通过研究区4口取心井的岩心沉积构造特征精细观察描述, 可知珠江口盆地番禺低隆起南部— 白云凹陷北坡岩石类型丰富、沉积构造特征复杂。主要岩石类型有: (1)含砾砂岩和中— 粗砂岩呈红褐色(图4-a, 4-b), 分选较差, 多为次棱角— 次圆状, 是三角洲平原分流河道或下切谷水道的主要岩石类型; (2)粉— 细砂岩、细砂岩以灰色、黄灰色为主(图4-d, 4-e, 4-f, 4-g, 4-h), 分选较好, 为次圆状, 是三角洲前缘水下分流河道和河口砂坝的主要岩石类型; (3)泥岩表现为红褐色, 含铁质结核(图4-c), 反映水上暴露为氧化沉积环境的特征。常见三角洲平原分流河道的大型块状(图4-b)、板状交错层理(图4-a), 也见弱水动力条件下的水平层理(图4-c), 代表分流间湾或河漫滩沉积。发育三角洲前缘水下分流河道的平行层理(图4-f)、楔状交错层理(图4-g)及水动力条件相对较弱的小型交错层理(图4-d), 同时见明显反粒序特征(图4-e), 表现为河口砂坝的特征。生物扰动强烈(图4-d, 4-e)和水平虫孔发育(图4-e)说明该砂岩沉积于浅海三角洲环境中, 且水动力条件较弱、水体相对较深。泥质条带变形构造强烈(图4-h), 表现为滑塌、滑动的特征, 说明该砂体沉积时地形坡度相对较陡, 反映陆坡沉积环境的特征。

图4

Fig.4

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图4 珠江口盆地番禺低隆起— 白云凹陷三角洲沉积岩性特征与沉积构造 a— P6井, SQ2, 2777.8 m, 红褐色中— 粗砂岩, 板状交错层理; b— P1井, SQ2, 3349.8 m, 红褐色含砾中— 粗砂岩, 块状层理; c— P1井, SQ2, 3343 m, 红褐色泥岩, 含铁质结核, 水平层理; d— P2井, SQ2, 3304.3 m, 灰色粉— 细砂岩, 小型交错层理; e— P2井, SQ2, 3305.5 m, 灰色粉— 细砂岩, 反粒序, 生物扰动, 水平虫孔; f— B4井, SQ1, 3740 m, 黄灰色细砂岩, 平行层理; g— B4井, SQ1, 3755 m, 黄灰色细砂岩, 楔状交错层理; h— B4井, SQ1, 3747.8 m, 灰色细砂岩, 泥质条带变形构造Fig.4 Lithologic characteristics and sedimentary structures in deltaic deposits in Panyu low uplift and Baiyun sag, Pearl River Mouth Basin

在上述岩心观察三角洲沉积岩性特征及沉积构造特点分析的基础上, 结合测井曲线形态特征对测井相进行了研究, 并建立了研究区单井沉积层序柱状图(图5)。从图5可看出, 三角洲平原分流河道、三角洲前缘水下分流河道测井曲线表现为箱型和钟型, 其中三角洲平原分流河道以箱型为主, 幅度相对较大, 岩性以含砾粗砂岩、中— 粗砂岩为特征(图4-a, 4-b), 而三角洲前缘水下分流河道一般为箱型+钟型的组合特征, 幅度相对较小, 岩性以细砂岩为主(图4-f, 4-g)。河口砂坝测井曲线表现为漏斗型, 具反粒序特征(图4-e)。河漫滩、分流间湾和前三角洲泥以泥质沉积为主的沉积相带测井曲线表现为泥岩基线的直线型, 由于受高频级次海平面升降旋回变化的影响, 大套的前三角洲泥沉积微相在测井曲线上表现为多个略显漏斗状的直线型特征(图5中的 B5井前三角洲泥), 垂向上表现为多个准层序的叠置。

图5

Fig.5

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	图5 珠江口盆地番禺低隆起— 白云凹陷单井沉积层序特征Fig.5 Sedimentary facies and sequence stratigraphy of single well in the Panyu low uplift and Baiyun sag, Pearl River Mouth Basin

