珠一坳陷古近纪物源特征及其沉积演化:来自碎屑锆石年龄的指示

阙晓铭 ,  舒誉 ,  汪旭东 ,  雷永昌 ,  王宇辰 ,  吴琼玲

地球科学 ›› 2024, Vol. 49 ›› Issue (07) : 2373 -2387.

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地球科学 ›› 2024, Vol. 49 ›› Issue (07) : 2373 -2387. DOI: 10.3799/dqkx.2022.428

珠一坳陷古近纪物源特征及其沉积演化:来自碎屑锆石年龄的指示

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Provenance Characteristics and Sedimentary Evolution of Zhu I Depression in Paleogene: Indications from Detrital Zircon Ages

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摘要

珠一坳陷古近系裂陷过程中的沉积演化一直缺乏系统认识.采用碎屑锆石U-Pb定年方法,对珠一坳陷4个凹陷内的钻井古近系文昌组和恩平组砂岩开展“源‒汇”对比分析,解析其不同演化阶段年代学、物源特征及沉积演化等信息.结果显示珠一坳陷断陷期不仅接受盆内低凸起区、隆起区剥蚀的碎屑物质,还受到盆外北部古水系长距离搬运的陆源碎屑的影响.其中,始新世文昌组沉积物以盆内短程物源为主,年龄谱系除陆丰凹陷还表现出加里东期‒燕山期多峰态外,在各凹陷均以燕山期单峰为特征,洼陷沉积区周缘隆起的中生代岩浆岩、中生界沉积岩地层及新生代火山岩构成该时期湖盆的物质来源;恩平组沉积物在恩平北部和惠州西部率先接受华南水系沉积物影响,在恩平组沉积晚期珠一坳陷普遍接受了来自华南隆褶带的物质输入,年龄谱系呈现以燕山‒印支‒加里东期为主的多峰特征,出现晋宁期、元古代、新太古代的古老年龄,指示珠一坳陷的物源结构发生重大变化,即由盆内古隆起物源转变为盆内和盆外造山带双重物源,该时期沉积体系以大型浅水三角洲为特征.

关键词

碎屑锆石U-Pb / 物源转换 / 珠一坳陷 / 古近纪 / 石油地质.

Key words

detrital zircon U-Pb / provenance transformation / Zhu I depression / Paleogene / petroleum geology

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阙晓铭,舒誉,汪旭东,雷永昌,王宇辰,吴琼玲. 珠一坳陷古近纪物源特征及其沉积演化:来自碎屑锆石年龄的指示[J]. 地球科学, 2024, 49(07): 2373-2387 DOI:10.3799/dqkx.2022.428

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近海凹陷在沉积充填过程中从断陷期到拗陷期常发生局部物源向区域物源的转变(林畅松等,2004).珠江口盆地位于华南大陆南缘、南海北部陆缘,其经历了从中生代古太平洋俯冲到新生代张裂‒破裂的演变,是在古生代及中生代复杂褶皱基底上形成的新生代裂谷盆地,强烈的拆离和岩浆侵入作用造成地貌起伏显著(杜家元等,2021;张翠梅等,2022).盆地裂陷早期地形反差大、洼隆相间,相邻古隆起直接为凹陷提供物源;而这些古隆起长期受剥蚀作用影响,古地貌变化大,导致在沉积物源研究中源区特征恢复难度大(崔宇驰等,2018).沉积物物源分析作为陆相盆地源‒汇系统研究的重要内容,有助于古地理重建和盆地充填演化史恢复(张青林等,2022).而湖泊沉积岩中蕴含丰富的源区信息,其中碎屑锆石具有极好的抗风化、抗磨蚀和热蚀变的能力,在沉积循环中能够很好保存源区锆石的年龄特征,因而在物源示踪中得到广泛应用(崔宇驰等,2018;焦鹏等,2018;吕凤琳等,2018;林旭等,2020;何杰,2021;李姣莉等,2023).
珠一坳陷古近系湖盆在沉积充填过程中发生了沉积模式、物源供给方式的变化(曾智伟, 2020),直接影响着砂体成因类型、空间展布、物源供给方式与烃源岩发育.近年来学者对珠江口盆地古近系开展了物源研究:曾智伟等(2017)结合沉积环境、锆石年代组成等认为白云凹陷恩平组沉积时期物源供给方式及沉积充填特征发生了明显的变化;杜晓东等(2021)通过碎屑锆石物源示踪提出珠三坳陷阳江东凹始新统发生盆内向盆外物源的转变.而对珠一坳陷物源分析的文献多集中在渐新世以来,对古近系的文昌组和恩平组的研究较少,同时涉及井数少,代表性不足(廖计华等,2016; Shao et al., 2016;崔宇驰,2018).本文基于现有珠一坳陷古近系钻井的碎屑锆石年龄结果,结合地貌与沉积特征,分洼陷逐层段开展碎屑锆石年代学研究,进一步结合砂体展布特征,探讨洼陷间物源差异及其物源演变过程,以期为珠一坳陷古近系沉积充填演化提供新的信息与地质依据.

