段沉積時(shí)，美臺(tái)斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，凹 陷大幅度沉降，南部斜坡帶的花場地區(qū)出現(xiàn)了撓曲坡折。此時(shí)凹陷處于深陷階段，主要為湖相泥巖沉積，夾間歇性火山噴發(fā)，凹陷南緣存在辮狀三角洲前緣砂巖沉積，白蓮一帶分布有一定規(guī)模的湖底扇[27]；流一段沉積時(shí)，凹陷控制斷裂活動(dòng)減弱，由于海南隆升增強(qiáng)，湖盆萎縮[44]。湖相泥巖沉積向北部退縮，辮狀河三角洲向北推進(jìn)[27]，早期以辮狀河三角洲砂礫巖、含礫砂巖夾泥巖沉積為主，晚期演變?yōu)榍叭侵弈鄮r沉積。

圖2 福山凹陷流沙港組綜合柱狀圖（據(jù)文獻(xiàn)[33]修改）Fig.2 Comprehensive column of Liushagang Formation in Fushan Sag (modified from reference [33])

2 砂巖碎屑組成

福山凹陷流沙港組砂巖碎屑組分主要由石英、長石和巖屑組成。按照Folk[45]分類原則，將硅質(zhì)巖屑（燧石）歸入巖屑中，流沙港組砂巖可分為巖屑砂巖、長石巖屑砂巖兩類（圖3b）；按照McBride[46]砂巖分類原則，將燧石巖屑?xì)w入石英（Q）端元，流沙港組砂巖除了巖屑砂巖、長石巖屑砂巖，還存在亞巖屑砂巖、亞巖屑長石砂巖兩類過渡類型（圖3a）。

圖3 福山凹陷流沙港組砂巖碎屑成分三角圖（a）單晶石英+燧石（Qt）—長石（F）—巖屑（L）分類圖解（據(jù)文獻(xiàn)[46]修改）；（b）單晶石英（Qm）—長石（F）—巖屑+燧石（Lt）分類圖解（據(jù)文獻(xiàn)[45]修改）Fig.3 Detrital compositional triangles of Liushagang Formation sandstone in Fushan Sag

流沙港組砂巖中石英包括單晶石英和多晶石英（燧石）（圖4a），單晶石英以次棱—次圓狀為主，包裹體發(fā)育，波狀消光常見，含量一般為37%~77%（表1），美臺(tái)地區(qū)單晶石英含量最高，平均含量達(dá)72%，其次是花場和白蓮地區(qū)，單晶石英平均含量分別為59%和60%，永安地區(qū)最低，單晶石英平均含量為54%，同一地區(qū)流三段、流二段及流一段單晶石英含量相似或由下向上略有變小的趨勢；燧石含量一般不超過5%，花場及美臺(tái)、永安地區(qū)燧石含量相對(duì)較高，平均含量為2%~3%，白蓮地區(qū)偏低，平均含量為1%~2%。

圖4 福山凹陷流沙港組砂巖碎屑組成及陰極發(fā)光特征（a）M4井，3 213.23 m，流三段，燧石，正交光；（b）L102井，3 190.61 m，流一段，具有格子雙晶的鉀長石，鑄體片，單偏光；（c）H117井，2 768.54 m，流一段，石英巖巖屑，石英巖，正交光；（d）J1井，3 088.9 m，流一段，千枚巖巖屑，正交光；（e）HD1-1井，3 347.9 m，流三段，火山巖巖屑，正交光；（f）M12井，2 662.17 m，流三段，泥質(zhì)粉砂巖巖屑，正交光；（g）M12井，2 669.65 m，流三段，粉砂質(zhì)泥巖巖屑，單偏光；（h）HD1-1井，3 326.48 m，流三段，云母碎片，正交光；（i）M12井，2 669.65 m，流三段，石英發(fā)暗紫色光，陰極發(fā)光片；（j）L25井，3 461.61 m，流三段，石英發(fā)紫紅色、暗紫紅色光，陰極發(fā)光；（k）HD1￣1井，3 327.5 m，流二段，石英發(fā)暗紫色光、棕紅色，陰極發(fā)光；（l）Y1井，3 093.55 m，流一段，石英發(fā)暗紫紅色、棕紅色光，陰極發(fā)光；Lmp.千枚巖巖屑；Lq.石英巖巖屑；Ler.火山巖巖屑；Ch.燧石；Lsi.砂巖巖屑；Mica.云母片；Pf.鉀長石Fig.4 Cathodoluminescence characteristics and textures of sandstone from Liushagang Formation in Fushan Sag

