南海北部中生代沉积模式

南海北部中生代沉积模式
钟广见;吴世敏;冯常茂
【摘要】The results of seismic exploration and drilling indicate that Mesozoic exists in the northem South China Sea (SCS). The sedimentary models of Mesozoic and the facieses of seismic are different from west to east across the northem SCS. According to the seismic profiles, the Mesozoic sedimentary distribution in the northeast part of the SCS has double-layer structure, but the Mesozoic distribution in the northwest part of the SCS has mono-layer structure. In the northeast part of the SCS, Mesozoic strata are composed of Jurassic marine sediments and Cretaceous continental sediments; in contrast, in the northwest part of the SCS, Mesozoic strata are only composed of Cretaceous continental sediments. According to the direction of seawater-intrusion, the sedimentary environment of Mesozoic was correlated to paleo-Pacific other than Tethys. During Jurassic, paleo-Pacific covered the east of the Pearl River Mouth Basin and Taixinan Basin. From early to late Jurassic, the area of marine basin became less. During Cretaceous, the northern part of the SCS uplifted as a whole, except the east of the Taixinan Basin. During this period, small faulted basins were developed and accommodated continental sediments. The northern South China Sea located in the junction area of Tethys tectonic domain and the Pacific tectonic domain during Mesozoic; the sedimentary model clears further the control effect of Pacific Ocean structural domain to South China Sea. The northeast part
of South China Sea would be beneficial areas for oil and gas exploration.%南海东北部与西北部海域均分布有中生代地层,地震勘探揭示南海北部中生界东、西之间在地震相及沉积充填结构上存在明显差异,东部中生界为双层结构,而西部为单层结构.东部中生代地层由海相及海陆过渡相侏罗系与陆相白垩系组成,而西部则由陆相白垩系构成,缺失侏罗系.从海水入侵方向看,南海北部中生界与特提斯域无关,可能更受太平洋域的影响.侏罗纪古太平洋边缘海盆在南海北部主要分布在珠江口盆地东部及台西南盆地,从早侏罗世到晚侏罗世海盆范围逐渐缩小;白垩纪南海北部整体抬升,除台西南盆地东部接受海相沉积外,白垩纪南海北部以小型断陷盆地为特征,在断陷盆地内接受陆相河湖相沉积.南海北部在中生代时期位于特提斯构造域与太平洋构造域的交接部位,东部中生界双层结构、西部单层结构的沉积模式进一步明确濒太平洋构造域的对南海北部中生界的控制作用,同时东部将是中生代油气勘探的有利区域.
【期刊名称】《热带海洋学报》
【年(卷),期】2011(030)001
【总页数】6页(P43-48)
【关键词】南海;中生界;地震勘探;沉积模式
【作者】钟广见;吴世敏;冯常茂
【作者单位】中国地质大学(北京)能源学院,北京,100083;广州海洋地质调查局,广东,广州,510760;中山大学地球科学系,广东,广州,510275;广州海洋地质调查局,广东,广州,510760
【正文语种】中文
【中图分类】P736
南海北部及相邻地区位于西太平洋边缘海与地中海喜马拉雅构造带的交接部位, 曾经历了“古特提斯”至“新特提斯”的构造转变, 中生代位处“泛太平洋”和“新特提斯”多岛洋两大构造域的连结部位, 新生代以来又位于欧亚板块和南中国海微板块、菲律宾海板块的交界处, 有着独特的地质演化经历。

由于受多期构造改造的影响, 中生代地质构造特征复杂, 对中生界的沉积模式及构造演化等基本地质问题的认识尚不明确, 造成目前南海北部中生界油气勘探的难以突破的瓶颈。

