薛 成，張尚鋒，高 超

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珠江口盆地番禺低隆起PY21斷層對(duì)沉積作用的影響

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PY21斷層位于番禺地區(qū)東南部，走向EW向，平面延伸近57km，最大垂直斷距500m，最大水平斷距400m，是具有同沉積性質(zhì)的反向正斷層。運(yùn)用斷層活動(dòng)速率法分析研究了PY21斷層的活動(dòng)性，并結(jié)合經(jīng)過(guò)PY21斷層的連井剖面綜合研究PY21斷層分別在活動(dòng)強(qiáng)和弱的情況下對(duì)沉積的控制作用。PY21斷層在珠江組上段和韓江組地層沉積時(shí)期活動(dòng)強(qiáng)；在珠江組下段和粵海組地層沉積時(shí)期活動(dòng)弱。當(dāng)斷層活動(dòng)弱，沉積物迅速將下降盤(pán)產(chǎn)生的較小可容納空間充填滿，然后繼續(xù)在上升盤(pán)沉積，斷層上下盤(pán)地層厚度差異小，沉積相帶連續(xù)，并延伸遠(yuǎn)；當(dāng)斷層活動(dòng)強(qiáng)時(shí)，沉積物大部分沉積在下降盤(pán)產(chǎn)生的可容納空間內(nèi)，斷層上下盤(pán)地層厚度差異大，沉積相帶變化明顯，斷層的活動(dòng)對(duì)沉積的阻擋作用明顯。這為研究反向同沉積斷層對(duì)沉積作用的影響提供一個(gè)良好的例證。

番禺低隆起；PY21斷層；同沉積斷層；斷層活動(dòng)速率法；斷層活動(dòng)；沉積

圖1 PY21斷層地震剖面特征

1 PY21斷層地質(zhì)特征

番禺低隆起東南部一帶發(fā)育一系列走向?yàn)镹WW向和近EW向正斷層，其中一些具有同沉積性質(zhì)，這些斷層發(fā)育規(guī)模較大，并對(duì)各個(gè)時(shí)期沉積體系在不同程度上起到控制作用，筆者研究的PY21斷層則是其中的一條同沉積斷層。斷層位于番禺低隆起西北部，靠近恩平凹陷，走向近EW向，平面延伸近57km，并發(fā)育有多條次級(jí)伴生斷層(見(jiàn)圖1)。在地震剖面上，斷層傾向與地層相反，傾角較大約72°，并深切至基底，表現(xiàn)為張性板式正斷層。斷層最大垂直斷距可達(dá)700m，最大水平斷距可達(dá)500m，斷層向上斷穿第三系地層，延伸至第四系地層，向下斷至基底，且斷層上下2盤(pán)在各個(gè)地質(zhì)時(shí)期地層厚度均不同。

2 PY21斷層活動(dòng)性研究

1)斷層活動(dòng)性的研究方法 目前對(duì)斷層的活動(dòng)性的研究方法主要有斷層生長(zhǎng)指數(shù)法、斷層落差法和斷層活動(dòng)速率法。斷層生長(zhǎng)指數(shù)在斷層的活動(dòng)性的研究應(yīng)用中受到諸多條件的限制，使其使用具有一定的局限性[5]。斷層落差法是用斷層上下盤(pán)地層厚度差來(lái)反映斷層活動(dòng)強(qiáng)度[6]；斷層活動(dòng)速率法是某一地質(zhì)時(shí)期內(nèi)斷層上下盤(pán)地層厚度差與地層持續(xù)時(shí)間的比值,該參數(shù)反映了某斷層在這段地質(zhì)時(shí)期內(nèi)的平均活動(dòng)強(qiáng)度[7]。運(yùn)用斷層活動(dòng)速率法則不受到諸多條件的限制，并且該方法還加入了地層持續(xù)時(shí)間，具有了地質(zhì)年代意義，因此筆者運(yùn)用斷層活動(dòng)速率法來(lái)對(duì)PY21的活動(dòng)性質(zhì)進(jìn)行討論。

