Question

南海晚新生代地层结构特征、沉积厚度及沉积模式

Answer 1

邱燕¹　刘建华²　陈泓君¹

（1.广州海洋地质调查局 广州 510760；2.国家海洋局第二海洋研究所 杭州 310012）

第一作者简介：邱燕，女，博士，教授级高工，从事石油地质与海洋地质研究，已发表论文三十多篇。

摘要 本文综合地震、钻井及区域地质资料，通过分析地震相参数等，研究南海晚新生代（E₃—Q）地层结构特征和沉积厚度变化，建立了晚新生代沉积模式，所取得的研究成果可为南海油气的进一步勘探开发提供有效的基础资料。

关键词 南海 晚新生代地层 结构特征 沉积厚度 沉积模式

1 前言

南海新生代沉积盆地数量众多，分布范围广，沉积厚度大，其丰富的油气资源早已为世人所瞩目。1978～2004年间，广州海洋地质调查局在南海完成了大量的多道地震、重、磁等综合地球物理调查。勘探实践已证实，在这些新生代沉积盆地中，晚新生代（E₃—Q）地层是油气的主要勘探目的层。多年来，前人对诸盆地的构造特征以及油气地质条件等已做了深入的研究（刘宝明，金庆焕，1997；钟建强，黄慈流，詹文欢等，1994；Prell W L，Wang P X，Blum P，et al.，1999）。本文着眼于油气勘探的实际应用，进一步研究南海晚新生代地层的结构特征、沉积厚度特征以及沉积模式，为南海的油气勘探部署提供新的参考依据。

2 地震地层及结构特征

南海东、西部晚新生代（E₃—Q）地层发育程度、地震界面划分和地层内部结构有所不同，本文以117°E为界，将南海晚新生代地层分东部和西部逐一讨论。

2.1 南海东部地震地层特征及其地质属性

在南海东部新生代地层中识别出4个主要的反射界面，自上而下依次为：T₁，T₂，T₄，和T_g（图1、2、3）。它们具有不同特征，属于不同地质年代的区域不整合面，其反射特征如下：

图1 南海东部北段地震反射剖面

Fig.1 Seismic through the northern part of the eastern South China Sea

图2 南海东部南段地震反射剖面

Fig.2 Seismic through the southern part of the eastern South China Sea

图3 马尼拉海沟地震反射剖面

Fig.3 Seismic through the Manila trench in the South China Sea

T₁：上新统底界，由1～2个强相位组成，视频率高，连续性好，在全区均可追踪。

T₂：上中新统底界，由数个强相位组成，视频率高，连续性好，分布广，全区均可追踪。界面上、下反射波层次较密集，能量比较强。

T₄：中新统底界，由1～2个强相位组成，视频率较上部界面反射波低，基本连续。该界面上、下地震反射波特征有较大差异，其上反射波能量强、视频率高，连续性好，层次密集；其下反射波能量弱、视频率较低，反射层次起伏较明显。

T_g：基底反射波，也是渐新统底界。本区大部地区为深海盆沉积，因而缺乏渐新统以下的沉积层。T_g由数个强相位组成，能量特别强，视频率较低，连续性好，在全区基本可以追踪。但是在局部海域，由于海底地形倾角大，水深较浅，多次波发育，使界面变得模糊不清。产状有明显起伏，受断裂作用强烈，属新生界基底面反射波。

根据区域地层资料和ODP184航次等站位资料（Prell等，1999），将地震反射层自上而下划分为A（海底—T₁）、B（T₁—T₂）、C（T₃—T₄）、D（T₄—T_g）四套地震层序。分别代表上新统—第四系、上中新统、中-下中新统和渐新统。A、B、C三层序特征相似，主要为弱振幅低连续地震相，反映深水环境中的细粒沉积。D层序（渐新统）以中-强振幅、连续地震相为主，为浅海至半深海沉积。

2.2 南海西部地震地层特征及其地质属性

在南海西部晚新生代地层中识别出T₁，T₂，T₃和T₄四个地震反射界面（图4、5），属于不同地质年代的区域不整合面，其反射特征如下。

图4 南海西部万安盆地地震剖面

①“台”状地震相；②“S”形前积地震相；③弱振幅低连续地震相；④中-弱振幅低连续地震相

Fig.4 A seismic through the southern part of the western South China Sea

①“Platform”seismic facies；②“Sigmoid”progradational reflection configuration；③feeble amplitude and low-continuum seismic facies；④middle-low amplitude seismic facies

T₁：第四系底界，为平直的反射波，具高频、稳定、强振幅、高连续双相位等特征，与上下层序为整合接触，全区可以追踪。

T₂：上新统底界，反射特征南北差异较大。北部一般表现为中频、中-强振幅、连续双相位反射，局部为反射振幅较弱的中连续单相位反射。

T₃：上中新统与中中新统的分界，一般由1～2个相位组成，多为波状起伏的强反射面，连续性稍差，呈中频、中-强振幅、中连续—连续反射。T₃界面与下伏反射层组的接触关系普遍存在明显的削截现象，是区分上、下两套具不同反射特征层组的分界。T₃之下为一套已发生不同程度变形且明显被断层错断的反射层组，其上为一套水平或近水平、未变形或轻微变形、被断层错断较少而且断距较小的反射层组。

