駱帥兵，張莉，徐國強，王笑雪，雷振宇，余秋華，帥慶偉

1.自然資源部海底礦產(chǎn)資源重點實驗室，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣州 510075

2.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室（成都理工大學），成都 610059

自Sloss提出層序概念以來，后續(xù)學者對此開展了不同程度的研究。Mitchum等將頂?shù)酌嬉圆徽厦婊蚺c之可以對比的整一界面為界，成因上有聯(lián)系的一套地震反射層定義為地震層序[1]；Sangree在一個等時地層單元內(nèi)開展沉積相研究，建立了有別于巖性地層單元的地震地層學時代[2]；Vail等在地震地層學研究成果的基礎(chǔ)上，建立了受全球海平面變化、構(gòu)造、物源供給條件控制的年代地層框架模式，即Exxon層序地層模式[3]；隨后20多年，又先后提出了多種層序地層模式，并逐漸形成3大主流的層序地層模式：沉積層序?qū)W（Vail）、成因?qū)有颍℅alloway）和高分辨率層序（Cross）以及我們熟知的5種獨立模式[3-8]；Cross等提出針對4級以下層序的高分辨層序地層學模式[7]。這些模式的提出，盡管在一定程度上推動和促進了層序地層學的發(fā)展，但各學派間在層序模式、概念上所存在的差異或矛盾使得層序地層學沒有一個正確的標準尺度；Catuneanu等根據(jù)海平面升降變化與基準面旋回之間的關(guān)系，通過定義一個層序由海進、高位正常海退、強制海退和低位正常海退4種沉積成因類型構(gòu)成而將層序地層學標準化[6]。

中國對南海的層序地層學研究主要集中在南海北部[9-12]，經(jīng)過近20多年的相關(guān)工作，海相地層的層序系統(tǒng)已經(jīng)基本建立[13-17]，但對于南海南部北康-曾母盆地，由于中國暫無鉆井，而國外在該地區(qū)的研究多為構(gòu)造和沉積演化方面，因此在層序界面、體系域特征以及層序樣式等方面尚不明確。

本文充分利用二維地震資料，通過識別典型的地震反射終止關(guān)系來明確層序界面，開展相鄰界面內(nèi)部精細刻畫來分析層序內(nèi)幕結(jié)構(gòu)、堆砌方式及成因單元，并采用Catuneanu提出的層序地層學4分法來開展層序地層學研究[6]，建立北康-曾母盆地中中新世以來的體系域特征及層序地層樣式，為該地區(qū)深水油氣勘探提供基礎(chǔ)資料。

1 地質(zhì)背景

北康和曾母盆地為中國南海南部海域內(nèi)新生代含油氣盆地，兩者之間以廷賈斷裂帶相隔。其中，北康盆地為位于南沙地塊西南緣上的斷陷盆地，總面積約 4×104km2，最大沉積厚度約 12000 m，水深范圍 100～1200 m，盆地可劃分為三隆三坳，共6個二級構(gòu)造單元。曾母盆地位于曾母、巽他地塊會聚帶上，是被走滑斷裂復雜化的周緣前陸盆地[18-22]，總面積約 17×104km2，最大沉積厚度約 16000 m，主體水深＜500 m，盆地可劃分為8個二級構(gòu)造單元（圖1）。兩盆地新生代地層發(fā)育齊全，從下往上，劃分出 Tg、T5、T4、T3、T2和 T1共 6個關(guān)鍵地質(zhì)界面，其中，在早中新世晚期—中中新世中期存在一個區(qū)域明顯的、同裂谷至裂后的轉(zhuǎn)換帶，Cullen稱之為南海不整合[23]，Madon等使用“早中新世不整合”（EMU）這個術(shù)語[24]，而 Krebs、Hutchison 和Vijayan則傾向術(shù)語MMU，因為它被廣泛使用[25-26]，為了避免MMU和EMU術(shù)語相關(guān)年齡差異的問題，以及對太大的范圍造成影響（南海不整合面），Steuer等恢復了舊的術(shù)語‘Red Unconformity’（紅色不整合）[27]?；贛ulu-1和Bako-1井的鉆井結(jié)果[24]，本文定義該不整合面的年代為早中新世和中中新世的分界（T3），響應(yīng)于南沙運動，為南沙地塊與婆羅洲地塊碰撞作用的結(jié)果。