長石碎屑主要為鉀長石（圖4b），石山—白蓮—花場一線以南地區(qū)的鉀長石碎屑含量一般為5%~18%，花場以北至永安一帶鉀長石含量一般為5%~10%，石山—白蓮—花場一線以北地區(qū)及美臺(tái)一帶的鉀長石碎屑含量一般為1%~5%，同一地區(qū)流三段、流二段及流三段鉀長石碎屑含量相似；斜長石含量普遍偏低，一般小于1%。

巖屑主要為變質(zhì)巖，少量的巖漿巖、沉積巖及云母，平均含量一般為15%~50%（表1）。變質(zhì)巖巖屑主要為石英巖（圖4c），少量千枚巖（圖4d），含量一般為20%~30%，其含量在全區(qū)分布相對(duì)穩(wěn)定，僅在花場附近流三段和流二段含量較低；火山巖巖屑主要為中—酸性噴出巖（圖4e），含量一般小于10%。在變質(zhì)巖巖屑含量較低的花場附近出現(xiàn)高值區(qū)，含量大于10%，并具流三段、流二段含量大于流一段；沉積巖巖屑（圖4f，g）和云母（圖4h），含量一般小于3%。

表1 福山凹陷流沙港組砂巖碎屑組成Table 1 Detrital composition of sandstone in Liushagang Formation, Fushan Sag

3 重礦物特征

流沙港組砂巖中重礦物主要有鋯石、電氣石、白鈦礦，金紅石、綠泥石、赤褐鐵礦次之，少量石榴石、綠簾石、黝簾石、磁鐵礦（表2）。

表2 福山凹陷流沙港組重礦物組成Table 2 Heavy mineral composition of sandstone in Liushagang Formation, Fushan Sag

鋯石多為圓角柱狀及渾圓柱狀，少數(shù)半滾圓粒狀以及不規(guī)則狀，偶見環(huán)帶構(gòu)造，含量一般為10%~20%。花場白蓮以北的L2井—HD1-2井一帶鋯石含量高達(dá)20%~30%，最大可達(dá)50%，鋯石主要來源于酸性巖漿巖及沉積巖，磨圓較好的鋯石多來源于沉積巖[31]，具有環(huán)帶構(gòu)造的鋯石來源于巖漿巖[47]。電氣石多色性較強(qiáng)，多呈柱狀以及不規(guī)則狀，個(gè)別圓形，其含量在研究區(qū)一般為10%~20%，白蓮北部的L27井—L104井一帶含量僅為1%~5%。電氣石多來源于中酸性巖漿巖和沉積巖，圓粒狀來源于沉積巖[31,48]。金紅石以黃色為主，少數(shù)紅棕色，多呈不規(guī)則狀，少數(shù)柱狀，個(gè)別圓粒狀，大多半透明，其含量在研究區(qū)介于5%~10%，局部地區(qū)（L23井—L25井區(qū)）含量僅為1%~5%，金紅石作為副礦物常見于酸性巖漿巖、沉積巖及中高級(jí)變質(zhì)巖中。赤褐鐵礦多呈不規(guī)則粒狀，少數(shù)半滾圓粒狀，顆粒大小不均勻，少數(shù)表面氧化，其含量主要介于1%~5%，局部地區(qū)（白蓮以北地區(qū)）達(dá)到10%~20%。張英利等[22]研究發(fā)現(xiàn)赤褐鐵礦主要由黃鐵礦氧化形成，黃鐵礦多為沉積過程中自生形成，不具有源區(qū)巖石類型的指示；操應(yīng)長等[34]認(rèn)為赤褐鐵礦來源于中基性、中酸性巖漿巖及變質(zhì)巖，流沙港組砂巖中赤褐鐵礦呈不規(guī)則粒狀、半滾圓狀，不具有黃鐵礦晶體外形，應(yīng)來源于巖漿巖或變質(zhì)巖。石榴石為淡綠色，呈不規(guī)則狀，少數(shù)顆粒邊緣呈魚鱗狀構(gòu)造，其含量小于2%，主要分布在花場白蓮以北及永安的流一段，石榴石主要賦存于變質(zhì)巖和巖漿巖中。白鈦礦反射光下多為白色，少數(shù)黃白色，多呈不規(guī)則粒狀，少數(shù)半滾圓粒狀，顆粒大小不均勻，個(gè)別表面被氧化，含量介于20%~40%，白蓮地區(qū)普遍偏高，最高達(dá)70%，白鈦礦來源于中基性巖漿巖、中酸性巖漿巖、中—低級(jí)變質(zhì)巖及沉積巖[34,48-49]。綠簾石和黝簾石含量一般小于1%，主要來源于中酸性巖漿巖、中低級(jí)變質(zhì)巖[49-50]。磁鐵礦主要賦存于中低級(jí)變質(zhì)巖及基性巖漿巖中[34,49]，其含量小于5%。

