乔博，张昌民，李少华，杜家元

珠江口盆地白云凹陷11.7～10.5Ma多期次水道特征研究

乔博1，张昌民1，李少华1，杜家元2

（1长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室；2中国海洋石油总公司深圳分公司）

在珠江口盆地白云凹陷，11.7～10.5Ma发育有浅层水道。在主水道中识别出三期次一级的水道。三期水道内部充填结构简单，第一期水道以侧积为主，第二期和第三期水道以加积为主。在相干体基础上做沿层切片来反映三期水道的整体形态，这三期水道的平面形态不同，第一期水道往下游逐渐变宽，第二期水道基本顺直，第三期水道往下游逐渐变窄。通过三期水道的时空演化可以看出，该水道整体上是从西向东迁移。水道的发育主要是受到古地形的影响，此外，海平面变化和沉积物供给是控制该水道发育的重要因素。

珠江口盆地；白云凹陷；水道沉积；沉积特征；沉积演化；古地貌

随着三维地震技术的发展，深水勘探在最近几十年中得到迅猛的发展。水道是深水沉积中的重要元素，作为运移通道，它将大陆架上的沉积物搬运到深水地区［1-6］。通过地震剖面，可以看出水道在平面的几何形态上与河道相似，也拥有一些类似于河道的特征，如点坝、侧向加积体和阶地等。

目前，对于深水地区的水道研究仍主要集中在浅层［7］，深层的水道由于受到地震分辨率和压实作用的影响，其特征并不明显。切割—充填现象在水道中非常常见，在主水道中通常发育有多期小水道，可将之定义为次一级水道。本文以珠江口盆地白云凹陷11.7～10.5Ma多期次水道为例，重点解剖浅层水道的内部特征、外部形态与演化，以及控制因素。

1 区域地质概况

白云凹陷位于珠江口盆地珠二坳陷的深水区，北接番禺低隆起，南至南部隆起带，西连云开低凸起，东邻东沙隆起（图1），总体上为东西走向，水深为200～2000m，面积约为2×104km2，是珠江口盆地面积最大、沉积最厚的凹陷，同时也是盆地的沉积和沉降中心。研究区位于白云凹陷的中部。从始新世到上新世，白云凹陷先后发育了以湖相、三角洲—河流沼泽相为主的文昌组、恩平组陆相地层，大规模的三角洲和滨岸相的珠海组，以及珠江组、韩江组、粤海组和万山组的海相地层（图2）。

图1 白云凹陷及研究区的位置

图2 珠江口盆地地层柱状简图

在中新统珠江组、韩江组和粤海组中共识别了15个层序界面,分别为23.8Ma、21Ma、18Ma、17.5Ma、17.1 Ma、16.5 Ma、15.5 Ma、14.8 Ma、13.8 Ma、12.5 Ma、11.7 Ma、10.5Ma、8.5Ma、6.3Ma和5.5Ma，还有一个最大海泛面18.5Ma（图3）。本文重点论述11.7～10.5Ma的水道沉积特征，11.7～10.5Ma对应于韩江组上段，该段沉积以三角洲、浅海陆棚为主。

2 内部结构

对水道的刻画主要包括两个方面：一是内部结构，二是外部形态及演化。水道内部结构的研究主要是通过地震剖面观察其内部样式和结构，明确水道内的侵蚀、侧积和充填方式［8-9］。

图3 珠江口盆地中新统层序划分

在11.7～10.5Ma，研究区的主水道内部发育有三期小水道（图4）。在图4的A—A′剖面中：第一期水道不发育；第二期水道受到第三期水道的侵蚀和影响，内部特征不明显；第三期水道发育完整。在B—B′剖面中：第一期水道发育，对基底进行侵蚀；三期水道整体上是向右侧迁移。在C—C′剖面中：三期水道发育完整；在第二期水道的左侧翼部和第三期水道的底部有黑色的强反射点。在D—D′剖面中：第三期水道逐渐消亡；第一期和第二期水道发育。研究区中的主水道并没有像通常的水道那样拥有明显的侵蚀基底、内侧天然堤、外侧天然堤和轴部河道四大要素，它主要只包括侵蚀基底和轴部河道，天然堤不发育，以侧积、加积沉积为主，内部结构较为简单。第一期水道表现为从左向右的侧积，第二期和第三期水道以加积为主。

