何雁兵,雷永昌,邱欣衛(wèi),肖張波,賈連凱
中海石油(中國)有限公司深圳分公司,深圳 518054
韓江凹陷位于珠江口盆地珠一坳陷東北部,其處于珠江口盆地、臺西盆地和臺西南盆地交會處(圖1a),其特殊的地理位置使韓江凹陷具有重要的研究意義,其不僅是研究珠江口盆地珠一坳陷古近系海侵方向和沉積環(huán)境演變的重要地區(qū),同時其研究成果也可為臺西盆地、臺西南盆地構(gòu)造演化及沉積特征研究提供重要參考。韓江凹陷作為新區(qū),油氣勘探程度較低,早期勘探(1979—1990年)以對外合作為主,國外于1985—1988年相繼鉆探了H1、H2、H3 共3口鉆井(圖1b),但均為干井,合作未取得突破,外方相繼退出區(qū)塊,韓江凹陷繼而進(jìn)入漫長的自營勘探階段。由于資料匱乏,韓江凹陷整體研究程度薄弱,烴源潛力、始新統(tǒng)沉積古環(huán)境及沉積相類型等問題亟待深化研究。以韓江凹陷為研究靶區(qū)的文獻(xiàn)較少[1-4],鐘慧智等[1]通過重磁資料識別出韓江凹陷內(nèi)12條基底斷裂,并推測基底巖性主要為中生代巖漿巖、火山巖;黃慮生等[2]通過對H2井少量鈣質(zhì)超微化石研究,認(rèn)為文昌組超微化石組合隸屬于中始新統(tǒng);焦鵬[3]基于碎屑鋯石定年明確韓江凹陷海豐28洼早中新世珠江組沉積來自北部的韓江物源;賀勇[4]在基于地震資料對韓江15洼新生代構(gòu)造、演化特征分析的基礎(chǔ)上,宏觀預(yù)測了新生代可能發(fā)育的沉積相類型,但其預(yù)測結(jié)果主要基于構(gòu)造演化分析,且使用已鉆井資料較少,并未針對古氧相、古鹽度、古水深等古環(huán)境特征展開具體研究。
圖 1 珠江口盆地珠一坳陷構(gòu)造單元劃分(a)及韓江凹陷構(gòu)造剛要圖(b)Fig.1 Structural unit division of Zhu Ⅰ depression in Pearl River Mouth Basin (a) and tectonic outline map of the Hanjiang Sag (b)
珠江口盆地始新統(tǒng)不僅為已證實的優(yōu)質(zhì)烴源發(fā)育層段,同時也是現(xiàn)階段最重要的勘探層系之一[5-7]。韓江凹陷整體研究程度不高,而對始新統(tǒng)沉積古環(huán)境研究則更為匱乏,僅少量文獻(xiàn)的部分章節(jié)有所涉及[2,8-9],且存在“海相或陸相”分歧。黃慮生[2]在始新統(tǒng)文昌組發(fā)現(xiàn)屬于NP15帶的鈣質(zhì)超微化石,指出其為濱淺海相沉積環(huán)境;吳國瑄[8]在H2井文昌組浮游藻類組合中發(fā)現(xiàn)海相溝鞭藻,認(rèn)為韓江凹陷始新世有過短暫海侵;張麗麗[10]根據(jù)鈣質(zhì)超微化石結(jié)果,推斷韓江凹陷文昌組沉積晚期為遭受海侵影響的深水湖泊環(huán)境。前人關(guān)于韓江凹陷始新統(tǒng)沉積環(huán)境分析主要基于1987年鉆探的H2井的古生物資料展開[2,8-9],但該井缺失恩平組地層,且鉆揭的文昌組地層較少(僅74.4 m),同時該井古生物貧乏,故始新統(tǒng)古環(huán)境判別結(jié)果的準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步研究。此外,前人的研究僅停留在海、陸相判別上[2,8-9],而對始新統(tǒng)古氧相、古氣候、古鹽度、沉積相及古環(huán)境縱向演化并未展開研究。