南海北部莺琼陆坡浊流沉积数值模拟分析

南海具有优越的地理位置和特殊的构造环境,其丰富充足的沉积物源、复杂多样的地形地貌以及广泛分布的陆坡都为浊流的发育提供了良好条件和理想场所.南海北部更是有华南大陆以及台湾岛的大量陆源沉积物搬运至陆坡,加上陆坡区合适的坡度,浊流沉积十分发育.南海北部陆坡发育有大量不同规模的海底滑坡,浊流沉积分布广泛.在南海北部莺琼陆坡的钻...     

琼东南盆地陆坡体系发育特征及其控制因素

琼东南盆地位于南海北部大陆边缘,是发育于前古近系基底之上的裂陷盆地,自中新世以来进入裂后沉降期。10.5Ma以来,随着盆地演化进入加速沉降阶段,盆地水深迅速增大,陆坡体系开始发育。根据陆坡体系的外部形态及其内部沉积构成特征,在空间上自西向东可以将其划分为3段,盆地西部陆坡以快速进积的陆坡楔状体为主要特征;盆地中部陆坡以陡倾的陆坡角度,大量的陆坡峡谷、沟谷和大规模的沉积物重力流等陆坡沉积为特征;盆地东部陆坡以宽缓的陆坡形态为主要特征。研究表明,沉积物供给和断裂活动对陆坡体系的发育都具有重要的控制作用;同时,陆坡发育时期所经历的沉积过程、古地貌形态和相对海平面变化对陆坡体系的发育也具有一定的控制作用。     

琼东南盆地东西部块体流沉积内部结构特征的差异性

利用南海北部琼东南盆地的高精度2D和3D地震资料,对盆地不同区域里的陆坡到深水盆地的块体流沉积特征进行了研究。结果发现,琼东南盆地东部和西部陆坡体系发育的块体流沉积表现出不同的特征:盆地东部陆坡体系下块体流沉积头部以变形程度较小的滑移体的广泛发育为特征,整体规模较小;盆地西部块体流沉积头部以变形强烈的杂乱反射为特征,侵蚀作用强烈,规模较大,同时在其趾部变形强烈的地层中发育有一系列平行、亚平行的逆冲断层。琼东南盆地东西部块体流沉积特征差异性产生的原因有:1)盆地东西部陆坡沉积格架不同,西部的陡倾陆坡比东部的宽缓陆坡更加有利于块体流沉积的发育;2)盆地地貌特征对块体流沉积发育的制约,琼东南盆地南部隆起对块体流沉积起到遮挡的作用,阻止了西部块体流的运动。陆架边缘断层活化相关的地震活动是块体流沉积的一个重要触发机制。     

南海西北陆缘深水沉积体系内部构成特征

深水沉积是近年来我国海域油气勘探重点之一,利用高精度二维和三维地震剖面的精细解剖,揭示了南海西北陆缘区深水沉积体系类型及其内部构成特征.这些深水地区除堆积正常深海-半深海泥岩外,还发育大量深水重力流沉积,包括块体流沉积、深水峡谷、沉积物波等大型沉积体.研究表明,南海西北陆缘区发育4类陆坡, 即进积型、滑塌型、水道化型、宽缓渐变型陆坡.不同陆坡类型具有不同地貌形态,发育不同的沉积体类型.大型块体流沉积主要发育于滑塌型和水道化型陆坡,沉积物波主要发育于宽缓渐变型陆坡下部及深海中央峡谷长昌段的周缘地区.由于南海西北陆缘自晚中新世以来形成向东开口的喇叭形变深的地貌形态,导致在盆地中央形成了独特的与陆坡走向一致的深海峡谷体系——中央峡谷.该峡谷的沉积充填不仅包括来自于西部峡谷头部的浊积水道沉积,还包括来自于北部陆坡的块体流沉积,特别是来自于滑塌型陆坡的块体流沉积.中央峡谷体系构成了西北陆缘区多源汇聚的深水沉积物输送系统,同时也是南海西北陆缘深水区重要的油气储层发育层系.      