圖1 北康-曾母盆地構(gòu)造區(qū)劃圖Fig.1 The tectonic zoning of Beikang basin

2 層序界面識別與三級層序劃分

2.1 層序界面識別

由于中國在該地區(qū)沒有鉆井，在收集借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，利用地震資料，主要通過識別地震反射終止關(guān)系以及縱向上的沉積趨勢來確定層序界面。研究發(fā)現(xiàn)，北康-曾母盆地主要的地震反射終止關(guān)系有上超、下超、頂超、離超（退覆）、削截、不整合等（圖2），其中，上超、頂超以及離超（退覆）主要發(fā)育在陸架邊緣和陸架坡折帶處，下超主要發(fā)育在大陸架和下陸坡處，削截、不整合主要發(fā)育在構(gòu)造高部位或構(gòu)造變動強烈區(qū)，在深水盆地區(qū)，由于受構(gòu)造運動影響較弱，層序界面主要通過縱向上沉積趨勢的變化來識別。

圖2 北康-曾母盆地層序界面主要反射終止關(guān)系Fig.2 The main reflectance termination relation of sequence interface in Beikang-Zengmu basin

2.2 三級層序劃分

通過研究地震反射終止標志、不整合面以及沉積趨勢，在北康-曾母盆地中中新世以來的地層中，劃分了14個三級地震層序界面，分別命名為SB1-SB14（圖3）。其中，SB11、SB8和SB1為區(qū)域性不整合面，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局將其分別命名為T1、T2和T3反射界面，其主要地震反射特征為：

圖3 北康-曾母盆地中中新世以來層序地層界面地震測線AA′位置見圖1。Fig.3 Sequence stratigraphic interface since middle Miocene in Beikang-Zengmu basinThe location of AA′ seismic line is in Fig.1.

（1）SB11層序界面

該界面為第四紀與上新世地層分界面，廣泛發(fā)育于北康-曾母盆地陸架-陸坡區(qū)域，主要表現(xiàn)出高頻、中-強振幅、較連續(xù)反射的特征，局部可見沉積趨勢在該界面發(fā)生變化的現(xiàn)象。

（2）SB8層序界面

該反射界面為上新世與中新世地層分界面，在北康-曾母盆地陸架-深水盆地區(qū)域廣泛發(fā)育，主要表現(xiàn)出高頻、中-強振幅、較連續(xù)反射的特征。界面上下反射層發(fā)生輕微變形或末變形，往往表現(xiàn)為上超尖滅，偶有削截。

（3）SB1層序界面

該反射界面為中中新世和晚中新世地層分界面，為北康-曾母盆地廣泛發(fā)育的大型區(qū)域性角度不整合，主要表現(xiàn)出中頻、中-強振幅、連續(xù)反射的特征?？梢姶罅肯鹘?、角度不整合現(xiàn)象。

3 體系域內(nèi)的層序地層內(nèi)幕結(jié)構(gòu)

關(guān)于層序內(nèi)部體系域的劃分，不同學者之間存在較大的分歧，Vail等和Haq等認為層序內(nèi)部由海進、高水位和低水位3種類型的體系域構(gòu)成[3, 28]；Hunt等對其進一步修整，提出層序的四分模式[29-30]；Catuneanu等強調(diào)一個層序主要受海平面升降變化和基準面變化之間的相互關(guān)系所影響，并將已有的層序地層學基本概念及術(shù)語做了規(guī)范化的定義，提出一個層序由海進、高位正常海退、強制海退和低位正常海退4種成因單元構(gòu)成（圖4）[6]。

本文主要采用Catuneanu等的劃分方案，通過對整體橫跨北康、曾母兩個盆地的BB′測線開展層序地層內(nèi)幕結(jié)構(gòu)精細解釋與刻畫，識別出外陸架、陸架邊緣、沉積坡折帶和深水凹陷4個沉積構(gòu)造單元和海進、高位正常海退、強制海退和低位正常海退4種成因單元構(gòu)成。中中新世以后地層發(fā)育齊全，是研究北康-曾母盆地中中新世以來層序地層格架特征的典型剖面（圖5）。

下面對體系域特征及BB′測線層序地層內(nèi)幕結(jié)構(gòu)進行詳細分析。

3.1 高位體系域

高位體系域發(fā)育于相對海平面或基準面緩慢上升至緩慢下降且較穩(wěn)定時段，地層以加積-前積的方式堆砌，底面為最大海進面，頂面為陸上不整合面+強制海退底面（CC1）[6]，主要由河流、前積型三角洲、淺海-深海陸架、向盆地方向收斂的泥質(zhì)楔和盆地區(qū)發(fā)育的密集段組合而成（圖4a）。

