李運(yùn)振 鄧運(yùn)華 徐強(qiáng) 于興河

(1.中國(guó)海洋石油研究中心北京100027;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)博士后流動(dòng)站北京100083; 3.中國(guó)海洋石油總公司北京100010;4.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院北京100083)

中國(guó)近海新生代盆地沉積環(huán)境演變分析①

李運(yùn)振1，2鄧運(yùn)華3徐強(qiáng)1于興河4

(1.中國(guó)海洋石油研究中心北京100027;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)博士后流動(dòng)站北京100083; 3.中國(guó)海洋石油總公司北京100010;4.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院北京100083)

①中國(guó)近海新生代具有不同類型的沉積盆地，它們是不同板塊之間的相互作用而形成的，包括板內(nèi)裂谷型、板緣聚斂型和板緣離散型沉積盆地，其中板緣聚斂型可細(xì)分為裂谷型和坳陷型，板緣離散型可細(xì)分為裂谷型、坳陷型和扭張型。②不同類型的沉積盆地能夠反映不同沉積環(huán)境的演變特征。在盆地的斷陷—坳陷發(fā)育期，板內(nèi)裂谷型沉積盆地沉積環(huán)境以陸相為主;板緣聚斂型沉積盆地的沉積環(huán)境總體上具有海相到陸相的演變特征;板緣離散型沉積盆地沉積環(huán)境總體上具有陸相到海相的演變特征。③在不同盆地結(jié)構(gòu)和沉積環(huán)境下，發(fā)育不同類型的沉積體系。裂谷型沉積盆地以近源堆積的沉積體系為主，坳陷型沉積盆地以遠(yuǎn)源堆積的沉積體系為主;板緣聚斂型沉積盆地坡折及三角洲發(fā)育規(guī)模小，板緣離散型沉積盆地坡折及三角洲發(fā)育規(guī)模大。

中國(guó)近海盆地類型沉積環(huán)境沉積體系

地球表面的自然地理環(huán)境按照沉積作用特征可以分為兩大類:一類以剝蝕作用為主，屬剝蝕環(huán)境，另一類以沉積作用為主，屬沉積環(huán)境。沉積環(huán)境是一個(gè)發(fā)生沉積作用的地貌單元，它們可以根據(jù)物理的、化學(xué)的、生物學(xué)的或地貌的參數(shù)定義，例如河流環(huán)境、湖泊環(huán)境、三角洲環(huán)境等等。人們通常把沉積環(huán)境分為大陸環(huán)境、過(guò)渡環(huán)境和海洋環(huán)境三大類，其中過(guò)渡環(huán)境是兼受大陸和海洋兩種營(yíng)力作用的地帶。同中國(guó)內(nèi)陸相比，中國(guó)近海沉積盆地在新生界的沉積環(huán)境具有多樣性，即在不同沉積盆地內(nèi)同時(shí)具備了三種沉積環(huán)境，基本上每個(gè)盆地都經(jīng)歷了不同沉積環(huán)境的變遷。因此，中國(guó)近海沉積環(huán)境的演變具有復(fù)雜性，既包括從陸相到海相沉積環(huán)境的演變，也包括從海相到陸相沉積環(huán)境的演變。在這三大類沉積環(huán)境中，按水體的深淺又可分為深水環(huán)境和淺水環(huán)境，大陸環(huán)境和海洋環(huán)境都可存在深水和淺水的環(huán)境，而過(guò)渡環(huán)境則由于處在大陸和海洋的相交帶，一般為淺水環(huán)境。沉積環(huán)境同盆地類型緊密相關(guān)，例如斷陷型盆地由于盆地一側(cè)的快速沉降而容易形成深水環(huán)境，而坳陷型盆地由于盆地整體相對(duì)較慢的沉降速度使得水體深度較淺。在每種沉積環(huán)境中，由于盆地的大小、結(jié)構(gòu)、所處的位置、形成機(jī)制及海平面升降等因素的不同都會(huì)形成不同類型的沉積體系，因此搞清盆地的沉積環(huán)境及演化對(duì)研究中國(guó)近海盆地的沉積地質(zhì)特征具有重要意義。本文通過(guò)研究板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)中國(guó)近海沉積盆地的控制作用，分析盆地結(jié)構(gòu)在板塊運(yùn)動(dòng)中的演變特征，并結(jié)合相關(guān)沉積環(huán)境的證據(jù)，驗(yàn)證中國(guó)近海不同沉積環(huán)境與沉積體系間的因果關(guān)系。

