珠江口盆地重要不整合界面与珠江沉积体系演化分析①

王永凤 李 冬 王英民 徐 强

(1.石油化工管理干部学院 北京 100012;2.中海油研究总院 北京 100027;3.中国石油大学(北京) 北京 102249)

0 引言

珠江口盆地是我国重要的油气生产基地，特别是2006年白云凹陷荔湾3-1深水大气田的发现，标志着我国已经成功由浅水油气勘探迈进了深水油气勘探领域［1-9］。多年勘探表明白云深水区油气分布特征较为复杂，除了烃源条件和构造条件复杂等因素外，大型储集体的分布规律尚没有明确的认识，而这些储集体不仅制约着油气的勘探方向，还直接关系到深水油气勘探的成败［6］。因此，对于作为珠江口盆地主要大型沉积体系——珠江沉积体系演化规律的研究显得格外重要。

本文从南海扩张历史以及珠江口盆地构造演化分析入手，重点探讨了南海扩张对珠江沉积体系演化的控制作用，旨在明确珠江沉积体系的演化历史与展布规律，指明南海深水区油气勘探方向。

1 区域地质概况

珠江口盆地位于南海北部陆架区，为南海北部最大的新生代盆地。依据裂陷期构造特征，可将珠江口盆地可划分为3个隆起、2个拗陷，共5个大型构造单元，以及多个次级构造单元，具体分布情况见图1。珠江口盆地自开始形成至今，经历了裂陷期、拗陷期和新构造运动，共发生7次主要的构造运动，分别为神狐运动(65 Ma)、珠琼运动一幕(50 Ma)、珠琼运动二幕(35 Ma左右)、南海运动(30 Ma或32 Ma)、白云运动(23.8 Ma)、东沙运动(10.5 Ma)和台湾造山运动(5.5 Ma)，并形成了一系列的区域不整合面，见图2。

2 南海扩张与重要不整合界面

珠江口盆地为发育于南海北部的被动大陆边缘盆地，其形成与南海扩张密不可分。与典型被动大陆边缘相比，南海经历了完整的洋中脊开闭旋回［10-12］，即自古新世65 Ma开始形成以来，经历了裂谷期、漂移期以及漂移后期。而世界上诸多被动大陆边缘仍处于漂移期，尚不发育漂移后期层序，故漂移后期层序是南海特有的沉积层序。可见，利用典型被动大陆边缘盆地中破裂不整合将珠江口盆地进行演化阶段的划分显然是不合理的。所以，在珠江口盆地内部寻找与洋中脊扩张作用相对应的重要不整合界面来合理划分珠江口盆地演化阶段，总结其沉积演化规律是非常必要的。

在珠江口盆地演化过程中经历了诸多构造运动(例如神狐运动、珠琼运动等)，并形成了一系列的不整合界面，这些构造运动与不整合界面对珠江口盆地的形成与演化起着重要的控制作用。通过本文的研究发现其中有三个构造运动(Tg、T7和T6)以及一个不整合界面(SB13.8)对珠江口盆地演化与沉积具有重要的控制作用，即神狐运动代表着盆地进入裂陷期;南海运动代表着盆地裂陷期的结束，洋中脊的初次打开;白云运动对应着盆地深水区突然扩大;而SB13.8对应着盆地整体坡度变陡。进而根据该4个界面可将珠江口盆地演化划分为4个阶段。由于与神狐运动对应的不整合界面为基底反射，区域上特征明显，本文不作为重点，将其它三个不整合界面归类为珠江口盆地的重要不整合界面，将其特征分述如下文。

图1 珠江口盆地构造单元划分图［9］Fig.1 Tectonic unit compartmentalization of the Pearl River Mouth Basin

2.1 破裂不整合面(T7)