因此, 对南海北部中生代地质沉积模式的研究, 不仅对解决西太平洋及东南亚诸多地质学问题具有深远的理论意义,同时也是南海油气勘探突破的关键。

南海东北部钻探资料表明该区域存在海相中生界。

台湾中油公司在台西南盆地中部构造隆起部位钻遇早白垩世海相地层,其中 CFC-1井所钻遇的厚度有 600m(未钻穿整个早白垩世地层)[1]; 2003年 9月在潮汕坳陷北坡的 LF35-1-1 井钻探证实该坳陷是一个中生代残留坳陷, 坳陷中充填有中-晚侏罗世海相沉积[2]。

对于南海北部海相中生界是与“特提斯域”还是与“太平洋域”有关, 存在不同意见。

部分学者认为南海中生界为特提斯产物。

黄汲清指出南海在白垩纪时为一具薄硅铝层的特提斯浅海[3];夏戡原认为珠江口盆地东北部东沙-澎湖-北港隆起NW侧的韩江、东山-浅滩凹陷及SE 侧的潮汕坳陷与台西南盆地为南海中生代特提斯期沉积盆地[4];蔡乾忠根据东沙群岛-澎湖列岛火山弧南侧存在侏罗纪以来的海相中生代地层(前弧盆地), 台西南盆地CFC-1井发育白垩纪浅变质、含超微化石的海相页岩, 进一步指出南海北部陆缘区存在一个晚印支-早燕山期(可延续到古新世和早始新世) 的“残留特提斯”, 并认为该“残留特提斯”从喜马拉雅北侧经越南北部红河、沿北西方向的莺歌海进入南海北部陆坡槽地[5]。

周蒂等认为南海东部和东南部受古太平洋的影响发生海侵,形成“粤东-西北加里曼丹海盆”,该海盆在早侏罗世遭受更大海侵,导致与中特提斯的良好贯通; 中侏罗世在中特提斯发生过短暂海侵而形成“滇缅
海”[6]。

也有部分学者认为南海海相中生界主要受太平洋影响, 杨静认为自晚三叠世以来,
影响南海东北部构造及古地理、古气候的因素主要是太平洋而并非特提斯[4]; 肖国林在分析南海北部北部湾、莺歌海、琼东南和珠江口盆地钻井所揭示的中生代沉积地层后, 发现岩性均为碎屑岩, 未发现海相碳酸盐岩, 认为不存在中生代典型“特提斯域”的沉积物[5];Metcalfe认为华南和印支地块之间的黑水河裂谷在晚三叠世已经关闭, 之后华南和印支地块之间不再存在向西延伸的海水通道[7]。

近年来, 广州海洋地质调查局利用长排列大容量地震采集技术获得的地震剖面能够揭示中深层地层, 为区域性对比中生代地层提供了宝贵资料。

本文试图从南海北部中生界东西分布的差异性论证南海北部中生界与特提斯不存在相关性。

南海北部中生界除分布在潮汕坳陷和台西南盆地外, 还分布在南海北部陆架和陆坡其他地区。

长排列大容量地震采集技术获得的地震剖面表明新生界基底下发育沉积地层, 钻井资料证实为中生界。

地震剖面上中生界与新生界一般角度不整合接触,其地震反射层速度大, 一般大于4000m·s−1, 有效地震反射能量一般较弱, 地震反射
波组振幅变化较大,以中-低连续为主。

