南海北部陸坡白云凹陷13.8Ma深水扇沉積

劉 軍，龐 雄，顏承志，柳保軍，李元平

(中海油深圳分公司，廣東 廣州 510240)

南海北部陸坡白云凹陷13.8Ma深水扇沉積

劉 軍，龐 雄，顏承志，柳保軍，李元平*

(中海油深圳分公司，廣東 廣州 510240)

運(yùn)用層序地層學(xué)的方法對(duì)珠江口盆地白云凹陷13.8 Ma以來的深水扇進(jìn)行分析，建立了淺海、陸架區(qū)的沉積物(高位時(shí)期)與深水沉積(低位時(shí)期)之間的聯(lián)系，進(jìn)而研究了白云凹陷13.8 Ma以來的深水扇體的巖性和沉積物組成，此方法對(duì)于預(yù)測(cè)不同深水沉積單元的巖性和預(yù)測(cè)深水沉積系統(tǒng)的沉積物粒度及潛在儲(chǔ)層的質(zhì)量有重要意義。深水油氣勘探的關(guān)鍵是精確地預(yù)測(cè)深水沉積儲(chǔ)層，白云凹陷深水勘探有別于淺水陸架勘探，應(yīng)先預(yù)測(cè)深水目標(biāo)的巖性特征和儲(chǔ)層條件，再進(jìn)行地球物理、圈閉評(píng)價(jià)等工作的勘探流程。

深水扇沉積;層序地層;深水勘探;白云凹陷;南海北部

引 言

南海北部深水區(qū)白云凹陷已經(jīng)獲得了荔灣3－1構(gòu)造的重大天然氣發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了深水油氣勘探的重大突破，具有里程碑的意義，正成為世界深水油氣勘探的新熱點(diǎn)地區(qū)［1］。前人應(yīng)用層序地層學(xué)方法把白云凹陷距今21～10.5 Ma的地層劃分為6個(gè)三級(jí)層序，并指出各層序相應(yīng)的體系域內(nèi)均發(fā)育深水扇沉積，白云凹陷13.8 Ma時(shí)期的陸架坡折帶位于白云凹陷北坡到番禺低隆起南緣一帶，此時(shí)白云凹陷大部分地區(qū)位于陸架坡折帶下方，發(fā)育多個(gè)深水扇沉積［2－3］。該文應(yīng)用層序地層學(xué)方法對(duì)13.8 Ma時(shí)的深水扇體進(jìn)行研究，分析其油氣勘探前景。

1 地質(zhì)概況

白云凹陷位于南中國(guó)海北部大陸邊緣的陸坡區(qū)、香港以南250 km外的深水海域，水深為200～3 000 m，是珠江口盆地南部的巨型凹陷，面積超過2×104km2。新生代沉積厚度超過11 km，由古近系斷陷期河湖相沉積向上演變?yōu)樾陆导暗谒南档年懫律钏练e。多年來的勘探實(shí)踐表明，白云凹陷深水區(qū)具有巨大的油氣資源和勘探潛力［4－6］。

2 白云凹陷層序地層特征

2.1 SB13.8(13.8 Ma)層序界面的確認(rèn)

層序界面的識(shí)別是層序地層格架建立的基礎(chǔ)，陸架邊緣到陸坡的三級(jí)層序界面有豐富的表現(xiàn)內(nèi)容，依據(jù)陸架邊緣一系列三角洲前積反射頂面，中上陸坡區(qū)的峽谷水道、削蝕、海岸上超，下陸坡區(qū)由多個(gè)相位組成的丘狀反射地質(zhì)體等沉積組合在地震剖面上的特殊表現(xiàn)界定層序界面。SB13.8(13.8 Ma)層序界面的識(shí)別和解釋遵循層序界面各種識(shí)別標(biāo)志，在層序界面之下，早期高位體系域地震前積反射特點(diǎn)易于辨認(rèn)追蹤 (圖1AA');在陸架坡折帶下方的上陸坡區(qū)發(fā)育主供給水道，穩(wěn)定供源的供給水道在地震剖面上表現(xiàn)為明顯的線性下切溝槽 (圖1BB');在下陸坡底水道口位置為一沉積充填體構(gòu)成的深水扇。中—下扇區(qū)的扇朵葉體在地震剖面上顯示了總體的丘狀外形，內(nèi)部平行連續(xù)強(qiáng)振幅反射，而且扇朵葉體自水道口向扇緣表現(xiàn)為厚度逐漸減小，反射相位逐漸收斂的特征 (圖1CC')。

