The Sedimentary Sequence and Palaeogeographic Changes of the South Yellow Sea Since the Olauvai Subchron1

Abstract According to the alternation of terrestrial beds and transgressive beds, the sedimentary sequence of the South Yellow Sea since the Olduvai subchron can be divided into 15 strdatigraphical intervals. According to the facies analysis, there are 7 transgressive beds an one bed with transgression marks, and classical transgressive-regressive facies sequence also appears in the major transgressive beds. Palaeogeographic evolution in the shelf area involved 4 periods: (1) 1.70-0.5 Ma B. P. was the stage for the development of the Palaeo-Yangtze River alluvial plain and delta. Tide influenced-river channel sediments formed during the Olduvai have been found in borehole QC2. The river mouth was located near 124° E and during the transgressive stage from 0.97-0.73 Ma B.P. to the east of 122.2° E, a large-scale undersea delta was formed. In the regressive stage, the shelf area became an alluvial plain. (2) 0.50-0.75 Ma B.P. was a multi-transgressive fluctuation stage during which 3 transgressive beds (HVI, HV, HIV)developed, being dated as 0.50-0.30 Ma B.P., 0.27-0.20 Ma B.P. and 127-75 Ka B.P. respectively, with the extent of transgression increasing gradually. Influenced by southeast monsoons, the eastern China continent began to have a larger moisture source. (3) 75–14 Ka B.P. was the lower sea-level stage during the last glacial period. The downcuttihg depth of rivers was up to -133 m. The palaeo-Yangtze River system flowed northeastwards into the Sea of Japan through the Sea of Japan through the Tsushima and Korean Straits. The interfluvial area became an eroded, weathered high land. In the cores, two short-lived, relatively high sea-level stages were recorded, corresponding to two interstades in the last glacial period. (4) The period since 14 Ka B.P. is the stage for “Holocene transgression” and the development of the Yellow River-Huaihe River delta. Before 14 Ka the sea level rose to -68 m, and before 11 Ka to -50 m, and the sea-level was once at a standstill or slightly got down, which is coincident with the Younger Dryas event. The Yellow River-Huaihe River delta developed on transgressive bed HI and consists of the superimpositions of 6 deltaic complexes.     

南黄海西北部晚更新世以来的沉积环境演化

利用在南黄海西北部陆架获得的3500 km高分辨率浅地层剖面资料,结合3口地质钻孔的岩芯资料,建立了研究区晚更新世以来的沉积地层格架,厘定了地层地质年代。研究表明,过孔的浅地层剖面与钻孔岩芯的沉积地层有很好的对应关系。浅地层剖面可划分出5个主要不整合面(T5～T1)和6个主要地震单元(SU6-SU1),相应的钻孔岩芯可划分出6个主要的沉积单元(DU6-DU1),反映了大约128 ka以来的地层结构和沉积环境演化。钻孔沉积物岩性相特征、测年数据和地层反射特征表明研究区氧同位素5期(MIS5)发育了滨浅海相和三角洲相沉积,MIS 4发育了河流湖泊相沉积,MIS 3发育了三角洲相沉积,MIS 2发育了河流和河口相沉积,MIS 1发育了近岸水下楔形沉积。晚更新世以来,南黄海构造相对稳定,影响沉积环境演化的主要因素是海平面变化和沉积物物源。本文的研究对于深入了解南黄海西北部陆海相互作用过程、地质环境演化以及揭示全球变化的区域响应具有重要的科学意义。     

南黄海3.50 Ma以来海陆环境演变的元素地球化学记录

通过对南黄海西部陆架CSDP-1孔晚上新世-第四纪地层中的地球化学元素S、Sr和Ba的测试,结合该钻孔已发表的岩性、磁性地层和微体古生物等资料,综合分析发现：CSDP-1孔元素S、Sr、Ba质量分数及比值Sr/Ba在不同沉积相中的分布变化特征与研究区海陆沉积环境的变化密切相关,体现了S和Sr/Ba值的亲海相特性。S元素的高值主要出现在海相沉积环境中,对应了本区3.50 Ma以来的海侵事件,可以指示本钻孔海陆环境。Sr/Ba值在U2沉积单元（1.66~0.83 Ma）的高值与海侵无关,认为主要是物质来源改变导致的沉积矿物组成发生变化所控制,而在U1沉积单元（0.83 Ma以来）Sr/Ba值能指示海陆环境的变化,表明0.83 Ma以来海侵成为Sr/Ba值的主控因素。     

