海域区古近系含煤地层基准面旋回识别与对比：以琼东南盆地为例

第２４卷　第６期２０１０年１２月现　代　地　质ＧＥＯＳＣＩＥＮＣＥＶｏｌ２４　Ｎｏ６Ｄｅｃ２０１０海域区古近系含煤地层基准面旋回识别与对比：以琼东南盆地为例李增学１，张功成２，王东东３，李　莹４，刘海燕１，吕大炜１（１山东科技大学地质科学与工程学院山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室，山东青岛　２６６５１０；２中国海洋石油总公司研究中心，北京　１０００２７；３中国矿业大学地球科学与测绘工程学院，北京　１０００８３；４中国石油大学地球资源与信息学院，山东青岛　２６６５５５）　　收稿日期：２０１００６０８；改回日期：２０１００８３０；责任编辑：潘令枝。　　基金项目：国家自然科学基金项目（４０８７２１００）；国家重点基础研究发展计划项目（２００９ＣＢ２１９４００）；国家科技重大专项项目（２００８ＺＸ０５０００２０２５）。　　作者简介：李增学，男，教授，１９５４年出生，煤田、油气地质与勘探专业，主要从事煤地质学、聚煤盆地层序地层研究工作。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｚｅｎｇｘｕｅ＠１２６ｃｏｍ。摘要：研究了琼东南盆地古近系含煤地层的沉积体系。研究区主要发育冲积扇／扇三角洲－海底扇体系、滨浅湖－中深湖－浊积扇体系、辫状河－辫状河三角洲－水下扇体系、潮坪－泻湖体系、滨浅海－浊积扇体系等沉积体系，其中辫状河－辫状河三角洲－水下扇体系、潮坪－泻湖体系聚煤作用较强。运用高分辨率层序地层学理论与技术方法，进行了中、短期基准面识别与对比。短期基准面对比界面主要类型是冲刷现象及其上覆的滞留沉积物、土壤化沉积与泥炭化事件沉积组合、微相岩相类型或相组合在垂向剖面上转换、测井曲线突变界面等。琼东南盆地古近系的地层中，由不同成因特征的边界所界定的短期基准面旋回主要有向上“变深”的非对称型短周期旋回层序（Ａ型层序）、向上变浅的非对称型短周期旋回层序（Ｂ型层序）和向上变深再变浅的对称型短周期旋回层序（Ｃ型层序）。关键词：基准面旋回；短周期；古近系；中国海域区中图分类号：Ｐ６１８１１　　　　文献标志码：Ａ　　　　文章编号：１０００－８５２７（２０１０）０６－１１７８－０８ＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｏｆＢａｓｅｌｅｖｅｌＣｙｃｌｅｓｏｆＣｏａｌｂｅａｒｉｎｇＳｔｒａｔａｉｎＰａｌｅｏｇｅｎｅＳｙｓｔｅｍｏｆＣｈｉｎａＳｅａｓ：ＴａｋｉｎｇｔｈｅＣａｓｅｏｆＱｉｏｎｇｄｏｎｇｎａｎＢａｓｉｎａｓａｎＥｘａｍｐｌｅＬＩＺｅｎｇｘｕｅ１，ＺＨＡＮＧＧｏｎｇｃｈｅｎｇ２，ＷＡＮＧＤｏｎｇｄｏｎｇ３，ＬＩＹｉｎｇ４，ＬＩＵＨａｉＹａｎ１，ＬＤａｗｅｉ１（１ＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌＭｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ＆ＳｅｄｉｍｅｎｔａｒｙＭｉｎｅｒａｌｓ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　２６６５１０，Ｃｈｉｎａ；２ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＣＮＯＯＣ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００２７，Ｃｈｉｎａ；３ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＧｅｏｍａｔｉｃｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３，Ｃｈｉｎａ；４ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＧｅｏｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｑｉｎｇｄａｏ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　２６６５５５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｃｏａｌｂｅａｒｉｎｇｓｔｒａｔａｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌｓｙｓｔｅｍｓｏｆＰａｌｅｏｇｅｎｅＳｙｓｔｅｍｉｎＱｉｏｎｇｄｏｎｇｎａｎｂａｓｉｎ．Ｔｈｅｍａｉｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌｓｙｓｔｅｍｓｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａａｒｅａｌｌｕｖｉａｌｆａｎ（ｆａｎｄｅｌｔａ）ａｂｙｓｓａｌｆａｎｓｙｓｔｅｍ，ｓｈｏｒｅｍａｒｉｎｅａｎｄｍｉｄｄｌｅｄｅｅｐｌａｋｅａｎｄｔｕｒｂｉｄｉｔｅｆａｎｓｙｓｔｅｍ，ｂｒａｉｄｅｄｓｔｒｅａｍｂｒａｉｄｅｄｃｈａｎｎｅｌｄｅｌｔａｓｕｂｓｅａａｐｒｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｔｉｄｅｆｌａｔｌａｇｏｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｏｆｆｓｈｏｒｅｅｐｅｉｒｉｃｓｅａｔｕｒｂｉｄｉｔｅｆａｎｓｙｓｔｅｍ，ｅｔｃ．Ａｍｏｎｇｔｈｅａｂｏｖｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌｓｙｓｔｅｍｓ，ｔｈｅｂｒａｉｄｅｄｓｔｒｅａｍｂｒａｉｄｅｄｃｈａｎｎｅｌｄｅｌｔａｓｕｂｓｅａａｐｒｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｉｄｅｆｌａｔｌａｇｏｏｎｓｙｓｔｅｍｈａｖｅｕｎｄｅｒｇｏｎｅｇｒｅａｔｃｏａｌｆｏｒｍｉｎｇａｃｔｉｏｎｓ．Ｗｉｔｈｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｙｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｍｉｄｄｌｅａｎｄｓｈｏｒｔｔｅｒｍｂａｓａｌｌｅｖｅｌｓｗｅｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ．Ｔｈｅｍａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｔｙｐｅｓｏｆｓｈｏｒｔｔｅｒｍｂａｓａｌｌｅｖｅｌａｒｅｅｒｏｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｏｖｅｒｌｙｉｎｇｌａｇｓｅｄｉｍｅｎｔｓ，ｓｏｉｌｓｅｄｉｍｅｎｔｓａｎｄｐｅａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｖｅｎｔｓｅｄｉｍｅｎｔｓ，ｍｉｃｒｏｆａｃｉｅｓａｎｄｌｉｔｈｏｆａｃｉｅｓｔｙｐｅｓｏｒｆａｃｉｅｓｇｒｏｕｐｃｈａｎｇｅｓｉｎｖｅｒｔｉｃａｌ，ａｂｒｕｐｔｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｉｎｗｅｌｌｌｏｇｇｉｎｇｃｕｒｖｅｓ，ｅｔｃ．ＩｎｔｈｅＰａｌｅｏｇｅｎｅｓｔｒａｔａｏｆＱｉｏｎｇｄｏｎｇｎａｎｂａｓｉｎ，ｔｈｅｓｈｏｒｔｔｅｒｍｂａｓａｌｌｅｖｅｌｃｙｃｌｅｔｙｐｅｓ，ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｅｎｅｔｉｃｆｅａｔｕｒｅｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ，ａｒｅｄｅｅｐｅｎｉｎｇｕｐｗａｒｄａｓｙｍｍｅｔｒｉｃｓｈｏｒｔｔｅｒｍｂａｓａｌｌｅｖｅｌｃｙｃｌｅ（ｔｙｐｅＡ），ｓｈａｌｌｏｗｉｎｇｕｐｗａｒｄａｓｙｍｍｅｔｒｉｃｓｈｏｒｔｔｅｒｍｂａｓａｌｌｅｖｅｌｃｙｃｌｅ（ｔｙｐｅＢ）ａｎｄｓｙｍｍｅｔｒｉｃｓｈｏｒｔｔｅｒｍｂａｓａｌｌｅｖｅｌｃｙｃｌｅ（ｔｙｐｅＣ）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｓａｌｌｅｖｅｌｃｙｃｌｅ；ｓｈｏｒｔｔｅｒｍ；ＰａｌｅｏｇｅｎｅＳｙｓｔｅｍ；Ｃｈｉｎａｓｅａｓ图１　琼东南盆地构造区划图（据吕明，２００５）Ｆｉｇ１　ＴｅｃｔｏｎｉｃｄｉｖｉｓｉｏｎｏｆＱｉｏｎｇｄｏｎｇｎａｎｂａｓｉｎ（ａｆｔｅｒＬüＭｉｎｇ，２００５）０　引　言含煤地层沉积环境研究与层序地层学［１－３］研究虽然已经获得重大进展，但对海域区的含煤地层研究较少，主要由于海域区含煤地层埋藏深、资料少，使其地层空间精细对比很困难。现今，随着海域区煤层气资源的勘探开发力度加大，其含煤地层的研究已成为热点之一。近年来，海域区含煤地层高分辨层序地层学、煤层气储层沉积学［４－９］等方面研究取得一些重要成果，但关于基准面的研究成果尚不多。