中生界综合地层序列及沉积特征

（一）项目目标
开展南海北部中生代地质构造特征研究，初步圈定南海北部中生界的分布范围；分析南海北部中生代地层序列及油气生储盖层有利沉积相带；探讨中生界生烃能力及生储盖组合特征，预测油气资源潜力，提出南海北部中生界油气勘探战略选区，为我国油气资源战略选区和勘探开发提供地质科学依据。
（二）项目工作范围
研究区域主体范围在北纬16°～24°，东经113°～122°之间，包括台西南、珠江口、笔架、双峰南等一系列沉积盆地，面积约30×104km2，主要研究区在潮汕坳陷、台西南盆地及邻域。
（三）项目工作内容
项目工作内容包括三个方面：
（1）南海北部中生界综合地球物理勘探技术方法研究，包括资料采集与处理方法研究，地球物理资料补充调查与老资料二次开发。
（2）南海北部中生界地质构造特征研究，包括中生代盆地形成演化与盆地地质构造特征、地层分布与沉积特征等基础地质研究。
（3）南海北部中生界油气资源潜力及战略选区研究，包括生烃条件、生储盖组合与区域中生界含油气性对比分析等油气地质研究；油气勘探前景评估与战略选区研究。
（四）项目承担单位和起止时间
项目承担单位为中国地质调查局广州海洋地质调查局。
项目工作周期2年，起止时间为2007年1月1日～2008年12月31日。

鉴于前人的调查研究工作中未将中生界列为重点目标，存在技术方法单一，深水深层地震资料模糊不清，中生界在海域分布范围不明，海陆中生界对比研究不够，区域地质背景下对中生代构造演化历史研究不够，对中生界石油地质条件并没有作全面评价预测等不足，本项目确定以海域中生界分布和油气地质条件及成矿远景为主攻目标，以地震资料采集、处理及重磁资料处理等勘探方法的技术进步为依托，按照海上地球物理区域调查、陆地地质考察和室内综合研究相结合原则，从区域到局部、由陆及海，以地质构造特征研究为基础，以地层分布和油气地质条件研究为目标的研究思路；聚焦研究方向，开展了重点海域地球物理区域调查→陆地地质考察→由陆及海、海陆对比→中生代区域构造背景框架→地球物理资料综合解释→中生界分布→沉积充填→残留特征→烃源岩条件→油气资源前景→战略选区研究。通过4年的努力，完成了上述工作系列，取得了5大方面的科技进步及科技成果。
1.海域中生界地震探测技术攻关试验取得初步成效，获得了适合于南海北部中生界油气勘查的地震采集方法和地震资料关键处理技术流程及参数，明显提高了地震剖面的反射品质
调查研究区域跨越陆架、陆坡及深海，海底地形、地质条件复杂多变，获取中深层反射品质良好的地震剖面，是项目取得成功的关键。针对南海北部海底崎岖、火成岩、新生界厚度变化大、高速屏蔽层、地层横向速度变化、海底和新生界底两个强多次波源等主要影响因素造成各种干扰波、多次波干扰严重及中生界地震反射信噪比低等关键问题，在地震资料采集与处理技术方面开展了艰苦而卓有成效的攻关试验。
在地震资料采集方面，通过对南海北部历年来地震采集参数组合与地震剖面效果关系对比分析，在理论计算和试验采集基础上，总结出适宜于南海北部海域的中生界地震采集技术和参数组合，进一步改进和提高了针对中生界的地震采集技术，获得了资料品质改善的地震反射资料。
在地震资料处理方面，通过在多域自适应噪音压制技术、基于波动方程的SRME和基于LIFT思想的组合滤波技术、分频能量衰减法消除多次波技术、低信噪比情况下基于相位和振幅的速度分析以获得相对可靠速度技术以及复杂构造偏移成像技术等方面的攻关试验处理，进一步提高了剖面成像精度，获得了针对南海北部中生界的关键处理技术方法及处理流程和参数，得到了反射能量较强、信噪比较高的地震剖面，为南海北部中生界分布特征及油气资源前景评价提供了基础资料保证。
2.通过对华南陆区中生界地质考察及围区地层与沉积特征类比分析，为海陆对比奠定了基础
通过对粤东、粤中南、闽西南地区中生界典型露头剖面的地质考察，在系统采样、测试、分析的基础上，重新厘定了华南陆区中生代地层沉积序列，探讨了陆区中生界分布特征与油气地质条件，进一步奠定了南海北部中生界分布和油气地质条件海陆对比研究的基础。
3.加强区域地质研究，综合利用南海及其围区调查研究结果，从地质演化阶段论和板块构造活动论观点深入探讨了该区的大地构造背景及其形成演化过程，为研究南海北部中生界的地质构造特征和发育模式提供了区域地质背景依据
南海位于华夏构造域、特提斯构造域和西太平洋构造域的重叠区域，这三大构造域所形成的构造格局均不同程度地影响了南海北部中生界的发育特征。西太平洋构造域因地球动力学背景的变化而呈现不同性质的大陆边缘，大体可分为3个阶段：晚三叠世—中侏罗世的被动大陆边缘阶段，晚侏罗世—早白垩世剪切（转换）大陆边缘阶段，晚白垩世—中始新世斜向俯冲大陆边缘阶段。这3个阶段的沉积作用奠定了南海东北部中生代的3个成盆期或构造层。
4.海陆对比建立了南海北部海域的中生代沉积充填序列，初步查明了海域中生界分布范围及南海东北部广泛发育的晚三叠世—晚侏罗世海相沉积地层及白圣纪陆相-海陆交互相沉积地层的最大残留厚度超过8000m，进一步拓宽了南海北部海域油气勘探范围
在重磁异常对应方法分析初步推断中生界分布范围的基础上，利用地震资料进一步确定其分布范围，从北至南中生界主要残留于韩江、潮汕和笔架3个中生代沉积拗陷中，其中的沉积岩及沉积岩夹火山岩残留分布面积超过6×104km2，是寻找中生界油气资源最有利的地区，极大地扩展了中生界勘探范围。
南海北部晚三叠世以来的沉积发育齐全，主要充填了晚三叠世—晚侏罗世的海相沉积地层，以及白垩纪的陆相-海陆交互相沉积地层，最大残留厚度超过8000m。晚三叠世—晚侏罗世，潮汕拗陷是最主要的沉积中心。
5.通过由陆及海综合评价南海北部中生界油气地质条件，认为海域具有相对陆地更好的成烃环境，晚三叠世—侏罗纪的大部分层系发育中—好烃源岩，为南海北部海域中生界新层系油气资源战略目标选区奠定了基础
在系统的陆地地质考察和采样测试的基础上，对华南陆区广泛分布的中生界露头的油气地质条件进行的分析与评价表明，上三叠统小水组、下侏罗统蓝塘群烃源岩品质良好，厚度巨大，岩性主要为泥岩、炭质泥岩和煤线，TOC分别为1.17%～5.43%和1.36%～10.37%，有机质类型以Ⅱ—Ⅲ型为主，具有良好的生烃潜力。为海域中生界分布及油气资源前景对比分析提供了依据。
利用钻井、地震及陆区露头对中生代盆地原型进行了恢复，初步探讨了层序地层格架模式及油气地质条件。海陆对比研究进一步表明，南海东北部广泛分布有厚度巨大的中生代海相-海陆交互相沉积地层，具备了形成良好油气地质条件的物质基础。海域具有相对陆地更好的成烃环境，晚三叠世—侏罗纪沉积中的大部分层系发育有中—好烃源岩，侏罗纪—白垩纪具备形成良好储层的有利沉积相带，大型褶皱、断块等构造圈闭发育，展示出中生界这一新层系的良好油气勘探前景，为南海北部中生界油气资源战略选区奠定了基础，并将对南海北部中生界油气勘探起到积极的推动作用。