重礦物自身具有穩(wěn)定性，受風(fēng)化、搬運(yùn)和成巖作用影響小，因此來自同一母巖區(qū)的各種重礦物之間必然存在內(nèi)在聯(lián)系，即同一來源的沉積物往往具有相同的重礦物組合特征[34]。聚類分析是多元統(tǒng)計(jì)中的一種數(shù)字分類方法，是根據(jù)樣本或變量之間的相似程度或親疏把它們進(jìn)行逐步分類的方法[34,51]，分為Q型和R型聚類分析。本文首先對(duì)福山凹陷15口井按流三段、流二段及流一段進(jìn)行Q型聚類，將某一層段特征相同或相近的樣品視為同一期次物源，每一個(gè)樣本群代表某一期次或某一母巖類型的沉積物供給[34]，然后應(yīng)用R型聚類將同一期次不同類型重礦物之間的親疏關(guān)系進(jìn)行組合，獲得來自不同母巖區(qū)的重礦物組合類型（圖5）。

由流三段重礦物Q型聚類和R型聚類譜圖可知，福山凹陷流三段沉積時(shí)，源區(qū)母巖巖性組合或物源區(qū)發(fā)生了一定的變化。美臺(tái)地區(qū)流三段（以M4井為例，圖5a）沉積期時(shí)，存在兩期不同母巖類型的沉積供給或存在兩期不同物源供給，第一期重礦物組合為Ⅰ3類和Ⅰ4類，第二期期重礦物組合為Ⅱ1類和Ⅰ4類；花東、白蓮地區(qū)流三段沉積時(shí)源區(qū)母巖類型相似，僅為巖性組合的變化，均為Ⅰ類，但重礦物組合存在一定的差異，以HD1-2、HD6-1、L23為例（圖5b~d），花東地區(qū)重礦物組合為Ⅰ1類、Ⅰ3類和Ⅰ4類；白蓮地區(qū)重礦物組合為Ⅰ2類和Ⅲ4類。

流二段重礦物組合與流三段相比，白蓮地區(qū)源區(qū)母巖性質(zhì)發(fā)生了較大的變化，重礦物組合除了Ⅰ類，還存在Ⅲ類重礦物組合（圖5e，f）。Ⅰ類重礦物也存在一定的差異，流二段Ⅰ類重礦物主要為Ⅰ3類和Ⅰ4類。

圖5 福山凹陷流沙港組重礦物Q型聚類和R型聚類譜圖Ⅰ.母巖主體為巖漿巖；Ⅱ.母巖主體為變質(zhì)巖；Ⅲ.母巖主體為沉積巖Fig.5 Q￣and R￣type cluster spectrograms of heavy minerals in Liushagang Formation, Fushan Sag

