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浙江大学博士学位论文南海中北部陆坡盆地沉积特征及海底扇形成条件分析 摘要 南海中北部陆坡是石油天然气和天然气水合物等资源的有利分布区，同时该 区的新生代沉积和盆地充填特征直接反映南海北部大陆边缘地质演化和南海海 盆扩张的过程。本论文利用中德南海地球科学联合研究等项目获得的多道地震资 料，对多道地震数据进行重新处理，提高了地震资料的分辨率，并对部分测线进 行了叠前深度偏移和波阻抗等特殊处理。应用多道地震资料，结合研究区内的大 洋钻探钻孔和石油钻井资料，对南海中北部陆坡一海盆地区新生代地层进行层序 地层划分和对比，并对各层序沉积时期的地震相、沉积相、海平面变化、沉积演 化和古陆坡形态演变特征等进行了研究，在此基础上分析了海底扇形成条件和分 布特征及其对深水油气勘探的意义。 根据地震反射特征，包括连续性、振幅、频率、反射终止( 如上超、削截、 下超) 等对南海中北部陆坡一海盆北部新生代沉积进行了地层层序划分，共识别 出了1 5 个主要反射界面，即层序界面。自上而下分别命名为：s b 。、s b ：、s b 。、 s b 4 、s b 。、s b 6 、s b ，、s b 。、s b 。、s b 。、s b ，。、s b ，。、s b 。、s b ，。、s b 。通过过井地震 剖面的标定及其与邻区的对比，除基底界面s b 。无法给出统一年龄外，各层序界 面的年龄依次分别为：1 6 m a 、3 8 m a 、5 5 m a 、8 2 m a 、1 0 5 m a 、1 3 8 m a 、1 5 5 m a 、 1 6 5 m a 、1 7 5 m a 、2 1 m a 、2 3 8 m a 、3 0 m a 、3 2 5 m a 、3 9 4 m a 。 南海中北部陆坡区一海盆所反映的海平面变化总体趋势与珠江口的海平面变 化一致，经历5 个大的海平面上升阶段，即3 0 2 1 m a 、2 卜1 6 5 m a 、1 6 5 1 3 8 m a 、 1 3 8 5 5 m a 和5 5 m a 一现今，总体表现为海平面变化不断上升的过程。南海中北 部陆坡一海盆的层序发育主要受海平面变化、区域沉降和古地理条件( 宽缓陆坡) 的控制，可将研究区层序界面分为三种成因类型：( 1 ) 构造抬升剥蚀形成的层序 界面，( 2 ) 海平面下降和构造抬升共同作用形成的层序界面，( 3 ) 持续构造沉降 背景下海平面下降形成的层序界面。研究区内体系域以海平面低水位形成的低水 位体系域为主，海迸体系域和高水位体系域主要表现为薄层的半深海一深海沉积， 相当于层序中的密集段。 南海中北部陆坡一海盆北部新生代沉积经历了由河湖相一海陆过渡相一滨浅海 相一陆坡深海相的演化过程，同时也反映了研究区的沉降一隆升一沉降过程，大致 可分为三个大的阶段：( 1 ) 古新世( 晚白垩纪? ) 一早渐新世，是大规模断陷期， 神狐一一统暗沙隆起及以北地区以湖泊沉积为主，在东沙隆起以南陆坡和东部的 坡前盆地则发育以半深海相为主的海相沉积：( 2 ) 晚渐新世一早中新世：经历了 海陆过渡相一滨浅海相一陆坡深海相的演化过程；( 3 ) 中中新世一第四纪，为半深 海深海相沉积。第三纪时期南海中北部的陆坡地形演变可大致分为三个阶段： 浙江大学博士学位论文南海中北部陆坡盆地沉积特征及海底扇形成条件分析 ( 1 ) 早第三纪时期不规则分布的凹陷和隆起( 凸起) 使地形呈隆凹相间的格局， 倾向一致的陆坡尚未出现；( 2 ) 早中新世是隆凹相间的格局向统一陆坡格局的过 渡阶段，向南或东南方向倾斜的陆架一陆坡一海盆格局的雏形开始形成，进入陆坡 凹陷的发育阶段。 ( 3 ) 早中新世末期，陆坡的凹陷已基本填平，现代意义的陆 架一陆坡一海盆格局基本形成。 南海中北部陆坡一海盆北部有利于形成沉积物重力流沉积的深水环境大致可 分为两个时期，相应可形成三种分布位置不同的海底扇( 类型a 、b 、c ) 。第一 个时期为早中新世，为相对局限的陆坡深水环境，形成类型a 海底扇；第二个时 期为中中新世及以后，现代意义的陆架一陆坡一海盆的地形格局已经形成，在海平 面大幅度下降期间，在海盆北部坡前盆地形成类型b 海底扇，在海平面下降幅度 相对较小时，在陆坡上发育类型c 海底扇。从水深及其与生油气凹陷的空间配置 关系上看，分布于南海北部陆坡珠二坳陷的白云凹陷等地区，形成于早中新世陆 坡局限盆地深水环境的类型a 海底扇是近期南海北部陆坡区油气勘探的首选储 层目标。 关键词：南海，陆坡，层序地层，沉积演化，海底扇。 