1.综合地层序列的建立

整个研究区中生代的沉积层序是在复杂的构造背景下形成陆相沉积(早—中三叠世的苏北及下扬子地区为海相碳酸盐沉积)。由于缺乏统一的海平面变化的对比标准,因此全区的层序地层对比以构造层序为准。这个构造层序相当于盆地发育的一个构造阶段或不同盆地原型的发育阶段。按照上述思路,将研究区可以划分为5个构造层序(表2-14)。

构造层序的界面均是区域不整合界面。在构造层序的框架内进行层序的划分,湖(海)盆地以湖(海)平面变化;冲积盆地以沉积旋回和相组合;火山岩盆地以火山岩旋回以及它们各自的界面特征来划分。全区可划分为24个层序。构造层序相当于Ⅱ级层序或超层序,层序基本属于Ⅲ级层序,部分为Ⅱ级层序。

表2-14 研究区中生界层序地层划分及对比

层序地层类型根据Vail(1987)的观点,依据不整合的类型或者发育位置,将层序分为两种,即Ⅰ、Ⅱ型层序。判断的依据是层序界面是否位于陆架之下。这种类型划分对陆相层序而言不容易掌握,而且不能反映层序中沉积体系构成。因此本项研究中的层序类型以探讨构造背景和层序内部构成为重点。研究区发育的层序类型主要有前陆盆地层序、挤压坳陷层序、拉张断陷层序和火山岩层序。

2.地层序列特征及控制因素

层序发育、分布和内部构成在全区具有差异性。控制不同构造层序的因素是不同阶段的构造运动,层序的控制因素为受构造运动影响与控制的沉降、沉积物供给和气候以及水位的变化。根据研究区发育不同的层序类型,来探讨层序的控制因素和层序特点。