1 板塊運(yùn)動(dòng)造就中國(guó)近海不同類型的沉積盆地

板塊學(xué)說(shuō)是1968年法國(guó)的勒皮雄與麥肯齊等人提出的一種“新大陸漂移說(shuō)”。板塊學(xué)說(shuō)認(rèn)為地球的剛性巖石圈被分裂成若干巨大的塊體—板塊，它們被馱在軟流圈之上作大規(guī)模的水平運(yùn)動(dòng)，并在各個(gè)板塊之間發(fā)生相互作用。根據(jù)板塊間相互作用方式可以分為離散型(洋中脊、大陸裂谷)、聚斂型(消減帶、碰撞帶)和平錯(cuò)型(轉(zhuǎn)換斷層)等三種基本類型。從力學(xué)性質(zhì)來(lái)說(shuō)，它們分別代表著拉張、擠壓和剪切三種基本方式。離散型板塊邊界是巖石圈發(fā)生分裂和拉張的地方，它們是海底擴(kuò)張的策源地，隨著地幔物質(zhì)噴出不斷制造出新的洋殼來(lái)，因此這里火山、地震活動(dòng)頻繁。聚斂型板塊邊界又稱為削減作用帶，沿此邊界兩個(gè)相鄰板塊作相向擠壓運(yùn)動(dòng)，以致老洋殼在這里俯沖和消減。這種邊界又可以進(jìn)一步劃分為俯沖、消減邊界和碰撞邊界兩類。俯沖邊界發(fā)生在大洋殼與大陸殼相互匯聚的地區(qū);碰撞邊界則是大陸殼與大陸殼相互碰撞的地方，例如歐亞板塊與印度板塊相互碰撞，形成了高聳的喜馬拉雅造山帶。因此，正是由于板塊間的相互作用，從根本上控制了沉積盆地的發(fā)生和發(fā)展，從而造就了不同類型的沉積盆地。

1.1 中國(guó)近海板塊運(yùn)動(dòng)

中國(guó)近海夾峙于歐亞板塊、太平洋板塊和印度洋板塊之間，它的形成演化受到這三大板塊的發(fā)展運(yùn)動(dòng)和相互作用的制約。對(duì)于中國(guó)渤海和黃海海域的沉積盆地，由于全部處于歐亞板塊內(nèi)部，遠(yuǎn)離板塊之間的相互作用，它們的形成只是受到了三大板塊的間接影響。

對(duì)于東海陸架盆地，它地處西太平洋板的大陸邊緣，是西太平洋一系列串珠狀溝—弧盆體系的組成部分，是一個(gè)年輕的弧后盆地—邊緣海［1～3］。東海具有明顯的歐亞板塊與太平洋板塊不同時(shí)期相互碰撞的消亡帶構(gòu)造和消亡帶后側(cè)產(chǎn)生的裂張擠壓構(gòu)造。晚白堊世，在太平洋板塊俯沖下引起地幔上拱，使地殼上部發(fā)生張性拉裂。古新世晚期，太平洋板塊北側(cè)洋脊西端俯沖到歐亞板塊東南緣之下，高溫效應(yīng)使上部地殼進(jìn)一步拉伸變薄，板塊最終受張力而破裂引起玄武巖噴發(fā)，產(chǎn)生日本海新洋殼，而東海陸架盆地因缺少這種熱效應(yīng)而未能像日本海那樣發(fā)展到產(chǎn)生新洋殼的階段［4］。古新世至早中始新世，太平洋板塊朝北北西方向俯沖到歐亞大陸邊緣之下，俯沖速率隨時(shí)間逐漸降低，洋殼俯沖帶后退及傾角變陡。在43 Ma左右，太平洋板塊朝歐亞大陸的俯沖方向由北北西向轉(zhuǎn)變?yōu)楸蔽魑飨颍瑫r(shí)俯沖速率逐漸升高，應(yīng)力場(chǎng)由張性轉(zhuǎn)為壓性。中中新世，菲律賓海板塊俯沖方向由北北西轉(zhuǎn)為北西向，菲律賓溝—弧—盆體系開(kāi)始發(fā)育演化。隨后，伊豆—小笠原弧及九州—帛琉海嶺北端抵達(dá)西南日本南緣俯沖帶，它們與日本南緣碰撞導(dǎo)致東海西湖凹陷發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)。

對(duì)于南海海盆的形成，金性春等認(rèn)為現(xiàn)今的南海海盆在形式上是一個(gè)位居菲律賓弧弧后的邊緣海盆，但從成因上看，南海海盆并不是真正的弧后盆地，目前的南海北緣古近紀(jì)地層中發(fā)育一系列張性斷層，臺(tái)灣西部前上新世沉積層中也發(fā)育拉張生長(zhǎng)斷層，顯示出被動(dòng)大陸邊緣的特點(diǎn)［5］。朱偉林等認(rèn)為目前存在三種認(rèn)識(shí):其一是走滑說(shuō)，認(rèn)為印度板塊下插到歐亞板塊之下，引起東亞板塊向東走滑，印支地塊沿紅河斷裂帶大位移走滑，形成南海海盆;其二認(rèn)為與板塊俯沖事件有關(guān)，菲律賓海板塊向古南海地臺(tái)俯沖，在菲律賓火山島以西形成弧后裂谷，進(jìn)一步演化形成邊緣海，或與印度—澳洲板塊的俯沖作用有關(guān);第三種觀點(diǎn)認(rèn)為與南海地幔柱有關(guān)，是一個(gè)主動(dòng)裂谷。盡管形成南海的板塊作用機(jī)理和深部成因存在諸多不同的認(rèn)識(shí)，但各個(gè)地塊之間的關(guān)系、地質(zhì)構(gòu)造特征表明南海北部沉積盆地是在南海盆地洋殼向馬尼拉海溝的俯沖下形成的被動(dòng)伸展［6］。

