物源是形成碎屑岩储层的物质基础，没有物源就没有储层，因此物源分析是沉积学研究的重要内容^[1-3]。传统的物源分析方法主要有沉积学法、岩石学法、重矿物法、元素地球化学法、地质年代学法等^[2-4]。这些方法注重对盆地边缘大物源供给方向的分析，比如，沉积学中常以研究层段顶面的剥蚀区作为物源区^[1]，并以此来判断是否发育储层，这种方法简单、直观。盆内古隆起遭受剥蚀可形成局部物源，并发育一定规模的砂岩储层，这些砂岩储层具有良好的成藏条件，油气勘探已证实可形成重要的油气藏^{[1, 5]}。由于这种盆内古隆起只是提供阶段性物源，常规的物源分析方法对其无法有效识别，这就需要引入“动态物源”的概念^[1]。不同于常规物源分析（只注重对盆地边缘大物源的静态分析^{[1-2, 6]}），“动态物源”认为物源的供给与分配随时空的变化而变化，不同层序位置及湖平面变化的不同阶段，物源区的面积是变化的，并影响沉积作用的发生；不同古地貌位置，物源的供给与分配是有差异的，影响砂体的分布。

琼东南盆地崖南凹陷东南部的陵一段具有良好的烃源岩、运移、封盖等条件，但缺乏构造圈闭，常规物源分析方法认为该区域储层不太发育，制约了岩性圈闭勘探。前人虽然对“动态物源”的概念和成因进行了比较深入的分析^[1]，但没有建立刻画“动态物源”的方法。本次研究根据“动态物源”的研究思路，从层序地层学研究入手，结合压实、古水深等条件约束，利用地层定量回剥技术恢复不同体系域沉积初期的古地貌，通过刻画各体系域沉积初期物源区的面积来判断物源供给量的相对大小，以实现对“动态物源”的精细刻画。

崖南凹陷位于琼东南盆地西北部（图 1）。1983年发现的崖13-1气田是我国近海第一大气田，探明地质储量约1 000亿m^3[7]，但此后的30多年崖南凹陷再未获得重大突破。近年来，虽然琼东南盆地的油气勘探主要集中在深水区，并在天然气勘探方面取得了一些重大发现^[8-9]，但研究认为崖南凹陷仍然具有很大的勘探潜力^[10-11]（特别是在当前国际油价持续低迷的大环境下）。由于浅水区具有相对低廉的勘探作业成本，因此很有必要加强浅水区的勘探研究。

图 1

Fig. 1

下载eps/tif图 图 1 崖南凹陷构造单元划分 Fig. 1 Structure units of Yanan Sag

崖南凹陷面积约1 000 km²，整体为东西走向，为北断南超的半地堑结构。凹陷北部以3号断裂为界与崖城凸起相邻；南部为崖南低凸起，以2号断裂为界，并与乐东—陵水凹陷相隔；西部为崖13-1低凸起，以1号断裂为界，并与莺歌海盆地相隔（图 1）。崖南凹陷经历了古近纪多幕裂陷期和早中新世以来的坳陷期共2个构造演化阶段^[12]，形成了典型的下断、上坳双层结构，裂陷期发育崖城组和陵水组，坳陷期发育三亚组、梅山组、黄流组、莺歌海组和乐东组，目前无法证实凹陷内是否发育始新统^[13]。陵水组沉积早期，崖南凹陷保持半封闭海湾沉积格局，在3号断层的下降盘广泛发育扇三角洲、辫状河三角洲等海陆过渡相沉积，随着海侵范围的扩大，到陵水组一段（简称陵一段）逐渐过渡为开阔的滨海、浅海沉积，扇三角洲规模显著缩小（图 2）。陵水组多种沉积相带的发育，有利于形成砂岩储层，崖13-1气田的勘探实践证实了陵水组是崖南凹陷的主要目的层之一^[14]。随着海平面的逐步上升，陵水组的沉积范围进一步扩大，凹陷周边凸起区的面积逐渐减小，到陵一段沉积时期，除崖城凸起局部出露水面外，其余地区均淹没于水下接受沉积。

图 2

Fig. 2

下载eps/tif图 图 2 崖南凹陷渐新统陵水组层序地层划分 Fig. 2 Sequence stratigraphy of Oligocene Lingshui Formation in Yanan Sag

