吳時國,魯向陽,孫中宇,錢星,張莉
1. 中國科學院深??茖W與工程研究所/地球物理與資源實驗室,海南 三亞 572000
2. 南方海洋科學與工程廣東省實驗室(珠海),廣東 珠海 519082
3. 中國地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局/自然資源部海底礦產(chǎn)資源重點實驗室,廣東 廣州 510075
南沙地塊是從華南陸緣分離的陸塊,是南海共軛大陸邊緣的組成部分[1-4],見圖1[5-7]。南海陸緣自晚白堊紀張裂,形成了寬廣的非火山型大陸邊緣,寬達1 000 km,這一寬廣的被動大陸邊緣是研究南海從張裂到海底擴張的典型地區(qū),已成為國際大陸邊緣張裂過程的研究熱點,是建立和檢驗非火山型大陸邊緣構(gòu)造模式的關鍵場所,引起了國內(nèi)外科學家的廣泛關注[8-12]。這一重要性,也在大洋科學鉆探得到體現(xiàn),2017年2月開始實施的IODP367/368 科學鉆探航次,旨在揭示被動陸緣的張裂過程問題[13]。
南沙地塊的重要特性集中體現(xiàn)在遠端裂陷盆地演化和獨特的深水油氣系統(tǒng)。南沙海區(qū)位于南部被動大陸邊緣的遠端,經(jīng)歷了陸緣裂陷盆地到前陸盆地前緣隆起擠壓的構(gòu)造演化過程。南沙海區(qū)在晚漸新世之后,隨著遠離華南大陸,陸緣硅質(zhì)碎屑沉積體系相對不發(fā)育,相反,發(fā)育了大量的孤立碳酸鹽臺地,這就為形成優(yōu)質(zhì)的碳酸鹽巖儲層提供了基礎[14-15]。因此,近些年對南海深水油氣勘探的獨特儲集系統(tǒng)-大陸邊緣生物礁碳酸鹽巖沉積體系研究,逐步成為各石油公司的勘探熱點[16-18]。碳酸鹽臺地時空分布和油氣資源潛力是一個很值得重視的勘探領域,形成了具有自身特色的古近紀至中新世深水油氣系統(tǒng)[19-20]。
目前陸地和淺海地區(qū)油氣剩余可采資源越來越少,而深水海域蘊藏著豐富的油氣[19-20]。我國三大石油公司近年來都陸續(xù)挺進大陸邊緣深水油氣勘探,但由于深水油氣勘探面臨諸多基礎科學問題和技術(shù)難題,使得我國在深水油氣勘探領域的研究水平滯后于國際同行,深水油氣成藏理論與勘探技術(shù)已成為我國海洋石油工業(yè)能否占領國際市場的巨大挑戰(zhàn)。南海南部南沙海區(qū)油氣生儲蓋條件良好,是我國油氣資源接替的重要遠景區(qū)。近年來的深水油氣發(fā)現(xiàn),都是由南海周邊國家取得,如菲律賓巴拉望近海水深864 m 的Malampaya油氣田和水深350 m 的Linapacan 油田,印尼東加里曼丹近海水深885 m 的Seno 油田以及馬來西亞魯科尼亞的F6 構(gòu)造氣田、Kikeh 油田等。臨近文萊、馬來西亞等國家的勘探實例說明南沙海域確實具有良好的油氣勘探前景。然而,南沙島礁區(qū)的深水油氣勘探一直未有突破。究其原因,盡管與張裂邊緣遠端裂陷盆地的油氣成藏理論與勘探技術(shù)難度有關,主因卻是南海中南部沉積盆地的基礎地質(zhì)研究薄弱,缺乏針對這些特色油氣系統(tǒng)的理論研究[5,10]。然而,關于盆地的構(gòu)造區(qū)劃和演化方面,國內(nèi)外有極大的認識差異[21-22]。這制約了該陸緣構(gòu)造認識和深水油氣勘探。關于南沙海區(qū)的深水盆地構(gòu)造和儲層的再認識勢在必行。