2019年在韓江15洼鉆探領(lǐng)域風(fēng)險井H4井,該井因全井段無油氣顯示而提前完鉆,完鉆層位古近系文昌組(未鉆穿),雖然未達(dá)到鉆探預(yù)期,但該井鉆揭地層較為完整,資料錄取相對豐富,為重新認(rèn)識韓江凹陷提供了新的資料基礎(chǔ)。由于韓江15洼H2井與H4井始新統(tǒng)化石稀少,僅部分層段達(dá)到統(tǒng)計學(xué)意義,且兩口井在生態(tài)組分上也存在較大差異(H2井見海相溝鞭藻,H4井未見),因此,僅借助古生物生態(tài)組分無法有效進(jìn)行古環(huán)境判別及古環(huán)境演化分析。本文中,筆者首次在研究區(qū)運(yùn)用元素地球化學(xué)方法對韓江15洼沉積古環(huán)境進(jìn)行了詳細(xì)分析,系統(tǒng)探討了韓江15洼始新世沉積環(huán)境及其縱向演化過程,為深化韓江凹陷始新統(tǒng)沉積環(huán)境認(rèn)識及海侵影響研究提供了有力支持。
珠江口盆地是中國南海油氣產(chǎn)區(qū)之一,是在燕山期花崗巖及前新生代褶皺基底上發(fā)育起來的中—新生代大型沉積盆地[11-12],經(jīng)歷了神弧運(yùn)動、珠瓊運(yùn)動Ⅰ幕、珠瓊運(yùn)動Ⅱ幕等3期裂陷活動和南海運(yùn)動、白云運(yùn)動等裂后拗陷演化階段[13-14],具有“下斷上坳”的結(jié)構(gòu),下構(gòu)造層為裂陷結(jié)構(gòu),主要以陸相沉積為主,包括文昌組和恩平組;上構(gòu)造層為坳陷結(jié)構(gòu),主要以海相沉積為主,包括珠海組、珠江組、韓江組和粵海組及第四系[9](圖2)。韓江凹陷隸屬于珠江口盆地珠一坳陷,凹陷以北為北部隆起,以南為東沙隆起,東北為東山–淺灘凹陷,東南為澎湖隆起,西南為海豐凸起和陸豐凹陷(圖1a),面積約7 000 km2。
地震及鉆井資料揭示,韓江凹陷在中生代基底之上發(fā)育了始新統(tǒng)到第四系的完整地層,即古新統(tǒng)神狐組(Tg—T90)、始新統(tǒng)文昌組(T90—T80)及恩平組(T80—T70)、漸新統(tǒng)珠海組(T70—T60)、下中新統(tǒng)珠江組(T60—T40)、中中新統(tǒng)韓江組(T40—T32)、上中新統(tǒng)粵海組(T32—T30)、上新統(tǒng)萬山組(T30—T20)和第四系(圖2)。
南海北部珠一坳陷的伸展始于中生代晚期古太平洋板塊的俯沖后撤,始新世中期印支板塊與歐亞板塊的硬碰撞,導(dǎo)致華南陸緣旋轉(zhuǎn)擠出,珠瓊運(yùn)動一幕開始發(fā)育,南海北部陸緣整體處于NW—SE向伸展環(huán)境,進(jìn)入恩平期,受印支地塊擠出和古南海俯沖影響,開始珠瓊二幕的裂陷作用,伸展方向順時針轉(zhuǎn)變?yōu)榻黃N方向[5,15-16]。珠瓊一幕到珠瓊二幕構(gòu)造運(yùn)動,伸展應(yīng)力轉(zhuǎn)變,導(dǎo)致韓江凹陷裂陷早期NE、NEE向斷裂向裂陷晚期近EW、NWW向斷裂轉(zhuǎn)變。韓江地區(qū)各次洼古近系控洼斷裂主要為NE、NWW 方向,這兩組斷裂相交,其中,NWW向斷裂占優(yōu)(圖1b)。結(jié)合斷裂形態(tài)及文昌組厚度展布,把韓江凹陷劃分為韓江15洼(又稱韓江主洼)、海豐28洼、韓江32洼3個次級洼陷(圖1b),其文昌組最大殘留厚度分別為4 200、2 800、2 600 m(據(jù)內(nèi)部資料),韓江15洼文昌組的厚度及面積均最大,為韓江凹陷的主要沉積和沉降中心,勘探潛力較大。