i i 浙江大学博士学位论文南海中北部陆坡盆地沉积特征及海底扇形成条件分析 a bs t r a c t t h es l o p ei nm i d d l e n o n h e mp a r to fs o u t hc l l i n as e ai sf i w o r a b l ef o rt h e d i s t r i b u t i o n so fo i l ，g a sa n dg a sh y d r a t e 咒s o u r c e s ，w 1 1 i c hs e d i m e n t s 砒l db a s i ni n f i l l i n g a r em ed i r e c t l y c o r d e r so ft h eg e o l o 百c a 】e v o l u “0 no fc o n t i n e n 协lm a 画n 锄dt h e s p r e a d i n gh i s t o r ) ，o fs o u t hc h i ms e a b yu s i n gt h cm u l t i - c h a m l e ls e i s m i cd a t a a c q u i r e db yt h ep r o j e c t so f c t l i m 锄dg e n l l a n yj o i n ts t i l d yo fm 撕n eg e o s c i e n c e s i nt h es c ) u t hc l l i n as e a a n de t c ，w h i c hh a v eb e e nr e p r o c e s s e da n dt h ep r e s t a c kd e p t h m i g r a t i o nm l da c o u s t i ci m p e d a n c eo fs o m el i n e sh a v eb e e np r o c e s s e d ，a n de o m b i n e d w i mt l l eo d pc o r ed a t aa n do i lw e ud a t a ，t h es e q u e n c es 仃a t i g r a p l l i cd i v i s i o na r l d c o r r e l a t i o no fc e n o z o i ci nt h em i d d l e n o r t h e mp a no fs o u t hc l l i n as e ah a v eb e e n c 删e do u ti i lt h ed i s s e n a t i o n ，卸dt h es e i s m i cf a c i e s ，d e p o s i l i o n a lf a c i e s ，s e al e v e l c h a n g e ，d e p o s “i o n a ih i s t o 巧a l l dp l a e o s l o p et o l o g r a p h i ce v o l u t i o no fe a c hs e q u e n c e d e p o s i t i o n a ls 诅g eh a v ea l s ob e e ns t u d i e d b a s e do nt 1 1 es n l d i e ss t a t e da b o v e ，t h e g e o l o g i c a lc o n t r o l so nt l esu _ b m a r i n ef 缸塔a n dt h e i rd i s t r i b l u t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa 1 1 d i m p l i c a t i o n sf - o ro i la n dg a se x p l o r a t i o ni l a _ v eb e e na n a l y z e d a c c o r d i n gt ot h es e i s m i cr e n e c t i o np r o p e 啊i n c i u d i n gc o n t i n u i 何锄p l i t u d e ， 舶q u e n c y ，a n dr e n e c t i o nt e i m i n a ls u c ha so m a p ，d o w nl 印a n d 仃u r l c a t i o n ，f i r e e n s e q u e n c eb o u n 捌e si i lc e n o z o i co ft h es t l l d y 剐_ e ah a v eb e e ni n t e r p r e t e d ，w i l i c h 御e n 锄n e da ss b l 、s b 2 、s b 3 、s b 4 、s b 5 、s b 6 、s b 7 、s b g 、s b 9 、s b l o 、s b l l 、s b l 