蔡春麟，胡津熒，胡 斌，戴順翔

（中石化海洋石油工程有限公司上海物探分公司，上海 201208）

北部灣潿西探區(qū)位于中國(guó)南海的西北部，距廣西北海市西南約110 km，是一個(gè)淺海半封閉性大陸海域。隨著該區(qū)油氣勘探開發(fā)不斷深入，相應(yīng)的一些工程活動(dòng)也將逐步展開。但是，針對(duì)潿西探區(qū)的地質(zhì)調(diào)查研究程度不高，可利用的成果資料很少，特別是對(duì)淺部工程地質(zhì)條件了解不夠，這不利于今后進(jìn)一步的勘探和工程活動(dòng)開展。截至目前，在該區(qū)域僅完成了近十個(gè)海洋井場(chǎng)調(diào)查項(xiàng)目（每個(gè)井場(chǎng)的調(diào)查范圍為3 km×3 km），取得了一些淺部的地質(zhì)資料。井場(chǎng)位置分布主要集中于潿洲油田區(qū)域，北部和南部較少(圖1)。

本文主要依據(jù)這些井場(chǎng)調(diào)查資料，結(jié)合本區(qū)域前人的研究成果，對(duì)本區(qū)的淺層地質(zhì)特征作一初步研究。

1 區(qū)域概況

潿西探區(qū)屬南海大陸架地形區(qū)，由北東向南西緩慢傾斜，水深約為40～50 m，北東淺西南深。潿洲油田海域則由西北向東南緩傾，呈微小的潮脊?fàn)畹匦?，走向?yàn)闁|南偏南，南部水深最大，最深處約49.6 m，西部水深較淺，最淺處約38.4 m，中部及東北部極其平緩，坡降僅為0.7‰。

圖1 北部灣潿西探區(qū)鉆孔位置分布示意圖（南部?jī)蓚€(gè)鉆孔已出圖）

區(qū)內(nèi)海底地貌既有海蝕地貌,也有海積地貌,地貌類型包括陸架堆積平原、水下堆積岸坡、陸架侵蝕淺谷及洼地、潮流沙脊-沙波群和侵蝕殘余凸地等[1]。潿洲油田位于南海北部二級(jí)地貌單元的陸架堆積平原之中部邊緣和現(xiàn)代潮流沙脊溝槽區(qū)北部，西南部有一近南北走向的現(xiàn)代潮流沙脊[2]。

北部灣是一個(gè)以新生代為主的中新生代沉積盆地，屬大陸邊緣的被動(dòng)盆地。潿西探區(qū)位于北部灣盆地西部，跨越粵桂隆起區(qū)、潿西南凹陷、潿西南低凸起、海中凹陷和企西隆起等五個(gè)不同級(jí)別的構(gòu)造單元[3]。潿洲油田所在的潿西南凹陷與海中凹陷，均呈NE-SW 向分布。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育。其基底主要由古生代地層及中生代花崗巖組成，沉積地層主要由古近系（下第三系）與新近系（上第三系）組成，其上覆蓋有較薄的第四紀(jì)沉積（數(shù)米～數(shù)十米）。

2 井場(chǎng)調(diào)查方法

井場(chǎng)調(diào)查是海洋油氣勘探開發(fā)過(guò)程中重要的一環(huán)，包括工程物探和工程地質(zhì)兩方面調(diào)查內(nèi)容。前者主要查明井場(chǎng)區(qū)海底障礙物、水深和地層變化情況，以及海底以下一定深度范圍內(nèi)埋藏古河道、斷層、淺層氣等地質(zhì)災(zāi)害；后者通過(guò)地質(zhì)淺鉆查明海底以下一定深度范圍內(nèi)土層分布、土質(zhì)類型、強(qiáng)度以及工程物理力學(xué)特性。其中，地質(zhì)鉆探和淺地層剖面測(cè)量是研究井場(chǎng)區(qū)淺部地質(zhì)特征、建立地層結(jié)構(gòu)的必要手段，分別揭示了各土層在垂向上的巖性組成和在橫向上的空間展布，兩者呈互為解釋和對(duì)應(yīng)的關(guān)系。地質(zhì)鉆孔一般布設(shè)于井場(chǎng)中心，孔深達(dá)40 m；淺地層剖面測(cè)線呈網(wǎng)格狀布設(shè)，主測(cè)線方向大致垂直海底地形線。