地震相是由特定的外部几何形态、内部结构特征以及顶底接触关系等参数限定的三维空间地震反射单元, 是特定的沉积相或地质体的地震响应(邹妞妞等, 2015)。研究区强制海退体系域外部几何形态表现为“ 锥状” (图6), 该地震相单元在平行物源方向的地震剖面上厚度由小变大再变小, 具有前积反射结构(图6-a); 在垂直物源方向的地震剖面上表现为中间厚、两边薄, 为丘形反射构造(图6-b), 平面上呈扇形, 具三角洲沉积体的典型特征。内部结构显示为高角度的斜交前积反射特征, 缺乏顶积层沉积单元, 仅发育前积层和底积层沉积单元(图6-a), 表现为陆架边缘三角洲的特征。强制海退体系域顶界面(SB21)表现为顶超的地震终止现象, 具有层序界面暴露侵蚀的特征, 底界面表现为下超的地震终止反射特征, 具有地层整一的特点(图6-a)。该体系域上部地震振幅反射比较强, 表现为砂质含量较高的三角洲前缘特征, 下部为杂乱的弱振幅反射, 反映了以泥质为主的前三角洲沉积, 同时局部可见强振幅的反射结构特征, 具浊积扇沉积的典型特征(图6), 平面上呈小型朵体状。在强制海退体系域沉积的陆棚地区发育有明显的下切谷现象(图7), 并且该下切谷下切深度达到了强制海退体系域的底面, 说明强制海退时期相对海平面下降幅度相对较大, 河流下切侵蚀比较严重。

图6

Fig.6

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	图6 珠江口盆地番禺低隆起— 白云凹陷层序、沉积体系地震响应剖面(位置见图3)Fig.6 Seismic profile in response to sequence and sedimentary system of the Panyu low uplift and Baiyun sag in Pearl River Mouth Basin (location of section see Fig.3)

图7

Fig.7

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	图7 珠江口盆地珠江组陆棚上发育的下切谷(位置见图3)Fig.7 Incised valley formed in continental shelf of the Zhujiang Formation in Pearl River Mouth Basin (location of section see Fig.3)

层序界面是以不整合面或与之相对应的整合面为特征, 横向上连续、广泛分布的界面, 是划分层序的基础。三级层序界面(SB23.8)在研究区发育明显的下切谷特征(图8-a), 测井曲线上表现为河道砂体对下部泥岩的侵蚀冲刷(图5中的 P1井、B5井)。三级层序界面(SB21)在研究区同样发育明显的下切谷特征(图7), 且具有明显的顶超侵蚀特点(图8), 测井曲线上表现为分流河道含砾中— 粗砂岩对下部水下分流河道中— 细砂岩的侵蚀冲刷特征(图5中的 P1井), 自然伽马曲线整体表现为反旋回过渡为正旋回、声波时差曲线表现为由大变小的跳跃式变化(图5中的 P1井、B5井), 说明该时期相对海平面由下降转变为上升、且出现了暴露侵蚀的现象。层序界面SB21之上可见明显的上超特征(图8-b), 表现为海侵体系域的沉积特征; 强制海退底面(basal surface of forced regression, BSFR)之上可见明显的下超特征(图8-a), 表现为强制海退体系域沉积体系不断地向海的进积过程。

图8

Fig.8

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	图8 珠江口盆地中新统珠江组层序界面及内部结构构成(剖面线位置见图3)Fig.8 Sequence boundary and internal structure composition of the Miocene Zhujiang Formation in Pearl River Mouth Basin(location of section see Fig.3)