整体上来说，随着时间的推移，第一期水道规模逐渐增大，宽度变宽，深度也逐渐增大。第二期水道是这三期水道中规模最大的，只是它的内部特征受到第三期水道的改造，越往南其受到的影响越小，内部特征越明显。第三期水道是这三期水道中最完整的，其规模整体上逐渐变小，内部充填特征也从最初的复杂逐渐变得简单。

3 外部形态及演化

图4 研究区层序界面SB11（11.7Ma）往上10ms的均方根属性图和四个位置地震剖面

在对水道的内部结构刻画之后，水道的外部形态雕刻及时空演化就成了水道研究的另一个重要方面。对水道外部形态进行刻画的方法很多，如作沿层属性图、层间属性图和切片图等［10-12］。

对研究区11.7～10.5 Ma期间形成的水道，笔者也尝试了多种方法，最终选定在相干体的基础上做沿层切片来刻画水道的形态。具体方法是，首先对整个水道体做出相干体，再以三期水道的基底面为起始界面，向上做沿层切片。其中底界面的沿层切片最能反映每一期的水道形态（图5）。从切片图上可以看出：第一期水道北部窄，往南逐渐变宽，而且水道从北向南发育时逐渐往西侧迁移（图5a）；第二期水道整体上是近南北走向，宽窄基本一致，往南略微变宽（图5b）；第三期水道为北西至南走向，水道越往南越窄（图5c）。

对水道形态的刻画，只是针对某一特定时期，它可准确反映出该时期水道的位置和形态，但要研究其时空演化，还需要在此基础上，对不同时期水道的形态进行分析［13-15］。将三期水道叠合起来，可以清晰地看出这三期水道的演化过程（图6）。三期水道的弯曲度都不大，第一期和第三期略微弯曲，第二期基本顺直。三期水道整体上是从左往右迁移。

4 控制因素

水道的形态和演化受到很多因素的影响，如古地貌、海平面变化、构造运动和断层活动、气候和自生因素等［16-20］。

水道的发育首先受控于古地貌。古地貌引导了水道中的流体，它会对水道中流体的方向、速度、容量等产生影响，进而决定水道的形态和发育［19-20］。在深海环境中，进行古地貌的恢复，不用考虑剥蚀的影响，而只需要考虑压实。有的时候虽然没有进行压实恢复，但是时间构造图还是能反映当时的古地貌，大致反映出当时的地形起伏。通过研究区附近水道的时间构造图（图7）可以看出，在研究区的西南角确实有沟槽发育，这和第一期水道的位置基本重叠，反映了该水道至少在刚开始是受到当时古地貌的强烈控制的。

此外，在11.7～10.5Ma，研究区并无大的构造运动和气候变化，这两个因素对水道的发育基本没有影响。海平面变化和自生因素（沉积物供给）则成为两个主要的影响因素。

图5 研究区三期水道底界面沿层切片图

图6 研究区三期水道叠合演化图

（1）海平面变化

在海洋沉积学研究中，海平面变化（海平面上升/下降、上升/下降的持续时间、上升/下降的幅度）是深水沉积的首要影响因素，它通过影响可容纳空间的增减及可容纳空间的变化速率来影响沉积物向盆地方向的供给，进而综合控制沉积体系的发育。

在11.7Ma时，海平面在该界面上下有独特的变化特征（图8）：12～11.7 Ma时，海平面小幅下降；11.4Ma时出现11.7～10.5Ma层序中的最大海泛面；11.7～11.4Ma时，海平面迅速上升，从-90 m左右上升到-40m左右，上升幅度大、时间短、速度快；11.4～10.5Ma时，海平面下降，从-40m左右又下降到-95m左右，下降幅度大，但是时间长，速度相对较慢。在海平面大幅缓慢下降过程中，陆架上的沉积物能够充分地往盆地方向搬运，最终在水道中沉积下来，对水道予以充填。