流一段重礦物組合與流三段、流二段存在較大的差異（圖5g~i）。白蓮地區(qū)流一段重礦物組合除具有流二段Ⅰ類重礦物組合，出現(xiàn)了Ⅱ、Ⅲ類重礦物組合，兩期重礦物組合差異較大，說明白蓮地區(qū)流一段沉積時(shí)存在兩個(gè)物源區(qū)或同一物源區(qū)不同時(shí)期母巖巖石組合差別較大；花場東北部的H8井區(qū)具有與L2井區(qū)相似的重礦物組合特征，該地區(qū)可能與L2井區(qū)物源相同，花場北部的H7-2井區(qū)重礦物組合不僅具有H8、L2井區(qū)的特征，還具有永安地區(qū)重礦物組合特征，表明該地區(qū)受到永安地區(qū)和H8、L2井區(qū)物源區(qū)共同影響。

4 物源分析

4.1 源區(qū)構(gòu)造環(huán)境

Dickinsonet al.[52]認(rèn)為不同大地構(gòu)造環(huán)境的物源區(qū)常為盆地提供不同的碎屑組成，因此可以通過盆地內(nèi)砂巖碎屑組成追溯源區(qū)的構(gòu)造背景。石英、長石和巖屑等碎屑組分是砂巖的主要組成部分，占比大、分布廣，易于在顯微鏡下鑒定和統(tǒng)計(jì)，在追溯和推斷物源區(qū)構(gòu)造背景方面具有十分重要的作用[13]。Dickinson[53]利用砂巖碎屑組分編繪了Qm-F-L、Qm-FLt以及Qt-F-L、Qm-F-Lt、QpLvLs、QmPK輔助三角圖解物源判斷模式，在判別克拉通、巖漿弧和旋回造山帶3個(gè)主要板塊構(gòu)造單元物源區(qū)及7個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元物源區(qū)得到廣泛應(yīng)用，并取得了較好的效果[54-58]。Ingersoll[59]認(rèn)為Dickinson圖解只用于三級(jí)水流體系，由一二級(jí)水流形成的山麓堆積物、沖積扇雖然能較好地保存物源信息，但只能反映局部物源，適用于局部古地理和古構(gòu)造重建，由一、二級(jí)水流匯合成的三級(jí)水流在入盆地時(shí)形成的三角洲及濱岸環(huán)境，其砂巖碎屑組成保留了盆地源區(qū)大地構(gòu)造環(huán)境信息，本次研究樣品均來源于三角洲和濱岸沉積環(huán)境，盡可能還原各區(qū)域沉積物物源區(qū)的構(gòu)造環(huán)境。

在Qt-F-L三角圖解（圖6a）中，流沙港組各層段砂巖碎屑組成全部落入再旋回造山帶，說明流沙港組各層段沉積物可能來源于板塊俯沖帶的混雜巖、碰撞造山帶的推覆體及前陸隆起[57]，母巖多為沉積巖、變質(zhì)巖及基性—超基性噴發(fā)巖[58,60]；Qm-F-Lt圖解進(jìn)一步確定大陸板塊物源和強(qiáng)調(diào)再旋回造山帶物源[61]，在Qm-F-Lt三角圖解（圖6b）上，流沙港組各層段砂巖碎屑成分主要落入石英再旋回帶及過渡再旋回帶，少量花場地區(qū)流三段樣品落入了混合區(qū)。花場地區(qū)流三段砂巖碎屑組分分別落入石英再旋回、過渡再旋回及混合區(qū)內(nèi)，白蓮地區(qū)流三段砂巖碎屑組分主要落入石英再旋回帶，說明花場地區(qū)在流三段沉積時(shí)具有源區(qū)母巖組合復(fù)雜或?yàn)槎辔镌唇粎R區(qū)；花場、白蓮及永安地區(qū)流二段砂巖碎屑組分全部落入石英再旋回和過渡再旋回，不存在混合區(qū)物源；花場、白蓮及永安地區(qū)流一段砂巖碎屑組分落入石英再旋回帶和過渡再旋回，表明流一段沉積時(shí)物源一致或源區(qū)母巖組合相似。

