邢作昌, 张忠涛, 林畅松, 冯轩, 洪方浩, 宫越. (2019)珠江口盆地荔湾凹陷北部早中新世沟槽特征及其成因* [J]. 古地理学报, 21(2): 339-350
Xing Zuo-Chang, Zhang Zhong-Tao, Lin Chang-Song, Feng Xuan, Hong Fang-Hao, Gong Yue. (2019)Features and origin of the early Miocene grooves in northern Liwan sag, Pearl River Mouth Basin[J]. Journal Of Palaeogeography, 21(2): 339-350.   
Doi: 10.7605/gdlxb.2019.02.019
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珠江口盆地荔湾凹陷北部早中新世沟槽特征及其成因*
邢作昌1, 张忠涛2, 林畅松3, 冯轩2, 洪方浩1, 宫越1
1 中国地质大学(北京)能源学院,北京 100083
2 中海石油(中国)有限公司深圳分公司研究院,广东深圳 518000
3 中国地质大学(北京)海洋学院,北京 100083
通讯作者简介 林畅松,男,1958年生,教授,博士生导师,主要从事盆地分析和沉积学的研究和教学工作。E-mail: lincs@cugb.edu.cn。

第一作者简介 邢作昌,男,1988年生,博士研究生,矿产普查与勘探专业。E-mail: xzcxing@163.com。

收稿日期:2018-04-02
基金资助:*国家自然科学基金项目(编号: 91328201,91528301)资助
摘要

沟槽及其成因是近年来沉积学和古海洋学的研究热点。本研究基于珠江口盆地荔湾凹陷内的高精度三维地震资料,在研究区早中新世地层中首次识别出延伸千米的沟槽。这些沟槽形成时研究区位于远离陆架坡折的深水盆地,其走向大致平行于早中新世南海北部陆架坡折走向,可细分为 4个亚区,形态呈直线形、拱形或似波痕状,几何学参数在不同分区各有特点。另外,在部分沟槽底部具有规模较大的条带状高振幅异常,可能对应粗粒沉积或富含天然气。根据沟槽特征推测其成因可能与盆内广布的中层水环流影响下的底流活动有关。古地貌控制下的早中新世古底流,通过其水体对海底产生侵蚀进而形成侵蚀沟槽。此研究不仅有助于南海北部超深水区的油气勘探,同时可为南海早中新世古海洋学研究提供新证据。

关键词: 沟槽; 早中新世; 底流; 荔湾凹陷; 珠江口盆地
中图分类号:P567 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2019)02-0339-12
Features and origin of the early Miocene grooves in northern Liwan sag, Pearl River Mouth Basin
Xing Zuo-Chang1, Zhang Zhong-Tao2, Lin Chang-Song3, Feng Xuan2, Hong Fang-Hao1, Gong Yue1
1 School of Energy Resources,China University of Geosciences(Beijing),Beijing 100083,China
2 Research Institute of Shenzhen Branch,CNOOC,Guangdong Shenzhen 518000,China
3 School of Ocean Sciences,China University of Geosciences(Beijing),Beijing 100083,China;
About the corresponding author Lin Chang-Song,born in 1958,is a professor and Ph.D. supervisor. He is mainly engaged in basin analysis and sedimentology. E-mail: lincs@cugb.edu.cn.

About the first author Xing Zuo-Chang,born in 1988,is a doctor degree candidate. He majors in mineral resource prospecting and exploration. E-mail: xzcxing@163.com.

Fund:Financially supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.91328201,91528301)
Abstract

Grooves and their origin are the research hotspots in sedimentology and palaeooceanography in recent years. Based on the high resolution 3D seismic data in Liwan sag of Pearl River Mouth Basin,multi-kilometer scale grooves are identified, for the first time, in the early Miocene strata of the study area. These grooves are located in deep-water basin away from the shelf slope break roughly parallel to the strike of northern South China Sea shelf margin break during the early Miocene. They can be subdivided into four sub-zones. They are straight or arched,or ripple-like in shape and their geometry parameters have different characteristics in different sub-zones. In addition,there are large bands of high amplitude anomalies at the bottom of some grooves,which may correspond to coarse-grained sediments or be rich in natural gas. According to their features,it is inferred that their origin may be related to bottom currents,which was influenced by the intermediate water circulation widespread in the basin. The bottom currents,which were mainly controlled by palaeogeomorphology during the early Miocene,eroded the seabed and formed the grooves. This study not only contributes to the hydrocarbon exploration in ultra-deep water area in northern part of South China Sea,but also provides new evidence for the early Miocene palaeooceanographic research in South China Sea.

