珠江口盆地深水區(qū)白云南洼荔灣凹陷新生代構(gòu)造熱演化模擬

摘要：白云南洼荔灣凹陷位于南海北部珠江口盆地，為被動(dòng)大陸邊緣盆地，地質(zhì)背景復(fù)雜，經(jīng)歷了多期拉張和沉降。始新世—中新世的構(gòu)造演化包括裂谷作用和

坳陷

作用，形成多層沉積結(jié)構(gòu)。本次研究利用構(gòu)造熱演化模擬，揭示研究區(qū)的構(gòu)造沉降史和基底熱流史，從而探討盆地演化的地球動(dòng)力學(xué)背景。共選取19條測(cè)線（東西向7條，南北向12條），建立380口模擬井，進(jìn)行構(gòu)造熱演化模擬，恢復(fù)白云南洼荔灣凹陷的構(gòu)造沉降史及構(gòu)造熱演化史。研究發(fā)現(xiàn)白云南洼荔灣凹陷自始新世以來存在兩期快速沉降，分別發(fā)生在始新世（47.8～33.9 Ma）和中新世（23.0～13.8 Ma），并且構(gòu)造沉降具有顯著的東西、南北差異。同時(shí)基底熱流經(jīng)歷了兩次顯著上升：第一次在始新世，基底熱流快速上升至約86 mW/m2；第二次在中新世，基底熱流在13.8 Ma達(dá)到最高值，其中荔灣凹陷南部達(dá)到125 mW/m2。上述表明，白云南洼荔灣凹陷的沉降和熱流特征與其構(gòu)造演化密切相關(guān)。

張向濤，張麗麗，胡杰，等. 珠江口盆地深水區(qū)白云南洼荔灣凹陷新生代構(gòu)造熱演化模擬.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），2024，54（6）：19121926. doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20240251.

Zhang Xiangtao， Zhang Lili， Hu Jie， et al. Cenozoic Tectono-Thermal Modelling of Southern Subsag of Baiyun SagLiwan Sag in Deep Water Area of the Pearl River Mouth Basin. Journal of Jilin University （Earth Science Edition） ，2024，54（6）：19121926. doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20240251.

關(guān)鍵詞：構(gòu)造熱演化模擬；構(gòu)造沉降；基底熱流；白云南洼荔灣凹陷；珠江口盆地

doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20240251

中圖分類號(hào)：P51;P542

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

收稿日期：20240808

作者簡介：張向濤（1969—），男，教授級(jí)高級(jí)工程師，碩士，主要從事海洋油氣勘探地質(zhì)方面的研究，E-mail： zhangxt1@cnooc.com.cn

基金項(xiàng)目：中國海洋石油有限公司“十四五”重大科技項(xiàng)目（KJGG20220102，WBS：EYG22R003）；中海石油（中國）有限公司科研項(xiàng)目（SCKY2023SHENHAI01）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42302342）

Supported by the Major Science and Technology Project of CNOOC During the 14th FiveYear Plan Period （KJGG20220102， WBS：EYG22R003）， Project of CNOOC China Limited （SCKY2023SHENHAI01） and" the National Natural Science Foundation of China （42302342）

Cenozoic Tectono-Thermal Modelling of Southern Subsag of Baiyun SagLiwan Sag in Deep Water Area of the Pearl River Mouth Basin

Zhang Xiangtao1，2， Zhang Lili1，2， Hu Jie3，4， Zhang Qinglin1，2， Zhang Tao3，4， Zheng Wenyi1，2， Wei Chenghao3，4

1. CNOOC China Limited， Shenzhen Branch， Shenzhen 518054， Guangdong， China

2. CNOOC Deepwater Development Limited， Shenzhen 518054， Guangdong， China

3. State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation（Chengdu University of Technology）， Chengdu ""610059，China

4. College of Energy（College of Modern Shale Gas Industry）， Chengdu University of Technology， Chengdu 610059，China

Abstract：

The southern subsag of the Baiyun sagLiwan sag is a passive margins basin， located in the Pearl River Mouth basin， northern South China Sea. Its geological background is complex and it has experienced many periods of stretching and subsidence. The tectonic evolution from the Eocene to the Miocene includes rifting and downwarping， forming a multi-level sedimentary structure. In this study， tectonic-thermal modelling is used to recover the tectonic subsidence history and basement heat flow history， so as to explore the geodynamic background of the basin evolution. This study selected 19 seismic lines （7 east-west， 12 north-south）， established 380 simulation Wells， carried out tectono-thermal modelling， and recovered the tectonic subsidence history and tectono-thermal evolution history of southern subsag of the Baiyun sagLiwan sag. It is found that there are two periods of rapid subsidence in southern subsag of the Baiyun sagLiwan sag since Eocene， which occurred in Eocene （47.833.9 Ma） and Miocene （23.013.8 Ma）， and their tectonic subsidence has significant differences between east-west and north-south. Meanwhile， the basement heat flow experienced two significant increases， the first time in the Eocene， the basement heat flow rapidly increased to about 86 mW/m2. The second time in the Miocene， the basement heat flow reached the highest value at 13.8 Ma， and reached 125 mW/m2 in the southern Liwan sag. The results show that the subsidence and heat flow characteristics of southern subsag of the Baiyun sagLiwan sag are closely related to its tectonic evolution.

Key words：

tectono-thermal modelling; tectonic subsidence; basement heat flow; southern subsag of Baiyun sagLiwan sag; Pearl River Mouth basin

0" 引言

南海擁有豐富的自然資源，包括油氣、可燃冰以及其他固體礦產(chǎn)，這為能源開發(fā)提供了巨大的支持［1］。我國在南海北部淺海大陸架區(qū)域的油氣勘探已經(jīng)取得了較為成熟的成果，勘探技術(shù)正逐步完善。雖然近年來南海深水區(qū)油氣勘探取得了突破性進(jìn)展，但南海北部的整體勘探深度和覆蓋范圍仍不足，尚未完全開發(fā)，該地區(qū)蘊(yùn)含巨大的油氣資源潛力，仍是未來油氣勘探的重點(diǎn)區(qū)域［24］。在當(dāng)前全球能源需求日益增加的背景下，深入研究南海北部的構(gòu)造和熱演化過程，對(duì)推動(dòng)我國油氣資源的開發(fā)具有重要的戰(zhàn)略意義。