2 、 s b l 3 、s b l 4 、sb t g b yc o 玎e l a t i n g 诵mw e l ld a t at h e i ra g e sa r er e s p e c t i v e l ya s s i g n e dt 0 1 6 m a 、3 8 m a 、5 5 m a 、8 2 m a 、1 0 5 m a 、1 3 8 m a 、1 5 5 m a 、1 6 5 m a 、1 7 5 m a 、 2 1 m a 、2 3 8 m a 、3 0 m a 、3 2 5 m a 、3 9 4 m a ，e x c e p tt h es b t g d l i c hc 孤n o tb eg i v e na i l e x a c ta g e 。 t h es e al e v e lc h a ng i ei i ls 伽ya r e as h o w sai i s i n gt r e n d ，s i m i l a rt ot h a ti nt h e p e a r lr i v e rm o u t hb a s i n ，a n dc a i lb ed i v i d e di n t 0f i v es t a g e s ，i n c l u d i n g3 0 2 l m a 、 2 l - 1 6 5 m a 、1 6 5 一1 3 8 m a 、1 3 8 5 5 m a 和5 5 m a p r e s e n t t h ed e v e l o p m e n to f s e q u e n e e si i lt l 玲s 仅过ya r e aw e f ec o n t r d l e db ys e al e v e lc h a n 霉r e ，专e c t o 碰cs l 王b s i d e n c e a n dp a l e o g e o 伊a p h i cc o n d i t i o i l s ( s u c h 髂丽d ea j l ds l o wt o p o 聊h yo ft h es l o p e ) ， a n dt h es e q u e n c eb o u l 】d a r i e sc a l lb ec l a s s i f i c a t e di i lt ot h r e eg e n e t i ct ) r p e s ，t h a ti s ( 1 ) t e c t o i l i cu p l i r 锄de r o s i o n ，( 2 ) s e al e v e lf a l la i l dt e c t o i l i cu p l i r ，a i l d ( 3 ) s e al e v e lf a l l t h es y s t e m 缸a c t s 遗t l es e q u e r l c e sw e f ed o m i n a t e db vl o 喃毽t a n ds y s t e mt r a c t s ，a n dt h e t r a l l s g r e s s i v es y s t e m 仃a c t sa n dl l i g h s t a n ds y s t e m s a r ec h a r a c t e r i z e db ya b y s s a l s e d i m e n t s ，w h i c hm a yb es i m i l a rt oc o n d e n s e ds e c t i o n i nc e n o z o i ct h ed e p o s i t i o n a lf a c i e si nt h es t u d ya r e ae x p e r i e n c e dt h es t a g e so f f l u v i a l l a k e ，c o n t i n e n t a l m 碰n et r a n s i t i o n ，c o a s t a l s h a l l o wm 撕n e ，a n dd e e ps e a ， r e n e c t i n gt h el l i s t o 巧o ft e c t o l l i cs u b s i d e n c e 觚du p l i r ，a 1 1 dc a l lb ed i v i d e di n t 0t h r e e l l l 浙江大学博士学位论文南海中北部陆坡盆地沉积特征及海底扇形成条件分析 s t a g e s ：( 1 ) p a l e o g e n e ( c r e t a c e o u s ? ) 一e 砌yo l i g o c e n e ，b e i n gt h er i 衔n gs t a g e ，a n