研究区位于崖南凹陷东南部（图 1）。该区域崖城凸起下降盘的陵一段具有较好的烃源岩、运移、封盖等条件，若发育一定规模的砂岩储层，配合其他条件可形成较好的岩性圈闭，但该区域距离北部崖城凸起主体部位较远（图 1），物源很难推进至此，而邻近的崖城凸起规模较小，从地震解释剖面上可看到该凸起顶部被陵一段覆盖（图 3），若按照常规的物源分析方法，该凸起是不能提供物源的，这些认识制约了该区域的岩性圈闭勘探。根据“动态物源”的分析方法，认为该区域在低位体系域时期发育面积较大的局部物源，可提供丰富的砂质物质并形成较大规模的扇三角洲岩性圈闭。

图 3

Fig. 3

下载eps/tif图 图 3 崖南凹陷陵水组层序地层划分 Fig. 3 Seismic section showing the sequence stratigraphy of Lingshui Formation in Yanan Sag

“动态物源”存在的根本原因在于沉积的长期性和旋回性，物源区的面积大小不是固定不变的，而是受基准面旋回的控制，水平面的升降影响着物源区的扩大和收缩。在低水位期，水平面降低，沉积范围退缩，物源区扩大；在高水位期，水平面上升，沉积范围扩大，局部小物源的供给量减弱或消失（图 4）。物源的供给量取决于物源区的剥蚀速率和汇水面积，供给量的变化对沉积体系具有影响作用^[15]。山区的剥蚀地貌是由构造运动与气候驱动的剥蚀动力学过程所决定的，在地质记录中恢复剥蚀古地貌是极其困难的^[15]。“动态物源”分析方法研究的是盆地内古隆起在三级层序格架内的不同体系域沉积时期物源供给量的相对大小。由于是在三级层序格架内，构造相对稳定，气候条件相似，物源区剥蚀速率基本不变，可忽略其对物源供给量的影响，因此，可以用恢复构造古地貌的方法重现古隆起被淹没时刻的地貌形态。由于研究的是物源供给量的相对大小，因此用物源区面积来近似代替汇水面积，物源区面积越大，物源供给量就越大，储层发育的规模也越大，反之储层发育的规模就越小，所以“动态物源”分析方法的核心就在于刻画不同体系域下物源区的面积。

图 4

Fig. 4

下载eps/tif图 图 4 基准面变化与物源范围变化示意图（据文献[1]修改） Fig. 4 Sketch map showing the relationship between base-level and provenance area

综上所述，“动态物源”分析方法的研究思路是综合利用地震、测井、录井、岩心等资料，进行层序界面识别及体系域划分等层序地层学研究，在此基础上经压实校正、古水深校正等恢复各体系域沉积初期的古地貌，并通过刻画不同体系域沉积初期物源区的面积来判断物源供给量的相对大小，从而达到预测不同体系域下储层发育规模的目的。

建立等时层序地层格架的关键是如何依据客观的或自然的物理界面，划分、追踪和对比各级层序地层单元。我国东部中、新生代断陷盆地整体的沉积序列一般都可划分出5个级别的具有地层对比意义的层序地层单元，这与Vail等最早以被动大陆边缘盆地中识别的各级海平面变化周期所划分出的巨层序、超层序、层序、准层序组及准层序等五级地层单元相对应^[16]。一级至三级层序主要以不同规模不整合面及其对应的整合面为界，内部一般都显示出从水进到水退的沉积旋回结构；四级、五级层序地层单元主要依据水进面或水进—水退转换面等进行划分和追踪对比^[17]。按上述层序级次建立的层序地层格架便于追踪对比，可为盆地内沉积体系和沉积相分析及生储盖组合的预测提供等时地层对比框架。本方法中的层序地层研究均采用上述划分方案。

古水深的确定是构造沉降史模拟中的一个难题，同时也是盆地古地貌形态恢复的必要参数，但没有直接反映古水深的指标，主要依据生物学和沉积学指示物确定，包括遗迹化石法、沉积学方法、浮游生物比例法、岩盐分带法、氧同位素法以及生物直径法^[18-22]等，目前广泛使用的是以遗迹化石为代表的古生物方法。早在20世纪50年代，国外就有科学家探索用浮游有孔虫与底栖有孔虫含量的比值（P/B），或浮游有孔虫含量（P）来反映古水深^[19]，并在不同海域进行了定量研究，得出了适合不同海域的定量关系。Zwaan等^[20]对浮游有孔虫含量与水深关系的研究进行了综述，认为两者满足下式：

