南海珠江深水扇系统的形成特征与控制因素

到2001年底,已从全球六大洲18个盆地大于水深500m地域发现580亿桶油当量,90%的油气储量发现于深水浊流沉积体系,这是与近三十年来在全球范围内对深水海域的不懈探索与科学技术进步有着密切的关系。南海珠江深水扇系统特指广布于南海珠江口盆地近海海域上第三系深水沉积物,主体位于盆地南缘珠二坳陷,属与陆架边缘三角洲体系相联系的、发育于低水位时期的深水沉积系统,其形成具有重要的地质背景,它处于若干重大地质事件的交汇地域,具对应于青藏高原隆升的沉积响应,有独特的由持续沉降所体现的纵向叠置特征,并因应于全球海平面升降变化、呈幕式推进的海侵型沉积系列,构成极为理想的油气储盖组合。因此,以时间耦合、空间耦合与地球动力学耦合为扭带,用整体、系统的论点研讨与分析南海深水扇系统的形成特征,获得一球五源(缘)是南海深水扇系统的主控因素的结论。

相对海平面变化与南海珠江深水扇系统的响应

根据微体古生物分析建立起来的珠江口盆地第三系相对海平面曲线,具有与全球海平面变化相一致的三级旋回和不一致的二级旋回。三级海平面升降导致了各沉积层序体系域在宽广陆架和陆坡之间的迁移,研究证实,位于南中国海北缘、珠江口外的陆坡深水区广泛发育第三系多层序叠置的南海珠江深水扇系统。区域性构造作用使得珠江口盆地二级海平面变化与全球海平面变化具有不一致性,并形成与全球海退趋势相反的海侵型海平面曲线。受相对海平面变化的控制,现今处于陆坡深水区的白云凹陷自32Ma南海扩张以来经历了三台阶式的海侵事件,形成了台阶式退积层序组合,具有下粗上细的沉积序列;造就了23.8Ma以前的浅水三角洲-滨岸砂泥岩沉积组合;23.8~10.5Ma的深水扇砂泥岩为主的沉积组合;以及10.5Ma以来主要为远端的细粒沉积为主。

南海珠江深水扇系统的层序地层学研究

位于古珠江大河及其浅海陆架富砂珠江三角洲下方的陆坡深水区白云凹陷是沉积大型深水扇的有利地域,宏观认识的进展指导了白云深水陆坡区系统的层序地层学研究,并因此发现了多层序叠置的南海珠江深水扇系统,使其成为具有油气勘探潜力的新领域。南海珠江深水扇系统的层序地层学研究包含了以下关键内涵层序地层学解释中在承认各种资料的分辨率、多解性和局限性的同时,强调多学科资料的综合应用、相互印证,强调周期性海平面变化对沉积的控制作用研究,强调地震反射相位等时界面确认的有效性,强调层序界面的反复确认,强调生物地层时代、相对海平面、全球海平面与层序界面的响应研究,强调层序格架内各沉积体的相互响应关系研究等。层序地层格架的建立导致了珠江深水扇系统的发现,揭示了珠江大河流域、陆架区大型珠江三角洲系统与陆坡区珠江深水扇系统的耦合关系,揭示了珠江深水扇与海平面变化的响应关系,揭示了珠江深水扇与古地理的响应关系。珠江深水扇系统的发现有力地推动了南海陆坡深水区的油气勘探。

三级“源-渠-汇”耦合研究珠江深水扇系统

国外单纯地依靠建立深水扇沉积模式来研究深水沉积已经走入了困境,本文尝试通过三级“源-渠-汇”耦合研究来探索珠江深水扇系统的沉积。三级次的源-渠-汇耦合研究方法是把控制珠江深水扇系统沉积的诸因素分成宏观-中观-微观级别,分层次地考察珠江深水扇系统。强调利用宏观研究来描述发育珠江深水扇系统形成的地质条件;利用以层序地层解释为主要手段的中观研究刻画出深水扇的沉积结构模式;通过沉积内幕及其响应关系的微观研究识别珠江深水扇的供源背景、输送管道、沉积微观内幕、沉积过程、沉积流态、储集条件和圈闭性。这种方法较之传统扇模式更能从成因上分层次地揭示深水扇的形成发育演化。

