南海北部新生代海陆变迁与不同盆地的沉积充填响应*

新生代以来南中国海的多幕旋回运动形成了其北部陆坡性质各异、演化有别的多个陆缘沉积盆地。依据各盆地新生界发育特征、主干地震剖面及钻井资料对南海北部的相对海平面变化与沉积环境进行系统分析,采用年代地层对比的方法探讨南海北部构造演化序列与海陆变迁规律的内在联系,再现了南海北部陆缘新生代的海陆变迁过程,从而建立了南海北部陆缘裂谷盆地、走滑拉分盆地和陆内裂谷盆地的构造—沉积充填一体化模式。新生代海平面整体呈上升趋势,古近纪各盆地以陆相河流、粗粒三角洲湖相沉积为主;而新近纪主要发育滨浅海及三角洲相,呈现出明显的早陆后海的规律。靠近陆地一侧的陆内裂谷盆地北部湾盆地海侵最晚,其古近系充填厚度明显大于新近系,以发育近源扇三角洲为特色;而靠近海域一侧的走滑拉分盆地(莺歌海盆地)则以新近纪海相沉积占优势;陆缘裂谷盆地(琼东南与珠江口盆地)古近纪陆相与新近纪海相相对均衡发育,发育大型三角洲与碳酸盐岩台地。不同盆地的沉积充填特征主要受构造运动与海侵规模控制,并由此奠定了不同盆地的资源前景。     

琼东南盆地南部隆起带新生界沉积体系及其构造-沉积演化

新特提斯洋的弧后扩张导致古南海消亡与新南海扩张,西沙、中沙等微陆块从华南陆缘分离,使琼东南盆地形成并持续沉降。琼东南盆地南部隆起带崖城组沉积期以填平补齐为特征,主要发育近物源的扇三角洲-浅海陆棚沉积体系,物源主要来自松南低凸起和南部隆起剥蚀区。陵水组-梅山组沉积期,由于构造沉降叠加全球海平面上升使海侵扩大,南部隆起带主要发育浅海陆棚沉积,仅在西沙(永乐)隆起发育孤立碳酸盐台地(生物礁)。琼东南盆地及其南部隆起带新生代的构造-沉积演化是在古南海消亡与新南海扩张导致盆地持续沉降的构造背景下完成的,并叠加了全球海平面显著下降对滨海-浅海陆棚剥蚀夷平的强烈影响。     

多期走滑拉分盆地的沉积响应:以南海北部珠江口盆地为例

南海北部陆缘位于太平洋和新特提斯两大构造域之间,其形成与演化受到多期多向构造叠加作用,珠江口盆地是南海北部陆缘的重要构造单元。自新生代早期珠琼运动以来,由于太平洋板块向华南大陆俯冲在珠江口盆地形成两期强烈的走滑拉分作用,从而导致早期弥散状地堑与后两期拉分盆地的三层盆地叠合现象。本文在综合珠江口盆地的地质、构造物理和数值模拟、南海北部新生代构造演化研究的基础上,探讨了珠江口盆地区域沉积作用对构造的响应过程;并基于其内部次级构造单元阳江东凹的地震剖面资料解剖,进一步检验珠江口盆地地堑式伸展、两期走滑拉分作用对沉积盆地的沉积相空间展布、沉积沉降中心迁移规律的控制作用。研究表明,珠琼运动一幕(~47.8 Ma)伴生的NE向走滑运动控制盆地发育规模较小的辫状三角洲沉积,珠琼运动二幕(~38Ma)伴生的NWW向走滑运动控制三角洲轴向并导致三角洲沉积范围扩大,白云运动(~23 Ma)时期的沉积展布不受NE向走滑断层控制、但三角洲轴向仍与NW-NWW向断裂体系相关;在上述多期构造运动过程中,盆地沉积沉降中心往南迁移,逐渐奠定了三角洲沉积格局。     

华南和南海北部陆缘岩石圈速度结构特征与沉积盆地成因

新近地震层析资料表明, 华南和南海北部陆缘岩石圈及下伏的软流层中存在规模宏大的低速异常带, 它们在研究区新生代演化历史中曾发挥重要的控制作用.其中, 岩石圈底面及内部的巨型NW向异常低速带表明中生代末至新生代早期的神狐运动不仅在华南与南海北部陆缘产生NE向张裂构造体系并催生出内陆-陆架-陆坡沉积盆地, 还导致南海海盆的早期扩张.软流层NNW向的异常低速带则反映岩石圈SSE向的蠕动直接导致南海中央海盆的海底扩张及陆缘地区的持续裂解.研究区深部速度结构特征是历史动力过程所残留的痕迹, 华南陆缘和南海北部新生代沉积盆地的形成和发展, 与岩石圈及软流层的结构和运动方式密切相关.      

