张青林, 张向涛, 许长海, 郑金云, 贾兆扬. (2022)裂变径迹热年代学在珠江口盆地渐新统珠海组物源分析中的应用* [J]. 古地理学报, 24(1): 129-138
Zhang Qing-Lin, Zhang Xiang-Tao, Xu Chang-Hai, Zheng Jin-Yun, Jia Zhao-Yang. (2022)Application of fission track thermochronology in provenance analysis of the Oligocene Zhuhai Formation in Pearl River Mouth Basin[J]. Journal Of Palaeogeography, 24(1): 129-138.   
Doi: 10.7605/gdlxb.2022.01.010
Permissions
Copyright©2022, 《古地理学报》编辑部
版权所有.《古地理学报》编辑部
裂变径迹热年代学在珠江口盆地渐新统珠海组物源分析中的应用*
张青林1,2, 张向涛1,2, 许长海3, 郑金云1,2, 贾兆扬1,2
1 中海石油(中国)有限公司深圳分公司,广东深圳 518054
2 中海石油深海开发有限公司,广东深圳 518054
3 同济大学海洋地质国家重点实验室,上海 200092

第一作者简介: 张青林,男,1981年生,博士,中海石油(中国)有限公司深圳分公司工程师,主要从事石油地质研究及勘探工作。E-mail: zhangql7@cnooc.com.cn。

收稿日期:2021-10-08
基金资助:*国家重大科技专项(编号: 2016 ZX05026-003)和中海油“十三五“科技重大项目(编号: CNOOC-KJ135 ZDXM37 SZ01 SHENHAI)联合资助
摘要

渐新统珠海组是南海北部珠江口盆地的主要储集层发育层位之一,但其物源区位置、沉积物搬运路径等关键问题仍存在争议。为此,选取珠江口盆地不同构造单元3口关键井珠海组上段砂岩样品开展锆石裂变径迹(ZFT)、磷灰石裂变径迹(AFT)热年代学研究,进而开展珠海组物源分析。盆地西部西江凹陷XJ28井与白云凹陷LW3井ZFT、AFT年龄组分相似,包含晚三叠世的ZFT年龄组分,且ZFT、AFT主要年龄组分分别为白垩纪、古新世;盆地东部陆丰凹陷的LF7井ZFT、AFT年龄组分明显比前2口井偏年轻,ZFT主要年龄组分为古新世。3口井的ZFT、AFT年龄组成表明其珠海组上段物源均主要来自珠江口盆地北侧的华南地块,但盆地西部与东部显示出明显的物源差异。盆地西部XJ28井以及LW3井物源特征总体一致,均由古珠江水系供源,其物源以珠江流域中生代花岗岩为主,还包括华南地块腹地的中生代沉积岩。盆地东部LF7井的物源主要为陆丰凹陷北侧的沿海中生代花岗岩,物源组成相对简单,沉积物搬运距离相对较短。

关键词: 裂变径迹; 物源分析; 珠海组; 渐新世晚期; 珠江口盆地
文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2022)01-0129-10
Application of fission track thermochronology in provenance analysis of the Oligocene Zhuhai Formation in Pearl River Mouth Basin
Zhang Qing-Lin1,2, Zhang Xiang-Tao1,2, Xu Chang-Hai3, Zheng Jin-Yun1,2, Jia Zhao-Yang1,2
1 Shenzhen Branch of CNOOC China Ltd.,Guangdong Shenzhen 518054,China
2 CNOOC Deepwater Development Ltd.,Guangdong Shenzhen 518054,China
3 State Key Laboratory of Marine Geology,Tongji University,Shanghai 200092,China

About the first author：Zhang Qing-Lin,born in 1981, Ph.D., is an engineer of Shenzhen Branch of CNOOC Ltd. He is mainly engaged in petroleum geology research and exploration work.E-mail: zhangql7@cnooc.com.cn

Fund:[Co-funded by the National Science and Technology Major Project of China(No. 2016ZX05026-003)and the Major Science and Technology Project of CNOOC in the 13th Five-Year Plan(No.CNOOC-KJ135ZDXM37SZ01SHENHAI)]
Abstract

The Oligocene Zhuhai Formation is one of the main reservoirs in the Pearl River Mouth Basin(PRMB), northern South China Sea. However,the key issues such as the provenance location and sediment transport path are still controversial. Zircon fission track(ZFT)and apatite fission track(AFT)thermochronology are carried out for sandstone samples from the upper Zhuhai Formation of three key wells in different structural units of PRMB to analyze the provenances of Zhuhai Formation. The ZFT and AFT age components of Well XJ28 in Xijiang sag are similar to those of Well LW3 in Baiyun sag,and include the ZFT age components of Late Triassic. Furthermore, the main age components of ZFT and AFT are Cretaceous and Paleocene respectively. In contrast,the ZFT and AFT age components of Well LF7 are obviously younger than those of the first two wells and the main ZFT age component of Well LF7 is Paleocene. The ZFT and AFT age components of those three wells indicate the provenance of the upper Zhuhai Formation is mainly from the South China block in the north of PRMB,but there are obvious provenance differences between the western and the eastern of the basin. The provenance characteristics of Wells XJ28 and LW3 in the western basin are generally consistent,both of which are supplied by the ancient Zhujiang River water system. The provenance is mainly the Mesozoic granite in the ancient Zhujiang River drainage area,and also includes the Mesozoic sedimentary basin in the hinterland of South China block. The provenance of Well LF7 in the eastern basin is mainly the coastal Mesozoic granite in the north of Lufeng sag. The provenance composition is relatively simple and the sediment transport distance is relatively short.