Key words: grooves; early Miocene; bottom current; Liwan sag; Pearl River Mouth Basin
1 概述

沟槽是相对浅(数米至数十米深)、线形、似水道状、以规则间隔(数米到数百米)成群出现的负向沉积底形(Fedele and Garcí a, 2009); 其形成具有浊流(Lonergan et al., 2013)、加速高密度流(Micallef and Mountjoy, 2011)、火山+异重流(Micallef and Mountjoy, 2011)、底流(Viana, 2008; Kilhams et al., 2011; Sun et al., 2011)等多种成因。另外, 其形态学特征和沉积样式能够提供诸如流向、路径、水动力强弱甚至古大洋环流等古水流动力学信息(Kenyon and Belderson, 1973; Tucholke et al., 1985; Wynn and Stow, 2002; Hanquiez et al., 2007), 是古海洋学研究的重要内容之一。目前在世界上许多盆地, 有大量有关沟槽特征及其成因的文献报道(Mulder et al., 2003; Hohbein and Cartwright, 2006; Hanquiez et al., 2007; Dowdeswell et al., 2008; Hall et al., 2008; Fedele and Garcí a, 2009; Micallef and Mountjoy, 2011; Gales et al., 2013), 并有学者尝试从定量的角度建立了这种深水底形与古底流流速之间的关系(Stow et al., 2009; Chiocci and Casalbore, 2011)。这些研究多集中在晚中新世以来的较新地层, 针对早中新世的研究偏少(Sun et al., 2016)。

目前中国南海北部沟道研究主要集中于大型斜坡水道体系(几十到上百千米)的研究, 如珠江口盆地早中新世的深水大水道(廖计华等, 2016; 王琪等, 2017)、中中新世以来的斜坡单向迁移水道(Gong et al., 2013; Zhou et al., 2015)、莺— 琼盆地轴向水道(张道军等, 2015; Wu et al., 2018)等, 而对类似研究区这种深度浅、规模小、密集发育的沟槽的研究则相对薄弱。

文中利用高精度三维地震资料, 以荔湾凹陷早中新世地层内发育的延伸千米尺度的沟槽为研究对象, 通过其特征的精细描述, 探讨其可能形成原因和控制因素, 并推测其蕴含的古海洋学信息, 力求丰富中国此方面的研究, 同时为深水油气勘探提供指导。

2 区域地质背景

研究区现今位于南海北部陆缘珠江口盆地下陆坡的荔湾凹陷北部的三维地震数据区(图 1-a)。荔湾凹陷是珠江口盆地珠四凹陷洋陆过渡带之上的一个超深水凹陷, 东为兴荔凸起, 北为云荔低隆起, 南为洋陆过渡带的外缘隆起带, 凹陷面积3500 km2, 水深2000~3000 m, 呈现出南深北浅的特点(图 1-d), 属于超深水区(何家雄等, 2009; 纪沫等, 2014)。

图 1 珠江口盆地荔湾凹陷综合信息图
a— 珠江口盆地位置及南海北部中— 深层水环流方向(环流方向据Chen等, 2014, 修改); b— 研究区综合柱状图, 引自Sun等(2016); c— 早中新世珠江组沉积期陆架坡折分布位置, 陆架破折线引自柳保军等(2011); d— 荔湾凹陷构造位置图; e— 沟槽底界T5-5的时间构造图Fig.1 Comprehensive information of Liwan sag, Pearl River Mouth Basin