南海北部陆坡古地貌特征与13.8Ma以来珠江深水扇

综合利用层序地层学和地球物理方法对珠江口盆地白云凹陷13.8 M a以来沉积古地貌进行了分析。通过对南海珠江深水扇系统分布及其独特的沉积特征和层序充填演化规律的分析,得出在13.8 M a以来层序发育过程中,凹陷位于宽阔陆架向海盆变迁的陆坡区,北部发育两种类型的峡谷水道,向南海盆方向逐渐变得宽缓;盆地的古地貌背景、物源和气候变化为其主控因素的结论。同时,13.8 M a以来南海北部陆坡深水区的沉积具有明显的继承性特点,现今的海底峡谷发育特点基本反映了整体的沉积背景。结果表明,白云凹陷13.8 M a以来的深水沉积受海平面相对变化的影响相对较弱,主要受古地貌背景及其变迁的控制,沉积具有继承性,与现今的沉积面貌非常相似。

珠江深水扇系统沉积和周边重要地质事件

最近的研究发现了位于南海北部珠江口外白云凹陷陆坡深水区的珠江深水扇系统。珠江深水扇系统以珠江为沉积物源、以持续深沉降的白云凹陷为沉积古地理背景、以与全球海退型海平面相反的相对海侵型海平面变化的沉积层序构成了其发育演化的特殊性，并留下了控制沉积的周边重要事件的记录。23．8Ma等界面沉积速率和岩石地球化学特征均有突变，反映出物源区的变化，可能折射出与青藏高原隆升、南海扩张有关的重要事件，使得古珠江骤然向西部高原拓展，甚至较今天的珠江流域范围还广阔；承载珠江深水扇系统的白云凹陷持续沉降形成了陆坡内盆地，导致21～10．5Ma BP多个层序深水扇垂向叠置充填的特殊沉积建造；根据60多口井资料建立的相对海平面变化曲线，具有与全球海平面变化相一致的三级旋回和不一致的二级旋回。如果能对珠江深水扇系统实施综合大洋钻探获取更为全面和准确的资料，开展珠江深水扇沉积作用与白云凹陷沉降的深部机制、珠江流域演化、海侵型相对海平面变化的耦合性等研究，将有利于揭示南海扩张、边缘海沉积、海平面变化、中国西部高原隆升事件的相关联系和形成机制。

南海北部白云深水区之基础地质

白云深水区具有复杂而特殊的地质条件:位于中生代俯冲带的构造软弱带、新生代减薄的洋陆过渡地壳和新生代盆地构造转换带,具有特殊的构造演变背景;经历了"断陷—断拗—拗陷"的沉积充填演化历史,形成了三层盆地结构;渐新世以来受到南海扩张的影响而持续沉降,具有与全球海平面变化相反的台阶式海侵型相对海平面变化特征,总体形成下粗上细的沉积充填序列。白云深水区渐新世为浅海陆架环境,发育三角洲沉积,渐新世末(23.8Ma)发生重大地质事件从此成为深水陆坡环境,发育大型珠江深水扇系统沉积。这些地质条件无疑控制和影响了白云深水区构造演变、沉积充填和油气成藏。正确认识白云深水区的基础地质条件,将有利于指导深水油气勘探。

南海北部陆坡白云深水区油气成藏条件探讨

位于南海北部陆坡深水区的白云凹陷是珠江口盆地最大的凹陷,近年来在白云凹陷北坡-番禺低隆起已有一系列天然气发现。白云凹陷有着特殊的地质条件和油气勘探意义,故此称其为“白云深水区”。区内古近系文昌-恩平组巨厚烃源岩、浅海三角洲砂岩储层和新近系陆坡大型珠江深水扇储层、东沙运动形成的大量断裂和大型底辟带的存在,以及浅层含气亮点的广泛分布和北坡-番禺低隆起大型天然气藏的发现等显示,白云深水区具有良好的油气成藏条件,有着大油气区的勘探前景。

南海东部海域自营勘探实践与成效

南海东部海域大规模的油气勘探活动始于20世纪80年代初的对外合作,通过引进国际石油公司的技术和资金开展合作勘探,探明了惠州、西江、流花等油田群,创造了该探区油气储量发现的第一个高峰,并在1996年实现了原油年产量超过1 000万m3,成为当时我国第四大原油生产基地。上世纪末期,由于勘探难度增加、勘探成效下降,许多外方合作者相继撤出合作区,合作勘探陷入低谷。2000年开始,南海东部海域展开了大规模的自营勘探,以自营促进合作。经过十余年的不断实践,在深水区勘探获得重大突破,发现了以"珠江深水扇"砂岩和以陆架边缘三角洲砂岩为储层的大、中型天然气田群;在新区、"新层系"(新近系浅层)获得勘探突破,发现了恩平油田群;同时,在勘探成熟区挖潜增产效果明显。由于自营勘探成效显著,南海东部海域油气储量发现出现了第二个高峰,为"再建一个南海东部"——到2015年实现油气产量2 000万m3(油当量)奠定了储量基础。

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。