1 地质背景

珠江口盆地位于南海北部,盆内物源和华南陆缘物源构成主要沉积物来源(图1).盆地自北向南由北部断阶带、北部坳陷带(珠一坳陷和珠三坳陷)、中央隆起带、珠二坳陷和南部隆起带等构造单元组成(图2).研究区珠一坳陷呈NE 向展布,处于陆架浅水区,水深主要为50~150 m,东南与东沙隆起及番禺低隆起相接.珠一坳陷自西向东依次发育恩平凹陷、西江凹陷、惠州凹陷、陆丰凹陷等多个负向构造单元,各个凹陷间通常被NW向低凸起分割(施和生等,2017)(图2).

1.1 盆地演化

珠江口盆地可划分为同裂陷期和裂陷后期两大演化阶段(施和生等,2020).同裂陷期进一步划分为裂陷I幕(文昌组沉积期)和裂陷Ⅱ幕(恩平组沉积期)两个裂陷幕(图2),主要经历神狐运动、珠琼运动和南海运动等构造运动,其中珠一坳陷主要受后两期运动影响.发生在早始新世的珠琼运动一幕使得研究区文昌期快速裂陷,形成一系列NE-NEE、NW向展布、分割性较强的半地堑洼陷群,幕间的惠州运动(对应于T83界面时期)发生显著的构造转变.珠琼运动二幕控制恩平期裂陷,该时期内发生区域性隆升和盆地再次张裂,造成湖盆范围扩大、水体变浅,半地堑分割性减弱,盆山地貌受到一定程度改造(施和生等,2020;杜家元等,2021).同裂陷期结束后,洋壳打开,南海开始扩张,自此珠江口盆地进入裂后期(施和生等,2020).

珠一坳陷古近系主要是同裂陷期发育的文昌组和恩平组,文昌组自下而上分为6个三级层序(WCSQ1、WCSQ2、WCSQ3、WCSQ4、WCSQ5、WCSQ6)、恩平组自下而上分为4 个三级层序(EPSQ1、EPSQ2、EPSQ3、EPSQ4),其中文昌组(Tg-T80)以T83界面划分为上、下文昌组,恩平组(T80-T70)以T72界面划分为上、下恩平组(朱红涛等,2016;施和生等,2017)(图2).

1.2 潜在物源区

对于珠一坳陷来说,物源可能来自盆内古隆起,或华南陆缘的岩浆岩与沉积岩、变质岩的混合(曾智伟,2020)(图1).珠一坳陷内部及周缘的古隆起经钻井证实主体为中生代岩浆岛弧(Shi et al., 2011Xu et al., 2016),其锆石年龄为燕山期,约为100~170 Ma,记录了两组年龄峰值 (115 Ma和156 Ma)(图3a);其岩性为中酸性岩浆岩,探井揭露的岩性主要为花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩等.洼间凸起带局部发育新生代火山岩(图1),形成两组年龄峰值,即41 Ma和58 Ma(图3a).对珠一坳陷区域基底组成的研究,指出在惠州凹陷东南部和陆丰凹陷东部还发育有中生界地层(图1图4a),碎屑锆石年龄记录了加里东期、印支期及燕山期年龄峰,年龄峰值分别为430 Ma、240 Ma、150 Ma,同时还有前寒武纪年龄(图4b).