綜上所述，環(huán)太平洋構(gòu)造溝弧理論體系基本上代表了大多數(shù)學(xué)者的觀點(diǎn)。孫肇才從環(huán)西太平洋盆地形成的地球動(dòng)力學(xué)背景看，認(rèn)為西太平洋是一個(gè)自北而南的溝—弧—盆系統(tǒng);大體以臺(tái)灣海峽為界，東海盆地由于受到太平洋板塊或菲律賓板塊持續(xù)向西俯沖的作用，是一個(gè)由轉(zhuǎn)換或被動(dòng)邊緣演化而來(lái)的聚斂邊緣，而南海由于受到南海洋殼持續(xù)向東俯沖的作用，屬于由活動(dòng)或聚斂邊緣轉(zhuǎn)化而來(lái)的被動(dòng)邊緣［7］(圖1)，因此這兩種板塊邊緣由于演化機(jī)制的不同而在中國(guó)近海展現(xiàn)出了不同類型的沉積盆地。

1.2 中國(guó)近海沉積盆地分類

由于中國(guó)近海的形成機(jī)制存在諸多爭(zhēng)議，因此存在較多的劃分方案。根據(jù)盆地地質(zhì)構(gòu)造特色與形成的力源機(jī)制，將中國(guó)近海盆地劃分為被動(dòng)熱事件盆地和主動(dòng)熱事件盆地，被動(dòng)熱事件盆地具有雙層結(jié)構(gòu)，下部斷陷，上部坳陷，主動(dòng)熱事件盆地呈碟形［8］。龔再升等認(rèn)為中國(guó)東部中、新生代主要發(fā)育主動(dòng)大陸邊緣盆地群，僅在南海北部自晚漸新世以來(lái)發(fā)育類被動(dòng)大陸邊緣盆地［9］。楊甲明認(rèn)為中國(guó)近海沉積盆地可劃分為“內(nèi)帶”和“外帶”兩部分，內(nèi)帶發(fā)育裂谷型盆地，外帶裂后期具有快速沉降特征的盆地組成［10］。張功成根據(jù)板塊構(gòu)造和盆地所處應(yīng)力特征，認(rèn)為中國(guó)近海盆地除了臺(tái)西盆地在中新世以后演化成前陸盆地之外，主要為第三紀(jì)伸展盆地。盆地類型可劃分為克拉通內(nèi)裂谷盆地、類被動(dòng)大陸邊緣伸展盆地、被動(dòng)大陸邊緣張扭性盆地和活動(dòng)大陸邊緣盆地［11］。鄧運(yùn)華根據(jù)盆地類型及油氣地質(zhì)條件等因素將中國(guó)近海劃分出兩個(gè)坳陷帶，靠近大陸一側(cè)的中國(guó)邊緣海第一坳陷帶包括渤海灣盆地、南黃海盆地、臺(tái)北坳陷、珠一坳陷、珠三坳陷和北部灣盆地，是位于陸殼上的湖相斷陷盆地，以生油為主;遠(yuǎn)離大陸一側(cè)的中國(guó)邊緣海第二坳陷帶包括浙東坳陷、珠二坳陷、瓊東南盆地和鶯歌海盆地，是陸—洋過(guò)渡殼上的海相坳陷盆地，以生氣為主［12］。

圖1 中國(guó)近海區(qū)域板塊位置及盆地分布圖Fig.1Location of regional plate and distribution of basin in China offshore

以上分類分別從深部力源機(jī)制、板塊構(gòu)造、盆地結(jié)構(gòu)及油氣地質(zhì)條件等特征概括近海沉積盆地，本文綜合以上特征并著重板塊運(yùn)動(dòng)的機(jī)制將近海新生代主要盆地分為三類，包括板內(nèi)裂谷型沉積盆地、板緣聚斂型沉積盆地和板緣離散型沉積盆地，其中板緣聚斂型可細(xì)分為裂谷型和坳陷型，板緣離散型可細(xì)分為裂谷型、坳陷型和扭張型(表1)。

板內(nèi)裂谷型沉積盆地均位于大陸板塊內(nèi)部，古近紀(jì)為斷陷，新近紀(jì)轉(zhuǎn)為坳陷沉降，形成雙層結(jié)構(gòu)，這種類型盆地包括渤海灣、北黃海、南黃海及北部灣盆地。

板緣聚斂型沉積盆地位于中國(guó)大陸板塊東緣，可分為聚斂裂谷型和聚斂坳陷型2種沉積盆地。聚斂裂谷型沉積盆地結(jié)構(gòu)類似于板內(nèi)裂谷型沉積盆地，差異在于盆地后期受到擠壓，緩坡帶抬升遭受剝蝕劇烈，這種類型盆地包括東海長(zhǎng)江坳陷、東海臺(tái)北坳陷、臺(tái)西盆地烏丘嶼凹陷、臺(tái)西盆地夏澎凹陷;聚斂坳陷型沉積盆地具有上厚下薄的雙層結(jié)構(gòu)，整體呈現(xiàn)碟形，早期的箕狀斷陷是拉張的反映，后期以坳陷沉積為主，并受后期擠壓出現(xiàn)反轉(zhuǎn)構(gòu)造，這種類型盆地包括東海浙東坳陷和臺(tái)西盆地新竹凹陷。