因此,針對上述問題,根據(jù)近年來獲得的探測新資料,討論南海南部大陸邊緣深水油氣盆地與油氣系統(tǒng),為拓展油氣勘探的新領域提供理論依據(jù)。
南海發(fā)育了寬約1 000 km 的非火山型大陸邊緣,與大西洋大陸邊緣相比,具有形成時間新、洋陸過渡帶窄的特點,這可能是一種特殊的大陸邊緣,已經(jīng)成為國際大陸邊緣構(gòu)造演化的重要類型,吸引著國內(nèi)外專家的關注[4,10,12,23]。關于南海大陸邊緣的構(gòu)造屬性,一直存在著火山型和非火山型大陸邊緣的爭論[23-24]。但從層析成像結(jié)果來看,除了在南海東北部陸緣存有較多的張裂期火山巖外,其他地區(qū)火山活動相對較少[23,25]。目前,大多數(shù)學者比較接受非火山形大陸邊緣的觀點[1,23,26]。
針對南海北部大陸邊緣的構(gòu)造演化,我國已經(jīng)開展了不少科學研究,包含大量深反射地震、OBS 探測和鉆井[1,24,27-29]。相對于南海北部陸緣,南部陸緣的研究十分薄弱,由此增加了這一共軛陸緣對比的難度。南沙地塊與北部邊緣如何對應呢?也存在兩種觀點:一種認為禮樂灘與東沙相對應[30];另一種觀點則認為南沙群島與中、西沙地塊相對應[31]。中、西沙地塊的莫霍面埋深為18~26 km 左右,南沙地塊莫霍面埋深多在20 km 以上,如禮樂灘、安渡灘、鄭和九章群礁達到24~26 km,上述特征表明中、西沙地塊與南沙地塊均為拉張減薄的陸殼,具有可對比性。南沙地塊存在多期裂陷作用,形成了大量性質(zhì)各異、規(guī)模不一、縱橫交錯的斷裂構(gòu)造[32-33]。但是,因為地球物理資料品質(zhì)有限,關于裂陷期的構(gòu)造和層序仍存在爭議,尤其是未識別出可靠的拆離斷層。根據(jù)對婆羅洲和南沙北康盆地的研究,Hutchison[34]提出一個重要的中中新世破裂不整合(MMU,middle Miocene unconformity),年代為16 Ma,在其模式中,裂陷期自晚中生代到中中新世。Cullen 等[10]更加精確地標定了裂陷期的時代,提出SCSU 界面。最近國外的研究結(jié)果表明,南沙地塊裂陷期與裂后期的界面大多定在早、中中新世之間,并提出了是碳酸鹽臺地的發(fā)育造成了構(gòu)造沉降的異常[4,35]。由此看來,南沙地塊裂陷盆地的構(gòu)造演化不甚清楚。南沙海區(qū)發(fā)育一系列與張裂有關的盆地,如北康盆地、南薇西盆地、禮樂盆地、安度北盆地、九章盆地、永暑盆地、南華盆地等,還有許多未命名的小斷陷。由于盆地基底構(gòu)造不清楚,對盆地構(gòu)造區(qū)劃也存在較大的爭議[21,26]。
關于南海南部陸緣盆地構(gòu)造的認識,存在兩個差異,一是南沙地塊西邊界問題,很多觀點認為沿越東斷裂、經(jīng)南安斷裂,向下連接盧帕爾斷裂,作為南部邊緣西界[36],實際上,西邊界比較復雜,萬安斷裂可能不存在,在盧帕爾斷裂和南沙地塊之間,可能還存在一個始新世的前陸褶皺逆沖帶(圖1)。綜合考慮南安盆地、曾母盆地均呈NE-SW 向展布,我們認為南沙地塊的西界至南安盆地和曾母盆地西緣,因而重新劃分了各盆地構(gòu)造的構(gòu)造區(qū)劃。
