南海北部珠江海谷-西北次海盆第四纪深水重力流沉积体系结构和控制因素

高红芳 聂鑫 罗伟东 吴峧岐

（广州海洋地质调查局 广州 510760）

摘要：运用近年来采集的高分辨率地震资料和多波束测深数据，在珠江海谷及西北次海盆深海平原区，发现第四纪大规模复杂深水重力流沉积体系。该沉积体系沿珠江海谷以北西-南南东方向贯穿整个北部陆坡，进入西北次海盆后呈扇形展开，形成珠江海谷-西北次海盆大型深水扇系统，南北纵贯达320km。平面上，在陆坡区以北、中、南三段式展布，北段主要为水道下切和过路侵蚀，中段以水道充填和天然堤沉积为主，南段以水道-天然堤沉积和朵叶体沉积共存为特征。重力流沉积进入海盆后总体以朵叶体发育为特色，水道不太发育，呈扇形展布，规模很大，向南延伸可达70km，说明位于南海北部陆坡的珠江海谷是珠江口外陆缘物质输送入海盆深海平原的最主要通道。垂向上，可分为三期沉积体，沉积中心基本不吻合。最老的第一期扇体规模明显偏大，第二期和第三期扇体规模变小，进入海盆后扇体由老到新逐渐向陆坡方向迁移，展示出向陆方向后退的趋势，揭示出了第四纪期间相对海平面的逐渐上升。地形和北西-北西西走向正断层控制了深水扇的形成发育。深水扇系统三期区域结构记录了重力流沉积物从侵蚀到卸载的沉积活动过程和南海海盆作为非限制性盆地接收陆源沉积物的全过程，为“源-渠-汇”的研究构建了一个完美的范例。该文以珠江海谷-西北次海盆第四纪深水扇沉积体系为例，完整而深入地揭示了水道-扇体的组构和特征，可为建立南海北部新近纪早期深水扇形成模式提供参考；清晰呈现了陆坡-海盆砂体展布的规律，有助于指导南海的深水油气勘探工作。

关键词：南海  珠江海谷-西北次海盆 深水重力流沉积体系  深水扇 源-渠-汇

 

1．前言

南海北部陆坡区十分宽阔，峡谷、谷地、斜坡发育，主要的峡谷、谷地包括一统峡谷群、神狐峡谷群、台湾峡谷、澎湖峡谷群和珠江海谷、东沙海谷^[1]。珠江海谷是北部陆坡区现今规模最大的海底水道^[1]，是南海北部陆缘物质输送入海盆深海平原的最主要通道。以往受地质调查资料所限，对于陆缘沉积物质输送入海盆过程中形成的沉积体系、组织架构和沉积物进入海盆后的蔓延情况缺乏系统研究，珠江三角洲南部下陆坡和海盆区域的深水重力流沉积体系的调查研究尤其欠缺。 

近五年来，国家1:100万海洋区域地质调查在南海北部陆坡区和西北次海盆区进行了系统的地质地球物理调查，获取了一批高精度的地质数据，综合运用这些数据，发现南海北部陆坡和海盆区（图1研究区位置图）发育了复杂的第四纪深水重力流沉积体系。完整系统地研究南海北部第四纪深水重力流沉积体系，可以更好地了解这类沉积体系的几何形态、生长模式、发育演化过程，为沉积物“源-渠-汇”研究提供素材，可以为晚新生代浊积体研究提供思路，为建立更新型、更完整、更系统、更适用的浊积砂体类油气藏模型提供基础研究数据。

2．地质研究背景

研究区地层以新生界为主，从古新统—第四系都有发育，第四系厚度一般在90~250m之间。基底以火成岩为主。新生代断裂发育，主要包括北东向和北西向两组，为张性断裂。北东向断裂被北西向断裂错开，显示出北西向断裂发育时间晚于北东向断裂^[2～4]。

南海北部陆坡珠江深水扇的研究，目前已经比较成熟，但对于深水扇的研究主要集中在珠江口盆地珠二坳陷内，即陆坡局部范围内，时间层段集中在21～10.5Ma，以寻找油气储层为目的^[5～7]。LW3-1-1钻井重大天然气的发现，已经证实深水扇砂体蕴含的巨大油气潜力^[8～12]。但是对于南海北部陆坡区深水重力流沉积体系整体性的研究、尤其是下陆坡至海盆区第四纪深水重力流沉积体系研究还非常缺乏，目前的研究大多集中在莺琼盆地中央峡谷和西北次海盆西部^[13～19]，因此，为了深入认识陆坡大型峡谷深水沉积体系和海盆深水扇的结构及发育特色、探讨深水重力流沉积体系成因、指导南海深水油气勘探工作，非常有必要对第四纪珠江海谷-西北次海盆深水重力流沉积体系进行系统性研究。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

