1 涠西南凹陷构造背景

涠西南凹陷所在的北部湾盆地是南海北部大陆架西部一个以新生代沉积为主的盆地，涠西南凹陷位于北部湾盆地北部坳陷的北部（图 1）。

北部湾盆地在盆地类型上一般认为属于克拉通盆地^[1-3]，其结晶基底系华夏板块^[4-5]。但也有学者从动力学类型上归为内陆海裂陷^[6-8]。由于南海大陆架在大地构造上位于欧亚板块、印度—澳大利亚板块和菲律宾海（太平洋）板块的交接部位，其大地构造演化主要受控于三大板块的相对运动与相互作用，多期拉张及后期反复构造挤压反转致使地质构造异常复杂。

新生代时期，在与全球板块构造运动的联动机制中，北部湾盆地发生了三次幕式拉张及随后转入坳陷沉降阶段，这一特点已形成共识^[9-16]。同时，也有学者强调区域应力性质及方向的调整促使渐新世末及中新世末两次发生构造反转^{[14, 18]}，尤其是渐新世末构造反转（东沙运动），由南海中央海盆扩张背景下的澳大利亚—印度板块的向北俯冲挤压形成，在北部湾盆地造成大范围剥蚀。

复杂的大地构造背景与构造活动史，形成了涠西南凹陷复杂的断裂系统^{[13-14, 19]}，也造成岩相研究的困难。涠西南凹陷南部W构造近两年连续钻井X4、X5和X6井（图 2），古近系揭示了连续粗碎屑沉积，也揭示了涠西南凹陷南坡在三次“幕”式断陷中的控相机制。

前人关于涠西南凹陷岩相问题文献较多^[20-26]，在这样的破碎地层中如何避免主观判断，是前人文献很少探讨的问题，而W构造三口钻井的成因地层分析及其意义即在于此。

2 复杂断块区岩相工作难点

复杂断块区岩相工作难点首先在于物探资料失真。涠西南凹陷复杂断块构造区古近系时深转换时，传统方法深度误差较大，已有学者专文探讨^[27]。类似构造背景下的技术难点其他学者也有探讨^[28-31]。

涠西南凹陷的发展受到西部控盆断裂-涠西南大断裂，以及内部1、2、3号控凹断裂的活动影响，三次幕式断陷，凹陷中心跃迁，不同物源体系供给，沉积体内部岩性侧向演化的巨大，而频繁断裂严重干扰了岩性体内部速度与围岩的差异。以图 2为例：X5、X6井之间仅1.43 km，但已跨过4条断裂，断裂频繁对速度场的横向变化干扰与陆相断陷岩相侧向变化可能完全混淆。

区域资料已经证实，流二段系区域性分布的低速厚层油页岩地层。但侧向厚度变化较大，或产生速度陷阱，致使流二段之下构造形变失真。

其二，钻井穿过断层导致地层揭示不完整，这是复杂断块区的另一个问题。X5、X6井从正断层穿过，从上至下，断距逐步增大，地层错失增厚，仅仅从时间剖面测量估算，X6累积地层错失170 m（表 1）。地层缺失致使垂向层序不完整、连井对比易偏差；必须从地震上落实断点，在钻井上落实深度及缺失厚度。

其三，复杂断块区层序界面识别困难，地震相位终止关系模糊，地质体外形及内部结构因频繁断裂而碎片化。

其四、W构造上在不同断块的地层斜面上既有直井，也有斜井，X4井斜井却近于直角穿过地层，X5、X6皆直井却大斜角穿过地层，三井联井对比，客观上造成地层真厚度校正困难。

3 层序地层分析

始新统流沙港组、渐新统涠洲组垂向变化均呈现出三级层序的特征。每个三级层序内部结构四分，分别为低位域、水进域、高位域以及水退域，这也是现今陆盆层序地层分析的主流观点^[32-33]。

3.1 三级层序识别

在一个被断裂多期活动所破碎的地层中，借助盆地边缘地震终止关系识别三级层序界面较为困难，因此，从钻井揭示的地层中识别三级层序界面更为可信。

层序分析的前提是层序划分，涠西南凹陷重大层序界面中，渐新世顶部为区域性不整合面（T2，图 2），一致公认；而古新世长流组区域性红色碎屑岩层，因此T7界面也容易对比；唯有始新统-渐新统分界，在盆地演化中，其界面上下岩性变化如何反应构造活动特点，常有分歧。

三级层序底面通常是一个大级别侵蚀面，这是基准面长期下降背景下由降转升的转折点，也是由基准面旋回周期特点所决定的。下面比较两种情况：

（1）在坳陷或“断转坳”盆地演化的构造背景下，上覆三级层序的可容空间取决于“基准面长期下降”阶段的空间拓展。这种“长期下降”的缓慢过程是存在的，且对下伏三级层序的水退域大部分或一部分有侵蚀作用。