圖1 SB13.8層序界面上下的地震反射特征

2.2 13.8 Ma陸架坡折帶的識(shí)別

深水區(qū)的有利儲(chǔ)層主要分布在低位體系域中，其中以重力流沉積的儲(chǔ)層最為有利。陸架坡折帶的類型、位置、特征對(duì)于低位沉積體系的影響非常明顯，因此，陸架坡折帶的識(shí)別對(duì)于層序地層學(xué)的研究非常重要。從分析現(xiàn)代海底的陸架坡折帶的特征入手，來探討地質(zhì)時(shí)期層序界面的陸架坡折帶的識(shí)別方法。如圖2所示，陸架到上陸坡具有較明顯的地形坡度角變化，從平緩的陸架過渡到稍大坡度的上陸坡。研究區(qū)內(nèi)海底峽谷非常發(fā)育，峽谷所發(fā)育的部位為海底坡度較大的地區(qū)，坡度較小的地區(qū)峽谷不太發(fā)育。從近海底地層的地震反射特征來看，坡度較小的地區(qū)地震反射連續(xù)性好，波組特征穩(wěn)定;坡度較大的地區(qū)，由于發(fā)生垮塌、變形，地震反射連續(xù)性變差，波組特征很不穩(wěn)定。通過上述總結(jié)表明，發(fā)育峽谷的地區(qū)一般為陸坡區(qū)，地震反射連續(xù)性差，波組特征不穩(wěn)定的地區(qū)也處于陸坡區(qū)，陸架坡折線必然處于這些地區(qū)之上。根據(jù)對(duì)現(xiàn)代陸架坡折特征及可能的陸架坡折模型的分析，結(jié)合以下3個(gè)方法識(shí)別了SB13.8的陸架坡折帶。

圖2 白云凹陷某測(cè)線現(xiàn)代海底及淺層陸架坡折特征

(1)地層厚度上有相對(duì)明顯的增大。陸架坡折帶之下水體變深明顯，可容空間變大，在海平面下降的過程中沉積充填的地層厚度一般也較大。

(2)地層產(chǎn)狀明顯變化。地震反射界面的繞曲度明顯增大。由于陸架坡折帶的存在，三角洲沉積體推進(jìn)到陸架坡折帶時(shí)，容易形成沉積陡坡，形成從緩坡到陡坡的變化。

(3)上超點(diǎn)的存在。陸架坡折帶之下的低位沉積體充填到陸架坡折時(shí)，易于形成沉積地層上超，在地震反射剖面上，形成上超點(diǎn)。

3 層序格架內(nèi)各沉積體的響應(yīng)關(guān)系

等時(shí)層序格架的建立，代表沉積古地理環(huán)境的恢復(fù)，意味著可以像觀察現(xiàn)代各種沉積作用的展布一樣重塑地質(zhì)歷史某個(gè)時(shí)期同時(shí)發(fā)生的各種沉積相帶展布和隨時(shí)間發(fā)生的演變關(guān)系，從而清楚地揭示各種沉積相帶及其相互聯(lián)系。

為了預(yù)測(cè)低位時(shí)期深水扇體的沉積物組成，必須注重研究下伏高位時(shí)期濱岸的沉積特征及沉積物分布，Muntingh和 Brown等［7－8］概述了高位體系域淺海和陸架邊緣沉積中心與隨后低位體系域沉積的關(guān)系(圖3)。

在地震剖面上，深水系統(tǒng)富砂和富泥沉積有類似的特征，很難區(qū)分，因此，為了分析不同低位體系域，必須認(rèn)識(shí)外陸架—陸架邊緣高位濱岸沉積物的分布，特別是沉積物粒度和沉積物輸送系統(tǒng)的特征。在圖3中，從左到右表現(xiàn)為傾向供給的三角洲系統(tǒng)、走向供給的富砂濱岸和小型三角洲、走向供給富泥的海岸、潮汐/河流/波浪混合沉積、后來陸坡區(qū)相應(yīng)發(fā)育的低位深水系統(tǒng)的組成和粒度變化。特別是，高位傾向供給的河流軸線下方產(chǎn)生一個(gè)富砂的深水系統(tǒng)，這與Vail模式相一致。相反，其他的岸線在海平面相對(duì)下降時(shí)產(chǎn)生了不同的深水沉積類型。因此在深水勘探中，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)高位體系域和隨后的低位體系域之間的成因聯(lián)系，而不應(yīng)該把重點(diǎn)放在2個(gè)層序界面之間，也就是說應(yīng)該建立跨層序界面的高位和低位沉積之間的聯(lián)系?；诖朔椒ǎ瑢?duì)SB13.8界面之上深水扇體的沉積組成進(jìn)行了研究。

