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促田
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1 218 年 12 月, 第 24 卷, 第 6 期, 页 December 218,Vol. 24,No.6, pp 高校地质学报 Geological Journal of China Universities DOI: /j.issn 北部湾盆地北部坳陷古近系构造发育特征及其对沉积的控制作用张强 1, 吴智平 1, 颜世永 1, 刘一鸣 1, 平明明 1, 张勐 1, 胡林 2, 张毅 2 1. 中国石油大学 ( 华东 ) 地球科学与技术学院, 青岛 26658; 2. 中海石油 ( 中国 ) 有限公司湛江分公司, 湛江摘要 : 北部湾盆地北部坳陷古近系 NE-NEE 向断裂控制凸凹格局, NEE 与 NW 向断裂控制次级构造单元发育展布, 整体表现为一个北西断南东超呈 NEE 向展布的新生代箕状断陷盆地, 其中涠西南凹陷为复式半地堑, 海中凹陷为简单半地堑, 而涠西南低凸起为单断式低凸起研究区古近纪构造演化分为裂陷期 ( 长流组涠三段沉积期 ) 和断拗转换期 ( 涠二段涠一段沉积期 ) 两个阶段, 而裂陷期又分为裂陷 Ⅰ 幕 ( 长流组流二段沉积期 ) 和裂陷 Ⅱ 幕 ( 流一段涠三段沉积期 ) 响应于盆地结构特征和构造演化, 研究区在裂陷 Ⅰ 幕, 构造活动强烈, 形成了统一湖盆, 沿陡坡处发育较多扇三角洲近岸水下扇, 缓坡则为辫状河三角洲, 洼陷内主要为湖相及少量湖底扇 ; 裂陷 Ⅱ 幕, 构造活动较强, 涠西南低凸起出露水面而对涠西南凹陷与海中凹陷起一定分隔作用, 在陡坡处仍发育有较多近岸水下扇扇三角洲, 缓坡处主要为大型辫状河三角洲, 而洼陷内为湖相与较多湖底扇, 且沿涠西南凹陷长轴方向发育大型辫状河三角洲和曲流河三角洲 ; 断拗转换期, 构造活动微弱, 整体以滨浅湖亚相为主, 陡坡和缓坡都发有大量辫状河三角洲, 涠西南低凸起仍暴露水面而遭受剥蚀关键词 : 盆地结构 ; 构造演化 ; 古近系 ; 北部坳陷中图分类号 :P 文献表示码 :A 文章编号 : (218) Structural Characteristics of the Paleogene in the Northern Depression, Beibuwan Basin and Their Control on the Sedimentary Fill ZHANG Qiang 1,WU Zhiping 1,YAN Shiyong 1,LIU Yiming 1,PING Mingming 1, ZHANG Meng 1, HU Lin 2,ZHANG Yi 2 1. School of Geosciences, China University of Petroleum (East China), Qingdao 26658, China; 2. Zhanjiang Company of CNOOC Ltd., Zhanjiang 52457, China Abstract: The Paleogene NE-NEE-trending faults control the structural framework of the northern depression, Beibuwan Basin, and the NEE- and NW-trending faults control the development of the sub-structural units. As a result, a NEE-trending half-graben basin was formed, which faulted in the northwestern of the basin and overlapped in the southeastern of the basin. The basin structures of the Weixinan sag and the Haizhong sag show characteristics of complicated half-graben and simple half-graben, respectively, and the Weixinan low uplift is controlled by a boundary fault. The Paleogene evolution of the study area can be divided into two stages, i.e., rifting during the depositional period from the Changliu Formation to the Wei-3 Member, and transitional from rifting to depression during the depositional period from the Wei-2 Member to the Wei-1 Member. The rifting stage can be further subdivided into rifting I episode (Changliu Formation to Liu-2 Member) and rifting II episode (Liu-1 Member to Wei-3 Member). The sedimentary features of the study area have response to the basin structure and tectonic evolution. During the rifting I episode, the tectonic activity in 收稿日期 : ; 修回日期 : 基金项目 : 国家科技重大专项 (216ZX ); 中央高校基本科研业务费专项资金 (16CX643A) 联合资助作者简介 : 张强, 男,1994 年生, 硕士研究生, 主要从事构造地质学方面的研究 ; zhang s@163.com