Key words: fission track; provenance analysis; Zhuhai Formation; Late Oligocene; Pearl River Mouth Basin

开放科学(资源服务)标识码(OSID):

1 概述

近年来, 源-汇系统分析已逐渐成为沉积学领域关注的重要课题(徐长贵等, 2017)。沉积物物源分析作为连接沉积盆地与物源区的纽带, 在源-汇系统分析中有着非常重要的作用, 有助于确定物源区位置与构造背景、重建古地理与沉积物搬运路径、恢复沉积盆地充填演化历史等(赵红格和刘池洋, 2003; 徐亚军等, 2007; Smyth et al., 2014; Wang et al., 2018; 徐杰和姜在兴, 2019)。

当前, 南海北部珠江口盆地已成为中国重要的海上油气生产基地, 连续25年实现油气产量超1000× 104 m3, 连续6年产量超1500× 104 m3。下中新统珠江组和渐新统珠海组是珠江口盆地的主要油气产层, 其物源分析是储集层综合评价的重要研究方向。

沉积物元素地球化学(邵磊等, 2004, 2007; 庞雄等, 2006; 张向涛等, 2012)和碎屑骨架组分分析(李云等, 2011)均表明, 南海北部渐新世与中新世存在物源突变事件。珠江口盆地主要沉积物源区由华南沿海花岗岩母岩区向华南古陆内部古老的沉积— 变质岩区和青藏高原东麓扩展。珠江口盆地沉积物从渐新世以前主要以富砂为特征转变为中新世以来以泥为主的沉积堆积(邵磊等, 2007)。珠江组整体相对富泥的沉积背景有利于其物源体系刻画, 其平面分布特征研究比较深入(余烨等, 2012; 李云等, 2013; 焦鹏等, 2018; 邵磊等, 2019)。由于沉积物元素地球化学和碎屑骨架组分分析等传统物源分析方法只能提供混合源组分, 早期对珠海组物源只能笼统、定性地判定为华南沿海花岗岩母岩区。

随着实验技术的进步, 碎屑矿物的同位素测年在沉积盆地物源分析中扮演着越来越重要的角色, 尤以碎屑锆石U-Pb年代学方法应用最为广泛, 从而促使沉积物物源分析开始从定性向半定量和定量化发展(徐杰和姜在兴, 2019)。近年来随着碎屑锆石U-Pb年代学方法用于珠海组源区示踪分析(Shao et al., 2016; Wang et al., 2018; 邵磊等, 2019), 逐渐认识到珠海组物源的多样性以及不同构造区域不同物源体系贡献的差异性。Wang等(2018)对珠江口盆地珠海组(主要是珠海组上段)进行系统的碎屑锆石U-Pb年代学分析, 发现盆地西部和东部碎屑沉积物的年龄组成显示出明显的物源差异(图 1)。盆地西部普遍具有较复杂的年龄谱, 具有多峰分布特征, 认为其主要物源来自华南地块南缘。相比之下, 盆地东部主峰值年龄范围为131~142 Ma, 认为沉积物主要来自于盆内物源的近源侵蚀。Wang等(2018)对珠江口盆地东部珠海组物源区的认识是值得商榷的。碎屑锆石U-Pb年龄指向的是潜在源区结晶基底形成时期, 而华南沿海与珠江口盆地基底广泛分布中生代花岗岩(Xu et al., 2016), 仅凭碎屑锆石U-Pb年龄无法有效地区分华南沿海物源与盆内物源。另外, Wang等(2018)通过珠海组碎屑锆石U-Pb年龄和六大可能的周缘物源区碎屑锆石 U-Pb年龄进行对比, 认为珠江口盆地珠海组还受来自于台湾物源的影响, 白云凹陷LW3井区受到古珠江和台湾双物源的影响(图 1)。

图 1 珠江口盆地构造单元、地层格架、样品分布以及前人物源分析结果(据Wang et al., 2018)Fig.1 Structural unit, stratigraphic framework, samples distribution and provenance analysis of previous studies in Pearl River Mouth Basin(after Wang et al., 2018)

由于单一测年方法的局限性, 碎屑锆石U-Pb高温热年代学与裂变径迹或(U-Th)/He等低温热年代学方法相结合进行物源分析逐渐受到青睐, 可示踪潜在源区结晶基底形成, 以及后期构造隆升、剥露冷却的构造— 热演化史, 可以极大地提高碎屑矿物所记录的源区信息的分辨率(徐杰和姜在兴, 2019)。

