琼东南盆地陵水组层序格架及沉积体系的时空配置关系

蔡 佳,王 华

(1.中海油研究总院,北京 100027;2.中国地质大学资源学院,湖北武汉 430074;3.中国地质大学(武汉）构造与油气资源教育部重点实验室,湖北武汉 430074）

琼东南盆地陵水组层序格架及沉积体系的时空配置关系

蔡 佳1,王 华2,3

(1.中海油研究总院,北京 100027;2.中国地质大学资源学院,湖北武汉 430074;3.中国地质大学(武汉）构造与油气资源教育部重点实验室,湖北武汉 430074）

利用层序地层学、沉积学原理和方法,对琼东南盆地古近系陵水组进行了层序划分和沉积体系时空配置关系的研究。建立了陵水组的层序地层格架,将其划分为 Els3、Els2和Els1三个三级层序,其层序和体系域变化主要受控于凹陷内沉降中心的分布位置,沉积主要受控于盆地边缘的断坡带。每个三级层序低位体系域发育局限,海侵与高位体系域发育。沉积体系构成以扇三角洲、三角洲、滨海平原和浅海为主。探讨了沉积体系的演化,总结了其时空配置关系的特点。

琼东南盆地;陵水组;层序格架;沉积体系

1 区域地质特征

琼东南盆地位于海南岛以南、西沙群岛以北的海域中。其西以①王华.琼东南盆地层序和沉积特征研究.中国地质大学(武汉）沉积盆地及矿产研究所,2004-2005.号断层与莺歌海盆地为界,东以神狐隆起与珠三凹陷相接,北临海南岛,南接永乐隆起(图1）。海域面积约6×104km2,盆地面积约4.5×104km2。前人研究资料表明琼东南盆地是一个新生代陆缘拉张型含油气盆地[1,2]。

琼东南盆地处于欧亚板块、印支板块和太平洋板块的交汇处(欧亚板块东南边缘的南海北部大陆架）,属滨太平洋构造域。琼东南盆地可进一步划分为北部坳陷带、北部隆起带、中央坳陷带和南部隆起带等①王华.琼东南盆地层序和沉积特征研究.中国地质大学(武汉）沉积盆地及矿产研究所,2004-2005.。

图1 琼东南盆地构造Fig.1 Structure in Qiongdongnan Basin

琼东南盆地古近系经历了从断陷初始裂陷到断陷全盛阶段及断陷末期的全过程,在不同演化阶段和不同构造背景下发育了多种沉积体系。盆地总体上经历了从充填一幕(始新统）的湖相到充填二幕(崖城组）的半封闭浅海—海岸平原相至充填三幕(陵水组）的扇三角洲—滨浅海相的充填演化过程(图 2）。

2 陵水组的层序地层格架

图2 琼东南盆地古近系层序地层划分Fig.2 Paleogene sequence partition of Qiongdongnan Basin

地层层序的划分与对比一直是地质学研究的基础之一[3],层序地层学的核心就是建立等时的层序地层格架[4],三级层序和最大湖泛面是要识别追踪的最关键的界面[5],层序界面的识别标志有不整合面、铁质或铝质风化壳、古土壤、底砾砂岩、深切谷及其充填物、地层接触关系、岩性及其颜色的垂向变化、沉积相变和相迁移、地层堆砌样式突变等,这些标志在野外露头及岩心上可以观察到,在测井及地震剖面上也有相应的响应[6]。在地震剖面上,层序界面主要表现为强反射,该界面之上为上超,之下为削截和顶超[7,8]。

经过解释研究区的地震剖面,在古近系识别出四个二级层序界面,陵水组(Els）在地震剖面上介于S70到S60层序界面之间,其中识别出两个三级层序界面(S62、S61,分别对应强反射界面 T62、T61）,从下向上可以化分为三个三级层序[9],即 Els3、Els2和 Els1(图 3）。

图3 琼东南盆地陵水组层序地震剖面解释Fig.3 Explanation of seismic profile for sequence of Lingshui Formation in Qiongdongnan Basin

古近系陵水组(Els）整体厚度较大,可划分为三、二、一段,每段各自构成一个三级层序。结合钻井资料的完备性和井点在研究区的位置,本文选取某典型单井进行岩心观察以及沉积体系、沉积相和层序地层分析,各三级层序的特征分述如下(图4）。

