陳維濤，徐少華，孫珍，何敏，姚佳利，王英民，卓海騰

層序地層學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化理論在陸架坡折-陸坡區(qū)的應(yīng)用——以珠江口盆地中中新世沉積層序為例

陳維濤1，徐少華2，孫珍3，何敏1，姚佳利1，王英民4，卓海騰5

［1.中海石油（中國）有限公司 深圳分公司，廣東 深圳 518000；2.重慶科技學(xué)院 復(fù)雜油氣田勘探開發(fā)重慶市重點實驗室，重慶 401331；3.中國科學(xué)院 南海海洋研究所 邊緣海與大洋地質(zhì)重點實驗室，廣東 廣州 510301；4.浙江大學(xué)海洋學(xué)院，浙江 舟山 316021；5.中山大學(xué) 海洋科學(xué)學(xué)院，廣東 珠海 519082］

層序地層學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化理論在陸架坡折-陸坡深水區(qū)的應(yīng)用尚未成熟。截至目前，基于淺層高分辨率地震和露頭資料對深水層序開展的研究大多聚焦于深水水道或盆底扇內(nèi)部，而忽視了與上陸坡以及陸架體系的系統(tǒng)對比。將層序地層學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化理論應(yīng)用于珠江口盆地中中新世（13.8 Ma前后）的陸架坡折到陸坡區(qū)，通過三維地震資料的系統(tǒng)解釋、屬性提取、可視化和鉆測井信息分析，建立了從陸架到陸坡區(qū)的統(tǒng)一層序地層格架。在此基礎(chǔ)上，明確了珠江口盆地陸架坡折-陸坡深水區(qū)中中新世沉積層序具有海侵體系域和高位體系域厚度薄、強制海退體系域和低位體系域前積層厚度大，以及底積層（主要為深水扇）普遍發(fā)育于低位體系域的層序地層發(fā)育特征。深水區(qū)層序地層格架的建立應(yīng)從陸架坡折區(qū)到深水區(qū)整體考慮，結(jié)合“源-匯”體系演化特征進行三維空間的系統(tǒng)對比，才能準(zhǔn)確劃分各個體系域，從而更好地認(rèn)識陸架-陸坡-深水區(qū)的沉積耦合關(guān)系。

