条带砂北侧在HZ21B井上对K22陆架砂脊有完整取心, 在岩心上, 整体呈下细上粗的沉积旋回, 由上至下可分为A、B、C共3段, 沉积构造特征明显, 从A到C段, 泥质含量逐渐增多。A段发育多个冲刷面, 砂岩与泥岩之间多突变接触; A段下部砂岩岩性以极细— 细砂岩为主, 局部可见小规模的浪成交错层理, 另外亦发育双黏土层(图 7-a), 反映有潮汐改造痕迹, A段中下部砂岩未见明显层理, 呈块状; A段中部泥质条带增多, 以波状层理为主, 可见生物扰动, 以垂直虫孔居多; A段上部为块状纯净细砂岩, 中上部泥质条带突然增多, 与顶部砂岩之间具有明显的冲刷面(图 7-b)。B段相比于A段, 砂岩厚度变薄, 以砂泥互层为主, 且砂岩中层理明显增多, 出现粒序变化, 以平行层理为主, 往下泥质含量增加, 出现波状层理、透镜状层理, 生物扰动以水平虫孔为主(图 7-c)。C段主要为泥质沉积, 可见鱼骨状交错层理、多向水流形成的波纹层理, 局部发育包卷层理及同生小断层构造(图 7-d, 7-e)。

条带砂南侧HZ26井上K22岩心上则表现为顶部为浅灰色— 浅褐色中粒砂岩, 可观察到频繁的生物扰动特征(图 8-a); 中部为灰褐色细粒砂岩, 具有平行层理和含微小虫孔的波状层理, 砂体段间夹砂泥岩的薄互层, 以波状层理和透镜状层理为主, 其顶部与砂岩段呈渐变接触关系, 其底部与砂岩段呈突变接触关系(图 8-b); 下部泥质成分增多, 含砂质较多的层段主要是含微小虫孔结构和脉状层理的块状结构, 局部被方解石胶结, 另外沉积构造还可见小型浪成交错层理(图 8-c)。

图8

Fig.8

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	图8 HZ26井K22砂脊岩心Fig.8 Cores of K22 shelf sand ridges in well HZ26

图9

Fig.9

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	图9 K22砂脊冲沟(位置见图6)Fig.9 Gully in K22 shelf ridges(location showed in Fig.6)

前面已经提到, K22陆架砂脊间存在1条与砂脊长轴延伸方向一致的“ 冲沟” 。冲沟西南侧较宽, 东北侧较窄, 最窄处约0.5, km, 最宽约2, km(图 6)。特别是在SR1和SR2之间, 冲沟特征特别明显(图 9), 在横切冲沟的地震剖面上(图 10), 可以看到SR1和SR2之间的冲沟存在明显下凹, 冲沟内在地震上表现为弱振幅, 与代表砂脊的强振幅之间为切割接触关系。高部位的冲沟窄而陡(图 10-①, 10-②), 低部位的冲沟宽而缓(图 10-③, 10-④)。冲沟总体呈NE向展布, 比较平直, 与砂脊展布方向一致, 平行于岸线。

研究表明, HZ21井区 K22气藏受岩性控制(何敏和施和生, 2007), 从K22层振幅属性与构造等值线叠合图上看(图 9), 异常振幅条带区域主体部位为完整的构造形态, 异常振幅东南部向南东方向抬高, 要形成有效的岩性圈闭, 其东南侧高部位必须受到有效泥岩的遮挡。目前HZ21井区的钻井表明, K22气底已远远超出了构造的最低圈闭线, 从侧面也证实了K22岩性圈闭的存在, 从而可推证, 冲沟内的泥岩对SR1砂脊形成了有效的侧向封堵; 另外, 冲沟内部的地震反射也没有砂质下超充填的特点, 因此认为冲沟内充填的物质主要为泥岩。

图10

Fig.10

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	图10 K22砂脊冲沟地震响应(剖面线位置见图9)Fig.10 Seismic responses of gully in K22 shelf ridges(location showed in Fig.9)

1)珠江口盆地海平面变化特征

运用岸线上超法、元素地球化学法以及古生态分析法等综合分析方法对珠江口盆地的海平面升降曲线进行了刻画(图 11), 可以获得以下认识:在总体海侵的大趋势下, 盆地经历了多次海平面升降旋回, 其中21~10.5, Ma期间海平面下降幅度均到达了白云凹陷的北部(秦国权, 2002; 庞雄等, 2005)。从图12可知, 18, Ma(对应于H3)对应于海平面相对下降时期, 由此可以判断在此界面处沉积的砂体K22为强制海退形成的沉积体, 18, Ma后开始快速海侵, 为K22砂体的保存提供了有利环境。