表1 斷層幾何學(xué)要素表

2)PY21斷層活動(dòng)性 通過(guò)對(duì)PY21斷層附近的鉆測(cè)井資料和地震資料的研究，對(duì)斷層的上下盤(pán)地層厚度差、斷層活動(dòng)速率和沉積相帶的展布特征分析，認(rèn)為斷層活動(dòng)速率在0～20m/Ma之間時(shí)斷層活動(dòng)弱，大于20m/Ma時(shí)斷層活動(dòng)強(qiáng)。從表1中可以發(fā)現(xiàn)在中新世時(shí)期，PY21斷層在珠江組上段和韓江組地層沉積時(shí)期活動(dòng)強(qiáng)，其中在珠江組上段地層沉積時(shí)期斷層活動(dòng)為最強(qiáng)，活動(dòng)速率高達(dá)48m/Ma；在珠江組下段和粵海組地層沉積時(shí)期活動(dòng)弱，其中在珠江組下段地層沉積時(shí)期斷層活動(dòng)最弱，活動(dòng)速率僅為6m/Ma。在平面上，PY21斷層發(fā)育有多條分支斷層，其中PY21斷層西部，與其走向平行的次級(jí)斷層也具有同沉積性質(zhì)。由于該次級(jí)斷層的發(fā)育，使得PY21斷層的西部活動(dòng)性減弱，而次級(jí)斷層表現(xiàn)出明顯的同沉積性質(zhì)，并且活動(dòng)性與主斷層表現(xiàn)出一致性。從整體上看，斷層活動(dòng)具有“強(qiáng)-弱”交替現(xiàn)象，表明斷層受區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的變化，斷層活動(dòng)表現(xiàn)出間歇性。

3 斷層對(duì)沉積體系的控制作用

1)PY21斷層活動(dòng)弱時(shí)斷層對(duì)沉積作用的影響 通過(guò)以上對(duì)PY21斷層的活動(dòng)性研究，發(fā)現(xiàn)珠江組下段和和粵海組沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)弱。在選取的4口井的連井剖面里可以發(fā)現(xiàn)在珠江組下段地層的砂巖百分含量都在一半以上，且相差不大(見(jiàn)圖2)，斷層上下盤(pán)地層均發(fā)育有多套分流河道砂體及河口壩砂體，表明該時(shí)期番禺地區(qū)主要處于三角洲前緣沉積，分流河道發(fā)育，且延伸較遠(yuǎn)，相帶連續(xù)，說(shuō)明古珠江三角洲向盆地方向延伸遠(yuǎn)。這都表明在斷層活動(dòng)弱的情況下，古珠江三角洲向白云凹陷進(jìn)積，三角洲沉積物易將斷層下降盤(pán)所產(chǎn)生可容納空間填滿，然后繼續(xù)在上升盤(pán)沉積，斷層對(duì)沉積物的阻擋作用微弱。

