0 引言

近年来，随着层序地层学在岩性地层油气藏勘探开发方面的广泛应用，其理论得到了不断丰富和完善。Hunt et al.^[1]在经典层序地层学体系域三分(低位体系域LST、海侵体系域TST、高位体系域HST)的基础上识别出了强制海退体系域(forced regressive wedge systems tract)，并对其识别特征进行了描述^[2]。随后，Plint et al.^[3]、Catuneanu^[4]对强制海退体系域概念进行了完善，指出该体系域发生在基准面下降时期，沉积滨线不受物源供给的变化而发生持续性地向海退却，并称之为下降期体系域(falling stage systems tract，FSST)。一般情况下，当可容纳空间增长速率大于零，且沉积物供给速率大于可容纳空间增长速率时，为正常海退沉积；当可容纳空间增长速率小于零时，沉积物供给速率恒大于可容纳空间增长速率，迫使沉积物不断向沉积盆地发生进积，为强制海退沉积^[2]。强制海退体系域概念的提出受到大多数学者的广泛关注，并对强制海退沉积开展了大量的研究工作^[5-9]。由于受强制海退下降期沉积时间显著缩短所限，形成的多层进积海退砂体相对比较薄、甚至呈孤立分散状态分布^[10-11]，因此在强制海退体系域的识别和描述方面受到一定的限制，甚至导致部分学者将强制海退体系域误识为低位体系域的楔状体来开展研究工作^[12-14]。珠江口盆地在新近纪珠江组下段约21 Ma时期，三角洲推进到陆架边缘及陆坡地区，发育一套厚度较大、具陆架边缘三角洲沉积的前积楔状体^[15-17]。前人对该套前积楔状体开展了大量的层序地层学方面的研究工作，解释其为陆架坡折带控制下的低位楔状体或低位三角洲沉积^[18-20]，并发现了多个岩性油气藏，但由于认识的局限性，近几年来一直未发现新的油气突破。虽然，陈维涛等^[21]对该套前积楔状体进行了重新识别，指出其为强制海退体系域沉积的新认识，但是没有进行详细的沉积学和层序地层学分析。为了正确认识和识别强制海退体系域的沉积层序特征及其在岩性油气藏勘探中的重要作用，本文以珠江口盆地白云凹陷北坡21 Ma强制海退楔状体为例，从地震反射剖面、地震属性特征、钻测井资料及滨线迁移轨迹等方面对强制海退体系域进行识别，讨论强制海退体系域前积楔状体的演化模式，分析强制海退驱动下的深水扇发育位置及规模，明确强制海退体系域的油气地质意义，以期为珠江口盆地白云凹陷的岩性油气藏勘探提供指导。

1 区域地质背景

珠江口盆地位于华南大陆南缘、南海的北部，是在加里东、海西、燕山期褶皱基底上形成的中、新生代含油气盆地，自北向南划分为北部断阶带、北部坳陷带、中央隆起带、南部坳陷带和南部隆起带等五个构造单元^[22]。在新生代时期经历了神狐运动、珠琼运动一幕、珠琼运动二幕、南海运动、白云运动和东沙运动等六次构造事件，其中南海运动是盆地断陷、断拗向拗陷转化时期，随后沉积了珠海组、珠江组两套碎屑岩系，使之成为珠江口盆地重要的油气储集层^[23-24]。