南海北部琼东南盆地第四系陆架边缘轨迹迁移及深水沉积模式

陆架边缘迁移轨迹综合受控于构造、物源、海平面和气候等多种因素,其迁移演化与深水沉积体系发育关系密切。陆架边缘迁移规律及沉积物输送体制与深水砂体预测是当前国际地学领域的热点议题。本文通过基于琼东南盆地新采集的高精度地震资料,定量表征了第四系陆架边缘轨迹,识别了低角度缓慢上升型、中等角度上升型和高角度急剧上升型等3类陆架边缘轨迹类型。2.4 Ma以来,陆架边缘轨迹时空演化可分为3个阶段且具有侧向差异性:2.4~1.9 Ma以低角度缓慢上升型为主,1.9~0.8 Ma西北部以低角度缓慢上升型为主,东北部则以中等角度上升型为主,0.8 Ma至今西北部以中等角度上升型为主,东北部以高角度急剧上升型为主。琼东南盆地第四系陆架边缘迁移轨迹研究表明:当陆架边缘轨迹角0°<α<4°时,陆坡区峡谷规模较小且下切浅,深海平原区发育多期大型海底扇沉积,块体搬运沉积(MTDs)较少;当4°<α<35°时,陆坡区峡谷规模有所增加,深海平原区海底扇沉积与块体搬运沉积均有出现;当35°<α<90°时,陆坡区峡谷发育较少但下切深,深水平原区沉积以大型块体搬运沉积为主,海底扇几乎不发育。琼东南盆地更新世以来气温不断下降,以及东亚冬季风的显著增强,物源供给增强加之海平面的下降进而导致了西北部陆架边缘表现为进积特征;研究区东北部的断裂活动频繁以及物源供给弱,导致了研究区东北部陆坡推进距离远远小于研究区西北部且发育多期次块体搬运沉积物。以上认识对南海北部陆架边缘体系及深水扇预测具有一定的理论意义。     

南海西北次海盆深水扇系统沉积演化特征

基于高品质二维地震资料的分析解释,在南海西北次海盆深海平原区识别出大规模深水扇系统。深水扇系统上扇为限制性水道复合体发育区,中扇为多期扇体垂向叠置区,下扇则以水道-朵体沉积为主。琼东南中央峡谷-水道是本区深水扇系统的主要物源通道,沉积物主要来源于红河、北部陆架-陆坡以及中西沙隆起区。本区深水扇系统可基本划分为晚中新世（Ⅰ）、中新世（Ⅱ和Ⅲ）以及第四纪（Ⅳ和Ⅴ）五期。各期深水扇的空间展布受到先存地形和物源供给强度的控制,双峰海山将深水扇系统分隔为南北两部分,早期沉积的扇体改变了后期扇体沉积地形。在丰富物源供给下,水道的冲溢频率较高,各个深水扇之间存在明显的侧向上叠迁移特征。沉积物源和南海北部“三段式”陆坡地形控制着整个南海北部深水扇系统的发育和演化。     

南海北部陆坡表层沉积物强度特征研究

随着海洋开发活动由浅海走向深海,南海北部陆坡的沉积物强度特性逐渐成为关注热点。本文通过参与2015年与2016年共享航次计划,在南海北部莺琼陆坡、神狐陆坡、东沙陆坡、台湾浅滩陆坡进行沉积物重力取样与箱式取样,并现场剖样,用以进行沉积物强度测试。地质取样结果表明东沙陆坡砂含量相对较高并发现直径约22cm黑色气孔状碳酸盐结核。在神狐陆坡沉积物表层发现活体壳类生物,在110cm深度处发现壳类生物遗骸。十字板剪切试验与笔式贯入试验结果表明南海北部陆坡,沉积物强度差异较大。但总体而言,除东沙陆坡外,莺琼陆坡、神狐陆坡、台湾浅滩陆坡表层沉积物强度一般较低。0～20cm范围内,笔式贯入阻力一般小于0.1N,十字板剪切强度最大一般不超过10kPa。0～300cm深度范围内,沉积物强度沿深度方向大致呈递增趋势,个别站位递增趋势不明显。台湾浅滩陆坡等南海北部陆坡表层沉积物存在强度分层:分层界面以上,沉积物强度较低;分层界面处,沉积物强度骤增。该分层界面可能是海底滑坡的潜在滑动面。     

