Question

利用地震资料研究中生界分布特征

Answer 1

通过对研究区中生代地震资料的解释（图3-96），初步明确了南海北部中生代地层的分布特征。

（一）中生代地层地震解释标志

总体来看，南海北部中生界可以通过以下地震反射标志进行识别：

1.新生界基底之下的层状连续反射

通过地面露头调查和华南陆区及台湾海峡钻井等揭示，南海北部区域应该残留有巨厚的中生代地层，局部虽然有轻微变质，但以碎屑岩为主的中生代地层如果残留，应该具有层状地震反射特征。因此，新生界高频层状连续之下的层状中—低频较连续反射层，尤其是反射波非常多的碎屑岩沉积地层，成为识别中生界的首要标志。

另外，中生代地层为一套海相、海陆交互相和陆相沉积地层，具有层状连续、分布广的特点。中生代地层内部既存在燕山期的挤压褶皱构造，也发育喜马拉雅期拉张断层构造。由于长期暴露剥蚀，它们以高角度的削截方式与上覆新生代地层接触。古近系尽管也呈低频较连续反射，但古近系多分布于地堑、半地堑，以局部分布为特征，若处于同一位置，古近系的连续性总是比中生界好。

图3-96 南海北部海域中生代地震解释测网及相邻陆区下侏罗统沉积环境略图

2.中生界反射层组合特征

南海北部海区发育（或残留）新生代、中生代和古生代3个时代的沉积地层，其间均以角度不整合接触。自晚三叠世南海北部发生海侵并接受中生代沉积，至白垩纪末海水完全退出该区并结束中生代海相沉积，完成了一个超巨周期沉积旋回，这个沉积旋回内部虽然也有不整合面，但属于同一个构造期（燕山期）控制的沉积盆地内发育的地层，这套地层成因上的联系，使得其地震反射特征和产状大致相同，但它们与古生界、新生界地层产状完全不同，反射特征也存在明显差异：浅层新生界呈高频连续反射；中深层（残留的）中生界呈中—低频较连续反射；基岩内未变质的古生代地层，通常局部显现，并呈高角度的低频较连续反射（图3-97，图3-98）。

3.不同层系地震反射特征的差异性

与古生代、新生代地层相比，中生代地层具有频率低、连续性相对较差的共同特征，但中生界内部不同时代地层的沉积构造背景、地层堆砌方式和岩相上的差异，会导致地震反射特征的差异，而这种差异性是识别中生界，也是细分中生界的主要依据。

（1）上三叠统地震反射特征

上三叠统为间歇性海进过程中海陆交互沉积地层，主要岩石类型有砾岩、砂岩、泥岩、页岩、煤等碎屑岩，碳酸盐岩很少，无火山喷出岩。在南海北部几个深大凹陷内，上三叠统厚度可达千米。未遭受火山侵入岩改造的上三叠统碎屑岩地层呈层状较连续反射。它们从凹陷中心的底部开始发育，以上超充填沉积为特征。

图3-97 潮汕拗陷中心中生代地震地层解释剖面（HDL388-2测线）

图3-98 南海北部中生界地震解释剖面（NHDL32测线）

（展示晚白垩世到古新世的连续退覆式充填沉积特征）

凹陷区以外的地区，上三叠统厚度为百米级或沉积缺失，无法通过上超充填特征识别，只能从底部的层状较连续反射来大致推断。

（2）下侏罗统地震反射特征

下侏罗统下部为大规模海进期发育的海相地层，主要岩石类型有砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩和灰岩，无火山岩。盆地边缘呈退积，盆地内呈加积。这个时期发育的广海陆棚、半深海环境相页岩分布广、连续性非常好，以弱—中振幅、整洁连续反射为特征。下侏罗统上部为海退期沉积地层，在盆地边缘呈前积堆砌，盆地内部主要为加积，这套地层分布广、连续性好，其地震反射特征以层状连续为特征（图3-98）。

与下伏上三叠统相比，下侏罗统以连续性更好、全区发育为特征。

（3）中侏罗统地震反射特征

中侏罗世南海北部水体加深，总体处于浅海—半深海沉积环境，发育砂岩、泥岩和灰岩地层，总体呈弱振幅、整洁、层状连续反射，与下侏罗统没有明显差异。局部火山活动产生的火山碎屑、熔岩流除在火山口附近出现丘状反射外，还导致火山碎屑影响范围内的反射层的整洁性和连续性变差。