圖 2 珠江口盆地珠一坳陷地層綜合柱狀圖Fig.2 Stratigraphic comprehensive histogram of Zhu Ⅰdepression in Pearl River Mouth Basin
韓江15洼受邊界斷裂控制,表現(xiàn)為地塹–半地塹結(jié)構(gòu),可劃分為低凸起、陡坡帶、洼陷帶、北部隆起帶等結(jié)構(gòu)單元(圖3)。由過井的典型地震剖面可見,韓江15洼文昌期表現(xiàn)為地層等厚的地塹式結(jié)構(gòu),T80為重要區(qū)域不整合界面,其下部的始新統(tǒng)地層與上覆地層呈角度不整合接觸(圖3),其中,文一段(T81—T80)受擠壓作用,經(jīng)歷強(qiáng)烈的地層抬升剝蝕作用。古新世為韓江凹陷的初始發(fā)育期,始新世為凹陷發(fā)育的鼎盛期,地層最厚,且縱向上表現(xiàn)為厚文昌組、薄恩平組特征,進(jìn)入漸新世以后,凹陷開始進(jìn)入?yún)^(qū)域沉降階段,地層分布穩(wěn)定。平面上古近系地層整體呈現(xiàn)南厚北薄特征,沉降中心位于南部邊界大斷層附近(圖1b、圖3),進(jìn)入?yún)^(qū)域沉降階段,地層分布穩(wěn)定,沉積了由北往南逐漸增厚的席狀披覆沉積地層。
圖 3 過韓江15洼地震解釋及地層充填剖面A-A′剖面位置見圖1b。Fig.3 Seismic interpretation and stratigraphic filling profile of Hanjiang 15 SubsagThe station of the profile A-A′ is shown in fig.1b.
韓江15洼僅有2口鉆井,即H2、H4井。H2井鉆探于1987年,鉆揭始新統(tǒng)地層較少,缺失恩平組,僅鉆遇74.4 m文昌組;H4井鉆探于2019年,鉆揭始新統(tǒng)較厚(1 799 m),且層序相對完整。古生物資料常被用于古環(huán)境判別,H2井文昌組1 549.8 m深度點(圖4)樣品中見生活于淡水環(huán)境的盤星藻、咸水環(huán)境的海相溝鞭藻以及少量微咸水環(huán)境的百色藻和球藻[8];在文昌組巖心樣中(1 547.85~1 548.90 m)發(fā)現(xiàn)豐度及分異度極低的NP15-NP16帶鈣質(zhì)超微化石,為reticulofenestrid類,屬于中始新統(tǒng),而NP15-NP16帶化石在臺西南盆地較為發(fā)育,反映海相環(huán)境。H2井文昌組雖見反映咸水及微咸水環(huán)境的古生物,但由于其數(shù)量過少,借此無法準(zhǔn)確判別始新統(tǒng)是否受海侵影響,且海侵程度及時間也無法明確。此外,該井缺失恩平組地層,已有資料僅可為始新統(tǒng)文昌組局部環(huán)境變化研究提供借鑒,但無法進(jìn)行始新統(tǒng)縱向環(huán)境演化分析。
新鉆井H4井雖鉆揭較厚始新統(tǒng),但全井段古生物含量偏低,恩平組、文一段化石稀少,未達(dá)到統(tǒng)計學(xué)意義,文二段、文三段浮游藻類含量整體偏低,僅局部含量中等(圖4),浮游藻類以淡水盤星藻為主,指示淡水沉積環(huán)境。此外,H4井僅發(fā)育少量指示微咸水環(huán)境的球藻,未見海相溝鞭藻,而H2井見少量海相溝鞭藻,表明兩口井在古鹽度上也存在差異,由于兩口鉆井古生物資料匱乏,借助該資料無法對始新統(tǒng)水體微咸化原因及不同層位鹽度差異進(jìn)行判別。元素地球化學(xué)是判定和恢復(fù)沉積古環(huán)境的重要手段,可有效解決上述問題。
