文档介绍：中国南海北部珠江口盆地白云凹陷的动力学分析
摘要:白云凹陷是珠江口盆地斜坡上发展出的一个深凹陷,它作为一种水平式的复合地堑,是由两个洼陷和一个低隆起组成的。垂向上沉积体系可以分为三层即底部的断陷层、位于中部断裂韧性伸展层和顶部的覆盖层。凹陷的主要断裂阶段具有韧性延伸和地壳减薄的特点,这个特殊的变形方式是有可能归结于白云凹陷恰好位于先前存在的薄弱区的构造转换带上,特殊的构造位置使得白云凹陷成为强烈构造变形区,并伴随以岩石圈地壳强烈减薄和剧烈的岩浆活动作为特征。白云凹陷下急剧上升的地幔是发生韧性变形的重要机制,它还引起了上地幔的部分熔融。这部分熔融物质上涌至地壳上部的沉积层受到张应力的作用并引起垂向的无间断沉积。岩浆在第一个断裂阶段后在构造转换带聚集,向白云凹陷东北东部分和西西南部分运移至北西向基底深大断裂处, 在基地断裂处北西西向剪切断裂发展为断裂群。该断层活动和白云凹陷的沉积历史受到了在24Ma左右洋中脊跃迁事件和在16Ma左右海底扩张停止事件的影响。
关键词:白云凹陷动力分析构造转换带韧性伸展
1 引言
深水勘探自上世纪90年代以来就已经取得了巨大进步,例如墨西哥就已经发现了超过124个的深水油田,其中储量最大的达到了15亿桶。这个深水扇形系统成为了增加石油产量和储量的主要勘探目标,超过60多个国家致力于深水的研究与勘探。作为中国南海北部陆坡上最大的一个深水凹陷,白云凹陷吸引了各大石油公司和海洋科学家们的集体关注。它的研究也标志着中国深水扇形系统展开全面研究的开始。
白云凹陷位处珠江口盆地的珠二坳陷内(如图 1),整体走向近东西,面积约2x104 km2。白云主凹与南凹之间以低隆起相隔,其中南凹还是南隆起区域的一部分。白云凹陷的北侧是番禺低隆起。西侧以一条北西走向的基底断裂和岩浆活动带为界与东沙隆起和开平坳陷相邻;凹陷的东侧是东沙隆起。
白云凹陷在断裂阶段聚集了一层厚的早第三纪沉积。在Zhu-1和Zhu-2洼陷的勘探表明早第三纪的烃源岩具有良好的生烃潜力。位处珠江口,白云凹陷有足够的陆源沉积供应。在热沉降阶段频繁的海平面升降变化导致了白云凹陷主要部分大型低位扇形系统的形成,使得低位深水沉积的总厚度超过4000m。在2006钻井LM3-1-1验证了白云凹陷良好的生烃能力。
图 1 白云凹陷的大地构造位置与结构简图
白云凹陷自断陷期以来就一直保持持续沉降,在不同阶段深水低位扇体反复叠置在近相同的位置。推测这应该是和凹陷的演变密切相关的。所以白云凹陷的构造历史和动力学机制是深水扇形系统和烃聚集研究的关键。为正确的认识凹陷的动力学机制,我们将从整个珠江口盆地的全局出发来研究它。
2 珠江口盆地和白云凹陷的地理特征
盆地的主要断陷历史
珠江口盆地于中国南海的北部大陆边缘。在漂流以前盆地在第三纪历经了三个断陷阶段,第一个阶段名为深沪事件始于晚白垩纪时期在南海的北边缘发生,而此时的珠-1坳陷中被北东北-东北向断裂控制的沉积可追溯到晚古新世时期(大约54个百万年),这个裂陷阶段导致了地震剖面上的区域不整合以Tg作为标记,这个不整合也是新生代裂谷的基底。第二个裂陷时期又名为朱琼一幕,从早中新世开始,裂陷在这个阶段从东北向转向东北东向,而又第二断陷阶段引发的局部不整合在地震剖面上用T9标记。到了第三个裂陷阶段命名为朱琼二幕始于晚新世中期(大约 39-36Ma),在这个阶段形成的裂陷大致呈东北东向向东西方向的趋势,第三个断陷阶段形成的区域不整合在地震剖面上用T8标记。在第三纪主要的构造运动如图 2所示。南海事件是裂陷到漂移的标志性里程碑,而珠江口盆地形成于海洋沉积之后。在10到5个百万年间,东沙事件引起了珠江口盆地的断陷阻碍运动,一些地区上升隆起并发生侵蚀引发了一系列褶皱,断层和岩浆活动的形成,这些都有可能是由于菲律宾海板块向中国南部地块仰冲所形成的。
图 2 珠江口盆地的地层划分和主要构造事件简图
盆地的断陷和结构特征
从北向南珠江口盆地由三个隆起区域和两个坳陷区组成也就是北隆起区域、珠-3和珠-1坳陷;中部隆起区域,它由深沪隆起、番禺低隆起和东沙隆起组成;珠-2、潮汕坳陷和南隆起区域。从西往东盆地被三条西北向断层F1、F2和F3划分为四个主要部分,断层带的主体部分F1断层的西部笔直而又纤长的,并从北北西向向南西西南方向发生方向转换,在此过程中,地堑和地垒呈北西向。而F1断层的东部,断层带的方向由东-东北方向向近乎东西的方向转移,其中番禺低隆起往西向西北方向
偏移往东向西西偏北方向延伸。F3断层的东部,边界裂陷、坳陷和隆起都趋向于东北向,而凹陷里的裂陷或邻近F3断层的裂陷大致呈东西向向西西偏北向,此外,它还将珠-1坳陷分成了若干个西西偏北向凹陷。断裂在东沙隆