通过地震反射剖面初步圈定了南海北部中生界分布范围(图1)。

图1表明中生界不仅分布在潮汕坳陷和台西南盆地, 还分布在
南海西北部, 但存在明显的东西差异性。

这种东西差异性表现为南海东北部中生界分布范围广, 而西部中生界则零星分布(由于地震剖面未延伸到浅水区, 东北部仅圈
定了中生界南部边界, 北部有待进一步落实)。

从地震剖面揭示底层看南海东北部中生界厚度大,最大厚度达到 5000m, 西部中生界最大厚度不超过3000m。

南海北部中生界分布特征与广东中生界东西差异特征一致。

印支运动改变了广东的古地理格局,印支运动前, 海水从西南(广西)侵入; 印支运动后,海水从东南(香港)侵入。

晚三叠世与早侏罗世从粤东断陷海盆的浅海-半深海相、粤中海盆的滨海-浅海相、粤北海湾的海湾相向西北的粤西山地、海南山地过渡。

广东中侏罗世均为陆相沉积,
包括火山湖泊相、湖泊相及平原洪积相; 晚侏罗世为内陆火山盆地相堆积。

白垩系与下伏地层不整合接触, 以火山碎屑沉积岩为特征, 含砾石, 为以陆相河、湖相沉积为主。

白垩纪盆地一般沿深大断裂呈串珠状分布, 组成大小不一的盆地群[8-9]。

如果将侏罗系与白垩系整体考虑, 粤西中生界是零星分布, 这与地震揭示的南海西北
中生界分布状况相似。

从反射地震资料看, 存在一个明显区域不整合面, 以中强振幅、中高连续的双相位
反射同相轴为特征; 以此不整合面为界, 可以分为上下两个构造层, 上、下构造层呈明显的角度不整合接触关系, 下构造层见剥蚀现象, 而上构造层上超在该不整合界
面上。

上构造层下部以楔状、强振幅、中高连续地震相为主, 上部以层状、中振幅、中连续地震相为主; 下构造层上部以平行-亚平行、中频、中连续或杂乱地震相为特征, 下部以亚平行、中低频、中低连续或杂乱地震相为特征, 下构造层的上下部之
间亦以角度不整合接触, 呈双层结构(图2)。

经与 CJA-1井揭示的地质资料对比, 上构造层下部为渐新统, 上部为新近系。

从钻
井资料看, 澎湖-北港地区钻井揭示的黑色页岩经孢粉化石证实为侏罗纪早、中期沉积, 缺失上侏罗统; 白垩系为一套海陆交互环境的沉积地层[10]。

台西南盆地中央隆起带F构造的CFC-1井, 在3252—3550m段见近300m下白垩统砂页岩, 含孢粉化石; 其下 3550—3917m段(井底)为367m暗色页岩, 未见化石, 与下白垩统呈角度不整合, 推测为侏罗系。

与CFC-1井连井对比下构造层下部为侏罗系, 上部为白
垩系。

综合看, 台西南盆地早侏罗世见深海相暗色页岩, 以深海沉积为主; 晚侏罗世时接受泥质沉积,其成分、空间展布及地层倾角都稳定, 属半深海至深海相沉积。

向东澎湖-北港地区早侏罗世接受砂泥质沉积, 属浅海沉积, 晚侏罗世隆升。

晚侏罗世末期台
西南盆地发生一次较大的构造运动, 导致侏罗系和下白垩统之间大于30º的高角度不整合, 伴随下白垩统下部的火成碎屑砂岩和长石砂岩的出现; 沉积环境也由侏罗
世末期海相转变为到早白垩世内陆湖泊相, 仅台西南盆地东部接受海相沉积。

晚白垩世晚期发生区域隆升剥蚀, 一直持续到渐新世, 形成台西南盆地中、新生界之间区域不整合。

潮汕坳陷地震剖面上存在一个明显区域不整合面, 以强振幅、高连续的双相位反射同相轴为特征(图3)。

利用LF35-1-1钻井资料[11]标定, 此不整合面为中、新生界分界面, 中生界上部为白垩系, 下部为侏罗系, 中生界呈典型的双层结构特征。

在地震剖面上, 白垩系以楔状、中频、中低振幅、中连续地震相为特征, 顶部削蚀现象明显, 底部呈上超为主; 白垩系下部充填一套楔状冲积扇沉积, 向上为湖相沉积, 白垩系呈典型断陷充填特征。