本研究基于前人(Shao et al., 2016; Wang et al., 2018)珠海组锆石U-Pb年代学分析结果, 选取珠江口盆地不同构造区域3口关键井开展渐新统珠海组锆石裂变径迹(ZFT)、磷灰石裂变径迹(AFT)热年代学研究, 进行源区示踪分析, 进一步探讨珠海组不同物源体系在不同构造区域的相对影响。

2 裂变径迹分析
2.1 取样制样及测试方法

针对珠江口盆地渐新统珠海组上段3个中粗粒砂岩样品开展裂变径迹热年代学研究(图 1)。岩屑样品分别来自XJ28井、LW3井和LF7井。XJ28井位于珠江口盆地西部的西江凹陷, 正对古珠江河口, 代表典型的古珠江三角洲物源体系, 取样深度3087~3185 m; LW3井位于珠江口盆地西部的白云凹陷, 代表古珠江三角洲远端的古珠江三角洲物源体系可能波及区, 取样深度3183.75~3184.5 m; LF7井位于珠江口盆地东部的陆丰凹陷, 代表珠江口盆地东部可能不受古珠江三角洲物源体系影响区, 取样深度2710~2734 m。后文中XJ28、LW3、LF7分别指代样品。

样品裂变径迹分析采用外探测器法, 包括样品制样、抛光、蚀刻自发径迹、辐照、蚀刻白云母诱发径迹等步骤。碎屑岩样品预处理、裂变径迹样品制备和测试分析均在同济大学海洋地质国家重点实验室中完成, 样品辐照则是在意大利Pavia大学完成的。利用常规方法将钻井岩心、岩屑样品经破碎、淘洗、电磁分选、重液分选、人工双目镜下挑选等步骤分选出磷灰石和锆石颗粒。磷灰石、锆石颗粒分别制备在环氧树脂、特氟龙片上。之后将样品在抛光机上依次经过3 μ m、1 μ m与1/4 μ m直径的金刚砂精细抛光。磷灰石蚀刻采用浓度5.5 mol/L的HNO3, 在21 ℃条件下蚀刻20 s以揭示磷灰石自发裂变径迹。锆石蚀刻采用摩尔比为1:1 的KOHóNaOH共融混合物, 在228 ℃下逐步蚀刻直至平行于晶体c轴的径迹全部显露出来为止, 以揭示锆石自发裂变径迹。外探测器采用低铀白云母, 将其紧贴光薄片并标记, 然后与标准铀玻璃及年龄标准样一起放入辐照专用罐内, 送至核反应堆进行辐照工作。磷灰石样品的标准玻璃选用IRMM-540, U含量13.9 mg/kg; 锆石样品的标准玻璃选用CN-2, U含量35 mg/kg。将辐照后的磷灰石、锆石对应的白云母片在20 ℃的条件下, 用浓度为40%的HF分别蚀刻40 min、20 min以揭示诱发裂变径迹。样品径迹密度、长度、动力学参数Dpar的统计工作在Autoscan系统(澳大利亚)上完成。ZFT、AFT的的封闭温度分别为 205± 18 ℃(Bernet, 2009)、100± 20 ℃(Laslett et al., 1987)。

2.2 裂变径迹年龄分析

样品XJ28、LW3、LF7的ZFT合并年龄分别为 112.3± 5.5 Ma、96.3± 4.1 Ma、72.3± 3.1 Ma, AFT合并年龄分别 39.5± 2.6 Ma、45.7± 2.1 Ma、44.4± 2.5 Ma(表 1), 均明显大于地层年龄, 且样品P(χ 2)值均为0, 说明3个样品的 ZFT、AFT年龄是没有或部分遭受盆地沉积埋藏增温作用热重置改造的混合年龄, 完全或部分记录了物源区抬升、剥露通过~205 ℃、~100 ℃等温面时的冷却年龄。采用高斯拟合法对组成混合年龄的单颗粒年龄数据进行处理, 以期获得物源区的组成和冷却年龄。使用Binofit(v1.2.63)软件处理, 分别得到ZFT、AFT年龄的分组结果(图 2)。

表 1 珠江口盆地渐新统珠海组碎屑岩锆石和磷灰石裂变径迹年龄 Table1 ZFT and AFT data for zircon grains in clastic rocks from the Oligocene Zhuhai Formation in Pearl River Mouth Basin

图 2 珠江口盆地渐新统珠海组碎屑岩锆石和磷灰石裂变径迹年龄组分分析Fig.2 Age component analysis of ZFT and AFT for zircon grains in clastic rocks from the Oligocene Zhuhai Formation in Pearl River Mouth Basin