华南陆缘与珠一坳陷基底、东沙隆起的母岩类型、地质年代明显不同,岩性及年代分布复杂,变质岩分布广泛且时间跨度大,前寒武‒中生代变质岩、岩浆岩广泛发育.华夏地块太古代基底的研究,依据已有碎屑锆石的数据发表形成以下峰值: 2 480 Ma、1 800 Ma、1 400 Ma、970 Ma和800~ 700 Ma(Li et al., 2012;赵梦等,2015).华南陆缘自显生宙以来主要经历了加里东期、印支期及燕山期岩浆活动,其中以燕山期岩浆活动最为强烈,具有由陆向海年龄变轻的特点(Wang et al., 2011).珠江和韩江作为直接输入珠江口盆地的两大水系,其携带的沉积物碎屑年龄组分与水系流域内岩石组成密切相关.现代意义的珠江形成于早渐新世,始新世时期西江水系并未贯通,华南东部的地势仍然高于西部,可为珠江口盆地供源的隆起区局限在古东江和古北江流域(崔宇驰等,2018;何杰,2021;张向涛等,2022).根据现代水系研究认为北江和东江支流的锆石年龄以中生代为主,含少量古生代的锆石,年龄谱峰值主要为燕山期年龄峰(160 Ma),其次为加里东期年龄峰(425 Ma)以及弱的晋宁期峰值(950 Ma)(图3b)(崔宇驰等,2018).韩江流域范围内以十分强烈的燕山期(180~142 Ma)岩浆活动为特征,加里东期岩体分布较少,仅在粤东和平一带和闽西南小面积分布(焦鹏等, 2018).

总之,珠一坳陷北侧华南地区岩性及年龄特征复杂,而珠一坳陷基底及东沙隆起岩性及年代则相对简单,这种年龄组分的差异为该区域源汇体系转换识别奠定了基础.

2 样品与测试

本次研究系统测试了珠一坳陷4个凹陷9个洼陷34口钻井文昌组和恩平组113个砂岩岩屑样碎屑锆石年龄数据:其中恩平凹陷2口井7个样,西江凹陷8口井27个样,惠州凹陷6口井18个样,陆丰凹陷18口井61个样,各层段测试井名及井点位置分别见图6~9.本文结合区域沉积演化特征,开展物源特征分析.碎屑锆石的U-Pb年龄不受沉积分选过程影响,其年龄谱特征直接反映了沉积物源区的年龄组成.通过对比不同层段锆石U-Pb年龄谱的特征,不仅可以反映可能的物源区,还能反映不同时期物源区的改变.

对钻井岩屑清洗并挑样,在此基础上对挑选的锆石样品进行分析,选取关键井段样品开展碎屑锆石定年分析.锆石阴极发光照相和LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年在中国地质大学(武汉)和同济大学国家重点实验室完成.对分析数据的离线处理( 包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb 同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCal完成.详细的仪器操作条件和数据处理方法请参阅Liu et al.(2008).年龄大于1 000 Ma的样品采用207Pb/206Pb表面年龄,小于1 000 Ma的样品采用206Pb/238U表面年龄 (Sircombe,1999).取以不谐和度≤10%为标准遴选U-Pb年龄数据,共获得有效年龄数据点6 102个,本次研究对碎屑锆石U-Pb单颗粒年龄统计采用核密度估计(KDE)方式进行频谱图可视化,同时在年龄谱图中标明了测试井数和锆石年龄数量.

国内学者在珠一坳陷古近系沉积相研究中形成了诸多成果(朱红涛等,2016;米立军等,2018;杜家元等,2021),在三级层序格架基础上,利用地震反射内部结构和外部形态描述各层段地震相,再辅助地震反射振幅和连续性等地震参数描述地震相类型,结合钻井测井相、盆地古地貌特征,确定沉积体系类型,进行沉积体系演化研究及沉积相图的编制.

