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。     

南海白云凹陷深水区渐新世-中新世断阶陆架坡折沉积过程响应

南海珠江口盆地白云凹陷深水区在渐新世—中新世经历了后退断阶式的陆架坡折带演化,该过程控制了本地区沉积体系的发育和分布,从而也在一定程度上影响了油气藏的形成与分布。基于近期最新钻井资料、精细沉积学分析和长电缆高质量三维地震资料解释,结合陆架边缘三角洲沉积模式理论,开展了该区断阶陆架坡折控制的沉积过程响应特征研究。发现渐新世陆架坡折带主要的沉积过程响应是珠海组陆架边缘三角洲前积楔-浅海陆架沉积体系,中新世后退断阶陆架坡折主要沉积响应为生长断层复杂化的陆架边缘三角洲与斜坡扇体系, 该发现将有助于指导深水油气勘探。     

南海北部深水区沉积物稀土元素特征及其物源指示意义

对南海北部白云深水区沉积物稀土元素的研究表明,渐新世至中新世的物源发生较大变化。渐新世时期,白云深水区不同区域稀土元素的分布特征差异明显,表明沉积物物源不同。深水区北部沉积物主要来自古珠江物源区,深水区东、西部沉积物中含有较多中基性火山物质,南部则主要包含基性火山物质,说明当时南海北部地区构造活动较强,存在较多火山活动,火山活动由北向南基性成分增多。渐新世末的白云运动使南海北部深水区产生强烈持续沉降,造成陆架坡折带北移,白云深水区从渐新世浅海陆架环境演化为中新世陆坡深水环境,中新世期间沉积物主要来自深水区北部的珠江三角洲物源,深水区东部存在东沙隆起源区,而深水区南部沉积物在中新世仍受到基性火山活动的影响。     

南海北缘一统暗沙附近深水等深流沉积体系特征

利用高分辨率2D地震资料揭示南海北缘一统暗沙附近(水深700~1 000 m)发育海山相关的深水等深流沉积体系, 为南海北部陆缘深水洋流循环和深海动力学研究, 以及深水油气矿产资源勘探提供了新的资料.一统暗沙南、北两侧发育边缘侵蚀槽沟, 其中北缘的边缘槽沟可称为"环槽", 反映底流(可能属于南海中层水循环体系)自西向东流经海山.一套等深流沉积的伸长状-丘状漂积体沿环槽北岸发育.一统暗沙南侧和背侧还发育黏附型漂积体、南侧沉积区和补丁型漂积体.地震沉积记录显示该区稳定底流侵蚀-沉积活动可追溯至晚中新世早期.      

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.      

南海北部陆坡分类及成因分析

陆坡形态隐含了丰富的地质信息,其差异性是大陆边缘沉积、侵蚀过程长期交互作用的结果。利用横跨南海北部的二维地震测线,采取曲线拟合的研究手段,在南海北部识别出了下凹型、平直型、"S"型等三种类型的陆坡。下凹型陆坡发育在莺歌海-琼东南西部、珠江口中部两个陆坡区,但其成因不同,前者主要受控于快速的沉积物供给,而后者受到陆架边缘三角洲进积和海底峡谷侵蚀的联合作用;平直型陆坡仅见于琼东南东部地区,其主控因素为弱的沉积物供给和较快的构造沉降;"S"型陆坡发育在珠江口地区的两翼,其形成明显受到海流和内波等外作用的改造。不同类型的陆坡具有特定的地层叠置样式、陆架坡折迁移轨迹类型和沉积体系分布特征。对陆坡类型的研究有助于建立沉积过程和产物的预测模式,从而指导古代陆坡的深水油气勘探。     

中国南海西北次海盆西北陆缘洋陆过渡区深水沉积体系特征

高分辨率二维地震资料显示中国南海西北次海盆西北陆缘（水深1 000 m及以下）发育如下深水沉积体系:珠江口盆地南部隆起区缓坡带（水深约1 000~1 500 m、坡度<1.2°）出露神狐南海山,该海山附近发育“海山相关等深流沉积体系”,可能受南海中层水循环（自西向东）底流控制;神狐南海山以南水深约1 500~2 500 m的陆坡区（坡度>2°）普遍发生坡移,发育“重力流滑塌体系”和“峡谷体系”,鲜见等深流沉积;下陆坡区（水深>2 500 m,坡度稍缓<2°）滑塌现象明显减少,主要发育“峡谷体系”以及“席状等深流沉积体系”,席状等深流沉积体系可能受分散的、流速较低的南海深层水循环底流控制。地震沉积记录显示,神狐南海山附近等深流侵蚀特征最早出现于晚中新世早期,其后至现今该区较稳定发育等深流沉积/侵蚀的加积序列,说明南海西北次海盆西北陆缘的稳定底流沉积/侵蚀可追溯至晚中新世早期。     