珠江口盆地自新生代以來的構(gòu)造熱演化過程，一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)［59］。研究的方向主要集中在兩大方面：構(gòu)造熱演化模擬和古溫標(biāo)熱史恢復(fù)。Nissen等［5］開展了南海北部大陸邊緣的拉張機(jī)制研究，認(rèn)為在分析大尺度張裂過程中，純剪模型比單剪模型更具優(yōu)勢(shì)，且聯(lián)合使用這兩種模型可能更能解釋復(fù)雜的拉張過程。Clift等［6］通過對(duì)南海北部已鉆井的構(gòu)造沉降分析認(rèn)為，巖石圈呈非均質(zhì)拉張，而且地幔拉張強(qiáng)度小于地殼拉張強(qiáng)度；在盆地沉降研究方面，前人［79］認(rèn)為珠江口盆地異常沉降與約17 Ma短暫高沉積速率和下地殼伸展相關(guān)。然而，針對(duì)荔灣凹陷的構(gòu)造熱演化模擬相關(guān)研究較少，特別是對(duì)基底熱流歷史的探索有限，而基底熱流的演化對(duì)理解盆地的構(gòu)造背景和油氣勘探至關(guān)重要。

為填補(bǔ)這一研究空白，本文以白云南洼荔灣凹陷為研究區(qū)域，結(jié)合最新的三維地震剖面和鉆井巖性數(shù)據(jù)，開展多期非瞬時(shí)伸展模型的構(gòu)造熱演化模擬。通過分析19條地震解釋剖面，揭示白云南洼荔灣凹陷新生代不同地質(zhì)時(shí)期的構(gòu)造沉降過程，并開展盆地基底熱流演化史研究。同時(shí)，針對(duì)白云南洼荔灣凹陷的拉張強(qiáng)度和構(gòu)造熱演化特征，開展時(shí)空差異性分析。期待這些研究對(duì)學(xué)者理解南海北部盆地的構(gòu)造演化及其深部動(dòng)力過程提供新的視角，也為油氣資源勘探提供科學(xué)的依據(jù)和理論支持。

1" 地質(zhì)背景

珠江口盆地是南海北部新生代的含油氣盆地，具明顯的“南北分帶、東西分塊”構(gòu)造特征［1012］，其形成與南海的地質(zhì)演化密切相關(guān)，同時(shí)受到菲律賓板塊、印度洋板塊與歐亞板塊碰撞的影響［1314］。珠江口盆地深水區(qū)發(fā)育多個(gè)新生代凹陷，其中包括白云凹陷、開平凹陷、順德凹陷、荔灣凹陷等（圖1），主要位于珠二坳陷和珠四坳陷。研究區(qū)為白云南洼和荔灣凹陷，兩者被云荔低隆起隔開，水深300～3 000 m。研究區(qū)內(nèi)新生代構(gòu)造演化過程可以劃分為3個(gè)階段：斷陷期、斷坳轉(zhuǎn)換期和坳陷期。斷陷期，時(shí)間為早—中始新世，主要發(fā)育文昌組湖相沉積；斷坳轉(zhuǎn)換期，時(shí)間為晚始新世，開始出現(xiàn)恩平組濱淺海相

沉積；坳陷期，時(shí)間為早漸新世至今，深水區(qū)主要發(fā)育深水扇沉積和半深海深海相沉積（圖1b）［1819］。

荔灣凹陷作為珠江口盆地的重要組成部分，展布近正方形，與珠江口盆地內(nèi)的其他凹陷（如珠一、珠二、珠三坳陷）展布特征不同，不具備典型的斷陷型構(gòu)造。南海的形成歷經(jīng)陸內(nèi)裂陷至海底擴(kuò)張的過程，主要受到珠瓊運(yùn)動(dòng)和南海運(yùn)動(dòng)的影響，這些構(gòu)造運(yùn)動(dòng)伴隨海底擴(kuò)張和洋殼形成，導(dǎo)致區(qū)域地殼的伸展和沉降，創(chuàng)造了油氣資源富集的條件。荔灣凹陷新生代以來，依次發(fā)育文昌組、恩平組、珠海組、珠江組、韓江組、粵海組及萬山組等沉積地層（圖1）。地震資料顯示，荔灣凹陷發(fā)育多個(gè)重要的地層界面，如T70、T80和T85（圖2），這些界面對(duì)凹陷的構(gòu)造和沉積演化具有顯著影響［2021］。鉆井和地震剖面分析顯示，該區(qū)存在復(fù)雜的構(gòu)造特征，包括滑脫構(gòu)造和斷層分布，為油氣資源勘探提供了重要依據(jù)。

2" 模擬方法及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

2.1" 構(gòu)造沉降恢復(fù)

一般認(rèn)為，盆地的總沉降量等于構(gòu)造沉降量、沉積物負(fù)荷沉降、古水深以及海平面變化等導(dǎo)致的沉降之和［8，22］。為了簡化和便捷地進(jìn)行盆地構(gòu)造熱演化模擬計(jì)算，首先需要了解在地質(zhì)過程中盆地每一時(shí)期的構(gòu)造沉降量，因此需要去除沉積物負(fù)荷沉降、古水深以及海平面變化等對(duì)各沉積時(shí)期沉積厚

度的影響。獲取盆地各時(shí)代構(gòu)造沉降量常用且可靠

性比較高的方法為回剝法［22］，基本原理：依據(jù)沉積壓實(shí)的原理，假設(shè)地層骨架厚度固定不變，以鉆井或者地震剖面獲得具體分層為基礎(chǔ)，根據(jù)沉積地層從上到下的順序，把上覆地層逐層剝離，從而獲得每個(gè)時(shí)期末地層古厚度及形態(tài)特征［6，23］。假設(shè)沉積發(fā)生在載水盆地中，那么恢復(fù)出來的沉降量稱為載水構(gòu)造沉降量。因此需要開展以下3個(gè)校正：1）脫壓實(shí)校正；2）沉積物負(fù)荷校正；3）古水深、古海平面校正［24］。