2 788 高校地质学报 24 卷 6 期 the study area was intense and the sediments covered the entire lake to form a basin, which developed various sedimentary facies including nearshore subaqueous fan in steep slope, braided deltas in gentle slope, and lake and sublacustrine fan in subsag. During the rifting II episode, the tectonic activity was subdued and the Weixinan low uplift was exposed to the surface which separates the Weixinan sag from the Haizhong sag, and various sedimentary facies were formed including nearshore subaqueous fan and fan deltas in steep slope, large braided deltas in gentle slope, and lake or sublacustrine fan in sub-sag. During the transitional stage, the tectonic activity was weak, which was dominated by shallow lacutrine facies, and plenty of braided deltas were developed in steep and gentle slopes, whereas the Weixinan low uplift was still exposed to the surface. Key words: basin structure; structural evolution; Paleogene; northern depression Frist author: ZHANG Qiang, Master Degree Candidate; zhang s@163.com 北部坳陷为北部湾盆地内重要的组成部分, 包括涠西南凹陷海中凹陷涠西低凸起和乐民凹陷四个次级构造单元前人研究表明 : 北部湾盆地受控于区域应力场的转变, 在新生代先后发生了右旋伸展右旋挤压左旋压扭等多个构造演化阶段, 发育 NE,NEE,NW 向等多种方向多种尺度多种性质的断裂构造 ( 朱伟林和江文荣, 1998; 魏春光等,28; 孟令箭等,29; 胡望水等, 211; 李春荣等,212; 张智武等,213; 马云等, 213,214; 张佰涛等,214); 涠西南低凸起对涠西南凹陷和海中凹陷的分割具有重要作用, 在古新世出露水面遭受剥蚀, 其后成为水下低凸起, 而后又暴露水面且分隔涠西南凹陷和海中凹陷, 但对于具体分隔时间存在争议 ( 李上卿等, 212; 郑军等,213; 席敏红等,214; 黄建军等,216); 涠西南凹陷古近系可划分为 1 个三级层序 ( 王健等,212), 且涠西南凹陷流一段发育有大量湖底扇和前积三角洲, 形成了有利的岩性圈闭 ( 董贵能和李俊良,21; 董贵能等, 214; 裴健翔等,216), 海中凹陷与涠西南凹陷古近系地层特征相似, 因而海中凹陷可能存在良好烃源岩条件 ( 胡爱玉,217) 本文以涠西南凹陷海中凹陷及涠西南低凸起为研究重点, 综合利用最新的井地震等资料, 对北部湾盆地北部坳陷古近系构造特征沉积特征以及构造对沉积的控制作用进行系统性研究, 旨在为北部坳陷下一步油气勘探实践提供指导和借鉴 1 研究区概况北部湾盆地属于华南板块西南边缘的海域部分, 处于太平洋板块印度澳大利亚板块欧亚板块三者交汇处, 区域地质背景复杂, 新生代构造演化主要受控于三大板块的相互运动和相互作用, 是一个在中生代区域隆起背景下发育的新生代沉积盆地 ( 胡望水等,211; 马云等,214) 研究区北部坳陷位于北部湾盆地西北部, 整体表现为一个北西断南东超呈 NEE 向展布的新生代箕状断陷盆地, 南部与企西隆起相邻, 北侧为粤桂隆起区, 面积约为 1 km 2, 自西向东由海中凹陷涠西低凸起涠西南凹陷与乐民凹陷组成, 其中涠西南凹陷又分为 A,B,C,D,E,F,G 和 H 等 8 个次级洼陷, 而海中凹陷包括东洼和西洼 2 个次级洼陷 ( 图 1a) 研究区古近系 NE-NEE 向涠西南断裂 1 号断裂和 3 号断裂为控盆或控凹断裂, 控制研究区凸凹格局, NEE NW 向断裂主要为控洼断裂, 控制次级构造单元的发育展布 ( 图 1a) 研究区古近系发育有长流组 (Ec) 流沙港组( 流三段流一段,El 3 -El 1 ) 和涠洲组 ( 涠三段涠一段, Ew 3 -Ew 1 ), 其中流沙港组发育的巨厚暗色泥页岩为主要生油层段, 长流组和涠洲组发育的厚层砂砾岩为油气有利储层, 且流沙港组和涠洲组发育的厚层泥岩页岩也可作为盖层, 有利于油气的聚集和保存 ( 图 1b) 2 构造发育特征 2.1 盆地结构涠西南凹陷位于研究区中东部, 以 3 号断裂为边界分隔海中凹陷, 主要受 NE 向涠西南断裂东段与 NE-NEE 向 1 号断裂所控制, 表现为北西断南东超的复式半地堑 ( 图 2a-c); 涠西南凹陷内

