科研亮点 | 刘梦楠：南海琼东南盆地上新世-更新世陆几何特征及其与陆架边缘轨迹分析

2023-02-22     发布：    点击：64次

陆坡是地层记录的基本区块，其包含三个几何部分：顶积层、前积层及底积层。由于陆坡的沉积结构灵敏受控于可容纳空间、沉积物供给、构造活动及沉积物运输机制等多重因素，因此通过分析陆架边缘的的迁移方向和地貌特征的横纵向变化，可对进一步完善地层的层序格架搭建、地层叠加样式的分析及沉积相的分布提供指导性思路。陆坡作为源汇系统中重要的组成部分，一直受到国内外许多学者的广泛关注，由于在我国南海的琼东南盆地中发育典型的陆架-陆坡体系，近年来也有了许多新的进展。在这些研究中，聚焦在陆坡系统中内部地震的反射特征以及陆坡几何参数的特征分析的研究相对较少。因此，陆坡的发育特征、几何参数之间的相关性以及控制不同类型陆坡体的发育因素的探讨，不仅有助于我们更好地了解深水盆地沉积的动力学过程，并为找寻可能存在的油气勘探目标提供一些思路。

针对上述科学问题，海洋学院博士生刘梦楠在导师刘豪教授指导下，与波兰Adam Mickiewicz 大学的终身荣誉教授A.J. van Loon教授合作，以中国南海琼东南盆地上新世-更新世为例，开展了陆坡体几何参数的定量化研究，取得了以下主要创新性认识：

1.根据高精度二维地震和测井资料，共识别出20个陆坡体（C1-C20）。它们可分为四种类型：斜切型形、S型、S-斜切复合型、杂乱型及顶厚型。陆架坡折迁移轨迹有三种：高角度上升、低角度上升和下降型。

2.本研究基于陆坡体的演化建立了新的层序地层格架，其中上新世有三个（三级）层序，更新世划分为两个层序，其中包含了4个体系域（低位域、海侵域、高位域及强制海退体系域）。在低位域中，由于相对海平面上升速度的增加，新形成的可容纳空间的速率随时间而增加；斜坡角变陡，坡脚迁移轨迹也增加，而陆架边缘到坡脚的水平值（ETT）、陆架边缘迁移的水平距离（SE）和斜坡体积减小。在海侵域中，此时海平面上升率最高，阻止了沉积物进入深盆地；陆架边缘轨迹的迁移角度和斜坡角度增大，SE和ETT值减小。高位域中，相对海平面上升减缓，减少了陆架边缘轨迹迁移角度、斜坡角度和坡脚迁移轨迹角度，同时增加了ETT、SE值和斜坡体积。在强制海退体系域中，当相对海平面开始下降时，可容纳空间减小，有利于将更多的沉积物输送到盆地，并导致坡角和坡脚迁移轨迹减小，ETT及SE值增加。

3.陆坡的加积和进积速率的相互交替导致了三个阶段。在C1至C7的层序中，进积和加积速率相对较低，表明沉积物供应不足，可容纳空间有限。在C8至C10，前积速率较高，但加积速率较低，表明沉积物供应量较大，但容纳空间较小。C11至C13的进积与C8至C10的进积相似，但加积速率更高，表明可容纳空间在更新世早期略有增加。在C14至C20，加积和进积速率均达到较高值；这表明沉积物供应充足，可容纳空间明显增加。这一总体趋势表明，相对海平面从稳定（5.5至2.4 Ma）变为下降（2.4至1.9 Ma），随后又上升（1.9 Ma至今），这支持了从上新世到更新世沉积物供应增加的发现。

4.陆架边缘轨迹和其内部反射特征有一定的相关性。当迁移轨迹为下降型或低角度上升时，最有可能形成斜切型和S -斜切型斜坡，此时，大量的沙子被输送到深水环境。因此，当海平面处在下降阶段或初步上升阶段时，低位扇体可能会在陆坡底部发育。因此，在陵水河口周围和盆地中西部陆架边缘三角洲附近发育的扇体可能是油气勘探的理想目标。

图 1 研究区位置、资料分布与盆地结构特征

图 2 研究区陆坡体识别

图 3 陆坡体发育与可容纳空间及沉积物供给探讨

上述研究成果发表在沉积学国际权威刊物《Sedimentology》上：Liu, M., Liu, H., van Loon, A.J., Xu, J., Hao, S. and Zhang, Y. (2023), Analysis of the geometric characteristics of clinothems and the relationship with shelf-edge trajectories of the Plio-Pleistocene continental slope in the Qiongdongnan Basin, South China Sea. Sedimentology, 70: 5-30. [IF2022= 3.81]

全文链接：https://doi.org/10.1111/sed.13028