圖3 陸架邊緣沉積系統(tǒng)和與之相對(duì)應(yīng)的低位沉積之間的關(guān)系

研究區(qū)內(nèi)主要為陸架、陸坡2個(gè)沉積單元，水道、砂體比較發(fā)育 (圖4)。東部多條剖面可見前積現(xiàn)象，但是規(guī)模都很小，為小型疊瓦狀前積特征 (圖1中AA'剖面)。根據(jù)地震剖面上的前積反射結(jié)構(gòu)及鉆井儲(chǔ)層特征分析，認(rèn)為三角洲前積體已到達(dá)陸架邊緣。陸架坡折帶呈北東東向展布，13.8 Ma時(shí)期海平面下降幅度較大，為全球性的強(qiáng)制性海退面，三角洲砂體向白云凹陷推進(jìn)較遠(yuǎn)，從而陸架邊緣坡折帶向南推進(jìn)程度較大。據(jù)前文所述方法，確定了13.8 Ma陸架坡折的位置 (圖4中的粉色線)。

在陸坡區(qū)內(nèi)水道峽谷發(fā)育，以南北走向?yàn)橹?，峽谷與兩側(cè)及其下的地震相特征明顯不協(xié)調(diào)，峽谷內(nèi)一般為雜亂反射或者空白反射，呈突變接觸 (圖1中BB'剖面)。水道下方扇朵葉體的空間形態(tài)多為丘狀外形，四面收斂下超，核心部分厚度大，地震反射較連續(xù)，成層性較強(qiáng)，中低頻率，振幅較強(qiáng)，向扇邊緣振幅逐漸減弱，反映了在盆地相對(duì)平靜的環(huán)境下接受重力流沉積的過程 (圖1中CC'剖面)?？傮w上來說，扇體為多期扇朵葉疊置的復(fù)合扇體(圖4中的Ⅰ～Ⅳ)。根據(jù)現(xiàn)有地震資料不一定能夠追蹤到朵葉體的尖滅點(diǎn)，朵葉體可能延伸很遠(yuǎn)，并逐漸與層序底界平行，但扇體具有明顯的減薄收斂趨勢(shì)。供給水道和其下方的深水扇體具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以很清晰地看出C1～C9為深水扇復(fù)合體Ⅳ的供給水道。由于白云凹陷北坡已有鉆井，統(tǒng)計(jì)了各井SB13.8界面以下的高位沉積時(shí)期的含砂率，最大可達(dá)50%。據(jù)此推測(cè)，由于具有砂質(zhì)背景作為供源體，深水扇體存在砂巖儲(chǔ)層的可能性非常大，具有良好的儲(chǔ)集條件。

13.8 Ma時(shí)海平面下降幅度較大，陸架區(qū)高位砂體發(fā)育，陸架邊緣前積體推進(jìn)到了陸架坡折。低位體系域內(nèi)的峽谷水道—深水扇和低位進(jìn)積楔狀體等重要沉積單元特征明顯。SB13.8層序界面之上的丘狀反射特征明顯，深水扇可靠。古珠江及其珠江三角洲為物源背景，陸坡峽谷水道為供源通道，水道下方深水扇沉積物的卸載源—渠—扇淵源關(guān)系特征清楚。

綜上所述，SB13.8之上的深水扇體是中新統(tǒng)最具有勘探潛力的儲(chǔ)層。

圖4 SB13.8界面上下地質(zhì)體反射結(jié)構(gòu)響應(yīng)關(guān)系

4 結(jié)論

(1)依據(jù)陸架邊緣一系列三角洲前積反射頂面，中上陸坡區(qū)的峽谷水道、削蝕、海岸上超，下陸坡區(qū)由多個(gè)相位組成的丘狀反射地質(zhì)體等沉積組合在地震剖面上的特殊表現(xiàn)界定了層序界面SB13.8。