式中：D为水深，m；P为浮游有孔虫含量（体积分数），%；a和b为常数，不同海域有差别。

利用研究区内浮游有孔虫的实测数据，可计算得到常数a和b，建立水深与有孔虫含量的关系，从而根据有孔虫含量预测古水深。

目前，研究构造古地貌的方法主要有以下几种：① 地层回剥分析法；② 利用沉积相的各种地震反射特征研究各古地貌单元发育及分布特征；③ 分析地层残余厚度，得到古地貌形态；④ 应用层序地层学识别各层序中的古地貌单元特征^[21]。

本次研究采用的是最为常用的地层定量回剥技术，通过计算盆地的沉降量，定量恢复盆地发育某一时期的原始地貌形态，然后结合盆地的构造、层序地层和沉积体系分析，确定原始古地貌特征^[22]。回剥技术的主要思路是在各地层骨架厚度保持不变（剥蚀层和断裂层除外）的前提下，从已知地层分层参数出发，按地层年代逐层剥去，期间考虑沉积压实、间断及构造时间等因素，直至全部地层回剥为止，最终恢复出各地层的埋藏史。在回剥过程中，通过去压实校正恢复地层的原始厚度，最终可得到地层的原始沉降深度^[23]。

根据经典的层序地层学划分方案，并结合前人^[24-27]研究成果，利用优选出的11口探井的测井（声波、密度、自然伽马）、录井资料及地震解释成果，重点对渐新世陵水组层序界面进行了识别，共识别出4个主要的层序界面，分别是SB70，SB62，SB61和SB60（图 3），并将陵水组划分为3个三级层序，自下而上分别为SQ1，SQ2和SQ3。

SQ1层序对应于陵三段。该层序底界的SB70为区域不整合面（图 3），上超、下削现象明显，SB62对应陵三段顶面，起伏不平，对下伏地层的侵蚀或削截明显，界面之上可见层层上超现象。该层序发育时期海侵作用加强^[28]，沉积区水体加深，沉积范围扩大，滨海带范围明显缩小，主要呈环带状分布于崖南低凸起周缘；浅海区范围明显扩大，遍布整个凹陷。该时期崖南凹陷继续拉张断陷，可容纳空间增大，形成大量扇三角洲碎屑岩堆积，主要分布在3号断裂下降盘。

SQ2层序对应于陵二段。该层序底界为典型的上超、下削不整合面SB62，顶界为区域平行不整合面SB61。受全球海平面变化的影响，琼东南盆地在该层序发育时期发生了大规模的海侵^{[26, 28]}，崖南凹陷除崖城凸起局部出露水面外，其余大部分地区均淹没于水下，并沉积了厚层的浅海相泥岩；扇三角洲规模显著缩小，向大陆方向退缩，主要分布在3号断裂下降盘；滨海相沉积零星分布于崖城凸起及南部的崖南低凸起周缘。

SQ3层序对应于陵一段。该层序底界为区域平行不整合面SB61，顶面SB60是古近系和新近系之间的区域不整合面（参见图 2），分布广泛，在整个盆地都可追踪，对下伏地层削截特征明显，最深可削至SB62。凹陷整体沉积充填特征为箕状断陷逐渐被填平补齐，崖城凸起范围缩小，大部分淹没于水下，沉积范围进一步扩大，发育大面积的滨海沉积；崖南凹陷内被开阔浅海所占据，南部滨海范围有所扩大；扇三角洲规模进一步缩小，零星分布于3号断裂下降盘。

受海平面升降旋回控制，崖城凸起东南倾没端部位的下降盘体系域构成完整（图 3，测线位置见图 1）。从地震剖面上可以清楚地看到低位体系域（LST）地震反射振幅较强，连续性较好，地震反射同相轴由东向西上超至崖南低凸起部位；海进体系域（TST）地震反射整体呈杂乱的弱反射或空白反射，在邻近3号断层部位可见小规模的前积反射；高位体系域（HST）地震反射强度中等，连续性较好，可见退积反射结构，顶部被三亚组削截。地震相分析认为，地震剖面中的前积反射体为物源来自于邻近低凸起的扇三角洲，凸起物源区面积的大小决定了扇三角洲发育的规模，通过恢复不同体系域时期凸起的古地貌，可以刻画出物源区面积的大小及变化。