(1)前陆盆地层序

此类型层序出现在下扬子地区晚三叠世和早中侏罗世,以及南华北地区的早中侏罗世,以构造层序B和C为代表。盆地充填的总体特征是具有向上变粗、变浅的序列。在下扬子层序4(黄马青组)以湖相沉积为主,层序5(范家塘组)转变为河湖-沼泽沉积为主。合肥盆地层序6、7(防虎山组)以河湖-沼泽沉积为主,层序8、9(圆筒山组)和层序11、12(周公山组)转变为以冲积扇沉积为主。控制这类层序的因素是与造山有关构造作用,控制了盆地的大小、物源供给和沉积中心的迁移,以至于盆地的消亡。

(2)挤压坳陷层序

此类层序出现在早中侏罗世的鲁西地区和渤海湾盆地区,分别属于构造层序B和C,和前述的前陆盆地层序分别对应,即晚三叠世下扬子地区和华北北部地区的B构造层序,早中侏罗世下扬子、合肥盆地和鲁西的C构造层序。在充填序列上二者有相似之处,均具有向上变浅、变粗的特征,如鲁西地区层序7、8(坊子组)以湖沼沉积为主,层序9(三台组)以河流冲积扇为主,而且之间有大的间断,使坊子组缺失严重。但在构造位置上有差别,它们离造山带前缘远,或靠近非主体造山带——郯庐断裂带(有俯冲的走滑造山带)。控制这类层序发育的因素是挤压构造作用、物源供给。

(3)拉张断陷层序

这是本区发育最为广泛的层序,属于构造层序D和E。晚侏罗—早白垩世,整个研究区处西太平洋板向欧亚板块俯冲所形的左旋应力环境中,但不同地区所遭受的应力性质具有差异性。如合肥盆地开始断陷活动期间沉积了朱巷组(层序19、20),主要发育在盆地郯庐断裂带、吴集断裂带与肥中断裂带旁侧及大别山北缘,主要以浅湖相、河沼相及冲积扇相为主。而处于郯庐断裂带右侧的胶莱盆地在早白垩世时期,处于斜张局部应力场,在该时期沉积了莱阳组沉积(层序14~16),主要以深湖相、河流相、冲积扇相为主。控制这类层序发育的因素是物源供给、区域拉张应力及郯庐断裂带左行走滑活动。

(4)火山岩层序

这是一类特殊的层序类型,主要发育在早白垩世早、晚期。主要由火山岩、火山碎屑岩和碎屑岩组成。由于层序的主体是火山岩,因此层序的划分是根据火山岩发育旋回而确定的。如胶莱盆地青山组(层序17~20)根据火山序列与旋回划分了四个层序,属于构造层序D。周期的火山活动及其相应构造作用控制了盆地的形成,也控制了火山物质的盆地充填。

3.中生界地层序列沉积特征

(1)中生代沉积相类型及特征

郯庐断裂带沿线中生代陆相盆地广泛发育,而且沉积作用具有明显的特点,表现为:①构造对沉积具有控制作用,包括沉积类型和沉积类型的时空组合与配置;②陆相地层结构具有特殊性,在纵向和横向分异快;③火山物质在盆地充填中占有相当的比例,而且伴生、相变的情况非常普遍;④盆地充填的厚度巨大。基于上述特点,根据野外露头剖面和钻井剖面,对郯庐断裂沿线主要识别出了冲积扇相、河流相、三角洲相、扇三角洲相、湖泊相和沼泽相等6种类型。

1)冲积扇相。冲积扇主要发育在山前地区,常常形成在沉积层序发育的早期。冲积扇相是砾岩、砂砾岩和砂岩组合,分选性不好,成层性一般不好,有时也明显。垂向上粗细频繁交替,多发育粒序层理。在测井曲线(自然电位)上一般表现为高振幅、具有齿化的箱形和钟形的曲线特征。在扇根、扇中和扇端曲线特征有些变化,如在扇端曲线多为平直段夹中低振幅的反向齿形曲线。研究区内几乎所有的中生代盆地都发育有冲积扇沉积,如胶莱盆地莱阳组底部和王氏组下部、合肥盆地凤凰台组、下扬子区钟山组等。

2)河流相。河流相主要由河道相和河漫滩相构成,曲流河沉积中这种二元结构明显,尤其是洪泛盆地(河漫湖)沉积在河漫滩相中比例很大,但在辫状河中河道相占主导。河流相是砂岩、砾岩、泥岩组合,发育粒序层理、板状、楔状和槽状交错层理以及水平层理,常含有植物碎片。在测井曲线(自然电位)上辫状河主要为箱形,在上部曲线齿化变小,向光滑过渡。曲流河的曲线为钟形,齿化到微齿,齿中线内收敛。