图7 研究区附近水道的时间构造图

（2）自生因素（沉积物供给）

沉积物供给也是控制深水沉积的重要因素。研究区中的水道位于11.7Ma时的陆架坡折以下，远离古珠江三角洲（图9a），古珠江三角洲对水道的沉积物质供给相对比较匮乏。11.7～10.5Ma，白云凹陷整体上为浅海陆棚相，甚至半深海相、深海相，而且通过距离该水道最近的A井11.7～10.5Ma时段的测井曲线，可以看出该时期主要以泥质沉积为主（图9b）。这些特征均表明在该水道中的沉积物主要是泥质，并以加积充填方式为主。

图8 珠江口盆地海平面升降曲线

5 结论

（1）在11.7～10.5Ma珠江口盆地白云凹陷发育的浅层水道中，发现有三期、次一级的水道，这三期水道内部的充填方式以侧积和加积为主，其中第一期水道主要为侧积，第二期和第三期水道主要为加积。

（2）通过将三期水道叠合，发现水道整体上是从西向东迁移。

（3）古地貌对于11.7～10.5 Ma的水道发育起到决定性的作用。此外，海平面变化和沉积物供给也是研究区内水道的两个主要影响因素。在11.7Ma之后海平面缓慢下降时期，水道逐渐形成并被充填，该水道远离古珠江三角洲，并位于陆架坡折以下，因而水道沉积物供给匮乏；水道内充填偏泥质，且多以加积方式沉积下来。

图9 研究区附近（白云凹陷）11.7～10.5Ma的沉积表征

（4）浅层水道的研究可为深层水道的研究提供更多的指导和借鉴。

［1］袁圣强，吴时国，赵宗举，等.南海北部陆坡深水区沉积物输送模式探讨［J］.海洋地质与第四纪地质，2010，30(4)：39-48.

［2］姚根顺，袁圣强，马玉波，等.琼东南华光凹陷深水重力搬运沉积体系及其油气勘探［J］.地球科学——中国地质大学学报，2009，34(3)：471-476.

［3］Wynn R B，Cronin B T，Peakall J.Sinuous deep-water channels：Genesis，geometry and architecture［J］.Marine and Petroleum Geology，2007，24（6）：341-387.

［4］林畅松，刘景彦，蔡世祥，等.莺一琼盆地大型下切谷和海底重力流体系的沉积构成和发育背景［J］.科学通报，2001，46(1)：69-72.

［5］李磊，王英民，张莲美，等.南海北部白云深水区水道与朵体沉积序列及演化［J］.海洋地质与第四纪地质，2009，29(4)：71-76.

［6］袁圣强.南海北部陆坡区深水水道沉积体系研究［D］.北京：中国科学院海洋研究所，2009：9-27.

［7］刘军，庞雄，颜承志，等.南海北部陆坡白云深水区浅层深水水道沉积［J］.石油实验地质，2011，33(3)：255-259.

［8］Kane I A，Kneller B C，Dykstra M，et al.Anatomy of a submarine channel-levee：An example from Upper Cretaceous slope sediments，Rosario Formation，Baja California，Mexico［J］.Marine and Petroleum Geology，2007，24（6/9）：540－563.

［9］Deptuck M E，Steffens G S，Barton M，et al.Architecture and evolution of upper fan channel-belts on the Niger Delta slope and in the Arabian Sea［J］.Marine and Petroleum Geology，2003，20（6/8）：649-676.

［10］袁圣强，曹锋，吴时国，等.南海北部陆坡深水曲流水道的识别及成因［J］.沉积学报，2010，28(1)：68-75.

［11］吕彩丽，吴时国，袁圣强.深水水道沉积体系及地震识别特征研究［J］.海洋科学集刊.2010，50：40-49.