盆地演化过程中的扇三角洲

作为构造活动和古地理演变最为敏感产物的三角洲系列(泛指河流三角洲和扇三角洲)广布于不同类型的构造盆地中,盆缘坡度常是构造活动的表现。地貌,扇三角洲的堆叠及其几何学和与之共生的层序组合就成为指示构造活动的一种物理参数。裂谷演化过程中,形成扇三角洲—浊流沉积—辫状河三角洲组合的特殊充填序列。前陆盆地则发育着由深变浅的次深海(或深海)—浅海浊积扇/扇三角洲—海陆过渡—陆上磨拉石组合。走滑拉分盆地中构成特有的歪斜扇体,普遍为向上变粗和变粗又变细的层序。故可以此作为判别古构造性质的物理参数之一。     

南海北部陆缘早侏罗世海平面变化的古盐度记录

早侏罗世南海北部陆缘粤东地区发生大规模海侵。古盐度的变化记录了海平面的变化。反映古盐度变化的Sr/Ba和B/Ga比值与海平面升降有关,前者为正相关,后者为负相关。本区m曲线（m= MgO/ Al2O3×100）与B/Ga曲线相似,但在幅度方面有差异。结合沉积充填序列、沉积环境、沉积相演变,确定了本区海平面变化经历了两次海侵和一次海退。早侏罗世南海北部陆缘构造背景相对活动,前陆再旋回造山带或前陆隆起成为物源区,海丰地区具有周缘前陆盆地的性质。古盐度记录揭示的海平面变化可能受古特堤斯闭合的影响。     

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.      

西非Termit盆地白垩纪层序充填样式的时空演化规律研究

Termit盆地是东尼日尔盆地中极为重要的中—新生代叠合型裂谷盆地,盆地油气资源丰富,具有多期构造演化、多种构造样式、多次沉积充填等特点,形成了极具特色的层序充填样式。以层序地层与沉积学基础理论为指导,结合盆地构造演化特征,系统开展了白垩纪层序地层充填样式研究,针对不同时期盆缘古地貌背景的演变,系统总结出5种层序充填样式。研究表明,盆地宏观上经历了三大构造演化阶段,形成了多种盆缘古地貌背景,发育了5种典型的层序构成样式:早白垩世TS1层序沉积期受断裂活动控制,发育断控陡坡带和多级断阶带两种层序充填样式;晚白垩世TS2沉积期受特提斯洋和南大西洋海侵影响,沉积古环境经历了"陆—海—陆"演变,发育挠曲坡折带、简单坡折带及沉积坡折带3种充填样式。层序充填样式的差异控制了沉积体系与砂体空间展布特征,进而影响了砂体的平面分布和空间堆积样式,从而控制了油气运聚富集条件。因此,层序充填样式演化规律分析对于研究下步岩性油气藏勘探具有重要指导意义。     

南海南部陆缘盆地裂陷-漂移-前陆期构造演化及沉积响应: 以礼乐盆地为例

通过礼乐盆地构造-地层-沉积分析,查明了其构造演化及沉积充填特征,揭示了其与南海扩张事件的成因联系,为南海边缘海演化研究提供了参考。研究结果表明:礼乐盆地新生代构造-沉积演化经历了3个差异显著的阶段,即古新世-早渐新世陆缘裂陷-滨浅海碎屑岩沉积阶段、晚渐新世-早中新世裂离漂移-浅海碳酸盐岩沉积阶段、中中新世以来周缘前陆挠曲沉降-区域差异沉积阶段。古新世-早渐新世,古南海向东南俯冲,华南古陆陆缘因水平引张力作用发生被动裂陷,形成礼乐盆地;此时以滨浅海环境为主,受碎屑物源供给控制,在盆地西北部发育一系列规模相对较大的辫状河三角洲,礼乐盆地东部、南部邻近古南海,仅在孤立隆起边缘发育规模较小的扇三角洲。晚渐新世-早中新世,古南海持续俯冲,新南海扩张,礼乐-巴拉望地块裂离华南古陆,向南漂移,盆地沉降缓慢,断层活动弱;此时以浅海-半深海环境为主,碎屑物源匮乏,盆地北部发育大型碳酸盐岩台地和生物礁,南部总体为半深海环境。中中新世以来,新南海扩张停止,礼乐-巴拉望地块向菲律宾岛弧俯冲碰撞,礼乐盆地进入周缘前陆期,以非对称挠曲沉降为特点,水深增大,断层活动增强;此时以半深海-浅海为主,盆地北部总体以碳酸盐岩台地和生物礁为特色,盆地南部局部发育深水重力流沉积。礼乐盆地构造-沉积演化与古南海俯冲-消亡、新南海扩张-关闭过程密切相关。     