圖4 4 種體系域典型成因單元樣式特征[6]Fig.4 The four typical genetic element style characteristics of system tract[6]

BB′測線上較為典型的高位正常海退主要發(fā)育于SB1-SB2、SB10-SB11和SB13-SB14層序內(nèi)，每個高位正常海退內(nèi)部可見外陸架中-強振幅、連續(xù)的席狀反射和向盆地方向下超、收斂的楔狀弱-中振幅、較連續(xù)反射。SB1-SB2、SB10-SB11層序內(nèi)部的高位正常海退可見丘狀不連續(xù)、側(cè)向加積反射和斜坡處向盆地下超收斂的弱反射帶，揭示為河流（三角洲朵葉橫切面）和高位泥質(zhì)楔（圖5）。

圖5 BB′測線層序地層格架特征地震測線BB′見圖1。Fig.5 The section characteristics of BB′ sequence stratigraphic framework The BB′ seismic line is in Fig.1.

3.2 強制海退體系域

強制海退體系域發(fā)育于相對海平面或基準面快速下降時段，地層以下降前積的方式堆砌。底面為陸上不整合面+強制海退底面（CC1），頂面為陸上不整合面+強制海退頂面（CC2）[6]，強制海退體系域最明顯的特征為其發(fā)育的兩種下降前積樣式，一種為穿過三角洲水下分流河道，頂面被水流沖刷削平，而呈現(xiàn)出沒有降階的下降前積；另一種為偏離水下分流河道，頂面呈離超、降階方式的下降前積（圖4b）。

BB′測線上較為典型的強制海退主要發(fā)育于SB8-SB9和SB12-SB13層序內(nèi)，主要處于高位正常海退的斜坡之上，每個強制海退內(nèi)部可見向盆地的高角度傾斜反射層，其下發(fā)育弱振幅側(cè)向加積-前積層，或弱振幅丘狀反射體，為強制海退期發(fā)育于水下的三角洲朵葉及濁積層斜切面，是典型的三角洲-濁積扇沉積體系的地震響應(yīng)。不同的是，發(fā)育于SB12-SB13層序內(nèi)的3個非常清楚的強制海退準層序，其中1和2兩個準層序頂面為陸表不整合或過路沖刷面，具有顯著的侵蝕、削截特征；3準層序頂面呈明顯的高程下移，以離超方式堆積（圖5）。

3.3 低位體系域

低位體系域發(fā)育于相對海平面或基準面緩慢下降至緩慢上升且較穩(wěn)定時段，地層以加積-向盆地進積或加積-向陸退積的方式堆砌，底面為陸上不整合面+強制海退頂面（CC2），頂面為最大海退面，由向陸地方向退積三角洲、退積斜坡扇（回春扇）和向盆地方向進積的水下前積楔構(gòu)成（圖4c）。

BB′測線上較為典型的低位正常海退主要發(fā)育于SB5-SB6和SB11-SB12層序內(nèi)，分布于斜坡和凹陷盆地區(qū)域，總體呈退積趨勢，發(fā)育向陸地遷移的盆底扇和斜坡扇，其沉積坡折（或岸線）遷移軌跡呈凹面向上，均顯示低位正常海退沉積特征。SB5-SB6層序內(nèi)低位正常海退下斜坡處發(fā)育丘狀堆積的三角洲朵葉為河流相，凹陷盆地區(qū)域為弱振幅近空白反射，泥巖為主，淺海陸架相。SB11-SB12層序低位正常海退上斜坡-下斜坡區(qū)域，分別發(fā)育加積、側(cè)向加積、前積層，以及傾斜反射之下丘狀反射，為低位三角洲沉積體系的地震響應(yīng)，盆地區(qū)域發(fā)育向陸地遷移的盆底扇、斜坡扇；加積層表現(xiàn)為連續(xù)性差的弱-中振幅反射，推測為水下的前三角洲相沉積（圖5）。

3.4 海進體系域

海進體系域發(fā)育于海平面或基準面快速上升時段，地層以向陸地退積的方式堆砌，底面為最大海退面，頂面為最大海進面，主要由海進早期上陸坡重力流沉積、退積型三角洲和陸架-陸坡相泥頁巖組合而成（圖4d）。