［12］付彦辉，吕福亮，袁圣强，等.琼东南盆地陆坡区深水浊积水道的地震相特征［J］.热带海洋学报，2009，28(4)：87-92.

［13］Deptuck M E，Sylvester Z，Pirmez C，et al.Migration-aggradation history and 3-D seismic geomorphology of submarine channels in the Pleistocene Benin-major Canyon，western Niger Delta slope［J］.Marine and Petroleum Geology，2007，24（6/9）：406－433.

［14］Di Celma C N，Brunt R L，Hodgson D M，et al.Spatial and temporal evolution of a Permian submarine slope channel-levee system，Karoo basin，south Africa［J］.Journal of Sedimentary Research，2011，81（8）：579-599.

［15］Gee M J R，Gawthorpe R L，Bakke K，et al.Seismic geomorphology and evolution of submarine channels from the Angolan continental margin［J］.Journal of Sedimentary Research，2007，77（5）：433－446

［16］袁圣强，吴时国，姚根顺.琼东南陆坡深水水道主控因素及勘探应用［J］.海洋地质与第四纪地质，2010，30(2)：61-66.

［17］Ardies G W，Dalrymple R W，Zaitlin B A.Controls on the geometry of incised valleys in the basal quartz unit(lower Cretaceous)，western Canada sedimentary basin［J］.Journal of Sedimentary Research，2002，72（5）：602-618.

［18］Saller A，Dharmasamadhi I N W.Controls on the development of valleys，canyons，and unconfined channel-levee complexes on the Pleistocene slope of East Kalimantan，Indonesia［J］. Marine and Petroleum Geology，2012，29(1)：15-34.

［19］Straub K M，Mohrig D C，Buttles J，et al.Interactions between turbidity currents and topography in aggrading sinuous submarine channels：A laboratory study［J］.Geological Society of America Bulletin.2008，120(3/4)：368-385.

［20］Twichell D C，Cross V A，Hanson A D，et al.Seismic architecture and lithofacies of turbidites in Lake Mead(Arizona and Nevada，USA)，an analogue for topographically complex basins［J］.Journal of Sedimentary Research，2005，75(1)：134-148.

编辑：张跃平

Feature of the 11.7-10.5Ma Multi-phase Shallow Water Channels in Baiyun Sag,Pearl River Mouth Basin

Qiao Bo,Zhang Changmin,Li Shaohua,Du Jiayuan

The 11.7-10.5Ma Shallow-water channels are developed in Baiyun Sag,Pearl River Mouth Basin.Three phases of the secondary channels are identified in main channels.These secondary channels are of simply filling architectures.The fillings of the first phase channels are characterized by lateral accretion and the fillings of the second and the third phase channels by aggradation.Based on the coherence cubes,the entire shapes of the three phases of channels are reflectd by the thin sections along a layer.These phases of channels display different plane shapes.The first one is getting wide to down stream,the second one is nearly straight,and the third one is getting narrow to down stream.In the spatial and temporal evolutions,the three phases of channels show that the main channels generally migrate from the west toward the east.The development of channels is closely affected by the paleotopography.Besides, sea level changes and sediment supply are the important factors influencing development of the channels.This research result of the shallow-water channels is helpful to improve the research of deep-water channels.

Shallow water channel;Channel sediment;Sedimentary evolution;Paleotopography;Baiyun Sag;Pearl River Mouth Basin

P736.21

A

10.3969/j.issn.1672-9854.2013.04.010

1672-9854(2013)-04-0069-06

2013-06-25；改回日期：2013-09-05

本文受国家“十二五”重大专项“白云北坡陆架坡折带地层岩性油气藏的识别和预测”（编号：2011ZX05023-002-007）资助

乔博：1987年生，现为长江大学在读博士研究生，研究方向为沉积学与层序地层学。通讯地址：434023湖北省荆州市长江大学东校区904信箱

Qiao Bo：male,D Sc degree in progress at Yangtze University.Add:Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources of the Ministry of Education,Yangtze University,Jingzhou,Hubei,434023,China