样品XJ28具有3个ZFT年龄组分, 分别为: 74.8± 5.8 Ma占比29.0%; 131± 11 Ma占比57.0%, 是主要年龄组分, 代表主物源区的冷却年龄; 219± 47 Ma占比14.0%。样品LW3同样具有3个ZFT年龄组分, 分别为: 58.9± 8.8 Ma占比21.6%; 93.8± 10.7 Ma占比56.8%, 是主要年龄组分; 223.1± 8.5 Ma占比21.6%。样品LF7只有2个年龄组分, 分别为: 63.6± 13.1 Ma占比68.5%, 是主要年龄组分; 100.5± 13.1 Ma占比31.5%。总体上来看, 样品XJ28、LW3的ZFT年龄组分相似, 均包含古新世、白垩纪及晚三叠世3个年龄组分, 且主要年龄组分均为白垩纪。而样品LF7的ZFT年龄组分总体上偏年轻, 只含有古新世、白垩纪2个年龄组分, 且主要年龄组分为古新世。

样品XJ28的AFT年龄包含2个年龄组分, 分别为: 28.3± 14.5 Ma占比59%, 是最年轻的年龄组分且与地层年龄相近, 是主要年龄组分; 64.3± 16.5 Ma占比41%, 是相对次要年龄组分。样品LW3的AFT年龄包含3个年龄组分, 分别为: 28.2± 9.8 Ma占比26.9%, 最年轻的年龄组分与样品XJ28十分接近; 58.1± 15.3 Ma占比57.0%, 是主要年龄组分; 92.2± 14.6 Ma占比仅16.1%。样品LF7的AFT年龄2个年龄组分几乎各占一半, 分别为: 28.3± 15.3 Ma占比46.5%, 最年轻的年龄组分与样品XJ28、LW3相似, 但占比却比另2个样品高许多; 58.3± 15.3 Ma占比53.5%, 是主要年龄组分。总体上来看, XJ28、LW3井AFT年龄组分也比较相似, 主要年龄组分均为古新世, 但LW3井多了晚白垩世的AFT年龄组分; LF7井AFT年龄组分也总体偏年轻, 古新世、渐新世2个年龄组分几乎各占一半。

利用裂变径迹年龄开展物源分析涉及到一个重要概念— — 时滞, 其表示锆石或磷灰石碎屑颗粒的裂变径迹冷却年龄与其沉积年龄的差值。较低含量的具有超长时滞的年老年龄组分通常代表再旋回且未完全退火的碎屑颗粒的峰值年龄记录, 反映物源区沉积岩母岩碎屑颗粒的冷却年龄(李振华等, 2012)。珠海组上段的沉积年龄介于27.2~23.8 Ma之间(图 1), 样品XJ28、LW3较低含量的晚三叠世ZFT年龄组分具有~200 Ma的超长时滞, 样品LW3较低含量的晚白垩世AFT年龄组分也具有超长时滞且其大于大多数颗粒的ZFT年龄, 均属于此种情形。而时滞接近或等于零的ZFT年龄组分, 通常不是物源区构造抬升— 剥露事件的峰值年龄记录, 一般构造抬升— 剥露达不到这么高的冷却速率, 大多属于火山活动物质快速搬运— 沉积的结果(李振华等, 2012)。而时滞接近或等于零的AFT年龄组分, 有可能是源区晚期快速隆升的记录, 也有可能与样品AFT发生部分退火有关。AFT封闭温度较低, 相对容易受盆地沉积埋藏增温作用热重置改造。样品XJ28、LW3、LF7均含有时滞很小的~28 Ma的AFT年龄组分, 特别是XJ28。盆地周缘小于或等于28 Ma的AFT年龄却极其稀少。例如香港形成时代非常接近的大侵入岩、喷发岩体, 岩体的主体部分AFT年龄集中在83~41 Ma之间, 只有靠近莲花山断裂带附近出现28 Ma、22 Ma 2个AFT年龄, 应与断裂及相关的岩脉热液作用有关(Tang et al., 2014)。盆地周缘所有测得的高质量数据, AFT年龄都普遍大于40 Ma。~28 Ma的AFT年龄组分是快速隆升的花岗岩物源的可能性非常小。因此, XJ28有物源意义的主要AFT年龄组分应是64.3± 16.5 Ma。

3 讨论
3.1 潜在物源裂变径迹年龄特征

前人对珠江口盆地沉积物的潜在物源认识可概括为2种, 包括局部物源和区域物源。局部物源来自盆地内部的隆起, 而区域物源被认为可能来自华南地块、海南岛、台湾岛以及巴拉望岛(Shao et al., 2016; Wang et al., 2018)。Wang等(2018)对珠海组进行系统的锆石U-Pb年代学分析, 明确排除了海南岛物源对珠海组沉积有重要贡献的可能性, 认为巴拉望岛物源对珠海组沉积的贡献微乎其微, 台湾岛物源对珠江口盆地东部珠海组沉积有一定的贡献且影响到了LW3井区。L21井(图 1)已经清晰地揭示珠江口盆地南部的珠四坳陷珠海组上段已经是陆架坡折下方的深水沉积(图 3), 所以巴拉望岛物源不可能对珠江口盆地珠一坳陷、珠二坳陷珠海组上段沉积有贡献。兰青(2015)通过台湾岛新生界沉积物泥岩地球化学及 Nd 同位素、砂岩碎屑锆石 U-Pb 年龄及Hf 同位素的综合分析, 认为台湾岛~31 Ma 以前沉积物主要来自华南沿海地区, 而在31~25 Ma 期间物源逐渐向内陆迁移, 到~25 Ma 以后, 扬子地块已成为台湾岛新生界重要的物源区。台湾造山运动发生的时间明显晚于珠海组沉积的时间, 台湾岛水系形成的时间也很晚, 其不可能对珠海组沉积有贡献(图 1)。综上分析, 基本排除了海南岛、巴拉望岛以及台湾岛的物源贡献, 笔者重点要探讨华南地块与盆地内部的隆起区对珠海组上段的物源贡献。