2.1.1" 脫壓實(shí)校正

脫壓實(shí)校正是去除因壓力作用導(dǎo)致地層厚度減小，將現(xiàn)今觀察到的地層厚度恢復(fù)到各地質(zhì)歷史時(shí)期原始沉積狀態(tài)的方法［23］。沉積物在埋藏過程中，其內(nèi)部的孔隙流體、空氣等會(huì)隨著壓力的增大而排出，導(dǎo)致孔隙度減小，巖石變得致密，地層厚度降低。脫壓實(shí)校正根據(jù)壓實(shí)定律和質(zhì)量守恒原理，將因壓實(shí)作用而導(dǎo)致的厚度變化扣除掉，流程為：步驟1，先獲取現(xiàn)今地層①厚度，根據(jù)脫壓實(shí)校正恢復(fù)到原始沉積厚度；步驟2，同樣利用脫壓實(shí)校正方法，獲取地層①的上覆地層（地層②）原始沉積厚度（圖3）。

在正常壓實(shí)下，孔隙度深度兩個(gè)參數(shù)呈指數(shù)分布：

φ=φ0e-cy。 （1）

式中：φ為埋深為y時(shí)的孔隙度，%；φ0為初始孔隙度，%；c為壓實(shí)因子；y為埋藏深度，m。

①②③為地層。

在脫壓實(shí)校正過程中，假設(shè)巖石體積全部由骨架和孔隙組成，其中：骨架體積為Vs，在壓實(shí)過程中保持不變；孔隙體積為Vh，當(dāng)沉積壓實(shí)厚度增大時(shí)，孔隙體積呈指數(shù)降低：

Vh=∫y2y1φ0e-cydy。 （2）

式中：y1為回剝地層的頂界深度，m；y2為回剝地層的底界深度，m；Vh為地層中的孔隙體積，m3。

沉積層的整體體積（V）可表示為V=Vs+Vh?？梢钥闯墒菐r石孔隙度的改變導(dǎo)致巖石體積發(fā)生了變化。單位骨架體積對(duì)應(yīng)公式為

Vs=∫y2y1（1-φ）dy 。（3）

式中，Vs為巖石中骨架顆粒的體積，m3。

在此，假定巖石在回剝到新的深度D’時(shí)，沉積地層中的骨架厚度基本保持不變，有且只有巖石中的孔隙度發(fā)生膨脹。基于此假設(shè)，對(duì)式（3）求積分得

Vs=y2′-y1′=

y2-y1-φ0c（e-cy1-e-cy2）+φ0c（e-cy1′-e-cy2′）。（4）

式中：y2′為上層深度，m;" y1′為下層深度， m。

通過層層回剝，并且對(duì)式（4）進(jìn)行依次求解，即得到每一沉積時(shí)期內(nèi)未受壓實(shí)的地層厚度和深度信息。在新的深度，沉積層的平均孔隙度為

φavg=φ0c·e-cy1′-e-cy2′y2′-y1′。（5）

2.1.2" 沉積物負(fù)荷校正

巖石圈伸展造成地殼均衡沉降后，發(fā)育的低洼區(qū)域被沉積物所充填。根據(jù)均衡原理，充填的沉積物會(huì)附加一個(gè)重量，導(dǎo)致盆地進(jìn)一步的沉降。假設(shè)其沉降特征滿足艾瑞均衡原理，則附加沉積對(duì)沉降量的影響關(guān)系可表述為

S=S*ρs-ρwρm-ρw。（6）

式中：S為巖層原始地層厚度，m；

S*為巖層去壓實(shí)后的厚度，m；ρs為地層平均密度，kg/m3；ρm為巖層所在區(qū)域的地幔密度，kg/m3；ρw為水密度，kg/m3。

2.1.3" 古水深、古海平面校正

古水深與沉積物負(fù)載都會(huì)引起巖層出現(xiàn)額外的沉降，表達(dá)式為

SL=ΔSLρwρm-ρw。（7）

式中：SL為現(xiàn)今海平面高程，m；

ΔSL為以SL為基準(zhǔn)，古海平面的高程，m。

構(gòu)造沉降量經(jīng)過古水深校正后，表達(dá)式為

Y=S′ρm-ρsρm-ρw-ΔSLρwρm-ρw+Wd-ΔSL。（8）

式中：Y為經(jīng)校正后的構(gòu)造沉降量，m；S′為經(jīng)過壓實(shí)校正后的地層厚度，m；Wd為盆地伸展階段的古水深，m。

本次研究基于研究區(qū)內(nèi)已鉆井（5口）的砂泥比值，同時(shí)結(jié)合研究區(qū)內(nèi)沉積相特征和基底巖性特征，對(duì)白云南洼荔灣凹陷的地層巖性進(jìn)行賦值（表1）。

巖石的孔隙度與深度之間呈現(xiàn)指數(shù)關(guān)系，見式（1）。在本次研究中，根據(jù)He等［25］使用的孔隙度、壓實(shí)系數(shù)等參數(shù)，對(duì)研究區(qū)砂巖泥巖進(jìn)行巖石物理參數(shù)賦值，結(jié)果如表2所示。

在深水區(qū)中，構(gòu)造沉降恢復(fù)的重要影響因素之一是古水深。為此，要開展盆地的古水深預(yù)測(cè)工作。首先在研究區(qū)內(nèi)建立控制井（380口模擬井），用來獲得不同地質(zhì)歷史時(shí)期的古水深，然后在研究區(qū)內(nèi)進(jìn)行插值。而各個(gè)時(shí)期的古水深主要通過研究區(qū)內(nèi)的沉積相圖和已鉆井古生物數(shù)據(jù)確定。理論上，河流沉積環(huán)境的水深可以忽略不計(jì)，濱淺海沉積環(huán)境的水深為20～200 m，上陸坡沉積區(qū)的水深在200～500 m，下陸坡深海沉積環(huán)境的水深500～2 000 m［24，2627］。本文以陸架坡折和ODP 1148站的古水深數(shù)據(jù)為總體框架，基于研究區(qū)內(nèi)的沉積相、古生物和古海底地形地貌等資料，對(duì)白云南洼荔灣凹陷內(nèi)的古水深進(jìn)行了研究。