从构造演化上看, 研究区从始新世开始经历了裂陷期、过渡期及裂后沉降期, 对应发育古近系文昌组、恩平组和珠海组(该组上部属新近系), 新近系珠江组、韩江组、粤海组和万山组, 以及第四系(庞雄等, 2007; Sun et al., 2016)。本研究的沟槽发育层段对应早中新世珠江组中— 上部地层(图 1-b)。该段地层沉积时期, 古陆架坡折大致呈NE-SW走向位于研究区以北的番禺低隆起附近(庞雄等, 2007; 柳保军等, 2011), 距离研究区至少150 km(图 1-c)。基于介形虫组合的古水深分析表明, 研究区南部的ODP1148井自晚渐新世以来已为深水环境(邵磊等, 2004; Zhao, 2005); 而研究区东部的ODP1146井从早中新世已经为深水环境(Wang et al., 2000)。以上资料均表明, 研究区在早中新世(即沟槽发育期)为深水沉积环境。

研究区沟槽发育层段(图 1-b, 图 2), 其顶界面对应珠江组顶界面T4地震反射轴; 底界面T5-5为凹陷内连续性好的强振幅负相位反射同相轴(图 2), 是珠江组内部指示构造环境变化的重要界面(刘思青等, 2016)。该地层与相邻地层单元显著不同, 其内部几乎不发育构造断层, 但其强振幅反射同相轴却被密集发育的小型正断层错断(图 2), 这些正断层数量繁多、走向多变、延伸长度有限、断距小、倾角陡且平面呈多边形, 特征与其他盆地发现的多边形断层(Andresen and Huuse, 2011; Cartwright, 2011)特征类似。有意思的是, 在多边形断层发育的底部(即T5-5界面)存在1套规模适中(约600 km2)、延伸千米的线形侵蚀构造, 因其长度、深度较陆坡上发育的水道要小一些, 故文中称之为“ 沟槽” 。

图 2 珠江口盆地荔湾凹陷地震解释剖面
自西向东(a~c)B区内沟槽呈现先变深后变浅的趋势, 高振幅异常主要出现在B区南部, 沟槽在南部隐伏高地附近之上的地层中最发育; 在a~c中可见迁移槽(深蓝色箭头), 自界面向上侵蚀沟槽充填表现出统一向南迁移的特点; 注意d图中沟槽底界面T5-5下的削截特征(浅蓝色箭头)。透明红色箭头示意基底高部位; 黑色箭头指示沟槽底部高振幅异常充填, 可能为粗粒沉积或含气; 绿色箭头示意沟槽, 深蓝色虚线箭头示意沟槽充填迁移路径; 黑色粗虚线代表沟槽各分区界限, 绿色细虚线代表交汇剖面位置。 剖面位置见图 1-eFig.2 Interpretation seismic profiles of Liwan sag, Pearl River Mouth Basin

3 资料基础与研究思路

文中使用的高精度三维地震数据体来自中海油深圳分公司研究院, 覆盖面积约600 km2。研究层段地震主频45~60 Hz, 对应地震剖面双程旅行时为3.2~4.5 s; 其地震水平分辨率约25 m, 垂向分辨率为8~11 m, 目标层速度约4416 m/s。文中层位数据主要通过跨区域大格架剖面对比获得, 主要界面年龄参考前人成果, 目标层时间深度、各类地震属等图件均使用Petrel 2015制作。

本研究依据沉积学、海洋地质学、地震沉积学的相关理论, 以荔湾凹陷早中新世地层内发育的延伸千米尺度的沟槽为研究对象, 通过高精度三维地震剖面显示的沟槽特征, 即长度、深度、宽度、密度等形态学特征和沉积样式的不同, 将其进行亚区划分, 总结不同亚区内的沟槽特色及其差异, 并结合沟槽发育的构造位置及古大洋环流背景, 推测其可能蕴含的古水流信息进而推测其形成可能的动力学机制, 以期丰富中国南海此方面的研究。