圖6 福山凹陷流沙港組砂巖碎屑成分Dickinson（據(jù)文獻(xiàn)[52]）三角圖解Qm.單晶石英顆粒；F.長石（F=P+K）；Lt.巖屑總量（Lt=L+Qp）；L.不穩(wěn)定巖屑（Iv+Ls）Fig.6 Dickinson diagrams (after reference [52]) of sandstone clastic composition from Liushagang Formation, Fushan Sag

在砂巖源區(qū)補(bǔ)充Qt-F-L（圖7a）和Qm-F-Lt（圖7b）判別圖，多數(shù)點(diǎn)落在大洋組分/大陸組分比率增大的方向，單晶石英遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多晶石英，表明流沙港組沉積物可能來源于大洋組分為主的碰撞造山帶推覆體及前陸隆起提供的物源。H8—L103—L102一帶大洋組分含量高，L2以東地區(qū)、J1井區(qū)及H2井區(qū)具有更高的大陸組分含量，說明H8—L103—L102一帶物源主要為以大洋組分為主的再旋回造山帶，L2以東地區(qū)、J1井區(qū)及H2井區(qū)可能存在更多的大陸組分再旋回造山帶提供的物源，其他層段地區(qū)分異不明顯。

為進(jìn)一步確定源區(qū)的構(gòu)造背景，利用Qp-Lv-Ls對(duì)流沙港組砂巖源區(qū)進(jìn)行判別，從Qp-Lv-Ls判別圖（圖7c）可以看出，流沙港組大多數(shù)樣品落入混合造山帶，部分落入火山弧造山帶及碰撞縫合線及褶皺—逆掩帶，表明流沙港組主要由混合造山帶為其提供物源，火山弧造山帶、碰撞縫合線及褶皺—逆掩帶也有一定的貢獻(xiàn)?；▓霰辈考坝腊驳貐^(qū)流三段數(shù)據(jù)全部落入混合造山帶和火山弧造山帶，花場南部及L2井區(qū)流三段數(shù)據(jù)全部落入混合造山帶及碰撞縫合線及褶皺—逆掩帶；H2-H7井區(qū)及L2井區(qū)流二段數(shù)據(jù)點(diǎn)多數(shù)落在了混合造山帶內(nèi)，少量數(shù)據(jù)點(diǎn)落在了碰撞縫合線及褶皺—逆掩帶內(nèi)，L104、L103及H8井區(qū)流二段多數(shù)數(shù)據(jù)落入混合造山帶內(nèi)，少數(shù)據(jù)落入火山弧造山帶內(nèi)；除花場南部的H1、H2井流一段數(shù)據(jù)全部落入火山弧造山帶外，其余全部落入混合造山帶；Qm-P-K圖解（圖7d）揭示流沙港組砂巖碎屑物源的重心落在再旋回造山的陸塊物源區(qū)，具有成熟度和穩(wěn)定度較高的特征。

圖7 福山凹陷流沙港組砂巖碎屑成分Dickinson（據(jù)文獻(xiàn)[54]修改）三角圖解Qt.石英顆?？偤停≦t=Qm+Qp）；Qm.單晶石英顆粒；Qp.多晶石英質(zhì)碎屑（主要為燧石）；F.長石（F=P+K）P￣斜長石；K.堿性長石；Lt.巖屑總量（Lt=L+Qp）；L.不穩(wěn)定巖屑（Iv+Ls）；Lv.火山巖巖屑；Ls.沉積巖和變質(zhì)巖巖屑。虛線為Weltje[62]計(jì)算結(jié)果：A代表穩(wěn)定陸塊，B代表巖漿弧，C代表再旋回造山帶Fig.7 Triangle diagrams of sandstone clastic composition from Liushagang Formation, Fushan Sag (modified from reference [54])