3 6 期张强等 : 北部湾盆地北部坳陷古近系构造发育特征及其对沉积的控制作用 789 F W-W. 涠西南断裂西段 ;F W-E. 涠西南断裂东段 ;F 1-W. 1 号断裂西段 ;F 1-E. 1 号断裂东段 ;F 2-W. 2 号断裂西段 ;F 2-M. 2 号断裂中段 ;F 2-E. 2 号断裂东段 ; F 3-W. 3 号断裂西段 ;F 3-E. 3 号断裂东段 ;F 4. 4 号断裂 ;F WZ6-W. WZ6-13 断裂西段 ;F WZ6-E. WZ6-13 断裂东段 ;F WZ12. WZ12-8 南断裂 ; F WS1. WS1-8 南断裂 ;F H1. 海 1 号断裂 ;F H2. 海 2 号断裂 Fig. 1 图 1 北部坳陷古近纪构造单元及地层垂向格架 Structural units and stratigraphic framework of the northern depression during the Paleogene 发育 NEE 向 2 号断裂 WZ6-13 断裂 WZ12-8 南断裂与 WS1-8 南断裂, 其中 2 号断裂和 WZ12-8 南断裂具有走滑性质, 而其余断裂主要为伸展性断裂, 这些断裂控制凹陷内次级洼陷的发育与展布海中凹陷位于研究区西部,NEE 向涠西南断裂西段和 NE-NEE 向 3 号断裂为边界断裂, 控制海中凹陷构造格局, 使凹陷表现为北西断南东超的简单半地堑 ( 图 2c, d) 海中凹陷内发育 NW 向海 1 号断裂和 NEE 向海 2 号断裂, 对凹陷内东西两次级洼陷的发育与展布起一定的控制作用涠西南低凸起位于涠西南凹陷和海中凹陷之间, 主要受涠西南低凸起南部的 NE-NEE 向 3 号断裂所控制, 表现为北西缓南东陡的单断式低凸起, 对涠西南凹陷和海中凹陷的分隔具有重要作用依据涠西南凹陷和海中凹陷内各洼陷的构造样式, 可划分出 4 类洼陷类型 : 简单半地堑型洼陷指主要仅受一侧伸展断裂所控制的洼陷, 洼陷结构简单, 常呈箕状形态, 形成于伸展构造作用下洼陷沉积充填往往是陡坡厚缓坡薄, 如 A 洼的 1 号断裂 E 洼的 WS1-8 南断裂东洼的 3 号断裂 H 洼与西洼的涠西南断裂处沉积厚度较其它部位更厚 ( 图 2a,c 和 d) 复杂半地堑型洼陷指主要仅受一侧伸展走滑断裂所控制的洼陷, 洼陷结构较简单半地堑型更复杂, 但洼陷形态依然为箕状, 形成于伸展并叠加有走滑的构造作用下与简单半地堑型相似, 复杂半地堑型洼陷沉积充填也是陡坡厚缓坡薄, 如 C 洼的 2 号断裂 F 洼的 WZ12-8 南断裂 G 洼的 2 号断裂处沉积厚度较其它部位更厚 ( 图 2a-c) 地堑型洼陷指洼陷的两侧都受伸展断裂所控制, 洼陷结构较复杂, 形成于伸展构造作用下洼陷内各部位沉积物厚度相对一致, 没有明显变化, 如 D 洼中各处沉积厚度基本相同 ( 图 2b) 地堑复杂半地堑型洼陷指洼陷一部分为地堑型洼陷, 而另一部分为复杂半地堑型洼陷, 受伸展断裂伸展走滑断裂所共同控制, 洼陷结构复杂, 且一部分呈地堑形态而另一部分则为箕状形态, 形成于伸展并叠加有走滑的构造作用下洼陷沉积充填为陡坡厚, 如 B 洼的西部为地堑型洼陷特征, 而东部为复杂半地堑型洼陷特征, 且

structures in the northern depression (Fig.

4 高校地质学报 24卷6期双程旅行时间 /s 双程旅行时间 /s 双程旅行时间 /s 双程旅行时间 /s 79 图 2 北部坳陷盆地结构特征剖面剖面位置见图 1 Fig. 2 Seismic sections showing the basin structures in the northern depression (Fig. 1 for the position of the section) 靠近 2 号断裂处沉积厚度相对更厚图 2a 2.2 构造演化作为北部湾盆地内部的构造单元北部坳陷在新生代经历了断陷断拗转换坳陷转换过程依次经历了神狐运动珠琼运动南海运动等构造运动马云等 213 张佰涛等 214 在盆地结构分析的基础上结合研究区区域地质背景对典型主干剖面进行平衡剖面分析可将研究区古近纪构造演化划分为裂陷期长流组涠三段沉积期 Ec-Ew3 和断拗转换期涠二段涠一段沉积期 Ew2-Ew1 两个阶段其中裂陷期又分为裂陷Ⅰ幕长流组流二段沉积期 EcEl2 和裂陷Ⅱ幕流一段涠三段沉积期 El1Ew3 图 3 且不同演化阶段的地层展布存在