Olduvai亚时以来南黄海沉积层序及古地理变迁

根据海侵层与陆相层相间的特点，Ｏｌｄｕｖａｉ亚时以来南黄海沉积层序可划分为１５个地层段，据相分析存在着７个海侵层和１个具海侵迹象的层位。主要海侵层都具备经典的海侵－海退相序列。陆架区古地现演变可分为４个时期：（１）１．７０－０．５０Ｍａ，古长江河流平原和三角洲发育时期。Ｏｌｄｕｖａｉ亚时期间，ＱＣ２孔发现感潮河段河床沉积，河口在１２４＾ｏ附近。０．９７－０．７３Ｍａ海侵期，在１２２．２＾ｏＥ以东形     

南黄海盆地北部坳陷白垩系沉积特征

通过钻井和地震最新资料的对比研究表明,南黄海盆地北部坳陷白垩系的沉积特征沉积范围由下白垩世到中白垩世逐渐扩大,再到上白垩世又逐渐缩小。这说明南黄海盆地北部坳陷白垩纪经历了一次水进和水退的过程,并且南黄海盆地北部坳陷白垩纪普遍发育湖泊相沉积。白垩系在全区的残留面积为39 675 km²,最大残留厚度为5 200 m,有利于有机质的生成和转化,预示了白垩系较好的生油能力。     

南海北部白垩纪—渐新世早期沉积环境演变及构造控制*

南海北部珠江口—琼东南盆地白垩系—下渐新统记录了华南大陆边缘从主动陆缘向被动陆缘的转换过程。基于盆地构造-地层、单井相、地震相等特征的综合分析,结合南海中南部的沉积环境和区域构造演化,探讨南海北部白垩纪—渐新世早期的沉积环境演变及构造控制背景。研究发现: (1)南海北部白垩系广泛分布,古新统分布极为有限; 始新世早-中期,琼东南盆地只在部分凹陷深部发育了小规模的滨浅湖相和扇三角洲相沉积,珠江口盆地白云凹陷以大规模发育的湖泊相为特征; 始新世晚期—渐新世早期,琼东南盆地和珠江口盆地白云凹陷都受到海侵作用的影响,以海岸平原相和滨浅海相为主。 (2)构造演变包括5期:包括白垩纪安第斯型大陆边缘的“弧—盆”体系发育期,古新世区域隆升剥蚀山间盆地发育期,始新世早-中期裂陷发育,始新世晚期—渐新世早期陆缘破裂期,渐新世晚期东部海盆稳定扩张期。最后,探讨了南海盆地中生代末/新生代初的动力学转换过程及特征。     

南黄海构造样式的特征与含油气性

新一轮国土资源大调查项目的地震资料揭示,南黄海不同构造层内发育各具特色及多种类型的构造样式,主要表现有压缩、伸展和反转构造样式,分别有基底卷入型的压性断块和冲断构造、挤压背斜构造、潜山构造、穹隆构造、张性断块构造以及断层扩展反转褶皱构造、盖层滑脱型褶皱反转构造、单条冲断系负反转构造等。本文着重从剖面形态和平面展布分析各构造样式的特征,追溯它们在时、空上的相互联系和叠置关系,阐述印支、燕山和喜马拉雅运动对构造样式的作用,认为这些构造样式是地壳挤压、伸展和走滑联合作用的结果,并探讨了油气赋存的规律。     