2.2" 拉張模型

本次研究采用的是多期次非瞬時(shí)的伸展模型［2829］。此模型認(rèn)為巖石圈水平伸展會(huì)引起地層垂向減薄，使得軟流圈物質(zhì)以巖漿形式上涌（平流方式），從而傳導(dǎo)熱量導(dǎo)致巖石圈升溫。而當(dāng)巖石圈伸展停止后，主要通過物體互相接觸時(shí)的方式傳導(dǎo)熱量，使得巖石圈冷卻下來，引起盆地出現(xiàn)熱沉降現(xiàn)象［2933］。在本次研究中，運(yùn)用質(zhì)點(diǎn)網(wǎng)格有限差分法對(duì)熱傳導(dǎo)方程進(jìn)行求解，模型精度更高，并可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模型中任一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的溫壓和速度［3435］。

根據(jù)瞬時(shí)熱傳導(dǎo)方程，可以求解研究區(qū)內(nèi)的巖石圈溫度場(chǎng)，平流項(xiàng)可以通過質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)完成［35］，表達(dá)式為

ρCp（Tt+vSymbolQC@T）+SymbolQC@（-kSymbolQC@T）=A；（9）

Tt=α2Tz2+AρCp。（10）

式中：v為質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)速度，m/s；k為巖石熱導(dǎo)率，W/（m·K）；α為巖石熱擴(kuò)散系數(shù)，W/（m·K）；ρ為巖石圈密度，kg/m3；Cp為比熱，J /（kg·℃）；A為生熱率，J/（kg·a）；T為巖石圈溫度，K；t為質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)時(shí)間，s；z為深度，m。

在溫度場(chǎng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)艾瑞均衡原理：

ρcyc+ρm（yL-yc）=

ρsys+ρ*cycβ+ρ*myLβ-ycβ+ρ*a（yL-yLβ-ys） ； （11）

ys=ρm-ρcyc+（ρa(bǔ)-ρm）yLρa(bǔ)-ρs（1-1β）。（12）

式中：ρc為地殼密度，kg/m3；ρ*c為伸展后地殼密度，kg/m3；ρ*m為伸展后地幔密度，kg/m3；yc為地殼深度，m；yL為巖石圈深度，m；

ys為拉張作用引起的構(gòu)造沉降，m;

β為拉張系數(shù)；ρa(bǔ)為軟流圈密度，kg/m3；ρ*a為拉張后軟流圈密度，kg/m3。

反演計(jì)算過程中，首先改變巖石圈拉張速率，獲得不一樣的構(gòu)造沉降曲線（Hmod），再將其與回剝地層后獲得的構(gòu)造沉降曲線（Hbackstripping）進(jìn)行比較，獲得這兩個(gè)曲線最相似時(shí)的拉張速率。而兩條曲線的相似性可以通過所有對(duì)比年齡點(diǎn)Hmod與Hbackstripping差的絕對(duì)值（M）進(jìn)行量化。基于此，可以求解M最小值時(shí)的巖石圈拉張速率。最后計(jì)算研究區(qū)內(nèi)的熱史。M最優(yōu)化算法采用順序最小二乘編程SLSQP（sequential least squares programming）［36］，表達(dá)式為

M=∑ni=1|Hibackstripping-Himod|。 （13）

式中：i為對(duì)比年齡點(diǎn)； n為對(duì)比年齡點(diǎn)的總量。

在此拉張模型中，假定地層上邊界溫度是恒溫狀態(tài)（0 ℃），地層下邊界保持在90 km不變，溫度固定在1 300 ℃，通過穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)方程來獲得初始溫度場(chǎng)。Holloway［37］認(rèn)為珠江口盆地為安第斯型大陸弧，其巖石圈在伸展前就已經(jīng)發(fā)生減薄，巖石圈拉張前的厚度可能不是125 km［31］，需要根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況計(jì)算。因此，通過對(duì)初始地殼厚度和巖石圈厚度進(jìn)行不斷賦值，且開展試算，獲得的結(jié)果用研究區(qū)內(nèi)OBS1993剖面［38］的現(xiàn)今熱流和未強(qiáng)烈伸展區(qū)地殼厚度作為參考，推斷荔灣凹陷初始巖石圈在拉張前已有不同程度減薄。最終，確定初始地殼厚度為28 km，其中上地殼厚度為17 km，下地殼厚度為11 km，初始巖石圈厚度為90 km。

此外，Liu等［39］認(rèn)為巖石熱物性10%的差異會(huì)引起總構(gòu)造沉降及熱流1%和3%的變化。但是研究區(qū)內(nèi)缺乏地殼深部熱物性參數(shù)，因此本次模擬中使用的是普適性熱物性參數(shù)。軟流圈對(duì)流時(shí)的熱效應(yīng)可以用不斷提高熱導(dǎo)率時(shí)熱傳導(dǎo)方程的計(jì)算結(jié)果來表征［40］。在此基礎(chǔ)上，筆者確定了白云南洼荔灣凹陷的等效熱導(dǎo)率是6.0 W/（m·k）。最終的拉張模型參數(shù)如表3所示。

2.3" 模擬虛擬井選點(diǎn)

在研究區(qū)內(nèi)，基于已鉆井和地震反射特征，一共識(shí)別出10個(gè)地質(zhì)時(shí)期的關(guān)鍵界面，分別為49.0，47.8，41.0，38.0，33.9，23.0，19.1，16.0，13.8，10.0 Ma的地層界面。本次選取了19條測(cè)線（東西向7條，南北向12條）（圖4），覆蓋了整個(gè)白云南洼荔灣凹陷，共建立380口模擬井進(jìn)行了構(gòu)造熱演化模擬，恢復(fù)白云南洼荔灣凹陷的構(gòu)造沉降史及構(gòu)造熱演化史。