南海北部陆缘东、西部新生代沉积盆地基底特征对比分析

本文通过对南海北部大陆边缘东、西部新生代沉积盆地基底岩性特征、基底构造格局、地壳结构和基底沉降结构等方面的论述,分析了北部陆缘东西部的地质差异,探讨了这些差异产生的原因。认为南海北部陆缘东西部新生代沉积盆地发育于不同的构造单元上,在形成演化过程中,基底具有不同的沉降结构和构造活动性,而地壳结构的明显差异,揭示了东、西部沉积盆地形成内因的差异,东部盆地发育于拉张减薄的陆壳之上,并伴有地幔隆起与地壳的上拱作用,西部盆地则主要以地壳的裂陷作用为主。     

南海北缘古近纪断裂活动规律及控盆特征:以阳江东凹为例

南海北缘发育了一系列新生代陆缘盆地,从西向东可划分为北部湾盆地、琼东南盆地、珠江口盆地及台西南盆地,这些盆地记录了新生代南海北缘构造演化过程。为加深对南海北部陆缘新生代盆地断裂活动及构造演化的认识,本文以珠三坳陷阳江东凹为例,基于覆盖阳江东凹研究区的高分辨率三维地震资料,对该地区的断裂体系进行了系统解剖,阐述了古近纪断裂的展布特征,并对主干断裂的活动速率进行定量计算,探讨了断裂体系演化规律及沉积中心迁移过程,并利用2Dmove软件对典型地震剖面进行了构造演化恢复。结果表明,文昌组沉积期阳江东凹主要以NE-NEE向断裂活动为主,且活动强度大;恩平组沉积期,NWW向断裂大量发育,少数NE-NEE向断裂继续活动。阳江东凹的断裂活动表现出从早到晚,同沉积主干断裂走向由NE-NEE向转变为近E-W向和NWW向,同时沉积中心相应的整体向西、向南迁移。而单一主干断裂在不同位置不同时期,其活动强度也存在差异。基于断裂体系展布特征和平衡剖面分析,本文认为阳江东凹的基底作为中生代华南陆缘的一部分,经历了多次变形作用,形成了NE向和NWW向基底卷入型共轭断裂;早-中始新世, NE向先存断裂在NW-SE向应力作用下优先复活,其断裂活动强度达到最大;进入中-晚始新世, NE向断裂活动继承性发展, NEE向断裂大量发育,在右旋应力作用下,早期NE向断裂呈右行右阶走滑,控制着地层沉积与断裂构造样式;至渐新世,NE向断裂少数继承性活动,近E-W向及NWW向断裂大量发育,以左行走滑方式存在。因此,阳江东凹裂陷期主要经历了文三段沉积期NW-SE向伸展、文二段沉积期NE向右行右阶走滑拉分和文一段-恩平组沉积期NWW向左行左阶走滑拉分的三阶段演化过程。结合前人对南海北部陆缘研究成果可知,南海北缘盆地群宏观格局主要为受NE向断裂控制的拉分成盆,其产生的NEE向次级断裂分别控制着各坳陷内部各个凹陷的次级构造和沉积充填,晚期经历了NWW向断裂走滑叠加改造。     

裂谷作用对层序地层充填样式的控制——以西非裂谷系Termit盆地下白垩统为例

Termit盆地位于尼日尔东南部,属于西非裂谷系的北延部分,是发育于前寒武系—侏罗系基底之上的中、新生代裂谷盆地。该盆地早白垩世—古近纪经历了"裂谷—坳陷—裂谷"的构造演化过程及"陆相—海相—陆相"的沉积演化过程,表现为晚白垩世大规模海侵、早白垩世和古近纪两期裂谷叠置的特点。基于构造作用影响裂谷盆地层序发育的观点,分析了Termit盆地下白垩统裂谷阶段内的层序地层充填样式。根据裂谷作用的强弱,将早白垩世裂谷阶段划分为裂谷初始期、裂谷深陷期及裂谷萎缩期3个阶段。裂谷初始期层序断裂活动弱,构造沉降小,长轴物源体系较为发育,陡坡带为加积至退积型河流或三角洲沉积,缓坡带发育加积型河流或三角洲体系。裂谷深陷期层序断裂活动强烈,构造沉降大,陡坡带形成退积型水下扇或滑塌扇沉积,缓坡带发育退积型三角洲体系,盆地中心为泥岩充填。裂谷萎缩期层序断裂活动减弱并趋于停止,陡坡带为进积型扇三角洲沉积,缓坡带发育进积型三角洲体系。研究表明:裂谷作用对层序地层充填样式具有明显的控制作用,以构造作用为主线的裂谷盆地层序地层分析方法,能有效预测沉积体系和储层分布。     

