杨 璐，王英民，何 敏，陈维涛，徐少华，卓海腾，王星星，李文静

[1.浙江大学 海洋学院，浙江 舟山 316021； 2.中国石化 石油物探技术研究院，江苏 南京 211103； 3.中海石油(中国)有限公司 深圳分公司，广东 深圳 518000； 4.重庆科技学院 复杂油气田勘探开发重庆市重点实验室，重庆 401331]

自20世纪50年代浊流发现以来[1]，深水重力流成因机制及深水扇沉积模式一直是深水研究的热点和难点。自Bouma[2]建立经典浊流垂向沉积序列以来，Normark[3]、Mutti和Ricci[4]和Walker[5]先后建立了现代扇舌模式、古代扇模式和综合扇模式。但由于其过于简化沉积过程，一些学者扩大了研究范围，尝试从沉积的控制因素及成因机制方面来认识深水扇，Vail等[6]从层序地层学概念出发，强调相对海平面变化对深水沉积体系的控制；Reading和Richards[7]基于沉积物粒度和供源体系将深水扇划分为12种类型；Stow和Mayall[8]认为应从沉积环境出发建立沉积模式；现代学者则更多的从“源-汇”角度解释深水扇的成因机制，着重探讨陆架边缘三角洲对深水扇沉积特征的影响。但无论哪种模式，都专注于同一时期深水扇的形成过程[9-11]，且过于强调海平面变化、物源供给、沉积环境等单一的宏观因素对扇体的控制。虽然越来越多的学者认识到海洋水动力对三角洲沉积物的改造[12]和相应深水扇的发育有至关重要的影响[13]，但其在时序相邻的两体系域深水扇沉积体系的转化中所起的作用仍不十分清楚。此外，低位域和强制海退体系域的划分标准及两体系域内深水扇沉积过程的精细刻画与对比尚有欠缺。对模式转变过程和成因的探讨不但可以深化扇体的沉积机理、搭建源区与深水响应的联系，还可以为深水油气勘探提供良好的储层预测。

本文以白云凹陷13.8 Ma上下的低位域和强制海退体系域为例，利用三维地震剖面、均方根振幅属性和陆架至深水区的4口钻测井资料，对两体系域的深水扇沉积特征展开研究，旨在：①详细阐述低位域和强制海退体系域的划分识别依据；②刻画13.8 Ma前后两体系域内深水扇的内部结构、平面展布、发育规模及供源体系的特征；③详细对比两体系域间深水扇沉积过程的差异，并分析其时空演化的主要控制因素。

1 区域地质概况

珠江口盆地位于华南被动大陆边缘，是南海北部大陆架和陆坡上的一个大型新生代沉积盆地，整体呈现南北分带，东西分块的构造格局，白云凹陷是南部坳陷带中的一个次级凹陷(图1)[14-18]。珠江口盆地中新统按年代可划分为7个三级层序，其中有6个层序都在古地理位置较低的白云凹陷发育大型深海扇[14-15]。自23.8 Ma使陆架坡折带由白云凹陷南侧突然跃迁到凹陷北坡的“白云运动”以来，构造条件稳定，断裂发育较少，凹陷的持续沉降使其一直为稳定的深水环境，是古珠江水系的主要沉积中心，为深水沉积的研究奠定了基础[10-11]。

图1 珠江口盆地白云凹陷位置及水深分布Fig.1 Location and bathymetric map of the Baiyun Sag,Pearl River Mouth Basin

13.8 Ma全球气候变冷，南极冰盖增加，珠江口地区三级海平面与全球海平面变化一致，均大幅快速下降[14]。前人对SQ13.8(层序13.8，13.8～12.5 Ma界面之间的层序)低位域深水扇体多有研究：从层序地层学[15]和源-汇的角度[11,16]分别探讨陆架坡折带演化和陆架边缘三角洲对深水扇体展布和沉积物组成的限制；通过对源-汇和流体性质的分析提出低位深水扇的幕式线源供给模式[10]；以及通过合成地震记录和地震剖面响应特征，对深水扇体内部结构和识别特征的分析[18]。此外，SB13.8(层序界面13.8，13.8 Ma时形成的层序界面)之下强制海退体系域内陆架边缘三角洲的识别和沉积特征虽已有研究[17,19-20]，但截至目前，该体系域内深水扇的发育特征还未有专门报导。在前人对SQ13.8 低位域详细研究的基础上，本文重点探讨了其下强制海退体系域深水扇的发育特征，并对13.8 Ma上下两体系进行沉积过程之间的对比，分析其主控因素。