T₄：为上、下第三系的分界。总体来说，T₄反射波由2个相位组成，为低频、中-强振幅、中连续反射，与上下层组一般为整合接触，局部与上覆层为上超接触。

图5 南海北部陆坡西部地震剖面

①高频中振幅连续地震相；②杂乱/蠕状地震相；③席状中-强低振幅中连续地震相

Fig.5 A seismic through northern slop of the South China Sea

①High frequency，middle amplitude and continuum seismic facies；②Chaotic/squiggle seismic facies；③Sheet drape middle-strong amplitude and middle continuum seismic facies

T₁，T₂，T₃和T₄四个不整合界面将本区地震反射层自下而上划分为A（海底-T₁）、B（T₁—T₂）、C（T₂—T₃）、D（T₃—T₄）四套地震层序。分别代表上新统—第四系、上中新统、中中新统和下中新统—上渐新统。A层序主要为弱振幅低连续地震相，反映低能环境中岩性较均一的沉积。B层序以陆架边缘具有大型“S”形前积结构为特征（图4），一般为浅海至陆坡、半深海沉积。C层序未经受强烈的后期构造变动，一般为滨-浅海至半深海沉积。本层序最为典型的特征是具有强振幅、连续性好的“台状”地震相（邱燕，1996），是碳酸盐岩和生物礁的地震响应（图6）。D层序由于受到后期较强烈的构造变动的影响，地震反射特征变化较大，振幅和连续性均不稳定，一般为滨-浅海或三角洲沉积。

图6 南海西部万安盆地地震剖面特征

（①丘状地震相）

Fig.6 WA336 seismic line through the western South China sea

（①Mound seismic reflection configuration）

2.3 地震相划分及其特征

南海晚新生代地层地震相类型丰富，特征明显。通过分析地震相中的振幅、视频率、连续性、外部形态和内部几何结构等参数，可推断解释晚新生代的沉积相与沉积环境。地震相划分及其特征见表1。

表1 地震相划分及主要特征　Table1 The partitions of the Seismic Facies and its main Characteristics

2.4 地层结构特征

根据地震相分析结果，识别出本区E₃—Q沉积层结构类型主要有以下七种：

层状碎屑岩结构类型：一般分布在构造活动较稳定区和离物源相对较远的陆坡半深海区，各时代地层剖面上均有分布。以高频中振幅连续地震相、中频中振幅连续地震相等为特征。

块状碎屑岩结构类型：以中、粗粒砂岩为主，少量砂、砾岩，单层厚度大，呈块状，通常是在沉积速率较高的环境下形成的。以席状中-强振幅中-低连续地震相、弱振幅低连续地震相等为特征。

浊积岩结构类型：仅分布在北部的中新统中下部和上新统底部，以及南部陆坡区局部地区。以杂乱/蠕状地震相为特征。

滑塌堆积结构类型：分布局限，一般发育在北部和中、南部陆坡的坡脚处，以杂乱地震相为特征。

前积结构类型：在北部第四系下部和南部更新统地层中甚为发育。以“S”形前积地震相为特征。

碳酸盐岩结构类型：主要分布在北部和南部的沉积盆地中，主要集中在中中新统与上中新统层位（图4，图6），以“台”状地震相和丘状地震相为特征。

3 沉积厚度

区内晚新生代（E₃—Q）沉积厚度变化较大，总体呈南、北厚，中部薄，西部厚，东部薄的特征（图7）。北部和东部沉积厚度等值线间隔较疏，地层厚度变化不大，一般为4000～6000m，但是北部偏西部位的沉积厚度达14000m；西部和西南部等值线间隔较密，延伸范围也较大，沉积厚度一般为2000～8000m，局部最厚可超过12000m。东部沉积厚度一般为100～4000m，东部最大厚度达2500～3500m，大部分地区小于1000m。中央海盆沉积一般为1000m，沉积厚度变化缓慢，沉积环境开阔稳定。中部海山区沉积较薄，大多不足1000m。北部陆坡区由断裂控制的地堑和地垒凹、凸构造相间排列。南部南沙群岛一带沉积厚度相对较薄，一般只有500～2000m。东部马尼拉海沟分北、南两段。北段位于深海盆北部的东端，走向近NNE向，沉积层为深海盆北部向东的延伸，故厚度较大，海沟西翼为2000～2500m，海沟轴部可达3000m以上。南段海沟走向近SN向，南端转为NW向，沉积较薄，仅数百米。

北部、中部、东南部和南部都有面积较大的沉降中心，根据地震相分析，这些沉降中心同时又是各盆地的沉积中心。北部沉降中心的沉积厚度超过3000m，最厚大于5000m。西部沉降中心最大沉积厚度大于7000m，该区显然受南海西缘断裂的影响较大。南部的沉积层最厚，发育有三至四个沉降中心。各中心的最大厚度为3000～12000m。东部也有两个沉积中心，其厚度分别为达2500m和3000m。南部NE走向的海槽区沉积厚度较大，厚度等值线密集。