研究区白云凹陷北坡位于中央隆起带番禺低隆起的南部和南部坳陷带白云凹陷的中北部位置(图 1)，自下而上发育有具勘探潜力的珠海组、珠江组和韩江组等地层。大约在23.8 Ma时期，受白云凹陷深部地幔上隆热沉降的影响，陆架坡折带从白云凹陷南侧跃迁到北侧，并一直维持在凹陷北部几乎保持不变^{[12, 24]}，为白云凹陷形成大型陆架边缘三角洲和深水重力流沉积体系提供古地形地貌基础。已建立的地层等时格架在珠江组沉积时期确定了6个层序界面，经古生物定年分别对应23.8、21、18、17.5、17.1和16.5 Ma，其间的5个三级层序命名为SQ1、SQ2、SQ3、SQ4和SQ5^[20]。在21 Ma时期研究区大范围海退，形成广泛分布的SB21侵蚀不整合面，在地震剖面上该界面下部存在削截反射结构和下切谷特征，上部存在高角度斜交型前积反射和丘状反射结构特征。基于这种相对海平面下降在陆架坡折带附近形成的高角度斜交型前积反射，具有陆架边缘三角洲的特征，本文将其解释为强制海退体系域沉积。

2 强制海退体系域识别特征

地震数据具有宏观识别、整体把控的特点，在识别强制海退沉积方面是非常有用的，尤其是对强制海退沉积地层结构和平面展布的分析显得尤为重要，且在狮子湾和墨西哥湾的陆架边缘三角洲沉积识别中得到了广泛的应用^[25-26]，而钻测井资料可以从小尺度上通过对沉积相带的演化及其地层叠置关系的分析对强制海退体系域进行识别。通过地震数据的相关剖面反射特征及振幅属性图件，结合钻井岩芯、测井曲线等资料，总结了强制海退体系域的识别特征。

2.1 平行物源方向特征

强制海退体系域在平行物源方向的地震剖面上反映出高角度的斜交前积反射结构特征，缺失顶积层的海岸平原相，而底积层则与下界面呈切线斜交模式(图 2, 3)，这也是强制海退体系域发育的三角洲有别于其他体系域发育的三角洲的典型特征，反映一种高能三角洲沉积环境、相对海平面大幅快速下降和侵蚀作用不断增强的特征。通过地震软件层拉平技术，以SQ2层序中最大海泛面MFS18.5作为参考层位，计算求得研究区珠江组下段21 Ma强制海退体系域的前积反射结构地层的倾角为3.1°，而当时沉积时的实际陆坡坡度可能比这一值还要大。Møller et al.^[27]通过大量海相三角洲实例的测量研究，得出陆坡坡度大于3°就会发育大量的砂质沉积的结论，并指出三角洲沉积时所在的陆坡坡度越大，预示着越容易发育富砂的三角洲沉积体系^[28]。这也证实了白云凹陷北坡珠江组21 Ma发育的三角洲沉积具有富砂的特点。强制海退体系域底面(FSST底面)为浪蚀面，具有波浪侵蚀、水道下切冲刷等作用^[2]，图 3中就可以看到强制海退体系域底面上浪蚀作用形成的沿岸砂坝。强制海退体系域顶面(FSST顶面)为相对海平面快速下降形成的顶超面，并伴随着下切侵蚀作用的发生而形成一个广泛发育的不整合面，由于受后期海侵侵蚀作用的影响以及海侵体系域在陆坡区发育极薄的凝缩段的特点，该不整合面在地震剖面上不好区分，甚至在局部地区发生强制海退体系域顶面与最大海泛面(MFS18.5)几乎重叠的现象(图 2, 3)。靠近盆地中心的地区强制海退体系域逐层向盆地方向收敛，呈切线斜交模式下超于前期的高位体系域沉积之上。由于沉积时的古地形坡度相对较大，尚未稳定的强制海退体系域沉积物通常会发生滑动、滑塌现象，并在坡脚或盆地中心再一次沉积形成局部“凸起”的丘状反射结构，表现为盆底扇的特征(图 2、图 4c)。

