南海北部深水区古近系沉积物源演变及古地理意义

南海北部深水区古近纪经历了由陆到海的环境转换过程,沉积物源也随时间发生明显改变。由于水深的限制,目前对深水区的沉积物来源及古地理背景存在争议。通过碎屑锆石U-Pb年龄谱系源汇对比方法,对南海北部珠二坳陷古近系沉积物来源进行系统研究。结果发现,在早中始新世,珠二坳陷沉积物以近源输入为特征,沉积物主要来自坳陷周缘的局部隆起区;晚始新世,源自坳陷西侧的昆莺琼古河为盆地提供大量沉积物,坳陷北侧的珠江沉积物对珠二坳陷影响较小;渐新世,珠江沉积物从北向南越过番禺低隆起进入珠二坳陷,与昆莺琼古河沉积物在白云凹陷北部和中西部混合沉积,形成大型河流三角洲体系。南海北部深水区古近系物源演变过程明显受中生代末区域构造古地理控制,查明该时期物源演变对恢复区域古地理格局具有重要意义。

珠江流域沉积物重矿物特征及其示踪意义

珠江流域沉积物重矿物组合与源区岩石特征具有极好的相关性,不同支流的重矿物组合及其代表性特征矿物差别明显。根据重矿物组合类型、重矿物特征指数及相关性分析可以把珠江流域源区类型从西到东分为3个区带,西部区带为西江上游源区,其重矿物组合类型为磁铁矿+钛铁矿+锆石+白钛石+磷灰石,特征矿物为磁铁矿、钛铁矿、磷灰石、铬铁矿,在该区域除大面积分布的碳酸盐岩外,发育变质岩和基性岩组合,有少量超基性和酸性岩浆岩;中部为西江中下游源区,重矿物组合类型为锆石+钛铁矿+磁铁矿+电气石+白钛石+绿帘石,特征矿物为辉石、白钛石、锆石、绿帘石,母岩出露区以碎屑岩类沉积岩为主,有少量变质岩和基性、酸性岩浆岩,其重矿物组合特征除了反映源区母岩的组合特征外,还由上游搬运而来的重矿物组合改造而成,属混合来源;东部为东江和北江源区,重矿物组合类型为角闪石+电气石+磁铁矿+钛铁矿+绿帘石+石榴子石,特征矿物为角闪石、电气石、榍石、石榴子石、矽线石,代表该区域大面积覆盖的酸性岩浆岩组合特征,夹部分变质岩及碎屑岩类沉积岩。研究结果显示,利用重矿物组合特征示踪珠江流域物源演变历史具有可行性。该研究结果对揭示珠江流域沉积物剥蚀-搬运-沉积规律,开展源汇对比分析具有重要意义。

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。

珠江口盆地白云主洼古近系文昌组沉积充填特征及演化

受制于钻井资料少及地质条件复杂,珠江口盆地白云主洼古近系文昌组三级层序格架内的沉积体系发育特征及沉积充填演化关系一直缺乏系统研究,严重制约着白云主洼深部地层的油气勘探。基于三维地震和钻井资料,采用层序原型结构剖面恢复、增强地震相分析、砂体地震扫描解释等新技术方法,重建白云主洼文昌组三级层序的沉积体系,并结合主洼构造演化特征,还原文昌组的沉积充填演化过程。结果表明:白云主洼文昌组发育4个“源-汇”体系,分别为西北缓坡带纯陆源碎屑的大型辫状河三角洲—湖泊相沉积、东北斜坡带陆源与火山碎屑混源的大—中型辫状河三角洲—湖泊相沉积、西南轴向陡坡带纯陆源碎屑的近岸水下扇和扇三角洲—湖泊相沉积、东南陡坡带陆源与火山碎屑混源的小型近岸水下扇及扇三角洲—湖泊相沉积。白云主洼文昌组沉积时期的演化过程可大致分为河流(WCSQ1下段)、河流—湖泊(WCSQ1上段)、超深湖发育(WCSQ2下段)、超深湖早期充填(WCSQ2上段)、超深湖充填(WCSQ3、WCSQ4)、浅湖发育(WCSQ5)等6个发育阶段,湖盆经历了初始成盆、强烈断陷为超深湖、被大规模沉积充填为深湖—半深湖,最后直至充填为浅湖的沉积演化过程。

