南海生物礁滩体系发育演化及其南北陆缘差异 ——基于XK1和NK1井精细刻画

来源 :中国地质大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:ranranwenwen
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生物礁滩体系是南海最为重要的含油气储层之一,对于生物礁滩体系发育演化及其控制性因素分析一直是地质学研究的前沿热点。南海南、北部均广泛发育碳酸盐岩台地及生物礁,但由于南海岛礁取芯钻井极少,大大制约了南海碳酸盐岩台地及生物礁滩体系研究。本论文以全取芯的南海北部岛礁XK1井和南海南部岛礁NK1井为研究对象,基于岩心描述、薄片观察及大量分析测试资料,对XK1井和NK1井生物礁滩体系进行了精细刻画,揭示了构造作用、海平面变化、东亚季风和上升流、白云岩发育与全球气候事件响应对生物礁滩体系发育演化的影响,进而查明了南海南、北部生物礁滩体系物质组成-碳酸盐工厂组合类型的差异,总结了南海生物礁滩体系发育演规律以及南北陆缘差异,为南海碳酸盐生物礁储层分布预测提供了基础。论文取得的研究成果主要包括以下几个方面:(1)基于XK1井精细刻画,系统总结了XK1井中新世以来生物礁滩体系沉积相构成、层序单元划分及碳酸盐组合带垂向变化规律:基于宏观岩心观察与薄片鉴定概括了生物礁滩体系中5种沉积微相,即礁盖微相、礁核微相、内侧滩微相、外侧滩微相以及泻湖相内部构成及沉积特征;XK1井新生代共识别出16了个三级层序单元,并总结了层序格架控制下地层单元垂向演化特征;根据造礁珊瑚发育情况为主要依据,在XK1井中划分出11个Photozoan碳酸盐组合带,6个主要的Heterozoan-dominated碳酸盐组合带,12个Heterozoan碳酸盐组合带,共计29个碳酸盐组合单元。在此基础上,总结了XK1井中新世以来生物礁滩体系发育演化特征和碳酸盐组合带垂向变化规律。(2)基于NK1井精细刻画,系统总结了NK1井渐新世以来生物礁滩体系沉积相构成、层序单元划分及碳酸盐组合带垂向变化规律:基于宏观岩心观察与薄片鉴定概括了NK1井渐新世以来生物礁滩体系5种沉积微相,即礁盖微相、礁核微相、内侧滩微相、外侧滩微相和泻湖相内部构成及沉积特征;通过暴露面的识别,结合古生物及锶同位素资料,提出了859.9m、614.9m、543.1m、383.6m和210.3m共5个关键暴露面分别作为渐新统、下中新统、中中新统、上中新统、上新统的顶界面,为该井地层划分提供有力的依据;在年代地层的框架下对NK1井地层单元进行了划分,共划分为17个三级层序单元;基于大量地球化学分析揭示了NK1井生物礁发育演化的古海洋环境变化,碳酸盐岩C、O同位素、矿物成分以及地球化学元素测试结果较好地揭示了渐新世以来海平面变化、古生产力以及营养盐条件的变化;在三级层段地层单元的框架之中,识别出17段photozoan碳酸盐合、12段heterozoan-dominated碳酸盐组合以及7段heterozoan碳酸盐组合。该井大量的珊瑚组分是构成NK1生物礁滩体系的主体。在此基础上,揭示了NK1井生物礁发育演化的古海洋环境变化,并构建了NK1井生物礁滩体系动态模式图。(3)运用比较沉积学方法,对鄂西晚二叠世见天坝生物礁露头剖面进行精细解剖,揭示了露头区生物礁沉积相三维空间组合特征:识别出8种岩性相和4种沉积组合单元,揭示了以海绵为造礁生物的生物礁沉积单元的三维组合特征,总结生物礁垂向演化过程中各种岩性相的组合及其演变特征。尽管晚二叠世与南海新生代造礁生物不同,但见天坝生物礁滩体系的岩性相类型和沉积单元在三维空间上的组合模式,为南海地下生物礁体系内部组构、岩性相及其空间配置提供有效的类比实例。(4)查明了构造作用、海平面变化、东亚季风和上升流、全球气候事件对XK1井和NK1井生物礁滩体系发育演化的影响。南海南、北部构造作用不仅导致南、北部陆缘盆地碳酸盐岩发育时间早晚差异,而且由于构造沉降差异导致频现暴露面及生物礁滩体系发育厚度差异;相对海平面升降变化控制南海南、北部生物礁体发育演化,尽管还受到局部构造作用影响,但与全球海平面变化是可以对比的,它控制了生物礁滩体系发育演化的旋回变化;季风和上升流给南海北部西沙隆起带携带丰富的营养物,它制约北部陆缘XK1生物礁中珊瑚的发育,导致碳酸盐成分组合的变化,而东亚季风活动对南海东南部岛礁生物礁滩体系影响较小,形成了富含珊瑚组分的生物礁类型;XK1井和NK1井在晚中新世期间均发生明显的白云岩化作用,这种同步性的规律与全球古气候事件有关。(5)查明了南海南、北岛礁新生代碳酸盐工厂差异,并揭示了不同时期碳酸盐工厂变化的主控因素差异:渐新世时期,南海碳酸盐工厂转变机制为古气候主导型,NK1井发育Heterozoan碳酸盐工厂,至渐新世末,全球气候变暖,NK1井出现珊瑚礁;进入早中新世时期,气候变暖整个南海均适合珊瑚礁发育,这时南海碳酸盐工厂转变机制为海平面变化主导型,Photozoan到Heterozoan碳酸盐岩工厂转变主要受控于相对海平面升降变化;中中新世时期,南海碳酸盐工厂转化机制为构造活动与季风活动增强主导型,XK1井由于受季风增强和富营养源的影响,出现从Photozoan到Heterozoan碳酸盐岩工厂转变,形成以Heterozoan碳酸盐岩工厂为主,而NK1井几乎不受季风影响形成Photozoan碳酸盐岩工厂为主导;晚中新世时期,南海碳酸盐工厂转变机制为海平面变化和季风活动增强主导型,自沙巴造山作用导致南海扩张终结后,晚中新世整个南海热沉降阶段,此时海平面变化成为南海碳酸盐工厂转变的主要因素,同样,XK1井在晚中新世季风增强时段出现从Photozoan到Heterozoan碳酸盐岩工厂转变的特征,而NK1井以Photozoan碳酸盐岩工厂为主导;上新世-第四纪碳酸盐工厂转变机制为海平面变化主导型,上新世-第四纪时期,南海碳酸盐工转变主要受海平面变化影响,XK1井和NK1井海侵体系域为Heterozoan碳酸盐岩工厂,高位体系域为Photozoan碳酸盐岩工厂。总体来看,南海南部岛礁以Photozoan碳酸盐组合为主,而南海北部岛礁以Heterozoan碳酸盐组合为主。尽管南海南、北岛礁在构造沉降、相对海平面变化以及季风影响等控制因素上存在一定的差异,导致南、北岛礁碳酸盐组合带发生明显变化,但层序地层框架内南海生物礁滩体系的发育演化具有较好的可对比性。
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