陵水组三段层序(Els3层序）是一个不完整的三级层序(即S70～S62层序）,缺少低位体系域,在地震剖面上以弱振幅、弱连续性,甚至是较杂乱反射为特征。层序下部发育海侵体系域(TST）,叠加方式以退积—加积为特征;上部发育高位体系域(HST）,叠加方式以加积为主。该高位体系域(HST）也可进一步细分为两个四级层序,下部的四级层序发育有海侵体系域(TST）和高位体系域(HST）,上部的四级层序仅发育有高位体系域(HST）。该段地层的下部(三级层序的 TST发育期）包括早期的下切水道和晚期的滨海沉积环境;上部(三级层序的HST发育期）主要发育滨海沉积环境。

陵水组二段层序(Els2层序）构成了一个独立的、仅发育高位体系域(HST）的三级层序(即S62～S61层序）,整体上叠加方式以加积为特征。该高位体系域(HST）可进一步细分为两个四级层序,它们都仅发育高位体系域(HST）。从已知的岩性、电性、古生物特征和对古水深的判别等方面认为,该段地层发育时期主要为浅海相(内浅海亚相为特征）。

陵水组一段层序(Els1层序）也是一个不完整的三级层序(即S61～S60层序）,下部发育海侵体系域(TST）,叠加方式以前积—退积为特征;上部发育高位体系域(HST）,叠加方式以前积为主;该段地层早期以滨海相的滨海砂坝为特征,晚期局部发育滨海沼泽环境。

通过分析研究,建立了陵水组层序地层格架(图5）。陵水组三个层序的层序和体系域变化主要受控于凹陷内沉降中心的分布,沉积构造演化主要由呈“帚状”、“复合叉形”排列的②号断裂系控制,并构成了沿②号断裂带呈多阶的断坡带。这些断坡带不仅控制了琼东南盆地古近系陵水组三个层序沉积时的低水位和高水位断坡带的发育,而且直接控制了各层序发育时的隆凹间隔及其古地理格局即古隆起区、滨海平原区、浅海(浅水）区和浅海(深水）区分布范围。

3 陵水组三级层序沉积体系时空配置关系

图4 1井陵水组沉积相和层序地层分析柱状图Fig.4 Sequence partition and sediment system of Lingshui Formation in well 1

图5 琼东南盆地二号断裂带陵水组断坡带型层序样式Fig.5 Sequence architecture of fault-break zones of Lingshui Formation in No.2 fault of Qiongdongnan Basin

根据地震相平面展布特征、测井曲线形态、岩心和露头精细描述及地球化学特征,结合体系域的构成样式[10],在陵水组共识别出6种沉积体系:扇三角洲、三角洲、滨海平原、浅海、半深海及碳酸盐台地。

本次研究陵水组地层以三级层序内部的体系域为单元,编制出了陵水组三段(S70～S62）的低位体系域和高位体系域,陵水组二段(S62～S61）的低位体系域和高位体系域以及陵水组一段(S61～S60）的海侵—高位体系域共五张沉积相分布图。

3.1 陵水组三段层序沉积相空间配置特征

陵水组三段层序低位体系域发育时期(图6）,低水位断坡带分布基本继承了崖城组的格局,但低水位期各深凹的分布范围明显扩大。盆地西缘、西北缘、中部和东部注入崖南凹陷、崖北凹陷、松西—松东凹陷的主水流,在低水位断坡带边缘见有大型的低位扇复合体。浅海浅水区,在低水位期则为受潮汐影响的滨海平原沉积;暴露区遭受侵蚀或剥蚀。高位体系域发育时期,此时除盆缘和盆内各凹陷周缘孤立古隆起出露水面外,其余大部分地区均覆于水下接受沉积作用。盆地的西北缘和东南缘均有大型的高位扇三角洲注入到盆内的各凹陷中,尤其是在崖南凹陷和崖北凹陷,大规模的扇三角洲自西北古隆起区越过高水位断坡带推进到浅海浅水区直至低水位断坡带内的浅海深水区。主要凹陷内由低水位和高水位断坡带所派生的梳状、叉状、帚状、反向丁字形等断裂系控制了沉积相带的细微分布。

图6 琼东南盆地陵水组三段(S70～S62）低位体系域沉积体系空间配置Fig.6 Spatial configure relation of sedimentary systems in LST of 3-section in Lingshui Formation