近20年, 前人对珠江口盆地北侧的华南陆缘已开展了较多的裂变径迹测年分析(图 3)。 Li等(2005)获得了广东省西部云开大山地区混合岩、片麻岩、糜棱岩、花岗岩ZFT年龄(97.4~133.0 Ma)和AFT年龄(43.2~68.4 Ma)。Tsang(2010)于广东省中南部测得各种岩性的ZFT年龄(77~165.5 Ma)、AFT年龄(0.8~56 Ma), 其中花岗岩类的ZFT年龄为77~128 Ma, AFT年龄为2.3~56 Ma; 中生代沉积岩往往具有晚三叠世年龄组分。Yan 等(2009)获得了广东省中部中生代花岗岩侵入体的ZFT年龄(87.3~116.6 Ma)、AFT年龄(37.3~60.9 Ma)。Tang 等(2014)得到香港地区晚中生代花岗岩、火山岩的ZFT年龄(60.4~140.0 Ma)、AFT年龄(40~83 Ma, 排除22.6 Ma、28.0 Ma 2个例外)。Li和Zou(2017)获得了广东省东部— 福建省沿海山脉花岗岩的ZFT年龄(92~98 Ma)和AFT年龄(54~68 Ma)。张广平(2007)对广东省中生代典型花岗岩类开展AFT以及锆石、磷灰石(U-Th)/He测年, 但AFT测年由于可统计颗粒数基本小于20颗, 导致年龄数据精度有限, 锆石、磷灰石(U-Th)/He年龄分别为53.16~108.81 Ma、25.98~71.43 Ma。

近几年, 前人对珠江口盆地内部的大型隆起区也开展了较系统的裂变径迹测年分析。李庶波等(2018)对珠江口盆地基底的中生代花岗岩开展了裂变径迹测年分析, 获得ZFT、AFT年龄分别为97.9~131.7 Ma、61.9~79.7 Ma。东沙隆起MZ-1井上白垩统砂岩测得ZFT年龄为75.6± 4.3 Ma、79.5± 4.1 Ma(张青林等, 2018)。

3.2 珠海组物源分析

3口井珠海组上段砂岩样品ZFT、AFT均存在2~3个年龄组分, 其可能处于盆内多个物源水系的交会处, 也有可能是盆外不同物源水系汇成1个大的物源体系, 比如古珠江物源体系。通过盆地内钻井有物源意义的ZFT、AFT年龄组分分别与潜在物源现今剥露的ZFT、AFT年龄进行对比分析, 可以示踪物源。但值得注意的是, 珠海组是23.0 Ma之前剥蚀的源区物质, 只有现今裂变径迹年龄小于或等于钻井珠海组对应的FT年龄组分的地区, 才有可能是钻井珠海组的潜在物源区。

XJ28井正对古珠江河口, 且远离盆地内的中部隆起区, 其代表典型的古珠江物源体系(邵磊等, 2019)。XJ28井ZFT、AFT主要年龄组分(131± 11 Ma、64.3± Ma)可与华南地块广东省中部(Yan et al., 2009)、香港地区(Tang et al., 2014)中生代花岗岩、火山岩的裂变径迹年龄很好对比; XJ28井少量的晚三叠世ZFT、白垩纪AFT年龄组分, 代表再旋回且未完全退火的碎屑颗粒的峰值年龄记录, 与Tsang(2010)在珠江流域清远、云浮等地测得中生界沉积岩的裂变径迹年龄特征非常相似。

LW3井样品的次要年龄组分— — 晚三叠世ZFT年龄组分的物源特征与XJ28井类似。LW3井ZFT、AFT主要年龄组分93.8± 10.7 Ma、58.1± 15.3 Ma, 总体上比珠江口盆地内部隆起区基底的中生代花岗岩ZFT(97.9~131.7 Ma)、AFT(61.9~79.7 Ma)年龄偏小(图 3), 但还是存在少量的年龄重叠区间, 所以不排除少量盆地内部隆起区基底(番禺低隆起)的中生代花岗岩的贡献。从沉积学分析来看, 白云凹陷珠海组发育6个三级层序, 在每个三级层序下降体系域相对海平面下降时期, 在白云凹陷的南侧发育陆架边缘三角洲, 由于发生河流下切作用, 此时番禺低隆起是可以作为物源区的(张忠涛等, 2019)。而珠江流域东岸的香港、深圳南头、东莞、广州以及西岸的珠海等地发育大量的小于或接近93.8± 10.7 Ma的ZFT年龄(图 3)。因此LW3井主要年龄组分主要来自华南地块中生代花岗岩, 但不排除少量盆地内部隆起区基底的中生代花岗岩的贡献, 推断LW3井与XJ28井一样主要来自于古珠江物源体系。Tang等(2020)获得白云凹陷西部PY3井珠海组上段的ZFT主要年龄组分为143 Ma, 也与XJ28井接近。