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。     

南海北部陆缘中生代沉积层序、对比和油气地质意义

南海北部陆缘陆上粤中-粤东地区出露一系列的中生界,可以划分为15个Ⅲ级沉积层序。在毗邻海区的潮汕坳陷的地震剖面和LF35-1-1井也可以识别出12个Ⅲ级沉积层序。这些Ⅲ级层序组成了6个Ⅱ级层序和2个Ⅰ级层序,反映出由海向陆的环境变化过程。陆区和海区中生界在岩性、岩相以及层序地层等方面存在可对比性。陆区上地层-沉积特征以及模式可以作为模型应用于海区中生界相关研究,对南海北部中生界油气勘探具有指导意义。     

南黄海盆地东北凹侏罗纪地层的发现及其分布特征

根据南黄海盆地北部坳陷东北凹新的钻井和地震资料,本文详细研究了该凹陷新钻遇地层的地震反射特征及典型岩 性剖面,对该套地层内具有代表性的深度层位采集沉积碎屑样品,利用孢粉组合特征综合判定了该套地层的沉积年代,结 合相邻盆地侏罗纪地层发育情况,认为该套地层为中-晚侏罗世。从岩性及孢粉组合上该井主钻遇地层可划分为上下两个 组合,上组合以裸子植物花粉特别是克拉梭粉占绝对优势,下组合具有较高含量的桫椤孢和克拉梭粉,以此推断南黄海盆 地东北凹是以中-晚侏罗世为主的沉积凹陷。根据井震标定信息,结合凹陷内二维地震测网综合地震追踪对比结果,凹陷 内侏罗系呈现西北厚东南薄的格局,北部千里岩隆起带为盆地的重要物源区。     

南黄海盆地二叠系至三叠系沉积体系特征及其沉积演化

南黄海是下扬子板块主体,经过多年的油气勘探,从浅层陆相至深层海相地层仍未取得油气突破,总体勘探和认识程度都较低。根据南黄海地震和钻井资料,充分结合下扬子陆区成果认识,将南黄海二叠系龙潭组、大隆组和三叠系青龙组划分为6大沉积体系：河流沉积体系、三角洲沉积体系、潮坪沉积体系、开阔台地沉积体系、局限台地沉积体系、陆棚沉积体系,并分析了各沉积体系特征。根据二叠系龙潭组、大隆组和三叠系青龙组地震反射特征,可将其划分为4大地震相类型,分析了各地震相的沉积意义。钻井沉积相和地震相相结合,分析了沉积体系的分布特征,龙潭组、大隆组和青龙组沉积体系具有水体西北深、东南浅的分布特征。龙潭组至青龙组沉积时期,经历了两次大规模海侵和两次大规模海退,形成了海平面的上升-下降的旋回式变化,岩性组合上构成了潮坪砂泥岩-潮坪煤层-潮坪砂泥岩-陆棚页岩-开阔台地碳酸盐岩-局限台地碳酸盐岩的沉积演化序列。     

北黄海盆地东部坳陷中生界沉积特征及演化

北黄海盆地是我国近海勘探及研究程度均较低的中新生代叠合断陷盆地, 而东部坳陷是其内最具油气勘探前景的二级构造单元。通过岩芯观察与测井相分析, 结合三维地震资料, 认为东部坳陷中生界主要发育扇三角洲、辫状河三角洲、三角洲与湖泊沉积。受构造演化阶段的制约, 不同时期具有不同的沉积演化特征。其中中侏罗世处于湖盆的初期断陷期, 半深湖-深湖亚相发育, 仅在坳陷边缘见少量小规模的扇三角洲沉积。晚侏罗世处于断陷扩展期, 整体为一个完整的湖进-湖退旋回, 早期北部缓坡发育三角洲沉积, 南部及东部陡坡见扇三角洲沉积, 中后期则由于湖平面上升, 发育暗色泥岩为主的湖泊沉积, 晚期北部缓坡见小规模三角洲前缘沉积。早白垩世处于断陷萎缩期, 垂向发育2个正旋回沉积序列, 其中旋回下部以扇三角洲、辫状河三角洲相为主, 向上渐变为滨浅湖沉积。     