中国中东部中-新生代盆地类型及沉积充填序列

根据盆地性质盆地沉积特征，沉积演化等特点将中国中东部中，新生代沉积盆地划分为大陆裂谷盆地，与低角度俯冲有关的裂谷盆地，前陆－克拉通横向复合盆地、多种地质背景下的小型地堑及半地堑盆地，东海及南海海域大陆边缘裂谷盆地等类型，并总结了各类地的沉积充填序列。     

东尼日尔Termit盆地叠置裂谷的演化:来自构造和沉积充填的制约

东尼日尔Termit盆地是中西非裂谷系中典型的中—新生代裂谷盆地。在充分应用钻井和地震解释资料的基础上,根据构造、沉积充填及主要区域性不整合面的特征,分析了该盆地的演化过程。盆地内主要发育两类断层,第一类断层形成于早白垩世,于古近纪发生继承性活动,第二类断层为形成于古近纪的新生断层。全盆地普遍存在4个主要区域性不整合面,分别位于下白垩统、上白垩统、古近系、新近系—第四系底部。下白垩统和古近系沉积特征受断层活动控制明显,上白垩统和新近系沉积中心位于盆地中部,在其沉积时构造活动较弱。构造和沉积充填特征表明,Termit盆地经历了白垩纪和古近纪—第四纪两期裂谷旋回叠置的演化过程。下白垩统和古近系沉积于同裂谷期,沉积充填受断层活动控制;上白垩统和新近系—第四系沉积于后裂谷期,以热沉降拗陷作用为主。     

植物生态学方法在沉积环境恢复中的应用:以南海北部白云凹陷为例

新生代早期是南海北部古地理发生巨变的时期,沉积环境经历了从陆到海的转变,通过植物生态学方法准确揭示这一过程发生的时间及过程,对本地区古地理的恢复具有重要意义。本研究选取南海北部深水区白云凹陷代表性钻井样品,通过孢粉藻类分析,揭示古近纪海侵过程。研究表明:早中始新世文昌组沉积时期,白云凹陷为未受海侵影响的河湖相环境;晚始新世恩平组沉积时期,凹陷东部和东南部为浅海相环境,海相沟鞭藻大量出现,凹陷南部隆起带早期为河湖相环境,晚期变为海陆过渡相环境,凹陷西北部为大型河流三角洲相环境;渐新世珠海组沉积时期,凹陷东部和东南部以陆坡深水环境为主,凹陷西北部及南部为海陆过渡相,西北部发育大型河流三角洲;早中新世,由于全球海平面上升及南海扩张轴发生转向,整个白云凹陷大部分地区处于陆坡深海环境。综上,海侵最早发生在白云凹陷的东部和东南部,呈由东向西的推进,西部海侵发生时间最晚,这一过程与南海洋壳从东向西逐步打开完全一致。     

泥盆纪右江盆地演化与层序充填响应

早泥盆世时东特提斯洋沿金沙江—哀牢山缝合带逐渐向东打开 ,广南—靖西等基底断裂与板块边界断裂——金沙江—哀牢山断裂带平行展布和同步演化 ,边界断裂的向东开裂扩张 ,广南—靖西等基底断裂活动亦逐渐加剧 ,导致右江盆地由陆内裂陷盆地向被动陆缘裂谷盆地演化。据构造活动的强弱和盆地充填物的特征 ,将右江盆地的演化分为洛赫科夫期至布拉格期的陆内裂陷盆地阶段、埃姆斯期—艾费尔期的拉张发展阶段、吉维期至弗拉斯期的强烈拉张阶段、法门期的充填补齐阶段 ,后三者组成被动陆缘裂谷盆地阶段。不同次级盆地的不同阶段 ,其构造沉降和海平面升降幅度不一样 ,层序发育样式各异 ,其中孤立碳酸盐岩台地层序发育主要受控于相对海平面变化和碳酸盐生产率 ,而台盆层序发育则受构造活动、海平面变化、台缘重力流和沉积物供应的综合影响。据此 ,将该区泥盆系划分为两个 级层序 ,18个 级层序 ,并建立了各演化阶段的层序充填模型。这种层序充填的差异性正是对盆地构造演化和全球海平面变化的响应。     