关于破裂不整合的成因，Flavey［14］认为洋中脊的打开，导致区域性的拉张应力在新产生的洋中脊处得以释放，加上洋中脊的侧向扩张力，造成了整体发生区域性的抬升。此次区域性抬升导致了裂谷区大范围遭受剥蚀，形成了地震反射特征明显的破裂不整合面。而对于珠江口盆地来说，T7界面(32 Ma)为公认的破裂不整合面，为珠海组的底界面，在地震上表现为断拗转换面特征，全盆地可追踪对比，下削上超特征明显(图3)。根据Briais等［15］研究的南海磁异常条带图也可看出，南海最古老的磁异常条带编号为11(32 Ma)，指示了南海在32 Ma洋中脊开始形成，区域性拉张应力消失，致使裂谷区发生区域性抬升而遭受剥蚀，形成区域性的破裂不整合面。随后伴随着南海进入漂移期，在破裂不整合面T7之上沉积了拗陷期产物。

2.2 陆坡跃迁不整合(T6或SB23.8)

渐新世末期发生的白云运动，导致了洋中脊的扩张位置向南发生跃迁［16］，新的大洋中脊在南部产生。此次洋中脊的二次打开造成了珠江口盆地再次发生区域性抬升，地层再次遭受剥蚀，形成SB23.8。在23.8 Ma南海洋中脊发生跃迁之后，南海进入了“剪刀式”扩张阶段，洋中脊由东向西逐渐扩展，“喇叭口”逐渐形成。而珠江口盆地陆架坡折带也由早期洋中脊附近向北发生大规模的跃迁，跃迁至白云凹陷北部。因此将SB23.8界面称之为陆坡跃迁不整合。

2.3 陆坡坡度突变不整合(SB13.8)

在早中新世末期(16.5 Ma)，南海洋中脊停止扩张，区域挤压力消失。由于洋壳的密度大于陆壳，必将引起洋壳的下沉，故16.5 Ma之后南海北部整体向南发生掀斜，且陆坡坡度逐渐增加，直至13.8 Ma陆坡坡度突然增大，形成了SB13.8。在珠江口盆地，SB13.8界面较易识别，该界面之下的地层在地震反射剖面上多呈现连续性较好的地震反射特征，而位于SB13.8界面之上的地层，在坡折带之下一般表现为连续性差、杂乱反射、下切水道以及迁移性水道发育的特征(图3)。除此之外，SB13.8还是一个陆坡坡度突变的一个分界面:界面之下，陆坡的坡度较小;界面之上，陆坡的坡度较大。因此，将SB13.8命名为陆坡坡度突变不整合面。

图2 珠江口盆地地层发育特征及相对海平面变化［13］Fig.2 Characteristics of strata development and relative sea-level change in the Pearl River Mouth Basin

3 珠江沉积体系演化与油气勘探方向

3.1 珠江沉积体系演化

以上述重要不整合界面为界，可将珠江口盆地演化阶段划分为四个演化阶段，分别为裂陷期、断陷陆坡期、拗陷缓陆坡期和拗陷陡陆坡期。裂陷期主要发育河流、湖泊相沉积，为主要烃源岩发育期，不是勘探的重点层位。所以下面重点对后三个阶段进行阐述。

3.1.1 断陷陆坡—陆架边缘三角洲阶段(32～23.8 Ma)

南海(32 Ma)洋中脊开始扩张之后，标志着南海漂移期的开始。由于洋壳刚刚生成，陆架坡折位于新生洋壳附近，盆地整体表现为断陷窄陆坡、宽陆架的特征。此时，珠江沉积体系在珠江口盆地白云凹陷发育了珠海组陆架边缘三角洲沉积［17-19］(图4)。该阶段发育的陆架边缘三角洲与典型陆架边缘三角洲相比，较为独特，是发育在陆架之上深凹陷内部、具高角度前积的大型三角洲(图5)。三角洲前积层高差可达500 m，标志着在广泛宽陆架背景之上，存在水深至少达500 m的深凹陷，并在深凹陷坡折带处形成陆架边缘三角洲。此后，随着23.8 Ma南海洋中脊扩张轴向南跃迁，在白云运动的作用下，陆架坡折向北发生大规模的跃迁，标志着该阶段结束。

图3 珠江口盆地主要不整合界面地震反射特征Fig.3 Seismic reflection characteristics of the main unconformities in the Pearl River Mouth Basin

3.1.2 拗陷缓陆坡—陆架边缘三角洲阶段(23.8～13.8 Ma)