南沙地塊深水盆地總體NE-SW 走向,南北分帶,東西分塊,沉積層序東西方向上存在一定差異(圖2[36-37])。西部盆地以曾母盆地為例,古新世-中始新世(Tg~T5):發(fā)育了一套由同生斷層控制的斷陷型沉積;晚始新世-早中新世末(T5~T3):由于受到了曾母地塊和婆羅洲碰撞的影響,處于周緣前陸構(gòu)造位置的曾母盆地發(fā)育了一套由陸向海厚度逐漸減薄的地層;中中新世以來(T3~現(xiàn)今):地層以坳陷充填為主,構(gòu)造平緩,斷裂系統(tǒng)不甚發(fā)育,總體表現(xiàn)為陸架-陸坡不斷向海盆進積,進入被動大陸邊緣演化。
圖2 南海南部陸緣遠端裂陷盆地層序與演化[36-37]Fig.2 Sequence and evolution of the rift basins on the southern margin of the South China Sea[36-37]
東部盆地以禮樂盆地為特征。整體上以T3 為界,分為兩個大的不同階段:古新世-早中新世末(Tg~T3):發(fā)育了一套由同生斷層控制的斷陷型沉積;以T5和T4界面分隔為三幕的伸展;由于南沙地塊和婆羅洲由西向東呈剪刀式的俯沖碰撞,在盆地中構(gòu)造-地層變形的響應東部比西部強烈;中中新世以來(T3~現(xiàn)今):地層總體表現(xiàn)為由南部、西部向北和東部逐漸上超減薄,斷裂的活動較弱但地層仍有輕微的褶皺變形,表明南沙地塊和婆羅洲碰撞在盆地東部仍在進行。
根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、研究區(qū)與鄰區(qū)鉆井以及地震資料進行綜合分析,深水裂陷盆地可劃分為11個三級層序(圖2)。
首先,超層序界面對應了南海區(qū)域構(gòu)造演化歷史中較大的構(gòu)造運動,在地震剖面上反映為明顯的區(qū)域性不整合。其中Sg界面(Tg)對應燕山運動末期;S5 界面(T5)對應西衛(wèi)運動[38],與Haq等[39]提出的全球海平面變化曲線對比,T5也應對應于中晚始新世間的最大海平面下降;S3 界面(T3)在整個南海南部以及東南亞地區(qū)表現(xiàn)尤為突出,在國外稱之為綠色不整合(green unconformity)或中中新世不整合(MMU),該界面記錄了南沙地塊與曾母地塊碰撞事件,即南海擴張運動的終止。
S1、S2、S4 分別對應地震界面T1、T2、T4,屬于次一級不整合界面,它們受控于次級的構(gòu)造運動以及次級海平面下降,為二級層序及層序組界面。T1界面在區(qū)域上對應菲律賓-太平洋板塊向NWW 俯沖以及臺灣弧-陸碰撞的結(jié)束,在南海表現(xiàn)為沉積速率最快;T2 界面對應了中晚中新世時的全球最大海平面下降事件;T4 界面則為一區(qū)域破裂不整合界面,對應南海海盆擴張開始。S01、S21、S31、S41、S51 界面在地震表現(xiàn)為分布范圍相對較小的地震反射界面,它們受控于三級或四級海平面下降以及較小的構(gòu)造運動,為層序組內(nèi)三級層序界面。
在超層序及層序組尺度上南沙海域新生代地層大致可以進行統(tǒng)一對比,整個南沙地區(qū)新生代地層由于T5 界面之下地震資料的品質(zhì)以及鉆井資料的限制,對超層序I(S5~Sg)的研究不確定成分較多,僅限于推測,不可能進行細致研究。