（4）上侏罗统—下白垩统地震反射特征

晚侏罗世南海北部地区处于深水环境，但火山喷发非常强烈，包括早期的火山口水下喷发到后期火山口露出水面喷发，这种水下喷发的熔岩层呈弱振幅背景中的极强反射。在南海北部的陆棚区，火山碎屑岩、陆源碎屑岩和熔岩层交替发育，由陆向海快速充填沉积，地震反射呈高角度退覆反射体（图3-99，图3-100）。在南海北部陆坡区，深水环境中的众多火山口喷出的火山碎屑和熔岩流交替堆积，形成多重丘状叠置的火山锥体。

图3-99 中生界地震反射层的连续性特征（HDL388-2测线）

（5）上白垩统地震反射特征

南海北部凹陷区，上白垩统主要为河流-湖泊相沉积，夹火山喷发岩，总体呈层状较连续反射，内部夹有丘状叠置的火山碎屑岩、熔岩层构成的火山锥体。在南海北部陆坡区，火山碎屑岩、凝灰岩、火山熔岩层自陆向海退覆充填沉积，以高角度的斜交、丘状反射为特征；在南海北部陆坡中段（云开低凸起、番禹-流花低隆起）及以北地区，发育上白垩统巨厚的中酸性熔岩，这些熔岩层以总体呈层状、内部有低频弱振幅层状反射为特征。

图3-100 连续反射地震相（XQ4-2 测线，潮汕拗陷）

①Tm之下为古生界，顶部呈低角度削截；②T₃呈短轴亚平行较连续反射，指示砂泥岩互层；③J₁为平行连续反射，振幅弱和频率较高，指示陆棚环境泥岩、粉砂岩组合；④J₂底部弱振幅连续反射，指示泥岩为主的深水陆棚环境沉积，上部为极强反射，并有低幅丘交错反射，指示顶部有水下喷发的熔岩层；⑤J₃下部为弱振幅干净反射，指示深水环境的沉积净水泥、粉砂组合岩相，上部为平行连续反射，但极强振幅指示有薄层熔岩；⑥K下部高频较连续反射，为河流-湖泊相沉积，上部极强丘状体指示有火山碎屑丘或熔岩堆砌；⑦N₁为深水陆棚环境欠补偿沉积

（二）地震相分析

通过地震相分析，尤其是火山岩相分析，能更好地认识中生界的发育分布特征。

1.地震相、亚相标志

在描述中生代地层地震反射特征的诸多标志中，“连续性”这一标志最能反映沉积地层的层状特征。因此，根据地震反射的连续性，将研究区中生界划分为3 种地震相类型（表3-3）：连续相（沉积岩相）（图3-99，图3-100），较连续相（含火山碎屑岩相）（图3-99，图3-101）和不连续相（火山岩相）（图3-99，图3-102）。

图3-101 连续、较连续反射地震相（XQ1-2 测线，韩江凹陷）

T₃—J₃平行层状连续反射，为陆棚环境沉积岩；内部的穿层反射、空白和杂乱反射为火山侵入岩脉及毗邻侵入岩烘烤的地震响应；K下部亚平行连续为河流、湖泊环境沉积，上部的丘状反射，有可能是三角洲横切面，但最大可能是火山碎屑流堆积

2.火山岩相分布模式

南海北部上侏罗统—白垩系火山岩（包括侵入岩、火山碎屑岩、凝灰岩、熔岩）非常发育，规模巨大，单个或多个火山口群可延绵数十甚至数百千米。在地层对比解释中，经常因为火山岩体阻隔或火山岩与沉积岩岩相渐变造成地层难以追踪对比。而且，从火山口顶部到翼部或锥体间，由于层状性变好，火山碎屑岩中的层状熔岩层容易被误解为海平面变化或水流作用形成的沉积层面，多个叠置火山丘甚至被误认为多重背斜构造。因此，充分认识火山岩相的地震反射特征，有助于深入分析中生界的发育分布以及沉积构造演化。

通过对火山-碎屑岩混合岩相的地震反射特征分析，可将其归纳为3种地震相、8种地震亚相，其成因及沉积特征见图3-103和表3-3。

图3-102 连续和杂乱地震相（XQ152测线，东沙隆起）

T₃—J₃平行层状连续反射，为陆棚环境沉积岩；内部呈近空白-杂乱反射的穿层岩体为火山侵入岩；K为火山侵入及熔岩流堆积，整体呈空白反射-杂乱反射，厚约2000余米。剖面清楚表明，白垩系火山侵入及熔岩之下存在中生代沉积岩