（2）如果凹陷内存在多期断陷活动，由断陷活动提供新增可容空间，“基准面长期下降”或许未能出现，对下伏三级层序水退域侵蚀很少，从而有利于下伏层序相对完整地保存。

第一种情况下，三级层序底侵蚀面通常表现为巨厚砂体侵蚀在偏泥质的细粒相中，而下伏三级层序的水退域保存较少，一般是三角洲、扇三角洲前缘；第二种情况下，三级层序底侵蚀面表现为巨厚砂体侵蚀在偏砂质的粗碎屑相中，下伏三级层序水退域保存较厚，三角洲、扇三角洲河道砂体基本保留。由于涠西南凹陷从涠西南断裂，到1号、2号、3号断裂，呈现逐次拉张，幕式断陷特点，因此，前人文献中关于流一段（本文认为基本属于水退域沉积）多有扇三角洲、辫状河三角洲的讨论^{[21, 23, 24]}，厚度大致200~300 m。综上，我们认为：始新统流沙港组与渐新统涠洲组的分界面地质特点为第二种情况。

因此，多幕断陷结构中，一个三级层序的底界面，即低位域底部侵蚀面可能出现在巨厚砂泥岩复合体的中部，断陷结构既是粗碎屑体供给充分的构造背景，又通过构造活动主导着可容空间，有利于粗碎屑体的发育和保存。

3.2 层序划分 3.2.1 始新统流沙港组层序

由于X4、X5、X6井位于涠西南低凸起前缘，因此，流沙港组三级层序内部基准面变化幅度较大的水进域、水退域以及低位域均表现出粗碎屑较活跃特点，只有高位域表现出可容空间过剩，碎屑供给不足的沉积背景。流二段发育在北部湾盆地区域性湖盆扩张背景下，前人资料已经论证该时期北部湾盆地是一个统一的大型湖盆，因此，流二段岩性特征区域性可对比。

（1）低位域

低位域由流三段扇三角洲构成，X4井伽马曲线（GR）呈箱型特征，垂直厚度约277 m；砂岩占72%，并有少量砂砾岩。而X5、X6井因为断层错失，均没有完整揭示（图 3）。

（2）水进域

水进域由流二段底部砂泥岩交互层构成，系扇三角洲前缘沉积，垂向层序呈向上变细特征（X5，X6井），井间岩性变化很大，从X5井粉砂岩、砂岩合计占54.3%，到X4井达到17%，反映了陡坡背景下，碎屑体侧向延伸局限、相变迅速的特征。

（3）高位域

由流二段大套深湖泥岩构成的高位域特征区域性可对比，X4、X5井泥岩达95%，X6井泥岩也占75.4%，大套泥岩的稳定分布对应着区域性长期水进高位，碎屑供给减少的沉积背景。

（4）水退域

水退域由流一段扇三角洲构成，涠西南低凸起东侧前缘发育同类型沉积^[23]。砂体主体由辫状水道砂叠加而成，砂体含量占39%~ 48%，垂向层序向上变细，已经出现了可容空间相对于碎屑供给呈向上变深的现象，这是渐新世断陷作用再次活动的反映。

3.2.2 渐新统涠洲组层序

涠洲组受后期剥蚀影响，层序保存不完整，X4井水退域部分侵蚀，而X5、X6井后期剥蚀已经达到高位域（图 3）。

（1）低位域

低位域由涠四段构成，伽马曲线呈锯齿状箱型特征，呈现辫状河道砂体叠加现象。X6井有两段取心取自低位域（图 4-1、图 4-2），岩心特征归纳为：

① 棕红色泥岩与深灰色泥岩的转换，代表着氧化界面在近地表的变动，深灰色泥岩过渡到板状交错层理的中-细砂岩，表明地表泾流重新活跃。

② 砾质砂岩或含砾砂岩代表的冲刷面频繁出现，垂向正向韵律，标志着河道底面反复出现，辫状河道的不稳定不是因为迁移，而是因为水位、流量的变化。

③ 含大致分选的不规则泥砾，硅质细砾，反复出现的冲刷面。

④ 巨厚、含板状交错层理的砂体说明河道的稳定性。

从岩心分析，低位域主体由辫状河道叠加构成，但具有间隙性水流特点（岩心中常见顺层分布、垂向反韵律的砂砾、系片流），三口井GR特征近似，砂体含量较高且较接近（52.2% ~ 62.3%），砂体分布稳定，因此，沉积相确定为辫状河平原。

（2）水进域

水进域由涠三段构成，X4、X5、X6井之间垂向层序差异较大。X5井为锯齿状箱型GR，X4井层序最厚达274 m，锯齿状钟型GR之上叠加锯齿状漏斗型GR，而X6井呈现锯齿形漏斗型GR特征。