5 6 期张强等 : 北部湾盆地北部坳陷古近系构造发育特征及其对沉积的控制作用 791 差异 ( 图 4) (1) 裂陷期 1 裂陷 Ⅰ 幕古新世始新世中期, 太平洋板块向欧亚板块俯冲速度发生骤降, 且火山活动减弱, 使华南板块内部应力发生明显释放, 同时印度澳大利亚板块开始沿 NE-SW 向与欧亚板块发生软碰撞, 逐渐对华南西部地区造成挤压, 最终导致华南板块陆缘发生裂解, 形成大量新生代断陷盆地, 产生了南海北部重要的神狐运动, 而北部湾盆地北部坳陷受 NW-SE 向伸展作用而发生裂陷 (Northrup,1995;Hall,22; 李三忠等, 212; 马云等,213,214; 朱伟林等,215) 该时期 NE-NEE 向涠西南断裂 1 号断裂和 3 号断裂作为控盆或控凹断裂, 控制研究区构造格局, 使研究区地层呈 NE 向展布在长流组流三段沉积期, 涠西南断裂作为控盆断裂控制了研究区的形成, 其中涠西南断裂东段控制涠西南凹陷的发育, 但其控制作用逐渐被 1 号断裂所取代, 涠西南断裂西段与 3 号断裂共同控制海中凹陷的发育, 研究区最大残余地层厚度位于 A 洼 D 洼和西洼, 最大残余沉积厚度可达 2 m, 但涠西南低凸起出露水面而未接受沉积 ( 图 3,4a) 在流二段沉积期,1 号断裂取代涠西南断裂东段而控制了涠西南凹陷的发育, 涠西南断裂西段依然与 3 号断裂共同控制海中凹陷的发育, 研究区最大残余地层厚度位于西洼 A 洼和 B 洼, 且西洼残余厚度明显大于 A 洼和 B 洼, 最大可达 32 m, 且该时期涠西南低凸起已成为水下低凸起, 接受少量沉积, 但由于遭受后期剥蚀而没有地层残留 ( 图 3,4b) 2 裂陷 Ⅱ 幕始新世晚期渐新世早期, 太平洋板块俯冲方向由 NNW 向转变为 NWW 向, 且印度澳大利亚板块开始与欧亚板块发生硬碰撞, 导致印支地块挤出且向东南方向发生逃逸, 同时古南海向南俯冲于婆罗洲之下, 使华南板块陆缘进一步发生裂解, 导致早期的断陷盆地进一步扩大, 产生了南海北部重要的珠琼运动, 该时期北部湾盆地北部坳陷伸展方向转变为近 S-N 向 (Tapponnier, 1982;Northrup,1995;Hall,22; 孙珍等,26; 李三忠等,212; 马云等,213,214; 朱伟林等, 215) 此时, 研究区表现为对早期盆地格局的继承, NE-NEE 向 1 号断裂与 3 号断裂和 NEE 向涠西南断裂西段为控盆或控凹断裂, 控制研究区地层呈 NE-NEE 向展布在流一段沉积期, 涠西南凹陷主要受 1 号断裂所控制, 而海中凹陷受涠西南断裂西段与 3 号断裂所控制, 研究区残余地层厚度较流二段明显减薄, 最大残余地层厚度位于西洼东洼 A 洼和 B 洼, 且最大残余地层厚度仅为 8 m, 而涠西南低凸起在该时期部分出露水面而遭受剥蚀 ( 图 3,4c) 在涠三段沉积期, 涠西南凹陷主要受 1 号断裂和 2 号断裂所控制, 且 2 号断裂对凹陷沉积的控制作用逐渐超过 1 号断裂, 而海中凹陷仍受涠西南断裂西段与 3 号断裂所控制, 研究区残余地层展布与流一段基本相似, 最大残余地层厚度位于西洼东洼 B 洼和 C 洼, 最大残余地层厚度超过 1 m, 且涠西南低凸起仍暴露水面而遭受剥蚀 ( 图 3,4d) (2) 断拗转换期渐新世中晚期, 古南海向南逐渐俯冲消亡于婆罗洲之下, 同时新南海开始形成, 中央海盆发生南北向扩张, 使南海南缘块体开始从华南大陆中发生裂离且向南漂移, 产生了重要的南海运动 (Taylor and Hayes 等,1983;Hall,22; 孙珍等,26) 南海南缘块体在漂移过程中仍然处于裂陷过程, 但其已开始逐渐向拗陷期转变, 沿 S-N 向发生较弱的拉张, 形成大量近 EW 向断裂, 且活动强度发生明显减弱 ; 晚期受新南海海盆扩张影响, 盆地发生整体抬升而遭受剥蚀, 形成了古近纪与新近纪之间的大型角度不整合, 而盆地则由裂陷期转为拗陷期 ( 马云等,213, 214) 该时期研究区受 NE-NEE 向 1 号断裂与 3 号断裂 NEE 向涠西南断裂西段与 2 号断裂所共同控制, 构造格局发生重要变化, 残余地层厚度较裂陷阶段明显更薄, 且整体呈 NEE 向展布在涠二段沉积期, 涠西南凹陷受 1 号断裂和 2 号断裂所控制, 而海中凹陷则继续受涠西南断裂西段与 3 号断裂所控制, 但由于断裂活动速率明显降低, 断裂控制作用已不如早期明显, 最大残余地层厚度位于西洼东洼 A 洼和 B 洼, 且 A 洼和 B 洼

6 792 高校地质学报 24 卷 6 期伸展率数值伸展率数值 B-B 测线地质时期伸展率 (a) C-C 测线地质时期伸展率 (b) 地质时期地质时期图 3 北部坳陷古近纪构造演化剖面分析与各地质时期伸展率计算结果 ( 剖面位置见图 1) Fig. 3 Sections showing tectonic evolution of the northern depression during the Paleogene and extension rate in each geological period (see Fig. 1 for the position of the section)

7 6 期张强等 : 北部湾盆地北部坳陷古近系构造发育特征及其对沉积的控制作用 793 Fig. 4 图 4 北部坳陷古近纪各主要时期残余地层厚度图 Residual stratigraphic thickness in the northern depression during each main period of the Paleogene 的最大残余地层厚度略大于西洼及东洼, 最大残余地层厚度可达 12 m, 同时涠西南低凸起继续出露水面并遭受剥蚀 ( 图 3,4e) 在涠一段沉积期, 涠西南凹陷仍受 1 号断裂和 2 号断裂所控制, 而海中凹陷受涠西南断裂西段与 3 号断裂所控制, 但控制作用已不明显, 且研究区后期发生强烈挤压抬升而遭受剥蚀, 最大残余地层厚度位于 B 洼东洼, 最大残余地层厚度仅为 48 m, 涠西南低凸起大面积出露水面而遭受剥蚀 ( 图 3,4f) 中新世以来, 北部湾盆地在热沉降作用下, 整体进入拗陷期而发生缓慢沉降, 构造活动明显减弱 ; 在中中新世末期, 由于菲律宾板块向 NWW 方向移动, 使盆地遭受强烈挤压, 导致地层发生强烈的构造反转, 其后盆地进入整体区域沉降, 沉积了较厚的海相沉积 ( 马云等,213,214)