在不同沉積環(huán)境中,沉積物與沉積介質(zhì)之間發(fā)生各種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng),化學(xué)元素會發(fā)生沉積、分離、組合等,從而使不同的沉積環(huán)境有著不同的化學(xué)元素含量和組合,因此,可利用元素地球化學(xué)方法來恢復(fù)沉積古環(huán)境[17-23]。本次研究選用H2井、H4井及CIT-1井共計136個泥巖樣品的主微量元素測試數(shù)據(jù)對始新統(tǒng)沉積環(huán)境特征進(jìn)行分析。采用Sr/Ba、Ca/(Ca+Fe)與MgO/Al2O3地球化學(xué)指標(biāo)判別古鹽度,選取U/Th、Ni/Co與δU指標(biāo)來分析古氧相,選取MnO/TiO2、Mn/Fe指標(biāo)判別水深,采用CIA、Ti、P指標(biāo)判別古氣候(圖5)。
圖 4 韓江15洼已鉆井生態(tài)組分分布Fig.4 Distribution map of drilled ecological components in Hanjing 15 Subsag
2.1.1 古鹽度
鍶鋇比是判別海、陸相沉積環(huán)境的重要指標(biāo)之一[17,24],淡水沉積物中Sr/Ba值<1,而海相沉積物中Sr/Ba值>1,Sr/Ba值1.0~0.6為半咸水相[25]。需要注意的是,Sr/Ba值區(qū)分海陸相的界限值在不同地區(qū)不都是相同的,因為Sr、Ba含量數(shù)值各地相差很大,在珠江三角洲現(xiàn)代表層樣的Sr/Ba比值雖有向海方向增加的趨勢,但其比值很?。ǎ?.3),主要是因為Sr含量偏低所致[26]。Nelson[27]通過測定現(xiàn)代與古代沉積的磷酸鹽組分(Ca/(Ca+Fe)),證實其與鹽度成正比關(guān)系。藍(lán)先洪[26]通過對珠江三角洲24個鉆孔的228個樣品及41個現(xiàn)代表層樣品的元素研究,認(rèn)為在珠江三角洲地區(qū)用Ca/(Ca+Fe)比值區(qū)分海陸相是可行的,并指出Ca/(Ca+Fe)比值<0.40為陸相,>0.8為海相。劉寶珺等[28]、趙其淵等[29]認(rèn)為沉積水介質(zhì)鹽度與Ca/(Ca+Fe)值之間呈線性關(guān)系。陳建強(qiáng)等[30]對比總結(jié)古代海相、湖相磷酸鹽沉積物后,發(fā)現(xiàn)Ca/(Ca+Fe)值與鹽度值呈現(xiàn)約35倍的正相關(guān)關(guān)系。本研究區(qū)靠近珠江三角洲地區(qū),Sr/Ba值存在整體偏低的特征,故其比值主要用于定性判別古鹽度的相對高低,而定量判別指標(biāo)選用Ca/(Ca+Fe)比值。鎂鋁比值(m=100×MgO/Al2O3)是判別古鹽度變化的良好指標(biāo),m<1時代表淡水環(huán)境;1<m<10時,指示海陸過渡沉積環(huán)境;10<m<500時,為海水環(huán)境,當(dāng)m>500 時,則為陸表海環(huán)境或潟湖沉積環(huán)境[17,31-32]。
H4井Sr含量偏低,Sr/Ba比值均遠(yuǎn)小于0.1,平均值僅為0.05,而該井下珠江組海相泥巖Sr/Ba均值僅為0.14,小于1,證實在研究區(qū)Sr/Ba比值不能真正反映古鹽度,其海陸指相意義欠佳,僅用于縱向鹽度變化輔助分析,鹽度判別主要用Ca/(Ca+Fe)比值。