注：图中黑色虚线为珠江海谷的边界，右上角为研究区在南海的位置。

图1  研究区三维地形图及文中测线位置（紫红线）示意图

3．测深、地震数据

　　地球物理数据主要采用2008—2011年采集的深水多波束测深数据和单道地震、多道地震数据，该高分辨率数据为南海北部陆坡及深海平原区第四纪深水重力流沉积体系研究提供了更好的支撑，尤其是对下陆坡和深海平原中重力流沉积的研究尤为重要。

　　其中，多波束测深数据由“海洋四号”船采集，采用SeaBeam2112多波束测深系统，由Hippy-120C涌浪补偿器、SVplus声速剖面测量仪、Gyro罗经信号数字转换器等组成，采用SPECTRA综合导航系统，使用CARIS HIPS和SIPS6.1多波束测深后处理系统软件对数据进行编辑。

　　地震数据以高分辨率单道地震数据为主，多道地震为辅。高分辨率单道地震数据由“奋斗五号”船采集，震源为210in³的G.I.枪，沉放深度3m，放出长度35m；工作气压1900PSI~2000PSI，滤波范围为60Hz~400Hz，气枪与电缆接收中心点间距9m，采样频率为2000Hz；使用PROMAX处理系统进行数据处理。多道地震由“奋斗四号”船和“探宝号”船采集，接收道数采用240道和480道两种，道间距12.5ｍ，采样率为１~2ms，震源采用G/G.I.枪组合震源和BOLT枪阵两种，震源容量分别为1600Cu.in.和3680Cu.in.沉放深度8~10m，工作气压2000PSI，采用单边放炮单边接收非零炮检距观测系统，“等距离”方式触发放炮，炮间距37.5m，使用CGG和OMG处理系统进行数据处理。

4．地形地貌特征

珠江海谷位于南海北部陆坡，西北部与陆架相接，东南端融入西北次海盆深海平原^[1]。从三维地形图上可以清楚见到，海谷走向大致为北西—南东向（图1），长约258km，宽10~65km，贯穿了整个南海陆坡，成为了南海北部珠江口周缘陆缘物质进入海盆的主要通道。地形变化大，水深350～3500m，高差将近3200m。海谷不同区段宽度变化较大，北端和南端较窄，中部较宽，以中下部最宽。海谷东北侧峡谷发育，其中著名的神狐东峡谷群就是其中的一部分，这些峡谷和峡谷群在陆坡中段和珠江海谷相连，构成了南海北部重力流沉积物质的次要通道。珠江海谷南端至西北次海盆深海平原，地形较为平缓，水深3500～3700m，在海谷入海口外缘可见3700m水深线呈扇形展布并向南展开，海底扇体的形貌略有体现，展示出现今时期重力流沉积远端扇体的大致轮廓。

5．重力流沉积体系结构单元

整个重力流沉积体系总体由珠江海谷陆坡重力流沉积水道沉积体和西北次海盆深海平原海底扇体两个结构单元组成，这两大沉积结构单元由于所处的地质背景、地形地貌单元的差异，沉积组构各具特色，现分述如下：

5.1 珠江海谷陆坡水道重力流沉积体

陆坡水道重力流沉积体沿珠江海谷发育，总体呈北西方向展布，延伸超过250km。根据其沉积体展布形态、侵蚀状况、地貌差异等特征，将陆坡水道重力流沉积体系分为上、中、下三段，或称为北、中、南三段。北段位于1000m水深以浅的上陆坡，NW-SE走向，主要以过路侵蚀和水道沉积为主；中段为1000m～2500m水深区，前半部近EW走向，后半部逐渐转为NW-SE走向，以水道和天然堤沉积；南段为2500m～3200m水深区，NW-SE走向为主，在西北次海盆入口处转为近南北向，以水道-天然堤沉积和朵叶体沉积共存为特征。

5.2.1北段（上段）：该段紧接南海北部大陆架，处于陆架和陆坡的转折衔接部位，坡度较陡。总体以侵蚀为主，包括珠江海谷冲刷段和海谷东侧侵蚀峡谷段（图2）。海谷主道宽约24km，深约20m左右，以过路侵蚀为主，大部分区域都没有充填沉积物，局部第四纪晚期有少量沉积物充填。海谷东侧多个侵蚀峡谷发育，即神狐东峡谷群，重力流携带大量陆架沉积物从此峡谷群流过，汇入珠江海谷中上段，并对所经区域进行了强烈的冲刷和下切侵蚀。受到重力流发育的影响，多处区域出现明显剥蚀现象，珠江海谷北段及东侧地层发育很不完全，第四纪和上新统上部地层间断性出现缺失。