3" 模擬結(jié)果

3.1" 構(gòu)造沉降特征

基于在白云南洼荔灣凹陷建立的380口虛擬井開展數(shù)值模擬，結(jié)果表明白云南洼荔灣凹陷在新生代期間發(fā)生兩期快速沉降事件，其時(shí)間分別為47.8～33.9 Ma與23.0～13.8 Ma，對(duì)應(yīng)始新世和中新世（圖5，圖6）。這與研究區(qū)內(nèi)地震剖面中呈現(xiàn)的始新統(tǒng)和中新統(tǒng)地層厚、漸新統(tǒng)地層薄的沉積現(xiàn)象一致（圖2）。總體而言，構(gòu)造沉降量在東西和南北方向上存在明顯的差異（圖7）。不同洼陷構(gòu)造沉降量不同，而且凹陷內(nèi)不同地方的構(gòu)造沉降量也不同。隆起區(qū)的構(gòu)造沉降量比較小，凹陷中央的構(gòu)造沉降量最大；白云南洼構(gòu)造沉降總量略小于荔灣凹陷構(gòu)造沉降總量，白云南洼第一期強(qiáng)烈，荔灣凹陷第二期強(qiáng)烈。南、北方向上，南方最大沉降量高于北方，主要受古水深增加控制。

在圖7中，47.8～41.0 Ma（圖7a），沉降初期白云南洼沉降中心位于北部次洼和南部次洼東部，最大沉降量為1 400 m，荔灣凹陷沉降中心位于荔灣凹陷北部，最大沉降量為1 320 m；41.0～33.9 Ma（圖7b、c），白云南洼沉降中心位于北部次洼和南部次洼，北部次洼最大沉降量為2 360 m，荔灣凹陷沉降中心向南部轉(zhuǎn)移，最大沉降量為2 675 m；33.9～23.0 Ma（圖7d），構(gòu)造活動(dòng)減弱，構(gòu)造沉降對(duì)總沉降貢獻(xiàn)較小，白云南洼荔灣凹陷整體緩慢沉降，沉降中心不變，白云南洼北部次洼最大沉降量為2 845 m，荔灣凹陷最大沉降量為3 200 m；23.0～13.8 Ma（圖7e、f、g），白云南洼荔灣凹陷整體快速沉降，沉降中心不變，白云南洼北部次洼最大沉降量3 840 m，荔灣凹陷南部最大沉降量為4 220 m；13.8 Ma至今（圖7h、i），白云南洼北部次洼沉降中心快速沉降，其他區(qū)域緩慢沉降，最大沉降量為4 600 m，荔灣凹陷北部次洼緩慢沉降，南部次洼快速沉降，最大沉降量為5 120 m。

整體上，白云南洼自始新世以來，盆地沉降具有中間高、邊緣低的現(xiàn)象。推測(cè)引起這種現(xiàn)象的原因主要是白云南洼始新世經(jīng)歷了強(qiáng)烈伸展作用，伸展作用程度從中央向邊緣地帶漸漸地減小。現(xiàn)如今，荔灣凹陷北部沉降量主要為3 400～4 200 m，南部最大沉降量為5 120 m，表現(xiàn)為北低南高的特征（圖7），沉降中心由北向南部轉(zhuǎn)移，主要是裂后異常沉降導(dǎo)致，在南部深水區(qū)存在更大的裂后沉降。

3.2" 基底熱流史及特征

研究區(qū)內(nèi)發(fā)生兩次強(qiáng)烈地?zé)崃髦悼焖偕叩倪^程，分別為始新世（47.8～33.9 Ma）和中新世（23.0～13.8 Ma）（圖8，9）?？傮w而言，始新世，強(qiáng)烈張裂作用使白云南洼荔灣凹陷的基底熱流急速升高，最高可達(dá)約86 mW/m2。中新世，白云南洼荔灣凹陷的基底熱流值再次增大。在13.8 Ma時(shí)，研究區(qū)內(nèi)古基底熱流值達(dá)到最高水平（圖8）。其中，荔灣凹陷南部最高古基底熱流值最大，為125 mW/m2。13.8 Ma之后，研究區(qū)地殼開始進(jìn)入冷卻階段，并且研究區(qū)熱流逐漸向穩(wěn)定狀態(tài)靠近。

具體而言，白云南洼荔灣凹陷初始基底熱流為67.5 mW/m2。47.8～33.9 Ma，白云南洼荔灣凹陷基底熱流隨拉張作用逐漸升高，增加到86～90 mW/m2，荔灣凹陷整體熱流高于白云南洼（圖8，9）；33.9～23.0 Ma，白云南洼荔灣凹陷基底熱流緩慢上升，西北低，東南高，熱流范圍89～98 mW/m2；23.0～13.8 Ma，白云南洼荔灣凹陷整體快速沉降，基底熱流快速上升，基底熱流達(dá)到最大，熱流值最大的地方位于荔灣凹陷南部，約125 mW/m2；10 Ma至今，巖石圈開始發(fā)生熱沉降，基底熱流也開始漸漸降低。

在13.8 Ma時(shí)，白云南洼灣荔凹陷古基底熱流值達(dá)到最大，但由于不同區(qū)域的拉張程度不一樣，使得不同區(qū)域的古基底熱流值也不盡相同。荔灣凹陷現(xiàn)今某些區(qū)域內(nèi)的基底熱流值還超過110 mW/m2，這可能是因?yàn)槟虾５牟粩啻蜷_，導(dǎo)致深水區(qū)的巖石圈發(fā)生強(qiáng)烈減薄，使得軟流圈的物質(zhì)上涌，深水區(qū)出現(xiàn)高熱現(xiàn)象。10 Ma至今白云南洼荔灣凹陷深水區(qū)局部存在升溫過程，可能與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有關(guān)。白云南洼荔灣凹陷熱流分布具有北低南高、西低東高的特征。總體上來看，熱流增高趨勢(shì)與南海北部大陸邊緣地殼厚度從陸架向著陸坡方向減薄的趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)。

4" 討論

4.1" 構(gòu)造沉降的時(shí)空差異與區(qū)域構(gòu)造背景的聯(lián)系

根據(jù)模擬結(jié)果，白云南洼荔灣凹陷的構(gòu)造沉降

具有明顯的時(shí)空差異性，并且與南海擴(kuò)張和區(qū)域構(gòu)造演化密切相關(guān)。始新世和中新世兩期快速沉降分別發(fā)生在47.8～33.9 Ma和23.0～13.8 Ma，這與南海的裂谷作用和海盆擴(kuò)張過程高度一致。第一期沉降主要受到南海早期裂谷活動(dòng)的驅(qū)動(dòng)［21］，該時(shí)期強(qiáng)烈的拉張作用導(dǎo)致白云南洼和荔灣凹陷中心區(qū)的快速沉降，尤其是在北部和南部次洼。白云南洼表現(xiàn)出中間高、邊緣低的沉降特征，反映了裂谷作用從中央向邊緣逐漸減弱的模式。荔灣凹陷則呈現(xiàn)出北低南高的特征，沉降中心從北部逐步向南遷移，這可能與南海持續(xù)擴(kuò)張?jiān)斐傻臉?gòu)造應(yīng)力重新分配有關(guān)。

