南海北部白云凹陷陆坡迁移峡谷沉积体系特征及对天然气水合物成藏的影响

【摘要】：晚渐新世至早中新世，南海发生一次较大规模构造运动，称白云运动，使得珠江口外陆架坡折向北跃迁，沉积中心随之北移，白云凹陷演化为深水陆坡环境。13.8Ma左右，南海北部发生大规模海退，峡谷沉积体系开始发育，至今共发育了四期峡谷水道。 利用高分辨率三维地震资料详细刻画了第四期峡谷水道沉积-迁移特征及峡谷中滑塌与沉积物波发育特征，并分类解释了研究区BSR反射特征及分布特征，以此分析了白云凹陷陆坡峡谷水道沉积体系对天然气水合物成藏的影响，总结了研究区水合物成藏特征。 白云凹陷第四期峡谷水道发育了四个亚期次，与四次海平面变化对应。利用三维地震资料，分别解释了四个亚期水道的分布范围，结果显示了明显的溯源侵蚀和向北东方向的迁移。各个亚期的峡谷沉积相又大致由四部分组成：侵蚀基底、谷底滞留沉积相、滑塌沉积相及倾斜沉积层，并将单个峡谷水道的发育划分为侵蚀为主阶段、侵蚀-沉积共同作用阶段和沉积为主阶段。另外，通过地震解释及相干体切面技术对第三期次峡谷的分布进行了分析，发现第四期峡谷与早期峡谷在下陆坡具有良好的继承性，而在上陆坡延伸方向发生变化，与早期峡谷完全没有继承性。因此认为，第四期峡谷是在早期峡谷的基础上发育的，而后期溯源侵蚀过程中由于构造和沉积环境的改变，与早期峡谷发生分歧，在正常半深海沉积之上以头部滑塌和浊流侵蚀的形式而继续发育。受南海暖流的影响，白云峡谷存在明显的迁移性，造成峡谷东侧壁侵蚀速率高、沉积速率低，而西侧壁相反。似海底反射（Bottom SimulatingReflector, BSR）在峡谷脊部两侧的分布也表现出不同特征，东侧翼（峡谷西侧壁）表现出单轴、反极性和近似平行海底的特征，而西侧翼（峡谷东侧壁）则表现出多轴、杂乱强反射特征，而且横向上，BSR局部与海底不平行。分析认为沉积速率差异造成脊部两侧不同的BSR反射特征，而且将造成脊部BSR的动态变化：侵蚀侧壁地层侵蚀变薄、热流值增加，BSR变浅；沉积侧壁地层沉积变厚、热流值降低，BSR变深。随着峡谷迁移的不断进行，侵蚀侧壁BSR将向下移动，而沉积侧壁BSR将向上移动。 白云凹陷峡谷区发育了大量的滑塌体。头部滑塌是峡谷溯源侵蚀的原因，侧壁滑塌造成峡谷加宽，而较陡的东侧壁发生滑塌加速了峡谷不断向北东方向迁移。与世界上其他峡谷中的滑塌类似，白云峡谷区滑塌体规模较小，数量巨大，普遍发育。滑塌内部反射以杂乱-空白反射为特征，头部后壁为断裂形成的陡崖。在研究区发现了一个保存较完整的现代滑塌体，在海底显示出阶梯状地貌。海底滑塌与水合物稳定性具有密切的联系，该滑塌位于BSR分布区东侧，造成BSR东部反射变浅、变弱甚至局部消失。因此认为，该滑塌造成了水合物部分分解或者下部游离气的逸散。 另外，峡谷区局部也发育了沉积物波。通过地震资料对沉积物波形态分析发现，研究区沉积物波虽然表现出向陆坡迁移的现象，但并非是由于波的上陆坡与下陆坡沉积厚度差异造成的；沉积物波多个波组之间在波形、波长、波高上的相似性都比较弱，而且波脊延伸方向规律性差；另外，波组界面为向下凹形，类似铲式断层。因此认为，研究区沉积物波可能为滑塌、蠕动变形造成，波组界面即为滑移面，也可能是沉积物在崎岖海底沉积而成的波状沉积物，这需要更多的三维地震资料加以研究。另外，BSR在平面上呈条块分布，与沉积物波波组界面对应，其成因可能是滑移面造成气体泄露或者沉积物波造成的沉积相横向变化造成。 综上所述，白云凹陷陆坡沉积体系对水合物的成藏具有明显的影响，使得BSR呈动态变化，水合物在分布上呈现不均一性。 【关键词】：峡谷迁移 浊流 底流 谷壁滑塌 动态BSR
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（海洋研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P618.13;P512.2
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 目录11-13
• 第一章 绪论13-18
• 1.1 选题目的与意义13-15
• 1.2 研究内容与方法路线15-17
• 1.3 主要认识与论文创新点17-18
• 第二章 陆坡沉积体系国内外研究进展18-30
• 2.1 深水浊流沉积18-24
• 2.1.1 深水重力流的成因与分类18-21
• 2.1.2 深水浊流水道21-24
• 2.2 等深流（底流）沉积24-25
• 2.3 块体搬运沉积体系25-27
• 2.4 沉积物波27-28
• 2.5 水合物成藏与海底沉积学28-30
• 第三章 研究区地质概况30-36
• 3.1 区域地质构造（盆地演化与断层发育）30-32
• 3.2 珠江口盆地白云凹陷构造沉积学概况32-36
• 第四章 白云凹陷陆坡峡谷沉积体系特征36-59
• 4.1 沉积体系地震相分析36-39
• 4.1.1 层序地层学原理与方法36
• 4.1.2 地震相的划分及沉积相分析36-39
• 4.2 白云凹陷迁移峡谷沉积-迁移特征39-53
• 4.2.1 白云峡谷演化特征39-47
• 4.2.2 白云凹陷峡谷成因探讨47-51
• 4.2.3 峡谷沉积微相划分及模式51-53
• 4.3 峡谷内滑塌体沉积特征53-58
• 4.3.1 平面分布特征53-56
• 4.3.2 地震反射特征56-58
• 4.4 沉积物波特征58-59
• 第五章 白云凹陷水合物成藏特征59-74
• 5.1 BSR 解释59-62
• 5.2 峡谷水道对水合物成藏影响62-66
• 5.3 MTD 对水合物成藏影响66-68
• 5.4 沉积物波对水合物成藏影响68-70
• 5.5 白云凹陷水合物成藏特征70-74
• 第六章 结论与下一步工作74-76
• 6.1 论文主要结论74-75
• 6.2 下一步工作计划75-76
• 参考文献76-82
• 在学期间发表的学术论文82

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