4 早中新世沟槽特征

研究区沟槽发育区基底并不平整, 而是存在4个相对高地(这些高地均是荔湾凹陷内的基底局部高, 与荔湾凹陷周缘隆起无关), 高地按相对方位分别命名为“ 北部高地” 、“ 东部高地” 、“ 西部隐伏高地” 和“ 南部隐伏高地” (图 1-e, 图 2, 图 3), 北部高地呈东西走向位于研究区西北部; 东部高地呈南北走向位于研究区东部, 向南逐渐倾没消失, 在其靠南位置存在1个局部低洼处(图 3-b), 此低洼处将东部高地分为南北2支(图 2-c, 图 3-a)。沟槽发育集中在东部高地以西、北部高地以南的相对低地势区(图 3)。需要注意的是, 沟槽发育下方存在2个隐伏高地, 西部隐伏高地呈不规则状位于研究区西部, 而南部隐伏高地则呈带状南北走向位于研究区南部靠西位置(图 1-e)。

图 3 珠江口盆地荔湾凹陷4个亚区沟槽的平面和立体特征
a— 沟槽底界面T5-5方差体与均方根振幅叠合属性图, 示意平面上沟槽的A、B、C、D等4个亚区边界, 范围大小同图 1-e; b— 沟槽底界面的时间深度三维立体图, 示意沟槽4个亚区的空间分布特征, 该图是图 1-e的局部放大, 其范围大小参见图 1-e黑色虚线五边形框Fig.3 Groove features of plane view and stereoscopic view of the four sub-zones in Liwan sag, Pearl River Mouth Basin

4.1 沟槽总体特征

研究区内可识别沟槽44条, 平面上呈直线形、拱形, 或似干涉波痕状, 走向上多数(66%)沿近E-W向展布(研究区南部和中部), 而少量为ENE-WSW向(在研究区北部), 在西部方向性不明显(表 1, 图 3至图 5)。

表 1 珠江口盆地荔湾凹陷4个亚区内沟槽的几何学特征统计 Table1 Statistics of geometric features in the four groove sub-zones in Liwan sag, Pearl River Mouth Basin

图 4 珠江口盆地荔湾凹陷各亚区内沟槽几何学参数统计直方图
注: 图中长度、深度、宽度数据为表 1中的平均值Fig.4 Statistical histogram of groove geometric parameters of each sub-zone in Liwan sag, Pearl River Mouth Basin

图 5 珠江口盆地荔湾凹陷各亚区内沟槽走向玫瑰图
A、 B区显示近E-W向; C区显示ENE-WSW向; D区显示E-W、ENE-WSW、NE-SW等多个走向Fig.5 Rose diagrams of strike direction of the grooves in each sub-zone in Liwan sag, Pearl River Mouth Basin

沟槽延伸长度1.3~21.2 km, 宽度176~2280 m, 侵蚀深度10~112 m(表 1); 沟槽间间隔南部小于1 km, 北部大于3 km(图 2)。总体来看, 南部沟槽较北部的密度大, 规模小(图 3, 图 4)。倾向剖面显示沟槽为U形或V形(图 2, 图 6); 除部分高振幅上超充填外, 多数沟槽为弱振幅充填特征, 受地震分辨率的影响, 其内部充填特征无法进一步精细刻画; 另外可见部分沟槽充填的向南迁移(图 2, 图 6)。向下见许多沟槽侵蚀到同一根地震轴(图 2)。沟槽总体向北变浅, 密度变小(表 1, 图 4)。有意思的是, 在沟槽底界面的局部放大图上, 可观察到沟槽的底界面并不平整, 而是有许多量级比沟槽小的坑(图 5-a), 此处称为“ 小凹陷” , 这些小凹陷主要由上覆多边形断层产生(图 7)。

图 6 珠江口盆地荔湾凹陷4个亚区内沟槽横切面特征
a1、a2— A区, 沟槽浅而密; b— B区, 槽深且有高振幅异常, 高振幅异常可能指示沟槽底部粗粒沉积或者含气; 另外图中部分沟槽充填向上显示一定的迁移特征(蓝色带箭头虚线); c— C区, 槽浅且槽间间隔大, 个体差异明显; d— D区, 槽浅, 密度小(受地震分辨率的限制, 图中断层的实际数量比解释的要多)。 绿色箭头代表沟槽, 蓝色带箭头虚线示意迁移沟槽路径。 位置见图 1-eFig.6 Groove cross sections of the four sub￣zones in Liwan sag, Pearl River Mouth Basin