dt h e s e d i m e n t si ns h e l l l l u y i t o n ga n s h au p l i ra 1 1 dt h en o n h e mp a r tw e r ed o m i n a t e db y l a k e s e d i m e n t s ，w h i l et h e a r e as o u t ht 0t h ed o n g s h au p l md e v e l o p e dm a r i i l e s e d i m e n t so fd e e ps e af a c i e s ( 2 ) l a t eo l i g o c e n e e a r l ym i o c e i l e ，m ed e p o s i t i o n a lf a c i e s c h a n g e df 硒mc o n t i n e n t a l - m a r i n et r a n s i t i o nt oc o a s t a l - s h a l l o wm a r i n ea n dd e e ps e a ( 3 ) m i d d l em i o c e n e p r e s e n t ，州c hw a sd o m i n a t e db yd e e ps e af a c i e s t h ep a l e o s l o p e t o p o g r 印h i ce v o l u t i o nc a na l s ob ed i v i d e di nt o 伽e es t a g e s ：( 1 ) e o g e n e ，b e f o r et h e f - o m a t i o no ft h es l o p e ，s h o 谢n gt h et o p o g r a p h i cp a t t e mo fs a g sa l t e m a t e dw i t hu p l i r s ( 2 ) e a r l ym i o c e n e ，t h es l o p eh a df o 肌e d ，b u tt h es a g ss t i l le x i s t e da 1 1 df o 咖e ds l o p e b a s i n s ( 3 ) t h ee n do fe a r l ym i o c e n e ，t h es l o p eb a s i n sl 砌b e e nf h l l yi n f i l l e d ，a n dt h e u i l i f i e dp a t t e mo fc o m i n e n t a ls h e l f s l o p e - a b y s s a lb a s i nf o m e d 。 i ns t u d ya r e at h e r e 、v e r et w os t a g e sw h i c hw e r ef a v o r a b l ef o rt i l ed e v e l o p m e mo f s e d i m e n tg r a v i t yf l o w ，a i l df o 咖e dt h r e et y p e so fs u b m a r i n ef 抽s ( t y p ea ，b ，c ，) a c c o r d i n gt om e i rd i s t 曲u t e dl o c a t i o n t h ef i r s ts t a g e 、v a se a r l ym i o c e n e ，w m c h d e v e l o p e dc o n f i n e ds l o p eb a s i ne n v i r o n m e n t ，觚df o 肿e ds u b m 撕n ef i 觚o f 够p ea t h es e c o n ds t a g ew a sm i d d l em i o c e n et op r e s e 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的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：日期： 浙江大学学位论文使用授权声明 浙江大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权浙江大学研究生部办理。 研究生签名：导师签名： 浙江大学博士学位论文南海中北部陆坡盆地沉积特征及海底扇形成条件分析 上j - 刖声 在石油系统工作期间，作者有幸亲身经历了层序地层学从国外引进、消化和 逐步推广应用的过程，并作为早期的学习者和实践者之一在南海北部陆架含油气 盆地中应用层序地层学理论和方法进行地层对比、沉积相分析和储层评价。 