選用H4井泥巖樣品的主微量分析值對韓江15洼始新統(tǒng)沉積古環(huán)境進(jìn)行分析,其中,恩平組泥巖樣6個,文一段、文二段、文三段泥巖樣品數(shù)分別為2、15、8個。文三段Ca/(Ca+Fe)值為0.42~0.78,平均值為0.55,指示整體以陸相沉積為主,但水體具有一定鹽度,為淡水–微咸水;文二段Ca/(Ca+Fe)值為0.22~0.71,平均值為0.48,指示以淡水為主,但其頂部、底部Ca/(Ca+Fe)值增高,比值>0.4,水體為微咸水(圖5);而恩平組Ca/(Ca+Fe)值為0.04~0.18,平均值為0.1,指示古水體為淡水環(huán)境(圖6)。
文昌組Sr/Ba平均值為0.05,恩平組均值為0.03,文昌組鎂鋁比值m平均為9.48,恩平組均值為3.11,均指示文昌組水體鹽度高于恩平組,且兩者的縱向變化趨勢與Ca/(Ca+Fe)值高度一致,揭示從文三段到恩平組,鹽度總體上逐漸降低,但局部有短暫、小幅升高,升高段主要集中在文三段中下部、文二段底部、頂部,其中,文三段水體鹽度相對最高(圖5)。整體呈現(xiàn)出文昌組微咸化、恩平組淡水環(huán)境,古鹽度逐漸降低的變化特征。
圖 5 H4井始新統(tǒng)古環(huán)境判別指標(biāo)縱向變化Fig.5 Vertical variation of paleoenvironment discrimination index of Eocene in well H4
圖 6 H4井始新統(tǒng)古鹽度地化參數(shù)縱向變化Fig.6 Vertical variation of paleosalinity geochemical parameters of Eocene in well H4
2.1.2 古氧相
沉積環(huán)境的氧化還原程度影響有機(jī)質(zhì)和微量元素的富集,不同氧化還原敏感元素的敏感度有差異,通過這種差異可以對水體的氧化還原環(huán)境進(jìn)行判定[33]。U、Th、V、Cr、Ni等為氧化還原性敏感元素,U/Th與Ni/Co值對沉積環(huán)境的氧化還原性判別效果較好[17,22,34-35],U/Th<0.75為富氧環(huán)境,0.75~1.25為弱氧化環(huán)境,>1.25為缺氧環(huán)境;Ni/Co值<5為富氧環(huán)境,5~7為弱氧化環(huán)境,>7為缺氧環(huán)境[36-38]。δU=2U/(U+Th/3),δU>1指示缺氧環(huán)境,當(dāng)δU<1指示富氧環(huán)境[17]。
H4井文三段U/Th值為0.27~0.45,平均值0.35,文二段U/Th值為0.22~0.34,平均值0.28,文一段為0.25~0.26,平均值為0.26,恩平組為0.24~0.34,平均值為0.29(圖7),文昌組、恩平組U/Th比值均小于0.75,指示始新統(tǒng)水體為富氧環(huán)境。文三段Ni/Co值為1.72~2.40,平均值為1.96,文二段為1.71~2.42,平均值為2.03,文一段為1.62~1.90,平均值為1.76,恩平組為1.47~1.74,平均值為1.58(圖7),文昌組、恩平組Ni/Co均值小于5,為富氧環(huán)境。文三段δU值為0.90~1.15,平均值為1.02,文二段為0.79~1.02,平均值為0.90,文一段為0.86~0.88,平均值為0.87,恩平組為0.83~1.01,平均值為0.92(圖7),表明除文三段顯示為弱氧化–弱還原環(huán)境,總體顯示為富氧環(huán)境。
縱向上,始新統(tǒng)整體為偏氧化沉積環(huán)境,但各段氧化性強(qiáng)弱略有差異(圖5)。文三段氧化性最弱,進(jìn)入文二段氧化性先減弱后增強(qiáng),進(jìn)入文一段氧化性繼續(xù)增強(qiáng),進(jìn)入恩平組,氧化性快速減弱。