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。     

深水单向迁移水道-堤岸沉积体系特征及形成过程

南海珠江口盆地白云深水区及西非下刚果盆地发育一种深水单向迁移水道-堤岸沉积体系,主要包括轴部沉积、侧积体沉积、滑塌/块状搬运复合体沉积、堤岸沉积,另见阶地。该沉积体系水道整体具有单向迁移特征,为重力流和等深流共同作用而成,水道迁移方向与等深流运动方向大致相同。其影响因素包括重力流及等深流相对能量的大小、物源、海平面升降、气候、地形、科氏力及陆架宽度等。阶地成因可分为3种,即重力流侵蚀侧积体成因、沉积失衡滑塌或断层作用成因和重力流在水道内部的差异侵蚀成因。对该沉积体系的研究不仅能加深深水沉积的认识,还可为油气进一步勘探服务。     

南海北部狭窄陆架-断裂陆坡控制的大型深水扇体系

南海北部狭窄陆架-断裂陆坡控制的深水沉积体系研究程度极低.以“源-渠-汇”耦合思想为指导,基于岩石学特征、测井相、地震相分析,刻画了揭阳凹陷珠海组深水扇砂体的垂向叠置和横向迁移特征,并将其形成演化划分为珠海组四段初始形成期、珠海组三段-二段发展扩大期、珠海组一段萎缩消亡期.揭阳凹陷珠海组大型盆底扇的形成受控于易剥蚀的中生界物源、多期的相对海平面快速下降、狭窄陆架-断裂陆坡的有利地貌这3个关键因素的耦合作用;在区域三级相对海平面快速下降的背景下,揭阳凹陷北侧东沙隆起富砂的下白垩统快速剥蚀,沉积物直接沿狭窄陆架区的侵蚀下切谷或小型陆架边缘三角洲的水下分流河道搬运,顺断裂坡折带或构造转换带调节,以重力流形式经峡谷水道继续搬运至下陆坡盆地形成大型海底扇.      

南海北部陆缘大陆架科学钻探选址：珠江口盆地沉积源汇启示

南海海盆自1998年始开展了一系列大洋科学钻探，取得了重大成就，但揭开南海海盆打开过程的关键记录在南海北部陆缘大陆架。因此，开展南海北部陆缘科学钻探非常必要。珠一坳陷位于南海北部珠江口盆地，不仅具有巨大的油气资源潜力，而且记录了南海海盆打开前的地质背景。该地区的物源特征分析对于揭示物质源汇过程、重建盆地构造演化过程、预测优质储层具有重要指示作用，一直是当前研究的热点，也可从沉积学角度为论证南海大陆架科学钻探选址提供依据。本文采用锆石LA- ICP- MS U- Pb定年技术，结合锆石CL图像及稀土元素配分特征，对珠一坳陷东西两侧典型地区的样品锆石进行了物源示踪、沉积源汇分析，并探讨其物源变化的构造成因。结果表明，下始新统下文昌组沉积期到上始新统上文昌组- 下恩平组沉积期，坳陷物源由盆内转换为盆外供应为主。其中，恩平凹陷部分洼陷由于没有文昌组沉积地层，下恩平组仍以盆地内物源供给为主；惠州凹陷和陆丰凹陷则从上文昌组开始转为盆外物源供给。惠州和陆丰地区上始新统恩平组、渐新统珠海组、下中新统珠江组地层锆石自形程度较低，磨圆度较高，边缘破坏较为严重，年龄分布较为分散，稀土元素配分特征与基底不同，说明上文昌组- 恩平组地层沉积之后，坳陷主要接受盆外华南板块物源供给。该物源转换与~43 Ma时珠一坳陷裂陷作用自南向北的转换密切相关。     