图 7 珠江口盆地荔湾凹陷B亚区最深沟槽精细解剖
a— B区到达东部高地的最深线形沟槽立体图, 沟槽发育在东部高地西翼, 其位置见图 1-e中粉红色虚线框; b1~d2— 沿沟槽走向不同位置横切沟槽的地震剖面及其对应解释, 其中间(c)最深, 向东(d)变浅消失于东部高地西翼, 向西(b)变宽变浅; 沟槽内高振幅异常上超充填; 切线位置见图a。注意多边形断层频繁地切穿T5-5, 破坏了该界面的连续性, 槽间小凹陷(a)很可能由这些多边形断层产生Fig.7 Detail features of the deepest groove in the Sub-zone B in Liwan sag, Pearl River Mouth Basin

所有沟槽分布在研究区东部高地以西、北部高地以南的区域(图 3), 总体走向平行而非垂直于早中新世南海北部珠江口盆地陆架坡折走向(图 1-c), 并位于远离古陆架坡折的深水盆地。

4.2 沟槽分区特征

结合地震属性, 根据沟槽的几何学特征(长度、宽度、深度、间隔、密度和方向等)的不同, 自南向北可进一步分出A(最南部)、B(中间区)、C(北区)和D(西北部)4个小区(图 3)。

A区呈长方形状轮廓位于研究区最南端, 其东侧东部高地的坡度缓。平面上沟槽呈直线形近E-W向展布, 密度大, 深度浅, 宽度适中, 槽间间隔最小(表 1, 图 2至图 6)。

B区呈不规则形状位于A区北部, 范围、规模最大(图 3), 与A区相比其东部高地坡度更大。平面上该区沟槽整体呈近E-W向分布(图 5), 向北侧方向略微变化, 由E-W向渐变为ENE-WSW(图 5); 主要呈直线型, 但在该小区西北部可见部分沟槽的鱼尾状分叉, 直至东部高地处消亡(图 3-a)。该区中部沟槽侵蚀深度、宽度最大, 向南北两端变窄、变浅。自西向东B区内沟槽深度呈现先变深后变浅的趋势(图 2-a至2-c)。就单条沟槽走向的深度而言, 沟槽中部最深, 向西向东逐渐变浅消失(图 3-b); 槽向西变宽, 向东变窄(图 3-b, 图 7)。研究区内最深沟槽位于此区中部(东部高地的局部低), 其中间最深(约112 m), 向东(图 5-d)、向西(图 5-b)变浅。在沟槽平面的局部放大图上, 可见规模比沟槽小得多的小凹陷, 其可能由上部多边形断层产生(图 7-a)。另外, 部分沟槽内横剖面可见高振幅、中频、强连续性的高振幅异常充填特征(图 2, 图 6-b), 均方根振幅属性图显示高亮条带状特征(图 8-b), 沿高亮带的走向剖面显示数公里长的高振幅异常条带, 异常条带向东在东部高地西翼处尖灭(图 8)。此外, 存在部分大型沟槽向上迁移甚至占据整个珠江组地层(图 2, 图 6-b)。需要注意的是, B区西部下伏南北向带状“ 南部隐伏高地” , 其上沟槽较周围更加发育(深度更深, 图 2)。

图 8 珠江口盆地荔湾凹陷高振幅异常地震剖面及其对应均方根振幅属性图
a— 沿高振幅异常条带沟槽走向地震剖面, 蓝色虚线代表高振幅异常顶界面, 沟槽底界面T5-5可见大范围的削截(浅蓝色箭头); 测线位置见图b中E— E'蓝色虚线, 绿色虚线表示与此剖面相交的其他测线位置。b— 均方根振幅属性图, 见高亮黄色条带状高振幅反射异常带Fig.8 High amplitude anomaly in seismic profile and its RMS attribute in Liwan sag, Pearl River Mouth Basin

