珠江口盆地白云凹陷古近纪构造特征及勘探意义

Paleogene Structural Characteristics and Exploration Significance of Baiyun Sag in Pearl River Mouth Basin

摘要

白云凹陷是我国深水油气勘探的前沿阵地，受地震资料深层反射信号弱、局部浅层气屏蔽、海沟影响等，古近纪深层结构和构造认识不清，影响了油气勘探进程.基于此，开展了全凹陷连片地震资料PSDM重处理，新资料基本消除了浅层气和海沟的影响，同时深层成像明显改善，可识别的低频同相轴明显增加.根据新的地震资料，开展了深层关键界面特征、构造层、结构分区及地壳破裂过程的综合分析.研究表明：珠江组沉积期以前，从下到上发育了四种类型共六个区域不整合界面；古近系从下到上可划分为五套构造层；按照断层发育方式及基底隆升位置的差异，白云凹陷可以分为三个构造区；按不整合面时空演化特征，划分了七个构造幕（均衡伸展幕，下地壳伸展幕、岩石圈伸展幕，不同方向伸展的三幕地幔剥露幕及最终形成边缘海的漂移幕）.类比开平凹陷的油气成藏条件，推测白云凹陷下地壳伸展期发育的文四段为主力烃源岩，具有重要勘探前景.研究合理解释了白云凹陷复杂构造的成因，为古近纪构造演化、沉积体系迁移演化提供了全新构造框架，也为南海北部陆缘盆地其他凹陷构造对比研究提供了新思路，对深水油气勘探具有重要意义.

Abstract

The Baiyun sag is the forefront of deep-water oil and gas exploration in China. Due to the weak deep reflection signal of seismic data, local shallow gas shielding and trench influence, the deep architecture and structure of Paleogene are not clearly understood, which affects the process of oil and gas exploration. Based on this, the PSDM reprocessing of the unified seismic data in the whole sag was carried out. The new data basically eliminated the influence of shallow gas and trenches, as a result, the deep imaging was significantly improved, and the identifiable low-frequency events increased clearly. Based on the new seismic data, a comprehensive analysis of the deep key interface characteristics, tectonic layers, structural zoning and crustal rupture process was carried out. The study shows that there are four types of six regional unconformity interfaces developed from bottom to top before the sedimentary period of Zhujiang Formation. The Paleogene can be divided into five sets of structural layers from bottom to top. According to the difference of fault development mode and basement uplift position, Baiyun sag can be divided into three structural areas. According to the temporal and spatial evolution characteristics of the unconformity surface, seven tectonic episodes are divided (balanced extension episode, lower crust extension episode, lithosphere extension episode, three episodes of mantle exhumation in different directions and the drift episode that eventually forms the marginal sea). By analogy with the oil and gas accumulation conditions in Kaiping sag, it is speculated that the fourth member of Wenchang Formation developed in the lower crust extension period of Baiyun sag is the main source rock, which has important exploration prospects. The study reasonably explains the genesis of complex structures in Baiyun sag, provides a new structural framework for Paleogene tectonic evolution and sedimentary system migration and evolution, and also provides a new idea for the comparative study of other sags in the northern continental margin basin of the South China Sea, which is of great significance for deep-water oil and gas exploration.

Graphical abstract

关键词

构造 / 不整合 / 构造演化 / 白云凹陷 / 古近纪 / 珠江口盆地 / 石油地质.

Key words

structure / unconformity / structural evolution / Baiyun sag / Paleogene / Pearl River Mouth basin / petroleum geology

0 引言

南海北部陆缘盆地深水区已成为我国海洋油气勘探增储上产的重要领域（谢玉洪，2024），其中探区面积最大的白云凹陷可达1.4×10⁴ km²，预测天然气地质资源量超10×10¹¹ m³.截至2024年，白云凹陷已发现天然气田17个，天然气累计探明地质储量已超2×10¹¹ m³，天然气探明率约20%，白云凹陷是中国深水油气勘探的前沿阵地（高阳东等，2025）.经过多年勘探，白云凹陷中浅层海相三角洲及伴生深水重力流砂体分布规律已基本查明和钻探完，目前深层古近系陆相层系是主要勘探目的层.但是，受资料精度和完整程度制约，三维地震资料分块不连片、深层反射信号弱、局部浅层气屏蔽，海沟影响等导致构造形态失真，对白云凹陷深层结构和构造认识存在不足，进而影响了沉积相的准确确定和储盖组合的判断，导致了多口井钻探失利.