南黄海盆地南部坳陷古近系阜宁组沉积相分析

南黄海盆地南部坳陷是该盆地最具勘探突破潜力的地区,有8凹4凸,结构复杂。其中古近系阜宁组为1套厚度超1 km的湖相砂泥岩地层,可分为4段,是最重要的烃源岩。综合应用测井、岩芯、地震剖面、古生物资料以及与苏北盆地进行对比,在南部坳陷阜宁组共识别出3种主要沉积体系:湖泊、三角洲、碳酸盐台地。南部坳陷在阜宁组时期是中国东部一个大型的坳陷型湖盆,阜二段、阜四段沉积时期是南部坳陷的2次湖泛期,其典型特征为中深湖相发育且满盆发育,不发育边缘相;阜三段沉积时期是上述2次湖泛期之间的1次湖退期,典型特征是滨浅湖分布广泛。同时缓坡带发育大型三角洲,是典型的陆相坳陷湖盆的沉积发育模式。     

北黄海盆地中生界沉积充填及有利生储盖组合

沉积充填生储盖组合中生界北黄海盆地北黄海盆地是我国海域油气勘探的新区,成藏条件及其时空匹配研究薄弱,是制约该区油气勘探取得突破的重要基础地质问题之一。通过岩心、钻井、测井及地震资料等的综合分析,对中生界构造格架下的沉积充填及有利生储盖组合特征进行了系统研究。结果表明,北黄海盆地中生界为断陷湖盆,中侏罗统以湖泊沉积为主,上侏罗统主要发育三角洲-湖泊沉积体系,下白垩统发育扇三角洲-湖泊沉积体系。北黄海盆地中生界发育2套有利的生储盖组合,上侏罗统上部的半深湖相暗色泥岩有机质丰富,构成研究区主力烃源岩,与下白垩统扇三角洲储集砂体及其上部滨浅湖泥岩组成的复合型组合,为空间匹配最好的生储盖组合;上侏罗统烃源岩与其中下部三角洲河道砂体组成的倒灌式间断型组合,为另一套较有潜力的组合,储层物性及断裂-不整合面输导是决定生储盖组合优劣的关键。     

南黄海北部晚第四纪底栖有孔虫群落 分布特征及对古冷水团的指示

底栖有孔虫和粒度分析结果表明,南黄海北部DLC70 3孔（36°38′15″ N,123°32′56″ E,水深7200 m）7120 m长的柱状样保存了130 ka以来的沉积记录。依据349个样品的底栖有孔虫丰度和特征种的分布,结合岩性粒度变化,可识别9个底栖有孔虫组合,对应5个海相层和4个陆相至过渡相层;结合AMS14C和OSL测年数据建立了钻孔晚更新世以来的年代地层,可以与南黄海其他钻孔的地层进行对比。应用属种组合和不同生态种的丰度变化,探讨了研究区末次间冰期以来的古环境变化,认为海平面频繁波动是该地区不同成因类型地层从陆相、潮间、滨岸、滨海、近岸浅海、到浅海反复演替的关键。孔段2040~2780 m（MIS3早期）和5500~7120 m（MIS5e）的底栖有孔虫优势种是 Buccella frigida和Protelphidium tuberculatum,代表了与目前相似的冷涡边缘的冷水环境,指示南黄海古冷水团在MIS5e和MIS3早期高海平面时期已经存在。     

南海北部第四系深层等深流沉积特征及类型*

以地震资料为基础, 对南海北部第四系深层等深流沉积进行了研究。南海北部水深约1200～3000m范围内发育大型长条状漂积体、限制型漂积体、陆坡席状漂积体及沉积物波。大型长条状漂积体外形为丘状, 水道在靠陆一侧发育。限制型漂积体主要沉积于地形突起之间的地势相对低洼处, 外形多平坦, 水道较为发育。陆坡席状漂积体外形为席状。沉积物波面积较大, 部分与漂积体伴生。深层等深流在自北东向南西沿南海陆架运动过程中, 在中上陆坡由于地形变化相对较大及科氏力作用影响形成螺旋型等深流, 进而产生次生环流, 形成大型长条状漂积体及限制型漂积体。在中下陆坡因地形相对平坦、开阔, 等深流为层状水流, 多形成陆坡席状漂积体。本研究不仅能提高对南海深层等深流沉积的认识, 还能为油气勘探服务。     