BB′測線上較為典型的海進主要發(fā)育于SB10層位上下，表現(xiàn)為系列海進沉積，地層堆砌方式總體表現(xiàn)為“千層餅”堆積。在外陸架區(qū)域，層狀特征清晰，靠近盆地的大部分區(qū)域，為塊狀泥巖的弱振幅空白反射，層狀特征不明顯。沉積過程中水體不斷加深，地層由于含鈣質(zhì)或灰質(zhì)而振幅略大（圖5）。

4 北康-曾母盆地主要層序地層樣式特征

中中新世之后，北康-曾母盆地進入被動邊緣大陸沉積階段，由早期的斷陷-裂陷沉積演變?yōu)閰^(qū)域熱沉降作用[28-34]，其層序地層樣式主要受沉積物供應(yīng)量大小、可容空間增量變化以及相對海平面變化共同影響[35]。開展CC′測線層序內(nèi)幕結(jié)構(gòu)精細解釋（圖6），通過層序內(nèi)部地層結(jié)構(gòu)及相分布關(guān)系研究與分析發(fā)現(xiàn)，該剖面SB1以來，發(fā)育了在海退-海進過程中的強制海退、低位體系域和海進體系域，根據(jù)其內(nèi)部不同地層結(jié)構(gòu)堆砌方式和沉積特征，提出了3種北康-曾母盆地陸架邊緣三角洲-深水扇沉積體系樣式：① 陸架邊緣富砂型三角洲進積楔（發(fā)育于強制海退和低位體系域內(nèi)），② 退積型生物礁（發(fā)育于海進體系域內(nèi)），③ 陸架邊緣富砂-富泥型退積楔（發(fā)育于海進體系域內(nèi)）。

圖6 北康-曾母盆地陸架邊緣三角洲-深水扇沉積層序發(fā)育特征CC′地震測線位置見圖1，層位數(shù)值單位為Ma。Fig.6 The sand-rich delta wedge sequence stratigraphic framework at shelf edgeThe CC′ seismic line is in Fig.1, the unit of horizon value is Ma.

4.1 陸架邊緣富砂型三角洲進積楔

主要發(fā)育于SB1-SB2、SB2-SB3、SB3-SB4、SB4-SB5層序內(nèi)的強制海退和低位體系域，在相對海平面或基準面的下降-緩慢上升時期，河流帶來大量陸源碎屑沉積物，沉積于陸架邊緣-斜坡-盆地區(qū)域，砂體整體呈現(xiàn)向盆地進積的趨勢，形成富砂型的三角洲前積楔。其主要特征有：

在強制海退沉積早期，砂體主要發(fā)育于陸架邊緣，表現(xiàn)為低頻強振幅連續(xù)反射，反映三角洲前緣相砂體為主，砂泥骨架地層分布穩(wěn)定；到強制海退中-晚期，由于陸源碎屑供應(yīng)量大于可容空間增大速率以及海岸線推移到陸架邊緣，砂體隨著逐漸變陡的陸架邊緣沉積坡折不斷向盆地進積，F(xiàn)R表現(xiàn)為側(cè)向加積的傾斜強反射（含砂），其下發(fā)育規(guī)模較大的深水扇，呈中頻中振幅較連續(xù)反射，丘狀外形，內(nèi)呈雜亂狀，反映高含砂特征。

在低位正常海退時期，相對海平面或基準面最低，且處于緩慢上升階段，陸架邊緣的深切溝谷（三角洲前緣溝）已經(jīng)形成，為砂體不斷的進積至盆底提供通道。此時期發(fā)育3種典型沉積體，即：含砂量較高的盆底扇、斜坡帶具有水道和天然堤的斜坡扇和表現(xiàn)為向盆地振幅減弱的丘狀上超體，整體表現(xiàn)出盆底到斜坡再到盆地的退積—加積—進積模式（圖7）。

圖7 陸架邊緣富砂型三角洲進積楔層序地層樣式Fig.7 The sand-rich delta wedge sequence stratigraphic patten at shelf edge

4.2 退積型生物礁

主要發(fā)育于SB5-SB6、SB6-SB7、SB7-SB8層序內(nèi)的海進體系域，從SB5開始發(fā)育生物礁，到SB8結(jié)束。該時期相對海平面或基準面快速上升，生物礁總體呈向陸地方向退積的趨勢，礁體范圍不斷縮小，內(nèi)部地層整體表現(xiàn)為退積堆砌（圖8）。