图11

Fig.11

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	图11 珠江口盆地海平面升降曲线Fig.11 Sea level change curves of Pearl River Mouth Basin

图12

Fig.12

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	图12 强制海退层序地层界面结构特征(据Octavian和Massimo, 2012, 有修改)Fig.12 Interface structure feature in forced regression(modified from Octavian and Massimo, 2012)

2)K22陆架砂脊体系域归属

关于强制海退形成的沉积体对应层序中体系域的问题, 谢利华等(2009)在研究珠江口盆地珠江组— 韩江组层序沉积体系时, 通过对比Exxon公司建立的经典层序地层模型, 提出将强制海退沉积体对应于早期低位体系域以及晚期高位体系域, 这种观点尽管与标准层序地层学理论(Massimo and Octavian, 2012)中所倡导的层序“ 四分” 法原理相似, 但仍然没有把强制海退沉积体划归于一个独立的体系域概念。本文通过对K22沉积体地震反射特征、岩心特点及测井曲线特征进行分析, 指出处于强制海退沉积的K22沉积体为下降体系域沉积。由于强制海退引起基准面下降, 岸线向海迁移形成具有退覆特征的前积体(图 12), 由于相对海平面的下降、波浪侵蚀作用的增强, 前积体无顶积层存在, 且与上覆地层具有明显的切割关系(图 2, 图3)。在测井曲线上为漏斗型特征, 形成向上变粗的反粒序沉积(图 5, 图6)。

在过条带状砂体的地震剖面AA’ 上, 在具有显著前积特点的高位体系域之上, 可以识别出3套具有退覆特点的地震反射组合(图 13-a), 这3套反射组合在平面上正好对应着条带状振幅异常, 其上分别有2口井钻遇:HZ26井钻遇了第1套退覆体的边部以及第2套退覆体的主体; H32B井钻遇第3套退覆体主体。在HZ26井K22钻井取心上可以识别多条冲刷面, 泥质条带呈现出棕色(图 13-c), 说明了这套沉积体受到暴露并遭受侵蚀冲刷作用。

图13

Fig.13

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	图13 K22砂脊下降体系域地震响应及岩心特征Fig.13 Seismic response and cores of K22 shelf ridges in falling stage system tract

同样地, 过条带状砂体的地震剖面BB’ 上, 在具有前积特征的高位体系域之上, 可以识别出4期退覆的地震反射组合(图 13-b), 在这套沉积体内部, HZ21井的钻井取心上亦分布有冲刷面, 泥质条带中发育有浅水环境下的垂直虫孔(图 13-d), 也说明了此处处于波浪冲刷、水体动荡的环境, 滨线的下降是造成这种现象的主要原因。从钻遇异常振幅条带的钻井测井曲线上看(图 5, 图6), 井上钻遇的K22砂体底部岩性都与之下的沉积呈现渐变特点, 而K22砂体顶部岩性都与之上沉积呈现出突变特点。H32B井上K22砂体厚度明显增大, 可能说明此处是遭受侵蚀物质的一个主要卸载区。

3)K22陆架砂脊的演化

综合平面分布特征、地震反射特征、测井曲线特征以及岩心特点, 认为条带砂脊发育于下降体系域中。在相对海平面下降的过程中, 随着滨线向盆地方向的推进, 前期高位域三角洲砂体被波浪搬运至起伏不平的陆架上形成滩砂, 这些滩砂在水动力条件下发生再沉积作用, 古地形高处水动力明显要比地形低处强, 因此粗粒沉积物向地形高处堆积和迁移, 而细粒沉积物向地形低洼处搬运沉积, 使陆架砂脊沿短轴方向尖灭于泥质沉积物中, 并且在宽缓陆架, 各期陆架砂脊呈现出分离的线性排列的特点。受到沿岸流的作用, 这些条带砂沿与岸线平行的长轴方向延伸, 早期沉积的条带砂在强制海退晚期遭受波浪改造, 会改变原来的线性形态, 或与其他条带砂体合并连片; 在具有特殊地形的位置处, 砂体会遭受沿岸流的定向冲刷改造, 使得条带砂边界平直锋利, 界限非常明显突出(图 14), 其后的快速海侵使这些线状陆架砂脊得以保存。