强制海退体系域在平行物源方向的地震剖面上反映出高角度的斜交前积反射结构特征, 缺失顶积层的三角洲平原相, 而底积层则与下界面呈切线斜交模式(图9), 反映一种高能三角洲沉积环境、相对海平面大幅快速下降和侵蚀作用的特征。李向阳等(2012)和陈维涛等(2016)将该套沉积体解释为SQ2层序的低位体系域陆架边缘三角洲沉积, 将层序界面置于此沉积体的下界面(即本文解释的强制海退底面BSFR), 这显然是不符合“ 层序” 的定义, 因为该套沉积体顶界面为侵蚀不整合面、底界面为整合面, 因此层序界面SB21应该划分在该套沉积体的顶界面, 即强制海退体系应该属于SQ1层序中的最后一个体系域, 这也符合层序地层学新理论中的概念体系(Catuneanu, 2006)。从图9中可以看出, SQ1层序的海侵和高位体系域沉积厚度较薄, 地震剖面上显示为一根同相轴, 但连井剖面上可明显看到三角洲平原及前缘沉积表现出的退积和进积的特征。SQ1层序的强制海退体系域表现为5期前积层依次退覆式的向海进积的特征, 发育陆架边缘三角洲前缘、前三角洲沉积, 其前端下倾方向发育强振幅反射结构特征的浊积扇沉积。随着SQ1层序的结束, 相对海平面开始缓慢上升直至最大海退面(MRS)形成, 发育正常海退的低位体系域沉积, 具明显的楔状体特征(图9), 楔状体顶端振幅反射较强, 内部呈S形前积反射结构, 表现为低位楔状体三角洲沉积的特征, 该体系域为SQ2层序的第1个体系域。随后相对海平面快速上升直至最大海泛面MFS18.5形成, 发育SQ2层序的海侵体系域, 地震剖面上发育比较薄, 甚至在局部地区最大海泛面MFS18.5与层序界面SB21几乎重合, 连井剖面上表现为三角洲平原及前缘向陆退积的相带迁移特征(图9)。

图9

Fig.9

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	图9 珠江口盆地番禺低隆起— 白云凹陷珠江组下段沉积层序连井对比剖面Fig.9 Correlation of wells illustrating the depositional sequences in the Lower Member of Zhujiang Formation in Panyu low uplift and Baiyun sag, Pearl River Mouth Basin

强制海退体系域在垂直物源方向的地震剖面上反映为1根或多根同相轴的特征(图6, 图10), 表现为多期前积层的沉积特征, 一般靠近物源区和远离物源区为1根同相轴(图10), 而在强制海退体系域主沉积区则发育多根同相轴(图6)。图10为靠近物源区的连井对比剖面, 从图10中可以看出, SQ1层序发育海侵、高位和强制海退体系域, 以三角洲前缘沉积为特征, 其中强制海退体系域由于靠近物源区, 仅发育第1期前积层沉积。随后进入SQ2层序沉积时期, 由于该连井剖面位于陆架坡折带向陆方向靠近物源的地区, 其低位体系域沉积位于陆架坡折带之下的向海方向(图9), 因此该连井剖面上未见SQ2层序低位体系域沉积的记录, 此时, 层序界面(SB21)与最大海退面(maximum regressive surface, MRS)重叠。紧接着伴随相对海平面的快速上升, SQ2层序海侵体系域沉积形成, 由于该剖面靠近物源区, 地震剖面呈强振幅连续性较好的特征, 连井剖面上表现为下部为三角洲平原、上部为三角洲前缘的退积沉积相带迁移特征(图10)。

图10

Fig.10

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	图10 珠江口盆地番禺低隆起— 白云凹陷珠江组下段沉积层序连井对比剖面Fig.10 Correlation of wells illustrating the sequences in the Lower Member of Zhujiang Formation in Panyu low uplift and Baiyun sag, Pearl River Mouth Basin