LF7井样品的ZFT、AFT主要年龄组分(63.6± 13.1 Ma、58.3± 15.3 Ma或28.3± 15.3 Ma)明显比珠江口盆地内部隆起区基底的中生代花岗岩ZFT、AFT年龄小, 而且比东沙隆起的MZ-1井上白垩统砂岩ZFT年龄(张青林等, 2018)小, 表明LF7井受盆内物源影响可能性较小, 明显不同于Wang等(2018)的认识。LF7井样品的ZFT、AFT主要年龄组分也比珠江流域绝大多数中生代花岗岩ZFT、AFT年龄(Yan et al., 2009; Tsang, 2010; Tang et al., 2014)小, 也比Li和Zou(2017)获得的广东省东部— 福建省沿海山脉花岗岩的ZFT年龄和AFT年龄小。张广平(2007)测得惠东县的稔山岩体以及大鹏半岛的王母圩岩体有53.16~57.29 Ma锆石(U-Th)/He年龄记录, 锆石(U-Th)/He的封闭温度为200~230 ℃(Reiners et al., 2002), 与ZFT的封闭温度相当。因此, LF7井ZFT主要年龄组分可能来自于陆丰凹陷北侧的汕尾湾这一局域位置。LF7井ZFT次要年龄组分可与广东省东部沿海山脉花岗岩的ZFT年龄(Li and Zou, 2017)对比。Tang等(2020)获得陆丰凹陷LF13井珠海组上段的ZFT主要年龄组分为135 Ma, 却与Wang等(2018)测得珠海组LF13井锆石U-Pb单峰值年龄138 Ma接近, 可能与样品混染有关。

4 结论

本研究基于前人珠江口盆地渐新统珠海组锆石U-Pb年代学分析结果, 采用锆石裂变径迹(ZFT)、磷灰石裂变径迹(AFT)定年方法对珠海组上段沉积物物源进行了约束。研究结果不仅揭示出珠江口盆地东部物源与西部古珠江物源的差异性, 而且对东部物源的具体构造位置进行了限定, 取得了不错的应用效果。

珠江口盆地西部西江凹陷XJ28井与白云凹陷LW3井ZFT、AFT年龄组分相似, 均由古珠江水系供源, 其物源以珠江流域中生代花岗岩为主, 还包括华南地块腹地的中生代沉积盆地; LF7井ZFT、AFT年龄组分明显比前2口井偏年轻, 物源主要为陆丰凹陷北侧的沿海中生代花岗岩, 物源组成相对简单, 沉积物搬运距离相对较短。

(责任编辑 郑秀娟; 英文审校 龚承林)