陸架坡折-陸坡；深水扇；標(biāo)準(zhǔn)化；層序地層；中中新世；珠江口盆地

層序地層學(xué)的出現(xiàn)為地層對比、等時地層格架的建立和沉積環(huán)境的分析給出了合理的解釋。自Catuneanu等［1-3］在2009年將層序地層學(xué)理論進行標(biāo)準(zhǔn)化，即對層序地層學(xué)的眾多學(xué)派（包括沉積層序、成因?qū)有蚝蚑-R層序）的異同進行系統(tǒng)對比以來，目前沉積層序的應(yīng)用最為普遍，即習(xí)慣以不整合面作為層序邊界。沉積層序的分類中又以Hunt等［4］在1992和1995年建立的層序模式的應(yīng)用最廣，也就是將一個完整的3級層序細分為4個體系域，由底至頂依次為：低位體系域（LST）、海侵體系域（TST）、高位體系域（HST）和強制海退體系域（FSST），Catuneanu等［1］稱為“沉積層序Ⅳ”并已廣泛應(yīng)用于全球不同類型的海相和湖相盆地、不同級次或不同尺度的資料當(dāng)中，也被不同的研究手段（如地震、測井、露頭和模擬實驗）所采納［5-7］。但總的來說，層序地層學(xué)在陸架邊緣的應(yīng)用頻次遠高于深水陸坡-深海平原地區(qū)，原因在于：①相對海平面變化對深水沉積體系是否產(chǎn)生影響，證據(jù)還不明確，現(xiàn)代觀測難度大；②受可容納空間變化影響，陸架沉積體系會迅速發(fā)生相應(yīng)變化，但由于距岸甚遠，深水沉積體系不見得隨即發(fā)生改變；③深水沉積體系不僅受物源的控制，還受到等深流、內(nèi)波和內(nèi)潮汐等其他因素的影響。這些都充分反映了層序地層學(xué)應(yīng)用于深水盆地的難度。近年來，Johnson等［8］、van der Merwe等［9］和Flint等［10］基于詳細的露頭觀測試圖為層序地層學(xué)應(yīng)用于深水盆地提供實例。但由于露頭視野的限制，深水層序模式的建立大多聚焦于深水沉積單元本身［11］，如深水水道或盆底扇內(nèi)部，束縛了層序格架在三維空間上的對比，缺少與陸坡、甚至陸架進行層序意義上的地層對比證據(jù)?；诘卣鸬暮暧^視野剖析深水層序的研究也不多見。Catuneanu等［1］在Posamentier和Kolla［12］對東婆羅洲深水扇研究的基礎(chǔ)上，對深水扇的地震反射特征進行詳細的解剖，探索性地將層序地層學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化理論應(yīng)用于深水沉積體系。但這種模式在實際應(yīng)用過程中仍遇到一些問題，例如：依據(jù)少數(shù)典型剖面中的地震相特征分析所建立的層序地層格架是否具備側(cè)向?qū)Ρ鹊臈l件，如何與上陸坡甚至陸架的層序進行對比。以上說明，層序地層學(xué)在陸坡深水區(qū)的應(yīng)用尚未成熟。珠江口盆地是中國南海北部發(fā)育的準(zhǔn)被動大陸邊緣型盆地，穩(wěn)定供源的古珠江流域、寬闊的陸架-陸坡古地理背景、周期性的海平面升降和持續(xù)的構(gòu)造沉降為層序地層學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化理論的推廣創(chuàng)造了地質(zhì)條件［13-15］。本文以珠江口盆地中中新世三級層序界面SB13.8上下最大海泛面（MFS）之間的地層為例，對陸架坡折-陸坡的層序結(jié)構(gòu)進行剖析，旨在說明：①傳統(tǒng)深水扇模式中簡單地將深水扇中底部的粗粒物質(zhì)劃歸為FSST的做法需謹(jǐn)慎；②解決深水層序的劃分問題需將深水層序的劃分結(jié)果與陸坡甚至陸架的層序劃分結(jié)果相結(jié)合；③以層序地層格架的區(qū)域等時性和區(qū)域可編圖性為準(zhǔn)則，才能確保深水層序劃分結(jié)果的實踐意義以及后續(xù)區(qū)域沉積相研究的有效進行。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

珠江口盆地位于南海北部大陸邊緣的東區(qū)，是因歐亞板塊和印澳板塊碰撞以及太平洋板塊俯沖所形成的含油氣盆地（圖1）［16-17］。新生界的地層由老到新依次發(fā)育神狐組（古新統(tǒng)）、文昌組（始新統(tǒng)）、恩平組-珠海組（漸新統(tǒng)）、珠江組-韓江組-粵海組（中新統(tǒng)）、萬山組（上新統(tǒng)）和第四系［16-18］。白云凹陷是珠江口盆地內(nèi)面積最大的凹陷，約12 000 km2，水深200 ～ 3 000 m，在沉積演化過程中長期處于陸架向深水環(huán)境演變的過渡地帶［16，19］。自晚漸新世白云運動發(fā)生以來（約23.8 Ma），白云凹陷由整體裂陷拉張的構(gòu)造背景轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的熱沉降［20］。其中，中中新世構(gòu)造沉降幅度較大，平均介于500 ～1 000 m。此時白云凹陷除了控凹邊界斷裂活動之外，大多數(shù)斷層活動已經(jīng)停止，沉積環(huán)境演變?yōu)樯钏懫?，與現(xiàn)今的沉積格局基本一致［16］。

前人對白云凹陷中中新世韓江組做了大量的層序地層學(xué)研究工作，針對番禺低隆起至白云凹陷北坡一帶的研究最為詳實，共界定了9個三級層序界面（SB23.8，SB21，SB17.5，SB16.5，SB15.5，SB14.8，SB13.8，SB12.5和SB10.5），其間包含8個三級層序［21-24］（本文層序的命名以三級層序的底界面為準(zhǔn)，例如SB13.8和SB12.5之間的地層將其命名為SQ13.8）。層序內(nèi)部又可細分為低位體系域、海侵體系域、高位體系域和強制海退體系域［23-24］。特別是13.8 Ma受全球氣候變冷引起的海平面大幅下降，沉積速率普遍增高，盆地內(nèi)河口-深水沉積物的侵蝕作用顯著增強，不僅形成了陸架邊緣三角洲，深水陸坡上還發(fā)育多種類型的深水沉積，如海底峽谷、單向遷移水道和塊體搬運復(fù)合體等［25-26］。