2 研究结果

2.1 体系域划分依据

层序地层学发展过程中演化出许多层序划分模式[21-23]。Catuneanu[24]总结前人划分依据及主控因素的基础上，更新并进一步厘定了这些概念，将一个三级相对海平面旋回内的体系域四分为低位域(LST)、海侵域(TST)、高位域(HST)以及强制海退体系域(FSST)(图2)。

FSST受相对海平面下降限制，不论沉积物供给充足与否，均发生强制性的向海退却[24]，通常具有快速进积体和近岸区滨岸砂体，连续滨面沉积分离带、三角洲平原的缺失、陆上不整合向海下倾等可作为辅助判断标准[24]。LST为相对海平面上升时期，沉积物供给速率大于海平面上升速率所造成的沉积性海退，其沉积过程以低速加积和进积为主，除最早期滨面沉积的突变外，多具有底渐变特征，可能具有可识别顶积层的陆架边缘三角洲[24]。

实际应用中，学者们更多将滨线迁移轨迹作为区分FSST和LST的有效工具[19,20,25-26]。研究区内的FSST以层序界面(SB13.8)和强制海退底界面(BSFR)为界，具有斜交型前积反射，滨线轨迹向盆地下倾方向迁移，在陆架边缘处形成缺失顶积层的典型双向减薄的陆架边缘三角洲(图2a)，主物源最前端易形成深水扇体系(图3)。LST以层序界面(SB13.8)和最大海泛面(MRS)为界，在沉积物供给充足处具有“S”型前积反射，前积层多与顶积层同时发育，整体构成向盆地上倾方向迁移的滨线轨迹(图2b)，在远离主物源处则多上超于层序界面之上，形成低位楔。

图2 珠江口盆地白云凹陷低位域与强制海退体系域区分图Fig.2 Division of LST and FSST in the Baiyun Sag,Pearl River Mouth Basina.强制海退体系域的相对海平面变化曲线，MM′为该体系域对应的典型剖面；b.低位域的相对海平面变化曲线，NN′为该体系域对应的典型剖面(MM′,NN′的具体位置见图1)

在顺物源的地震剖面上，SB13.8有效分割了两个基准面旋回的沉积层(图2)，陆架区表现为削截不整合面，向海表现为超覆界面，上、下陆坡地层分别上超、下超其上。垂直物源的剖面上可见波动的河流侵蚀或沉积过路的界面特征，BSFR上下地层在远离河口处平行于该界面展布，靠近河口处则多通过冲刷削截下伏地层，并与上覆三角洲前积层呈下超接触。MRS在陆上与下伏地层呈整一接触，上覆地层上超其上，向海则为低位期深水扇的包络面，界面波动较大。

2.2 FSST深水扇沉积特征

FSST时期三角洲主物源位于研究区西部的陆架边缘，发育向海陆两侧双向减薄的陆架边缘三角洲，地震剖面上显示为典型的前积反射构型，前积层向海逐层变陡增厚，下部振幅较强、稳定且延伸较远、内部结构清晰，而上部振幅中等、连续性较差、内部结构杂乱，多发生小范围重力滑塌(图3c)。主河口西侧W1井的GR曲线上可见FSST有3期以中、细砂岩为主的顶突变、底渐变的反旋回，对应于地震剖面上三期垂向叠置的前积朵体(图4)。均方根(RMS)振幅属性图上可见三角洲前缘有振幅强弱相间的条带状特征，整体呈现向海凸出的非对称圆弧形态，且西侧与陆架坡折交角大，东侧交角小，是不对称浪控三角洲的典型特征(图3b)。