3 工程地質(zhì)特征

工程地質(zhì)層劃分是評(píng)價(jià)工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)，其劃分原則主要依據(jù)地層的巖性、厚度、埋藏深度及巖土的工程物理和力學(xué)性質(zhì)，同時(shí)還與沉積環(huán)境和形成時(shí)代有關(guān)。潿西探區(qū)工程地質(zhì)層劃分除了根據(jù)淺鉆揭示的巖性及其組合、工程地質(zhì)參數(shù)等外，還借助于淺地層剖面資料對(duì)地層結(jié)構(gòu)在空間上的變化進(jìn)行追蹤，查明其埋藏分布情況。在潿西探區(qū)工程地質(zhì)層可分為以下幾層（圖2）。

圖2 北部灣潿西探區(qū)鉆孔剖面工程地質(zhì)層劃分對(duì)比圖

（1）第Ⅰ工程地質(zhì)層：由淤泥混粉砂、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土和淤泥質(zhì)黏土組成，呈軟塑到流塑狀態(tài)。僅分布于潿西探區(qū)北部至近中部區(qū)域的海底表層。厚度在0.7～6 m 之間。該土層含水率40%～55%，壓縮模量1.8～3.5 MPa，液性指數(shù)0.85～1.98，塑性指數(shù)14.5～21，為含水率較高的高壓縮性土。

（2）第Ⅱ工程地質(zhì)層：由黏土、黏質(zhì)粉土和粉質(zhì)黏土組成，可見褐黃色團(tuán)塊，可塑～硬塑，以硬塑為主。主要分布于探區(qū)中南部區(qū)域，呈條帶狀向南延伸。厚度變化在0.7～14.7 m 之間，具有從北往南逐漸增大的趨勢(shì)。巖土含水率25%～34%，壓縮模量4～6 MPa，液性指數(shù)0.3～0.7，塑性指數(shù)14～18，凝聚力26～75 kPa，為含水率低的中高壓縮性土層。

（3）第Ⅲ工程地質(zhì)層：本層巖性主要由粗顆粒砂組成，以含大小不一的礫石為特征，但在探區(qū)南部?jī)蓚€(gè)鉆孔中該層為粗砂，不含礫石。厚度變化在3～14 m 之間。土層含水率15%～27%（平均21%），壓縮模量12 ～28 MPa（平均18 MPa），內(nèi)摩擦角15°～38°（平均35°），為含水率低、較為密實(shí)的砂土層。

（4）第Ⅳ工程地質(zhì)層：本層在探區(qū)范圍內(nèi)皆有分布，以黏性土為主，軟塑～可塑。厚度1.8～8.3 m。含水率24%～48%（平均37%），壓縮模量2.5 ～7.8 MPa（平 均4.2 MPa），液 性 指數(shù)0.3～1.2 之間（平均0.8），塑性指數(shù)13～21（平均17.1），凝聚力24～139 kPa（平均50 kPa），為含水率較高的高壓縮性土層。

（5）第Ⅴ工程地質(zhì)層:在探區(qū)范圍內(nèi)皆有分布，厚度較大，由于鉆孔深度所限，底界深度無(wú)法確定。該層巖性主要由粉砂、細(xì)砂、中砂、粗砂和礫石等砂質(zhì)沉積組成，下部有的夾黏土質(zhì)粉土和黏土層。含水率15.9%～34.8%（平均22.4%），壓縮模量3.9～23.4 MPa（平均15.6 MPa），液性指數(shù)0.4～0.8，塑性指數(shù)15.3～16.7，內(nèi)摩擦角26°～38°（平均30°），凝聚力42～82 kPa（平均64 kPa），為含水率較低的中等壓縮性土。