华南北东向断裂在南海北部陆架的延伸

南海北部陆缘发育大量含油气盆地,且南海北部陆坡存在丰富的天然气水合物资源,厘清其总体构造格局,对理解南海北部陆缘的构造演化及动力学机制、地震灾害评估与资源开发等具有十分重要的意义。本文通过重磁异常、二维地震资料解译,结合地震活动及构造地貌特征分析,发现华南陆块和南海北部陆缘的NE向主干断裂延伸方向一致且特征可进行对比,即华南发育的滨海、长乐-南澳、政和-大埔及邵武-河源-阳江四条NE向主干断裂可自然延伸至南海北部陆缘。延伸至南海北部的四条主干断裂控制了相应盆地的发育,其中,滨海断裂为珠二凹陷的东界,长乐-南澳断裂横穿珠江口盆地的珠一和珠二凹陷,政和-大埔断裂位于珠一、珠二坳陷的西界以及北礁凹陷的东界,河源-阳江断裂为琼东南盆地的西界。南海北部陆缘盆地群与华南陆缘盆地群在成因上具有相似性,皆为拉分盆地。南海北部陆缘分布的NE向右行断裂对盆地的发育以及展布起决定性作用,为控盆断裂。NEE向断裂控制盆地内部坳陷的充填样式,为控坳断裂。     

南大西洋两岸含盐盆地裂谷层序油气地质特征与油气分布特征对比

通过对南大西洋两岸南、北部含盐盆地裂谷层序构造演化、沉积充填、盆地结构、油气地质特征和油气分布、富集特征的对比研究,总结了两岸南、北部盆地构造演化与沉积充填、盆地结构、石油地质条件和油气分布的差异性。分析表明,两岸南、北部盆地裂谷期构造演化存在北早南晚、北长南短的时序特点;盐下盆地结构呈现东西分带、南北分块、隆坳相间的构造格局;北部盆地裂谷期发育2套湖相烃源岩,南部盆地仅发育了1套优质湖相烃源岩;储层平面分布具有"北砂南灰"的分区分布特征;西非一侧油气呈现"内油外气"的分布特征,而巴西桑托斯盆地则具有"内气外油"的分布特征,油气垂向富集受盐岩盖层控制,油气平面富集受烃源岩、储层和构造等多重因素制约。     

华南晚中生代陆弧迁移与海域盆地演化

陆弧和弧前盆地是俯冲体系中具有密切联系的构造单元。中生代以来,华南受多期板块俯冲的控制,发育大规模岩浆岩带及海域广泛分布的弧前盆地。但陆域弧岩浆岩较少,海域又缺乏足够钻井,各时期陆弧的位置存在较大争议,同时,南海北部至东海一带弧前盆地也缺乏系统认识,因此,亟须新的研究思路深化对华南晚中生代俯冲体系和俯冲过程的认识。本文以前人研究为基础,对海域钻遇中生界的典型钻井进行了详细分析,系统开展了海域盆地区域构造和沉积对比,将弧前盆地发育与岛弧变迁相结合综合分析。结果表明早侏罗世—早白垩世陆弧位于南海北部—东海靠近陆域一侧,经历了早侏罗世局限陆弧、中晚侏罗世沿海陆弧带、早白垩世向海沟方向的迁移。在此过程中,华南海域弧前盆地群于中侏罗世正式形成,早白垩世发育盆缘角度不整合,粗碎屑相带向海沟方向迁移,晚白垩南海北部与东海各自进入新的构造体制,结束弧前盆地的发育。华南沿海海域中生代盆地的发育可为陆弧的展布提供重要约束,弧岩浆岩带的迁移控制了弧前盆地的演化。     

右江盆地北部中晚泥盆世层序充填特征分析

中晚泥盆世右江被动陆缘裂谷盆地北部发育北西向张性同沉积断裂和北东向走滑断裂.以层序充填动力学"构造控盆、盆控相,不同相带的时空配置形成层序的不同样式"的研究思想为指导,通过点、线和面相结合的方法,分析层序充填过程中充填物质组成和沉积相带演化特征.层序充填过程揭示了海侵期和高位期均发育两期脉动性的构造活动,且海侵期呈逐渐增强趋势,具有随北东向拉张作用增强诱发北西向同沉积断裂的时序性特征,并进一步佐证了右江盆地北部中晚泥盆世为盆地北缘台盆深入台地内,盆地中台、盆相间的沉积格局,且构造作用的时序性导致不同时期沉积格局展布的差异性.