1 9 9 0 1 9 9 9 年在中国海洋石油总公司勘探开发研究中心工作期间，先后完成了珠 江口盆地西部珠三坳陷中新统及以下地层的层序地层研究，对海相地层进行了三 级层序划分并尝试将层序地层学理论应用于早第三纪的陆相地层划分；之后又完 成了南沙万安盆地万安北区块、东海陆架合作区和北部湾盆地等地区的层序地层 学研究和油气资源评价。其中南海珠江口盆地西部珠三坳陷的研究给作者留下深 刻印象，与此同时，南海东部石油公司同事们以及其他研究者相继完成了珠江口 盆地东部珠一坳陷和南部珠二坳陷的层序地层学研究。但由于资料和勘探区块研 究目的等限制，研究主要集中在陆架和上陆坡地区，在总结南海北部边缘的层序 地层学格架和沉积模式时，由于缺少下陆坡和海盆地区的层序地层研究，在体系 域划分和沉积体系形成条件研究方面存在许多不确定性。因此，一直希望有机会 将陆架的新生代层序地层划分和对比向下陆坡和海盆地区延伸，使得建立完整的 南海北部边缘陆架一陆坡一海盆的层序地层格架和沉积模式成为可能。 1 9 9 9 年底调入国家海洋局第二海洋研究所，该所1 9 8 0 一1 9 9 0 年代多次完成 了南海的地质地球物理调查，所积累的南海深水区的丰富地质地球物理资料和丰 硕的研究成果使作者备感欣喜。2 0 0 0 年参加了国家重大基础研究规划( 9 7 3 ) 项 目“中国边缘海的形成演化及重要资源的关键问题 下属课题“中国边缘海形成 演化的动力学机制”的研究工作，在项目专家金翔龙院士和首席科学家李家彪研 究员等的指导和帮助下，使作者有机会从南海形成演化的角度重新审视南海深水 区的沉积演化及其与南海扩张的响应关系等问题。2 0 0 1 年春季考取浙江大学理 学院地球科学系博士生后，又在金翔龙院士、徐世浙院士、杨树锋教授、竺国强 教授、方大钧教授和陈汉林教授等的教诲和指导下进行了系统的理论学习。在论 文研究选题时，作者又萌生了进行南海北部陆坡一海盆深水区层序地层学和沉积 演化研究的想法，得到了导师金翔龙院士的支持和鼓励，并在论文的主攻方向、 研究目标和内容及采用的研究方法等方面给予具体的指导。之后，作者又陆续承 担了南海其他国家专项的相关研究工作，这些专项工作为南海北部深水区的研究 提供了新的地质地球物理资料。 本论文是作者2 0 0 卜2 0 0 4 年开展的南海北部深水区沉积研究的部分成果，主 要包括陆坡一海盆北部的层序地层划分、沉积演化和海平面变化研究，以及海底 扇形成条件分析等。论文的研究实现了作者多年希望能开展南海深水区层序地层 浙江大学博士学位论文南海中北部陆坡盆地沉积特征及海底扇形成条件分析 学和沉积演化研究的愿望，虽然还不能实现建立南海北部边缘层序地层格架的目 标，但至少向目标迈进了一步，可以为建立南海北部边缘完整的层序地层学格架 和沉积模式提供有益的补充，作者也从研究中得到了知识上的拓展和理论上的提 高。由于作者水平有限，加上研究时间短、对比资料较少，论文中难免存在错漏 之处，敬请专家批评指正。 2 浙江大学博士学位论文南海中北部陆坡盆地沉积特征及海底扇形成条件分析 第一章绪论 1 1 论文选题依据及研究目标 1 1 1 选题依据 ( 1 ) 深水陆源碎屑沉积的物质来源主要是陆架上的沉积物通过侵蚀、崩塌 或滑塌，形成重力流、搬运到深水区并沉积，深水区是陆源碎屑沉积物的最终沉 积场所。深水陆源碎屑沉积多属于事件沉积，它反映了物源区气候变化与物源输 入、以及沉积盆地的海平面变化、构造稳定性等。因此，深水陆源碎屑沉积体系 的研究对恢复大陆边缘的古地理和地质演化史等具有重要意义( b o u m aah ，2 0 0 1 ； s h a n m u g a ng ，2 0 0 0 ； s t o wdav ，1 9 8 5 ，2 0 0 0 ) 。 ( 2 ) 世界范围内深水油气勘探开发方兴未艾，据预测，世界未来石油地质 储量的4 0 将来自海域深水区，巴西、墨西哥湾、西非、挪威、英国等国家海域 深水区的石油地质储量将分别占各海域总储量的9 0 、8 9 、4 5 、3 8 、和9 ( 彭 大钧等，2 0 0 4 ) ，由此可见，深水区已经成为石油勘探的重要领域。同时，由于 深水区勘探开发技术和经济风险等原因，寻找大型储集层成为深海油气勘探和开 发的关键和突破点，深水浊积体系是深水油气开发的重要储集层( s t o wdav ， 1 9 8 5 ，2 0 0 0 ； r i c h a r d sm ，1 9 9 8 ； s h a n m u g a ng ，2 0 0 0 ) ，其中海底扇及其相关 深水沉积中的储量占世界碎屑沉积中石油储量1 5 ，在北海盆地和大西洋边缘 的英国和挪威大陆架，早第三纪和侏罗纪的海底扇油田占油气总产量分别为大于 9 5 和大于4 0 ( r i c h a r d sm ，1 9 9 8 ) 。 ( 3 ) 天然气水合物是近年来地学研究的一个热点，也被认为是人类未来的 清洁替代能源。根据目前对天然气水合物的认识，除冻土带等陆地地区外，它主 要分布于海洋水深大于4 0 0 米的深海浅一表层沉积物中，而天然气水合物的形成 和分布与深海沉积的类型和分布直接相关( k e v e n v o l d e nka ，1 9 8 8 ；c o l l e r tt s ，1 9 9 3 ；g o r n i t zv ，1 9 9 4 ；m a c d o n a l dgj ，1 9 9 0 ) 。南海北部陆坡也具备天然 气水合物的形成条件，并且已找到了天然气水合物存在的地球物理证据一拟海底 反射( b s r ) ( 姚伯初，1 9 9 8 ，2 0 0 1 ；祝有海等2 0 0 1 ) 。 ( 4 ) 随着深水区海洋石油勘探开发活动的不断增加，海底工程和通讯设施 等也在快速增加，海底稳定性和海底地质灾害的预测和防治日益引起人们的关 注。南海北部深水区，特别是陆坡区，是海底滑塌、滑坡、大规模重力流形成的 主要场所( 陆成斌等，1 9 9 1 ；陈俊仁等，1 9 9 3 ；寇养琦，1 9 9 0 ；冯志强等，1 9 9 6 ； 吴庐山等，2 0 0 0 ；刘锡清等，2 0 0 2 ) ，对该区的沉积作用的研究是海底地质灾害 研究必不可少的组成部分。 ( 5 ) 南海中北部陆坡区与陆架区一样，在早第三纪发育了一系列由半地堑 组成的凹陷，其中南部隆起上发育的凹陷在早第三纪中期即相继夭折( 黎明碧 浙江大学博士学位论文南海中北部陆坡盆地沉积特征及海底扇形成条件分析 2 0 0 2 ) ，而部分凹陷却持续发育，形成沉积巨厚的陆坡凹陷，如珠二坳陷的白云 凹陷、开平凹陷等。这些凹陷发育陆相一海湾相沉积，其上被晚第三纪的外陆架 和陆坡等沉积的砂泥岩所覆盖，具有良好的油气勘探前景( 刘铁树等，2 0 0 1 ；杨 川恒等，2 0 0 0 ) 。同时，这些陆坡凹陷的存在，使陆坡形态表现为凹陷一凸起相间 的复杂形态，这些凹陷的沉积充填直至填满溢出的过程反映了古陆坡形态的演化 ( 黎明碧，2 0 0 4 ) 。这些盆地( 凹陷) 的地形和沉积环境演化形成了不同阶段海底 扇形成的条件和分布特征，而这些特征对该区油气勘探具有重要意义。 ( 6 ) 南海作为西太平洋最大的边缘海之一，又处于太平洋板块、欧亚板块 和印一澳板块相互作用的交会区，新生代南海经历了裂谷期( 扩张期) 和裂后的 热沉降期( t a y l o rb ，h a y e sde ，1 9 8 0 ，1 9 8 3 ；r uk ，1 9 8 6 ；金庆焕等，1 9 8 9 ； 龚再生等，1 9 9 7 ；金翔龙，1 9 8 9 ，1 9 9 7 ) ，具有被动大陆边缘的构造和沉积特征。 南海北部大陆边缘的沉积直接记录了南海形成和扩张的历史，而目前的南海北部 边缘的新生代层序地层学和盆地沉积充填研究主要集中于陆架和上陆坡的含油 气盆地，下陆坡和陆坡一海盆过渡带尚未开展系统的研究和对比。因此，研究南 海北部陆坡一海盆北部的沉积特征和演化及其对南海扩张的响应等，可以为建立 完整的南海被动大陆边缘沉积格架提供重要补充，也为南海的构造和扩张历史等 科学问题的研究提供直接证据。 1 1 2 研究目标 ( 1 ) 对南海中北部陆坡一海盆北部第三纪以来沉积进行层序地层划分与对 比，为建立南海北部陆架一陆坡一海盆的完整的层序地层格架，研究南海被动大陆 边缘层序地层学模式提供资料； ( 2 ) 分析南海中北部陆坡区沉积充填特征、沉积演化和海平面变化，以及 晚第三纪南海中北部古陆坡形态演变，为研究南海形成演化和南海扩张在北部陆 缘的响应提供依据。 ( 3 ) 在上述研究的基础上，分析南海北部陆坡海底扇的形成条件和分布特 征，为该区的深水油气勘探和开发提供依据。 1 2 主要研究内容 1 陆坡一海盆层序地层划分与对比 通过对多道地震等资料的解释，结合北部珠江口盆地的钻井资料和陆坡地区 0 d p l 8 4 航次的钻探成果，对陆坡盆地和海盆北部的新生代沉积进行层序划分与对比； 2 陆坡区沉积充填特征、沉积环境和海平面变化 在层序地层研究的基础上，重点对陆坡区的沉积充填、沉积环境进行分析， 研究南海中北部陆坡沉积演化和晚渐新世以来的海平面变化，并对区域构造演 化、海平面的变化对层序发育的影响进行分析； 3 南海中北部海底扇形成条件分析 在层序地层学研究和陆坡沉积充填研究的基础上，对陆坡区凹陷的充填一溢 4 浙江大学博士学位论文 南海中北部陆坡盆地沉积特征及海底扇形成条件分析 出旋回进行对比研究，结合生物地层、生物礁发育和海平面变化特征等，恢复陆 坡地区晚第三纪古陆坡形态演变，进行陆坡古环境、古地理和沉积作用分析，研 究不同时期海底扇形成条件和分布特征。 1 3 采用的技术路线和方法手段 1 研究思路和技术路线 本次研究主要是针对现有的多道地震资料，应用层序地层学理论和方法，根 据地震反射特征和反射终止特征所反映的地层接触关系，进行层序界面的识别， 并进行层序的横向追踪对比，与有井资料标定的剖面进行对比，确定层序界面的 类型和年龄。