 

 

 

 

 

 

 

 

图2  珠江海谷上段重力流沉积地震反射特征（测线位置见图1）

5.2.2中段：珠江海谷中段海底地形坡度从前端到中、后端逐渐变缓，重力流流速开始降低，经海谷北段和神狐东峡谷群而来的沉积物物源充足，部分沉积物逐渐留存下来。因该段前端海底地形较陡，海谷外部形态深而窄，冲刷剥蚀明显，底部可见“V”形水道，沉积薄，仅为两侧第四系厚度的三分之一（图3）；海谷中后端地形变缓，致使海谷中段中部及后部水道砂体十分发育（图4），底部主要发育“U”形下切水道。这些重力流沉积砂体可分为三个期次，发育特征各有差异。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图3  珠江海谷中段前部分由西（a）往东（b）重力流沉积地震反射特征（测线位置见图1）

中段前端海谷走向近EW向，缺失早期第一期和第二期重力流沉积，只有最新的第三期重力流沉积保存下来（见图3a）。至中段中部海谷走向由转为NW-SE向，并逐渐变得宽缓，沉积物厚度变大，三期重力流沉积都有保存（见图3b）。中段中部是珠江海谷东北部神狐东峡谷群的主要物质输出口，从北部峡谷来的重力流沉积和从西北部珠江海谷流入的重力流沉积在此汇合，形成了不同组构水道沉积物的叠置。在地震剖面横切面上重力流沉积体形状有两种，既有近水平滩状，又有透镜状，内部充填结构有明显差异，印证了沉积物的多物源性和不同流体的汇聚特征。

中段中部及后部三期重力流沉积体更加发育，特征如下（见图4）：

第一期重力流沉积主要为“U”形下切水道充填而形成的充填沉积复合体，由侧向加积沉积物和垂向加积沉积物复合叠合构成，底部发育明显的冲刷侵蚀面。地震剖面上观察，底部侵蚀面之上可见明显强震幅波组，相邻琼东南盆地中央峡谷的钻探实践已经证明，该类型强震幅单元是储集性能良好的砂体^[14,15,18]。在第一期砂体内部可见次一级的侵蚀面，其上部也可见强震幅波组，为典型的高振幅反射（High Amplitude Reflections 简称HARs），在沉积复合体内部形成多期叠加的厚层强震幅波组组合体，构成复合厚层水道充填砂体。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图4  珠江海谷中段水道充填地震相及其解译特征（测线位置见图1）

第二期重力流沉积呈扁平滩状覆盖在第一期重力流沉积物之上。该期沉积作用底部下切侵蚀作用弱，横向分布范围较广，在该段海谷的大部分区域都有分布，显示出珠江海谷中段中后部区域是第二期重力流沉积物重要的倾卸地。海谷两侧沉积体地震相特征显示以侧向加积为主；海谷中部内部结构较为杂乱，揭示出水动力强而急的重力流携带沉积物骤然减速，沉积物快速堆积形成内部结构紊乱的沉积体。总体上该区域重力流沉积物主要为宽缓水道砂体和天然堤沉积体的复合体。  

    第三期重力流沉积，在珠江海谷中段前部分为以垂向加积沉积为主的充填复合体，几乎覆盖了整个海谷主水道区域；在珠江海谷中段后部分为以侧向加积沉积为主的水道复合体，主要分布在珠江海谷的西部，呈楔形体展布；局部区域发育泛滥漫滩沉积。

5.2.3 南段（下段）

南段呈NNW-SSE向，近北部的部分地形较为宽缓，是珠江海谷最宽的区域，致使重力流在该区流域变大，流速降低，重力流沉积物厚度不大，但分布的范围变宽（图5）。水道侵蚀大部分区域不太发育，仅在海谷中心区域局部发育，沉积体以沉积朵叶体为主，局部发育水道-天然堤和泛滥漫滩沉积；该段南边部分为深海平原的入海口，珠江海谷在此段忽然变窄，海谷两侧发育低隆起，形成“咽喉状”谷口地形，重力流到此流速加快，形成大量下切水道（图6），重力流沉积体系以水道-天然堤沉积体为主。重力流沉积三期次特征依旧明显：

 

 

 

 

 

 

 

 