因此，本文以琼东南盆地为例，在高分辨层序地层划分基础上，研究了古近系含煤地层基准面旋回特点，这对于该区煤层气勘探开发具有重要意义。１　研究区概况琼东南盆地位于海南岛东以南、西沙群岛以北的海域，南海北部大陆边缘西北部，是新生代形成的北东向伸展盆地。盆地构造样式受到南海北部大陆边缘构造演化的控制。盆地的基底主要为华南加里东褶皱带向海上的延伸部分，陆架厚度较薄，介于３０～２０ｋｍ之间。南海北部大陆架共有３期裂幕，分别发生于晚白垩世—始新世初、始新世—早渐新世和晚渐新世，构造线方向相应为ＮＮＥ、ＮＥ、ＮＥＥ、近ＥＷ向。盆地边缘大断裂控制了盆内隆凹相间的构造格局。早期裂陷作用阶段活动强烈，呈ＮＥ、ＮＥＥ和ＮＷ向展布；晚期阶段断裂作用逐渐消失，地形向南倾斜，并统一于整个南海盆地。琼东南盆地西侧以①号断层为界与莺歌海盆地相邻，东北的神狐隆起与珠三坳陷相邻，东部通过西沙海槽与南海西北海盆沟通，北部为海南隆起，南与永乐隆起相接（图１）。盆地内部发育众多次凹陷，表现为南北分带、东西分块的特点，可划分为北部坳陷带、中央隆起带和中央坳陷带，除中央坳陷带的乐东、陵水、宝岛凹陷为双断式９７１１　第６期李增学等：海域区古近系含煤地层基准面旋回识别与对比：以琼东南盆地为例地堑，其余凹陷均为单断式半地堑。琼东南盆地的基底为前第三系的火成岩、变质岩及沉积岩，包括花岗岩、混合岩、角岩、凝灰岩、集块岩、安山玢岩、英安流纹岩、白云岩等。盆内主要由第三系组成，少见第四系。盆地古近系包括始新统、早渐新世崖城组和晚渐新世陵水组，沉积于前第三系基底之上，最大沉积厚度超过４０００ｍ，其中崖城组为主要的含煤地层。图２　琼东南盆地古近系沉积序列图（１井—２井—３井—４井）Ｆｉｇ２　ＳｅｄｉｍｅｎｔａｒｙｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆＰａｌｅｏｇｅｎｅＳｙｓｔｅｍｉｎＱｉｏｎｇｄｏｎｇｎａｎｂａｓｉｎ（ｗｅｌｌｓｏｆ１，２，３ａｎｄ４）２　沉积特征及沉积序列琼东南盆地古近系经历了陆相－海陆过渡相－海相沉积环境演变，沉积环境类型多样。始新统为以湖泊和扇三角洲相为主的陆相沉积；崖城组以海陆过渡环境为主，主要发育扇／辫状河三角洲、障壁海岸、无障壁海岸及浅海沉积；陵水组以海相环境为主，发育无障壁海岸、浅海、扇三角洲沉积（图２）。古近纪是南海北部大陆断裂构造期，断层活动活跃，控制沉积现象明显。断层边缘以粗碎屑沉积为主，向各凹陷中心粗碎屑沉积呈现由厚到薄、粒度由粗至细的规律性变化，在凹陷中心多沉积大套湖相或浅海相泥岩。通过盆地４０余口钻０８１１现　代　地　质２０１０年　井资料及丰富的地震资料，研究区共识别出５类沉积体系。具体情况描述如下。（１）冲积扇／扇三角洲－海底扇体系。断陷盆地的扇三角洲水上部分主要由近端扇（冲积扇体部分）的泥石流角砾岩块和粗粒漫流等水携沉积物组成。水下部分构成较为复杂，沿扇体向水下追踪，可分为水下扇体－海底扇。海底扇也可以是冲积物从盆地边缘直接进入浅海海底形成的，这在盆地高水位期比较常见。扇三角洲相带可划分出扇三角洲平原相、前缘相、前扇三角洲相、扇间相等。该体系发育于整个古近系沉积地层。（２）滨浅湖－中深湖浊积扇体系。在高水位期发育，主要以砂质、泥质沉积为主，在靠近水下扇或扇三角洲发育部位，在深水区发育薄层浊积扇体。在晚期高水位期，扇三角洲体系发育，且迅速向盆地推进。该体系分布较为局限，仅发育于始新统地层。（３）辫状河－辫状河三角洲－水下扇体系。辫状河三角洲以近端扇及辫状河平原为特征，远滨深入深水区，形成水下扇，尤其在低水位期，水下扇较为发育。沉积体系由近源冲积扇、辫状河砂砾质沉积、辫状河三角洲、远端水下扇以及水道间洼地沉积等组成。辫状河三角洲平原水道间部分易沼泽化而有利于聚煤作用发生。该沉积体系主要发育于早渐新世崖城组早期。（４）潮坪－泻湖体系。以大面积潮坪包围小面积泻湖为特征，在海侵、高水位期尤为发育。潮坪又可分为潮上坪、潮间坪、潮下坪，潮道贯穿其中，泻湖多受构造凸起屏蔽而与广海连通性小。潮上坪的沼泽环境和淤化的泻湖有利于聚煤作用的发生。该沉积体系主要分布在早渐新世崖城组中－晚期地层，晚渐新世偶有发育。（５）滨浅海－浊积扇体系。以大套泥质沉积为主，沉积体系主要为滨海砂泥互层沉积、浅海泥岩、半深海泥岩沉积，在扇三角洲及水下扇发育部位可以发育浊积扇体。在滨海的滨海沼泽、浅沟槽等部位可以发生聚煤作用。该沉积体系发育于整个渐新世沉积地层。３　古近系高分辨率层序地层划分采用不同级别的基准面升降运动周期作为划分不同级别层序的依据，以基准面下降到最低点位置时发育的界面为层序边界，因而一个完整的层序应包括基准面从最低点位置上升到最高点位置后，重新下降并返回到低点位置时的沉积记录，由上升和下降两个半旋回组成，层序界面位于上升半旋回底部［１－３］。界面的成