南海北部⼤陆边缘深⽔区下陆坡盆地沉积特征_唐勇
第36卷第5期地球科学—
——中国地质⼤学学报Vol.36 No.52 0 1
1年9⽉Earth Science—Journal of China University
of Geosciences Sep
t. 2 0 1 1doi:10.3799/dq
kx.2011.091基⾦项⽬:“973”南海⼤陆边缘新⽣代层序地层与沉积演化(No.2007CB41170301);基本科研业务费专项资⾦项⽬南海中北部深⽔区下陆坡盆地的沉积特征与沉积充填研究(No.JG1007);外⼤陆架、专属经济区划界⽀撑技术(No.200805078
);海底地震仪/磁⼒仪产品化及⽰范应⽤(No.201205037);外⼤陆架划界与海底资源关系评估辅助决策系统研制和⽰范应⽤(No.201205003).
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作者简介:唐勇(1974-),男,研究员,主要从事海洋地球物理和沉积盆地分析.E-mail:yty
@hz.cn南海北部⼤陆边缘深⽔区下陆坡盆地沉积特征
唐 勇1,2
,黎明碧2,⽅银霞2,何 敏3,吴招才2,丁巍伟2
1.中国地质⼤学资源学院,湖北武汉430074
2.国家海洋局第⼆海洋研究所海底科学重点实验室,浙江杭州3100123.
中国海洋⽯油有限公司深圳分公司技术部,⼴东深圳510240摘要:为了解南海北部下陆坡深⽔盆地的沉积特征和地层分布对构造环境的影响,利⽤973、SO49等航次所获得的地震测线,
对南海北部⼤陆边缘深⽔区下陆坡盆地新⽣代地层层序进⾏了划分,并与北部的⽩云凹陷的层序进⾏了对⽐,识别出了8套地震反射层组,⾃上⽽下地层时代分别为上新世-第四纪(N2-Q)、晚中新世(N31)、中中新世(N21)、早中新世(N1
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1)、晚渐新世(E23)、晚始新世-早渐新世(E32-E13)、中始新世(E22)和古新世-早始新世(E1-E1
2).在此基础上,对荔湾和潮南坳陷南部深⽔区内主要层组的沉积特征和沉积充填作了初步分析,认为南海中北部下陆坡区的构造演化可以分为3个阶段,分别为古新世-
早渐新世的断陷-断坳陆相湖盆沉积阶段、晚渐新世的裂陷-坳陷过渡阶段以及新近系以来的热⼒学沉降半深⽔-深⽔沉积阶段,沉积环境经历了河流-湖泊-浅海-深海的演化过程.关键词:南海北部下陆坡;荔湾坳陷;构造;沉积;海洋地质.
中图分类号:P736.21⽂章编号:1000-2383(2011)05-0869-08收稿⽇期:2010-12-19
Characteristics of Lower Slope Basin in Northern Continental Marg
画三角龙in of South China SeaTANG Yong1,2,LI Ming
-bi 2,FANG Yin-xia2,HE Min3,WU Zhao-cai 2,DING Wei-wei 2
1.Faculty of Earth Resources,China University
of Geosciences,Wuhan 430074,China2.The Second Institute of Oceanography,State Oceanic Administration(SOA),Hangzhou 310012,China3.Technical Dept.,China National Offshore Oil Corp
oration Limited,Shenzhen 510240,ChinaAbstract:The Cenozoic stratigraphic interpretation of lower continental s
lope in the northern South China Sea is studied andcompared with Baiyun sag,to understand the sedimentary characteristics and stratigraphic distribution of deep water basin forenvironmental impact of construction,based o
n the seismic profiles acquired by SO49and 973cruises.The Cenozoic sedimentsof lower continental slope in southern Baiyun sag can be divided into eight stratas,namely,Pliocene-Quaternary,Late Miocene,Middle Miocene,Early Miocene,Late Oligocene,Late Eocene-Early Oligocene,Middle Eocene,Paleogene-Early Eocene.Thetectonic evolution of lower continental slope depressions can be divided into following stages:rifting,rifting-depression transi-tional and depression stages,while their depositional environments change from river to shallow marine and abyssa1,which re-sults in different topography in different stages.The topographic evolvement in the study area includes three stages,that is,Neocene to present,Late Oligocene,Early
Oligocene and Paleogene.Key
words:lower continental slope in northern South China Sea;Liwan Sag;tectonics;sedimentation;marine geology.南海北部⼤陆边缘处于欧亚板块、
印-澳板块和太平洋板块这3⼤板块之间,
经历了⾮常复杂的地质作⽤,在张裂过程中,陆架和陆坡上形成了⼀系列新⽣代沉积盆地,主要包括琼东南盆地、珠江⼝盆
地、台西南盆地等,这些盆地中充填了巨厚的新⽣代河湖相、
海陆过渡相、浅海相和深海相沉积,直接记录了南海⼤陆边缘张裂和海盆扩张的演化历史.前⼈通过对珠江⼝等陆架盆地的地层分布、沉积特征、
地球科学———中国地质⼤学学报第36卷
沉积过程和构造演化的深⼊研究,建⽴了陆架盆地的层序地层格架和沉积模式等(杨少坤等,1996;陈长民等,2003);在海盆区,根据区域构造活动⾯在较⼤的地层时代单元内进⾏了地震层
序的划分(黎明碧等,2002).部分学者通过对南海深⽔扇的研究,在⽩云深⽔陆坡区发现了珠江深⽔扇系统,认为⽩云凹陷具有3重沉积结构,解释了渐新世以来深⽔扇储层分布和扇体的内幕结构(彭⼤均等,2004;庞雄等,2006,2007;柳保军等,2007).但是,对下陆坡盆地的沉积特征和地层分布对构造环境变化的响应研究,以及对海盆与陆坡-陆架的地层层序和沉积演化的深⼊研究中还存在薄弱的环节.