在研究区内河流相是主要的一种沉积组合,在胶莱盆地王氏组各种类型的河流沉积广泛发育,合肥盆地防虎山组、圆筒山组也十分发育。

3)湖泊相。湖泊相是陆相沉积盆地的一种主要沉积相类型,包括了自滨湖到浅湖、半深湖和深湖的相类型。滨(浅)湖相为砂岩、粉砂岩组合;浅湖相为粉砂岩、砂岩、泥岩组合;(半)深湖相为泥岩、粉砂岩组合。滨湖相发育大至中型交错层理和沙纹层理,浅湖相发育沙纹层理,而深湖相发育水平层理,并常发育灰岩和泥灰岩层或结核。另外在深湖沉积中多发育有浊流沉积(也称为湖底扇或水下扇)。

研究区内湖泊相十分发育,如胶莱盆地莱阳组水南段、合肥盆地的侏罗系防虎山组、白垩系朱巷组、鲁西的蒙阴组、下扬子地区的浦口组都广泛发育湖泊沉积。

4)(扇)三角洲相。扇三角洲是冲积扇进入湖泊形成的,水上部分可成为冲积扇或扇三角洲平原,水下部分称为扇三角洲前缘或扇三角洲。对于整个沉积体完全进入水下,又称水下冲积扇或扇三角洲。这一类沉积体与湖底扇或水下扇的区别是,前者为一次物源,即物源剥蚀区的沉积物直接供给,后者为二次物源,即先期沉积的沉积物被再次搬运而形成的。扇三角洲相为砾岩、砂岩、粉砂岩组合。发育粒序层理、交错层理和变形层理。扇三角洲平原相与冲积扇相相似,能够反映扇三角洲相的是扇三角洲前缘相,总体上具有向上变粗的沉积序列。在测井曲线上为箱形—漏斗形曲线,中幅齿化。

三角洲是河流入湖形成的,相比粒度细一些。三角洲相为砂岩、粉砂岩、泥岩组合,发育粒序层理、交错层理、沙纹层理和变形层理。在测井曲线上,三角洲平原具有曲流河特征,曲线为箱形和钟形,上部细齿增多,齿中线内收敛。三角洲前缘曲线为高幅漏斗形—箱形组合,曲线微齿化。

(2)中生代沉积相垂向组合特征

根据研究区沉积相类型特征,划分出陆相盆地中沉积相的垂向序列组合类型,用以反映陆相盆地以及不同构造区域的岩相古地理特征。沉积相类型的划分是垂向序列组合研究的基础。为便于识别和反映充填条件,沉积相以相为标准,而一般不进行亚相和微相的细分。只有在特殊情况下为表达结构才使用亚相。

本分类所涉及的沉积相有冲积相、湖泊相、河湖相、湖沼相、冲积平原相和火山岩相。

冲积相主要包括冲积扇、扇三角洲和山间河流沉积。湖泊相主要半深湖、深湖以及浊流等重力流沉积。湖沼相主要是沼泽体系和一些小型湖泊沉积。河湖相是指河流和湖泊频繁发育的沉积。冲积平原相主要为曲流河和泛滥盆地沉积。火山岩相包括火山熔岩和火山碎屑岩。

沉积相的垂向组合可以根据沉积序列中无火山岩发育和有火山岩发育的情况分为两类,即无火山岩充填类(A)和有火山岩充填类(B)。每类中再根据在一个沉积旋回中沉积相在纵向上的组合不同,即沉积相的发育不同,分为28型(表2-15)。表中各种类型的描述是由下而上的,如A1冲积相-湖泊相-冲积相,代表一个有冲积相过渡为湖泊相,再转化为冲积相的一个伴随水进-水退的沉积旋回。

无火山岩充填类,共18型。其中A1为完整型,其他为不完整型。A2为由两种相类型组合而成的向上变细或上变深的序列。A4也为由两种相类型组合而成的向上变粗或变浅的序列。A3虽然也是由两种相(也可能是一种相)组成的序列,但无法区分粒序。A5、A6、和A7同样是由三种相类型组合形成的序列,但它们中部的相不是湖泊相,而是河湖相、湖沼相和冲积平原相。这三种类型的序列虽然也反映了水进-水退的过程,但反映该地区没有发育大湖期或者最大湖侵没有波及到。A6最接近完整型。

有火山岩充填类,共10型。其中B1-0、B2-0、B3-0均为完整型,只是火山岩发育的位置有所不同,其他为不完整型。B1为火山岩发育在序列的最底部。B2为火山岩发育在湖泊形成以前。B3为火山岩发育在湖泊形成之后。不完整型是有两种或三种相组合而成的。