3 珠一坳陷古近系碎屑锆石年龄特征

总体来说,测试锆石(<1 000 Ma)单点误差1σ多在10 Ma以内,最大单点误差为44 Ma.锆石颗粒多呈半自形的振荡环带结构,少数呈现出弱分带和增生边,指示其多为岩浆作用成因,且锆石Th/U 比值在0.01~3.71 之间,以岩浆锆石(Th/U>0.4)为主(71.6%),而变质锆石(Th/U<0.1)较少(3.8%),主要出现在恩平组地层中(Hoskin et al., 2003;吴元保等,2004)(图5).

3.1 下文昌组沉积期

对珠一凹陷碎屑锆石年龄数据统计结果显示(图6),西侧的西江地区南部东沙隆起源区、西江中低凸起源区和中部的惠州地区惠西低凸起源区年龄均表现为燕山期单峰,但峰值年龄存在差别,分别为120 Ma、145 Ma和160 Ma.锆石颗粒表现为短柱‒柱状的岩浆成因锆石(图5b).惠州南部的东沙隆起源区除燕山期(117 Ma)外,还出现一定数量的加里东期(460 Ma)年龄值.东部的陆丰地区记录了惠陆低凸起和陆丰东凸起两个源区年龄特征,与其他地区不同,二者年龄跨度大:陆丰东凸起源区年龄谱以显著的加里东期(440 Ma)和燕山期 (143 Ma、105 Ma)峰值为特征,还记录了中生代印支期(245 Ma)、新生代(43 Ma)的次峰以及零星的新元古代、古元古代和新太古代年龄(图5a);惠陆低凸起则以燕山期(155 Ma)年龄峰为特征,古生代加里东期(420 Ma)和新生代(43 Ma)为次峰,也记录了新元古代、古元古代等更老年龄.

3.2 上文昌组沉积期

碎屑锆石年龄数据统计结果显示(图7),最西端的恩平凹陷南部物源年龄谱以燕山期(156 Ma)为主,伴有加里东期(450 Ma)年龄记录;西江凹陷的西江中低凸起表现为燕山期(153 Ma)单峰态,与下文昌组沉积期特征一致;中部的惠西低凸起以燕山期(115 Ma)为主,伴有加里东期(430 Ma)年龄记录;东部的陆丰东凸起年龄特征与下文昌组沉积期一致,惠陆低凸起燕山期主峰年龄变为115 Ma,且比重加大(图6).

3.3 下恩平组沉积期

西部的恩平凹陷北部物源年龄分布为102~3 078 Ma,以燕山期(155 Ma)为主要峰值,还记录了加里东期(450 Ma)、印支期(250 Ma)次峰(图8).西江凹陷北部隆起年龄特征则与恩平不同,只记录了燕山期(145 Ma)的单峰;西江中低凸起物源继承文昌期年龄特征,以燕山期 (156 Ma)单峰为特征.中部的惠州凹陷惠西源区年龄组分复杂(44~3 265 Ma),但与恩平北部物源类似,记录了燕山期(160 Ma)主峰和加里东期(430 Ma)、印支期(250 Ma)、晋宁期(930 Ma)等年龄次峰,其锆石颗粒类型复杂,且少数颗粒出现一定磨圆(图5d);惠州南部东沙隆起源区年龄以明显的燕山期(160 Ma)和加里东期(460 Ma)峰值为特征.东部的陆丰凹陷西部惠陆低凸起源区年龄单一,表现为燕山期(105 Ma);东北方向源区年龄相对简单,以燕山期(165 Ma)为主,与邻近凸起基底年龄(162 Ma)一致,表明为盆内物源;陆丰东部源区年龄复杂,与文昌期基本一致,但燕山期(155 Ma)年龄比重超过加里东期(图8).