本⽂利⽤国家重点基础研究发展规划项⽬“中国边缘海的形成演化及重要资源的关键问题”973地震航次,以及国家海洋局第⼆海洋研究所通过国家专项所采集的地震测线,对研究区的新⽣代地层进⾏了地层层序划分,并结合ODP184航次的1148钻孔及中国海洋⽯油公司南海东部公司的LW3-1-1井的分析结果进⾏了对⽐,分析了本区下陆坡盆地的沉积及演化特征,并对下陆坡盆地的油⽓资源进⾏了初步讨论.
1 区域地质背景
本⽂的研究重点位于南海东北部⼤陆边缘的下陆坡(图1),潮南坳陷以南的隆起区域,属于珠江⼝盆地南部坳陷带深⽔区的⼀部分,是连接南海北部⼤陆坡-海盆的枢纽带和洋陆的过渡区.研究区以北、东北为发育中⽣代残留坳陷的东沙隆起、潮汕坳陷和台西南盆地,西北为新⽣代沉积巨厚且发育了断陷、断拗、拗陷3重结构的⽩云凹陷,以西为神狐-⼀统暗沙隆起中部,以南为东部次海盆(彭⼤均等,2004).
研究区⾃由空间重⼒异常(图2)正负相间分布,异常幅值变化较⼤,从+65mGal到-65mGal变化,隆起与凹陷特征明显.异常⾛向NE向和近NW向为主;⽩云凹陷表现为明显的负异常,幅值为-5~-45mGal之间;测区的南部和东南部为⼀条EW⾛向重⼒负异常低值带,处于下陆坡与洋盆之间,是被动⼤陆边缘重⼒效应的反映,也是洋盆接受陆源沉积最多的地⽅,异常变化范围在-40~0mGal之间,明显低于陆架和海盆的重⼒异常,与北⾯的⽩云凹陷的重⼒异常低值相当.陆坡上⽩云凹陷的重⼒异常低值范围较⼤,最低可达-40mGal
,
图1 南海北部地形
Fig.1Topographic map of northern South China Sea
属于研究范围发育完整的沉积凹陷.相对⽽⾔,下陆坡上荔湾坳陷的重⼒异常低值范围较⼩,异常变化范围在-30~-20mGal之间,异常形态平缓,像是⽩云凹陷朝东南⽅向延伸的残留部分.南北岩浆岩隆起位于⾼值正异常带,呈NNW-SEE向分布,潮汕坳陷处于⾼值正异常带,潮南坳
陷处于低值负异常带,在潮汕坳陷的东南侧,重⼒异常低值带发育完整,主体分割成3段,3个次凹陷中⼼低值约为-40mGal;同时,在隆起⼭体的外缘边上也分布有更次⼀级的凹陷中⼼,凹陷中⼼低值约为-30mGal.
形容早晨的句子研究区西北⽩云凹陷为地磁异常变化区域(图2),其西南为地磁异常⾼值带,取值0~300nT;研究区中部潮汕坳陷和潮南坳陷及以南隆起地区为地磁异常平静带,在0nT上下平缓变化,属于南海北部磁静带区域,以南为海盆区,出现磁条带.对照重、磁异常特征,可能意味着在⽩云凹陷和荔湾坳陷西南侧存在NWW⾛向的⾛滑断层,使得荔湾坳陷以南、潮汕坳陷东南的深⽔凹陷地层,包括有可能存在的中⽣代地层,与⽩云凹陷和荔湾坳陷具有某种程度的可⽐性,地层和基底特性得到延续.