2.1.3 古水深
不同元素在沉積物搬運(yùn)過程中穩(wěn)定性不同,F(xiàn)e、Al、Ti的穩(wěn)定性相對較弱,在濱岸帶富集,Mn、Ca、Mg等元素可以長距離運(yùn)移,MnO/TiO2、Mn/Fe比值可以作為離岸遠(yuǎn)近分析的定性指標(biāo)[39-40]。MnO/TiO2<0.5時,為距陸地較近的邊緣淺海環(huán)境,比值0.5~3.5,代表遠(yuǎn)離大陸的深海環(huán)境[17]。Fe極易受氧化而成Fe3+,F(xiàn)e3+在pH>3 時,易形成Fe(OH)3的沉淀,故Fe的化合物易在淺水環(huán)境聚集,而Mn卻能在離子溶液中比較穩(wěn)定地存在,能更好地在水深較大的環(huán)境發(fā)生聚集,因此隨著沉積水體深度的增大,F(xiàn)e 元素含量普遍降低,Mn/Fe 值增大[41]。
H4井文昌組、恩平組MnO/TiO2均值分別為0.17、0.06,皆小于0.5,指示始新統(tǒng)沉積期水體整體偏淺。Mn/Fe值與MnO/TiO2縱向變化趨勢高度一致(圖5),指示文三段沉積期水深自底部向上部,水深先增加后減?。贿M(jìn)入文二段后,水深先緩慢變淺,之后緩慢變深,但整體變化幅度較小,以淺水為主,文一段保持淺水環(huán)境;進(jìn)入恩平組后,水深略有增加,但仍保持淺水環(huán)境。綜上,文昌組、恩平組水體整體為淺水環(huán)境,但局部水深有所增大,其中文三段水深相對最大。
2.1.4 古氣候
化學(xué)蝕變指數(shù)(CIA)是通過沉積巖的化學(xué)組分變化來識別源區(qū)氣候條件的較為有效的方法[42],CIA<70,反映寒冷、干旱氣候,CIA值為70~75,反映溫暖、濕潤氣候,CIA>75,代表炎熱、潮濕條件下的強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化作用[43-44]。Ti元素含量變化可反映陸源物質(zhì)輸入程度,該值高則表明陸源物質(zhì)含量愈豐富,指示一種溫暖潮濕的氣候背景,沉積巖中P的高含量指示干旱高鹽度環(huán)境的氣候背景,低含量則指示潮濕的氣候背景[45]。
H4井文昌組CIA值為36.6~67.3,均值51.4,指示文昌組整體為干燥氣候。其中,文三段CIA值為37~53.9,均值48.8;文二段CIA值為36.6~67.3,均值為52.9;文一段CIA為41.1~53.3,均值47.2。恩平組CIA為75.7~81.8,均值為78.8,指示溫暖、濕潤氣候。H4井Ti含量變化與CIA含量變化有較好的相關(guān)性,與P含量變化有較好的負(fù)相關(guān)性(圖5),文三段表現(xiàn)為P相對富集,Ti元素相對貧乏,指示干旱氣候,進(jìn)入文二段保持干旱氣候,但文二段中段沉積期,Ti含量增加,P含量減少,表明氣候短暫向溫濕轉(zhuǎn)變,進(jìn)入恩平組后,P元素快速減少,Ti元素逐漸增加,轉(zhuǎn)變?yōu)闇嘏瘽駶櫄夂颉J夹陆y(tǒng)古氣候變化與古鹽度變化對比發(fā)現(xiàn),即在文昌期,古氣候與古鹽度基本保持同步變化(圖5),即干旱氣候?qū)?yīng)高鹽度,說明古氣候?qū)披}度變化有一定影響,但進(jìn)入恩平期后,這種同步關(guān)系變差。
圖 7 H4井始新統(tǒng)泥巖古氧相地化參數(shù)縱向變化Fig.7 Vertical variation of paleo-oxygen geochemical parameters of Eocene mudstone in well H4