晁會(huì)霞等[63]認(rèn)為海南島是白堊紀(jì)青藏渦旋—扭動(dòng)的砥柱狀隆起形成的，海南島內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造是在原地系統(tǒng)熱點(diǎn)砥柱狀地質(zhì)體之上，由外來巖片按抽拉—逆沖—推覆的方式構(gòu)成的巖片疊置堆垛系統(tǒng)。福山凹陷南部的海南隆起是以外來峰的方式逆沖—推覆在不同巖片之上形成的巖片疊置堆垛系統(tǒng)，福山凹陷東西兩側(cè)臨高和云龍凸起以原地沉積的白堊系為主，南部物源區(qū)是由白堊系之前地層以飛來峰的形式堆垛起來，包含火山弧造山帶、褶皺—逆掩帶等信息，與源區(qū)構(gòu)造環(huán)境分析比較吻合。

4.2 源區(qū)母巖巖性組合判別

4.2.1 陰極發(fā)光判別

石英陰極發(fā)光可能受控于晶體內(nèi)在的缺陷，這些缺陷取決于石英形成的溫度、壓力和流體成分等條件[64]，因此利用石英發(fā)光差異鑒別石英形成環(huán)境成為可能[65]。在陰極射線照射下，具有標(biāo)準(zhǔn)成因意義的石英發(fā)光顏色類型有3種[66]：1）發(fā)藍(lán)色—紫色光的石英來源于深成巖、火山巖或熱接觸變質(zhì)巖；2）發(fā)紅棕、棕色光的石英來源于變質(zhì)火山巖、變質(zhì)沉積巖、接觸變質(zhì)巖外帶、區(qū)域變質(zhì)巖和再旋回火山巖的自生石英；3）不發(fā)光石英是成巖作用過程中形成的自生石英，形成溫度一般小于300 ℃。

不同源區(qū)的石英陰極發(fā)光特征差別很大。流三段碎屑石英主要發(fā)紫色—暗紫色光，美臺(tái)一帶存在少量發(fā)棕色、棕紅色光的石英（圖4i，j），根據(jù)Zinkernagel[67]提出石英陰極發(fā)光顏色與源巖關(guān)系，該類石英主要來源于深成巖、火山巖或熱接觸變質(zhì)巖。福山凹陷砂巖中巖屑主要為變質(zhì)巖，少量中基性巖漿巖、沉積巖及云母，變質(zhì)巖巖屑主要為石英巖，少量千枚巖，南海北部一帶白堊系為紫紅色長石石英砂巖及酸性夾中性、中酸性及少量基性陸相火山巖系組成，砂巖中巖屑主要為石英巖[68]，因此可以判斷流三段源區(qū)可能為白堊系地層，石英為白堊紀(jì)再旋回石英，也有可能來源于華力西期、印支期、燕山期的火山巖，美臺(tái)一帶源區(qū)存在下古生界的變質(zhì)巖。

花東—白蓮一帶流二段碎屑石英主要發(fā)紫色—暗紫色光（圖4k），表明該地區(qū)流二段沉積時(shí)物源區(qū)為白堊系沉積巖以及華力西期、印支期、燕山期的火山巖。

流一段碎屑石英主要發(fā)暗紫紅色、棕紅色光（圖4l），表明源區(qū)除了白堊系沉積巖以及華力西期、印支期、燕山期的火山巖外，還存在大量下古生界的變質(zhì)巖。

4.2.2 重礦物判別

重礦物組合特征與母巖巖性有著密切的聯(lián)系，能較好地反映物源區(qū)母巖的特征，是了解源區(qū)母巖巖性變化的有利線索和指示劑[69-71]。本文利用R型聚類將福山凹陷流沙港組重礦物劃分為3大類組合，10個(gè)亞類組合，結(jié)合重礦物含量、形態(tài)、構(gòu)造及賦存巖性，分析總結(jié)出10類母巖巖性組合，分布于流沙港組不同沉積時(shí)期不同物源區(qū)（表3）。

表3 福山凹陷流沙港組重礦物組合及母巖Table 3 Heavy mineral assemblage and source rock types in Liushagang Formation, Fushan Sag