黄精的功效及用途2 沉积盆地地震层序界⾯的划分与地震反射特征
应⽤ODP1148钻孔及北部陆源区域的LW3-1-1井、LH19-4-1井、PY33-1-1井等过井剖⾯(图1所⽰1512和1569测线,中海油东部公司提供,何敏)和邻近剖⾯对北部陆架和陆坡区进⾏了层序界⾯的标定.由于海盆区缺乏钻井资料,在与陆源区⼤量地震资料及⽯油公司钻井的对⽐的基础上,根据地震反射特征,包括连续性、振幅、频率、反射终⽌(如上超、削截、下超、剥蚀、下切⾕)、波阻抗反演
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第5期 唐勇等:
南海北部⼤陆边缘深⽔区下陆坡盆地沉积特征图2 研究区域的空间重⼒异常和磁⼒异常
Fig.2Free-air gravity anomaly and magnetic anomaly of study
are
a图3 荔湾坳陷NH4测线下陆坡地震剖⾯(
测线位置见图1)Fig.3Line NH4seismic profile in lower slope of Liwan sag
等,对研究区新⽣代沉积进⾏了地层层序划分,并识别出了8套地震反射层组,⾃上⽽下地层时代分
别为上新世-第四纪(层组I)N2-
Q、晚中新世(层组II)N31、中中新世(层组III)N2
1、早中新世(层组IV)N11、晚渐新世(层组V)E2
3、晚始新世-早渐新世(层组VI)E32-E13、中始新世(层组VII)E22和古新世-早
始新世(层组VIII)E1-E1
2(
图3).层组I(N2-
Q):层序的地震反射特征主要表现为⼀套⾼频平⾏连续强振幅反射,韩国衣服
具有平⾏结构,底部界⾯为2~3个相位组成的连续强反射,近平⾏于海底反射⾯,平均速度1.5~1.6km/s,与下伏地层整合接触,界⾯以下为⽔平、弱反射或⽆反射的透明层,
横向上易于追踪,该层序底界⾯穿过潮南坳陷及海盆的NH3测线⼀直延伸到海盆,
在海盆⾥由⼀系列的强⾼频振幅平⾏于海底的相位组成,界⾯以下为弱-空⽩振幅反射组成,沉积厚度逐渐从下陆坡到海盆加厚.
在研究区中西部则在海盆附近的隆起上与基底重合.研究区内的97301A测线过1148钻孔,通过1148钻孔时深转换曲线在过井的地震剖
⾯标定,⼤致位于浮游有孔⾍化⽯带N17顶部-N18
带和钙质超微化⽯NN12-NN13带(或CN10带)内,对应的地层年龄在5.07~5.55Ma之间.该界⾯区域上相当于珠江⼝盆地的地震反射界⾯T1(陈长民等,2003),是万⼭组和粤海组的界⾯,也是中新世和上新世的分界⾯.
根据地震测⽹内层序界⾯的连续追踪与对⽐,本⽂将层组I底界的年龄值定为5.5Ma.
层组II(N3
1)
:该层组的地震反射以中-低频、弱振幅和不连续反射为主,局部为连续中等振幅反射,
底部界⾯为2~3个相位的连续振幅反射,界⾯之上为连续的空⽩反射,平均速度1.6~1.8km/s
,在隆起区以南部分区域与下伏界⾯N2
1界⾯呈不整
合接触,
海盆可连续追踪,界⾯易于识别.界⾯上发育上超、界⾯下有明显削蚀,并伴有基性岩浆活动,为区域性的不整合⾯,可与北部陆架地区对⽐,也称为东沙运动.通过1148钻孔的过井剖⾯标定,该层序界⾯位于钙质超微化⽯NN8带(或CN6带)内和浮游有孔⾍N14带中部,综合2种化⽯带的年龄为10.38~11.00Ma(龚再⽣等,1997);与珠江⼝盆地的T2反射⾯可追踪对⽐,与全球海平⾯变化旋回的同期层序界⾯年龄基本⼀致,根据LH19-4-1井对其上的最⼤海泛⾯MFS10.0的标定,
此界⾯为中中新世与晚中新世的分界⾯.
综上所述,本⽂采⽤珠江⼝盆地层序界⾯的年龄值,将潮南坳陷南部深⽔区层组II底界⾯的年龄也确定为10.5Ma.