韓江15洼文昌組水體具微咸化特征,推測為受海侵影響所致。韓江15洼東南側(cè)的H5井(圖1a)位于臺西南盆地北部坳陷帶,該井發(fā)育早、中始新統(tǒng),缺乏晚始新統(tǒng),地層中見有孔蟲、鈣質(zhì)超微化石,推測始新世受到斷陷作用影響導(dǎo)致海水入侵[46]。位于澎湖–北港隆起上的CIT-1井(圖1a)缺失晚始新統(tǒng),在早始新統(tǒng)中見海相溝鞭藻,在部分砂巖中含海綠石,且早始新統(tǒng)87個樣品的Ca/(Ca+Fe)平均值為0.75(圖8),接近海相判別界限值0.8,指示水體鹽度較高,表明始新統(tǒng)早期海侵已影響至臺西盆地的澎湖隆起。此外,該井Sr/Ba平均值為0.62,其值遠(yuǎn)高于H2及H4井(圖8),表明早始新統(tǒng)沉積期澎湖–北港隆起受海侵影響程度遠(yuǎn)高于韓江凹陷。
臺西盆地廈澎坳陷位于韓江凹陷東北側(cè)(圖1a),其始新世主裂陷期以湖相沉積環(huán)境為主,中—晚始新世來自東南方向的海侵進(jìn)一步加強(qiáng),覆蓋到廈澎坳陷,CDW-1井中—晚始新統(tǒng)中出現(xiàn)的鈣質(zhì)超微化石NP15-NP16帶及鮞粒狀砂巖也證實了這一點[47]。李健等[48]認(rèn)為臺西盆地烏丘嶼凹陷始新統(tǒng)為海岸平原相–淺海相泥巖為主的沉積建造,其中始新世中期有一次大規(guī)模的海侵。
圖 8 韓江15洼及周邊已鉆井古鹽度指標(biāo)對比Fig.8 Comparison of paleosalinity indexes of drilled wells in and around Hanjiang 15 subsag
臺西南盆地早—中始新世已為海相沉積環(huán)境,而臺西盆地在中—晚始新世受海侵影響加強(qiáng)[47],周鄰凹陷、盆地沉積環(huán)境分析證實,始新世韓江凹陷具備海侵的條件。從臺西南盆地H5井向臺西盆地CIT-1井至韓江15洼H4井,古鹽度指標(biāo)及海相古生物數(shù)量逐步減少,表明韓江15洼海侵方向應(yīng)來自東南方向的臺西南盆地,海侵時間為始新世中—晚期,但海侵影響范圍有限,受影響層段主要集中在文三段,而恩平組并未受到海侵影響,以淡水沉積為主。
H4井未進(jìn)行鉆井及井壁取心,故巖性確定主要來自錄井資料。始新統(tǒng)恩平組錄井巖性為薄—厚層淺灰色含礫粗砂巖、中—細(xì)砂巖與中—厚層灰色泥巖不等厚互層。始新統(tǒng)文昌組一段為中厚—巨厚層淺灰色中砂巖、細(xì)砂巖,夾薄層泥巖;文昌組二段上部以中厚—巨厚層細(xì)砂巖為主,夾灰色、褐紅色泥巖,下部為薄—中厚層細(xì)砂巖、泥質(zhì)細(xì)砂巖與灰色泥巖不等厚互層(圖9);文昌組三段為薄—中厚層淺灰色細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、灰白色灰質(zhì)粉砂巖、薄—中厚層灰色泥巖,夾少量褐色、褐紅色泥巖。
淺水三角洲多發(fā)育于大型坳陷湖盆中,但在斷陷湖盆萎縮期或裂陷初期也存在淺水三角洲沉積[49-52]。邊界斷層活動強(qiáng)度降低是斷陷湖盆發(fā)育淺水三角洲的先決條件,大型淺水三角洲沉積通常發(fā)育于構(gòu)造穩(wěn)定、地形平緩且供源充足的淺水區(qū)[51]。文一段+文二段沉積期,韓江凹陷處于早期裂陷萎縮期,邊界斷層活動強(qiáng)度減弱,沉降幅度變小。邊界斷層活動強(qiáng)度的減弱為文一段+文二段的“填平補(bǔ)齊”及地層平緩穩(wěn)定的沉積背景創(chuàng)造了條件,具備發(fā)育淺水三角洲的沉積背景。