由下扬子区海陆对比分析南黄海盆地下志留统烃源岩特征及其主控因素

针对南黄海盆地海相油气勘探的重大需求,在收集、整理下扬子苏、浙、皖地区地质和地化资料的基础上,依托科学钻探CSDP-2井岩心,系统对比了南黄海盆地与下扬子陆区早志留世古地理背景和沉积充填特征,进而利用一系列地化测试数据总结了南黄海盆地下志留统烃源岩特征并探讨其主控因素。研究结果表明：南黄海盆地大陆架科学钻探CSDP-2井目前已钻遇了坟头组和高家边组上部两套丰度很低的厚层、暗色（粉砂质）泥岩,其有机质类型主要为Ⅱ₂型,热演化程度已整体进入过成熟阶段;受控于全球海侵事件和扬子板块构造活动的发展阶段,早志留世初期深水陆棚环境逐渐向后期的浅水陆棚环境演变,加之早期较高的初级生产力和良好的保存条件,使得下扬子区高家边组下部烃源岩的品质明显高于上部,并以底部黑色笔石页岩段有机质丰度最高。因此,南黄海盆地高家边组底部理应存在一套优质烃源岩层,可作为下一步页岩气勘探的重点层位。     

南海北部渐新世末沉积环境及物源突变事件

南海北部沉积物成分在渐新世末(23.8Ma)发生剧烈改变,出现地球化学成分上的突变,并在深海沉积中发生沉积间断及滑塌堆积。这些沉积事件在时间上与南海扩张轴由东西方向转为北东—南西方向发生跳跃的时间十分吻合,是渐新世以来南海构造演化史上最为重大的构造事件。经过这次构造事件,白云凹陷由渐新世晚期的浅水陆架环境转为中新世以后的深水陆坡环境,南海北部地区沉积物源由渐新世近源为主转变为中新世远源为主的供给特点;并使南海北部地区自中新世以来总体呈现海侵的特征。这次沉积环境与物源突变事件对南海北部地区油气藏的形成影响深远。     

Provenance analysis of the Upper Miocene turbidite sand-bodies in deep-sea basin of northern South China Sea

The International Ocean Discovery Program (IODP) Expedition 367/368 reported massive Upper Miocene deep-sea turbidite in the northern South China Sea basin. The Upper Miocene turbidite sand-bodies at Site U1500 were examined with detrital zircon U-Pb dating to conduct the source-to-sink analysis. This study shows that the U-Pb age spectrums of Site U1500 sample are similar to those detrital zircons from the Miocene Qiongdongnan Basin and the Pearl River Mouth Basin. Multidimensional scaling (MDS) plot also shows that the turbidite sand-bodies at Site U1500 are closely related to the sediments in the Pearl River Mouth Basin and Qiongdongnan Basin. It is likely that the thick deep-sea turbidite succession in the deep-water basin of northern South China Sea was formed by a mixed provenance pattern during the late Miocene. On the one hand, terrigenous sediments from the west of the South China Sea were transported along the Central Canyon to the eastern South China Sea deep-sea basin in the form of turbidity current. On the other hand, terrigenous sediments were also transported from the Pearl River through the slope canyon system to the northern South China Sea in the form of gravity flow . Those mixed sediments from two different source areas have collectively deposited at the deep-sea basin and thus, give rise to turbidite sequence of hundred meters. Provenance analysis of the thick turbidites sand-bodies in the deep-sea basin is of great significance to the profound understanding of the tectonic evolution, filling processes, provenance evolution, and the palaeogeographic characteristics of the Cenozoic basins of the South China Sea.     

Three‐dimensional seismic characterization of a complex sediment drift in the South China Sea: Evidence for unsteady flow regime

This study describes a previously unobserved reflection seismic configuration comprising a honeycomb planform and a repeated erosion/infill cross‐section, based on high‐resolution three‐dimensional/two‐dimensional seismic data and bathymetric data. The honeycomb structures cover an area of more than 5000 km² and are developed within the Late Miocene to recent deep‐water sediments of the north‐western South China Sea. Linear erosional troughs up to 10 km long and 1 km wide are widely developed in this area, are intimately related to the particular seismic configuration and interpreted to represent a new type of sediment drift that is caused by unsteady bottom current regimes operating since the Late Miocene. The unsteady bottom current regimes are suggested to be triggered by irregular seabed morphologies. Considerable sea‐floor topography was generated as a direct result of tectonic movements in the area since the Late Miocene, and this topography then influenced the pathways of strong bottom currents. This study highlights that: (i) an unsteady bottom current regime can be laterally extensive and persist for millions of years; (ii) structurally controlled sea‐floor relief plays an important role in controlling the depositional pattern; and (iii) the bottom currents were active since the Late Miocene, flowing from the south‐east through the Xisha–Guangle Gateway and crossing the honeycomb structure zone. This study documents a new style of drift and will help to improve current knowledge of palaeoceanography and understanding of the South China Sea deep‐water circulation which is at present still poorly understood.     