C区整体ENE-WSW向位于研究区北部, 该小区沟槽较A、B区有很大不同, 其方向从A、B区近东西向逆时针逐渐过渡到ENE-WSW向(图 5)。单个沟槽呈弯曲拱形或弯曲线形, 部分沟槽有交汇(图 3)。沟槽长度最长, 密度最小, 宽度、深度等其他参数与A、D区差别不大, 但深度较B区小(表 1, 图 4)。地震剖面显示, 该区内不同沟槽个体差异大, 部分沟槽发育可能受到下伏断层影响(图 6-c)。

D区位于研究区西部, 与B、C区相邻, 从平面属性图上看, 沟槽的走向更加复杂(或不具有方向性); 其形态颇似干涉波痕(图 3), 故本研究命名为似波痕状。其长度、宽度、深度和密度等几何参数均较其他区小, 连通和分支现象在该区明显(图 3)。需要注意的是, 沟槽发育区下部存在“ 西部隐伏高地” (图 1-e)。

5 沟槽成因讨论
5.1 沟槽可能的成因讨论

研究区沟槽底界面(T5-5)之下广泛发育的下切侵蚀+削截特征(图 2-d, 图 7, 图 8-a)暗示了研究区沟槽为侵蚀成因。海底类似线形沟槽在世界上许多其他盆地也有报道(Andresen and Huuse, 2011; Cartwright, 2011)。斜坡失稳、块体滑塌、碎屑流和浊流等重力成因其主要成因(Dowdeswell et al., 2008; Fedele and Garcí a, 2009; Micallef and Mountjoy, 2011; Lonergan et al., 2013); 等深流等底流成因也有报道(Viana, 2008; Kilhams et al., 2011; Sun et al., 2016)。

研究区沟槽为斜坡失稳、块体滑塌、碎屑流和浊流等重力成因可能性很小。 首先, 研究区早中新世沟槽近E-W向展布(图 3, 图 5), 大致平行于珠江组陆架坡折(图 1-c), 而重力成因的沟槽多垂直陆架坡折发育(Micallef and Mountjoy, 2011; Lonergan et al., 2013), 这是文中倾向于沟槽底流成因的最直接的证据; 其次, 沟槽发育期研究区为距离南海北部古陆架坡折很远(150 km以上)的深水盆地(图 1-c), 而重力成因的沟槽多发育在陆架坡折/陆坡附近(Dowdeswell et al., 2008; Micallef and Mountjoy, 2011; Lonergan et al., 2013); 再次, 研究层段没有发育海底滑坡(滑塌)相关的地震相; 然后, 研究区沟槽在东部高地西侧集中发育, 若为浊流成因, 则应该在东部高地东西两侧均有发育; 最后, 东部高地面积很小且坡度非常缓, 从物源和地形看发育浊流的概率很低。

反之, 将研究区的沟槽成因归结为大规模底流成因则显得比较合理。底流成因解释与研究区古陆坡梯度和深水背景高度契合(图 1)。该推断也被ODP1148井珠江组底部显著增加的红度值(Wang et al., 2000)所证实, 其可能是沟槽发育期研究区底流活动加强的有力证据。研究区极低的沉积速率也暗示了研究区远离沉积物源、底流作用较强(Xie et al., 2014)。相似的大型侵蚀构造和强振幅异常反射(可能为粗粒充填或含气)在墨西哥湾和北海深水中也有提及并解释为底流成因(Kilhams et al., 2011; Sun et al., 2016)。这些证据增加了研究区的沟槽为底流成因的可能性。

海底地形起伏极大地影响了流动机制(图 9)。当底流水体遇到地形障碍(相对高地)的时候其底流速度增加进而其侵蚀能力增强(Kennett, 1982), 底流在障碍物迎水侧的侵蚀能力大于背水侧(Hernandez-Molina et al., 2008)。研究区沟槽多分布在研究区东部高地以西, 当底流自西向东流动时, 遇到东部高地的阻碍, 其迎水侧(东部高地以西)的侵蚀能力会大大加强, 底流冲击水/沉积物界面, 侵蚀形成研究区的大型线形沟槽(图 3, 图 9)。虽然无法彻底排除重力等其他成因的可能性, 但底流的确在侵蚀槽的形成中扮演了非常重要的角色。