表3-3 研究区中生界地震相分类

续表

图3-103 中生界火山岩-沉积岩相分布模式图

（1）沉积岩相（层状连续、较连续相）

层状连续和较连续为中生界主要地震相类型，通常发育于凹陷区域，为河流、湖泊、陆棚稳定环境沉积，地层的层状特征明显（非块状堆砌），由砂泥岩、灰岩构成，可夹层状的火山凝灰岩和熔岩层（图3-104，图3-105 a），受火山侵入、断层构造活动改造较弱。

（2）火山喷发岩相

火山喷发岩相是一种常见地震相类型，主要分布于火山口周缘，由火山碎屑岩、火山熔岩流层状堆积层（图3-102，图3-104，图3-105 c）互层，或夹海陆相沉积岩层构成。由于火山岩的沉积速率随火山距离增大而减弱，同一层的厚度随火山口距离增大而减薄，通常具有丘状堆砌特征（图3-103，图3-105 c），核部厚，侧翼薄。一个火山喷发岩体通常呈表3-3中5-6-7组合，与沉积岩相过渡带通常为表3-3中3-4-5-6-7组合。在晚侏罗世—早白垩世火山喷发强烈发育期，火山喷发岩相发育带，表3-3中的3-4-5组合呈韵律出现，是构造稳定期条件下火山多期次间歇性喷发的结果。

（3）火山侵入岩相

火山侵入体，尤其是晚白垩世火山侵入岩，在南海北部地区最为发育（图3-99，图3-102，图3-105）。目前钻井所钻遇的大部分侵入岩为晚白垩世侵入岩，它对中生代沉积地层起破坏作用。

图3-104 潮汕拗陷中侏罗统火山岩加碎屑岩混积地震相带分布特征

1—中频强振幅层状连续反射，砂泥互层响应；2—低频弱振幅层状反射，泥岩层响应；3—不连续次层状反射，含火山碎屑沉积层的响应；4—低频极强振幅倾斜反射，熔岩层响应；5—块层状反射，火山碎屑岩层响应；6—叠置丘状，火山碎屑与熔岩互层；7—内空白丘状，火山熔岩锥体

（三）典型地震剖面解释

通过南海北部NW-SE向区域大剖面（图3-106）的地震地层及沉积相综合解释，进一步明确了南海北部中生界分布特征，以及不同构造单元中生代沉积充填层序及其差异性。

XQ365测线北段自北西向南东依次穿越北部断阶带、韩江凹陷、海丰凸起、陆丰凹陷、东沙隆起等地质构造单元，向西北延伸可与陆上广东葵潭和惠州等露头剖面相接，向东南延伸可达笔架盆地陆坡区。测线北段能很好地反映南海北部陆棚区的中生代沉积盆地特征（图3-107），而测线南段由于火山岩较发育，地层结构特征难以很好地反映笔架盆地（陆坡内中生界凹陷盆地）的沉积特征。鉴于XQ152测线南段穿过整个笔架盆地，晚中生代陆坡凹陷盆地的地层结构特征非常典型，因此，在重点剖面研究中，选取XQ365和XQ152测线进行拼接，构成NW-SE向区域大剖面（图3-108）。两个剖面的拼接点选取在宽缓上陆坡和下陆坡的坡折带（海底深度1000m），其解释结果（图3-108 至图3-110）表明，两者海底深度、新生界、中生界结构（包括厚度）相似，各层序连续分布。

（四）南海北部中生代地层分布特征

在利用重磁资料研究成果，并结合前人研究成果（王家林等，2002；鲁宝亮等，2011）的基础上，通过对研究区 T₃（Tm—Tm³）、J_1-2（Tm³—Tm²）、J₃—K₁（Tm²—·234·Tm¹）、K₂（Tm³—Tg）4个地层单元的地震相分析，圈定出南海北部中生界分布范围（图3-111），编制了T₃（Tm—Tm³）、J_1-2（Tm³—Tm²）、J₃—K（Tm²—Tg）3个地层单元的地层等厚度图（图3-112至图3-114）及残留总厚度图（图3-115）。在此基础上，系统分析了中生代地层的发育分布特征。

图3-105 沉积岩-火山岩混积地震亚相类型

对应表3-3、图3-103。1—中频连续，砂泥互层；2—低频弱振幅连续，净水泥岩层；3—弱振幅较连续，含火山碎屑泥岩；4—极强振幅斜交反射，熔岩夹层；5—块状层，火山碎屑或熔岩；6—覆于沉积层之上的火山锥状叠置，顶部为火山口，核部为侵入岩，翼部为集块岩、火山灰和火山熔岩