2　層序地層框架

從各體系域的井-震識別標(biāo)志出發(fā)，根據(jù)地震反射終止關(guān)系、巖性和測井曲線的旋回突變面，進一步展開基于三維地震的系統(tǒng)解釋和對比，最終建立區(qū)域性的層序地層格架。

SB13.8之下的HST（介于SQ14.8MFS和SQ14.8BSFR）的頂、底界面在深水陸坡區(qū)為相鄰的反射波極性相反的地震同相軸（圖2），地層厚度薄。因為高海平面時期，陸架具備充足的可容空間接受沉積，陸源碎屑物質(zhì)難以向深水區(qū)大規(guī)模推進，導(dǎo)致深水區(qū)的HST地層厚度很?。ǎ?8 ms）。

隨著相對海平面的下降，F(xiàn)SST在研究區(qū)中、西部（強物源供給區(qū)）表現(xiàn)為高角度的斜交型前積反射，這種缺失頂積層的高角度前積是FSST區(qū)別于HST的典型相標(biāo)志（圖2a，c）。前積層沿陸坡走向展布，厚度普遍在60 ms以上（圖3a）。與之對比的是，研究區(qū)東部W952D井附近由于高地勢的古地貌背景而遠離河口，外陸架至上陸坡一帶長期缺乏高角度前積，地層傾角平緩且側(cè)向上廣泛延伸（圖2b）。總的來說，F(xiàn)SST的前積層厚度大且沿陸坡走向展布，向陸和向海雙向減?。▓D4）。底積層（即W611井以西）局部上超于云開低凸起，W611井以東底積層厚度稍有增大。

圖1　珠江口盆地構(gòu)造單元劃分和研究區(qū)位置

a.珠江口盆地構(gòu)造單元劃分；b.13.8 Ma的陸架坡折帶及研究區(qū)地震和鉆井概況（據(jù)文獻［14］和［15］）

圖2　珠江口盆地白云凹陷北坡順物源方向的層序地層格架（剖面位置見圖3）

a.FSST在研究區(qū)中、西部（強物源供給區(qū)）表現(xiàn)為高角度斜交型前積反射； b.FSST在研究區(qū)東部地層傾角平緩且側(cè)向上廣泛延伸； c.研究區(qū)東部的LST表現(xiàn)為退積和向岸上超特征； d.物源供給區(qū)的LST發(fā)育大規(guī)模進積的陸架邊緣三角洲，相較FSST頻率更低，振幅更強 SB.層序界面；MFS.最大海泛面；MRS.最大海退面；BSFR.強制海退體系域底界面（地震剖面以層拉平顯示；井旁曲線為GR曲線；由于地震測線方位的不同，特別是和主物源供給位置的差異會導(dǎo)致體系域的地震識別特征發(fā)生變化。）

圖3　珠江口盆地白云凹陷北坡SB13.8上、下體系域地層時間等厚圖

a. SB13.8之下FSST地層；b. SB13.8之上LST地層

圖4　珠江口盆地白云凹陷南部沿WE方向的層序地層格架（剖面位置見圖3）

LST是由于沉積物的供給速率超過可容空間的增長速率所形成，以最大海退面SQ13.8MRS和層序界面SB13.8為頂、底面。物源供給區(qū)的LST是位于FSST之上的大規(guī)模進積的陸架邊緣三角洲，但具有頻率更低、振幅更強的地震反射特征（圖2a，d）。研究區(qū)東部的LST卻表現(xiàn)為退積和向岸的上超（圖2b，c）。這是因為該區(qū)域已偏離河口，沉積物的供給速率小于可容空間的增長速率所致。因為此時的SQ13.8MRS和SB13.8仍然能夠與研究區(qū)西部進行地震層位的等時追蹤和對比，所以該層段仍應(yīng)解釋為LST而不是TST，盡管此時的地震反射終止關(guān)系已和TST類似。結(jié)合地層等厚度圖，LST發(fā)育的陸架邊緣三角洲主體位于研究區(qū)西部，即W521井和W311井以南的區(qū)域，厚度75 ～ 125 ms（圖3b）。但是厚層的深水扇并沒有發(fā)育在三角洲供給的正前方，而是以一定交角出現(xiàn)在研究區(qū)的東南部，即W611井鉆遇處，厚達150 ms以上（圖4），其沉積展布規(guī)律在第3節(jié)重點論述。