珠江口盆地白云凹陷碎屑岩—碳酸盐岩混源型深水峡谷体系特征与控制因素

珠江口盆地白云凹陷中新世珠江组SQ21.0层序发育与混源型深水峡谷体系有关的规模深水扇砂岩岩性油气藏。基于钻井约束下的三维高精度层序地层分析,系统解剖白云凹陷中新世SQ21.0层序碎屑岩—碳酸盐岩混源型深水峡谷体系的形态、充填演化与主控因素。研究显示该混源型深水峡谷体系自陆架坡折带向南部陆坡延伸超150 km,呈SN向展布于白云凹陷东区;该峡谷体系呈现上陆坡峡谷体系头部、中陆坡白云东洼区和下陆坡云荔低隆起—荔湾凹陷区等三段式发育特征,剖面形态由上陆坡的“V”型演变为中下陆坡的“U”型—“W”型,平面上由多条发散状峡谷水道演变为一条大型深水峡谷体系。受古珠江三角洲—东沙陆隆起台地双物源演化、相对海平面变化、陆架坡折和限制性陆坡地貌等共同控制,在强制海退期—低位期发育古珠江三角洲和东沙隆起滨岸体系供源的富砂型峡谷水道体系,而在相对海平面上升的海侵期—高位期发育大规模泥质/碳酸盐岩台地供源的峡谷水道体系,强烈下切侵蚀出现在限制性强的陡坡区,充填物相对富泥或富灰质。近SN向分布的泥/灰质水道峡谷体系切过近EW向展布的鼻状构造带和下覆早期富砂深水扇体形成大规模的岩性圈闭群,为近期深水区岩性圈闭勘探的重点突破领域。

古红河沉积物稀土元素特征及其物源指示意义

莺歌海盆地内的大量沉积物是验证与青藏高原隆升有关的河流流域变化争论的理想材料.因此,对南海西北部莺歌海盆地6口井沉积物样品进行了稀土元素分析,结果发现,位于盆地中央轴部位的N4、N5及N6井沉积物自晚渐新世到更新世具Eu元素正异常的特征,显示其母岩应为红河流域内大量基性-超基性变质岩和火山岩;位于盆地东侧斜坡带的N1和N2井沉积物则受控于以Eu元素负异常为标志的海南岛;位于盆地东南侧的N3井沉积物晚渐新世明显受到基性物源的影响,使Eu元素呈现正异常的特征,到上新世该井沉积物主要受控于海南岛物源.越南中北部马江断裂带中古生界变质岩区以及红河流域的变质岩区为该地区提供了大量基性沉积物,造成该地区沉积物具Eu元素正异常的特征.可以认为,红河源区从晚渐新世一直到更新世时期流域内母岩类型基本保持稳定,没有大的流域母岩类型突变事件发生.因此,如果红河在其演化历史上发生过流域面积袭夺事件,其时间也只能在晚渐新世之前或更新世之后.

珠江口盆地深水区伸展陆缘地壳减薄背景下的沉积体系响应过程及油气勘探意义

珠江口盆地白云深水区(包括白云凹陷和荔湾凹陷)位于南海北部陆缘地壳薄化带上,地壳厚度从北侧的29km迅速减薄至17~18km。地壳岩石圈强烈伸展薄化使得陆缘深水区具有特殊的断裂结构样式与沉降特征,对沉积体系产生重要的控制作用,并导致深水区成藏组合特征的差异性。通过调研全球典型伸展陆缘盆地的伸展破裂过程、断裂结构样式对沉积体系的控制作用,开展了对白云深水区凹陷结构、断裂构造样式、构造沉降史与沉积体系的耦合分析,揭示出珠江口盆地深水区特殊的沉积体系响应特征与发育机制。研究结果显示:地壳内脆韧性变形过程产生的大型低角度拆离断裂活动是裂陷期陆缘岩石圈伸展、薄化、破裂的主要机制,裂陷期地壳的均衡抬升、断裂带上盘块体的旋转和大型低角度主控断裂转换带的发育导致始新世文昌组—恩平组沉积期深水区具有宽深断陷结构与大型三角洲—湖相沉积响应体系;裂解期的缓慢沉降和丰富的单边物源供给导致渐新世珠海组沉积期陆架坡折带的发育,并形成海退型进积层序组合,大型海相陆架边缘三角洲和陆坡深水峡谷/深水扇体系分别发育在白云凹陷及其南部凹陷区;裂后热沉降期,台阶式沉降和充足的北侧单边物源体系控制了陆架坡折带由南往北的迁移,并使得陆架坡折带稳定分布在白云北坡,形成海侵加积型层序组合,陆架边缘三角洲和深水扇体系呈现垂向叠置分布特征。在新生代陆缘地壳拆离薄化背景下,裂陷期宽深断陷结构、裂陷后期台阶式沉降和单边物源体系供给等特征使得陆缘深水区发育裂陷期大型三角洲—湖相沉积体系到裂后期大型陆架坡折带的古珠江陆架边缘三角洲和陆坡深水重力流响应体系,最终导致规模烃源岩集中分布、纵向台阶式储-盖组合和两大陆架坡折带控制大型有利油气聚集带的分布格局。