圖8 退積型生物礁層序地層樣式Fig.8 The regressive organic reef sequence stratigraphic patten

4.3 陸架邊緣富砂-富泥型退積楔

主要發(fā)育于SB8以來各層序內(nèi)的海進和高位體系域。在相對海平面或基準面快速上升到緩慢上升-緩慢下降且較穩(wěn)定時段內(nèi)，由于可容空間增量遠大于沉積物供應(yīng)量，陸源粗粒物質(zhì)（砂體）無法通過河流搬運至斜坡-盆地區(qū)域，而是在陸架邊緣-外陸架區(qū)域，整體呈向陸地退積的趨勢堆砌，陸源細粒物質(zhì)（泥巖）隨海水漂浮至陸架邊緣-斜坡區(qū)域，整體呈向盆地收斂的楔狀體，形成富砂-富泥型退積楔。其主要特征有：

海進期沉積主要分布于外陸架-陸架邊緣-斜坡區(qū)，在外陸架區(qū)局部可見波狀（丘狀）強振幅反射，發(fā)育退積型砂體；在陸架區(qū)域，主要為三角洲朵葉前緣泥質(zhì)沉積，整體呈楔狀退積堆砌，部分通過滑塌和濁流沉積的深水扇也主要以泥質(zhì)為主；在斜坡區(qū)域，總體呈厚層狀、弱振幅、平行連續(xù)反射，泥巖為主，靠近上超點附近可見強振幅、連續(xù)反射的含鈣質(zhì)層段響應(yīng)，表現(xiàn)出明顯的退積特征。

高位正常海退沉積主要分布于外陸架-陸架邊緣區(qū)，在外陸架區(qū)可見中-強振幅丘狀反射和侵蝕下切谷，推測為向陸地遷移的三角洲退積型朵葉和主水道河流-濱海相沉積；在陸架邊緣區(qū)以加積-前積型沉積為主，中-弱振幅反射，由于沉積厚度較薄，地震上分辨較難，隱約呈現(xiàn)出前積-退積的堆砌特征；再往盆地方向，為向下收斂的高位泥質(zhì)楔，呈弱振幅近空白反射（圖9）。

圖9 陸架邊緣富砂-富泥型退積楔層序地層樣式Fig.9 The sand-rich and mud-rich sedimentary wedge sequence stratigraphic patten at shelf edge

5 結(jié)論

（1）通過地震資料解釋發(fā)現(xiàn)，北康-曾母盆地主要有上超、下超、頂超、離超（退覆）、削截、不整合等地震反射終止關(guān)系。在陸架邊緣和陸架坡折帶處主要發(fā)育上超、頂超以及離超（退覆），在大陸架和下陸坡處多呈現(xiàn)下超，削截，不整合主要發(fā)育在構(gòu)造高部位或構(gòu)造變動強烈區(qū)，深海盆地地層多呈整一接觸，可見由細變粗或由粗變細的沉積趨勢變化。

（2）識別出北康-曾母盆地中中新世以來的14個三級層序界面SB1-SB14，其中SB11、SB8和SB1分別對應(yīng)于廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局劃分的T1、T2和T3反射界面。

（3）通過開展層序地層內(nèi)幕結(jié)構(gòu)刻畫，發(fā)現(xiàn)陸架區(qū)域地層多呈加積-前積的堆砌方式，地震反射以中-強振幅、較連續(xù)反射為主，局部可見三角洲朵體橫切面丘狀反射；陸架邊緣-陸坡區(qū)域地層以下降前積、加積-進積或加積-退積的方式堆砌，地震反射特征為弱-中振幅、較連續(xù)-不連續(xù)，可見大量丘狀反射體，根據(jù)發(fā)育位置確定為斜坡扇和盆底扇；深水區(qū)域地層多以縱向加積堆砌為主，呈現(xiàn)弱振幅、連續(xù)反射，為深海泥巖。以此，識別出北康-曾母盆地海進、高位正常海退、強制海退和低位正常海退4種成因單元。

（4）通過層序內(nèi)部地層結(jié)構(gòu)及相分布關(guān)系研究，提出了北康-曾母盆地陸架邊緣三角洲-深水扇沉積體系3種層序地層樣式：陸架邊緣富砂型三角洲進積楔、退積型生物礁和陸架邊緣富砂-富泥型退積楔。