葛家旺1，唐小龙1，赵晓明1，朱筱敏2，齐昆1
（1. 西南石油大学地球科学与技术学院，四川成都 610500；2. 中国石油大学（北京）地球科学学院，北京102249）
层序地层学理论的诞生在等时地层对比、生储盖预测和古地理重建等领域发挥了积极而关键的作用，是地质学发展历程中的一次重要革命。经过70余年的发展，孕育了众多的层序地层学理论和方法，包括沉积层序、成因层序和T-R层序等学派，其中沉积层序IV方案（即四分体系域）应用较为普遍。长久以来，层序地层学的研究主要关注顺物源方向的二维剖面解释，尚未对垂直物源的三维空间层序结构的多样性和差异性引起足够重视。层序地层的划分多受限于沉积体的范围（尤其是深水领域），使得层序地层划分方案的多解性较强，难以广泛推广应用。近年来，三维层序地层结构的差异性逐渐受到国际沉积学家的关注。作为深水砂质储层的中转站，陆架边缘层序结构侧向差异研究有助于深水沉积体系的精准预测。显然，加强对层序结构侧向变化的探讨，将有助于层序地层学标准化理论的发展和方法的推广应用。
葛家旺，唐小龙，赵晓明，等. 南海琼东南盆地西区晚更新世陆架边缘层序结构及差异机制[J]. 地球科学进展, 2024, 39(7):737-751. DOI: 10.11867/j. issn.1001-8166.2024.052.
图1 琼东南盆地构造划分及研究区位置图
第四纪以来，全球高频冰期—间冰期旋回驱动了海平面周期性升降。中更新世气候转型（1.2~0.6 Ma）后，全球气候和海平面周期主要受100ka尺度偏心率驱动，海平面升降幅度可超过100 m（图2），下降持续时间可占据单一旋回的80%及以上。0.125Ma以来，盆地进入加速沉降阶段，超过150m/Ma。红河、越南河流体系及海南岛沿岸碎屑被认为是南海西北部陆架区主要的沉积物来源，更新世以来，琼东南厚层陆架边缘主要沉积物贡献为侧向运输的红河水系。
图2 南海北部中更新世以来构造—物源及海平面波动特征
主要基于采集的二维高品质地震资料进行研究。资料为2 ms 的垂向采样率的零相位剖面，地震剖面主频约38 Hz，地层速度约1 700 m/s，垂向分辨率约为11 m，能良好地满足本次地震层序和沉积体系研究需求。采用层序地层标准化的相关理论和方法，利用地震剖面上具有物理可识别的标志，如地层叠置样式、地层几何关系和陆架边缘迁移轨迹等来识别层序及体系域界面（表1）。
表1 地层几何关系法、可容空间序列法及陆架边缘迁移轨迹法对比一览表
目的层段顶底识别了2个层序界面，分别命名为T07 和现今海底界面T0。
(1) T07界面
T07界面发育典型的地震终止关系，包括上超、顶超和局部削截现象等。在陆架区，该界面表现为中—强振幅、低频、连续性好的地震反射轴，发育小型“W”形下切谷（图3）。在陆坡区可见典型上超、顶超及峡谷下切现象，该界面表现为中振幅和中连续性的地震反射轴（图3）。深水区，T07界面上下差异明显，界面之下为强振幅、连续性较好的反射特征，界面之上则以中等振幅和中等连续性的反射特征为主（图3）。T07界面上下地层叠置样式发生明显变化，即由前一套层序的降积转变为进积—加积叠加样式；相应的，陆架边缘迁移轨迹角由负数转变为正值。
(2) T0界面
T0为现今海底界面，界面处可广泛识别典型的顶超现象，可见小型“U”形和“V”形等下切谷(图4)。地震上表现为强振幅和连续性较好的特征，在界面之下为弱振幅、连续性中等的反射特征，界面之上为海水空白反射。
图4 南海琼东南盆地西区典型体系域组合及关键深水沉积体系解释（地震剖面Line1 和Line2 位置见图1）
（a） 地震剖面Line1；（b） 地震剖面Line2
在层序界面识别基础上，根据地震反射终止关系、陆架边缘轨迹和地层叠置样式识别体系域界面特征并划分体系域单元，自下而上可识别出低位体系域、海侵体系域、高位体系域和下降体系域。
低位体系域相对于下覆层序陆架边缘坡折点明显下降，后面伴随着陆架边缘坡折点的缓慢向上及向海移动，而下超点则向海方向移动，代表着相对海平面逐渐上升的过程。地层叠置样式为进积—加积型(图5)，陆架坡折迁移轨迹角范围为3°~15°，平均值约为7.1°。研究区LST 发育较薄，地层厚度范围为60~90 m，侧向上厚度变化较小（图3）。
海侵体系域内陆架边缘坡折点明显向上、向陆方向移动，且上超点以及下超点亦向陆移动；地层叠置样式为退积型，代表着该阶段相对海平面的快速上升，陆架迁移轨迹角明显大于90°（图3）。由于晚更新世海平面上升时期较为短暂，海侵体系域较薄约为70 m（图3）。