图 9 珠江口盆地荔湾凹陷早中新世可能的底流流动样式Fig.9 Possible flow pattern of bottom currents during the early Miocene in Liwan sag, Pearl River Mouth Basin

5.2 研究区可能的底流流动样式及其控制因素

以东西向为主的线形沟槽指示古底流方向大致为东西流向。底流在障碍物迎水侧的侵蚀能力大于背水侧(Hernandez-Molina et al., 2008)。据此研究区沟槽的分布特点(尤其是全部都位于东部高地西翼, 图 3)推测古底流自西向东流动(图 9)。该流动方向与南海北部现今中层水环流的方向一致(图 1-a)。根据部分学者(Zhu et al., 2010; Gong et al., 2013)的研究, 中层水环流自中中新世以来其方向均为自西向东运动。另外, 早中新世研究区至少比现今浅900~1200 m(Xie et al., 2006; Sun et al., 2016), 从中层水的影响深度(350~1350 m)上看, 研究区受其影响是可能的。故作者猜测中层水环流很可能是控制研究区侵蚀沟槽的形成底流的直接水体。

古地形极大地影响着底流样式, 进而控制着沟槽的沉积特征。古地貌对沟槽的发育具有两面性: 从沟槽局限发育在北部高地和东部高地限制的相对低洼处这一现象(图 3, 图 9), 可以看出, 研究区的局部高地约束了底流侵蚀的范围, 局部高地对沟槽形成具有抑制作用; 而南部隐伏高地之上的沟槽却较周围地层中规模更大, 表明适当高起的基底使得底流速度在局部高处加速, 进而侵蚀能力增强使得沟槽发育规模更大; 这一点从B区最深沟槽发育对应在东部高地局部低处同样可以得到进一步的印证。具体来说, 不同分区古地貌对沟槽的影响差异较大: 与B区、C区相比, A区沟槽远端坡度缓, 故而底流的侵蚀能力最弱, 这解释了该区浅而密的特征(表 1, 图 3至图 5); 而B区西部下伏的“ 南部隐伏高地” 通过抬高沟槽基底进而使底流流速增大从而增强侵蚀能力, 使得隐伏高地之上的沟槽较周边发育。另外, B区内最大最深的沟槽可能与东部高地的局部低地势有关(图 3, 图 9), 东部高地西侧的底流水体在其局部低处汇聚, 汇聚水体的侵蚀能力大大加强, 从而形成最大规模的沟槽(图 3, 图 9)。C区的沟槽形状暗示其古底流流向更加复杂, 其底流自西向东流动受到北部高地、东部高地的共同影响, 整体方向较B区逆时针发生偏转为ENE向, 从而形成弯曲线形沟槽(图 3, 图 9)。D区可能受到“ 西部不规则隐伏高地” (图 1-e, 图 9)的影响, 在不同部位底流水体或分散、或汇聚, 由于或高或低的不规则侵蚀基底使得底流的方向不断发生变化进而使得底流流向无序, 从而形成不规则似干涉波痕状沟槽。总之, 古流向极大地受到古海底地貌的制约。古地貌通过影响古水流流态和方向进而影响古底流对沉积底形的侵蚀规模, 从而塑造着研究区海底的沟槽体系(图 9)。

6 结论

1)荔湾凹陷早中新世珠江组中上部地层中发育延伸千米的沟槽, 这些沟槽形成时位于远离陆架坡折的深水盆地, 其走向大致平行于早中新世南海北部斜坡的走向, 呈直线形、拱形或似波痕状, 可细分为4个亚区, 其几何学参数在不同分区各有特点。另外, 在部分沟槽的底部有条带状的高振幅异常, 可能对应粗粒沉积或含有天然气。

2)根据研究区沟槽内部几何构型、区域分布及其与成因相关的古方向, 推测其成因与盆内广布的中层水环流影响下的底流活动有关。古地貌控制下的早中新世古底流, 通过其水体对海底产生侵蚀进而形成荔湾凹陷的侵蚀沟槽体系。

作者声明没有竞争性利益冲突.

参考文献
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