由于海平面的快速上升，TST（介于SQ13.8MRS和SQ13.8MFS）的沉積濱線向陸回退，深水陸坡區(qū)處于欠補償環(huán)境，厚度極薄。其中SQ13.8MFS的區(qū)域連續(xù)性好，振幅極強（可能和鈣質(zhì)膠結(jié)作用有關(guān)），在白云凹陷西部表現(xiàn)為下超面，易于識別和大范圍的追蹤對比（圖2d）。

3　深水陸坡沉積體系

SQ13.8的LST在層序地層格架的建立過程中具有一定的特殊性，其層序樣式的不同是由于沉積體系宏觀展布規(guī)律的不同所致，所以對LST的沉積體系進行精細刻畫。

在W311井附近，地震相呈強振幅、平行-亞平行，且中-高連續(xù)性反射，在均方根振幅屬性上呈現(xiàn)出沿北北西方向帶狀展布的強振幅，測井曲線顯示發(fā)育一個反旋回高含砂率層段。

西部的W521井具有被波浪強烈改造的特點，砂體呈現(xiàn)出多方向和多期次的展布，總體表現(xiàn)為NE-SW向。結(jié)合前積反射的區(qū)域位置，LST的陸架邊緣三角洲發(fā)育在研究區(qū)中西部（圖5）。但受W711井附近的云開低凸起的影響，深水沉積在西部的規(guī)模不大，三角洲攜帶的沉積物難以繼續(xù)向南推進，而是在側(cè)向水流（如沿岸流或等深流等）的搬運作用下轉(zhuǎn)向SE方向，沉積在東部可容空間充足的W611井附近形成深水扇沉積。值得關(guān)注的是，該深水扇的正北方向缺乏明顯的前積，而表現(xiàn)為沿岸展布的、厚度較為一致的條帶狀砂體，解釋為沿岸砂壩復(fù)合體（圖2c）。SQ13.8 LST的這種受波浪強烈改造的沉積展布特征可以和澳大利亞東南部弗雷澤島的現(xiàn)代地貌特征［27］相類比，由此建立SQ13.8 LST的沉積模式（圖6）。

圖5　珠江口盆地白云凹陷北坡SQ13.8 LST的沉積相

圖6　珠江口盆地白云凹陷北坡SQ13.8 LST的沉積模式

4　討論

4.1　與常規(guī)深水層序模式的區(qū)別

當(dāng)前層序地層學(xué)在陸架和上陸坡的應(yīng)用比較廣泛，層序的劃分和對比也相對成熟，但在深水區(qū)的應(yīng)用仍比較有限。截至目前，深水層序地層格架的建立大多習(xí)慣于從深水沉積單元本身的地層疊置規(guī)律入手，并以此為基礎(chǔ)進行相關(guān)體系域和層序的劃分和命名［28-30］。但在實際研究過程中，有關(guān)深水層序的研究大多是根據(jù)已有的模式，將陸坡的粗粒沉積物劃歸于FSST和LST，上覆細粒沉積物劃歸于TST和HST，使一個完整的深水層序旋回起始于隨著下切谷或深水水道被帶入海盆的碎屑流或濁流沉積，結(jié)束于陸源體系的向岸回撤。最終將體系域按沉積物由粗到細的順序以FSST>LST>HST>TST來分配［31-33］。