板緣離散型沉積盆地位于中國(guó)大陸板塊南緣，可分為離散裂谷型、離散坳陷型和離散扭張型3種沉積盆地。離散裂谷型沉積盆地靠近大陸一側(cè)，結(jié)構(gòu)類似于板內(nèi)裂谷型沉積盆地，差異在于盆地后期受到南海的兩次擴(kuò)張，盆地持續(xù)向南海一側(cè)沉降，這種類型盆地包括珠一坳陷、珠三坳陷;離散坳陷型沉積盆地遠(yuǎn)離大陸一側(cè)，也具有上厚下薄的雙層結(jié)構(gòu)，后期地層不斷向海方向沉降，這種類型盆地包括珠二坳陷、瓊東南盆地、臺(tái)西南盆地;離散扭張型沉積盆地呈長(zhǎng)條形，沉積巨厚，是在印支期地縫合線上斷裂重新活動(dòng)形成的盆地，與右旋平移斷裂活動(dòng)有關(guān)，這種類型盆地包括鶯歌海盆地。

表1 中國(guó)近海新生代沉積盆地分類Table 1Classification of the Cenozoic in China offshore basins

2 不同類型盆地能夠反映不同沉積環(huán)境的演變特征

板塊之間的相互運(yùn)動(dòng)控制著沉積盆地的形成與演化，具有相似形成機(jī)制和結(jié)構(gòu)的盆地在板塊中的位置也具有規(guī)律性，例如中國(guó)近海斷陷型盆地位于板內(nèi)—板緣，主要分布在靠近大陸一側(cè)，而斷坳—坳陷型盆地位于板緣，主要分布在遠(yuǎn)離大陸一側(cè)。同樣，沉積環(huán)境也和盆地結(jié)構(gòu)及分布緊密相關(guān)，例如靠近大陸一側(cè)的沉積盆地主要受大陸沉積環(huán)境的影響，而遠(yuǎn)離大陸一側(cè)的沉積盆地受海侵影響較大。沉積環(huán)境一般可分為大陸環(huán)境、海陸過(guò)渡環(huán)境和海洋環(huán)境，其中大陸環(huán)境包括冰川、沙漠、沖積扇、河流、三角洲和湖泊，具備陸地、淺水和深水環(huán)境;海洋環(huán)境包括淺海陸棚、大陸邊緣深海環(huán)境和深大洋，具備淺水和深水環(huán)境，處在兩者之間的環(huán)境是海陸過(guò)渡相，為海岸沉積，包括海灘與障壁島、瀉湖、潮坪、三角洲，一般為淺水環(huán)境(表2)。

中國(guó)近海盆地新生代地層總厚可達(dá)5～12 km，這套地層沉積過(guò)程經(jīng)歷了從大陸到海洋環(huán)境的劇變。中國(guó)近海除熱沉降階段整體遭受海侵外，在盆地的斷陷—坳陷發(fā)育期，板內(nèi)裂谷型沉積盆地沉積環(huán)境主要以陸相為主;板緣聚斂型沉積盆地的沉積環(huán)境總體上具有從海相到陸相的演變特征;板緣離散型沉積盆地沉積環(huán)境總體上具有從陸相到海相的演變特征。

2.1 板內(nèi)裂谷型盆地沉積環(huán)境

除北部灣盆地自漸新世沉積環(huán)境就轉(zhuǎn)為海相外，南、北黃海及渤海的板內(nèi)裂谷型沉積盆地直到第四紀(jì)才變?yōu)楹Ｓ?，形成現(xiàn)代的岸線(圖2)。

表2 沉積環(huán)境分類Table 2Classification of sedimentary environment

古新世，北部灣盆地長(zhǎng)流組在邁參2井、徐4井含有豐富的介形類、輪藻類和孢粉化石［13］。南黃海盆地阜寧組為雜色、紅色砂礫巖，泥質(zhì)巖夾油頁(yè)巖及石膏層、褐煤線，以介形蟲(chóng)和輪藻為主要定年化石。始新世，渤海灣盆地為孔店組和沙河街組三、四段，孔店組下部為紫紅色泥巖夾含礫砂巖，沙三段以深水湖相為主，以渤海藻屬—副渤海藻屬亞組合和中國(guó)華北介組合為特征。南黃海盆地戴南組為湖沼環(huán)境，三垛組則為平原河流的雜色、紅色砂礫巖夾膏巖沉積。早漸新世，渤海灣盆地沙河街組一、二段主要為湖相，發(fā)育碳酸鹽巖，沙一段為深灰、褐色泥巖夾灰褐油頁(yè)巖、白云巖，為藻類高含量段。晚漸新世，渤海灣盆地東營(yíng)組分布較廣，富含孢粉和介殼類化石;南黃海盆地為上隆剝蝕。中新世，南黃海盆地下鹽城組和渤海灣盆地館陶組，均以河流平原為主，僅在渤中、黃河口地區(qū)保留湖相。南黃海盆地、渤海灣的海上部分于更新世全部被海水淹沒(méi)。北黃海盆地始新世—漸新世盆地內(nèi)充填了3 000 m以上的湖相、河流三角洲相的沉積物，包括泛濫平原沼澤相煤系，顯示這個(gè)時(shí)期高降雨量和濕潤(rùn)氣候。至中新世—上新世湖盆轉(zhuǎn)為淺湖三角洲相沉積，進(jìn)入更新世海侵遍及北黃海盆地［14］。