图3 珠江口盆地白云凹陷强制海退体系域沉积相和典型剖面Fig.3 Sedimentary facies map and typical seismic profile of FSST in the Baiyun Sag,Pearl River Mouth Basina.FSST均方根振幅属性，该值越强代表上、下两层岩性差异越大；b.FSST简化的沉积相；c—e.典型剖面地震属性，位置见图3a,b

图4 珠江口盆地白云凹陷W1—W4测井曲线、岩性特征及沉积响应Fig.4 Well logs,lithological characteristics and sedimentary responses of W1-W4 in the Baiyun Sag,Pearl River Mouth Basin

三角洲东侧有片状强振幅反射，应为陆架区广泛发育的陆架砂席，砂席和三角洲主物源下方均有小范围强振幅富砂滑塌，后者通过水道供给形成了两个小型深水扇朵体，分别位于主物源向海凸出的正前方和西侧。正前方处扇体为典型舌状，面积约为108 km2，与三角洲主体直接相连，通过三条小规模“U”形水道供给，包括东西两条废弃水道和中间的一条主水道(图3a,b)。而西侧的扇体并未与三角洲直接相连，且受云开低凸起较高地势的影响，朵体基本不发育，平面也无规则形态(图3a,b)。由于两深水扇体系的水道和朵体厚度均小于30 m，限于地震垂向分辨率，在三维剖面上仅可识别两、三根同相轴振幅增强的特征(图3d,e)。因缺少钻井资料，扇体的内部结构特征尚未可知，在垂直物源的地震剖面上可见扇体的丘状形态。基于陆坡整体披覆的泥质背景和W1井岩性特征，推测两扇体均有单点源供给的富砂特征。

2.3 LST深水扇沉积特征

LST时期在继承FSST沉积地貌的基础上，主河口发生摆动，陆架区垂直物源的XX′剖面中可见三角洲主体向海推进的同时不断向西迁移，并在LST后期形成测井曲线的箱状水道响应(图4a)。LST三角洲同相轴从下至上振幅增强，延伸角度逐渐变缓，距离增长，逐层向东下超于SB13.8之上(图5a)。陆架东侧沉积层厚度较小、振幅较强，由于其偏离主河口，粒度整体偏细，GR曲线呈指状，指示了粉砂质泥岩和泥质粉砂岩薄互层的陆架砂席沉积(图4b,c)。三角洲和砂席前方均发育富砂滑塌，下方通过多期次水道供给连接深水扇。

主物源东侧沿岸砂坝的下方发育一非典型斜坡扇，面积约为390 km2，最厚处可达150 m。受西北高东南低的古地形影响，扇体整体呈NNE-SSW向展布，且下扇向东偏移更明显，整体呈强振幅(图5a)。顺物源的DD′剖面上，扇体呈现多期次双向下超的丘状叠合特征，上扇振幅较强，同相轴具有波状反射构型，中扇反射杂乱，下扇受沉积环境影响较小，逐层下超于SB13.8之上，厚度向海稳定减小，垂直物源的剖面上扇体没有明显双向下超的丘状特点(FF′)。多期次发育的水道供给了多期发育的深水扇朵体，垂直物源的EE′ 剖面中可见水道多期叠合，向西有规模减小、数量增加的趋势，为多线源供源体系的主要特征。位于深水扇之上的W4井岩性整体较细，以泥质粉砂岩和粉砂质泥岩为主，FSST与LST早期为锯齿状砂泥薄互层，曲线变化幅度较小，LST后期GR曲线有大幅低值异常，是富砂滑塌体突发式堆积的产物(图4d)。

3 讨论

3.1 不同体系域间沉积过程差异对比

FSST与LST的沉积过程和深水扇发育特征均有所不同，根据Reading和Richards[7]对沉积物粒度和供源体系的分类，研究区内的FSST为砂质单点源供给的小型规则扇体，而LST为砂泥混合、多线源供给的大型不规则扇体，从FSST到LST扇体沉积过程连续演化，供源体系逐渐转变，可大致分为6个阶段(图6)。