4 沉積環(huán)境和淺地層層序劃分

4.1 南海北部第四紀(jì)以來(lái)沉積環(huán)境變化和地層層序劃分

在第四紀(jì)早更新世時(shí)期，南海北部發(fā)生了大范圍的海退而廣泛發(fā)育海陸交互相沉積；至中更新世，氣候回暖，海面由南向北推進(jìn)，許多地區(qū)成為濱海與淺海環(huán)境，但在此時(shí)期，氣候波動(dòng)較大，造成海平面波動(dòng)和沉積環(huán)境發(fā)生變化，海陸交互頻繁；從晚更新世開始至全新世，經(jīng)歷了數(shù)次全球性大的氣候變化[4-5]。晚更新世早期進(jìn)入里斯-玉木間冰期，全球氣候轉(zhuǎn)暖，發(fā)生向陸海侵，范圍可達(dá)現(xiàn)今珠三角地區(qū)，南海陸架沉積了一套自濱海相到淺海相地層；在晚更新世中期進(jìn)入早玉木冰期，南海陸架大部地區(qū)成為陸相環(huán)境，發(fā)育了海陸過(guò)渡相濱岸與近岸淺水環(huán)境下的礫砂或砂沉積；在晚玉木冰期，南海北部陸架廣大區(qū)域?yàn)楹?、湖相陸域環(huán)境，含鐵質(zhì)風(fēng)化黏土發(fā)育。進(jìn)入全新世，南海北部形成冰后期全新世第一海侵層，沿海陸架河道及河口灣進(jìn)入溯源充填堆積，沉積物近岸區(qū)以粗碎屑為主，濱外淺海區(qū)稍細(xì)，多為黏土質(zhì)粉砂。

根據(jù)鉆孔及柱狀樣資料，南海北部第四紀(jì)地層從上往下可劃分為全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)和下更新統(tǒng)。

4.2 潿西探區(qū)沉積環(huán)境

前人[6-9]在潿西探區(qū)東部近雷州半島、東北部潿洲島附近及廣西廉州灣外等海域都實(shí)施了數(shù)個(gè)鉆孔，并完成了有孔蟲測(cè)試和14C 測(cè)年工作，以此進(jìn)行層組劃分和沉積環(huán)境恢復(fù)。早更新世沉積地層為淺海相；中更新世沉積地層由沿海平原相組成；晚更新世沉積地層由陸相、濱海相、潮間帶相和淺海相組成；全新世沉積地層以沼澤相、淺海相和濱海相為主，且厚度由北部灣近岸地區(qū)向海逐漸減薄至尖滅。

4.3 潿西探區(qū)淺地層層序劃分

潿西探區(qū)已完成井場(chǎng)的調(diào)查范圍小，且分散，對(duì)于每個(gè)井場(chǎng)中所采集的淺地層剖面資料僅能以反射界面的識(shí)別標(biāo)志（上超、下超、削截、頂超等）來(lái)劃層、對(duì)比和閉合，并結(jié)合前人區(qū)域資料，將海底面以下一定深度范圍內(nèi)的地層劃分為若干套層序，推測(cè)其沉積環(huán)境及形成時(shí)代。根據(jù)實(shí)測(cè)資料和層序劃分原則，在潿西探區(qū)海底約40 m 內(nèi)，劃分出5 套層序：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ，且與工程地質(zhì)層分層呈對(duì)應(yīng)關(guān)系（表1）。

表1 潿西探區(qū)淺地層層序劃分表

（1）地層層序Ⅰ：分布于調(diào)查區(qū)東北部，呈層狀產(chǎn)出，包含一反射強(qiáng)的、以平行狀反射結(jié)構(gòu)為主的似透鏡狀層理，厚約2～6 m，其平面分布范圍可追蹤，且與下伏層組界線明顯（圖3）。在透鏡狀層理層內(nèi)部及兩側(cè)還可見波狀反射及弱反射，呈充填結(jié)構(gòu)，其深度在6 m 以淺，寬度有大有小，走向NW-SE。有4 個(gè)鉆孔揭示本層序，巖性解釋為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和灰色淤泥質(zhì)黏土，透鏡狀反射層為淤泥質(zhì)黏土層，為全新世海進(jìn)時(shí)期淺海相沉積。