第二期沉降（23.0～13.8 Ma）期間，南海海盆進(jìn)入加速擴(kuò)張階段［41］，尤其是荔灣凹陷南部深水區(qū)，沉降速率顯著增加，裂后沉降導(dǎo)致了更大的構(gòu)造沉降量。這一現(xiàn)象表明，隨著南海海盆的繼續(xù)打開，深水區(qū)受到更強(qiáng)的拉張應(yīng)力，使得沉降量明顯增大。此外，南北方向上，南部的最大沉降量明顯高于北部，可能與南海擴(kuò)張的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)逐漸向南推進(jìn)有關(guān)，也與南部次洼更大的古水深變化一致。

4.2" 基底熱流演化與區(qū)域大地構(gòu)造背景的聯(lián)系

白云南洼荔灣凹陷的基底熱流演化與區(qū)域大地構(gòu)造背景密切相關(guān)。模擬結(jié)果顯示，始新世和中新世的兩期拉張作用顯著提升了基底熱流，尤其是在13.8 Ma達(dá)到最高值（荔灣凹陷南部達(dá)到125 mW/m2），這與南海的強(qiáng)烈裂谷作用和大規(guī)模地殼減薄過程［42］直接相關(guān)。早期的拉張作用使得軟流圈物質(zhì)上涌，導(dǎo)致基底熱流在裂谷中心區(qū)快速升高。荔灣凹陷南部深水區(qū)的高熱流值，可能反映了該地區(qū)由于大洋擴(kuò)張而產(chǎn)生的持續(xù)裂后沉降，這一過程導(dǎo)致了更大的地殼減薄和熱流上升。

區(qū)域的基底熱流分布表現(xiàn)為北低南高和西低東高（圖9），與南海北部大陸邊緣向南部深水區(qū)的地殼減薄趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)［43］。這一熱流分布特征表明，白云南洼荔灣凹陷的地?zé)嵫莼粌H受到拉張作用的控制，還受到了大地構(gòu)造背景中南海擴(kuò)張和裂后沉降的影響。值得注意的是，珠江口盆地新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)始于13.8 Ma，在東沙運(yùn)動(dòng)（10.0 Ma）之后，上新世（5.3 Ma）是構(gòu)造活動(dòng)最強(qiáng)烈的時(shí)期［44］，意味著10.0 Ma至今的局部升溫可能與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有關(guān)，提示南海邊緣地帶在晚期仍保持了活躍的構(gòu)造演化過程，這一現(xiàn)象在白云南洼和荔灣凹陷的深水區(qū)尤為明顯，表明該區(qū)域仍可能處于區(qū)域拉張應(yīng)力的作用之下，值得進(jìn)一步研究。

5" 結(jié)論

1）白云南洼荔灣凹陷經(jīng)歷了始新世（47.8～33.9 Ma）和中新世（23.0～13.8 Ma）兩期顯著的沉降。南方沉降量大于北方，白云南洼沉降特征為中間高、邊緣低，荔灣凹陷為北低南高。

2）兩期拉張過程的分析顯示，始新世期間，強(qiáng)烈的裂谷作用使基底熱流快速上升至約86 mW/m2；中新世時(shí)，熱流在13.8 Ma達(dá)到峰值（荔灣凹陷南部約125 mW/m2），之后進(jìn)入冷卻階段。

3）白云南洼荔灣凹陷的熱流分布特征為北低南高、西低東高，這一特征與地殼厚度的變化趨勢(shì)一致，反映了地殼減薄及拉張作用對(duì)熱流背景的影響。

參考文獻(xiàn)（References）：

［1］" 王子雯， 汪貴鋒， 易春燕. 南海油氣資源勘探開發(fā)形勢(shì)分析［J］.中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量， 2018， 38（20）： 131132.

Wang Ziwen， Wang Guifeng， Yi Chunyan. Analysis of Exploration and Development Situation of Oil and Gas Resources in the South China Sea［J］. China Petroleum and Chemical Standards and Quality， 2018， 38（20）： 131132.

［2］" 林聞， 周金應(yīng). 世界深水油氣勘探新進(jìn)展與南海北部深水油氣勘探［J］.石油物探， 2009， 48（6）： 601605.

Lin Wen， Zhou Jinying. Progress of Deepwater Hydrocarbon Exploration Worldwide and the Exploration in the Deepwater Region of Northern South China Sea［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum， 2009， 48（6）： 601605.

［3］" 米立軍. 認(rèn)識(shí)創(chuàng)新推動(dòng)南海東部海域油氣勘探不斷取得突破：南海東部海域近年主要勘探進(jìn)展回顧［J］.中國海上油氣， 2018， 30（1）： 110.

Mi Lijun. Continuous Breakthroughs on Petroleum Exploration of the Eastern South China Sea with Innovative Understanding：Review of Recent Exploration Progress［J］. China Offshore Oil and Gas， 2018， 30（1）： 110.

［4］" 朱偉林， 張功成， 鐘鍇. 中國海洋石油總公司“十二五”油氣勘探進(jìn)展及“十三五”展望［J］.中國石油勘探， 2016， 21（4）： 112.

Zhu Weilin， Zhang Gongcheng， Zhong Kai. Oil and Gas Exploration Progress of China National Offshore Oil Corporation During the 12～（th） FiveYear Plan and the Prospect During the 13～（th） FiveYear Plan［J］. China Petroleum Exploration， 2016， 21（4）： 112.

［5］" Nissen S S， Hayes D E， Bochu Y， et al. Gravity， Heat Flow， and Seismic Constraints on the Processes of Crustal Extension： Northern Margin of the South China Sea［J］. Journal of Geophysical Research： Solid Earth， 1995， 100（B11）：2244722483.