常被忽略的是以上關(guān)于深水層序的劃分是以近陸源沉積背景為前提，即深水沉積體系能夠直接并且快速地響應(yīng)于陸架沉積體系的變化［34-35］。也就是說，陸架體系由于基準(zhǔn)面的變化造成岸線的進退直接作用于深水體系也隨即發(fā)生改變。但在以“浪控”和寬陸架沉積背景為主的珠江口盆地除了順物源方向的搬運過程之外，還需重點關(guān)注側(cè)向水動力的搬運作用。正因如此，珠江口盆地中中新世的深水層序地層格架的研究結(jié)果有別于以順物源為主導(dǎo)的常規(guī)深水層序模式，區(qū)別主要表現(xiàn)在：

1） FSST具有較大厚度的前積層并向陸和向海雙向減薄直至尖滅，深水扇幾乎全部發(fā)育在LST（圖4）。這區(qū)別于理論模式中“FSST（尤其是FSST晚期，臨近層序界面）是一個完整層序內(nèi)深水儲層最具潛力的體系域”的認(rèn)識，因為這一結(jié)論僅是基于陸源物質(zhì)通過下切河谷和陸坡侵蝕溝谷對盆底扇直接供源的考慮（圖7）。

2）三角洲和盆底扇的對應(yīng)關(guān)系根據(jù)地震測線方位的不同，可以表現(xiàn)出“有洲無扇”、“無洲無扇”、“無洲有扇”和“有洲有扇”。以SQ13.8LST為例，如圖2所示，這一體系域內(nèi)部就囊括了上述4種類型，豐富了理論模式中僅強調(diào)的“有洲有扇”的單一類型，說明在深水層序地層的實踐過程中更應(yīng)具有三維空間體的概念。

圖7　從陸架、陸坡到盆底的沉積樣式（據(jù)文獻［36］修訂）

［理論模式中認(rèn)為FSST（尤其是FSST晚期，臨近SB）是一個完整層序內(nèi)深水儲層最具潛力的體系域，這一結(jié)論僅是基于陸源物質(zhì)通過陸表下切河谷和陸坡侵蝕溝谷對盆底扇直接供源的考慮。但由于強烈的側(cè)向水動力的作用，珠江口盆地中中新世的盆底扇發(fā)育在LST。］

4.2　深水層序劃分的研究思路

過去建立深水層序地層格架時，常常從復(fù)雜的深水體單元內(nèi)部出發(fā)開展工作，以此為基礎(chǔ)建立層序地層格架，其結(jié)果能否與上陸坡、甚至陸架體系進行層序意義上的地層對比往往被忽略，以至于層序地層學(xué)的應(yīng)用常處于“分塊”或“分沉積環(huán)境”探索的局面，容易導(dǎo)致全盆地內(nèi)層序格架建立的混亂，最終使層序地層格架難以統(tǒng)一。

例如在圖4b中，當(dāng)視域過小時，依靠剖析扇體內(nèi)部的水道、水道-堤岸復(fù)合體或朵體等沉積單元進行層序劃分時，很有可能將雜亂的強振幅反射即扇體底部的水道化豐富的區(qū)域劃歸為FSST，上部劃歸為LST，以便更加符合層序地層的理論模式。但在實際研究過程中，當(dāng)與陸坡進行層序?qū)Ρ葧r，結(jié)果發(fā)現(xiàn)FSST極薄，幾近尖滅，深水扇體幾乎全部發(fā)育于LST（圖4a）。這說明層序標(biāo)準(zhǔn)化理論模式中將深水扇底部最粗粒的沉積物劃歸為FSST的做法不具有普遍意義，實際研究不能直接套用深水層序地層的理論模式，還需因地制宜。如果深水層序格架建立的結(jié)論不能和陸坡，甚至陸架的方案等時等比，將導(dǎo)致不同工區(qū)或不同沉積環(huán)境的層序無法對比和區(qū)域性編圖，那么深水層序地層學(xué)的實踐意義將大為減弱。因此，在研究方法上本文建議從陸坡的地層疊置規(guī)律入手，根據(jù)陸坡層序的劃分結(jié)果繼而向深水區(qū)“引軸”來進行深水層序結(jié)構(gòu)的研究，并進行三維空間上的系統(tǒng)對比，而不再僅僅局限于分析深水沉積單元內(nèi)部的地層疊置規(guī)律來建立深水層序地層格架。目的是以層序地層格架的區(qū)域等時性和區(qū)域可編圖性為原則，既確保了深水層序劃分結(jié)果的實踐意義，又是全盆地尺度上構(gòu)造、沉積和地層對比的基礎(chǔ)。只有經(jīng)過三維空間上的系統(tǒng)對比才能準(zhǔn)確厘定“源-匯”耦合關(guān)系，若僅依據(jù)二維剖面的觀察，忽略了三維空間體的概念，有可能得出一些片面結(jié)論。