23.8 Ma之后，陆架坡折跃迁到了白云凹陷北坡，与现今陆架坡折带位置基本一致，白云凹陷为陆坡深水环境。珠江口盆地整体上形成了宽陆架—宽缓陆坡的沉积背景，标志着珠江口盆地进入到了拗陷缓陆坡阶段。该阶段，珠江三角洲发育在陆架边缘，跨越陆架坡折发育，为典型的陆架边缘三角洲(图4，5)。

图5 珠江口盆地古地貌以及沉积演化［20］Fig.5 Paleogeomorphology and sedimentary evolution of the Pearl River Mouth Basin［20］

该时期的陆架边缘三角洲前积层高差有所减小(图4)，但是前积层横向延伸距离增加，主要是由于陆坡较缓所致。

3.1.3 拗陷陡陆坡—三角洲—海底峡谷—海底扇阶段(13.8～现今)

从区域地震剖面上可以看出(图3)，13.8Ma之后，深水区地震相特征发生突变:13.8 Ma之前陆坡坡度较缓;13.8 Ma之后，陆坡坡度变大，珠江口盆地进入到了拗陷陡陆坡演化阶段。在陡陆坡环境中，沉积物重力流流速较快，下切侵蚀能力强，容易形成峡谷，并在峡谷末端发育深水扇沉积，组成“峡谷—深水扇”体系(图5，6)。因此，13.8 Ma之后，珠江口盆地开始发育“峡谷—深水扇”体系，并在多种因素影响下，“峡谷—深水扇”体系发生侧向迁移。

图7 珠江沉积体系深水油气勘探方向示意图Fig.7 Diagram showing deep-water exploration direction of Pearl River sedimentary system

3.2 深水油气勘探方向探讨

深水油气勘探中，烃源条件是基础，大型储集体的发育时关键。珠江口白云凹陷是一个富烃凹陷，为我国深水油气勘探事业提供了重要的保障。而由大型珠江水系供应而形成的碎屑岩沉积，为珠江口盆地大型储集体的发育奠定了重要的基础。通过上述对珠江沉积体系的演化分析，可以看出:破裂不整合之后发育了大型的陆架边缘三角洲和海底峡谷—深水扇沉积，这两个沉积体也是目前世界上深水碎屑岩勘探的重要目标。然而，陆架边缘三角洲和海底峡谷—深水扇沉积展布模式不同，必将导致两者勘探方向有所不同。

在缓陆坡阶段，储层主要在陆架坡折带附近发育，主要为陆架边缘三角洲砂体，三角洲主体主要发育于陆架坡折带边缘，并沿着坡折带走向附近发育。因此，对陆架边缘三角洲的勘探应该沿着陆架坡折(或坡折带)的延伸方向，即应采取横向寻找的思路;在陡陆坡阶段，储层主要发育在陆架坡折带的下方，与陆架坡折之间往往有峡谷水道相沟通，为典型的深水砂体沉积，其主要垂直于陆架发育，应采取纵向的勘探思路，垂直于陆架坡折方向寻找油气(图7)。

4 结论

(1)在珠江口盆地发育的众多不整合面之间，除了基底以外，发育了三个重要的不整合面，这些重要的不整合面与南海扩张历史息息相关:破裂不整合面(T7)，与南海洋中脊打开事件相对应;陆坡跃迁不整合面(T6/SB23.8)是由于白云运动洋中脊向南跃迁而形成;陆坡坡度突变不整合(SB13.8)响应于南海扩张停止事件。

(2)依据重要不整合面可将珠江口盆地演化划分为四个阶段:裂陷期主要发育河流、湖泊相沉积;断陷陆坡期，主要发育陆架边缘三角洲沉积(前积层较陡);拗陷缓陆坡期，发育陆架边缘三角洲沉积(前积层较缓);拗陷陡陆坡期，主要表现为三角洲—海底峡谷—海底扇的组合。

(3)针对不同阶段沉积体，油气勘探方向有所不同:断陷陆坡期与拗陷缓陆坡期陆架边缘三角洲的勘探，应该沿着陆架坡折带横向去寻找;而对于拗陷陡陆坡期三角洲—海底峡谷—海底扇，应采取纵向的勘探思路，即垂直于陆架坡折方向寻找油气。

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