（2）地層層序Ⅱ：與層序Ⅰ界線難以劃分。似層狀，以弱反射、雜亂狀和波狀反射為主。底界與下伏地層呈不整合接觸。層組厚度1～15 m，自北向南逐漸增大，有5 個(gè)鉆孔鉆遇。巖性解釋為硬塑為主的黏性土，推測(cè)為晚更新世時(shí)晚期的陸相沉積經(jīng)風(fēng)化而成。

（3）地層層序Ⅲ：與層序Ⅱ呈不整合接觸，呈層狀，遍布調(diào)查區(qū)。雜亂狀反射、振幅中等，連續(xù)性差。其底界存在明顯的侵蝕特征。層組厚度3～14 m。全部鉆孔鉆遇該層組，從鉆遇厚度來(lái)看，具南北大中間小的特點(diǎn)。巖性解釋為一套在高能動(dòng)蕩環(huán)境下形成的含貝殼碎屑及顆粒較大的砂質(zhì)沉積。根據(jù)資料[10]，在北部灣中部40～50 m水深海區(qū)，出露了大面積的晚更新世地層，呈圓形展布，沉積物以細(xì)砂為主，夾粗砂和礫石，是晚更新世晚期低海面時(shí)的濱海相沉積產(chǎn)物。

圖3 層序Ⅰ中淤泥質(zhì)黏土層呈透鏡狀反射特征（測(cè)線位置見圖1）

（4）地層層序Ⅳ：與上下層組呈不整合接觸，遍布整個(gè)調(diào)查區(qū)。振幅強(qiáng)弱不均、頻率較低、連續(xù)性差，似平行狀反射結(jié)構(gòu)，頂面有剝蝕現(xiàn)象。層組厚度2～9 m。巖性解釋為一套黏土沉積層，底部為粉質(zhì)黏土。該層由陸源碎屑夾生物碎屑組成，屬沿海平原相，形成時(shí)代為中更新世。

（5）地層層序Ⅴ：遍布調(diào)查區(qū)，由于在淺剖資料上無(wú)法追蹤，因此未劃分其底界。雜亂狀、波狀及弱反射。巖性解釋為一套夾粉質(zhì)黏土薄層的砂質(zhì)沉積層，以粉砂、粗砂、中砂、細(xì)砂等砂質(zhì)沉積為主，沉積物顆粒由下部為粗粒向上部變?yōu)榧?xì)粒、中粒，反映了多次海侵過(guò)程，且為陸源碎屑經(jīng)海洋動(dòng)力作用而成為淺海相，形成于早更新世。

5 結(jié)論

（1）潿西探區(qū)淺部地質(zhì)可劃分五個(gè)工程地質(zhì)層，從上至下分別為淤泥質(zhì)黏土層、硬黏土層、含礫砂質(zhì)層、黏土層和砂質(zhì)沉積層。淤泥質(zhì)黏土層分布于探區(qū)北部海底，呈透鏡狀產(chǎn)出，由于缺乏調(diào)查資料，其在空間上的范圍可能存在變化；之下的硬黏土層主要分布于探區(qū)中南部，呈條帶狀向南延伸；其它各工程地質(zhì)層在探區(qū)內(nèi)均有分布，且厚度具有從北向南逐漸增大的趨勢(shì)。

（2）通過(guò)對(duì)比區(qū)域上前人成果，在潿西探區(qū)海底40 m 范圍內(nèi)劃分出五套地層層序，且與工程地質(zhì)層相對(duì)應(yīng)。各層組形成時(shí)代從上至下分別為全新世和更新世晚、中、早期，沉積環(huán)境則為淺海相、陸相和濱海相、沿海平原相、淺海相。