侏罗系以平行-亚平行、低频、中低连续地震相为特征; 这是一套沉积环境相对稳定的沉积体, 区域分布亦较稳定, 地层厚度空间变化不大, 为浅海-半深海-深海沉积。

白垩系与侏罗系之间角度不整合接触, 构造高部位存在剥蚀现象(图3), 晚侏罗世末期的构造运动是造成白垩系与侏罗系之间不整合的原因。

从地震资料看, 潮汕坳陷中生代地层厚度介于2000—5000m, 潮汕坳陷周边的东沙隆起区和南部隆起区内中生界残留厚度在小于2000m之间。

潮汕坳陷整体呈北东向展布, 发育南、北两个凹陷, 北凹最大残留厚度超过 5000m, 南凹最大残留厚度不超过4000m。

中生界在地震剖面上表现为中低频、中连续、平行反射, 呈单层结构特征。

盆地发育于断层边缘,呈明显的小型箕状断陷, 与上覆新生界呈角度不整合接触, 地震反射同相轴倾角很大, 且呈往盆地外部倾斜的特征(图4)。

层速度一般＞4000m·s-1, 推测此种情况是由于该套地层为快速堆积的火成岩所致。

这种沉积特征与粤西白垩纪沉积特征相似,缺乏南海东北部中生界双层结构特征, 因此可以认为粤西中生界仅发育白垩纪陆相沉积。

中生代以来, 特别是印支运动开始, 库拉板块-太平洋板块、欧亚板块和印度板块发
生多次相互作用。

南海周边海陆地区地质地球物理资料揭示, 在华南陆区, 中生代
海相地层主要分布在粤东、粤中、粤北以及闽西的部分地区[8], 而在南海北部和台湾西部海域, 目前已被确认的海相中生界主要分布在澎湖北港隆起、台西和台西南盆地、东沙隆起以及潮汕坳陷地区。

晚三叠世－早侏罗世时, 华南及南海北部发生大规模海侵。

海水自东南向西北侵入闽、粤、湘、赣等地区, 形成粤东海盆和三个海湾, 发育滨海－半深海复理石建造。

海区的台西南盆地、笔架盆地、珠江口盆地等地区当时应是一个向南开口的开阔海或海湾。

早、中侏罗世之间, 在粤北、粤东及粤中的断陷盆地中, 漳平组以角度不整合或平
行不整合覆于海陆交互相含煤碎屑岩建造的下侏罗统之上,标志海相旋回的结束和
陆相堆积的开始。

晚侏罗世火山复陆屑建造以角度不整合覆于中侏罗世地层上。

早白垩世, 台湾北港隆起和台西、台西南盆地,钻遇的下白垩统属于海陆交互相和滨浅海相, 局部海侵。

但潮汕坳陷钻井资料表明下白垩统属于陆相[11]。

晚白垩世-早第三纪初, 华南陆区为内陆湖泊相碎屑岩建造夹火山岩建造。

综合地震勘探与区域资料分析结果可以推测,晚三叠世-早侏罗世, 存在一个从粤北
向粤中粤东开口的海湾, 向南覆盖南海东北部地区包括珠江口盆地东部和台西南盆地区, 海水由北向南逐渐加深,但南海西北部未接受沉积。

中晚侏罗世, 粤东粤中地
区逐渐抬升为陆; 仅在南海东北陆坡区, 中、晚侏罗世仍处于海相环境; 早白垩世初, 华南及南海北部均抬升为陆, 仅台西南盆地东部接受海相沉积,白垩系南海北部以小型断陷盆地为特征, 在断陷盆地内接受陆相河湖相沉积。

中生代沉积模式应是早期(图 5A)发育大陆边缘海相沉积, 晚期(图 5B)接受小型陆相断陷沉积。

从油气勘探角度看, 东部发育侏罗系, 烃源岩基础好, 而西部缺少烃源岩, 因此东部
将是中生代油气勘探的有利区域。

由此看来, 中生代早期华南及南海东北部处于一个向东南开口的海湾中, 而粤西及
南海西北部处于构造隆升状态, 海水与特提斯海无法连通, 从古地理看, 它属于古太平洋的边缘海。

中生代中晚期华南及南海北部大部分处于陆相, 它更与特提斯无法相连, 所以, 南海北部中生界海相沉积不属于特提斯域, 它受古太平洋的影响。

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