在三級層序的劃分中,由于三級層序主要受局部構(gòu)造的控制,因此各個盆地之間有所不同,需根據(jù)沉積層序邊界特征和沉積旋回的組合關系,對地震、鉆井及古生物等方面的資料進行綜合研究。但如上文已論述過的一樣,根據(jù)與其他課題的共同研究探討,可認為曾母盆地北部與北康盆地在區(qū)域地質(zhì)背景上具有可比性,并且兩個盆地在沉積上存在密切的成因關聯(lián),因此對兩個盆地三級層序的劃分上也采用統(tǒng)一方案。該方案有助于整個研究區(qū)層序的統(tǒng)一對比,并且對層序格架下進行沉積成因分析奠定了基礎,可實現(xiàn)整個研究區(qū)沉積相研究的無縫拼接。
基于穿過南沙海區(qū)6條新處理的偏移地震剖面和前人發(fā)表的構(gòu)造大剖面(圖3~圖4),厘定了盆地的主要構(gòu)造時間和反射界面(圖3~圖4)。南沙地塊深水盆地呈NE-SW 向,發(fā)育一系列NE 向張性斷層(圖3)。地震測線CC′、DD′是穿過曾母盆地的東西向剖面(圖3c)。該剖面發(fā)育的新生代地層比較齊全,以T4 界面為界,可以將地層總體分為兩大套,T4 界面之下的地層,受構(gòu)造的控制作用明顯,發(fā)育數(shù)量眾多的伸展斷層,早期的斷層控制了下部的半地塹式的古新統(tǒng)-中始新統(tǒng)(Tg~T5)發(fā)育,后期的斷層則使地層發(fā)生了錯斷,形成了一系列的斷塊構(gòu)造。T4 界面之上的地層受斷層的影響較小,地層的厚度在兩側(cè)隆起區(qū)較薄,在盆地沉降最深的康西坳陷內(nèi)地層最厚,總體上呈碟形披覆于下部地層之上(圖3c)。
圖3 穿過曾母盆地、南沙海槽、洋盆的地質(zhì)剖面Fig.3 Geological sections through Zengmu Basin,Nansha Trough and Ocean Basin
圖4 穿過禮樂盆地和南安盆地的地質(zhì)剖面(剖面位置見圖1)Fig.4 Geological sections through Liyue Basin and Nanan Basin(See position in Fig.1)
FF′地震測線(圖3d)由南西到北東經(jīng)過曾母盆地,由西南盧科尼亞盆地向北進入塔陶壘塹,并穿過塔陶壘塹進入曾母盆地南部康西凹陷,所經(jīng)過的區(qū)域由淺水的陸架區(qū)逐漸過渡到深水盆地區(qū)(圖3d)。該剖面發(fā)育的新生代地層序列完整。各地層序列的厚度在盆地不同構(gòu)造單元內(nèi)有所不同,在曾母盆地南部的塔陶壘塹構(gòu)造單元內(nèi),古新統(tǒng)-中始新統(tǒng)為一套厚度變化的由早期活動的同生正斷層所控制的半地塹式結(jié)構(gòu)的地層;上始新統(tǒng)-下中新統(tǒng)(T5~T3)總體為一套由陸上向海域厚度逐漸減薄的楔形地層,具有超覆結(jié)構(gòu)特征;由中中新統(tǒng)(T3~T2)開始,盆地進入了新的演化階段,開始了陸架陸坡體系的發(fā)育,地層由陸上向海域發(fā)生大規(guī)模的前積,厚度逐漸變大。由塔陶壘塹向北進入康西坳陷,地層的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造樣式發(fā)生了變化,早期的地層由于沉降太深無法在剖面上揭示,但從盆地演化的構(gòu)造背景上分析,其總體上還是受控于早期活動的伸展斷層,地層的結(jié)構(gòu)和厚度變化不大。