三井之间的差异是相变的表现。X6井水进域有一段取心（图 4-3），岩心中出现棕色泥岩与灰绿色泥岩交互现象，反映了分流间湾中的间隙性水流特点。

综合三井差异，水进域在低位域与高位域之间的岩相转换过渡特点，三口井水进域共同刻画了扇三角洲的垂向演化及侧向变化。而水进域扇三角洲，却反映出碎屑供给过饱和地充填了基准面上升所提供的可容空间，进一步验证了低凸起前缘的构造背景。

（3）高位域

由泥质含量较高的涠二段构成，X4井泥岩占81.9%，X5井泥岩占65.5%，X6井泥岩占53.37%，这是涠洲组泥岩相对集中的层段（表 2）。

GR特征表现为钟形叠加漏斗形，薄层砂岩系前缘席状砂或河口砂坝。从巨厚泥岩中频繁细砂夹层看，水下环境却明显受到河道影响，因此应为三角洲前缘相。

（4）水退域

水退域由涠4段砂泥岩交互段构成，仅在X4井部分保存，而X5、X6井水退域在T2不整合面已遭剥蚀殆尽。从X4井看，水退域偏细粒相，泥岩占65.9%，反映了从高位域逐步水退的特点。

4 成因机制探讨

基准面旋回控制了一个三级层序的垂向演化，层序四分也是基于基准面旋回四个阶段而设定，因此，每个体系域都对应着特定基准面运动特点。从高分辨率层序地层学理论上看，影响层序演化的基本因素是可容空间、碎屑供给，而这两个要素在特定基准面变动背景下，演绎着短周期、超短周期垂向旋回的种种变化^[34-37]。

4.1 可容空间

从北部湾盆地断陷作用逐次发生，逐次跃迁的特点看，断陷作用无疑是控制可容空间的重要因素。流沙港组层序发育空间由1号断裂拉张（T6界面）决定，涠洲组层序发育空间由2号、3号断裂（T4界面）决定，且X4、X5和X6三口井钻遇的涠洲组地层均受3号断裂带控制。

可容空间另一个影响因素是湖平面变动。岩屑录井以及取心均表明沉积盆地处于常有断流的半湿润气候带，灰绿色泥岩与棕红色泥岩频繁交互，表明地层氧化界面变动幅度较大，地表断流常迫使湖平面大幅度下降，粗碎屑大量发育，以涠洲组水进域最为典型。

4.2 碎屑供给

各体系域砂泥岩分布特征是区域性碎屑供给、基准面变动的反映。即便在水进域基准面上升背景下，如果碎屑供给充分超过新增可容空间，也会发育向上变粗的碎屑体，比如涠三段扇三角洲。即便水退域基准面下降背景下，如果构造活动新增可容空间超过岩相向盆迁移的沉积补偿能力，比如流沙港组流一段上部也会出现向上变细的层序变化。

比较流沙港组、涠洲组，从岩屑录井资料统计砂泥比（不计粉砂岩），三口井涠洲组砂泥比普遍高于流沙港组（表 2），以X5、X6井变化最大。这是3号断裂活动对涠西南凹陷的影响。

位于涠西南低凸起前缘的X4、X5、X6井表现出强烈的河道作用，无论是扇三角洲体系的辫状河道，还是分流河道，或者前缘水下分流河道，GR特征或者取心，都有清晰的冲刷底面。但大套砂岩中砂砾岩含量很低，冲刷面上仅为少量硅质细砾，河道底部未见砾石层。

严恒等人（2015）在对涠西南低凸起研究中提到：流一段砂体为岩屑砂岩，成分成熟度、结构成熟度均较好^[26]。而赵军等人从重矿物入手的统计分析^[20]，发现涠四段超稳定型重矿物含量占了81.4%，且大量为再沉积型白钛矿^[38]，这是流一段在3号断裂活动中抬升再经风化削蚀，搬运沉积至涠四段的证据。因此，X4、X5、X6井的涠洲组碎屑供给大部分来自下伏地层在3号断裂活动中涠西南低凸起抬升后再剥蚀。

5 结论

综上分析，既使像涠西南凹陷南部这样的复杂断块区，虽然地震资料所能提供帮助有限，但深入钻井研究同样可以达到成因地层分析之目的。

涠西南凹陷南部复杂断块区始新世流沙港组、渐新世涠洲组各为一个三级层序，层序四分，但由于断层切割存在部分地层缺失，而涠洲组顶面强烈剥蚀遭致部分地层缺失。

从流沙港组、涠洲组成因层序分析中，梳理出构造活动，气候变化系基准面旋回的主控因素；碎屑供给能力决定了垂向层序的变化特征；而渐新世碎屑供给一部分来自3号断裂活动期涠西南低凸起抬升再剥蚀的再旋回碎屑。