8 高 794 校地 3 沉积充填特征 3.1 沉积相类型及特征质学报 24卷6期冲积扇近岸水下扇扇三角洲辫状河三角洲曲流河三角洲湖底扇和湖相图 5 冲积扇仅发育于研究区长流组流三段综合利用研究区最新的井地震等资料在以扇中亚相为主主要为砂岩砂砾岩夹泥岩研究区内识别出 7 种不同的沉积相类型分别为砂砾岩单层厚度为 5~11.5 m 自下而上具有一定图 5 北部坳陷古近纪沉积相的测井岩心以及地震响应特征 Fig. 5 Responses of well logging, core and seismic to sedimentary facies of the Paleogene in the northern depression

9 6 期张强等 : 北部湾盆地北部坳陷古近系构造发育特征及其对沉积的控制作用 795 反序特征, 表明其向盆内发生进积, 自然电位和自然伽马曲线都呈低幅度的齿化特征, 且在顺物源方向的地震剖面上表现为宽缓丘状反射, 内部反射则主要为亚平行或发散结构近岸水下扇 : 发育在流二段流一段的盆地陡坡, 主要为扇中亚相, 岩性以厚层灰白色砂砾岩砂岩夹薄层泥岩为主, 砂砾岩单层厚度大, 发育有平行层理, 具有叠覆冲刷特征, 反映出频繁的较强水流的多次冲刷自然电位和自然伽马曲线表现出较高幅度的齿化特征, 而在顺物源方向的地震剖面上为逐渐收敛的楔状, 内部反射主要为低角度发散结构扇三角洲 : 在长流组涠二段都有发育, 主要形成于盆地陡坡, 岩性主要为灰白色砂砾岩砂岩夹泥岩, 单层砂砾岩厚度为 2~5 m, 自下而上具有反序特征, 自然电位和自然伽马曲线表现出高幅度的齿化漏斗状, 在顺物源方向的地震剖面上为明显楔状杂乱反射, 具有典型前积反射特征, 且内部呈斜交型前积结构辫状河三角洲 : 在研究区古近纪都有发育, 且常发育在盆地缓坡处, 以辫状河三角洲前缘亚相为主, 主要为灰绿色含砾砂岩夹泥岩, 单层砂岩厚度 5~9 m, 自然电位与自然伽马曲线表现为低幅度的齿化漏斗状, 且在顺物源方向的地震剖面上表现出明显 S 型前积反射特征曲流河三角洲 : 仅发育于流一段涠三段, 以三角洲前缘亚相为主, 岩性主要为灰白色细砂岩夹泥岩, 单层厚度为 2~1 m, 自下而上呈反序特征, 自然电位与自然伽马曲线都表现为低幅度齿化漏斗状, 在顺物源方向的地震剖面上也表现出明显 S 型前积反射特征湖底扇 : 主要发育于流二段流一段, 主要为灰白色砂砾岩砂岩夹薄层泥岩, 厚度为 1.5~3.5 m, 自然电位和自然伽马曲线表现为低幅度齿化特征, 在地震剖面上表现为双下超丘形反射特征湖相 : 包括滨浅湖亚相与半深湖深湖亚相, 其中滨浅湖亚相在研究区广泛发育, 主要为灰白色细砂岩泥质粉砂岩与泥岩互层, 发育压扁层理波状层理, 自然电位和自然伽马曲线表现为箱型特征, 地震剖面上为中高振幅的亚平行或楔形反射特征半深湖 - 深湖亚相主要发育在洼陷处, 岩性为大段暗色泥岩页岩, 自然电位曲线位于泥岩基线处, 地震剖面上为中低振幅的平行反射特征 3.2 沉积相带展布特征长流组流三段沉积期 : 研究区沉积水体较浅沉积范围较小, 且受涠西南低凸起分隔, 涠西南凹陷与海中凹陷尚未完全连通涠西南凹陷主要发育有大量扇三角洲和辫状河三角洲, 而海中凹陷以冲积扇扇三角洲为主, 且涠西南凹陷水体相对较海中凹陷更深 ( 图 6a) 流二段沉积期 : 涠西南凹陷与海中凹陷已经连通, 研究区主要发育湖相, 且半深湖深湖亚相呈大面积分布, 在陡坡处发育一系列近岸水下扇和扇三角洲, 而在缓坡处则主要为辫状河三角洲, 仅在海中凹陷南部受 4 号断裂影响发育有少量扇三角洲, 且在洼陷内发育有较多滑塌湖底扇 ( 图 6b) 流一段沉积期 : 研究区仍以湖相为主, 而半深湖深湖亚相主要分布于各个次级洼陷内, 在涠西南凹陷内主要发育较大型辫状河三角洲曲流河三角洲及扇三角洲, 且洼陷内发育较多湖底扇, 而在海中凹陷则发育有较多辫状河三角洲及扇三角洲 ( 图 6c) 涠三段沉积期 : 涠西南凹陷以大型曲流河三角洲和辫状河三角洲为主, 而海中凹陷则主要为湖相, 仅发育少量扇三角洲与辫状河三角洲, 且海中凹陷的沉积水体较涠西南凹陷更深 ( 图 6d) 涠二段沉积期 : 研究区在该时期主要为湖相, 涠西南凹陷陡坡处发育有较多扇三角洲, 缓坡处发育大量辫状河三角洲, 而海中凹陷则主要发育较多大型辫状河三角洲 ( 图 6e) 涠一段沉积期 : 研究区主要发育湖相及辫状河三角洲, 涠西南凹陷陡坡处发育有一系列辫状河三角洲, 而海中凹陷缓坡处发育有较多大型辫状河三角洲 ( 图 6f) 4 构造对沉积充填的控制作用 4.1 盆地结构对沉积充填的控制涠西南凹陷由于盆地结构复杂, 整体表现为复式半地堑特征, 使得凹陷内沉积充填也表现出复杂性在凹陷长轴方向, 沉积物向盆内发生远