而從中中新統(tǒng)開始,地層向康西坳陷的中心部位厚度逐漸加大,由于盆地的陸架陸坡地形及晚期的快速沉積使得沉積地層在重力的作用下沿早期的張性斷層發(fā)生滑動,這種滑動使得地層內(nèi)的軟弱層發(fā)生擠壓、加厚并在前緣形成一系列疊瓦狀逆沖構(gòu)造,這種疊瓦狀逆沖構(gòu)造兼具逆斷層和流體底辟的性質(zhì),在現(xiàn)今的陸架坡折帶附近這種滑動沖斷構(gòu)造最發(fā)育。由康西坳陷向北進入北康盆地,在西部坳陷內(nèi),早期斷層的活動仍以伸展為主,控制了下部地層的發(fā)育,上中新世末期,在盆地的重要變革界面T3形成過程中,由于受到了南海擴張停止以及西北婆羅洲旋轉(zhuǎn)并與南沙地塊發(fā)生碰撞的影響,北康盆地遭受了大規(guī)模的擠壓,使得上新統(tǒng)(T4~T31)及以下地層撓曲褶皺并發(fā)生了強烈的剝蝕。T3 之后的地層由于盆地的快速沉降以及水深的不斷加深,遠離物源區(qū),使得地層的厚度較康西坳陷要小很多(圖3d)。
AA′地震測線(圖4a)穿過了禮樂盆地中部,并進入到西南巴拉望盆地。剖面中禮樂盆地整體呈現(xiàn)為長且緩的撓曲“背斜形態(tài)”。整體來看,以T5 為界,T5 以下地層受張裂構(gòu)造作用控制明顯,從剖面西部隆起區(qū)為中心,向兩側(cè)發(fā)育眾多伸展斷層,隆起區(qū)和凹陷區(qū)在不同時期地層厚度對比較為明顯,T8~Tg時期兩側(cè)凹陷區(qū)地層厚度明顯厚于隆起區(qū),T5~T8時期隆起區(qū)與凹陷區(qū)地層厚度相差不明顯,這表明控制隆起區(qū)隆起的斷層早期活動較為強烈,T8 以后構(gòu)造活動趨緩。T5 界面以上,禮樂盆地表現(xiàn)披覆沉積和碳酸鹽臺地發(fā)育。巴拉望盆地向西北發(fā)生逆沖推覆,地層擠壓變形明顯,具有前陸構(gòu)造特征。圖4b 為穿過南安盆地中部的NW-SE 向剖面,T4 以下地層受張裂構(gòu)造控制明顯,表現(xiàn)出完整的地塹結(jié)構(gòu)。在剖面的西部和東部部分斷層向深部延伸較深,并且表現(xiàn)出滑脫構(gòu)造現(xiàn)象,部分斷層向T4 以上繼續(xù)延伸,小部分向上一直延伸出海底,造成了剖面東部部分地層缺失。整體同時期地層不同區(qū)域差異明顯,西部和中部隆起區(qū)域T4 以上地層明顯較凹陷區(qū)域更薄。T3以來,形成了完整的陸架陸坡體系。
大陸邊緣的深水油氣系統(tǒng)是國內(nèi)外研究的熱點,同時,十分復雜,也存在極高的風險[40-41]。位于張裂邊緣的遠端深水盆地由于缺乏有效儲層進一步加大了勘探的風險。然而南沙海區(qū)正是因為處于遠端張裂邊緣,是發(fā)育在減薄陸殼之上的沉積盆地,中國地質(zhì)調(diào)查局、美國地質(zhì)調(diào)查局、中國海洋石油總公司等權(quán)威機構(gòu)估計南沙地塊沉積盆地的油氣資源量仍然十分豐富[22,42]。
關于碳酸鹽巖油氣系統(tǒng)和陸架邊緣三角洲油氣系統(tǒng)研究較多。但是,關于南沙地塊盆地深水沉積研究甚少。近年來,南沙地塊至少在漸新世就已進入深水,位于古南海陸緣的南沙地塊深水區(qū),應該發(fā)育了古近紀深水陸緣碎屑沉積體系[18,43-44],是否形成了深水砂巖油氣系統(tǒng),尚存在爭議。