流三段砂巖重礦物組合以Ⅰ、Ⅱ類組合為主，源區(qū)母巖為巖漿巖、變質(zhì)巖及沉積巖。美臺(tái)地區(qū)砂巖重礦物組合為Ⅰ3+Ⅰ4+Ⅱ1，源區(qū)母巖性組合為酸性—中酸性巖漿巖、變質(zhì)巖及沉積巖；花東地區(qū)砂巖重礦物組合為Ⅰ1+Ⅰ3+Ⅰ4，源區(qū)母巖巖性為酸性—中酸性巖漿巖、變質(zhì)巖及沉積巖；白蓮地區(qū)砂巖重礦物組合為Ⅰ2+Ⅲ4，源區(qū)母巖巖性為沉積巖、酸性—中酸性巖漿巖及變質(zhì)巖。

流二段沉積時(shí)，白蓮地區(qū)重礦物組合發(fā)生了較大的變化。白蓮南部重礦物組合為Ⅰ2+Ⅰ3+Ⅰ4+Ⅲ3，源區(qū)母巖為酸性—中酸性巖漿巖、沉積巖及變質(zhì)巖；白蓮北部重礦物組合為Ⅰ3+Ⅰ4，源區(qū)母巖為酸性—中酸性巖漿巖、沉積巖；花東地區(qū)重礦物組合為Ⅰ1+Ⅰ2，源區(qū)母巖為酸性—中酸性巖漿巖、變質(zhì)巖。

流一段沉積時(shí)，白蓮地區(qū)重礦物組合除了Ⅰ和Ⅲ類外，出現(xiàn)了Ⅱ類組合；花場地區(qū)存在兩種不同的重礦物組合，一類是花場北部H8井區(qū)Ⅰ+Ⅱ組合，與L2井區(qū)相似，其源區(qū)母巖為中酸性巖漿巖+變質(zhì)巖；一類是花場北部的H7井區(qū)Ⅰ+Ⅲ組合，其源區(qū)母巖為沉積巖+中酸性巖漿巖及變質(zhì)巖，不僅具有H8井區(qū)源區(qū)母巖特點(diǎn)，還兼顧了永安地區(qū)源區(qū)母巖特征。

4.3 物源及演化

根據(jù)ZTR指數(shù)及重礦物組合特征，認(rèn)為研究區(qū)發(fā)育3個(gè)物源體系（由于北部及西北部缺乏資料，物源情況暫不清楚），即海南隆起、云龍凸起，海南隆起進(jìn)一步可劃分為多文—龍波及邁澄2個(gè)次級(jí)物源。

由ZTR指數(shù)變化趨勢及重礦物組合可以看出（圖8），流三段沉積時(shí)有多文—龍波、邁澄及云龍凸起向凹陷提供物源。多文—龍波源區(qū)主要向美臺(tái)提供物源，沉積物重礦物組合為Ⅰ+Ⅱ，其母巖以中酸性巖漿巖、變質(zhì)巖為主，其次為沉積巖；澄邁源區(qū)主要向花場地區(qū)提供物源，沉積物重礦物組合與多文—龍波有一定的差異，為Ⅰ類，母巖缺乏變質(zhì)巖和沉積巖，主要為中酸性巖漿巖；白蓮地區(qū)重礦物組合為Ⅰ+Ⅲ類，ZTR指數(shù)由東往西具有增大趨勢，表明白蓮地區(qū)沉積物來源于云龍凸起，母巖為中酸性巖漿巖、變質(zhì)巖及沉積巖。

圖8 福山凹陷流三段ZTR指數(shù)等值線及重礦物分布圖Fig.8 Distribution of heavy minerals and isoline map of ZTR index in the Third section of Liushagang Formation,Fushan Sag