图5  珠江海谷下段中部宽缓段重力流沉积展布地震特征（测线位置见图1）

第一期重力流沉积作用由北向南强度逐渐增大，水道下切深度由浅变深，沉积体分布范围相对较窄。在北部主要为沉积朵叶体，呈扁平楔状体，底部可见弱侵蚀现象，内部反射结构为弱迭瓦状—弱杂乱状为主，连续性中—差，频率低，振幅总体较弱（见图5），可能以泥质沉积为主，重力流沉积体分布于海谷两侧。南部主要为水道-天然堤沉积，水道下切现象十分显著（见图6），最深可至150m，内部反射振幅较弱，连续性中—差，频率低，以杂乱结构为主。

第二期重力流沉积作用在南段南北表现出更大的差异，沉积体分布范围比第一期宽。在北部表现为泛滥漫滩沉积，呈扁平滩状，连续性中等，频率中-高，振幅总体较弱（见图5），内部反射结构为弱迭瓦状-波状为主。南部水道下切现象较第一期减弱，总体为透镜状砂体的叠合，透镜体反射振幅底部较强，内部振幅较弱，连续性中等，频率低，以迭瓦状结构为主（见图6）。

第三期重力流沉积作用明显变弱，沉积物主要集中在海谷中部水道中，沉积体分布范围再度变窄。沉积体以楔形为主。在北部表现为近水平状水道充填，连续性好，频率高，振幅中等（见图5）。南部以侧向加积的水道-天然堤沉积为主，西侧水道下切现象较强，东侧水道下切现象不明显；地震反射振幅较强，连续性中等，频率中-低，内部多为低角度迭瓦状结构（见图6）。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

注：a图为跨海谷剖面；b图为a图红框范围的放大部分；c图为b图的地质解译。

图6  珠江海谷下段水道及砂体展布特征（测线位置见图1）

5.2 西北次海盆深海平原浊积扇体

通过对不同方向地震剖面的地震反射特征进行分析，可以勾画出珠江海谷重力流沉积物进入南海西北次海盆深海平原后，平面和垂面上的结构及演化特征。

第四纪重力流沉积物沿珠江海谷进入西北次海盆深海平原后，以舌状体向前推进，呈扇形展布，形成海盆深水扇体。图7是南北纵向切过扇体正中部的一条地震剖面及其解译图，可以看出扇体主要分为三期，可以和珠江海谷的三期重力流作用相对应，以第一期规模最大，发育时间最早。从剖面上分析，扇体第一期，舌状体向外延伸可达70km，厚度最大约120m；底部有几处较明显的宽缓下切侵蚀，以近陆坡处下切侵蚀最深；地震相以中—低频、弱振幅、中—低连续为主，内部结构为混杂结构和斜交结构为主，外形呈楔形，远离陆坡扇体振幅变强，连续性变好；扇体第二期，规模较第一期小，向南蔓延最远约50km，最大厚度约40m，由靠近陆坡和远离陆坡的两个透镜体组成；靠近陆坡的透镜体地震反射特征以中频、中—弱振幅、中—低连续为主，内部结构为混杂结构和斜交结构，底部下切侵蚀现象不明显；远离陆坡的透镜体为中—高频、中—强振幅、中连续为主，内部结构以斜交结构为主，可见小规模的“V”形下切；第三期重力流沉积扇体，在海盆中规模最小，向南延伸最远约25km，最大厚度约40m，下切侵蚀基本不发育，呈楔形，地震相以中频、弱振幅、中—低连续为主，内部结构以斜交结构为主。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图7  西北次海盆深海平原区浊积扇体南北向剖面解译（测线位置见图1）

从中部向东西两侧方向，扇体规模呈现逐渐变小的趋势（图8、图9）。

以图7所示剖面为中心，向西40km处（见图8a），扇体向南延伸以第一期最大，约为35km，延伸幅度较中部70km的扇体直径明显变小，其他两期也都相应略有变小；再向西40km，扇体规模急剧变小（见图8b），舌状体向南延伸最远不足4km，每期厚度最大不超过20m；再向西40km，至扇体西端，舌状体略有变大（见图8c），向南延伸最远可至5km，该舌状体延伸变化的原因从地形图上已有显示，为珠江海谷的分支水道携带沉积物进入海盆所致。剖面地震相反映出从扇体中心向边部，振幅增强，连续性变好。

图7所示剖面往东，距离约40km处（见图9a），扇体向南延伸幅度三期都略有变小，以第一期最远，约38km；再向东40km，扇体规模逐渐变小（见图9b），舌状体向南延伸最远约为16km，扇体厚度从中部向两侧逐渐变薄。东边受到屏南海山的阻隔（见图1），珠江海谷重力流沉积扇体未再向东发育，折而向南发展。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图9  入海盆口东侧舌状体变化特征

（测线位置见图1）                          

 

 

 