2.2 板緣聚斂型盆地沉積環(huán)境

板緣聚斂型盆地的沉積環(huán)境由古近紀(jì)早期的海相，至晚始新世末，太平洋板塊向歐亞大陸的俯沖造成東部近海區(qū)整體抬升，沉積環(huán)境演變?yōu)楹ｊ戇^(guò)渡相直至陸相，直到上新世，出現(xiàn)海侵(圖2)。

古新世，海相及海陸過(guò)渡相主要分布在東海盆地西南部、臺(tái)西盆地。臺(tái)北坳陷靈峰組下部主要為濱海相砂礫巖，中部為海灣或半封閉淺海相深灰色泥巖，上部為含煤巖系，本組含有豐富的海相化石，包括有孔蟲(chóng)(P3～P7帶化石帶)、鈣質(zhì)超微化石(NP5～NP9帶化石帶)、溝鞭藻、介形蟲(chóng)及孢粉。臺(tái)西的彭家?guī)Z坳陷和澎湖北港隆起區(qū)見(jiàn)豐富有孔蟲(chóng)(P4帶)和鈣質(zhì)超微化石(NP4～NP9帶化石帶)及溝鞭藻化石，為夾灰?guī)r和火山碎屑巖的濱、淺海相碎屑巖。始新世，海相及海陸過(guò)渡相主要分布在東海盆地南部、臺(tái)西南盆地經(jīng)臺(tái)灣島南端可能與古南海相連。東海盆地的甌江組和溫州組為受局限的濱、淺海環(huán)境，其中有生物礁—碳酸鹽臺(tái)地發(fā)育，平湖組則為三角洲相和海灣相。漸新世，東海西部隆起缺失沉積，經(jīng)由臺(tái)西南向北的海水，僅波及到東海東部的浙東坳陷，其余近海盆地接受陸相沉積。中新世，東海盆地北部為濱、淺湖相和河流平原相沉積，為灰綠色、深灰色泥巖，砂質(zhì)泥巖與灰白色砂巖不等厚互層，夾炭質(zhì)頁(yè)巖和煤層。上新世，東海盆地北部以河流平原相為主，有濱淺湖相分布。

2.3 板緣離散型盆地沉積環(huán)境

板緣離散型盆地的沉積環(huán)境在古新世主要為陸相，至晚漸新世(距今32 Ma)南海洋殼向馬尼拉海溝的俯沖形成第二次擴(kuò)張，海侵范圍擴(kuò)大到南海北部鶯瓊和珠江口盆地，這些盆地南與南海海盆相接，晚期沉降幅度大并發(fā)生南傾運(yùn)動(dòng)，外側(cè)處于陸架坡折轉(zhuǎn)折帶，海水向洋迅速加深，沉積環(huán)境由陸相逐漸演變?yōu)楹Ｏ?圖2)。

圖2 中國(guó)近海不同類型盆地沉積環(huán)境演變圖Fig.2Evolution of sedimentary environment in China offshore basins

古新世，珠江口盆地在神狐組中發(fā)現(xiàn)孢粉組合，巖性均以棕紅、紫紅、褐灰色泥巖與棕紅、灰白色砂巖互層。始新世，珠江口盆地的文昌組均以大套黑灰色泥巖為主，夾少量白色砂巖，含有較高含量的藻類孢粉。漸新世，珠江口盆地恩平組主要為河湖沼澤環(huán)境，廣泛發(fā)育煤系地層。瓊東南盆地崖城組見(jiàn)NP23～NP24帶鈣質(zhì)超微化石，指示已遭受海侵，位于珠二坳陷的白云7-1-1井，見(jiàn)浮游有孔蟲(chóng)(P22帶)和鈣質(zhì)超微化石(NP24/23聯(lián)合帶)，同樣表明有海水影響。珠江口盆地珠海組分布很廣，為厚層灰色砂巖夾棕紅、雜色砂巖，含NP25～NP24帶鈣質(zhì)超微化石及甲藻、硅藻等海相分子。珠海組晚期開(kāi)始發(fā)育古珠江、韓江三角洲。瓊東南盆地陵水組為砂、泥巖，頁(yè)巖互層，底部為一套淺紫褐色生物碎屑灰?guī)r，見(jiàn)NP25～NN1帶鈣質(zhì)超微化石。中新世，沉積盆地均由裂陷轉(zhuǎn)為坳陷，南海北部珠江口、瓊東南和鶯歌海盆地一體化，中中新世之后在鶯—瓊盆地開(kāi)始陸坡建造，形成陸架。上新世，南海北部已連成一片，為開(kāi)闊廣海沉積。珠江口盆地萬(wàn)山組為灰色、灰綠色泥巖夾砂巖，為淺海沉積。鶯—瓊盆地鶯歌海組由北向南加厚，以厚層灰綠色泥質(zhì)粉砂巖為主，在中央坳陷帶有濁積扇發(fā)育，屬淺?！肷詈３练e。