南海西北次海盆构造演化的沉积响应

通过对南海西北次海盆新获得的地震资料进行综合解释和层序地层分析,揭示了海盆中的沉积对构造演化阶段的响应。始新世-早渐新世陆缘裂陷期,盆地以对称裂谷形式,发育地堑裂谷层序,沉积以近物源为特征,相变大,发育了冲积扇-扇三角洲-湖相沉积,沉积体系的配置受同沉积断裂控制明显,快速沉降和充分的物源供给决定了沉积体系的构成特征。晚渐新世海底扩张期,岩石圈破裂,陆缘进一步拉开并开始海底扩张,出现海相沉积,来自陆坡的陆架边缘三角洲越过陆坡进入海盆,在海盆内沉积了一套向海盆中部逐渐减薄的楔状地层,并伴有大量的火山碎屑沉积物。早-中新世以来热沉降期,随着构造沉降增大,相对海平面总体不断上升,进入深水盆地,形成陆架陆坡体系,大量的碎屑物质以重力流、深水底流等深水作用方式进入海盆;沉降晚期陆架-陆坡物源供应减弱,琼东南中央峡谷成为其主要的物质供应来源通道,在此期间二次海平面下降、回升的综合作用下,海盆内发育了多期以下切水道为特征的低水位域沉积体系。     

毛塞几比盆地外陆架-陆坡区阿尔比阶-土伦阶沉积特征及成藏体系

近几年来,多个大型油气发现使得毛塞几比盆地成为国际油气勘探的热点区域。基于地震资料和钻测井资料系统开展了沉积相以及沉积模式研究、储层物性分析、烃源岩评价以及成藏体系分析工作。研究结果表明:①盆地中南部外陆架广泛发育多期强制海退三角洲沉积体系,受基准面旋回控制,强制海退三角洲顶积层遭受剥蚀,砂体被搬运到三角洲前部,形成强制海退砂,砂体在陆架边缘附近广泛分布;陆坡类型控制了深水扇差异分布模式,南部断控型陆坡控制了深水扇的分布,深水扇主体发育在陆坡坡脚,距离陆架边缘较近,北部平缓型陆坡下重力流搬运较远,深水扇主体远离陆架边缘,据此建立了南部断控型陆坡控砂模式和北部缓坡型陆坡富砂模式。②外陆架强制海退三角洲和北部缓坡型深水扇储层条件好,测试产能高,受胶结作用和滑塌碎屑影响,南部陡坡型深水扇储层物性差。③油源对比表明,油气主要来自下白垩统阿普第阶-阿尔比阶与上白垩统赛诺曼阶-土伦阶海相烃源岩,阿普第阶-阿尔比阶烃源岩以Ⅱ_2型干酪根为主,主要生气;赛诺曼阶-土伦阶海相烃源岩以I型干酪根为主,主要生油。④研究区发育3套有利成藏体系,分别为阿尔比阶陆架边缘成藏体系、阿尔比阶-土伦阶陆坡坡脚成藏体系以及赛诺曼阶陆坡远端成藏体系,其中陆架边缘成藏体系与陆坡远端成藏体系勘探潜力更大,是下一步勘探的重点。     

南海西北次海盆物源供给模式及油气勘探前景

基于地震资料,从物源供给模式入手,分析南海北部深水区西北次海盆的沉积层序、物源特征及其油气勘探前景。其物源供给具有相对多期多物源体系特征,初始扩张期沉积中心位于盆地北部边缘,北部陆架-陆坡物源体系作用显著;初始热沉降期,沉积中心开始从盆地边缘向中央转移,北部陆架-陆坡、中-西沙隆起区物源体系具有大规模物源供给,在盆地两侧斜坡坡脚对称发育大量具有下超反射特征的裙积扇以及具有杂乱反射特征的块体搬运沉积体;稳定热沉降期,沉积中心转移至盆地中央,北部陆架-陆坡、西沙海槽物源体系作用存在短期明显加强,中-西沙隆起区物源体系逐渐削弱,盆地内发育大规模深水扇及深水水道。与相邻中-高勘探程度区相比,显示出良好的勘探潜力。     