图14

Fig.14

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	图14 K22陆架砂脊沉积模式图Fig.14 Sedimentary model of K22 shelf sand ridges

从K22陆架砂脊所处的体系域来看, 其形成于强制性海退时期, 其物质来源主要为之前高位域推进的古珠江三角洲沉积, 被侵蚀搬运到陆架之上。随着砂脊向陆架方向推进, 其与前期高位时期的滨面三角洲沉积物逐渐分离, 最终会在陆架上形成远离滨面沉积的孤立条带状砂脊。平面上条带状砂脊展布范围较为局限, SR2砂脊之后往陆架方向, 基本看不到线状分布的砂脊(图 6), 说明此时期陆源物质供应有限或并没有提供物源, 使得砂脊无法持续向陆架方向推进而形成更大规模的条带状砂脊。随后的快速海侵, 使下降体系域的砂脊得以保存。

对本区K22砂脊南北两段不同特点的分析表明, 造成HZ21— HZ27井区与HZ26— HZ32井区陆架砂脊岩性、粒度和物性不一致的原因是强制海退期侵蚀改造的物源不同, 古珠江三角洲主体偏向西江凹陷及惠州凹陷的西南侧(杜家元等, 2014), 古珠江三角洲主河道更靠近HZ26— HZ32井区位置, 因而物质来源丰富, 沉积物粒度较粗, 而HZ21— HZ27井区远离古珠江三角洲主河道, 沉积物以细粒的远端沉积为主, 造成了陆架砂脊北部沉积物整体颗粒较细。

在水动力条件上, 一种看法是认为局限的沉积环境形成了往复潮流对砂体进行定向改造(王永凤等, 2011a), 另一种看法认为是三角洲前缘受到了波浪冲刷搬运(丁琳等, 2014)。惠州凹陷珠江组K22砂体具有明显呈线状排列的陆架砂脊特征, 远离岸线且平行于岸线; 另外, 在成组排列的砂脊群中, 两套相邻砂脊体边界异常平直、清晰, 表明砂脊形成不仅仅是由一种水动力条件所控制。

从K22岩心上看, 砂体受到了波浪和潮汐的共同影响。潮汐特征的层理一般出现在K22砂脊的中下部, 波浪特征的层理出现在K22砂脊的中上部, 表明强制海退早期, 潮汐作用大于波浪作用, 强制海退晚期, 水体变浅, 波浪作用增强, 形成一种高能水动力环境, 对冲刷下来的砂泥质沉积物进行了有效簸选, 使粗颗粒物质沉积保留下来。南中国海域自从早中新世就受到了季风的影响(Zhu, et al., 2010), 通过对比冬季、夏季两季季风的平均速度和持续时间, 认为南中国海北部主要受到了SW方向的季风影响(Hu et al., 2000; Chu and Wang, 2003; Caruso, et al., 2006; Liu, et al., 2010), 使沿岸流的方向受季风驱使也为SW方向, 也对中新世珠江组分布的K22砂脊的最终展布形态起到了控制作用。

在研究中发现, K22陆架砂脊普遍分布在下伏地层的基底高点或碳酸盐岩台地局部高点处, 且具有下细上粗的沉积特点。下部砂泥互层为主, 上部砂层增厚增多, 说明在早期, 水体较深水动力条件较弱, 砂泥簸选能力不强, 在起伏不平的地形上沉积了一层细粒的砂泥混合物, 晚期水体变浅, 水动力条件增强, 泥质颗粒遭到分离, 使粗颗粒的砂质沉积较为纯净并沉积在高地形处, 而泥质沉积在低洼部位。因而砂脊顶部砂岩经过了强水动力的改造和分选作用, 厚度及物性都较砂脊底部好, 最终会在外形上形成一种丘状特征被保留下来。

特别要指出的是, HZ27井区条带砂体的东南侧, 一直延续到东沙隆起上HZ32B井区附近, 条带砂体边界非常平直, 这与东沙隆起地形的上隆背景可能有很大关系。随着滨线的下降, 前期沉积物被波浪侵蚀改造, 不断向远离物源的方向推进, 由于东沙隆起地形的抬升背景, 使得沉积物主要卸载在隆起斜坡底部, 而海退顶面不断受到冲刷侵蚀, 形成下凹的冲沟, 导致沿岸流对分布在冲沟两侧的砂体形成定向改造, 从而使得靠近东沙隆起的条带砂体边界呈现异常突变现象。