参考文献
[1] 焦鹏, 郭建华, 王玺凯, 刘辰生, 郭祥伟. 2018. 珠江口盆地韩江—陆丰凹陷珠江组下段碎屑锆石来源与储层物源示踪. 石油与天然气地质, 39(2): 239-253.
[Jiao P, Guo J H, Wang X K, Liu C S, Guo X W. 2018. Detrital zircon genesis and provenance tracing for reservoirs in the Lower Zhujiang Formation in Hanjiang-Lufeng Sag, Pearl River Mouth Basin. Oil & Gas Geology, 39(2): 239-253] [文内引用:2]
[2] 兰青. 2015. 南海扩张及华南沿海地貌和系演化: 来自台湾新生代地层记录. 中国科学院大学博士学位论文.
[Lan Q. 2015. Tectonics, topography, and river system transition in Southeast China: insights from the sedimentary record in Taiwan. Doctoral dissertation of the University of Chinese Academy of Sciences] [文内引用:1]
[3] 李庶波, 王岳军, 吴世敏. 2018. 珠江口盆地中—新生代热隆升格局的磷灰石和锆石裂变径迹反演. 地学前缘, 25(1): 95-107.
[Li S B, Wang Y J, Wu S M. 2018. Meso-Cenozoic tectonothermal pattern of the Pearl River Mouth Basin: constraints from zircon and apatite fission track data. Earth Science Frontiers, 25(1): 95-107] [文内引用:1]
[4] 李云, 郑荣才, 高博禹, 胡晓庆, 戴朝成. 2011. 珠江口盆地白云凹陷渐新世/中新世地质事件的碎屑组分响应. 现代地质, 25(3): 476-481.
[Li Y, Zheng R C, Gao B Y, Hu X Q, Dai Z C. 2011. Characteristics of the detrital response to Oligocene/Miocene Geological events in Baiyun Sag, Pearl River Mouth Basin. Geoscience, 25(3): 476-481] [文内引用:1]
[5] 李云, 郑荣才, 杨宝泉, 朱国金, 胡晓庆. 2013. 珠江口盆地白云凹陷中新统珠江组物源及其研究意义. 地质论评, 59(1): 41-51.
[Li Y, Zheng R C, Yang B Q, Zhu G J, Hu X Q. 2013. Provenance and its geological implications of Miocene Zhujiang Formation in Baiyun Sag, Pearl River Mouth Basin. Geological Review, 59(1): 41-51] [文内引用:1]
[6] 李振华, 陈刚, 丁超, 杨甫, 毛小妮, 薛中天, 吴奋超, 苏海. 2012. 碎屑颗粒裂变径迹热年代学在沉积物源区剥露历史分析中的应用. 地质科技情报, 31(2): 19-26.
[Li Z H, Chen G, Ding C, Yang F, Mao X N, Xue Z T, Wu F C, Su H. 2012. Application of detrital grain thermochronology on the exhumation history of the source areas. Geological Science and Technology Information, 31(2): 19-26] [文内引用:2]
[7] 庞雄, 陈长民, 吴梦霜, 何敏, 吴湘杰. 2006. 珠江深水扇与周边重要地质事件. 地球科学进展, 21(8): 7-14.
[Pang X, Chen C M, Wu M S, He M, Wu X J. 2006. The Pearl River deep-water fan systems and significant geological events. Advances in Earth Science, 21(8): 7-14] [文内引用:1]
[8] 邵磊, 李献华, 汪品先, 翦知湣, 韦刚健, 庞雄, 刘颖. 2004. 南海渐新世以来构造演化的沉积记录: ODP1148 站深海沉积物中的证据. 地球科学进展, 19(4): 539-544.
[Shao L, Li X H, Wang P X, Jian Z M, Wei G J, Pang X, Liu Y. 2004. Sedimentary record of the tectonic evolution of the South China Sea since the Oligocene evidence from deep sea sediments of ODP Site 1148. Advances in Earth Science, 19(4): 539-544] [文内引用:1]
[9] 邵磊, 庞雄, 陈长民, 施和生, 李前裕, 乔培军. 2007. 南海北部渐新世末沉积环境及物源突变事件. 中国地质, 34(6): 1022-1031.
[Shao L, Pang X, Chen C M, Shi H S, Li Q Y, Qiao P J. 2007. Terminal Oligocene sedimentary environments and abrupt provenance change event in the northern South China Sea. Geology in China, 34(6): 1022-1031] [文内引用:2]
[10] 邵磊, 崔宇驰, 乔培军, 朱伟林, 钟锴, 周俊燊. 2019. 南海北部古河流演变对欧亚大陆东南缘早新生代古地理再造的启示. 古地理学报, 21(2): 216-231.
[Shao L, Cui Y C, Qiao P J, Zhu W L, Zhong K, Zhou J S. 2019. Implications on the Early Cenozoic palaeogeographical reconstruction of SE Eurasian margin based on northern South China Sea palaeo-drainage system evolution. Journal of Palaeogeography(Chinese Edition), 21(2): 216-231] [文内引用:3]
[11] 徐杰, 姜在兴. 2019. 碎屑岩物源研究进展与展望. 古地理学报, 21(3): 379-396.
[Xu J, Jiang Z X. 2019. Provenance analysis of clastic rocks: current research status and prospect. Journal of Palaeogeography(Chinese Edition), 21(3): 379-396] [文内引用:3]
[12] 徐亚军, 杜远生, 杨江海. 2007. 沉积物物源分析研究进展. 地质科技情报, 26(3): 26-32.
[Xu Y J, Du Y S, Yang J H. 2007. Prospects of sediment provenance analysis. Geological Science and Technology Information, 26(3): 26-32] [文内引用:1]
[13] 徐长贵, 杜晓峰, 徐伟, 赵梦. 2017. 沉积盆地“源-汇”系统研究新进展. 石油与天然气地质, 38(1): 1-11.
[Xu C G, Du X F, Xu W, Zhao M. 2017. New advances of the “Source-to-Sink”system research in sedimentary basin. Oil & Gas Geology, 38(1): 1-11] [文内引用:1]
[14] 余烨, 张昌民, 张尚锋, 施和生, 杜家元. 2012. 惠州凹陷新近系珠江组物源方向研究. 断块油气田, 19(1): 17-21.
[Yu Y, Zhang C M, Zhang S F, Shi H S, Du J Y. 2012. Research on source direction of Neogene Zhujiang Formation in Huizhou Depression. Fault-block Oil & Gas Field, 19(1): 17-21] [文内引用:1]
[15] 张广平. 2007. 广东省中生代典型侵入岩隆升研究. 中南大学硕士学位论文.