陆架边缘三角洲研究进展及实例分析

自上世纪90年代以来,发育在大陆架边缘的一种特殊类型的三角洲（shelf-edge delta）,因其厚度大,分布面积广,储层物性好,常常与陆坡深水扇体伴生,成藏条件好等特点而引起了广泛关注,成为当前国际沉积学界研究的热点和油气勘探新领域。陆架边缘三角洲一般形成于相对海平面下降或低位时期,主要受控于物源供给、可容纳空间和气候变化,并受到陆坡构造活动影响;也可发育在高位时期,受到波浪与潮汐的影响。前人提出了利用陆架边缘迁移轨迹预测深水沉积和基于陆架斜坡发育模式预测深水沉积的模型,即强烈抬升的陆架边缘迁移轨迹、强烈加积的陆架斜坡发育模式,对应的深水区物质传输体系为泥质;水平—轻微下降的陆架边缘迁移轨迹、强烈前积的陆架斜坡发育模式,预示着大量砂体被搬运至深水区;轻微抬升的陆架边缘迁移轨迹、加积与前积的陆架斜坡发育模式,暗示深水沉积砂体发育介于上述二者陆架边缘迁移与深水扇预测模式之间。陆架边缘三角洲—深水扇规模砂体毗邻优质烃源岩,具备多种类型的油气运移通道,成藏条件良好,是油气勘探的有利领域。实例分析表明:渐新世珠海组沉积时期构造相对稳定,在古珠江充足的供源条件下,南海北坡珠江口盆地鹤山凹陷发育陆架边缘三角洲并伴随陆架不断向海迁移而不断进积,S型前积体不断向海迁移,并在晚期发育下切谷及大型盆底扇沉积。鹤山凹陷珠海组沉积时期发育水平—轻微下降的陆架边缘迁移轨迹,对应于强烈前积的陆架斜坡发育模式,在珠海组沉积晚期发育较大规模叠合连片深水扇富砂沉积体系,是研究区极好的潜在油气勘探目标。     

珠江口盆地坡折带特征及其对沉积体系的控制

本文基于对覆盖全区的二维地震资料研究,在珠江口盆地识别出了大型的陆架坡折及多种小型坡折带,包括侵蚀坡折带、沉积坡折带、断裂坡折带和挠曲坡折带。不同的构造背景发育了不同的坡折带类型。自30Ma年以来,坡折带总体呈向北迁移的趋势。古近纪一早中新世中期以各种小型坡折带为主,主要控制三角洲及扇三角洲等浅水沉积的展布;早中新世中期至今,由于陆架一陆坡体系已形成,坡折带以陆架坡折为主,控制了陆架边缘三角洲及海底扇等较深水沉积的发育。     