3.4 上恩平组沉积期

西部的恩平凹陷北部物源年龄有明显变化,以加里东期(425 Ma)年龄峰值为特征,同时记录了燕山期(143 Ma)、晋宁期(825 Ma)和古元古代 (2 326 Ma)年龄.西江凹陷北部隆起源区仍表现为燕山期(156 Ma)为主,出现少量加里东期年龄记录;西江中部沉积区发生明显转变,除燕山期 (160 Ma)外,还有印支期(242 Ma)、加里东期 (429 Ma)、晋宁期(808 Ma、933 Ma)和古元古代 (1 840 Ma)年龄记录;南部东沙隆起记录了燕山期(135 Ma)主峰和加里东期(439 Ma)、晋宁期 (940 Ma)两个次峰.中部的惠西低凸起年龄组分与上恩平组沉积期类似,除燕山期(160 Ma)外,出现加里东期(440 Ma)、印支期(250 Ma)、晋宁期 (930 Ma)年龄记录.东部的陆丰凹陷西部物源年龄组分以燕山期(133 Ma)、加里东期(435 Ma)年龄为主,指示源区发生变化;东北部物源与东部物源有相似性,均呈现以燕山期(133 Ma)主峰和少量印支期(250 Ma)、加里东期(433 Ma)及更老年龄信息,较之前有很大变化(图9).

4 讨论

4.1 古近纪沉积物源演化

前人对珠一坳陷古近系物源体系的研究已指出渐新世之后有北部华南褶皱带的物源输入影响,但始新世有无影响认识不一(王维等,2015;曾智伟等,2017;焦鹏等,2018;曾智伟,2020).断陷期,盆地基底沉降明显,局部物源效应明显,沉积作用具有近源、相对快速堆积的特点;渐新世以来的拗陷期,盆地低凸起较为稳定,或被水体覆盖,此时区域物源供给效应显著.通过前面锆石年龄谱特征对比,可以看出珠一坳陷在古近纪裂陷期沉积充填过程中就已发生局部物源向区域物源的转换,陆丰地区已有研究指出上恩平组沉积期进入断拗转换期(阙晓铭等,2022).本次研究结果显示从文昌组到恩平组砂岩样品中,除陆丰地区受中生代沉积影响外,总体上中生代碎屑锆石颗粒比重逐渐降低,太古代‒古生代碎屑锆石颗粒含量增加,并逐渐占据主导.通过前面对周边物源年龄特征总结,结合区域沉积演化特征,认为恩平凹陷、西江凹陷、惠州凹陷、陆丰凹陷都具有从盆内基底局部物源逐渐向盆外北部褶皱带物源转换的规律,但不同凹陷物源变化时期又有所差别.

不同样品数据的组成成分和年龄分布常常可以用来追溯其沉积物搬运路径,如重矿物和碎屑锆石年龄.然而,上述数据拥有多个维度,难以直接主观地用于样品点间的比较.作为一种有效的降维手段,主成分分析在重矿物分析中有着广泛应用,而非矩阵多维度统计技术(MDS)是基于K-S的数字统计方法,其工作原理与主成分分析相似.采用K-S效应值来描述相似度,将样品间亲缘关系降至二维并用欧几里得距离展示,为锆石U-Pb数据对比提供了一种直观有效的定量方法,可有效区分不同物源沉积物(Vermeesch, 2013).下文昌组沉积时期,珠一坳陷隆凹相间,凹陷控洼断层活动强烈,盆地的物源体系主要受到盆地基底差异沉降控制,低凸起区成为洼陷的物源供给区,沉积作用具有近源、快速堆积的特点.从图6可以看出,西部的西江凹陷和惠州地区碎屑锆石主要为中生代火成岩成因锆石(图5b),年龄表现为燕山期单峰态,相对单一的碎屑锆石与盆内基底中生代火成岩相匹配,MDS图中西江地区和惠州地区与坳陷基底更为接近,说明主要为临洼凸起提供物源(图10a).而陆丰地区则表现为多峰态,除中生代年龄峰外,还记录了印支期、加里东期年龄峰,并有更老的新元古代、古元古代和新太古代的年龄记录;这种年龄组成虽然与华南褶皱带类似,但并非来自盆外物源.结合构造背景及基底岩性特征(图1),主要与周缘中生界沉积岩再搬运供源有关,在陆丰地区形成两支规模较大的辫状河三角洲,对文昌组砂岩岩石组分的研究表明其有别于珠一坳陷同期其他洼陷,以岩屑石英砂岩为主,表现出更高的石英含量和低长石含量的特征,岩性示踪分析也支持为中生代沉积岩再旋回产物(丁琳等,2022).在碎屑锆石U-Pb年龄MDS图中(图10a),陆丰地区两组样品与中生代地层和华南陆缘较为相近,根据前述分析,认为这与中生代地层提供物源有关.上文昌组沉积时期,珠一坳陷继承了文昌组沉积早期隆凹相间的古地貌背景,沉积中心和沉降中心尽管以离散分布为主,但沉积中心开始连片.比如恩平凹陷的3个次洼,总体上物源体系特征变化不大,仍为盆内物源,但凹陷边界断裂带活动强度有所改变,沉降中心发生迁移从而影响物源水系流域变化,进而影响各时代组分比重的微弱变化.MDS分析指示该时期陆丰西物源与火成岩基底年龄组分有更好的亲缘性,指示中生代地层供源强度减弱(图10b).文昌组总体以盆内物源体系为主,沉积体系以扇三角洲、辫状河三角洲、半深湖‒深湖及浅湖相为特色(图11).