图3-106 南海北部NW-SE向拼接地震大剖面（XQ365N—XQ152S）位置图

1.图件编制

（1）华南陆区及海域中生代地层分布图编制

海域中生界分布图编制步骤为：

1）从井资料（LF35-1-1）出发，利用连片地震测网圈定中生代地层顶、底面。

2）对中生代地层进行地震相分析，将结果（反射品质）投影到平面测网图上，得到连续、较连续、杂乱相，并圈定3个地震相带的分布范围。

3）根据地震相-岩相关系，得到沉积岩、沉积岩夹火山岩、火山岩的分布范围。

4）利用钻井和前人研究成果，完善珠江口盆地西部（神狐隆起）、琼东南盆地、台西南盆地等缺少地震资料区域的中生界及其他（古生界）相关地质信息。

（2）等厚度图编制

海域中生界等厚度图编制步骤为：

1）从潮汕拗陷出发，根据LF35-1-1 井对中生代地层部分地质界面的标定、典型剖面（XQ365、HDL388-2等）地震地层解释所建立的中生界地质界面识别标志，进行全区主要地质界面的闭合追踪解释。

2）读取各地质界面的时间深度值，并消除断层和后期火山侵入造成的空白区，倾斜地层需要校正真实厚度等影响，编制等T₀时间厚度图。

3）通过XQ365测线不同构造单元（不同残留地层厚度）速度谱的速度分析，获取3个主要地层单元的层速度（T₃、J_1-2、J₃—K的层速度分别为3700m/s、4600m/s、5200m/s），然后求取平均速度等参数资料进行时间-深度转换。

4）通过Surfer软件（克里金算法）进行插值成为等值线图。

图3-107 XQ365测线北段地震解释剖面

图3-108 XQ152测线（陆坡深水段）地震解释剖面

图3-109 XQ365—XQ152拼接地震解释大剖面

（展示两条测线拼接之后从北部断阶带一直到中央海盆的整体特征以及不同构造单元内部结构、主要地质界面及中生界地震反射特征）

图3-110 XQ365—XQ152拼接地质解释大剖面

图3-111 南海北部海域中生界分布及相邻陆区沉积环境略图

5）边界分析：南海北部中生代拗陷盆地的西南为沉积边界，南侧为连续沉积；经过后期改造，西侧为剥蚀和火山侵入边界，南部为火山侵蚀边界，北部为以剥蚀为主的边界。在地层等厚度图中，没有考虑拗陷盆地内部的部分火山侵入岩。

通过上述步骤，分别编制了中生代上三叠统、中下侏罗统、上侏罗统和白垩系厚度，以及中生界总厚度图（图3-112至图3-115）。

2.南海北部中生界分布特征

（1）中生代残留盆地

经历了燕山运动和喜马拉雅运动后，华南陆区中生代地层除晚白垩世红层外，均已褶皱成山、剥蚀和裂离破碎，沉积盆地大多完全变形；海域中生代地层尽管也经历了与陆地相似的构造运动，但中生代大部分地层仍然保留完好，除火山侵入岩体接触带、走滑断裂构造形变带外，大部分地层未变质。特别是在韩江凹陷、潮汕拗陷、笔架-台西南盆地区，残留型中生代盆地仍然可以确认，中生代沉积地层的残留厚度均超过3000m。

（2）盆地轴线呈北西-南东向

中生代盆地存在多个沉积凹陷，如揭阳凹陷和潮汕拗陷。这些凹陷中心的连线（笔架凹陷—潮汕拗陷—韩江凹陷—揭阳凹陷）代表盆地的轴线，总体呈NW-SE向，与盆地西南隆起带（中南半岛北部-莺歌海-海南岛和琼东南-珠江口盆地西南神狐隆起）的轴线一致。

（3）残留盆地面积

华南陆区-南海北部海域中生代盆地总面积约36×10⁴km²，相当于两个四川盆地。但南海北部海域中生代残留盆地面积（不包括台湾以西区域）仅为10.8×10⁴km²，其中很少有火山岩破坏且中生代沉积地层相对保存完好的面积约4.3×10⁴km²，沉积岩夹火山岩分布区域面积约1.7×10⁴km²，侵入岩、喷出岩夹部分沉积岩区域面积约4.8×10⁴km²（图3-111）。

（4）残留地层厚度

潮汕拗陷中最大残留地层厚度约为8000m，平均厚度约为4000m（图3-102）。与华南陆区揭西凹陷的上三叠统至下侏罗统露头地层测量厚度（约8000m）基本相同。