沉積時水體的深淺是判斷淺水三角洲沉積的重要因素[53]。文昌組上段泥巖顏色以灰色、褐紅色為主,且兩者交互出現(xiàn)(圖9),褐紅色為較典型氧化色,文一+文二段雜色泥巖的發(fā)育,表明其沉積時水深不大,岸線漲落動蕩頻繁,符合淺水三角洲的沉積特征。韓江15洼文昌期水底地形平坦(H4井區(qū)現(xiàn)今坡度1.9°),元素、有機(jī)地化分析皆指示沉積水體偏淺(見前文),具備發(fā)育淺水三角洲的條件。
淺水三角洲由于湖水較淺,一般以河流營力為主,湖水改造作用較弱,以河流砂體為主,水下分流河道砂巖相對發(fā)育。此外,淺水三角洲建設(shè)性較強(qiáng),使河道進(jìn)積速度快,在進(jìn)積過程中對原河口沉積物具有較強(qiáng)的改造作用,使發(fā)育的河口壩不能較好地保存,從而使河口壩的規(guī)模和分布局限[53-54]。H4井文昌組自然伽馬(GR)曲線主要為指示水下河道沉積的箱型或齒化箱形,少量指示席狀砂的指狀,其中,三角洲水下分流河道構(gòu)成了文昌組最主要的砂體類型,而指示河口壩的反韻律特征相對少見(圖9)。相對干旱氣候條件下常形成枝狀分流河道型淺水三角洲,主要微相為水下分流河道,相對濕潤氣候條件下,易形成網(wǎng)狀疊置河道型淺水三角洲[55]。韓江15洼文昌組氣候偏干旱,僅文二段中部氣候短暫向溫濕轉(zhuǎn)變,故主要發(fā)育枝狀分流河道型淺水三角洲(圖10a)。綜合元素地化、測井相及巖性分析,認(rèn)為文昌組上段發(fā)育淺水三角洲沉積(圖10b)。此外,文昌組從頂部到底部,整體由淺水三角洲平原“無泥”間斷正韻律向前緣“有泥”間斷正韻律演變,文一段主要為淺水三角洲平原亞相,文二段為平原–內(nèi)前緣亞相,文三段主要為外前緣亞相(圖9)。
圖 9 韓江15洼H4井文一段+文二段綜合柱狀圖Fig.9 Composite stratigraphic column of 1th-2th Member Wenchang Formation of theWell H4 in the Hanjiang 15 Subsag
圖 10 珠江口盆地韓江15洼文一段+文二段均方根振幅(a)及沉積相圖(b)Fig.10 Root mean square amplitude and sedimentary facies of 1th+2th Member Wenchang Formation in Hanjiang 15 Subsag, Pearl River Mouth Basin
(1)韓江15洼文昌組、恩平組以淺水、富氧環(huán)境為主,局部層段水體有所增大、還原性增強(qiáng)。文三段沉積期水深相對最大,但仍以淺水為主,為弱氧化–弱還原環(huán)境;文二段水深先變淺后逐步變深,氧化性先減弱后增強(qiáng),整體以富氧環(huán)境為主;進(jìn)入恩平組,保持淺水環(huán)境,但氧化性減弱,以弱氧化環(huán)境為主。古氣候分析表明始新統(tǒng)文昌組沉積期氣候偏干,進(jìn)入恩平期氣候向濕潤轉(zhuǎn)變。
(2)韓江15洼始新統(tǒng)主要為陸相沉積,但文昌期受海侵影響,海侵應(yīng)來自東南方向,海侵時間為始新世中—晚期,海侵影響范圍有限,受影響層段主要集中在文三段,其鹽度值最高,其次為文二段、文一段,而恩平組并未受到海侵影響,以淡水沉積為主。
(3)根據(jù)元素地球化學(xué)判別結(jié)果、測井相及巖性特征,綜合判識韓江15洼始新統(tǒng)文昌組上段(H4探井附近區(qū)域)主要為淺水三角洲沉積。