图8  入海盆口西侧舌状体变化特征

（测线位置见图1）

在东西方向横截面（图10）上，扇体为透镜状，以第一期重力流沉积体系规模最大，透镜体横切面宽度可超过90km，厚度最大处约为100m。地震反射特征以杂乱反射结构为主，揭示出在该剖面所示区段，扇体以快速堆积为主。扇体底部可见“U”型和“V”型的小规模冲刷槽，这些冲刷槽发育于透镜体中部，正对着珠江海谷的出口，距离珠江海谷约有30km，显示出第一期重力沉积流能量非常大，冲出海谷30km后，依然对下部基底有侵蚀作用。第二期重力流沉积规模变小，从横截面可见宽度不超过10km，厚度最大不超过30m，底部可见轻微的侵蚀作用，显示出第二期重力沉积流流至该区域，能量已经较弱。第三期重力流沉积体呈扁平滩状，宽度约为20km，厚度不足10m，底部基本无侵蚀现象，显示重力流能量

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图10 西北次海盆区域深水扇体横剖面及三期扇体解译图（测线位置见图1）

很弱。扇体两侧地震剖面显示为连续性好、高频、平行结构的地震相，揭示出扇体周缘为稳定的深海沉积。

5.3珠江海谷-西北次海盆重力流沉积体系总体结构

根据以上典型剖面的剖析和重力流沉积物的运行轨迹，形成了珠江海谷-西北次海盆深水重力流沉积体系区域结构图（图11），发现该第四纪重力流沉积构建了一个完整的深水扇沉积体系，位于陆坡的珠江海谷沉积体构成了深水扇的水道部分，西北次海盆深海平原的沉积体构成了深水扇的扇体部分，形成了珠江海谷-西北次海盆深水扇体系。

按照Walker等建立的深水扇经典沉积模式分析^[20～22]，珠江海谷-西北次海盆深水扇沉积体系的上扇部分为珠江海谷陆坡水道重力流沉积体系的上段（又称北段）和中段的近东西走向狭窄海谷的区段，以发育限制性水道为主，早期和中期为侵蚀区，晚期部分区域发育限制性水道砂体；中扇部分为珠江海谷陆坡水道重力流沉积体系变宽的中段和南段区域，主要发育水道-堤坝复合体和水道-朵叶复合体；下扇为西北次海盆沉积体，主要以大型朵叶体为主。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图11 珠江海谷-西北次海盆深水扇体系区域结构组成示意图

在平面分布上，早、中、晚三期重力流沉积体的分布略有差异，沉积中心并未完全吻合。早期第一期沉积砂体在上扇区域基本无沉积，沉积体主要集中分布在中扇和下扇区；水道沉积部分较为狭长，在珠江海谷的南段分为左右两个水道沉积体；进入西北次海盆后，向正南方向和东、向延伸，东南向和西南向不太发育。第二期沉积体也是主要集中分布在中扇和下扇区，在珠江海谷中重力流沉积物的分布较第一期宽，在海谷的南段水道沉积体没有分成左右两个；进入西北次海盆后，扇体中间部分略向南延伸，大部分扇体主要沿海谷出口附近的海盆北缘分布。晚期第三期重力流沉积体在上扇、中扇、下扇都有分布，在珠江海谷中段北部区域沉积体较宽，海谷其他区域沉积体发育明显变窄，不足该段二期砂体的三分之一；进入西北次海盆后，扇体基本上发育均匀，都是沿海谷出口附近的海盆北缘分布，呈东西向线形展布，东侧向南延伸宽度大于西侧。

    因此，珠江海谷-西北次海盆重力流沉积体系形成的深水扇体系总体结构分为两部分，即水道部分和扇体部分。水道部分的北段和中段的前端构成深水扇的上扇，以侵蚀作用为主；中段的其他部分为重力流沉积物的临时卸载区，南段基本上为边路侵蚀、中央卸载，这两部分构成了深水扇的中扇。海盆为沉积物的最终汇集区，形成了深水扇的下扇部分。

6. 控制因素

目前，对深水重力流沉积体系的发育及空间展布控制因素的研究较多^[23～27]，除了物源沉积物质本身的属性外，一般主要有地形和构造两种控制因素，对南海北部陆坡-海盆区域，相对海平面变化也是重要的控制因素之一。

6.1地形的控制作用

地形对珠江海谷-西北次海盆深水扇体各部分的控制作用十分明显。总体地形北高南低，重力流沉积体系由北向南发育。上扇区域处于陆架和陆坡转折带下方，地形坡度大，重力流动力强劲，水道大面积冲刷，主要以侵蚀为主，沉积物较难赋存。中扇区地形坡度由陡变缓，流体动能逐渐减弱，重力流沉积物沉积规模逐渐变大，从水道-天然堤沉积体逐渐变化为水道-朵叶体复合沉积体。下扇区位于西北次海盆中，为深海平原地貌，地形非常平缓，从狭窄的珠江海谷奔涌而出的高动能流体受此地地形骤然变缓的影响，流速下降，重力流沉积物大量沉积下来，形成以朵叶体为主深水扇下扇。