受控于相对海平面的下降，FSST的三角洲沉积物在西北部陆架区逐渐向海推进，同时被较弱的自西南向东北的沿岸流改造[20]，形成了迎流面(西侧)交角大、背流面(东侧)交角小的不对称浪控陆架边缘三角洲(图6a，d)。三角洲沉积物持续向海推进，沉积坡折与陆架坡折趋于一致，前方发生少量富砂滑塌(图6b，e)。此过程持续发生，直至前积层内部的小范围滑塌不足以平衡沉积物自身重力和波浪、潮汐等的共同作用，发生重力滑塌，形成砂质单点源供给的舌状深水扇(图6c，f)。

13.8 Ma开始，单向迁移水道开始在北部陆坡大规模发育，尤其是东部[27](图7b)，沿岸方向活跃的水动力过程可能在沉积物横向搬运过程中起到了重要作用[28]。在此过程作用下，东部的单向峡谷体系捕获了浅水沉积物并搬运到了深水区，而西部地区则因为单向峡谷发育不好(图7b)，深水体系也相应停止了发育(图6g,j)。13.8 Ma时海平面的急剧下降使得大量沉积物堆积在陆架坡折处，随着三角洲主物源的向东改造，更多沉积物在地震、海啸、风暴等非常规事件影响，顺水道发生多期突发性滑塌，形成多线源供给的深水扇体(图6h,k)。LST后期海平面上升速率增加，供源物质多滞留于陆架区，深水扇规模逐渐萎缩，直至停止发育(图6h,k)。

3.2 沉积过程转变主控因素

传统的层序地层学模式[6,21-23]强调相对海平面变化和沉积物供给等宏观单一因素在三角洲沉积和深水扇发育中的重要作用。在该层序模式下，①深水扇体多与陆架边缘三角洲直接相连，在相对海平面下降期，主物源沉积物会被海流顺陆坡倾向带至其正下方的陆坡上沉积，形成斜坡扇或盆底扇；②相对海平面下降期(FSST)应比海平面上升期(LST)更易发育深水扇，且朵体规模也更大；③一般情况下，相邻体系域内扇体的沉积过程相似，供源体系和沉积模式不会发生明显改变。而本文通过两体系域内部的RMS振幅切片及井震结合分析，发现：①LST扇体位于三角洲主物源东侧陆坡处，并未与三角洲主物源直接相连；②FSST扇体与主物源相连，但其规模远小于LST时期扇体；③二者的供源体系和沉积过程均有所不同，且在一定条件下FSST粗粒单点源供给扇体可转换为LST细粒多线源供给扇体。

基于此研究，本文认为前人强调的充足沉积物供给、海平面在陆架坡折处的升降和陆坡地形等因素，综合提供了深水扇体系发育和转化的宏观背景，而强烈的自西南向东北的沿岸流则是其转化的有利因素。Leeder[29]分析了大量陆架区水动力特征后，认为陆架区不同部位的主控水动力也不同：内陆架环境中波浪和沿岸流的作用最显著；浪基面附近的中陆架主要受到潮汐和风暴流的影响；而外陆架沉积物主要被潮汐形成的双向水流改造。受13.8 Ma海平面急剧下降的影响，推测此时外陆架和陆坡区的海洋水动力环境分别与基准海平面下的内陆架和外陆架环境相近：外陆架受到强烈的波浪和沿岸流作用，不断将快速堆积的三角洲沉积物沿平行陆架方向改造，形成不对称浪控三角洲和陆架砂席；陆坡区沉积物在一定程度上受到风暴流和潮汐的控制，事件性的风暴流与潮汐的双向水流极易破坏陆架边缘和上陆坡处的细粒沉积物，使其再悬浮[30]，并在中上陆坡侵蚀出多条小型水道，为LST深水扇提供输送渠道(图7b)。