珠江口盆地白云凹陷壳幔拆离断裂活动对深层大型三角洲沉积体系的控制作用

壳幔拆离断裂活动与沉积体系响应为世界陆缘演变研究的热点,选取珠江口盆地白云凹陷壳幔拆离体系及其沉积响应开展系统性解剖.结合陆缘演变认识新进展、长电缆三维地震和钻井综合解释等揭示白云凹陷南部主控断裂带主要由4排NEE-NE向断至莫霍面的高角度铲式壳幔拆离断裂组成,裂陷期幕式活动使得白云凹陷经历了均一裂陷、拆离裂陷和断拗转换三阶段演化;均一裂陷期(下文昌组),控洼断裂未延伸至莫霍面,主要发育断裂转换带控制下的轴向陡坡辫状河三角洲/湖相沉积体系,缓坡物源体系不甚发育;拆离裂陷期(上文昌组),壳幔拆离断裂断至莫霍面,呈现强烈水平伸展和垂向落差,导致上盘远离断层一侧强烈旋转翘倾、抬升剥蚀成为最主要缓坡物源体系,靠近断层北侧沉降深陷成为深湖盆,上盘中段发育大型三角洲沉积;断拗转换期(恩平组),拆离作用减弱而沉降作用显著增强,控制了北部缓坡挠曲坡折和NW-SE向推进的大型三角洲/湖相沉积体系的发育.由此,主控断裂由均一伸展到壳幔拆离伸展的构造演变导致白云凹陷上文昌组至恩平组缓坡大型三角洲、下文昌组东西轴向转换带辫状河三角洲和洼陷周边陡坡带扇三角洲砂岩三类规模储集体与湖相泥岩满盆叠置的分布格局,使其成为深水勘探向中深层拓展的主要对象.

珠江口盆地白云凹陷文昌组构造-沉积响应关系

为揭示白云凹陷文昌组构造演化与沉积充填间的耦合关系,基于三维地震数据和钻井、测井资料,采用层序原形结构剖面恢复、增强地震相分析、砂体地震扫描解释等新方法,对白云凹陷文昌组构造演化及其控制下的沉积充填过程进行了详细研究.研究表明,响应于控凹断层“弱-极强-较强-弱”的活动过程,文昌组沉积期白云凹陷经历了初始断陷期(WCSQ1)、强断陷早期(WCSQ2)、强断陷晚期(WCSQ3)和弱断陷期(WCSQ4、WCSQ5)4个构造演化阶段.相应地,白云主洼经历了河流-湖泊、超深湖发生、超深湖充填、深湖-浅湖发生等沉积演化过程.其中旋转断块翘倾侧的北部缓坡带主要为河流-浅湖过渡环境,发育大-中型辫状河三角洲沉积体系;断块倾没侧的南部陡坡带主要为半深湖-深湖环境,发育近岸水下扇-扇三角洲沉积体系;湖盆中心为深湖-超深湖环境,以泥岩沉积为主,深湖区周缘发育湖底扇沉积;同时期白云东洼为陡坡+岩浆底侵形成的多隆洼地貌,以小型近岸水下扇-扇三角洲沉积体系为主,局部发育火山碎屑沉积.文昌组沉积砂体的孔隙性受白云凹陷控凹断裂和岩浆的活动强度、物源体系及次级洼陷古地理特征等因素共同控制.