南海北部珠江口盆地陆架边缘斜坡带层序结构和沉积演化及控制作用

南海盆地是东南亚陆缘最大的、含有丰富油气等资源的边缘海盆地.对于南海大陆斜坡带的发育、沉积演化与南海盆地构造作用及动力学过程的响应关系等方面缺乏深入认识.依据地震、测井及岩心等丰富资料,对南海珠江口盆地东南部陆架边缘斜坡带的层序地层、沉积-地貌演化及其对构造、海平面和沉积物供应变化的响应关系开展了系统性的研究.研究表明盆地的沉积充填可划分为由区域性不整合所限定的7个复合（二级）层序（CS1-CS7）.复合层序CS3-CS7（上渐新统-第四系）均由区域性的海侵-海退旋回构成;其内可进一步划分出由局部不整合或水退-水进的转换面为界的20个次级层序（三级）.研究识别出包括外陆架至陆架边缘三角洲、前三角洲-斜坡扇、陆架边缘前积体、单向迁移的横向底流-斜坡重力流复合水道、大型斜坡下切峡谷、泥质斜坡扇、斜坡滑塌泥石流复合体以及大规模软沉积物变形体等沉积体系或沉积复合体,它们在不同层序具有特定的时空分布,构成多种沉积样式.短周期（三级）的沉积旋回变化与Haq的海平面变化曲线总体上可对比,但长周期的海侵和海退则明显不同,受到了构造隆升和沉降等的控制.陆架边缘沉积演化可划分出裂后早期海底扩张沉积（破裂层序）、裂后晚期海底扩张沉积、后海底扩张等构造-沉积演化阶段.裂谷作用晚期的热隆起、构造差异沉降、裂后热衰减沉降以及上新世以后的东侧碰撞等对主要不整合的形成和海侵-海退产生了重要的影响.晚渐新世至中中新世发育的复合层序（CS3和CS4）记录了裂后海底扩张到停止的大陆斜坡沉积过程;而裂后早期的沉积层序（CS3）为破裂层序,以发育大型的陆架边缘三角洲-前三角洲斜坡扇体系构成的前积层为特征.气候变化和季风加强可能增强了晚渐新世-早中新世和更新世沉积期的沉积物供应,为大规模陆架边缘三角洲体系的发育提供了充足的物源供给.发育于陆架边缘的三角洲-滨岸碎屑体系和共生的前三角洲斜坡扇体系构成区内最重要的油气勘探对象.      

南海北部长昌—鹤山凹陷渐新世陆架边缘三角洲—深水扇地震响应及形成条件*

位于现今大陆斜坡之上的长昌—鹤山凹陷是继中国南海北部白云和荔湾深水区油气勘探突破之后的又一个深水战略性勘探区块。根据地震反射上超、下超和顶超等典型反射终止关系、地震相组合以及旋回特征,将渐新统珠海组自下向上划分为ZHSQ1—ZHSQ6共6套三级层序,并在层序格架中,识别出陆架弱—中振幅高连续席状、陆架斜坡变振幅中连续S型—斜交前积楔形、盆地斜坡变振幅中连续丘形双向上超等6种地震相类型,其中大型斜交S型前积和陆坡丘形双向超覆地震反射分别代表陆架边缘三角洲和深水扇沉积。研究表明,随着构造活动、海平面等地质条件的变化,陆架边缘三角洲及深水扇发育特征发生了相应变化。在珠海组ZHSQ1和ZHSQ2沉积时期,断层继承性活动,陆架坡折类型为断控型,沉积体系以局限浅海和近源的三角洲沉积组合为特征。在珠海组ZHSQ3—ZHSQ6沉积时期,盆地进入拗陷阶段,陆架坡折类型为沉积型坡折;在古珠江稳定充裕的供源作用下,陆架坡折带不断向海迁移且范围逐渐变大;伴随着相对海平面下降,大套的前积体不断向前推进,最大前积距离近20,km,且前积角度不断增大;同期深水扇自下而上出现频率增高,且位置更靠近陆架边缘三角洲,规模变大。     

基于磁力资料的珠江口盆地构造单元分布特征

珠江口盆地是南海北部陆坡最大的前新生代沉积盆地,油气资源丰富,由于新的地球物理资料未得以充分应用等问题导致盆地内部构造单元分布特征存在诸多不同看法,这些问题制约了盆地的进一步勘探和开发。本文以最新实测1∶10万高精度航磁数据为基础,采用切线法对研究区航磁异常深度进行反演计算,结合钻井、地震及南海北部陆域物性资料研究珠江口盆地磁性基底分布特征。在充分调研珠江口盆地已有构造单元划分的基础上,以盆地磁性基底展布特征为基础,结合断裂、区域构造等对珠江口盆地内部构造单元进行研究。研究表明:珠江口盆地磁性基底深度在0～9 km之间,磁性基底呈"三隆两坳"构造格局,整个坳陷区具有"南北分带,东西分块"的特征; NE向深大断裂为控盆断裂,常为盆地二级构造单元的边界,NW向断裂常控制次一级构造单元并影响其展布形态。     