层组III(N2
1)
:中中新世沉积的地震反射以中频、弱振幅连续反射为主,与上下地震反射难于识
别,底部为连续弱振幅空⽩反射,⼀般由2个相位组
成,在局部凹陷边界下超于N1
1底界⾯上;
通过11481
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地球科学—
——中国地质⼤学学报第36
卷
图4 SB23.8层序界⾯在波阻抗剖⾯上的特征(973-
01测线,测线位置见图1
)Fig.4The characteristics of SB23.8seq
uence interface inimp
edance profile钻孔的地震剖⾯时深转换后标定,⼤致位于超微化⽯NN4带中部和浮游有孔⾍N8带的下部(Li etal.,2004;Su et al.,2004),年龄为16.4Ma,相当于中新世沉积间断MHS5.LH19-4-
1井也将该层序标定为16.5Ma,该界⾯⼤致相当于珠江⼝盆地的T4反射⾯和早中新世和中中新世的分界⾯,位于珠江组的上部.该层序界⾯在南海北部盆地也可进⾏区域对⽐,
且可与全球海平⾯变化曲线的同期层序界⾯进⾏对⽐.本⽂将界⾯年龄定为16.5Ma.
层组IV(N1
1)
:早中新世沉积的地震反射以中频、中-强振幅、连续性好的反射为主,隆起区出现
弱振幅和不连续反射或空⽩反射,底部界⾯为连续、强-极强振幅反射,界⾯上可见上超反射特征;早中新世与晚渐新世的分界⾯为强振幅双相位不规则弯曲状-双透镜状的反射⾯,明显区别于上覆与下伏地层的弱震幅反射⾯.
此界⾯⼀般由2~3个相位组成,中频、连续性中等-好,振幅强-极强.平均速度1.8~2.5km/s
,陆坡-海盆速度增⼤,在波阻抗剖⾯上表现为极强的阻抗界⾯(
图4),界⾯上下反射⾯貌差异⼗分明显,
界⾯上为较⾼频连续⽔平反射,陡坡部位发育滑塌引起的杂乱反射,界⾯下为中-低频连续性较差的强-极强反射.在朝海盆⽅向的隆起区界⾯上有明显上超,界⾯下为削截,⼩凹陷地区界⾯上下地层呈⾼⾓度不整合接触,是⼀个区域性不整合⾯.通过1148钻孔的过井地震剖⾯时深转换标定,⼤
致对应超微化⽯NN1带中部和浮游有孔⾍N4带的底部(龚再⽣等,1997),年龄为23.8Ma
,与中新世和渐新世之间的沉积间断MHS1(或OHS4)相当,该间断代表了渐新世和中新世间的不整合⾯;LH19-4-1井、PY33-1-1井和LW3-1-
1
井将图5 东沙隆起以南神狐组和⽂昌组地震反射特征(973-
01测线,测线位置见图1
)Fig.5Seismic reflect character of Shenhu and Wenchang
sequence in South Dong
sha rise该层序标定为23.8Ma,部分学者认为23.8Ma代表⼀个重⼤的地质事件———⽩云运动,该界⾯⼤致相当于珠江⼝盆地的T6反射⾯和早中新世和晚渐新世的分界⾯,也是珠海组和珠江组的分界⾯(彭⼤均等,2004;庞雄等,2006,2007;柳保军等,2007).
层组V(E2
3)
:晚渐新世沉积的地震反射在凹陷和隆起上的断陷内以低-中频、中-强振幅反射为主,连续性较好,在海盆局部凹陷⾥零星出现.荔湾坳陷以东地区局部为弱振幅或空⽩反射,连续性差.该层序⼤致相当于珠江⼝盆地的珠海组,是珠江⼝盆地由半封闭海湾向开放海转化的时期,⼴泛发育以砂泥岩为主的滨-浅海相沉积,根据LW3-1-
1井、LH19-4-1井、PY33-1-1井等过井剖⾯的层序年代确定为T7界⾯,利⽤地震测⽹及反射特征和全球海平⾯变化旋回的对⽐,界⾯年龄可定义为30Ma.
自然灾害英语层组VI(E32-E1
3)
:晚始新世-早渐新世的沉积受北东向断裂控制的分隔半地堑充填,地震反射以⼀套低频-极低频、
强-极强性振幅、连续性相对较好的反射为主,局部杂乱或空⽩反射(图5).
房屋拆除层速度⼤约为2.8~3.4km/s,隆起区沉积厚度较⼩且分布⾮常局限.该层序相当于珠江⼝盆地的恩平组,是珠琼运动⼆幕后南海北部陆缘的⼜⼀次断陷活动期.在⽩云7-1-1井、PY33-1-1井钻遇的恩平组以厚层泥岩和砂泥岩互层为主,底界⾯为T8(李平鲁,1993;秦国权,2000),李平鲁(1993)