10 796 高校地质学报 24 卷 6 期 N W9 N W9 1 2 Km W7 W1 W6 W8 W11 W12 W1 W3 1 2 Km W7 W1 W6 W8 W11 W12 W1 W3 冲积平原冲积扇近岸水下扇扇三角洲辫状河三角洲湖底扇扇三角洲辫状河三角洲滨浅湖 WZ1-A 半深湖井位 / 井号尖灭线半深湖滩坝滨浅湖 WZ1-A 井位 / 井号尖灭线 (a) 长流组流三段 (b) 流二段 N N 1 2 Km W7 W1 W6 W8 W11 W12 W1 W3 W9 1 2 Km W7 W1 W6 W8 W11 W12 W1 W3 W9 冲积平原近岸水下扇扇三角洲辫状河三角洲冲积平原曲流河三角洲湖底扇扇三角洲辫状河三角洲滩坝滨浅湖曲流河三角洲滩坝滨浅湖 WZ1-8-1 WZ1-8-1 半深湖井位 / 井号尖灭线半深湖井位 / 井号尖灭线 (c) 流一段 (d) 涠三段 N W9 N W9 1 2 Km W7 W1 W6 W8 W11 W12 W1 W3 1 2 Km W7 W1 W6 W8 W11 W12 W1 W3 冲积平原扇三角洲辫状河三角洲滩坝冲积平原辫状河三角洲滨浅湖 WZ1-8-1 井位 / 井号尖灭线滨浅湖 WZ1-8-1 井位 / 井号尖灭线 (e) 涠二段 (f) 涠一段 Fig. 6 图 6 北部坳陷古近纪各时期沉积相展布图 Distribution of sedimentary facies in the northern depression during each main period of the Paleogene 距离搬运, 发育大型辫状河三角洲和曲流河三角洲, 且其延伸距离远持续时间长 ; 在凹陷短轴方向也发育有大量沉积扇体, 沿陡坡发育一系列快速堆积的近岸水下扇扇三角洲, 缓坡则主要为较大型辫状河三角洲, 在洼陷内发育有较多滑塌湖底扇相对于涠西南凹陷而言, 海中凹陷构造特征简单, 整体表现为简单半地堑特征, 因而凹陷沉积充填特征也相对简单, 主要在凹陷陡坡发育较多快速堆积的扇三角洲, 而在缓坡发育大量辫状河三角洲对于研究区内各次级洼陷, 不同的洼陷结构对沉积充填也具有明显控制作用, 但需要考虑洼陷的物源供给情况简单半地堑型洼陷结构简单, 为箕状形态, 物源供应充足情况下, 往往在陡坡发育有较多纵向上相互叠置的近岸水下扇扇三角洲, 洼陷内为湖相及少量湖底扇, 缓坡带为辫状河三角洲, 如 A 洼和西洼 ( 图 7a, d); 在物源供应不足情况下, 如东洼陡坡和洼陷处主要为湖相 ( 图 7c) 复杂半地堑型洼陷结构较简单半地堑型更复杂, 但依然为箕状形态, 物源供应充足情况下, 在陡坡发育冲积扇辫状河三角洲, 同时由于控洼断裂具有走滑性质, 使断裂下降盘沉积砂体能沿断裂走向方向发生一定错位, 缓坡和洼陷都以湖相沉积为主, 如 G 洼 ( 图 7c); 在物