［6］" Clift P， Lin J. Preferential Mantle Lithospheric Extension Under the South China Margin［J］. Marine and Petroleum Geology， 2001， 18（8）： 929945.

［7］" Shi X，Burov E， Leroy S， et al. Intrusion and Its Implication for Subsidence： A Case from the Baiyun Sag， on the Northern Margin of the South China Sea［J］. Tectonophysics， 2005， 407（1/2）： 117134.

［8］" 趙中賢， 周蒂， 廖杰， 等. 珠江口盆地陸架區(qū)巖石圈伸展模擬及裂后沉降分析［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)， 2010， 84（8）：11351145.

Zhao Zhongxian， Zhou Di， Liao Jie， et al. Lithospheric Stretching Modeling of the Continental Shelf in the Pearl River Mouth Basin and Analysis of Post-Breakup Subsidence［J］. Acta Geologica Sinica， 2010， 84（8）：11351145.

［9］" 張?jiān)品?孫珍， 龐雄. 珠江口盆地白云凹陷下地殼伸展與陸架坡折的關(guān)系［J］. 中國科學(xué)： 地球科學(xué)， 2014，44（3）： 488496.

Zhang Yunfan， Sun Zhen， Pang Xiong.The Relationship Between Extension of Lower Crust and Displacement of the Shelf Break［J］. Science China： Earth Sciences， 2014， 44（3）： 488496.

［10］" 龔再升， 謝泰俊， 張啟民，等. 南海北部大陸邊緣盆地分析及油氣聚集［R］.保定：中國海洋石油勘探開發(fā)研究中心，2002.

Gong Zaisheng， Xie Taijun， Zhang Qimin， et al. Analysis of Continental Margin Basin and Hydrocarbon Accumulation in Northern South China Sea［R］.Baoding： Research Institute of Petroleum Exploration amp; Development， 2002.

［11］" 劉思青， 張翠梅， 孫珍， 等. 珠江口盆地荔灣凹陷珠江組關(guān)鍵地質(zhì)界面SB21的識(shí)別及地質(zhì)意義［J］.地球科學(xué)， 2016， 41（3）： 475486.

Liu Siqing， Zhang Cuimei， Sun Zhen， et al. Characteristics and Significances of the Geological Boundary SB21 in the Zhujiang Formation of the Liwan Sag，Pearl River Mouth Basin［J］. Earth Science， 2016， 41（3）： 475486.

［12］ "王維， 葉加仁， 楊香華， 等. 珠江口盆地惠州凹陷古近紀(jì)多幕裂陷旋回的沉積物源響應(yīng)［J］.地球科學(xué)， 2015， 40（6）：10611071.

Wang Wei， Ye Jiaren， Yang Xianghua， et al. Sediment Provenance and Depositional Response to Multistage Rifting， Paleogene， Huizhou Depression， Pearl River Mouth Basin［J］. Earth Science， 2015， 40（6）：10611071.

［13］" Ru K，Pigott J D. Episodic Rifting and Subsidence in the South China Sea［J］. AAPG Bulletin， 1986， 70（9）： 11361155.

［14］" Taylor B， Hayes D E. Origin and History of the South China Sea Basin［J］.The Tectonic and Geologic Evolution of Southeast Asian Seas and Islands： Part 2， 1983，27： 2356.

［15］" 朱偉林， 鐘鍇， 李友川， 等. 南海北部深水區(qū)油氣成藏與勘探［J］.科學(xué)通報(bào)， 2012， 57（20）：18331841.

Zhu Weilin， Zhong Kai， Li Youchuan， et al. Characteristics of Hydrocarbon Accumulation and Exploration Potential of the Northern South China Sea Deepwater Basins［J］. Chinese Science Bulletin， 2012， 57（20）：18331841.

［16］" 李小林， 張冬麗， 張培震， 等．多源探測(cè)數(shù)據(jù)揭示的南海東北部三維地殼結(jié)構(gòu)特征［J］．地球物理學(xué)報(bào)， 2020， 63（4）：15381552.

Li Xiaolin， Zhang Dongli， Zhang Peizhen， et al. Three-Dimensional Crustal Structure in the Northeastern South China Sea Revealed by Multi-Source Geophysical Exploration Data［J］. Chinese J Geophys， 2020， 63（4）：15381552.

［17］" 朱筱曦， 趙中賢， 卓海騰， 等. 南海白云—荔灣深水區(qū)同擴(kuò)張期巖漿活動(dòng)特征及構(gòu)造意義［J］. 地球科學(xué)， 2023， 48（10）：37813798.

Zhu Xiaoxi， Zhao Zhongxian， Zhuo Haiteng， et al. Characteristics of Syn-Spread Magmatism and Its Implication for Tectonic Evolution in Baiyun-Liwan Deep-Water Area of Pearl River Mouth Basin［J］. Earth Science， 2023， 48（10）：37813798.

［18］" 柳保軍， 龐雄， 顏承志， 等. 珠江口盆地白云深水區(qū)漸新世—中新世陸架坡折帶演化及油氣勘探意義［J］.石油學(xué)報(bào)， 2011， 32（2）： 234242.

Liu Baojun， Pang Xiong， Yan Chengzhi， et al. Evolution of the Oligocene-Miocene Shelf Slope-Break Zone in the Baiyun Deep-Water Area of the Pearl River Mouth Basin and Its Significance in Oil-Gas Exploration［J］. Acta Petrolei Sinica， 2011， 32（2）： 234242.

［19］" 龐雄， 申俊， 袁立忠， 等. 南海珠江深水扇系統(tǒng)及其油氣勘探前景［J］.石油學(xué)報(bào)， 2006， 27（3）：1115.

Pang Xiong， Shen Jun， Yuan Lizhong， et al. Petroleum Prospect in Deep-Water Fan System of the Pearl River in the South China Sea［J］.Acta Petrolei Sinica， 2006，27 （3）：1115.

［20］" 傅恒， 曾驛， 周小康， 等. 珠江口盆地新生代碳酸鹽巖形成地質(zhì)條件［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)， 2018， 92（11）：23492358.

Fu Heng， Zeng Yi， Zhou Xiaokang， et al. Geological Conditions of Formation of Cenozoic Carbonate Rocks in the Pearl River Mouth Basin［J］.Acta Geologica Sinica， 2018， 92（11）：23492358.