珠江水系演化与东亚地形倒转的耦合关系

新生代以来,全球地质演化中最大的地质事件不外乎青藏高原的形成及其环境效应,其中东亚地区的黄土堆积及大型水系的形成最为瞩目.珠江作为串联华南大陆与南海北部“源-汇”系统的纽带,是南海沉积学研究的焦点,揭示其形成过程对探讨云贵高原以及青藏东南侧的地形演变具有重要意义.采用元素地球化学与碎屑锆石U-Pb年龄谱系源汇综合示踪技术,结合珠江流域及珠江三角洲的研究成果,详细探讨珠江的诞生与演化历史.珠江河流体系初始形成于早渐新世,流域范围仅限于华南沿海地区;晚渐新世珠江发生向西拓展事件,流域面积显著扩大,达到云贵高原东侧边缘;到中新世珠江流域发生明显改变,河流进一步向西、向北溯源侵蚀,流域面积急剧扩大,深入云贵高原腹地. 23 Ma珠江流域面积的快速扩展与同时期长江三峡贯通、北方黄土发育均是该时期青藏高原大范围隆升的直接产物,是东亚地区基本形成西高东低地貌特征的具体反映.

南海北部新生代沉积演变及其油气地质意义

南海北部新生代海陆变迁过程对北部陆缘沉积盆地的沉积充填方式及油气地质特征具有重要的控制作用。基于最新大洋钻探研究成果,结合盆地内已有资料,研究南海北部海相沉积的形成过程,探讨其油气地质意义,可为未来油气资源勘探开发提供依据。受南海洋盆扩张过程的控制,南海北部盆地新生代接受海侵过程总体表现为东早西晚、南早北晚的特点。初始海侵发生在南海东部的台西南盆地始新世,而南海西部的莺歌海盆地则发生在晚渐新世。IODP367/368航次揭示,南海盆地初始海侵期发生在约34 Ma,为南海洋盆初始打开时期;大规模海侵引起的沉积环境剧变期对应于南海西南次海盆打开的时期(约23 Ma),是南海扩张的鼎盛时期。海陆变迁过程控制了海陆过渡相、海相烃源岩及储层在盆地中的分布,南海北部各盆地海相烃源岩层系具有由东向西逐步变年轻的规律,与区域内由东向西逐步接受海侵的方向相一致。区域海平面变化受到南海海盆扩张过程及全球海平面变化的综合影响,使南海碳酸盐岩台地的发育时间也存在东早西晚、南早北晚的特点,构成南海北部自生自储式的油气藏类型。海陆变迁控制了不同盆地的沉积充填方式,奠定了海相沉积的油气资源物质基础。南海北部生储盖组合在横向上受控于物源供给及海陆变迁造成的沉积环境演变,纵向上主要受控于南海构造演化及区域海平面升降。

珠江口盆地深水区白云凹陷超压成因机制及其勘探意义

珠江口盆地深水区白云凹陷珠海组—文昌组油气勘探近期取得重要突破,在超压层段见砂即见油气,揭示超压可能是此类油气藏形成与分布的重要控制因素之一,但目前超压成因及其与油气成藏的关系尚缺乏深入研究。选取凹陷内3口典型超压井进行全井段泥页岩系统取样,并开展场发射扫描电镜、N_(2)/CO_(2)吸附和X射线衍射等实验,明确了白云凹陷主洼及北坡和白云东两个地区泥页岩成岩作用及超压测井响应差异的原因。同时,基于钻井和Bowers法预测压力结果,在明确超压分布特征的基础上,采用多方法深入分析了超压成因机制,并探讨了超压的成藏效应及下一步的油气勘探领域。研究结果表明,白云凹陷超压段的测井响应模式存在地区差异,白云主洼及北坡表现为声波时差、密度基本保持恒定,电阻率增加;白云东地区表现为随深度增加声波时差、电阻率出现明显反转,密度先增加后小幅反转。造成这种差异的原因为两个地区的泥页岩矿物组成存在差异,导致其孔隙结构和压实模式不同。白云凹陷珠海组—文昌组的超压为非欠压实成因,超压源主要为生烃导致的流体膨胀,白云东地区的超压亦可能与黏土矿物转化有关,储层超压为压力传导成因。超压是油气成藏的动力,油气藏的形成与分布与古今超压的分布密切相关,据此可划分超压封存箱箱缘及箱外常压油气藏和箱内超压油气藏两大油气勘探领域,前者主要受控于泄压通道与优质圈闭等成藏要素的有效耦合,后者则与良好的生烃及滞烃条件、超压强度和优质储层及储层甜点等因素密切相关。