在层序范围内，进行地震相和沉积体系研究，确定体系域及其分布， 分析沉积环境。在此基础上，研究南海中北部陆坡一海盆区的沉积充填特征、沉 积演化和海平面变化，以及古陆坡形态的演变过程，分析不同沉积时期沉积作用、 海平面变化和古地理条件对海底扇形成的控制作用。同时对深水区层序界面特 征、形成条件和识别标志和层序的发育特征进行探讨。 2 采用的主要研究方法和技术手段 ( 1 ) 层序地层学方法 层序地层学方法通过对不整合面( 或可与之相对比的整合面) 的识别和对比， 对地层进行划分和对比，建立在地震、钻井和露头资料的基础上，其地层格架具 有等时性，有效地避免了传统地层对比方法中的穿时现象，同时，层序地层划分 与对比是建立在全球海平面升降曲线的基础上，为准确进行古环境恢复研究、进 行远距离地层层序对比提供了有利条件。 ( 2 ) 地震资料的特殊处理 本次研究采用的地震特殊处理包括提高分辨率处理、叠前深度偏移和波阻抗 反演等，目的是尽可能提取地震资料中的地层、岩性等方面的信息，提高地震相 分析的准确性，为古环境、古地理和海底扇的识别等研究奠定基础。 1 4 论文的资料基础 本次研究所用的数据资料主要包括国家海洋局第二海洋研究所在研究区主 持或与其他研究机构合作完成的调查航次所获得的多道地震数据等地质地球物 理资料。主要航次包括：1 9 8 7 年完成的中德南海地球科学研究合作项目s 0 4 9 航 次；2 0 0 1 年国家重点基础研究规划( 9 7 3 ) 项目“中国边缘海形成演化及其重大 资源的关键问题”南海地球物理航次；以及2 0 0 4 年完成的有关国家专项南海地 震调查航次。此外，还有部分其他南海调查项目获得的地质地球物理资料。用于 层序界面和层序划分对比以及沉积环境分析的钻井资料主要为o d p 南海航次的 钻孔资料和相关研究成果以及南海北部陆架石油和天然气勘探获取的部分钻井 资料。地震测线和井位分布图见图卜1 。 浙江大学博学位论文南海中北目玷坡盆地沉轵特征及海底扇形成条件分析 蝌露寻舌on最蝌尊蝌爵蛞蝠芒m氓螂再帮嚣嚣蝠翠导最g逍子匝一 匪唰革枯括品暂磊嵝冒一土匝 浙江大学博士学位论文南海中北部陆坡盆地沉积特征及海底扇形成条件分析 第二章国内外相关研究现状 深海海底的沉积物和沉积过程一直是海洋沉积研究关注的重要领域，但是， 由于地球物理探测、钻探、取样等技术和经济方面的限制，深水沉积研究相对滞 后，关于深海沉积作用、沉积过程及其沉积体系等方面仍在不断探索中。近年来， 大洋钻探和深水油气勘探、大洋矿产勘查等为深海研究提供了丰富的样品和资 料，同时由于层序地层学等理论的应用，深水沉积研究取得了快速发展。由于研 究区晚第三纪以后基本处于陆坡一海盆的半深海一深海环境，相关研究的进展为本 次研究提供了丰富的对比和参考资料。本章仅对深水陆源碎屑沉积作用和深水盆 地低水位体系域的主要沉积体一海底扇，以及层序地层学研究的现状和新进展作 简要回顾。 2 1 深水陆源碎屑沉积 深水区主要沉积作用包括：水体中细粒悬浮颗粒沉积、沉积物重力流( 陆源 碎屑沉积) 、底流和地转流作用、化学和生物沉淀。其中与深水陆源碎屑沉积相 关的主要是沉积物重力流、底流和地转流作用，重力流是形成陆源碎屑沉积的主 要沉积作用，它将沉积物从陆架搬运到陆坡和海盆深水区并形成陆源碎屑沉积体 系；底流和地转流主要是对沉积物进行再搬运和改造作用，也称为深水牵引流。 在我国习惯将重力流沉积和深水牵引流沉积统称为深水异地沉积( 郭成贤，2 0 0 0 ； 李东海，2 0 0 2 ) 。深水牵引流沉积是近年来深海沉积、现代大洋环流和全球变化 等研究关注的领域，但由于地质历史时期形成的深水牵引流沉积难以识别并与重 力流沉积区别，因此，深水牵引流沉积的识别标志和形成机理等方面仍存在许多 争议。 2 1 1 沉积物重力流沉积作用 沉积物重力流的形成机制、搬运和沉积过程是深海陆源沉积体系分布和沉积 相解释的基础，因此，沉积物重力流的分类研究引起了沉积学家的广泛重视，相 继提出了不同的分类方案。d o t t ( 1 9 6 3 ) 根据沉积物重力流的流变学特征首次 提出了沉积物重力流的分类；m i d d l e t o n 等( m i d d l e t o n h a m p t o n ，1 9 7 3 ) 根 据沉积物重力流中沉积物颗粒间的支撑机制进行了分类；l o w e ( 1 9 7 9 ) 综合沉 积物重力流的流变学和支撑机制提出了分类方案；近年来，随着对浊流等研究的 进展，一些学者对沉积物重力流的分类提出了修改( s h a n m u g a m ，2 0 0 0 ) 。但目前 广泛使用的沉积物重力流类型的术语是m i d d l e t o n 等提出的的分类方案，根据 颗粒间的支撑机制，将沉积物重力流分为四种类型：浊流、液化沉积物流、颗粒 流和碎屑流。 