下恩平组沉积时期,全区沉积范围基本全部连片,基本不存在独立的沉积中心,且湖盆范围大幅度扩大,湖盆最深处在陆丰北地区(图8图12a).珠一坳陷各洼陷物源体系均有所变化,在文昌期年龄特征基础上,局部地区开始接受北部隆起区物源输入的影响,在恩平北、惠西低凸起开始出现印支期、加里东期、晋宁期等次峰特征,且与珠江流域水系年龄特征类似,指示其开始接受盆外华南陆缘物质输入.但该时期盆外物源的影响有限,仅恩平凹陷和惠州西侧受到影响,并未跨过湖盆,南侧物源特征仍与文昌期类似.从MDS图中也可以看出恩平北部、惠西低凸起与华南陆缘水系年龄有很好的相似性,而惠州南部与陆丰东侧物源根据地理位置分析则主要与中生界地层相关(图10c).此外,不同地区洼陷在继承年龄特征的同时又表现出各自源区的剥蚀演化特征.陆丰西侧源区此时表现为单峰态,与基底年龄特征相似(图10c),表明西侧的中生界沉积岩源区已没入水下,不再供源.恩平组沉积晚期各地区年龄组分以多峰态为特征,年龄跨度从太古代到新生代,碎屑锆石复杂的年龄组成与华南地区复杂地质构造运动相符合.其中陆丰东部物源与陆丰东北物源年龄谱均以显著的燕山期(140~ 145 Ma)主峰和印支期(245 Ma)次峰为特征,有别于其他洼陷,指示二者源区基本一致,推测与古韩江水系有关(图9图10d).对恩平凹陷恩平组砂岩的岩屑组成分析发现变质岩、火成岩和沉积岩组分(曾智伟, 2020),物源母岩类型多样,碎屑锆石年龄地质年代分布较广,体现了恩平组沉积时期华南褶皱带混合母岩特点.此时凹陷内部隆起被湖水覆盖,从图12可以看出恩平组沉积晚期盆内凸起均已没入水下,沉积地层呈近等厚状,表现为叠瓦状前积地震相特征,由北向南推进.这个时期全区广泛发育连片的浅水三角洲,华南物源区供源效应强烈,古珠江水系开始长距离搬运沉积物进入珠一坳陷,盆外物源甚至影响到洼陷南部沉积体,此时珠一坳陷洼陷发生由断陷向拗陷的转变(图13).这与碎屑锆石年龄MDS分析揭示的与华南陆缘水系的亲缘性结论是一致的,表明北部的华南隆褶带物质输入影响逐渐增大(图10d).