6.2 断裂的控制作用

构造对珠江海谷-西北次海盆深水扇发育的影响，主要表现在断裂对珠江海谷发育的控制（图12）。珠江海谷为什么没有依照陆坡的地形由北至南直接贯穿进入海盆，而是呈北西方向数次弯转才转而向南进入海盆呢？根据地震剖面解译分析，晚中新世以来发育的南海北部陆坡大量发育北西向断裂^[3～4]对重力流沉积作用有重要的控制作用。

单向阶梯状正断裂或相向发育的正断裂组合形成构造洼地，重力流体沿低洼地由高向低顺流而下。以珠江海谷中段北部北西西向水道为例，海谷西南侧的北西西向阶梯状正断裂（图12a）从晚中新世到第四纪期间多次活动，断层上盘下降，下降盘地层发生倾斜，北东方向为陆坡高地形区，由此在断裂和高地间形成了北西西向带状低地。受此影响，沿珠江海谷北段北北西方向而来的重力沉积流并未直接向南奔流，而是转而向西，沿北西西向带状构造低地流动。珠江海谷其他区域的沉积发育受到断裂活动的控制作用也十分明显。以珠江海谷中段南部和珠江海谷南段南端为例，相向发育的阶梯状正断裂组合（图12b、图12c）从晚中新世开始继承性活动，控制了珠江海谷的发育。到上新世，构造对海谷沉积活动的控制作用更加明显，从地震剖面上可见，多期发育的透镜状砂体层层叠置在海谷中，致使断层下降盘的海谷内地层厚度大，海谷外面两侧的断层上升盘地层薄。第四纪时期重力流活动更加显著，下切侵蚀现象明显，在珠江海谷南端向海盆的出口处，在东侧阶梯状正断层上盘，海底可见明显的冲刷沟槽，沟槽深度大于100m，第四纪早期地层遭到了侵蚀。

6.3 相对海平面变化的控制作用

根据图11珠江海谷-西北次海盆深水重力流沉积体系的整体区域结构和早、中、晚三期沉积体的分布可以看出：该深水扇体进入海盆后的扇体规模由老到新逐渐变小，第一期扇体规模明显偏大，第二期和第三期扇体规模变小，展示出明显向陆方向后退的趋势；在珠江海谷北段和中段前端，第二期砂体和第三期砂体都有向陆架方向迁移的趋势，尤其以第三期砂体最为明显，较第二期砂体向陆方向迁移近60km。从以上深水扇多期砂体的沉积变化趋势，揭示出沉积体系随海平面变化的而变化的地质演化历程。第四纪时期相对海平面总体呈现上升趋势，是导致珠江海谷-西北次海盆深水扇沉积体系早中晚多期沉积体不断向陆迁移的主要原因。

7．科学意义

7.1“源-渠-汇”研究的完美范例

随着深水油气的不断发展，深水扇及其相关的深水重力流沉积体系一直是国际海洋地质研究的前沿课题^[28～32]，是大陆架至深海平原的深水沉积活动扩散系统中重要的一个沉积环节。珠江海谷北端接南海北部陆架的中部区域，是珠江三角洲发育区，珠江是中国第三大河流，是南海北部最大的河流，仅次于长江，物质运输量很大。这些物资首先在南海陆架区以三角洲形式堆集，之后继续向前延伸，为研究区输送了丰富的沉积物，而珠江海谷则构成了大陆架-深海平原深水沉积扩散系统的汇聚性通道。从三级次“源-渠-汇”体系的角度来看，在南海北部“陆架-陆坡-西北次海盆”这个特定的区域内，陆架物质为物源，构成体系中的“源”单元结构，珠江海谷为主要物源通道，构成体系中“渠”结构单元，海盆为沉积物质的最终汇集之所，珠江海谷-西北次海盆深水扇下扇的大规模发育证明了物质在海盆中的汇集，因此西北次海盆构成了体系的“汇”结构单元。由此，珠江海谷-西北次海盆深水重力流沉积作用完美地诠释了南海“源-渠-汇”过程中从渠到汇的沉积过程，形成了局部区域三级次“源-渠-汇”的完整体系，其三期区域结构记录了南海海盆作为非限制性盆地接收陆源沉积物的全过程。陆坡区珠江海谷的发育记录了重力流沉积物从侵蚀区到侵蚀及临时卸载区再到边路侵蚀中央卸载区沉积活动和充填演化过程，为“源-渠-汇”的研究构建了一个完美的范例。