南海北部陆坡高速堆积体的构造成因

南海北部陆坡是南海海域沉积活动最为活跃的地区之一,发育着迄今为止所发现的南海最高沉积速率堆积体。构成该堆积体的沉积物究竟来自何方,仍是南海沉积学研究中未解决的问题之一。通过对南海北部多道地震剖面的解释和海底底流观测资料的分析,指出南海北部中新统披覆层是南海北部断陷阶段结束后开始沉积的一套地层,直到上新世开始前,该地层在很大一个区域内是保持水平的;上新世后,由于构造抬升,中新统披覆层随之隆起,并在东沙隆起的部位遭受很大程度的剥蚀,其剥蚀量和南海北部珠江、韩江以及台湾西南部高屏溪和曾文溪向南海的输沙量相当,为南海北部一个非常重要的沉积物来源。研究分析指出,如果珠江和韩江所携带的沉积物全部沉积到南海北部陆坡区,则可获得的沉积速率为12 cm/ka,这一数值远低于该高速堆积体上的沉积速率值。从南海北部现今的沉积动力条件和地形上看,来自珠江和韩江的沉积物几乎不可能经过平坦的陆架区,再绕过东沙岛,优先沉积到该高速堆积体上。本研究中的高速堆积体的沉积物也不可能主要来自台湾西南的高屏溪和曾文溪,因为台西南河流所携带的沉积物被特殊的洋流体系圈闭于台湾周边一个较小的范围内沉积下来。观测数据表明,南海北部东沙隆起区有足够强的水动力环境能够剥蚀海底隆起的沉积地层,并将剥蚀下来的沉积物向南经陆架输运到陆坡区;该高速堆积体紧邻东沙隆起剥蚀区,其沉积物来源应该主要来自东沙隆起剥蚀区。     

南海北部深海盆地上中新统浊积砂体物源分析*

IODP367/368航次在南海北部深海盆地多个站位发现上中新统厚达数百米的大规模深海浊积岩。采用碎屑锆石U-Pb年龄谱系分析方法对U1500站上中新统浊积砂体进行源汇对比分析。研究结果表明U1500站上中新统浊积岩碎屑锆石年龄谱系与其西侧琼东南盆地和北侧珠江口盆地中新世沉积物特征类似。多维排列分析(MDS)结果也显示,该站位样品与珠江口盆地、琼东南盆地沉积物关系密切,表明南海北部深海盆地内厚达数百米的上中新统浊积砂体为南海北部物源和南海西部物源混合堆积形成。南海西部陆源输入物质以浊流搬运的方式,沿中央峡谷从西到东搬运至南海东部深海盆地;南海北部珠江物源以重力流的形式,经南海北部陆坡峡谷搬运至深海盆地中,两种来源的沉积物在深海盆地发生混合沉积,形成U1500站厚达数百米的浊积砂体。南海北部深海盆地厚层浊积砂体物质来源的准确识别,对深刻理解南海新生代盆地的构造演化、沉积物充填过程、物源演变以及古地理特征均具有重要意义。     

南海北部陆缘盆地形成的构造动力学背景

摘要：南海北部陆缘盆地处于印度板块与太平洋及菲律宾海板块之间,但三大板块对南海北部陆缘盆地的影响是不同的。通过对三大板块及古南海演化的研究,可知南海北部陆缘地区应力环境于晚白垩世发生改变。早白垩世处于挤压环境,晚白垩世以来转变为伸展环境并且不同时期的成因不同。晚白垩世-始新世,华南陆缘早期造山带的应力松弛、古南海向南俯冲及太平洋俯冲板块的滚动后退导致其处于张应力环境。始新世时南海北部陆缘裂陷盆地开始产生,伸展环境没有变,但因其是由太平洋板块向西俯冲速率的持续降低及古南海向南俯冲引起的,南海北部陆缘盆地继续裂陷。渐新世-早中新世,地幔物质向南运动及古南海向南俯冲导致南海北部陆缘地区处于持续的张应力环境;渐新世早期南海海底扩张;中中新世开始,三大板块开始共同影响着南海北部陆缘盆地的发展演化。