5　結(jié)論

1）確立了白云深水區(qū)整體上SQ13.8的TST和HST極薄，F(xiàn)SST和LST具有厚層前積層，但底積層（即深水扇）普遍集中于LST的深水層序地層格架。

2）珠江口盆地中中新世以“浪控”和寬陸架為背景，建立的深水層序地層格架和傳統(tǒng)的模式有所區(qū)別，表現(xiàn)在：FSST的前積層厚和底積層薄，深水扇主體發(fā)育在LST，傳統(tǒng)層序模式中簡單的將深水扇底部的粗粒沉積劃歸為FSST的做法需謹(jǐn)慎；三角洲和盆底扇的對應(yīng)關(guān)系根據(jù)地震測線方位的不同，可以表現(xiàn)出“有洲無扇”、“無洲無扇”、“無洲有扇”和“有洲有扇”4種類型。

3）建議根據(jù)陸坡體系域的分析結(jié)果向深水盆地“引軸”來建立深水層序地層格架，繼而進行三維空間的系統(tǒng)對比。以層序地層格架的區(qū)域等時性和區(qū)域可編圖性為原則，確保深水層序劃分結(jié)果的實踐意義以及后續(xù)區(qū)域沉積相研究的有效進行。

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Application of standardized sequence stratigraphy theory in the shelf break-to-slope area：A case study of the Middle Miocene sedimentary sequence in the PRMB

Chen Weitao1，Xu Shaohua2，Sun Zhen3，He Min1，Yao Jiali1，Wang Yingmin4，Zhuo Haiteng5

［1，，518000，；2，，401331，；3，，，，510301，；4，，，316021，；5，，，519082，］

The application of standardized sequence stratigraphy theory is yet to be improved in the shelf break-to-slope area in deep water. As of now，the researches on the sequence stratigraphic framework mostly focus on deep-water channels or interior basin floor fans （BFFs） based on the high-resolution seismic data of shallow layers and outcrop observation，while ignoring systematic correlation with the upper slope and shelf system. In this regard，the study sets up a uniform sequence stratigraphic framework running from continental shelf to slope on the basis of systematic interpretation，attribute extraction and visualization of 3D seismic data，as well as analysis of drilling and logging data，while applying the standardized sequence stratigraphy theory to the Middle Miocene （around 13.8 Ma） shelf break-to-slope area in deep water in the Pearl River Mouth Basin （PRMB）. As shown by the newly established framework，deposit sedimentary sequences in both transgressive systems tract （TST） and highstand systems tract （HST） are extremely thin as a whole； foreset beds of the falling stage systems tract （FSST） and lowstand systems tract （LST），however，are much thicker，and bottomset beds （mainly of deep-water fan） are widely developed in the LST. In a nutshell，the establishment of deep-water sequence stratigraphic framework is supposed to have a holistic consideration from shelf break to deep-water areas at first； 3D systematic comparison of seismic events is to be followed while analyzing the evolutionary features of "Source-to-Sink" system，with a view to better dissecting the system tracts and understanding the coupling relationship of shelf，slope and deep-water sedimentary facies.

shelf break-to-slope area，deep-water fan，standardization，sequence stratigraphy，Middle Miocene，Pearl River Mouth Basin （PRMB）

TE121.3

A

0253-9985（2021）06-1414-09

10.11743/ogg20210615

2020-04-20；

2021-10-06。

陳維濤（1983—），男，高級工程師，石油地質(zhì)勘探。E?mail：chenwt2@cnooc.com.cn。

徐少華（1987—），男，講師，層序地層學(xué)和沉積學(xué)。E?mail： xsh_xu@163.com。

國家科技重大專項（2016ZX05024-004）；中海石油（中國）有限公司綜合科研項目（CNOOC-KJ135ZDXM37SZ02SZ）。

（編輯 梁慧）