［21］" 孫珍. 南海的形成與演變［J］.自然雜志， 2022， 44（1）： 3138.

Sun Zhen. Evolution of the South China Sea［J］.Chinese Journal of Nature， 2022， 44（1）： 3138.

［22］" 葉加仁， 陸明德. 盆地地史模擬述評(píng)［J］.地質(zhì)科技情報(bào)， 1995， 14（2）：4651.

Ye Jiaren， Lu Mingde. Review of Basin Geohistory Simulation［J］. Geological Science and Technology Information， 1995， 14（2）：4651.

［23］" Sclater J G， Christie P A F. Continental Stretching： An Explanation of the Post-Mid-Cretaceous Subsidence of the Central North Sea Basin［J］.Journal of Geophysical Research， 1980， 85（7）：37113739.

［24］" Allen P A， Allen J R.Basin Analysis： Principles and Application to Petroleum Play Assessment［M］.

Chichester： Wiley-Blackwell，2013.

［25］" He M，Zhong G， Liu X， et al. Rapid Post-Rift Tectonic Subsidence Events in the Pearl River Mouth Basin， Northern South China Sea Margin［J］. Journal of Asian Earth Sciences， 2017， 147： 271283.

［26］" Xie H， Zhou D， Li Y P， et al. Cenozoic Tectonic Subsidence in Deepwater Sags in the Pearl River Mouth Basin， Northern South China Sea［J］.Tectonophysics， 2014， 615/616：182198.

［27］" 龔再升， 李思田， 楊甲明．南海北部大陸邊緣盆地油氣成藏動(dòng)力學(xué)研究［M］．北京： 科學(xué)出版社， 2004．

Gong Zaisheng， Li Sitian， Yang Jiaming. Dynamic Research of Oil and Gas Accumulation in Northern Marginal Basins of South China Sea［M］．Beijing： Science Press， 2004．

［28］" Chen L. Stretching Factor Estimation for the Long-Duration and Multi-Stage Continental Extensional Tectonics：Application to the Baiyun Sag in the Northern Margin of the South China Sea［J］. Tectonophysics， 2014， 611：167180.

［29］" He L J， Wang K L，Xiong L P， et al. Heat Flow and Thermal History of the South China Sea［J］. Physics of the Earth and Planetary Interiors， 2001， 126（3/4）：211220.

［30］" Jackson J，Mckenzie D， Priestley K， et al. New Views on the Structure and Rheology of the Lithosphere［J］.Journal of the Geological Society， 2008， 165（2）： 435465.

［31］" Mckenzie D. Some Remarks on the Development of Sedimentary Basins［J］. Earth and Planetary Science Letters， 1978， 40（1）：2532.

［32］" 袁玉松， 鄭和榮， 張功成， 等. 南海北部深水區(qū)新生代熱演化史［J］.地質(zhì)科學(xué)， 2009， 44（3）：911921.

Yuan Yusong， Zheng Herong， Zhang Gongcheng， et al. Cenozoic Thermal History of the Deep Water Area of the Northern Margin of South China Sea［J］. Chinese Journal of Geology， 2009， 44（3）： 911921.

［33］" 張林友， 劉瓊穎， 何麗娟.華北克拉通熱結(jié)構(gòu)差異性特征及其意義［J］.地球物理學(xué)報(bào)， 2016， 59（10）：36183626.

Zhang Linyou， Liu Qiongying， He Lijuan. The Different Lithospheric Thermal Structure of North China Craton and Its Implications［J］. Chinese J Geophys ， 59（10）： 36183626.

［34］" Duretz T， Gerya T V. Slab Detachment During Continental Collision： Influence of Crustal Rheology and Interaction with Lithospheric Delamination［J］. Tectonophysics， 2013，602：124140.

［35］" Gerya T. Introduction to Numerical Geodynamic Modelling［M］. Cambridge： Cambridge University Press， 2009.

［36］" Kraft D. A Software Package for Sequential Quadratic Programming［R］. Oberpfaffenhofen： Institut fur Dynamik der Flugsysteme， 1988.

［37］" Holloway N H. North Palawan Block， Philippines：Its Relation to Asian Mainland and Role in Evolution of South China Sea［J］. AAPG Bulletin，1982， 66（9）： 13551383.

［38］" Yan P， Zhou D， Liu Z S. A Crustal Structure Profile Across the Northern Continental Margin of the South China Sea［J］. Tectonophysics， 2001， 338（1）：121.

［39］" Liu Q Y， He L J. Tectono-Thermal Modelling of the Bohai Bay Basin Since the Cenozoic［J］. Chinese Journal of Geophysics， 2019， 62（1）： 219235.

［40］" Liu Q Y， He L J. Discussion on Several Problems in Tectono-Themal Modelling of Rift Basins［J］. Chinese Journal of Geophysics， 2015， 58（2）： 601612.

［41］" Li C F， Xu X， Lin J. Ages and Magnetic Structures of the South China Sea Constrained by Deep Tow Magnetic Surveys and IODP Expedition 349［J］. Geochemistry， Geophysics， Geosystems， 2014， 15： 126.

［42］" Larsen H C，Mohn G， Nirrengarten M， et al. Rapid Transition from Continental Breakup to Igneous Oceanic Crust in the South China Sea［J］. Nature Geoscience， 2018，11： 782789.

［43］" 鄭金云， 高陽東， 張向濤， 等. 珠江口盆地構(gòu)造演化旋回及其新生代沉積環(huán)境變遷［J］. 地球科學(xué)， 2022，47（7）： 23742390.

Zheng Jinyun， Gao Yangdong， Zhang Xiangtao， et al. Tectonic Evolution Cycles and Cenozoic Sedimentary Environment Changes in Pearl River Mouth Basin［J］. Earth Science， 2022， 47（7）：23742390.

［44］" 何敏， 朱偉林， 吳哲， 等．珠江口盆地新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征與油氣成藏［J］．中國海上油氣， 2019， 31（5）： 920.

He Min， Zhu Weilin， Wu Zhe， et al. Neotectonic Movement Characteristics and Hydrocarbon Accumulation of the Pearl River Mouth Basin［J］. China Offshore Oil and Gas， 2019， 31（5）：920.