3 不同盆地結(jié)構(gòu)及沉積環(huán)境發(fā)育不同類型的沉積體系

不同的沉積盆地結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)沉積物堆積方式及地層間的疊置方式產(chǎn)生影響，例如裂谷型沉積盆地由于斷裂發(fā)育，沉降速率快，地層傾角較大，沉積物搬運(yùn)距離短，以近源堆積的沉積體系為主，而坳陷型沉積盆地?cái)嗔严鄬?duì)不發(fā)育，盆地以整體沉降為特征，地層傾角較小，沉積物搬運(yùn)距離遠(yuǎn)，以遠(yuǎn)源堆積的沉積體系為主。

不同的沉積環(huán)境也會(huì)對(duì)沉積體系的發(fā)育產(chǎn)生重要影響，例如板內(nèi)裂谷型沉積盆地遠(yuǎn)離海洋，受海侵影響較小，以陸相沉積體系為主;而板緣型沉積盆地接近海洋，受海侵影響較大，以海陸過(guò)渡相或海相沉積體系為主。在板緣型沉積盆地中，裂谷型盆地的沉積體系類似于板內(nèi)的裂谷沉積盆地，差異在于近源堆積的沉積體系更加發(fā)育。而對(duì)于坳陷型沉積盆地來(lái)說(shuō)，板緣聚斂型沉積盆地坡折及三角洲發(fā)育規(guī)模小，水體整體較淺，海陸過(guò)渡相地層較為發(fā)育;而板緣離散型沉積盆地坡折及三角洲發(fā)育規(guī)模大，水體整體較深，海相地層較為發(fā)育(圖3)。

3.1 板內(nèi)裂谷型盆地沉積體系

圖3 三種盆地沉積體系剖面對(duì)比圖Fig.3Profile comparison of sedimentary system among three basins

板內(nèi)裂谷型盆地離海洋相對(duì)較遠(yuǎn)，沉積環(huán)境主要為陸相，沉積體系類型豐富，主要包括沖積扇、河流、三角洲及湖相沉積，沉積速率100～500 m/Ma，熱流值(65～80)/(1.6～2.0)HFU/(mW/m2)［15］。例如渤海灣盆地新生代就具備較高的沉降速率，它在經(jīng)歷古新世夷平后，發(fā)育大批并聯(lián)或串聯(lián)的半地塹沉降帶，物源供給受到限制。在這種構(gòu)造古地理背景下，常常是沉降速率成為控制充填的主要因素。對(duì)于渤海灣盆地內(nèi)的渤中坳陷，多水系導(dǎo)致多物源又導(dǎo)致多種類型的沉積體系，諸如沖積扇、水下扇、濁積體、三角洲、扇三角洲、砂壩和碳酸鹽臺(tái)坪等。新生代渤中坳陷演化可分為斷陷、坳陷兩期，斷陷早期由紫紅色粗碎屑巖建造演化為湖相生油巖建造;斷陷中期即強(qiáng)烈深陷期為重力流沉積建造及湖相生油巖建造;斷陷晚期為大型三角洲、重力流沉積建造及湖相生油巖建造;坳陷期則為河流相沉積(圖3A)。

3.2 板緣聚斂型盆地沉積體系

板緣聚斂型盆地早期的箕狀斷陷是拉張的反映，晚期的坳陷沉積盆地則是擠壓與拉張共同作用的結(jié)果。這是由于菲律賓海板塊向中國(guó)大陸俯沖的后期，俯沖板塊的傾角增大，造成地殼上部產(chǎn)生擠壓力所致，在東部應(yīng)力集中的地區(qū)形成較多的逆斷層，同時(shí)俯沖板塊又具有不斷向東后退的特征，擠壓與拉張可達(dá)到相對(duì)平衡，主要形成巨厚的坳陷型盆地。板緣聚斂型盆地盆地沉積環(huán)境較為復(fù)雜，沉積速率10～50 m/Ma，熱流值50/1.2HFU/(mW/m2)。

西部的聚斂裂谷型沉積盆地由于是斷陷盆地的沉積，盆地沉降速率快，橫向距離短，分布范圍窄，水體較深，沉積體系主要由(扇)三角洲、水下扇等組成。例如臺(tái)北坳陷麗水凹陷的沉積相類型包括湖泊、(扇)三角洲、濱海—內(nèi)淺海、外淺海、水下扇，三角洲前緣主要發(fā)育于麗水/椒江凹陷西斜坡、扇三角洲前緣主要發(fā)育于凹陷及東部邊緣。