南黄海沉积物常量元素组成及物源分析

通过对南黄海295个站位沉积物样品的常量元素含量分析,研究了南黄海沉积物常量元素组成的R-型聚类分析、R-型因子分析及与物质来源的关系。南黄海沉积物常量元素Al2O3、MgO、K2O、Fe2O3分布基本相似;SiO2分布与Al2O3、MgO、K2O、Fe2O3分布相反;中、西部CaO、CaCO3分布与黄河、长江物源有明显关系;Na2O分布与黄河物质供给有关;TiO2分布反映了长江物质的运移方向。现代黄河物质及老黄河物质主要沉积于南黄海的西部、中部和东南部;海区东部物质反映来自朝鲜半岛物质的对南黄海东部的作用。长江物质主要局限于南黄海的西南和南部区域沉积;TiO2和Ti/Al分布反映了长江物质可能对南黄海中部区域也有所影响。     

南黄海有关地层与构造的研究进展及问题讨论

南黄海为一叠置于下扬子地块变质基底之上的中、古生代海相与中、新生代陆相多旋回叠合盆地,经历了长期的构造演化及多期次构造改造。有关南黄海多期次盆地地层格架及分布特征、构造变形及动力机制、盆地性质及成因机制等问题,仍存在诸多争论。本文在总结前人研究的基础上,利用近几年最新获得的地质、地球物理数据,对南黄海有关地层与构造相关的主要问题进行了探讨。地球物理及综合研究表明：南黄海北部燕山晚期以来陆相断陷盆地之下并不存在印支-早燕山期的前陆盆地;朝鲜半岛西缘断裂带是存在的,扬子地块与华北地块汇聚碰撞过程中存在壳内多层次的互相楔入构造;南黄海海相中、古生界广泛分布,往东抬升剥蚀,可能主要残留下古生界,中部隆起残留有完整的下三叠统-震旦系。     

南黄海中部隆起海相中-古生界科学钻探CSDP-2井选址

2014年,大陆架科学钻探项目（CSDP）确定采用自主研发的轻便型海洋钻井平台"探海1号"在南黄海盆地中部隆起上实施首口科学钻探井（CSDP-2井）,其科学目标是探查中部隆起的中-古生界地质结构和油气地质条件,解决南黄海中部隆起海相残留盆地长期悬而未决的地层属性问题,同时为区域地质、海陆演化与海相油气资源前景研究和评价提供基础资料。据此确定钻孔的选址原则为：钻探海域水深不超过30 m,在预定2 800 m的钻探深度范围内钻遇多套完整的中-古生界海相地层。根据钻探目标和选址原则,针对中部隆起没有钻探资料的状况,以区域地质特征和周边钻井对比为参考,以地震资料多属性解释为手段,标定了地震反射层位,解释并编制了反射层构造图,拟定了钻探井位,预测了钻探层位;采用地震储层预测技术预测了有利储层。上述工作形成了无井勘探区的钻探井位部署技术流程和方法,经钻探厘定了三叠纪-奥陶纪海相沉积层,并发现了多个油气显示层,达到了预定钻探目标。     

南黄海盆地北部坳陷白垩系地震相分析

在数千公里地震剖面解释基础上,选用频率、振幅、连续性及内部反射结构等4个地震参数,采用“构形 结构 振幅 频率 连续性”的地震相复合命名原则,总结出南黄海盆地北部坳陷白垩系近10种地震相单元,5种沉积相类型。沉积特征分析表明,在没有钻井揭示的白垩系中、下部,其油气潜力有可能比泰州组更加可观,是很好的烃源岩。钻井资料也表明白垩系具有生、聚油过程,这进一步说明白垩系中、下部的生烃潜力。中、新生界的数套物性较好的储、盖层和众多与油气大规模运移时间匹配良好的构造圈闭,使白垩系成为南黄海盆地找油的首要对象。