在南海海域已發(fā)現(xiàn)30 多個碳酸鹽巖油氣田,特別是生物礁油氣田,如珠江口盆地油田流花11-1,曾母盆地西部L 礁、F6 和F23,萬安盆地的萬安灘,巴拉望盆地的尼多礁、蓋洛克和耷拉等20 個生物礁油氣田[14-16,45]。關于深水盆地碳酸鹽巖油氣系統(tǒng)也是值得關注的問題。鉆井資料揭示,禮樂盆地存在古近紀(早始新世-中始新世)的孤立碳酸鹽臺地[33,43,45]。南沙海區(qū)的碳酸鹽臺地發(fā)育于中新世,它是在裂陷掀斜斷塊脊部發(fā)育的生物礁碳酸鹽臺地,經(jīng)歷了前陸盆地前緣隆褶和遷移,具有獨特的演化規(guī)律。為什么在深水背景下發(fā)育如此廣泛的碳酸鹽臺地?這些碳酸鹽臺地的演化可能造成沉降異常和裂陷延遲的動力學機制也是南沙地塊的獨特問題[35]。
國外對南康臺地中中新統(tǒng)-上中新統(tǒng)地層中的碳酸鹽巖沉積體做了較細致的工作,提出了該區(qū)碳酸鹽巖層序發(fā)育的基本模式[46]。每一個沉積旋回的碳酸鹽巖發(fā)育都有海進和海退沉積序列組成,并且包含了4 個基本的碳酸鹽巖發(fā)育階段(圖5)。生長期(building-up)階段對應于相對海平面中速上升期,該階段發(fā)育的碳酸鹽巖沉積較純;阻滯期(building-in)為最大的海泛時期,該階段由于水深較深不利于造礁生物生長,碳酸鹽巖沉積停滯,此時的沉積物中泥質(zhì)含量明顯增多,這種情況在碳酸鹽巖沉積旋回的末期(即補償期)也會出現(xiàn);補償期(building-out)階段為相對海平面的緩慢上升或下降階段;最后,在海平面下降到最低時,碳酸鹽巖發(fā)育進入暴露期(subaerial exposure)而終止。
Zampetti 等[15]利用高精度三維地震資料以及測井資料對南康臺地碳酸鹽巖沉積體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征做了更為詳盡的研究工作,從碳酸鹽巖沉積體內(nèi)部成功識別出碳酸鹽巖沉積旋回,以及最大海泛沉積界面(圖5)。綜合分析南康臺地碳酸鹽巖發(fā)育模式以及淹沒不整合型層序模式的特征,對L 構(gòu)造碳酸鹽巖層序地層及沉積特征進行剖析,可歸納研究區(qū)中中新統(tǒng)-上中新統(tǒng)碳酸鹽巖層序地層模式。該模式在研究區(qū)及整個南海南部地區(qū)具有普遍意義,該模式具有以下幾點特征:①研究區(qū)中中新統(tǒng)-上中新統(tǒng)碳酸鹽巖地層中發(fā)育3 期較大規(guī)模的碳酸鹽巖沉積旋回,即可劃分3套三級層序旋回,分別為中中新世發(fā)育的SQ7 和SQ8 層序及晚中新世發(fā)育的SQ9 層序;②中中新世為碳酸鹽巖臺地發(fā)育期,該時期沉積的碳酸鹽巖地層厚度較大,延伸范圍較廣,在整個南海南部地區(qū)分布較為普遍;而晚中新世時期則主要以臺地邊緣生物礁體發(fā)育為主;③層序SQ7 和SQ8 之間以淹沒不整合接觸,鉆井上以泥質(zhì)含量較高的泥灰?guī)r段的出現(xiàn)為其標志性特征,地震剖面上表現(xiàn)為一組連續(xù)性較好的強相位,具有較強的反射能量,并常介于上下空白、雜亂反射層之間,所對應時期的海平面在相對上升期;SQ8與SQ9層序之間不整合接觸明顯,鉆井上表現(xiàn)為明顯的測井曲線突變面,在地震剖面上該界面有明顯的削截、上超等構(gòu)造不整合特征,該界面所對應的時代為晚中新世初期最大海平面下降時期。