2.2 垂直物源方向特征

由于陆坡坡角在同一地区不同位置可能存在一定的差异性，加之受三角洲沉积主河道发育位置的影响，强制海退体系域在垂直物源方向的沉积差异性可能更明显，这也是过去研究较少注意的地方。21 Ma强制海退体系域在研究区的西部地区发育4套前积楔状体，厚度达到270 m，为中—细砂岩、含砾沉积，具明显的前积反射结构特征(图 2)；东部地区仅发育2套前积楔状体，厚度约为160 m，地震剖面上看不到大规模的前积反射结构特征，但陆坡坡角比研究区西部地区三角洲沉积时的陆坡坡角略有增大，且在强制海退体系域的下部可以看到浪蚀作用改造形成的沿岸砂坝(图 3、图 4a)。为了印证垂直物源方向沿岸砂坝的存在以及进一步确定陆架边缘三角洲和盆底扇的发育范围，以强制海退体系域顶面为界往下提取30 ms的均方根振幅属性(图 4b)和以强制海退体系域底面为界往上提取30 ms的均方根振幅属性(图 4c)。从图 4b中可以看出，研究区西部在B3井、B4井和B6井的周围可以看到明显的、大型的强振幅朵体，往东过渡为强振幅的条带状和小型的强振幅朵状，说明该时期三角洲的主河道在研究区西部，而次河道在研究区东部，且东部波浪改造作用比较强烈。从图 4c中可以看出，在陆架坡折带附近存在一个明显均方根振幅属性较弱的地带，而在两个陆架边缘三角洲往盆地中心的方向上存在两个相对振幅较强的区域，说明强制海退体系域靠近底面的前积层下部为前三角洲泥质沉积，而靠近强制海退体系域顶面的前积层上部为富砂的三角洲前缘沉积，且在陆架边缘三角洲前端靠近盆地中心的地区往往会发育重力流盆底扇沉积。

2.3 下切谷特征

强制海退体系域受相对海平面快速下降的影响造成河流下切作用，通常在陆架区靠近陆坡的边缘表现下切谷的特征。下切谷主要有V型和U型这两种特征，一般情况下靠近物源区为V型，而相对远离物源区为U型，地震剖面上通常表现为底界面为杂乱的反射结构，而内部存在充填反射的结构^[27]。研究区珠江组21 Ma时期下切谷的特征非常明显，在垂直物源的地震测线上可以看到大型下切的地震反射结构特征，外部形态为U型，而内部具有平行充填的地震反射结构(图 5)，最大深度达90 m，宽1 km。该下切谷从强制海退体系域的顶面一直下切到强制海退体系域的底面(下切谷底面呈杂乱反射与FSST底面相交)，而后被海侵体系域沉积物充填，表现为内部平行的地震反射特征。

2.4 钻测井特征

钻井岩芯和测井曲线具有远高于地震资料垂向分辨率的特点，可以在相对微观的尺度上对强制海退体系域进行识别。白云凹陷北坡珠江组21 Ma强制海退体系域沉积的岩性以局部含砾的中—细砂岩为主，发育大型楔状交错层理、板状交错层理和平行层理，测井曲线表现为漏斗形和箱型的组合特征(图 6)，具有三角洲河口砂坝和分流河道的典型特征(图 7)；平行物源方向的连井剖面显示其具有明显的前积现象，表现为3期前积层向沉积盆地发生进积的特征(图 8)。强制海退体系域在B3井由两个反旋回沉积体构成，为2期砂质含量较高的三角洲沉积叠置而成(图 9a)。其中，强制海退体系域三角洲沉积第1期下部为薄层泥岩，中上部为厚层的中—细砂岩，测井曲线以箱型为主体，说明在三角洲朵体的自旋回迁移过程中，B3井在该时期发育水下分流河道砂体；强制海退体系域三角洲沉积第2期具明显的反旋回特征，但砂地比却明显比第1期三角洲沉积的低，认为此时水下分流河道在平面上已发生了迁移，B3井在该时期并没有发育水下分流河道主砂体，而是分流间湾及前三角洲泥质沉积，也有可能是强制海退体系域第3期或第4期的发育使第2期先前沉积的河道砂体受到强烈剥蚀的影响。强制海退体系域的顶面通常具有古土壤、钙积层等暴露侵蚀或沉积间断的典型特征^[9]，指示层序边界的存在。研究区强制海退体系域的顶面DT明显偏低，指示钙积层的存在，而顶面之上GR曲线的形态由箱型转变为指状，岩性为泥岩、粉砂岩的薄互层，砂地比明显减小，为低位楔沉积(图 6和图 9a)，此时相对海平面开始上升，以重力流沉积为特征。