图7 珠江口盆地白云凹陷物源迁移典型剖面Fig.7 Typical profile showing the provenance migration in the Baiyun sag,Pearl River Mouth Basina.拉平了BSFR的垂直陆坡的XX′剖面，该剖面过三角洲主物源和W2和W3两井；b.垂直陆坡的YY′剖面，东侧发育单向迁移水道(两剖面具体位置见图1)

被侵蚀的河口砂经沿岸流的搬运可在流向下游产生与河流相当的沉积物[31]，受颗粒重量和沿岸流搬运能力的影响，砾级较细的沉积物更易被搬运至下游[12,32]。三角洲主河口处的粗粒沉积物更倾向于逐渐沉积至盆地中，形成单点源供给的深水扇，而细粒沉积物因其有效的输送体系则会被快速输送至盆地中[33]，更容易发生多期次大范围沉积，形成幕式供给的深水扇[10]，现代地貌的观测也证实了沿岸流对这种扇体沉积过程的重要影响[34]。本研究区扇体正是发育于古珠江浪控的沉积背景下：Zhu等[27]对珠江口盆地单向迁移水道和洋流的研究显示，自中生代以来，陆坡持续发育东北向的底流并形成北东单向迁移的水道；Li等[28]对南海上新世-第四纪单向迁移水道的研究证明了200～2 000 m水深处发育自西南向东北的顺时针环流；本研究区YY′剖面也证实了这一现象。深水水道的持续捕获以及云开低隆起的高地势控制，使西侧单点源供给扇体规模远小于东侧扇体，并在13.8 Ma前后逐渐萎缩，转化为多线源供给、多期叠合的大型不规则扇体。

3.3 储层有利区预测

SB13.8之上LST深水扇体系的展布特征、沉积过程、成因机理及储层物性等已有大量研究，根据扇中部位W4井的钻测井资料和沉积流变原理，推测该井钻遇到了水道两侧的天然堤上，而砂泥的明显分异说明水道中应有更优质的砂岩储层[10]。此外，W4井有良好气测显示，地震剖面上也可见典型的气烟囱构造(图5)，加之该扇体规模较大，可以形成有开采价值的油气藏。

SB13.8之下FSST的深水扇体系研究和报导尚少，根据本次研究，该体系沉积朵体的面积可达86 km2，厚度为20～30 m，为经受波浪和沿岸流强烈淘洗改造的三角洲直接供源，推测其储层物性良好，且上方沉积有海退期泥岩，具备形成优质储层的条件，可作为下一步勘探有利区。

4 结论

1) 采用层序地层学标准化理论对南海北部白云凹陷的体系域做了精细划分。研究发现，强制海退体系域(FSST)受相对海平面下降限制，不论沉积物供给充足与否，均发生强制性的向海退却，多快速进积且缺失顶积层，滨线轨迹向盆地下倾方向迁移；而低位体系域(LST)是相对海平面上升时期，沉积物供给速率大于海平面上升速率所造成的沉积性海退，前积层多与顶积层同时发育，以低速加积和缓慢进积为主，滨线轨迹向盆地上倾方向迁移。

2) FSST和LST均发育不对称浪控陆架边缘三角洲和一个深水扇体系，但深浅水沉积体系的耦合存在明显差异：FSST时期，三角洲主物源距陆架坡折较远，深水扇呈规则舌状，发育于三角洲主河口正下方，厚度、规模均较小；LST时期，三角洲沉积于研究区西部的陆架坡折附近，但深水扇与三角洲主体脱离，沉积于东侧深水区，厚度、规模均较大。两扇体均具备有利储层条件。

3) FSST为单点砂质物源供给的单期小型舌状扇体，而LST发育砂泥混合、多线源供给的大型不规则多期叠合扇体，前者向后者转化过程中，推测陆架坡折处充足的沉积物供给和相对海平面变化等综合因素提供了背景基础，同时，强烈的自西南向东北的沿岸流是转化的有利因素。

致谢：感谢中海石油(中国)有限公司深圳分公司提供了地震和钻井资料。参与项目研究的还有秦春雨、陈晨、魏文杰、严伟尧，匿名审稿人和本刊编辑对本文提出了建设性的修改意见，在此一并表示由衷的感谢。