南海北部陆坡古地貌特征与13.8Ma以来珠江深水扇

综合利用层序地层学和地球物理方法对珠江口盆地白云凹陷13.8 M a以来沉积古地貌进行了分析。通过对南海珠江深水扇系统分布及其独特的沉积特征和层序充填演化规律的分析,得出在13.8 M a以来层序发育过程中,凹陷位于宽阔陆架向海盆变迁的陆坡区,北部发育两种类型的峡谷水道,向南海盆方向逐渐变得宽缓;盆地的古地貌背景、物源和气候变化为其主控因素的结论。同时,13.8 M a以来南海北部陆坡深水区的沉积具有明显的继承性特点,现今的海底峡谷发育特点基本反映了整体的沉积背景。结果表明,白云凹陷13.8 M a以来的深水沉积受海平面相对变化的影响相对较弱,主要受古地貌背景及其变迁的控制,沉积具有继承性,与现今的沉积面貌非常相似。     

珠江口盆地裂后阶段性差异沉降及其成因机制*

位于南海北部陆缘的珠江口盆地裂后沉降特征不同于陆内典型断陷盆地。研究表明,盆地裂后期发生了阶段性有序差异沉降,可分为4个阶段: (1)渐新世早期(~33.9~27.2 Ma),以盆地整体缓慢沉降,大规模海侵为主要特征;(2)渐新世晚期(~27.2~23.0 Ma),以邻近西北次海盆的珠四坳陷强烈沉降为主要特征,差异沉降控制了陆架坡折带的发育和该时期陆架浅水和陆坡深水沉积环境的分布;(3)中新世早—中期(~23.0~10.0 Ma),陆缘强烈沉降区向北扩展至珠二坳陷,尤其是白云凹陷,导致陆架坡折带向北跃迁,并奠定了现今陆架浅水和陆坡深水的沉积格局;(4)中新世晚期—现今(~10.0~0 Ma),陆缘构造沉降逐渐减弱,陆坡由沉积区转变为沉积过路区,沉积物得以大量进入西北次海盆。渐新世2期快速沉降的初始时间,分别对应于南海扩张脊的跃迁,陆缘裂后沉降随扩张脊向南跃迁而向北扩展,并伴有岩浆作用的早强晚弱特点,而沉降量的大小则与裂陷期地壳的薄化程度正相关,反映了陆缘岩石圈经历了早期挠曲回弹的均衡调整和扩张脊跃迁导致地幔物质有序向南撤离而沉降的演化过程。珠江口盆地裂后有序差异沉降控制了陆架坡折带的发育,进而控制了浅水与深水两大沉积体系的展布。     

珠江口盆地陆架区岩石圈伸展模拟及裂后沉降分析

本文根据伸展盆地发育的挠曲悬臂梁模型,以二维正、反演相结合的方法,计算了珠江口盆地陆架区1530测线北段的岩石圈伸展系数,分析了其裂后沉降规律。由正演模拟,发现盆地1530测线北段的裂陷由北向南逐渐发育,其陆架岩石圈的平均伸展系数为1.2和较大凹陷处的岩石圈理论伸展系数变化在1.08～1.24之间。整条剖面裂后沉降的实测值比理论值大2.5km左右,本文分析造成这一差值的最大可能是裂后异常沉降的存在。由前人成果可知,陆坡区也存在其他大的异常,对于陆架和陆坡区的异常,本文认为它们之间以及它们与其他南海陆缘之间都可能有关联,它们的产生可能是某种共同机制的结果。珠江口盆地陆架区的实测裂后沉降速率明显不同于逐渐减小的理论变化规律,而是存在两期(30～18.5Ma和18.5Ma至今)由快到慢的变化。在30～23.8Ma沉降速率集中在140～190m/Ma,之后23.8～18.5Ma减小至35～65m/Ma。18.5～16Ma的沉降速率迅速增大到300m/Ma,随后16Ma至今又减小至75～110m/Ma。其中18.5～16Ma的沉降速率最大,并与当时陆架坡折的形成和海平面的快速上升相对应,也与前人在陆坡区白云凹陷发现的17.5～15.5Ma裂后重大加速沉积的时间一致,因此本文推测珠江口盆地18.5～17.5Ma可能存在一重大构造事件,引起盆地从陆架到陆坡的裂后快速沉降的发生。但对于构造事件的成因、准确时间及其范围都有待进一步的研究。