(2)根據(jù)對(duì)現(xiàn)代陸架坡折特征及可能的陸架坡折模型的進(jìn)行分析，提出了地質(zhì)歷史時(shí)期陸架坡折帶判定方法，并識(shí)別了13.8 Ma時(shí)期的陸架坡折帶。

(3)通過層序地層學(xué)的方法，建立了SB13.8層序界面之下的高位體系域和之上的低位體系域之間的成因聯(lián)系，預(yù)測(cè)了深水扇體的巖性和沉積物組成，認(rèn)為SB13.8之上的深水扇體是中新統(tǒng)最具有勘探潛力的儲(chǔ)層。進(jìn)而提出應(yīng)先預(yù)測(cè)深水目標(biāo)的巖性特征和儲(chǔ)層條件，再進(jìn)行地球物理、圈閉評(píng)價(jià)等工作的勘探流程。

［1］朱偉林.南海北部深水區(qū)油氣勘探關(guān)鍵地質(zhì)問題［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2009，83(8):1059 －1064.

［2］龐雄，申俊，袁立忠，等.南海珠江深水扇系統(tǒng)及其油氣勘探前景［J］.石油學(xué)報(bào)，2006，27(3):11－15.

［3］龐雄，陳長(zhǎng)民，彭大鈞，等.南海珠江深水扇系統(tǒng)的層序地層學(xué)研究［J］.地學(xué)前緣，2007，14(1):220－229.

［4］龔再升，李思田，謝泰俊，等.南海北部大陸邊緣盆地分析與油氣聚集［M］.北京:科學(xué)出版社，1997:1－126.

［5］陳長(zhǎng)民，施和生，許仕策，等.珠江口盆地(東部)第三系油氣藏形成條件［M］.北京:科學(xué)出版社，2003:1－30.

［6］連世勇，何敏，龐雄，等.珠江口盆地深水區(qū)白云凹陷始新世洼陷結(jié)構(gòu)研究［J］.石油學(xué)報(bào)，2007，28(3):13－16.

［7］Muntingh A，Brown L F.Sequence stratigraphy of petroleum plays，post－ rift Cretaceous rocks(lower Aptian to upper Maestrichtian)，Orange Basin，western offshore，South Africa［J］.AAPG Memoir 58，1993:71 － 98.

［8］Brown L F，et al.Sequence stratigraphy in offshore South African divergent basins［J］.AAPG Studies in Geology 41，1996:184 －189.

13.8Ma deep－water fan deposit in the Baiyun sag on the north continental slope of South China Sea

LIU Jun，PANG Xiong，YAN Cheng－zhi，LIU Bao－jun，LI Yuan－ping

(Shenzhen Branch of CNOOC，Guangzhou，Guangdong510240，China)

The deep－water fan since 13.8 Ma in the Baiyun sag of the Pearl River Mouth Basin is analyzed using sequence stratigraphy method．The relationship between shallow water and continental shelf sediments(highstand)and deep water sediments(lowstand)is established to study the lithology and sediment composition of the deep－water fan since 13.8 Ma in the Baiyun sag．This method is of great significance to prediction of the lithology and sediment grain size in deep water unit as well as the quality of potential reservoir．Accurate prediction of deep－water reservoir is critical in deep－water petroleum exploration．For Baiyun sag，exploration process is different from that in shallow water continental shelf．The lithology and reservoir conditions of a deep－water target are predicted first，and geophysics and trap evaluation are conducted subsequently．

deep－water fan deposit;sequence stratigraphy;deep－water exploration;Baiyun sag;the north of South China Sea

TE121.3

A

1006－6535(2011)04－0039－04

20101201;改回日期20101227

國(guó)家重大科技專項(xiàng)“南海北部深水區(qū)富烴凹陷識(shí)別、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、烴類檢測(cè)技術(shù)”(2008ZX05025－003)、“荔灣3－1油氣勘探及儲(chǔ)量評(píng)價(jià)技術(shù)”(2008ZX05056－001);國(guó)家重大科技專項(xiàng)子課題“南海北部深水區(qū)東部有利區(qū)帶預(yù)測(cè)與目標(biāo)評(píng)價(jià)”(2008ZX05025－006－03)、“深水區(qū)地震綜合解釋及有利圈閉優(yōu)選”(2008ZX05025－001－010)

劉軍(1978－)，男，工程師，2007年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)能源地質(zhì)工程專業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)從事珠江口盆地油氣勘探研究工作

*參加此項(xiàng)目研究工作的還有韓晉陽(yáng)。

編輯 黃華彪