圖5 曾母盆地的碳酸鹽巖儲層Fig.5 Carbonate reservoir in Zengmu Basin
南沙海區(qū),位于遠端大陸邊緣,具有高度減薄陸殼,特定的熱結(jié)構(gòu)和深水沉積體系。這一方面尚未開展細致的研究。為了推進南海中南部深水油氣勘探,中國海洋石油總公司、廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局、中國科學院、國家海洋局第二海洋研究所在南沙及其周圍完成重力、磁力、地震和OBS 調(diào)查。我們相信通過此項目,能夠促進南沙海區(qū)深水油氣理論的研究,建立遠端裂陷盆地特色的深水碎屑沉積成藏模式。
目前為止,關于南沙地塊深水沉積體系,仍然缺乏研究。根據(jù)地震測線和構(gòu)造位置,存在兩類深水水道沉積體系。一類主要發(fā)育于晚中新世之后的半深海陸坡及坡底環(huán)境,如南安盆地和曾母盆地,表現(xiàn)為中-低頻、中-強振幅、差連續(xù)的充填狀地震相,橫向延伸短,垂向表現(xiàn)為多期疊置現(xiàn)象,形態(tài)上呈現(xiàn)出下切特征和鷗翼狀結(jié)構(gòu)。另一類是南沙地塊腹地pond 盆地,缺乏大型陸源物質(zhì)供給,物源主要來自前陸盆地的前隆地帶,物源相對近緣,還有大量碳酸鹽巖碎屑,廣見于南沙地塊南部地區(qū)[40]。
與大陸架有關的三角洲主要包括灣頭三角洲(bay-head delta)、陸架三角洲(inner-shelf margin)、大陸架三角洲(mid-shelf delta)與陸架邊緣三角洲。在一次海平面升降過程中,隨著沉積物的不斷向海洋方向轉(zhuǎn)運,沿大陸架逐漸從灣頭三角洲-內(nèi)陸架三角洲-陸架三角洲-陸架邊緣三角洲進行遞進。灣頭三角洲的規(guī)模較小,厚度一般只有幾米,常見波狀交錯層理,僅僅是河流三角洲向陸架三角洲發(fā)育的過渡階段。內(nèi)陸架三角洲與大陸架三角洲規(guī)模相對較大,厚度可達幾十米,但內(nèi)陸架三角洲相對大陸架三角洲坡度較緩,近水平發(fā)育,平面上常呈鳥足狀或馬尾狀產(chǎn)出;大陸架三角洲坡度相對內(nèi)陸架三角洲較大,但一般小于0.5°。陸架邊緣三角洲較陡,厚度可達幾百米,坡度可達3°~6°,主要因為物源可以沿平緩的大陸架大量運移,到陸架坡折處由于急劇變陡因而得到大量堆積,因此陸架邊緣三角洲主要沿著大陸坡折附近生長,并且在陸架坡折處形成最厚沉積。在陸架邊緣三角洲的生長過程中,4 個三角洲類型并不是單獨形成的,而是物源沿著大陸架運移不同階段形成的,4 種三角洲并不是能夠明確區(qū)分的,通常只有陸架三角洲和陸架邊緣三角洲可以區(qū)分開來[47-48]。
曾母盆地從晚漸新世-早中新世開始主要發(fā)育受中盧科尼亞臺地(東界)和納土納臺地(西界)限制的大型NE-SW 向張裂盆地,晚期受巽他三角洲沉積體系控制(圖6)。國內(nèi)外學者也認為自早中新世以來曾母盆地西部一直有三角洲發(fā)育[38,47-48]。