東部的聚斂坳陷型沉積盆地由于是早期斷陷、晚期坳陷的沉積，盆地沉降速率相對(duì)慢，橫向距離大，沉積相帶橫向變化慢，分布范圍廣，水體較淺，沉積體系主要由河流、潮坪、三角洲等組成?？v向上，具有從海陸過(guò)渡相到陸相的演化特征;橫向上，從西向東沉積相具有潮坪—淺?；蚝恿鳌侵蕖獮I淺湖的變化特征。鉆井也揭示了始新世以來(lái)的頻繁的砂泥巖互層為特征的沉積巖，少見(jiàn)典型的三角洲沉積的反旋回特征。地震相特征基本為為平行—亞平行、較連續(xù)、中—弱振幅，少見(jiàn)前積特征。海陸交互相分布范圍廣，三角洲改造作用強(qiáng)烈，較少出現(xiàn)深湖環(huán)境。例如西湖凹陷在地質(zhì)歷史時(shí)期經(jīng)歷海陸過(guò)渡相的海灣沉積環(huán)境，主要存在于始新統(tǒng)平湖組沉積時(shí)期，并包括三角洲和潮坪兩種主要沉積相類型。通過(guò)對(duì)西湖凹陷巖心的觀察，認(rèn)為平湖組沉積環(huán)境為海陸過(guò)渡相，發(fā)育有河流—三角洲、潮坪等沉積，推斷也可能有海岸平原沼澤及濱淺海環(huán)境。例如在平湖組發(fā)現(xiàn)較多的具脈狀層理和透鏡狀層理的粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖。雖然理論上在其它環(huán)境下，如三角洲前緣、河流環(huán)境中也可出現(xiàn)這種沉積構(gòu)造，但它大量仍然可作為潮汐影響的典型特征之一。巖心觀察中發(fā)現(xiàn)砂巖和泥巖中均含菱鐵礦，砂巖中菱鐵礦往往順層排列，可能為陸源水流帶來(lái)。泥巖中菱鐵礦的浸染導(dǎo)致顏色呈雜色。粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖中見(jiàn)到了較豐富的生物遺跡化石，如蟲(chóng)孔、生物擾動(dòng)等。豐富的生物遺跡化石反映沉積水體較為穩(wěn)定，適合生物的生長(zhǎng)。西湖凹陷陸相沉積環(huán)境主要發(fā)育于漸新統(tǒng)花港組及中新統(tǒng)龍井組、玉泉組、柳浪組，包括河流相、湖泊三角洲相及湖相等類型(圖3B)。

3.3 板緣離散型盆地沉積體系

相對(duì)于板緣聚斂坳陷型沉積盆地，板緣離散型盆地的沉積體系類型多，規(guī)模大，沉降速率高，沉降速率一般為100～200 m/Ma，熱流值85/2.0HFU/(mW/ m2)。其中，離散坳陷型沉積盆地的沉降中心和沉積中心重合，堆積中心位于盆地一側(cè)，坡折帶相對(duì)發(fā)育，具有大型的三角洲前積結(jié)構(gòu)，能夠形成大規(guī)模的三角洲，并出現(xiàn)較深水環(huán)境(圖3C)。

南海北部離散裂谷型沉積盆地主要為斷陷盆地的沉積，斷陷初期盆地發(fā)育一套火山碎屑巖和山麓沖積粗碎屑巖建造。斷陷中期發(fā)育一套半深湖—深湖生油建造為始新統(tǒng)文昌組及恩平組下段。晚期斷陷緩慢發(fā)育一套湖沼含煤及頁(yè)巖建造。坳陷期盆地經(jīng)由陸相湖盆向海相盆地的演變，發(fā)育一套海陸交互相含煤建造及淺海碎屑巖建造。在東沙隆起上發(fā)育一套碳酸鹽巖和生物礁灘，為漸新統(tǒng)珠海組、中新統(tǒng)珠江組及韓江組。

南海北部離散坳陷型沉積盆地由于新生代的斷陷、斷坳、坳陷熱沉降及斷塊升降等幾個(gè)構(gòu)造演化階段，因此具備多套組合的沉積體系，例如白云凹陷發(fā)育了陸相斷陷期文昌組河湖相沉積、斷坳期恩平組大型湖盆沉積、過(guò)渡期珠海組海陸過(guò)渡相的淺海三角洲—濱岸沉積以及坳陷期珠江組—韓江組陸架斜坡海相深水沉積等四套沉積體系組合［16，17］。

離散扭張型沉積盆地主要是指南海西北部的鶯歌海盆地，盆地內(nèi)沉積體系的展布主要受走滑斷層運(yùn)動(dòng)控制［18］。鶯歌海盆地漸新統(tǒng)沉積環(huán)境屬淺海環(huán)境，盆地西北部有巨型的三角洲和大片的濱海相，盆地東北緣有短緣扇三角洲，中央凹拗陷泥底辟背斜帶屬半深海相;下中新統(tǒng)三亞組盆地東斜坡發(fā)育很好的低水位盆底扇和斜坡扇，中中新統(tǒng)梅山組盆地坳陷中心為大片半深海盆地沉積，上中新統(tǒng)黃流組以濱海相為主，東海岸發(fā)育狹長(zhǎng)的海岸平原沉積，以海南島為物源的三角洲、扇三角洲發(fā)育，具有浪控三角洲的特點(diǎn)，上新統(tǒng)鶯歌海組盆地為大片深海盆地占據(jù)，南部發(fā)育三角洲明顯具有浪控特征［19，20］。

4 結(jié)論

(1)根據(jù)板塊運(yùn)動(dòng)、盆地結(jié)構(gòu)等特征將近海新生代主要盆地分為三類，包括板內(nèi)裂谷型沉積盆地、板緣聚斂型沉積盆地和板緣離散型沉積盆地，其中板緣聚斂型可細(xì)分為裂谷型和坳陷型，板緣離散型可細(xì)分為裂谷型、坳陷型和扭張型。