[Zhang G P. 2007. The uplift process research of pluton in Mesozoic in Guang Province. Masteral dissertation of Central South University] [文内引用:2]
[16] 张青林, 张航飞, 张向涛, 杨林龙. 2018. 南海北部潮汕坳陷上白垩统盆地原型及其大地构造背景分析. 地球物理学报, 61(10): 4308-4321.
[Zhang Q L, Zhang H F, Zhang X T, Yang L L. 2018. The Upper Cretaceous prototype basin of the Chaoshan depression in the northern South China Sea and its tectonic setting. Chinese Journal Geophysics, 61(10): 4308-4321] [文内引用:2]
[17] 张向涛, 陈亮, 佘清华, 张素芳, 乔培军, 邵磊. 2012. 南海北部古韩江物源的演化特征. 海洋地质与第四纪地质, 32(4): 41-48.
[Zhang X T, Chen L, She Q H, Zhang S F, Qiao P J, Shao L. 2012. Provenance evolution of the Paleo-Hanjiang River in the north South China Sea. Marine Geology & Quaternary Geology, 32(4): 41-48] [文内引用:1]
[18] 张忠涛, 张向涛, 孙辉, 石宁, 张博, 冯轩. 2019. 珠江口盆地渐新世陆架边缘三角洲沉积特征及其对成藏的控制作用. 石油学报, 40(S1): 81-89.
[Zhang Z T, Zhang X T, Sun H, Shi N, Zhang B, Feng X. 2019. Sedimentary characteristics of Oligocene shelf edge delta and their control on hydrocarbon accumulation in Pear River Mouth Basin. Acta Petrolei Sinica, 40(S1): 81-89] [文内引用:1]
[19] 赵红格, 刘池洋. 2003. 物源分析方法及研究进展. 沉积学报, 21(3): 409-415.
[Zhao H G, Liu C Y. 2003. Approaches and prospects of provenance analysis. Acta Sedimentologica Sinica, 21(3): 409-415] [文内引用:1]
[20] Bernet M. 2009. A field-based estimate of the zircon fission-track closure temperature. Chemical Geology, 259(3-4): 181-189. [文内引用:1]
[21] Laslett G M, Green P F, Duddy I R, Gleadow A J W. 1987. Thermal annealing of fission tracks in apatite 2: a quantitative analysis. Chemical Geology, 65(1): 1-13. [文内引用:1]
[22] Li X M, Zou H P. 2017. Late Cretaceous-Cenozoic exhumation of the southeastern margin of coastal mountains, SE China, revealed by fission-track thermochronology: implications for the topographic evolution. Solid Earth Sciences, 2(3): 79-88. [文内引用:3]
[23] Li X M, Wang Y J, Tan K X, Peng T P. 2005. Meso-Cenozoic uplifting and exhumation on Yunkaidashan: evidence from fission track thermochronology. Chinese Science Bulletin, 50(9): 903-909. [文内引用:1]
[24] Reiners P W, Farley K A, Hickes H J. 2002. He diffusion and (U-Th)/He thermochronometry of zircon: initial results from Fish Canyon Tuff and Gold Butte. Tectonophysics, 349(1-4): 297-308. [文内引用:1]
[25] Shao L, Cao L, Pang X, Jiang T, Qiao P J, Zhao M. 2016. Detrital zircon provenance of the Paleogene syn-rift sediments in the northern South China Sea. G-cubed, 17: 255-269. [文内引用:3]
[26] Smyth H R, Morton A, Richardson N, Scott R A. 2014. Sediment provenance studies in hydrocarbon exploration and production: an introduction. Geological Society London Special Publication, 386: 1-6. [文内引用:1]
[27] Tang D L K, Seward D, Wilson C J N, Sewell R J, Carter A, Paul B T. 2014. Thermotectonic history of SE China since the Late Mesozoic: insights from detailed thermochronological studies of Hong Kong. Journal of the Geological Society, 171(4): 591-604. [文内引用:4]
[28] Tang X Y, Yang S C, Hu S B. 2020. Provenance of the Paleogene sediments in the Pearl River Mouth Basin, northern South China Sea: insights from zircon U-Pb and fission track double dating. Journal of Asian Earth Scienc, 200: 1-10. [文内引用:2]
[29] Tsang P W. 2010. Thermochronology inferring post-orogenic exhumation model around greater Pearl River delta region. Masteral dissertation of the University of Hong Kong(Pokfulam, Hong Kong). [文内引用:3]
[30] Wang C, Wen S, Liang X Q, Shi H S, Liang X R. 2018. Detrital zircon provenance record of the Oligocene Zhuhai Formation in the Pearl River Mouth Basin, northern South China Sea. Marine and Petroleum Geology, 98: 448-461. [文内引用:5]
[31] Xu C H, Shi H S, Barnes C G, Zhou Z Y. 2016. Tracing a Late Mesozoic magmatic arc along the Southeast Asian margin from the granitoids drilled from the northern South China Sea. International Geology Review, 58(1): 71-94. [文内引用:1]
[32] Yan Y, Carter A, Xia B, Ge L, Brichau S, Hu X Q. 2009. A fission-track and (U-Th)/He thermochronometric study of the northern margin of the South China Sea: an example of a complex passive margin. Tectonophysics, 474: 584-594. [文内引用:4]