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琼东南盆地裂后期构造沉降分析及古地貌恢复

田姗姗  
【摘要】: 南海处于欧亚板块、太平洋板块和印度-澳大利亚板块的交汇处,构造演化历史复杂,被地质学家称为“天然的构造实验室”。琼东南盆地是位于南海北部大陆边缘的新生代伸展盆地,具有明显双层结构,从古近系到新近系,盆地的沉积环境发生了由陆到海的过渡。本文应用钻井、岩心、测井及二维地震剖面资料,以层序地层学、沉积学为理论指导,以Geoframe地震解释软件为技术手段,建立了琼东南盆地裂后期的等时层序地层格架。在层序地层分析的基础上,本文恢复盆地裂后期的构造沉降史及关键界面的古地貌,直观的揭示古地貌对沉积的控制作用及其与沉积体系的空间配置关系。取得了以下认识和结论:1.建立了盆地裂后期的等时地层格架 综合利用地震、钻井、测井、古生物及其它分析化验资料,在盆地裂后期识别出12个层序边界,建立了研究区新近系层序地层格架,为研究区内沉积充填和生储盖组合等研究提供了重要的等时地层对比框架。盆地裂后期开始于21Ma,以破裂不整合面S60为底界面,裂后期充填可以划分为2个二级层序,其下可细分为11个三级层序:其中二级层序Ⅱ(S60-S40)底界为破裂不整合面S60,顶部以S40界面与上覆地层相隔,包括Ⅱ-sy2层序、Ⅱ-sylb层序和Ⅱ-syla层序,Ⅱ-ms2层序和Ⅱ-msl层序;二级层序Ⅲ(S40-S20)为可分为6个三级层序,包括Ⅲ-hl2层序、Ⅲ-hll层序、Ⅲ-ygh2c层序、Ⅲ-ygh2b层序、Ⅲ-ygh2a层序和Ⅲ-yghl层序。 2.对盆地裂后期的沉降机制进行了深入分析 选取跨越全区的垂直于盆地构造走向的四条典型测线,抽取过不同构造单元的地震道信息生成伪井数据,进行回剥反演。盆地不同构造单元的构造沉降曲线以及平均构造沉降速率曲线都指示了裂后期的构造沉降存在明显的阶段性,可以识别出两期快速沉降,一是21-17.5Ma热沉降阶段,二是10.5-4.2 Ma加速沉降阶段,最大平均构造沉降速率达280m/Ma。研究区裂后期的构造沉降特征与典型的被动大陆边缘沉降模式明显不同,裂后期盆地存在明显的异常沉降,范围在300-1200m,而且从5.5Ma开始,异常沉降明显增大,产生异常沉降的原因主要有三个:(1)动力地貌的影响(2)周围板块的活动(3)强烈的岩石圈减薄作用。 3.分析了裂后期沉降中心和沉积中心的时空演化关系 通过对100余条测线解释成果的时深转换,古水深估算及去压实校正等,研究了各三级层序沉积时期的构造沉降特征:盆地裂后期沉降中心共发生了4次迁移,主要表现为由多个中心到单一中心,从西向东的迁移变化。同样的盆地的沉积中心在裂后期也逐渐从多中心向单一沉积中心转变,裂后早期沉积中心分布在盆地西部的各个凹陷的中心,到了黄流组时期,盆地演化成一个沉积中心,位于盆地西南部的乐东凹陷,之后沉积中心一直位于盆地西南部。 在裂后早期(三亚组和梅山组),盆地的构造沉降中心和沉积中心是重合的,较分散的分布于盆地的西北部,基本上构造沉降和沉积中心都位于主要凹陷的中心,这反映了构造沉降对沉积的控制作用;到了黄流组和莺歌海组二段时期,构造沉降中心沿中央坳陷带展布,而沉积中心则是由多中心变成单一中心,并向盆地西南部迁移,沉降和沉积中心逐渐分离;莺歌海组一段两个中心彻底分离,沉降中心位于盆地的东部,沉积中心位于盆地的西部。造成这种现象的原因有两个:一是物源的影响,二是构造活动的影响。 4.恢复了盆地裂后期的古地貌,并揭示了古地貌与沉积体系的空间配置关系 三亚组时期,盆地形态基本保持了裂陷期的隆凹格局,南北分带,东西分块性明显。这一时期的低位扇体发育在靠近物源的盆地北坡,沿中央坳陷带分布,以斜坡扇为主,且主要发育在盆地西部地形坡度较大的部位,单井岩心特征主要是厚层的粉砂岩和泥岩的互层。梅山组时期盆地逐渐演化出初始的陆坡体系,由于该时期盆地内构造活动不发育,海平面变化可能是造成古地貌形态变化的主要原因。梅山组二段时,低位砂体主要分布在宝岛凹陷和松东凹陷,以斜坡扇和盆底扇为主,南部古隆起仍然局部暴露。 黄流组时期盆地逐渐进入深海半深海环境,陆架陆坡体系逐渐形成,南部隆起逐渐下沉被海水淹没。黄流组二段沉积期主要发育斜坡扇,盆地西部形成的斜坡扇由于靠近物源,粒度较粗,含砾,在盆地东部开始形成由构造作用和浊流侵蚀双重作用控制下的中央峡谷;黄流组一段时中央坳陷带整体处于半深海环境,发育的低位砂体较少。莺歌海组沉积时期陆架-陆坡体系已发育成熟,中央坳陷带东西贯通。盆地西部陆架最宽,进积较快,盆地中部陆坡较陡,而盆地东部的神狐隆起上发育的是宽缓渐变的陆坡。这一时期低位扇体总体沿陆架坡折分布,并最终经二次搬运形成浊流,汇聚到中央峡谷内。 5.总结了裂后期古地貌控制的沉积模式 盆地演化的不同阶段形成了不同坡折带,根据坡折带的发育类型,琼东南盆地裂后期古地貌控制的沉积模式可以分为三种:构造坡折型、陆架陆坡型和缓坡型。在裂后期的早期阶段,断裂活动不仅控制了盆地的地貌形态,同时断裂活动的不均一性是导致局部可容纳空间差异的主要控制因素,发育了断裂坡折和挠曲坡折两种类型的构造坡折,受其影响和控制,盆地普遍发育构造坡折型层序。盆地发育晚期的加速沉降阶段,也是整个南海北部大陆边缘进入陆架陆坡的主演化阶段,琼东南盆地在S40形成了典型的陆架陆坡型层序。缓坡型主要发育在盆地构造活动较弱的区域。


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