對曾母盆地南緣的古水系分布特征的分析結(jié)果表明,發(fā)育于加里曼丹西南部的NNE 向展布的古巽他河河流三角洲向盆地提供巨量的初始物源;自漸新世-早中新世以來,古Rajang/Lupar 陸架三角洲快速向北進積;自17.5 Ma左右則在陸架三角洲之上發(fā)育了西盧科尼亞三角洲(圖6)[6-7]??梢娧芯繀^(qū)三角洲發(fā)育自加里曼丹陸架,也應該經(jīng)歷了典型的與大陸架有關的三角洲發(fā)育序列,即河流三角洲-陸架三角洲-陸架邊緣三角洲。對于陸架邊緣三角洲層序進積發(fā)育模式:①三角洲終端通過上超逐漸向陸尖滅;②多期水道的沖刷侵蝕作用導致地層缺失;③三角洲斜坡向海坡度減小并呈“S”形生長;④斜坡的近陸地邊緣處由于受沖刷侵蝕被切割,甚至出現(xiàn)下切谷。
圖6 穿過巽他三角洲陸架邊緣三角洲的地震剖面(該剖面與剖面FF′位置相同)Fig.6 Seismic section across the marginal delta of the Xunda delta shelf(This section is at the same position as section FF')
綜合分析地震剖面解釋結(jié)果及層序格架特征,并結(jié)合國外的研究成果,歸納總結(jié)了研究區(qū)大型陸架—陸架邊緣三角洲體系的層序地層發(fā)育特征,并建立了相應模式(圖6)。①發(fā)育的規(guī)模較大,從康西坳陷南緣一直延伸至曾母盆地中部(原北康盆地南部),其大致發(fā)育于巽他陸架和Rajang 陸坡之間;②構(gòu)成三角洲的單個斜坡體的發(fā)育形態(tài)呈反“S”形,“S”形的傾斜沉積結(jié)構(gòu)的最厚部分位于已經(jīng)存在的推覆轉(zhuǎn)折附近。“S”形的底部出現(xiàn)類似陸架坡折的形態(tài),隨著三角洲的生長沉降中心逐漸向北遷移始終與陸架坡折的生長保持一致;③三角洲沉積中心隨著陸架坡折地向海推進而遷移,即由南向北遷移;④由于三角洲前積層向深水區(qū)快速進積時表現(xiàn)出極大的不穩(wěn)定性,通常產(chǎn)生同沉積構(gòu)造,如生長斷層發(fā)育、順生長斷裂產(chǎn)生的重力滑動、陸架邊緣崩塌、大量反轉(zhuǎn)斷層以及底辟刺穿結(jié)構(gòu)將依次出現(xiàn),并且在三角洲前緣發(fā)育濁流沉積。
闡明南海南部陸緣近端和遠端盆地的構(gòu)造差異,遠端陸緣以深水裂陷盆地為主要特征,主要包括南安、曾母和禮樂等深水盆地。盆地發(fā)育完好的地塹、半地塹結(jié)構(gòu),斷裂以NE-SW 向正斷層為主,伴有NW向走滑斷裂構(gòu)造。盆地位于充分減薄的陸殼之上,存在拆離斷層和盆地張裂過程。我們進一步厘定了盆地構(gòu)造區(qū)劃問題。
建立南沙海區(qū)古近系至中中新統(tǒng)的特色深水油氣系統(tǒng)成藏模式,包括孤立碳酸鹽臺地、深水陸源碎屑沉積體系及陸架邊緣三角洲的油氣成藏模式;位于南海和古南海盆地之間的南沙地塊,在古近紀就進入深水,遠離陸地,深水陸源碎屑沉積體系相對不發(fā)育,相反,發(fā)育了一套巨厚的碳酸鹽層序。南沙海區(qū)古近紀陸源碎屑沉積體系和孤立碳酸鹽臺地油氣系統(tǒng)的共生規(guī)律,必將豐富南海深水油氣成藏理論,拓展油氣勘探的新領域。