11 6 期张强等 : 北部湾盆地北部坳陷古近系构造发育特征及其对沉积的控制作用 797 (a) 剖面 A-A W1 W3 SE 双程旅行时 /s T6 T7 T72 T8 T86 T1 Ew 1 Ew 2 Ew 3 El 1 El 2 T6 T7 T72 T8 T1 Ec-El km (b) 剖面 B-B SE 双程旅行时 /s 1 2 T6 T72 T8 T86 T1 Ew 2 Ew 3 El 1 El 2 Ec-El 3 T6 T7 Ew 1 T72 Ew 2 T8 Ew 3 El 1 El 2 3 T86 Ec-El 3 T1 5 km (c) 剖面 C-C SE 1 双程旅行时 /s T6 T7 Ew1 Ew2 Ew3 T72 T8 El1 El2 Ec-El3 T86 T1 T6 T72 T8 T1 5 km (d) 剖面 D-D SE 双程旅行时 /s T6 Ew1 T7 Ew2 T72 Ew3 T8 El1 El2 T86 Ec-El3 T1 T6 T1 5 km 断裂冲积平原冲积扇近岸水下扇扇三角洲辫状河三角洲曲流河三角洲湖底扇滨浅湖半深湖 Fig. 7 图 7 北部坳陷主干剖面沉积充填图 ( 剖面位置见图 1) Sedimentary filling of main sections in the northern depression (see Fig. 1 for the position of the section) 源供应不足情况下, 如 F 洼, 陡坡和洼陷处都为湖相沉积 ( 图 7a) 地堑型洼陷受两侧伸展断裂所控制而发育两个陡坡, 如 D 洼, 在物源供应充足陡坡, 主要发育快速堆积的扇三角洲, 洼陷内则以湖相, 而在缺少物源的陡坡则以湖相为主 ( 图 7b) 地堑复杂半地堑型洼陷结构复杂, 洼陷部一分表现为地堑型洼陷充填特征, 而另一部分表现为复杂半地堑型洼陷充填特征, 如 B 洼, 在地堑型洼陷中缺少物源供给的陡坡主要发育湖相, 而在物源供给充足的陡坡则主要为辫状河三角洲 ( 图 7a) 4.2 构造演化对沉积充填的控制 (1) 裂陷期 1 裂陷 Ⅰ 幕 : 该时期, 研究区以 NE-NEE 向断裂作为主控断裂, 构造活动强烈, 沉积水体快速上升, 可容空间增大, 形成了统一的湖盆, 物源主要来自坳陷两侧的粤桂隆起和企西隆起涠西南凹陷的陡坡处发育有较多扇三角洲近岸水下扇, 缓坡则为较大型辫状河三角洲, 洼陷带为湖相及少量湖底扇海中凹陷陡坡处仅发育扇三

12 798 高校地角洲且在南部受 4 号断裂所控制而发育少量扇三角洲其余缓坡处主要为较大型辫状河三角洲图 8a 质学报 24卷6期 ② 裂陷Ⅱ幕该时期 NE 向断裂活动减弱研究区主要受 NEE 向断裂所控制构造活动较强沉积水体较裂陷Ⅰ幕更浅且涠西南低凸起开始出露水面向涠西南凹陷供应沉积物同时粤桂隆起和企西隆起持续向坳陷内供应沉积涠西南凹陷发育有大量扇体沉积陡坡处仍以近岸水下扇扇三角洲为主缓坡处发育大量辫状河三角洲且沿凹陷长轴方向发育大型辫状河三角洲和曲流河三角洲其延伸距离远且供应时间长在洼陷内主要发育湖相及较多湖底扇海中凹陷陡坡处发育少量扇三角洲而在南部受 4 号断裂控制也发育少量扇三角洲缓坡处主要为较大型辫状河三角洲图 8b 2 断拗转换期该时期研究区主要受 NEE 向断裂所控制构造活动微弱沉积水体较浅且涠西南低凸起依然暴露于水面之上物源主要来自于坳陷两侧的粤桂隆起和企西隆起研究区整体以滨浅湖为主在陡坡及缓坡都发育有大量大型辫状河三角洲图 8c 5 结论 1 北部坳陷古近系 NE-NEE 向断裂控制研究区凸凹格局 NEE 与 NW 向断裂控制研究区次级构造单元发育展布整体表现为一个北西断南东超呈 NEE 向展布的新生代箕状断陷盆地其中涠西南凹陷为复式半地堑海中凹陷为简单半地堑而涠西南低凸起为单断式低凸起 2 北部坳陷古近系发育冲积扇近岸水下扇扇三角洲辫状河三角洲等 7 种沉积相类型涠西南凹陷结构复杂沿凹陷长轴方向上发育大型辫状河三角洲和曲流河三角洲凹陷短轴方向陡坡处主要发育近岸水下扇扇三角洲缓坡处发育大型辫状河三角洲而洼陷内主要为湖相及少量湖底扇海中凹陷结构简单在陡坡处主要发育较多扇三角洲缓坡处则发育有大量辫状河三角洲 3 北部坳陷古近纪构造演化分为裂陷期和图 8 北部坳陷古近纪构造沉积演化模式 Fig. 8 Model showing the tectonic and sedimentary evolution of the northern depression during the Paleogene 断拗转换期两个阶段而裂陷期又包括裂陷Ⅰ幕和Ⅱ幕在裂陷Ⅰ幕构造活动强烈主要受 NE 向断裂控制为统一湖盆在陡坡发育较多近岸水下扇扇三角洲缓坡发育大型辫状河三角洲