3.上三叠统分布特征

上三叠统分布（图3-111，图3-112）具有以下特征：

（1）晚三叠世发育多个凹陷，凹陷连线呈北西-南东向

晚三叠世，华南陆区-南海北部海域主要发育潮汕、韩江和揭阳凹陷，而笔架、台西南凹陷尚未形成。多个凹陷在海进期连通，海退期可能成为相互不连通的潟湖，形成海陆过渡、半封闭环境沉积。

（2）分布范围不断扩大

从晚三叠世早期到晚期，随着盆地持续下沉，沉积范围不断扩大。在晚三叠世S1-1（合水组）沉积期，沉积地层范围主要局限于几个凹陷区，地层分布不连续。至S1-3（头木冲组）沉积期，南海北部与华南陆区出现大范围沉积，但盆地边缘及盆地内隆起带（如粤中惠州黄洞剖面）仍然缺乏沉积。

（3）分布面积与厚度

南海北部海域上三叠统的分布面积约6×10⁴km²，最大沉积地层厚度约为4000m，而华南陆区上三叠统厚约2000余米。海、陆两个凹陷沉积厚度有较大差异，这种差异主要受沉降幅度差异控制。

图3-112 南海北部海域上三叠统厚度图及相邻陆区沉积环境略图

图3-113 南海北部海域中-下侏罗统厚度图及相邻陆区沉积环境略图

图3-114 南海北部海域上侏罗统厚度图

图3-115 南海北部海域中生界厚度图及相邻陆区沉积环境略图

图3-116 南海北部海域及相邻陆区中生代地层主要分布区

4.中—下侏罗统分布特征

中—下侏罗统分布具有以下特征（图3-111，图3-113）：

（1）早侏罗世发生最大规模海进，分布范围达到最大

早侏罗世初，发生了最大规模的海进，整个盆地，包括盆地内隆起带和台湾以西地区，均被海水覆盖。在广东韶关、福建永定地区广泛发育广海陆棚相黑色页岩。

（2）盆地西南沉积边界受西南隆起及北西向走滑断裂带控制

尽管中生代盆地西北部遭受强烈剥蚀，发育巨厚火山岩，但从中生代火山岩之下清晰可见的向西上超沉积层，仍然可以推断早侏罗世的盆地边界总体受到北西向断裂带的控制。

（3）早侏罗世末开始发育北东向坳陷带

受早侏罗世末燕山运动的影响，形成荔湾-笔架、白云-潮汕、西江-韩江3个北东向凹陷带，以及其间的低隆起带（图3-113）；每个凹陷带均由多个凹陷构成。

（4）沉积地层分布面积与厚度

南海北部海域残留的中下侏罗统分布面积超过10×10⁴km²（不包括台湾海峡盆地），在潮汕拗陷，残留地层厚度约为4500m。

5.上侏罗统—白圣系分布特征

（1）J3—K地层分布

晚侏罗世—白垩纪为陆源碎屑夹火山碎屑及熔岩流的向海退覆充填沉积（图3-110）。南海北部海域潮汕拗陷以北区域，白垩系非常少见，主要为上侏罗统；而潮汕拗陷以南及笔架-台西南盆地，主要为白垩系，上侏罗统为欠补偿沉积。

（2）北东东向凹陷带

图3-117 云开低凸起NHBL100测线地震地层解释剖面

（中生代盆地西南边缘带火山熔岩层（Tm¹—T^g）之下的中生代上超沉积地层；被火山侵入岩体改造，但层状上超沉积地层仍然非常清晰）

早白垩世末，发育北东东向凹陷带及火山侵入带（图3-116），拗陷带方向由早期的北东-南西向转为北东东-南西西向。在潮汕拗陷以北的韩江凹陷等区域，白垩系主要为陆相沉积；在潮汕拗陷及以南地区，发育向海盆的退覆充填沉积地层，并伴随大量火山喷发岩堆积层，火山锥厚度可达数千米；在盆地西侧发育北西向走滑断裂带，火山活动异常强烈，早期侏罗纪沉积地层被火山侵入改造或被盖以巨厚的火山熔岩层（图3-117）。

（3）东沙构造隆起带

中生代地层在新生代早期的长期暴露过程中，上部地层（J₃—K）遭受严重剥蚀，断层翘倾隆起带以及东沙隆起顶部剥蚀量都非常巨大。在东沙隆起最顶部，残留地层厚度仅500m，而西南周缘地层残留地层厚度可达4000余米（图3-114）。