沉积厚度分布特征表明，在南海实施进一步的油气资源勘探，应将重点放在北部、南部和西部。

图7 南海晚新生代（E₃—Q）沉积等厚度图

Fig.7 Isopach of the strata thickness from Oligocene to Quaternary in the South China Sea

4 沉积模式

依据上述分析和典型地震剖面解释，结合国外相关资料，在南海海域晚新生代（E₃—Q）沉积层中建立了两种沉积模式：碎屑岩沉积模式和碳酸盐岩沉积模式。其中，碎屑岩模式主要有三角洲相和滨海-浅海-半深海-深海碎屑岩相，碳酸盐岩沉积模式则以碳酸盐岩台地发育为主（图8，图9）。

图8 南海晚新生代滨、浅海-陆坡相模式

1—砂岩；2—砂质泥岩；3—泥灰岩；4—灰岩；5—泥岩；6—砂砾岩；7—分支河流；8—塌积岩

Fig.8 The deposit mode of littoral，neritic and slop facies in the South China Sea

1—Sand stone；2—sand-mud stone；3—mud-limestone；4—limestone；5—mudstone；6—sand-conglomerate；7—distributary channel；8—slump stone

图9 南海晚新生代半深海-深海相模式

Fig.9 The deposit model of bathyal and abyssal facies in the South China Sea

南海北部陆架东部中新世-第四纪三角洲基本上都是以河流作用为主的建设型三角洲，兼有河流-波浪复合作用的建设型三角洲，主要可分出三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲三种亚相，在纵向剖面上往往显示为海退的沉积体系。

滨-浅海、半深海相碎屑岩沉积模式有两种发育状况，一种是下粗上细的海进沉积模式，另一种是下细上粗的海退沉积模式。海进沉积模式：自下而上沉积层发育状况为滨海-浅海-半深海相，沉积物由粗变细的碎屑岩沉积，反映沉降速率大于沉积速率、海平面持续上升的沉积现象；海退沉积模式：自下而上沉积层发育状况为半深海、浅海-滨海，沉积物由细变粗的碎屑岩沉积，反映沉降速率小于沉积速率、海平面持续下降的沉积现象。

碳酸盐岩沉积模式以台地形式为主。碳酸盐岩台地有两种类型的基底，一种是在高凸起区的花岗岩类基底，另一种是受构造运动影响而抬升的隆起部位。台地可分为盆底、前缘斜坡、礁隆、台缘、开阔台地等亚环境。在纵向剖面上，上述各种碳酸盐岩沉积亚相往往相互叠置，交替出现。

5 结论

南海东、西部晚新生代（E₃—Q）地层发育程度和地层结构有所不同，东部大部分为深海盆沉积，缺乏渐新统以下的沉积层，晚新生代地层中识别出T₁，T₂，T₄和T_g4个主要的反射界面，分别代表上新统—第四系、上中新统、中-下中新统和渐新统。西部晚新生代地层中识别出T₁，T₂，T₃和T₄四个地震反射界面，分别代表上新统—第四系、上中新统、中中新统和下中新统—上渐新统。

地震相分析结果表明本区沉积层结构类型主要有七种：即层状碎屑岩、块状碎屑岩、浊积岩、滑塌堆积、前积、碳酸盐岩和生物礁结构。

区内晚新生代沉积厚度南、北厚，中部薄；西部厚，东部薄。

晚新生代沉积层存在两种沉积模式：碎屑岩沉积模式和碳酸盐岩沉积模式，其中碎屑岩模式主要有三角洲相和滨海-浅海-半深海-深海碎屑岩相；而碳酸盐岩沉积模式则以台地形式为主。

参考文献

刘宝明，金庆焕.1997.南海曾母盆地油气地质条件及其分布特征，热带海洋，16（4），18～25

邱燕.1996.南海西南部主要盆地碳酸盐岩层序地层学解释.南海地质研究（8）.武汉：中国地质大学出版社

钟建强，黄慈流，詹文欢等.1994.南海曾母盆地新生代晚期构造沉降分析，黄渤海海洋，12（2），41～46

Prell W L，Wang P X，Blum P，et al.1999.Ocean Drilling Program，Leg 184 Preliminary Report，South China Sea，Texas A＆M University

Strata configuration，sediment thickness and deposit mode in Oligocene to Quaternary in South China Sea

Qiu Yan¹　Liu Jianhua²　Chen Hongjun¹

（1.Guangzhou Marine Geological Survey，Guangzhou，510760；2.Second Institute of Oceanography，SOA，Hangzhou，310012）

Abstract：According to the data obtained by the geophysical reconnaissance and drilling explore in the South China Sea，this paper summarizes the strata configuration characteristics from Oligocene to Quaternary and its variety of sediment thickness in horizontal and establishes several deposit models of late-Cenozoic strata in the South China Sea.All of the fruits offer useful information and theoretic evidence for future exploration and exploitation of the oil-bearing basins in the South China Sea.

Key Words：South China Sea Strata in Oligocene to Quaternary Configuration sediment thickness depositional model