4.2 物源体系转变的地质响应与意义

上述物源性质的变化是盆地构造演化、古地理面貌与沉积充填样式转变的具体体现.陆相断陷盆地的沉积充填主要受到构造活动的控制,珠一坳陷裂陷期边界断裂活动发生幕式变化,它控制了湖盆的基本形态与幕式充填(施和生等,2017).下文昌组沉积期,珠一坳陷洼陷湖盆随控洼断裂活动加强迅速加深扩大,靠近边界断裂的沉降中心发育半深湖‒深湖相沉积,构造转换带位置发育一系列规模不等的辫状河三角洲.上文昌组沉积期,凹陷沉积和沉降中心发生自东向西、自南向北的迁移,缓坡带和转换带发育大规模辫状河三角洲及扇三角洲(图6图7)(米立军等,2018).文昌期在沉积区隆凹相间背景下,以短程近源水系为主,盆内基底及低隆起为主要物源.下恩平组沉积期湖盆迅速扩张,各洼陷开始连成一体,水体北深南浅,北部物源供给开始加强,大量发育大型辫状河三角洲(米立军等,2018).恩平组沉积晚期,湖盆进一步扩大,东沙隆起局部地区出现沉积,凹间隆及凹中隆普遍淹没水下,以河湖沼相及浅水三角洲沉积为特征(图8图9).恩平期由于断裂活动强度减弱及风化剥蚀的影响,沉积区发生准平原化,古地貌较为平缓,有利于远程水系的发育.此时区域沉降背景下盆外长距离搬运的辫状水流较为活跃,古生代及更老碎屑锆石含量逐渐升高,华南褶皱带区物源的影响不断增强.受华南陆缘古水系发育位置影响,各凹陷受盆外供源影响时间也存在差异,恩平凹陷和惠州凹陷西部始于恩平组沉积早期,而其他地区则始于恩平组沉积晚期.

“源‒汇”体系的研究对湖盆烃源岩的发育有重要意义,母岩性质的差异导致风化产物的不同,影响沉积物的类型,同时携带营养物质的差异对湖盆烃源也有重要影响(陈果等,2019).多幕裂陷旋回下的物源体系同时也与富营养水系密切相关,影响优质烃源岩的发育层段:断陷阶段的短程水系利于湖盆中心细粒沉积的形成,在湖盆沉积中心发育了洼陷烃源岩(图12),同时来自盆地中生代火成岩水系富含Fe、Mn、Cu、Pb、Zn、Ni等多种有利于藻类繁盛的营养元素,伴随文昌期火山爆发带来丰富的营养物质,这与快速裂陷的半深湖‒深湖相配合,有利于有机质的繁盛和保存,陆丰13西洼和恩平17洼文昌组优质烃源岩证实均受到同沉积期火山活动的影响(谢世文等,2022),平均TOC含量分别为2.87%和2.32%,最高值可达9.81%,因此文昌组沉积期是珠一坳陷富烃凹陷烃源岩发育的主要时期.断拗阶段,受远程水系作用,以不同年代混合母岩物源为主,同时由于沉降速率较小,滨浅湖(海)泥岩与三角洲砂体发育,为储集砂体发育的重要时期.

5 结论

(1)结合碎屑锆石形态特征及U-Pb年龄结果,可得到珠一坳陷古近系沉积物源演化相关信息.文昌组到恩平组的沉积物碎屑锆石U-Pb年龄谱系存在较大差别,体现“源‒汇”体系的转变演化过程.沉积物中的碎屑锆石从文昌期到恩平期,太古代‒古生代碎屑锆石颗粒含量增加,上恩平组地层锆石磨圆度显著提高,指示华南大陆河流搬运的陆源碎屑物质输入影响,表明从盆内基底局部物源逐渐向盆外北部褶皱带物源转换.

(2)始新世文昌组沉积期湖盆分割性强,珠一坳陷物源体系表现为盆内物源供给,不同洼陷受低凸起区基底岩性差异影响表现出不同的年龄谱特征.恩平凹陷、西江凹陷和惠州凹陷主要记录中生代燕山期单峰特征,代表周缘中生代岩浆岩隆起为主要物源;陆丰凹陷南部年龄谱系与其他地区明显不同,呈现以燕山期、加里东期为主的多峰,同时出现印支期、晋宁期的次峰,这种差异主要与中生界地层碎屑物的再循环沉积有关.

(3)始新世恩平组沉积期湖盆连片,坳陷内低凸起逐渐没入水下,华南隆褶带物质输入影响程度增大.到恩平组沉积晚期,其年龄谱系与文昌组不同,呈现以燕山‒印支‒加里东期为主的多峰特征,出现晋宁期及新太古代的次峰,显示华南沿海地区古水系搬运及流域逐步扩大的过程.珠一坳陷沉积物为近源搬运与华南沿海物源混积的结果,指示源‒汇体系向盆外转变的过程.

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