(2)不同類型的沉積盆地能夠反映出不同沉積環(huán)境的演變特征。在新生代盆地的主要發(fā)育期，板內(nèi)裂谷型沉積盆地沉積環(huán)境相對(duì)簡(jiǎn)單，以陸相沉積為主;板緣型沉積盆地臨近海洋，沉積環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，板緣聚斂型沉積盆地由于太平洋板塊與菲律賓板塊對(duì)歐亞板塊的持續(xù)俯沖擠壓作用，盆地整體具有聚斂的特征，沉積環(huán)境總體上具有海相—陸相的演變特征;板緣離散型沉積盆地由于南海海盆的不斷擴(kuò)張，盆地整體具有被動(dòng)離散的特征，沉積環(huán)境總體上具有陸相—海相的演變特征。

(3)不同的沉積盆地結(jié)構(gòu)反映出沉積物堆積方式及地層間的疊置方式的不同。裂谷型沉積盆地以近源堆積的沉積體系為主;坳陷型沉積盆地以遠(yuǎn)源堆積的沉積體系為主。

(4)不同的沉積環(huán)境也會(huì)對(duì)沉積體系的發(fā)育產(chǎn)生重要影響。板內(nèi)裂谷型沉積盆地遠(yuǎn)離海洋，受海侵影響較小，以陸相沉積體系為主;板緣型沉積盆地接近海洋，受海侵影響較大，以海陸過(guò)渡相或海相沉積體系為主。

(5)板緣聚斂型沉積盆地坡折及三角洲發(fā)育規(guī)模小，受潮汐影響較大，水體整體較淺，海陸過(guò)渡相地層較為發(fā)育;板緣離散型沉積盆地坡折及三角洲發(fā)育規(guī)模大，水體整體較深，海相地層較為發(fā)育。

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Sedimentary Environmental Evolution of the Cenozoic in China Offshore Basins

LI Yun-zhen1，2DENG Yun-hua3XU Qiang1YU Xing-he4
(1.Research Center，China National Offshore Oil Corporation，Beijing 100027; 2.Postdoctoral Center of China University of Geosciences，Beijing，100083;3.China National Offshore Oil Corporation，Beijing 100010; 4.Energy School of China University of Geosciences，Beijing 100083)

Compared with China＇s inland，sedimentary environments of the Cenozoic in China offshore basins have the diversity.In different sedimentary basins，there are three kinds of sedimentary environments include continental，paralic and marine facies.Each basin has undergone changes in different sedimentary environments generally.Through studying the China offshore basins controlled by plate tectonic movement，analyzing the basin structure in the evolution of plate movement，combined with the evidence related to sedimentary environment，we could verify the relationship between sedimentary environment and sedimentary system in China offshore basins.

As China offshore was caught in the middle of Eurasian Plate，Pacific Plate and Indian Ocean Plate，its formation and evolution were controlled by these three plates.Western Pacific is a north to south of the trench-arc-basin system.Generally bounded by the Taiwan Strait，the East China Sea Basin is a convergent margin with the evolution of conversion or passive continental margin due to the continuing westward subduction by the Pacific Plate or the Philippines Plate.The South China Sea is a passive margin with the evolution of active or convergent margin due to the continuing eastward subduction of South Ocean Shell.So there would have different basins as the evolution of different mechanisms.In this paper，the Cenozoic in China offshore basins were divided into three types including rift basins on internal plate，convergent basins on plate margin and scatter basins on plate margin.Convergent basins on plate margin can be subdivided into rift and depression.Scatter basins on plate margin can be divided into rift，depression and slip.

Different types of sedimentary basins could reflect the evolution of different sedimentary environments.In the main developmental stages of Cenozoic basin，the sedimentary environment of rift on internal plate is relatively simple.It was dominated by continental deposits.The sedimentary environment of plate margin is relatively complex as it near the ocean.Due to the continuing subduction to the Eurasian plate by the Pacific plate and Philippine plate，the convergent basins on plate margin have the characteristics of convergence with the evolution of continental to marine facies.As the continuous expansion of the South China Sea basin，the scatter basins on plate margin have the characteristics of scatter with the evolution of marine to continental facies.

In different basin structure and sedimentary environment，there are different types of sedimentary system.The rift basin has the sedimentary system with accumulation of near-source.The depression basin has the sedimentary system with accumulation of far-source.As far from the sea，these basins on internal plate which mainly have continental sedimentary system were less affected by the transgression.Those basins near from the sea on plate margin which mainly have paralic or marine sedimentary system were more affected by the transgression.In these basins on plate margin，the convergent basins on plate margin have shallow water body，small slope break and small delta.They were more influenced by the tidal water and paralic strata were well developed.The scatter basins on plate margin have deeper water body，large slope break，large delta and marine strata.

China offshore basins;basin type;sedimentary environment;sedimentary system

book=6,ebook=373

李運(yùn)振男1977年出生博士后石油地質(zhì)學(xué)E-mail:liyzh4@cnooc.com.cn

P512.2

A

1000-0550(2010)06-1066-10

①中國(guó)海油石油總公司大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目(編號(hào)2008ZX05023)資助。

2009-09-28;收修改稿日期:2009-11-22