3.2 陵水组二段层序沉积相空间配置特征

陵水组二段低位体系域的发育时期,该阶段的隆起区样式与陵水组三段堆积的早期具有相似性,但此时盆缘和盆内的古隆起区略有变小,松东和松西凹陷基本连成一体,乐东和陵水凹陷明显扩大。在崖南凹陷的西缘或西南缘见一个中等规模的低位扇复合体;崖北凹陷和松西凹陷的西北缘有大型的扇三角洲复合体沿凹陷西北侧的低水位断坡带分布;松涛凸起带的南部也有小型的低位三角洲注入松南—宝岛凹陷中。

陵水组二段高位体系域发育阶段,对比于该层序的早期,沉积作用发生的面积进一步扩大,继承低水位水系而发育的高位扇三角洲规模有萎缩,尤其是注入松南和宝岛凹陷的高位扇三角洲,且注入崖北和崖南凹陷的高位扇三角洲规模也有减小。值得注意的是,由于陵水组二段层序发育时期,明显受潮汐作用的改造,潮汐平原的分布范围普遍较广。

3.3 陵水组一段层序沉积相空间配置特征

三陵水组一段(S61～S60）堆积时期(图7）:该阶段的古隆起区、滨海平原区、浅海(浅水）区和浅海(深水）区的空间展布样式与陵水组三段、陵水组二段的低位体系域相似,但其盆内隆起区被淹没更广(即面积更小）,而在隆起区的周缘,即各凹陷断坡带内的水深却有明显的增大(均为浅海的深水环境）。

注入崖南凹陷的物源明显减弱,仅见小型的高位三角洲(为水下部分）,在乐东凹陷的北部边缘,也发育有规模很小的扇体。但自盆地西北缘注入崖北凹陷和松西凹陷及自盆地东南边缘注入宝岛凹陷和乐东凹陷的高位扇三角洲的规模明显扩大,显示物源体系仅限于盆地的边缘,而盆内的孤岛隆起区其周缘仅发育滨岸滩相或局部滨海平原沉积。

图7 琼东南盆地陵水组一段(S61～S60）高位体系域沉积体系空间配置Fig.7 Spatial configure relation of sedimentary systems in HST of 1-section in Lingshui Formation

4 结论与认识

琼东南盆地古近系陵水组地层由3个三级层序组成,其层序和体系域变化主要受控于凹陷内沉降中心的分布,沉积主要受控于盆地边缘的断坡带。

在陵水组三个层序中,低位体系域发育较局限,海侵与高位体系域发育,不易区分,而盆地内整个陵水组时期沉积构成以扇三角洲、三角洲、滨海平原和浅海为主,说明此时盆地在不断沉降的同时发生海侵,海域面积扩大。体系域内沉积体系的类型与崖城层序组相比发生了变化,由南北及盆地内凸起供源演化为南北供源,凸起物源消失。

陵水组沉积体系的空间配置有以下几个特点:(1）具有多个次级沉积中心(或物源汇聚中心）;(2）具有典型伸展断陷盆地的沉积充填特征;(3）盆地发育四大物源区;(4）受到复杂断坡带对砂分散体系的控制;(5）充填演化受海平面上升或海侵影响。

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The temporal and spatial configure relation of sedimentary systems and sequence stratigraphic framework of Lingshui Formation in Qiongdongnan Basin

Cai Jia1,Wang Hua2,3

(1.CNOOC Research Institute,Beijing 100027;2.Faculty of Earth Resources,China University of Geosciences,Wuhan Hubei 430074;3.Ministry of Education Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources,China University of Geosciences,Wuhan Hubei430074）

Based on the principles of sequence stratigraphy and sedimentology,sequence-stratigraphic framework of Lingshui formation in Qiongdongnan Basin was established,and the temporal and spatial configure relation of sedimentary systems were also studied.The Lingshui Formation was classified into three tertiary sequences.The sequences and system tracts were controlled by distribution of the subsidence centers.And the deposition was mainly controlled by the fault-break zones in the basin boundary.Each LST are limitedly developed,and the TST and HST are well-developed.There are six depositional systems in this area,they are fan delta,delta,coastal plain,and shallow sea respectively.The evolution of the depositional system was studied and the characteristics of the temporal and spatial relation was summarized.

Qiongdongnan Basin;Lingshui Formation;stratigraphic sequence framework;depostional system

TE121.3+4

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2011.01.016

1008-2336(2011）01-0016-06

国家自然科学基金资助项目“典型断陷富油气凹陷层序构成样式的差异性研究”(40872077）。

2010-08-06;改回日期:2010-11-05

蔡佳,男,1982年生,地质工程师,主要从事石油天然气综合地质工作。E-mail:caijia2@cnooc.com。