2.5 滨线迁移轨迹特征

滨线迁移轨迹是确定体系域类型的一种方法，Catuneanu et al.^[4]以地震剖面资料为基础通过对滨线迁移轨迹的恢复，提出了不同体系域的滨线迁移轨迹变化模式，并探讨了在该模式下不同体系域的地层叠置样式，同时指出沉积物供给的大小和可供沉积物堆积空间的变化是决定滨线迁移轨迹变化的主要控制因素。白云凹陷北坡珠江组21 Ma强制海退体系域中4期前积体的滨线迁移轨迹表现为向盆地方向逐级下降的趋势(图 9c红色圆圈所示)，说明在强制海退体系域时期相对海平面逐渐下降，沉积物的供给远大于可供沉积物堆积空间的变化。值得注意的是，滨线迁移轨迹在强制海退体系域中并不是都呈这种明显的向盆地方向下降的趋势，有些可能呈水平或者趋势不明显的特征，这时需要综合分析强制海退体系域的上、下地层准层序组的叠置关系及其滨线迁移轨迹，如强制海退体系域下部的高位体系域准层序组为加积和弱进积叠置关系，滨线迁移轨迹呈“凸”型上升的趋势；而强制海退体系域上部的低位体系域准层序组为加积或弱退积的叠置关系，滨线迁移轨迹呈“凹”型上升的特点。

3 强制海退体系域演化模式

强制海退体系域的前积体沉积并不是随着相对海平面的持续下降而连续进行的，而是在相对海平面总体下降的趋势下，出现多次相对海平面快速短暂上升的同时沉积的。每一个前积体由1个准层序组构成，反映四级相对海平面变化控制下的四级层序演化过程(图 10)。在持续的三级层序控制的可供沉积物堆积空间较小的背景下，四级相对海平面发生下降、上升，每个四级层序(准层序组)表现为向上水体变浅，而在顶部则存在突然变深的特征，这一现象在B3井的强制海退体系域的2期前积体中都有所显示(图 9a)。强制海退体系域中每期前积体的上界面(四级相对海平面控制)，既经历了暴露剥蚀作用，又遭受了后期快速海侵的浪蚀改造作用(图 9)，说明强制海退体系域通常表现为难保存和薄砂体的特点。在三级层序相对海平面总体下降的趋势下，依次形成1、2、3、4期前积体(准层序组)，并且后一期的前积体开始位置明显低于前一期的前积体开始位置，呈“递进式”叠瓦状进积到陆坡地区沉积，直至三级相对海平面下降到最低点，完成强制海退体系域的沉积演变。随后，由于强制海退体系域形成的高角度前积体存在不稳定性，在重力作用下发生滑动、滑塌形成重力流机制的盆底扇，并在相对海平面缓慢上升的驱动下，在盆底扇之上沉积斜坡扇或低位楔状体，完成低位体系域的沉积演化阶段(图 10)。

4 强制海退驱动下的深水扇

白云凹陷北坡珠江组21 Ma在陆架边缘存在砂体富集的三角洲沉积，其前端的盆地中心可见丘状反射的盆底扇特征(图 2, 10)。从图 4强制海退体系域相关的均方根振幅属性图可以看出，盆底扇发育位置位于陆架边缘三角洲发育位置正前方朝盆地中心方向的位置，而地震测线bb′方向上尽管陆坡坡度(3.3°)大于地震测线aa′方向上的陆坡坡度(3.1°)，但由于陆架边缘三角洲不发育，其下倾方向也未见明显的强振幅反射，即很难发育盆底扇沉积。同时，也可以看出研究区西部陆架边缘三角洲发育范围明显大于东部陆架边缘三角洲发育范围，而西部盆底扇发育范围也相应的明显大于东部盆底扇发育的范围。这说明强制海退陆架边缘三角洲的形成是驱动盆地深水扇发育的主要控制因素，即只有以陆架边缘三角洲作为充足的物源供给才能形成大型深水扇沉积，而陆架上的三角洲砂体则很难在相对海平面快速下降的强制海退阶段和随后的缓慢上升时期搬运至盆地深处。因此，大规模的深水扇储集层勘探应立足于“源”的发现，只有理清、识别了源头，才能寻找“渠”和“汇”的轨迹，进而明确深水扇发育的位置和规模^[29]。