高位体系域内陆架边缘坡折点逐渐向上、向海方向移动，下超点向海移动，上超点向陆移动，代表着相对海平面的持续上升，但速率放缓。地层叠置样式由退积型转变为加积—进积型。Tse 介于4°~20°，平均值约为7.7°。地震相为明显的S型前积反射，具有中等—弱振幅、低频和连续性较好的反射特征，呈现出顶、底较薄，中部较厚的三段式特征。侧向上中部地层由于侵蚀作用，高位体系域厚度由约700 m减薄至约260 m(图4)。同时通过测量剖面断层断距，在高位体系域发育时期断层开始活动，局部断裂活动存在一定差异，研究区中部断层断距约94 m，而北部和南部剖面断层断距约46 m(图3和图4)。
下降体系域内部分界面（WSTS）将下降体系域分为下降体系域早期和晚期。
(1)下降体系域早期。在下降体系域早期，陆架边缘坡折点向上、向海方向移动，陆架边缘迁移轨迹明显减缓，以平直型的轨迹为主。上超点和下超点均向海方向移动，代表着相对海平面开始下降。地层叠置样式以进积为主。Tse介于0°~4°，平均值约为1.6°（图5）。下降体系域早期厚度侧向存在明显差异，在稳定陆架边缘地层厚度呈现向海逐渐减薄的特征；而在滑塌型陆架边缘，由于滑塌作用厚度向海逐渐变厚，坡脚厚度可达350 m。
(2)下降体系域晚期。该时期起始阶段伴随着下超点的向陆方向移动，而后随着海平面的
下降上超点和下超点均向海方向移动。地层叠置样式为降积型，Tse<0°，平均值约为-1.8°（图5）。相对于下降体系域早期，下降体系域晚期地层呈现两边薄中间厚的楔形特征，陆坡处地层厚度可达约600 m。
图5 南海琼东南盆地西区晚更新世陆架边缘轨迹角统计图
研究区陆架到深水区发育多种类型的地震相。依据地震反射外部形态、内部结构，辅以地震相参数等特征对地震相进行划分，共识别出6 种地震相类型（表2），包括平行—亚平行地震相、“U”形地震相、楔形前积相、乱岗状地震相、丘形地震相和席状地震相。
南海琼东南盆地西部地区晚更新世主要发育2种陆架边缘类型，即稳定型陆架边缘层序结构和滑塌型陆架边缘层序结构。稳定型陆架边缘层序结构发育完整且多期次多结构类型的地震前积体，下陆坡发育完整的连续性较好、强振幅的丘型地震相，陆坡平均坡度3.7° ，最大坡度约5.6°。滑塌型陆架边缘层序结构以发育大规模滑塌型下切峡谷为典型特征，陆架边缘遭受不同程度滑塌，下陆坡发育厚层内部充填块状或乱岗状地震反射，陆坡平均坡度4.3°，最大坡度可达12.8°（图6）。
图6 南海琼东南盆地西区晚更新世层序地层结构模式
（1）南海琼东南盆地西区上更新统由下而上可以划分为低位体系域、海侵体系域、高位体系域和下降体系域。下降体系域内部分界面将下降体系域分为下降体系域早期和晚期，界面上下陆架边缘轨迹由平直型转变为下降型，Tse由约1.6°转变为约-1.8°，地层叠置样式由早期的进积型转变为晚期的降积型。
（2）海平面升降幅度及对称性和局部断裂活动主导了琼东南盆地西部地区上更新统层序结构差异性，即发育稳定型和滑塌型陆架边缘层序结构。稳定型陆架边缘层序结构以低位体系域和海侵体系域较薄约30 m，而高位体系域和下降体系域较厚陆坡处可达700 m。滑塌型陆架边缘低位、海侵和高位体系域均较薄，层序结构以下降体系域为主，下降体系域坡脚处由于滑塌作用厚度可达600 m。
（3）随着相对海平面的变化，深水沉积体系垂向差异明显。高位体系域多发育S 型陆架边缘—斜坡前积体，在下降体系域中稳定型陆架边缘主要发育陆架边缘—斜坡前积体和深水扇沉积，滑塌型陆架边缘则主要发育大规模峡谷和块体搬运沉积。
（4）先存陆架边缘坡度较缓（2°~6°）时，发育明显的高位—下降体系域前积体，即稳定型陆架边缘；而先存峡谷群发育且陆架边缘坡折较陡（4°~12°）时，沉积物堆积容易偏离均衡状态，形成滑塌型陆架边缘。
《地球科学进展》是由中国科学院西北生态环境资源研究院和国家自然科学基金委员会地球科学部联合主办的综合性、学术性刊物，主编傅伯杰院士。期刊多年被国家科技部评为中国精品科技期刊，2023年入选中国地学领域高质量科技分级目录T1区，被《中文核心期刊要目总览》《中国科学引文数据库核心版》（CSCD）、Scopus、GEOBASE、EBSCO、美国化学文摘（CA）等国内外重要数据库收录。发文领域涉及：地质科学、大气科学、海洋科学、地理科学、环境科学、地球化学、地球物理学和空间科学等。
《地球科学进展》编辑部
E-mail: adearth@lzb.ac.cn
电 话：0931-8762293
QQ群：114723517