7.2有助于深水油气勘探中深水扇砂体预测

珠江海谷-西北次海盆第四纪深水扇沉积体系区域结构的分析，完整呈现了砂体展布的平面和空间结构，揭示出陆坡三段式三期发育、海盆扇形三期演化以及随相对海平面变化而迁移的独特特征。这种现今深水扇发育演化的剖析，可为南海北部新生代较早期深水扇的研究提供生成发育模式，有助于深水油气勘探中深水扇砂体的预测和成藏规律的认识。

根据南海形成演化过程，随着32Ma左右海底扩张开始，南海非限制性海盆开始发育，南海北部“源-渠-汇”体系发育的地质背景条件即开始形成；至约23.8Ma，在白云运动的作用下，南海陆坡步入深水沉积环境，至此三级次“源-渠-汇”的结构更趋成熟；到晚中新世及第四纪时期，“源-渠-汇”更加完善，为深水扇的发育奠定了基础。渐新世到第四纪期间多次大幅度的相对海平面变化为深水扇多旋回发育创造了条件，使得深水扇多时期多旋回砂体叠置发育成为可能，为南海北部深水-超深水区油气勘探中储层预测提供模式。

8．结论

通过对近年来采集的高分辨率地震剖面的精细解析，揭示了珠江海谷-西北次海盆第四纪深水重力流沉积体系的整体结构特征和活动规律，全面呈现了该重力流体系形成的第四纪深水扇沉积体的平面展布和空间形态。主要有以下几点结论：

（1）该沉积体系以北西-南南东方向贯穿整个北部陆坡后进入海盆，进入海盆后呈扇形大规模展开。陆坡区为北、中、南三段式展布，北段主要以水道下切和过路侵蚀为主，中段以水道充填和天然堤沉积为主，南段以水道-天然堤沉积和朵叶体沉积共存为特征。重力流沉积进入海盆后总体以朵叶体发育为特色，呈扇形展布，大规模水道下切基本不发育。

（2）从早到晚可分为三期沉积体，第一期扇体规模明显偏大，第二期和第三期扇体规模变小，展示出向陆方向后退的趋势，揭示出第四纪相对海平面的上升控制了该深水重力流沉积体系的分布和演变。

（3）南海北部陆坡晚中新世以来发育的大量北西走向断裂对重力流沉积作用有重要的控制作用。从晚中新世到第四纪期间多次活动的北西走向单向阶梯状正断裂或相向发育的正断裂组合形成构造洼地，通过控制珠江海谷的发育演化，控制了深水扇的沉积体展布。

（4）珠江海谷-西北次海盆深水重力流沉积作用完美地诠释了南海“源-渠-汇”过程中从渠到汇的沉积过程，形成了局部区域三级次“源-渠-汇”的完整体系，记录了南海海盆作为非限制性盆地接收陆源沉积物的全过程，为“源-渠-汇”的研究构建了一个完美的范例。

（5）本篇对珠江海谷-西北次海盆第四纪深水扇沉积体系结构的分析，完整呈现了陆坡-海盆砂体展布的规律，这种现今深水扇发育演化的深刻剖析，可为南海北部新生代早期深水扇研究提供生成发育模式，有助于指导深水油气勘探。

 

参考文献

1 杨胜雄，邱燕，朱本铎主编. 南海地质地球物理图系[M]. 中国地质调查局广州海洋地质调查局编制，中国航海图书出版社出版发行，2015年5月第一版。

Yang Shengxiong, Qiu Yan, Zhu Bendou. Atlas of Geology and geophysics of South China Sea[M]. Compiled by Guangzhou Marine Geological Survey,China Geological Survey. First edition and printing in May, 2015.

2 庞雄，陈长民，彭大钧，等. 南海北部白云深水区之基础地质[J]. 中国海上油气，2007，20(4)：215-222. 

Pang Xiong, Chen Changmin, Peng Dajun, et al. Basic geology of Baiyun deep-water area in the northern South China Sea[J].China Offshore Oil and Gas，2007，20(4):215-222.

3 张远泽，漆家福，吴景富. 南海北部新生代盆地断裂系统及构造动力学影响因素[J]. 地球科学，DOI:10.3799/dqkx.2018.542.

  Zhang Yuanze, Qi Jiafu, Wu Jingfu. Cenozoic faults systems and its geodynamics of the continental margin basins in the northern South China Sea[J]. Earth Science，DOI:10.3799/dqkx.2018.542.

4鲁宝亮，王璞珺，张功成等. 南海区域断裂特征及其基底构造格局[J]. 地球物理学进展，2015，(30)04：1544-1553.