流二段為福山凹陷主力烴源巖層段，并非主力產(chǎn)層。因此，流二段取心及重礦物資料有限，多集中于花東、白蓮地區(qū)（圖9）。根據(jù)ZTR指數(shù)變化趨勢及重礦物組合，花東、白蓮地區(qū)物源來自云龍凸起?？拷笌r區(qū)的（以L12井為例）白鈦礦含量偏高，可達(dá)40%，遠(yuǎn)離物源區(qū)（以HD6-1井為例）的鋯石含量偏高，可達(dá)40%，表明二者母巖巖性組合存在較大的差異，花東地區(qū)及白蓮北部重礦物組合為Ⅰ類，母巖主要為酸性—中酸性巖漿巖；白蓮地區(qū)南部重礦物為Ⅰ+Ⅲ類，母巖為中酸性巖漿巖、沉積巖及變質(zhì)巖。說明流二段沉積時(shí)云龍凸起南北出露地層巖性組合存在較大差異。

流一段沉積時(shí)，與流三段物源方向基本保持一致（圖10），但母巖性質(zhì)發(fā)生了較大的變化。接受來自多文—龍波源區(qū)沉積物的永安—美臺(tái)地區(qū)重礦物組合為Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ類，母巖為中酸性巖漿巖、沉積巖及變質(zhì)巖；接受來自澄邁源區(qū)沉積物的花場地區(qū)重礦物組合為Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ類，母巖為中酸性巖漿巖、沉積巖及變質(zhì)巖，處于永安、白蓮之間地區(qū)（如H7-2井區(qū)）的重礦物組合具有永安地區(qū)的特征，又具有自身的特點(diǎn)，表明該地區(qū)受到多文—龍波、邁澄兩支物源共同影響；處于花場、白蓮之間地區(qū)（如H8井區(qū)）的重礦物組合具有白蓮地區(qū)的特征，應(yīng)為澄邁、云龍兩只物源共同影響造成的；白蓮地區(qū)流一段重礦物組合為Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ類，與流三段、流二段相比，源區(qū)變質(zhì)巖增多。

5 結(jié)論

（1） Qt-F-L及Qm-F-Lt三角圖解初步得出流沙港組沉積時(shí)源區(qū)以大洋組分為主的石英再旋回造山帶；Qp-Lv-Ls和Qm-P-K三角圖解進(jìn)一步揭示源區(qū)以穩(wěn)定成熟陸塊為主的混合造山帶，火山弧造山帶、碰撞縫合線及褶皺—逆掩帶也有一定的貢獻(xiàn)，與海南隆起是以外來峰的方式逆沖—推覆在不同巖片之上形成的巖片疊置堆垛系統(tǒng)的構(gòu)造背景相吻合。

（2） 福山凹陷流沙港組砂巖重礦物組合可劃分為3大類，10個(gè)亞類，結(jié)合重礦物含量、形態(tài)、構(gòu)造、巖屑成分及石英陰極發(fā)光特征等，分析總結(jié)出10類母巖巖性組合。流三段砂巖重礦物組合以Ⅰ、Ⅱ類為主，母巖以酸性—中酸性巖漿巖、變質(zhì)巖為主；流二段砂巖重礦物組合為以Ⅰ、Ⅲ類為主，母巖以酸性—中酸性巖漿巖、沉積巖為主；流一段砂巖重礦物組合為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類，母巖組合為沉積巖及中酸性巖漿巖、變質(zhì)巖。

（3） 福山凹陷流沙港組沉積時(shí)發(fā)育2個(gè)相對(duì)獨(dú)立的物源，即海南隆起，云龍凸起，海南隆起進(jìn)一步可劃分為多文—龍波及邁澄兩個(gè)物源。流三段沉積時(shí)，美臺(tái)、花場及白蓮地區(qū)分別接受來自多文—龍波、邁澄及云龍凸起沉積物，母巖主要為中酸性巖漿巖及變質(zhì)巖，邁澄源區(qū)母巖缺乏變質(zhì)巖；流二段沉積時(shí)，花東及白蓮地區(qū)接受來自云龍凸起沉積物，母巖為中酸性巖漿巖及沉積巖；流一段沉積時(shí)，H7-2井區(qū)至永安一帶主要由邁澄提供物源，母巖為中酸性巖漿巖、沉積巖及變質(zhì)巖，H8井區(qū)受到澄邁、云龍凸起物源共同影響。