GR：自然伽馬,API；DT：聲波時(shí)差，μs/ft。

2) PY21斷層活動(dòng)強(qiáng)時(shí)斷層對(duì)沉積作用的影響 在連井剖面上可以發(fā)現(xiàn)，在珠江組上段和韓江組地層里，斷層下降盤(pán)砂巖百分含量明顯大于上升盤(pán)地層的砂巖百分含量。在連井剖面中可以發(fā)現(xiàn)(見(jiàn)圖2)，在珠江組上段地層和韓江組下段地層的下部和上部，斷層的上下盤(pán)均沉積有三角洲前緣的分流河道、河口壩等砂巖沉積體，砂體延伸較遠(yuǎn)，受斷層活動(dòng)性影響較小。而在珠江組上段地層和韓江組下段地層中部，由于斷層活動(dòng)強(qiáng)烈，在該時(shí)期由于斷層活動(dòng)強(qiáng)烈，斷層的上盤(pán)地層沉積有多套三角洲前緣的分流河道、河口壩等砂巖沉積體，而斷層下盤(pán)地層則主要為前三角洲或淺海陸棚泥巖沉積，缺少砂巖沉積，沉積相帶變化明顯(見(jiàn)圖2)。表明PY21斷層活動(dòng)的間歇性，使得在珠江組下段沉積初期斷層活動(dòng)較弱，下降盤(pán)產(chǎn)生的可容納空間小，沉積物迅速將可容納空間充填滿，繼續(xù)在上升盤(pán)沉積，并向白云凹陷延伸；到中部沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)變強(qiáng)，下降盤(pán)產(chǎn)生較大的可容納空間，古珠江三角洲中砂質(zhì)沉積物在產(chǎn)生的可容納空間內(nèi)沉積下來(lái)，而較細(xì)粒的泥質(zhì)沉積物則通過(guò)水流越過(guò)斷層在上升盤(pán)繼續(xù)沉積，斷層的活動(dòng)起到了對(duì)粗粒沉積物向凹陷沉積的阻擋作用，使得沉積相帶的突變；到上部沉積時(shí)期，隨著斷層活動(dòng)逐漸減弱，并且可容納空間被逐漸充填，粗粒沉積物則容易越過(guò)斷層，繼續(xù)在上升盆地沉積，并繼續(xù)向凹陷沉積。在連井剖面里，韓江組上段地層則是在下部地層沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)弱，斷層上下盤(pán)地層砂巖發(fā)育，砂體延伸遠(yuǎn)，沉積相帶連續(xù)；之后斷層活動(dòng)性增強(qiáng)，使得古珠江三角洲前緣大部分粗粒砂質(zhì)沉積物沉積在下降盤(pán)的可容納空間里，只有部分細(xì)粒泥質(zhì)沉積物越過(guò)斷層在斷層的上升盤(pán)沉積，也表明了隨著隨著斷層活動(dòng)逐漸增強(qiáng)，對(duì)粗粒沉積物的阻擋作用也逐漸增加。

4 結(jié) 論

1) PY21斷層是番禺低隆起上規(guī)模較大的長(zhǎng)期活動(dòng)板式反向同沉積正斷層，大致走向EW，平面上延伸約57km，最大垂直斷距可達(dá)700m，最大水平斷距可達(dá)500m，斷層西部發(fā)育與走向平行的分支斷層也具有同沉積性質(zhì)。

2) PY21斷層在珠江組上段和韓江組地層沉積時(shí)期活動(dòng)強(qiáng)，其中在珠江組上段地層沉積時(shí)期斷層活動(dòng)為最強(qiáng)；在珠江組下段和粵海組地層沉積時(shí)期活動(dòng)弱，其中在珠江組下段地層沉積時(shí)期斷層活動(dòng)最弱。整體上斷層活動(dòng)具有“弱-強(qiáng)-弱”交替現(xiàn)象。

3)PY21斷層在中新世時(shí)期表現(xiàn)出“弱-強(qiáng)-弱”交替的間歇性活動(dòng)，整體上斷層對(duì)沉積起到控制作用，當(dāng)斷層活動(dòng)弱時(shí)沉積物易將下降盤(pán)產(chǎn)生的可容納空間充填滿，繼續(xù)在上升盤(pán)沉積，斷層上下盤(pán)地層厚度差異小，沉積相帶連續(xù)，并延伸遠(yuǎn)；當(dāng)斷層活動(dòng)強(qiáng)時(shí)，沉積物大部分粗粒沉積在下降盤(pán)產(chǎn)生的可容納空間內(nèi)，斷層上下盤(pán)地層厚度差異大，沉積相帶變化明顯。

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[編輯] 洪云飛

P618.13

A

1673-1409(2012)05-N038-03

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.013

2012-02-17

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05023-002-007)。

薛成(1985-)，男， 2007年大學(xué)畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事沉積學(xué)與層序地層學(xué)方面的研究工作。