5 强制海退体系域的油气意义

强制海退体系域形成的前积砂体直接覆盖在前一期层序发育的高位浅海泥岩之上，随后被海侵和高位形成的暗色泥岩覆盖，具备有利的生油条件、储集场所和盖层封堵，是形成大型油气藏的有利场所^[30]。以强制海退体系域顶面往下30 ms提取均方根振幅属性(图 4b)，并得到了B3、B4和B6等多口井的钻探证实(图 2, 6、图 9a)，发现白云凹陷北坡珠江组21 Ma强制海退体系域的砂体非常发育，且以陆架边缘三角洲砂体、沿岸砂坝砂体呈扇形和条带状分布，与上覆构造等值线图圈闭较好(图 11)。同时该砂体离物源区相对较远，其下部沉积了前期层序高位前三角洲泥和浅海陆棚泥，上部沉积了海侵和高位的半深海暗色泥岩，并受陆架坡折带地层尖灭的控制，圈闭的封堵条件较好。此外，油田勘探开发的试油结果显示，研究区西部强制海退体系域的1、2两期前积砂体属于本地区主力油层GAS1、GAS2砂层组，储集条件较好，钻井也揭示出砂体非常发育(图 9a)。同时强制海退砂体发育地区存在多条断裂，可以通过这些断裂将南部生油凹陷的油气运移至强制海退砂体之中，具备良好的油源沟通条件(图 11)。因此，强制海退体系域的正确认识和识别对于指导陆架坡折带地区的岩性油气藏勘探具有积极的意义。

6 结论

(1) 强制海退体系域在平行物源方向具有高角度斜交前积反射结构，缺乏顶积层的海岸平原相并形成大范围的不整合面。其前积层在靠近陆架地区的下部容易受浪蚀作用改造形成沿岸砂坝，在靠近盆地中心地区则依次向盆地收敛突变为深海泥质沉积。前积体前端靠近盆地中心的地区通常发育具丘状反射结构的盆底扇沉积。

(2) 白云凹陷北坡21Ma强制海退体系域发育时期的陆坡坡度大于3°，具有富砂的三角洲沉积背景。下切谷在垂直物源地震剖面上表现为“U”状外形，底部呈杂乱冲刷的地震反射特征，内部为平行充填的地震反射结构。滨线迁移轨迹表现为逐级下降向海推进的特点。

(3) 白云凹陷北坡21 Ma强制海退体系域共发育4期前积体，在B3井钻遇了前2期前积体，表现为2个准层序组的反旋回，其中第1期以三角洲前缘水下分流河道厚层的中—细砂岩为主，第2期受三角洲自旋回的影响以前三角洲泥和河口砂坝细砂岩为主。这4期前积体受四级相对海平面升降旋回的控制，每个四级层序又表现为向上水体变浅和顶部突然变深的特征。

(4) 白云凹陷北坡21 Ma强制海退体系域在西部沉积厚度较大，是主河口陆架边缘三角洲发育区，往东过渡为条带状展布的沿岸砂坝和次河口发育的小型陆架边缘三角洲。圈闭条件分析和钻探试油结果揭示表明强制海退体系域砂体的圈闭封堵条件和储集油气性能都较好，再加上断裂系统油源的沟通，对于指导岩性油气藏的勘探具有积极的意义。