Lu Baoliang, Wang Pujun, Zhang Gongcheng, et al. Characteristic of regional fractures in South China Sea and its basement tectonic framework[J]. Progress in Geophysics，2015，(30)04：1544-1553.

5庞雄，陈长民，彭大钧，等. 南海珠江深水扇系统及油气[M]. 北京:科学出版社，2007：1-303.

Pang Xiong, Chen Changmin, Peng Dajun, et al. The Pearl River deepwater fan systems and petroleum in South China Sea [M]. Beijing: Science Press, 2007.

6 庞雄，彭大钧，陈长民，等．三级“源-渠-汇”耦合研究珠江深水扇系统[J].地质学报，2007，81(6):857-864.

Pang Xiong，Peng Dajun，Chen Changmin，et al．Three hierarchies “Source-Conduit-Sink” coupling analysis of the Pearl Ｒiver deep-water fan system[J]. Acta Geologica Sinica，2007，81( 6):857-864.

7 彭大均，庞雄，陈长民，等．南海珠江深水扇系统的形成特征与控制因素[J]. 沉积学报，2006，24 (1):10-19.

Peng Dajun，Pang Xiong，Chen Changmin，et al． The characteristics and controlling factors for the formation of deep-water fan system in South China Sea[J]. Acta Sedimentologica Sinica，2006，24(1) :10-19.

8 王昌勇，杨宝泉，高博禹，等. 荔湾3-1井区珠江组深水扇高分辨率层序分析及应用[J]. 沉积学报，2011，29(6):1122-1129.

Wang Chang-yong，Yang Bao-quan，Gao Bo-yu，et al. High-Resolution Sequence Stratigraphy Analysis and Application in Deepwater Fan of Zhujiang Formation，Liwan3-1 Area[J]. Acta Sedimentologica Sinica，2011，29(6):1122-1129.

9 朱伟林，钟锴，李友川，等. 南海北部深水区油气成藏与勘探[J]. 科学通报，2012，57(20):1833-1841.

Zhu W L，Zhong K，Li Y C，et al. Characteristics of hydrocarbon accumulation and exploration potential of the northern South China Sea Deep-water Basins[J]. Chin Sci Bull，2012，57(20):1833-1841.

10 施和生，柳保军，颜承志，等. 珠江口盆地白云-荔湾深水区油气成藏条件与勘探潜力[J].中国海上油气，2010，22(6):369-374.

Shi Hesheng，Liu Baojun，Yan Chengzhi，et al. Hydrocarbon accumulation conditions and exploration potential in Baiyun-Liwan deep water Area，Pearl River Month basin[J].China Offshore Oil and Gas，2010，22(6):369-374.

11 李云，郑荣才，高博禹，等． 深水扇沉积研究现状和展望——以珠江口盆地白云凹陷珠江深水扇系统为例[J]. 地质论评，2010，56(4): 549-560.

Li Yun，Zheng Rongcai，Gao Boyu，et al. Reviews and prospects on submarine fan deposition: A case study of Zhujiang submarine fan system in Baiyun depression，Pearl River Mouth Basin [J]. Geological Review，2010，56(4): 549-560.

12 李胜利，于兴河，刘玉梅，等. 水道加朵体型深水扇形成机制与模式:以白云凹陷荔湾3-1地区珠江组为例[J]. 地学前缘，2012，19(2):32-40.

Li Shengli，YuXinghe，Liu Yumei，et al. Formation mechanism and pattern of deep-water fan with channel and lobe: A case study of the ZhuJiang Formation in Liwan 3-1 area, Baiyun Depression[J]. Earth Science Frontiers，2012，19(2):32-40.

13 王大伟，吴时国，王英民，等. 琼东南盆地深水重力流沉积旋回[J]. 中国科学，2015，60(10):933-943.

Wang D W，Wu S G，Wang Y M，et al. Deep-water sediment cycles in the Qiongdongnan Basin (in Chinese). Chin Sci Bull, 2015, 60: 933–943.

14 何小胡，钟泽红，董贵能，等. 莺琼盆地新近纪海流的研究新进展及深水油气勘探的启示[J]. 天然气勘探与开发，2015，38(1):5-21.

He Xiaohu，Zhong Zehong，Dong Guineng，et al. Neogene ocean current in Ying-Qiong basin:implication of deep-water oil and gas exploration[J]. Natural Gas Exploration & Development. 2015，38(1):5-8.

15 王亚辉，张道军，赵鹏肖，等. 南海北部琼东南盆地中央峡谷成因新认识[J]. 海洋学报，2016，38(11)：97-124.

Wang Yahui，Zhang Daojun，Zhao Pengxiao，et al. A new considera