在上述强制海退及其相关体系域沉积特征与层序地层划分的基础上, 参考前人研究成果, 通过岩心观察描述、钻测井资料分析及地震反射结构特征总结, 建立了珠江口盆地番禺低隆起— 白云凹陷珠江组下段强制海退体系域的沉积层序演化模式(图11), 概括为以下11个演化过程: T0时期, 在研究区以外的南侧发育SQ1层序的低位体系域沉积(SQ1陆架坡折位于研究区之外的南侧); T1时期, 三级层序相对海平面快速上升, 沉积物供给速率小于相对海平面上升速率, 海侵造成沉积相带的向陆迁移, 发育海侵陆架三角洲, 完成SQ1层序海侵体系域的沉积; T2时期, 三级层序相对海平面缓慢上升, 沉积物供给速率大于相对海平面慢速上升速率, 形成正常的海退层序, 发育高位体系域的陆架三角洲, 完成SQ1层序高位体系域的沉积, 并形成强制海退体系域底界面; T3时期, 三级层序相对海平面开始下降, 沉积物供给速率恒大于相对海平面下降速率(下降表示可容空间呈负增长, 即下降速率小于0), 伴随着滨线强制性的向海退却, 开始发育强制海退层序, 沉积强制海退体系域第1套前积层陆架边缘三角洲, 并对前期高位体系域沉积造成侵蚀; T4-T6时期, 三级层序相对海平面快速下降, 滨线进一步的向海发生强制性退却, 依次沉积强制海退体系域第2套、第3套和第4套前积层陆架边缘三角洲, 同时由于相对海平面的快速下降, 沉积速率相对较快, 且此时发育的陆架边缘三角洲位于高角度的陆坡地区, 容易发生滑塌、滑动现象, 形成重力流机制的浊积扇沉积; T7时期, 三级层序相对海平面缓慢下降, 滨线继续强制性的向海退却, 沉积第5套前积层陆架边缘三角洲, 并对前4套前积层陆架边缘三角洲沉积造成侵蚀, 形成暴露侵蚀不整合面(SB21), 完成SQ1层序强制海退体系域(FSST)的沉积过程, 同时SQ2层序沉积开始; T8时期, 三级层序相对海平面开始缓慢上升, 沉积物供给速率大于相对海平面慢速上升速率, 发育正常的海退层序, 沉积低位体系域的楔状体三角洲, 完成SQ2层序低位体系域的沉积过程, 并形成最大海退面; T9时期, 三级层序相对海平面快速上升, 沉积物供给速率小于相对海平面上升速率, 海侵造成沉积相带的向陆迁移, 发育海侵陆架三角洲, 完成SQ2层序海侵体系域的沉积, 形成最大海泛面(MFS18.5); T10时期, 三级层序相对海平面缓慢上升, 沉积物供给速率大于相对海平面慢速上升速率, 形成正常的海退层序, 发育SQ2层序高位体系域的陆架三角洲沉积。

图11

Fig.11

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	图11 珠江口盆地番禺低隆起— 白云凹陷珠江组下段强制海退体系域沉积层序演化模式Fig.11 Evolution model of the sedimentary sequence of falling stage systems tract in the Lower Member of Zhujiang Formation in Panyu low uplift and Baiyun sag, Pearl River Mouth Basin

研究区珠江组强制海退体系域有利储集砂体位于强制海退体系域顶面(层序界面SB21)和底面(强制海退底面)附近, 分别为陆架边缘三角洲前缘的水下分流河道+河口砂坝砂体和浊积扇砂体(图5, 图6, 图9, 图11)。陆架边缘三角洲前缘砂体位于其自身沉积的前三角洲或半深海泥岩之上, 横向连续性较好, 且沿陆架坡折带上下呈条带状分布, 其砂体厚度最大区域位于陆架坡折带附近(图12-a),

图12

Fig.12

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	图12 珠江口盆地珠江组强制海退体系域砂体分布特征 a— 陆架边缘三角洲前缘砂体分布; b— 浊积扇砂体分布Fig.12 Distribution characteristics of sand bodies in the falling stage system tracts of the Zhujiang Formation in Pearl River Mouth Basin

该砂体向层序界面SB21的上倾尖灭特征明显, 可观察到该砂体上倾尖灭于SQ1高位体系域与层序界面SB21之间, 上覆为海侵体系域和高位体系域的前三角洲或半深海泥质沉积, 可形成上倾尖灭的不整合岩性圈闭(图9, 图11), 该有利砂体分布范围较广、分布规模较大, 厚度达到60im, 且沿陆架坡折带呈长条带分布(图12-a), 是主要的岩性油气藏勘探区域。浊积扇砂体之下为SQ1层序高位体系域陆架三角洲的泥质层或陆坡半深海泥岩, 之上被强制海退体系域陆架边缘三角洲沉积的前三角洲或半深海泥所覆盖(图6, 图9, 图11), 具有较好的封盖条件, 可形成良好的地层岩性圈闭, 该有利砂体分布规模较小、分布范围有限(图12-b), 是次要的岩性油气藏勘探区域。