13 6 期张强等 : 北部湾盆地北部坳陷古近系构造发育特征及其对沉积的控制作用 799 洼陷为湖相及少量湖底扇 ; 裂陷 Ⅱ 幕, 构造活动较强,NEE 向断裂为主控断裂, 涠西南低凸起出露水面而对涠西南凹陷与海中凹陷起一定分隔作用, 在陡坡仍发育近岸水下扇扇三角洲, 缓坡为大量辫状河三角洲, 洼陷为湖相及较多湖底扇, 且沿涠西南凹陷长轴方向发育大型辫状河三角洲和曲流河三角洲 ; 断拗转换期, 构造活动微弱, 以 EW NEE 向断裂为主, 整体以滨浅湖亚相为主, 在陡坡及缓坡都发育大量的辫状河三角洲, 而涠西南低凸起仍暴露水面而遭受剥蚀致谢 : 在稿件撰写过程中, 中国石油大学 ( 华东 ) 操应长教授王健副教授以及金杰华博士提供了资料与支持 ; 中国石油大学 ( 华东 ) 程燕君博士后刘雨晴博士给予了诸多帮助与指导, 在此表示衷心的感谢参考文献 (References): 董贵能, 邓勇, 盖永浩, 等北部湾盆地涠西南凹陷湖底扇的沉积特征 [J]. 沉积学报, 32(2): 董贵能, 李俊良. 21. 北部湾盆地涠西南凹陷流一段非构造油气藏 [J]. 石油勘探与开发, 37(5): 胡爱玉北部湾盆地海中凹陷地层特征地震识别研究 [J]. 石油物探, 56(2): 胡望水, 吴婵, 梁建设, 等北部湾盆地构造迁移特征及对油气成藏的影响 [J]. 石油与天然气地质, 32(6): 黄建军, 张百涛, 张萍, 等涠西油气突破区古地貌演变和源汇体系特征及下步勘探方向 [J]. 海洋石油, 36(2): 1-6. 李春荣, 张功成, 梁建设, 等北部湾盆地断裂构造特征及其对油气的控制作用 [J]. 石油学报, 33(2): 李三忠, 索艳慧, 刘鑫, 等南海的盆地群与盆地动力学 [J]. 海洋地质与第四纪地质, 32(6): 李上卿, 牛华伟, 郑军, 等北部湾盆地涠西南凹陷与海中凹陷古近纪沉积关系探讨 [J]. 海洋石油, 32(1): 1-6. 马云, 李三忠, 刘鑫, 等华南北部湾盆地的形成机制 [J]. 吉林大学学报 ( 地 ), 44(6): 马云, 李三忠, 张丙坤, 等北部湾盆地不整合面特征及构造演化 [J]. 海洋地质与第四纪地质, 33 (2): 孟令箭, 童亨茂, 蔡东升, 等. 29. 北部湾盆地涠西南凹陷断裂系统成因的砂箱实验研究及启示 [J]. 高校地质学报, 15(2): 裴健翔, 董贵能, 朱其北部湾盆地涠西南凹陷流一段强制湖退沉积体的特征及其油气地质意义 [J]. 石油与天然气地质, 37(4): 孙珍, 钟志洪, 周蒂, 等. 26. 南海的发育机制研究 : 相似模拟证据 [J]. 中国科学 (D 辑 ), 36(9): 王健, 操应长, 李俊良北部湾盆地涠西南凹陷古近系层序结构与非构造圈闭 [J]. 石油勘探与开发, 39(3): 魏春光, 何雨丹, 耿长波, 等. 28. 北部湾盆地北部坳陷新生代断裂发育过程研究 [J]. 大地构造与成矿学, 32(1): 席敏红, 张萍, 沈传波, 等北部湾盆地北部坳陷古近纪原型结构分析 [J]. 海洋石油, 34(2): 张佰涛, 唐金炎, 王文军, 等北部湾盆地北部坳陷构造沉积特征及其演化 [J]. 海洋石油, 34(2): 张智武, 刘志峰, 张功成, 等北部湾盆地裂陷期构造及演化特征 [J]. 石油天然气学报, 35(1): 6-1. 郑军, 陈平, 杜学斌北部湾盆地西部地区涠洲组层序及沉积体系分析 [J]. 海洋石油, 33(2): 1-7. 朱伟林, 江文荣北部湾盆地涠西南凹陷断裂与油气藏 [J]. 石油学报, 19(3): 6-1. 朱伟林, 吴景富, 张功成, 等中国近海新生代盆地构造差异性演化及油气勘探方向 [J]. 地学前缘, 22(1): Hall R. 22. Cenozoic geological and plate tectonic evolution of SE Asia and the SW Pacific: computer-based reconstructions, model and animations [J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2(4): Northrup C J, Royden L H and Burchfiel B C Motion of the Pacific plate relative to Eurasia and its potential relation to Cenozoic extension along the eastern margin of Eurasia [J]. Geology, 23(8): Tapponnier P, Peltzer G, Dain A Y L, et al Propagating extrusion tectonics in Asia: New insights from simple experiments with plasticine [J]. Geology, 1(1): 611. Taylor B and Hayes D E Origin and history of the South China Sea basin [J]. Washington DC American Geophysical Union Geophysical Monograph, 27:

14 17.,., Fig. 1 Bougeur gravity map of research region 2 Fig. 2 Magnetic map of research region

14 17.,., Fig. 1 Bougeur gravity map of research region 2 Fig. 2 Magnetic map of research region 1 7 1 Vol. 17 No. 1 2002 3 (13 23) PROGRESS IN GEOPHYSICS March 2002 (,,100101) [ ],, 39.,,. [ ] ; ; [] P738 [] A [ ]100422903 (2002) 0120013211 0,,.,,, NE [1 ],.., ( NE, EW,NE ),.,.,,. 1 20 20 km ( 10