李学杰等^[19]在南海西部东经4°~18°，北纬108.5°~115.0°的广大海域表层沉积物进行系统取样，取样水深为36~4 284 m，包含了从大陆架、大陆坡到深海盆区的广大海域，共取295个样品，是迄今为止南海西部最系统的表层沉积物样品^[9]，样品采集区域覆盖了琼东南盆地崖南凹陷。研究表明，浮游有孔虫占有孔虫种群个体的百分含量与水深关系明显分为2部分：① 陆架区，随水深增大，含量迅速增大；② 陆坡—深海盆区，含量相对稳定^[19]。据此分别对陆架区和陆坡—深海区进行拟合，建立有孔虫含量与水深之间的定量拟合关系^[19]。

对于水深小于250 m的陆架区，拟合结果为

对于水深大于200 m的半深海—深海区，拟合结果为

式（2）~（3）中：D为水深，m；P为浮游有孔虫含量（体积分数），%。

研究区位于坡折带以上的陆架区，崖南凹陷陵水组整体为滨浅海沉积环境，水深小于200 m，适合用式（2）恢复古水深。A井（井位见图 1）距离研究区较近，具有大量的古生物资料，利用式（2）计算陵水组的古水深从陵三段的70 m下降至陵一段的35 m（图 5）。前人研究认为，陆相地层扇三角洲古水深一般＜ 30 m^[29]，这与A井实际计算的陵一段古水深为35 m的认识基本吻合。因为研究区内主要为扇三角洲沉积，所以认为陵一段的古水深为30 m。

图 5

Fig. 5

下载eps/tif图 图 5 A井古水深恢复 Fig. 5 Paleo-water depth restoration of well A

通过对琼东南盆地浅水区20多口实钻井岩性数据统计得到压实系数，并结合古水深，计算得到了陵一段LST底界面、TST底界面和HST底界面3个界面的沉降量，实现了对研究区陵一段不同体系域发育初期古地貌图的编制[图 6（a）~（c）]。不同体系域发育时期物源区面积不同，在LST物源区的面积最大可达87 km²[图 6（a）]，随着水平面的上升，物源区面积逐渐减小，到HST物源区面积仅为18 km[2 图 6（c）]。通过对不同体系域时期物源区面积的刻画，可以较直观地预测物源供给量的大小和储层发育的规模。

图 6

Fig. 6

下载eps/tif图 图 6 崖南凹陷陵一段不同体系域古地貌与砂体雕刻 Fig. 6 Paleo-landform of different systems tracts and sandbody identification of E3l1 in Yanan Sag

通过以上分析可知，研究区陵一段LST海平面较低，低凸起物源区面积大，有利于在断层下降盘发育规模较大的扇三角洲，据此在低凸起断层下降盘开展了详细的储层预测工作。利用砂体雕刻技术对研究区陵一段低位体系域反演得到的波阻抗剖面进行局部精细刻画，从图 6（d）中可以看出，在该低凸起断层下降盘的南、北两侧各发育一个扇体。其中，北侧的扇体规模较大，呈朵叶状分布，垂向上多期叠加；南部的扇体规模较小，厚度也较薄，受古地形控制，其分布呈条带状。综合构造、沉积、地球化学、盆地模拟等多学科研究成果，认为该扇体的砂岩位于构造脊的高部位，为具有构造背景的岩性圈闭，而上覆的三亚组厚层泥岩可形成良好的储盖组合，并位于生烃凹陷内，具有断层沟通下部崖城组煤系烃源岩的特征，运聚条件良好，整体成藏条件较好，有望成为崖南凹陷岩性圈闭勘探获得突破的目标。

（1）建立的精细刻画“动态物源”系统研究方法对岩性圈闭储层预测具有借鉴和指导意义。

（2）层序地层分析和古地貌恢复是实现“动态物源”分析的2项关键技术，通过恢复不同体系域的古地貌，能够识别物源区面积较大的体系域，预测储层发育部位。

（3）利用“动态物源”分析的研究思路，有效地预测了崖城22-1岩性圈闭，该岩性圈闭成藏条件较好，有望成为崖南凹陷岩性圈闭勘探突破的目标。