7 浙江大学博士学位论文 南海中北部陆坡盆地沉积特征及海底扇形成条件分析 但是，这种仅仅依据沉积物支撑机制的分类在理论和使用中也存在一定的问 题，首先一种沉积物重力流运动过程中可能包含不止一种支撑机制；同时这个分 类主要是针对搬运过程，而沉积物沉积过程没有考虑；另外，目前研究还无法从 沉积物记录中识别搬运机制，沉积物记录更多的是反映沉积过程。为此，l o w e ( 1 9 7 9 ) 根据沉积物一流体混合物的流变学特征将沉积物重力流首先分为两类： 具流体性的流体流和具塑性的碎屑流，同时根据沉积物支撑机制将m i d d l e t o n 等分类的四种类型进行了归类，并增加了介于流体流和碎屑流之间的液化流。这 种分类由于考虑了沉积物重力流的流变学特征，为研究沉积物重力流的运动过程 奠定了基础，但提出将碎屑流与流体流平行为两大类的作法，并未被广泛采用。 最近，s h a n m u g a m ( 2 0 0 0 ，2 0 0 2 ) 提出将沉积物重力流划分为两大类：牛顿流和 塑性流，并综合考虑了高密度浊流和低密度浊流特征，同时将碎屑流分为沙质碎 屑流和泥质碎屑流。p r a b i rd a s g u p t a ( 2 0 0 3 ) 通过对流体机制的研究，对沉积 物重力流的概念和运动机制提出了质疑。尽管后来的各种分类更多考虑了沉积 物重力流流体运动特征和沉积记录研究的新成果，但m i d d l e t o n 等提出的四种 沉积物重力流基本类型仍被大多数研究者采用。 2 1 2 沉积物重力流沉积研究新进展 在上述沉积物重力流类型中，浊流和碎屑流是深海陆源沉积中最常见的，也 是研究最深入的。近年研究进展主要体现在以下几个方面： 浊流的流变学特征以及基于水槽实验和流体动力学理论的数值模拟研究取 得长足发展。最近有的学者将浊流归入牛顿流体( s h a n g 舢g 鲫，2 0 0 0 ) ，这种划 分反映到重力流的数值模拟研究中，导致了一些不同的浊流和碎屑流动力学模 型，如浊流体运动过程中是否具有分层性等；浊流的水槽和数值模拟主要体现在 局限盆地浊流形成机制、运动过程和沉积特征( b e nk n e l l e r ，1 9 9 5 ，2 0 0 0 ：p a r k g ，2 0 0 l ；t o n i o l oh o r a c i o ，2 0 0 3 ，及个人通讯) ，以及涌流型浊流的形成过程 模拟( 张春生等，2 0 0 2 ) ；碎屑流水槽模拟研究主要集中于运动过程，特别是流 动过程中基质的作用及其变化对碎屑流的影响，以及沉积层序等( s h a n g 舢g a m ， 2 0 0 0 ) ；与此同时，重力流中各种类型的转换也被研究者进一步强调( p r a b i r d a s g u p t a ，2 0 0 3 ) ，认为在重力流的运动过程中，各种流类型之间可以互相转换， 同一重力流中的不同部分可以表现出不同的流体类型。尽管目前的研究还难以从 沉积记录中识别重力流沉积物的搬运过程和其中的可能的变化，但是考虑这些过 程转换将有助于对陆源碎屑沉积模型和沉积相的解释。 对过去认识的浊流沉积进行重新评价。新近的综合研究表明，自然界中标准 的浊流层序沉积很少，以前一直认为是保存的原因，最近，有学者提出这可能是 地质过程的真实反映，即自然界中的浊流沉积并没有原来认为的那么普遍，而更 多的沉积层序可以用碎屑流沉积作用予以解释，碎屑流沉积产物在形态和粒序特 征和组成的旋回，及其特有的沉积构造可以解释许多原来认为的浊流沉积体 8 浙江大学博士学位论文南海中北部陆坡盆地沉积特征及海底扇形成条件分析 ( s h a n g 舢g 硼，1 9 9 5 ，1 9 9 6 ) 。同时对完整鲍玛层序的存在和适用性也提出了质 疑( 张兴阳等，2 0 0 1 ；s h a n g m u g a m ，2 0 0 2 ) 。对深海块状砂岩、大型涌流型浊流 沉积和细粒浊流沉积等的成因研究也取得了重要进展( s t o wdav ，2 0 0 0 ) 。 提出了局限盆地浊流沉积模式。在对墨西哥湾深水区由于岩盐上拱作用形成 的陆坡局限盆地( p r a t h e rbe ，1 9 9 8 ，2 0 0 0 ) 和法国a n n o t 砂岩( w i l l i a mm c c a f f r e y ， 2 0 0 l ；s i n c l a i rhd ，2 0 0 2 ) 等浊流沉积的结构、构造、沉积环境、沉积作用和 古地理研究的基础上，结合水槽试验和数值模拟研究成果，提出了局限盆地的浊 流沉积模式( s i n c l a i rhd ，2 0 0 2 ) 和局限盆地浊流沉积作用过程和沉积分布的 控制因素。 2 2 深水陆源碎屑沉积体系分类 随着深海浊流沉积研究的日益深入，和石油工业对深水沉积的储层的勘探不 断取得成功，世界范围内深水沉积体系研究成为沉积学和石油勘探研究的热点， 各种深水沉积体系、相模式相继提出，深水沉积体系的分