前人研究认为白云凹陷构造演化阶段分为裂陷幕和热沉降两个大的阶段（李平鲁等，1989；吴培康，1998；黎明碧等，2005；董冬冬等，2009；郑民等，2010；纪沫等，2014；杨海长等，2017；赵宏超等，2018），相应发育裂陷半地堑型沉积及坳陷型充填结构（孙珍等，2005；连世勇等，2007）.但是存在以下几个方面的矛盾及不足：①由于资料分辨率不够深层反射不清晰，构造与沉积响应存在矛盾现象，如白云凹陷结构上整体表现为伸展型半地堑，但构造与沉积表现出不协调，体现在断裂垂向断距小，且断裂不控制沉降中心，沉降中心位于地堑中央（孙珍等，2005），表明白云凹陷可能存在异常沉降或者周缘隆升对沉积的控制作用；②厚地壳断陷‒伸展模式不能解释白云凹陷的构造问题，不考虑白云凹陷特殊的岩石圈结构，减薄的地壳在伸展过程中的异常变形过程，无法解释同一应力场背景下，白云东低隆起与白云主洼异常沉降相邻并置的构造分区问题；③地壳伸展区构造样式的垂向分层性没有受到关注，同一应力场下背景，纵向上不同圈层变形样式不同，如表层SN向断陷伸展，中下地壳则可能表现为EW向褶皱（王福国等，2023）；④前人的研究均重点关注显著的南北向伸展构造，对伸展晚期东西向挤压呈现的差异隆升构造关注不足，使得白云凹陷构造成因模式上还存在多种认识，导致深层盆地结构及相关沉积充填认识模糊，影响勘探进程.

针对上述问题，为了解决制约勘探深入研究的资料问题，开展了全凹陷连片地震资料PSDM重处理（基底附近主频为20 Hz， 带宽为12 Hz，信噪比为10.5），新资料基本消除了浅层气和海沟的影响，同时深层成像明显改善，可识别的低频同相轴明显增加.新地震资料为深入研究白云凹陷构造提供了资料基础保障.应用新资料和新理论本次重新认识白云凹陷深层构造变形规律及演化过程，这有助于解决勘探亟需的基本地质问题，如烃源岩分布和生储盖组合等问题，并为沉积充填及生烃‒运移‒聚集提供新的构造框架，对下一步油气勘探具有重要意义.

1 区域地质概况

白云凹陷位于南海北部珠江口盆地珠二坳陷，东西长约为260 km，南北宽约为80 km，凹陷面积为1.4×10⁴ km²，呈现一个东宽西窄的三角形宽深凹陷，其东邻云荔低隆起，西南连云开低凸起，西北靠番禺低隆起，东北接少量东沙隆起；仅在云开低凸起倾没两端开口分别与开平凹陷和荔湾凹陷相通（图1）.白云凹陷是在中生代岛弧背景上发育的新生代盆地（郑金云等，2022），海底地貌由陆架坡折到深海平原组成.从岩石圈结构上看，整个白云凹陷位于东亚大陆边缘到南海洋壳过渡的快速减薄细颈化带上，这一构造带边界呈现一个向西南开口的C型，地壳厚度从30 km减薄到20 km（任建业等，2018），凹陷下方对应发育一个大型地幔隆起.岩石圈结构特征决定了白云凹陷高地热流，脆性与韧性变形共存且相互促进.白云东部岩浆隆升规模大盖层强烈伸展，白云主洼西南部通过三级断阶强烈伸展，基底面断层落差最大可达5 km，相应的伸展系数达2.62~3.5（马兵山，2020；廖杰等，2011）.这个变形特征表明，基底伸展下拗与大型隆起均是对地壳减薄的响应，仅是变形方向是向下拗陷还是向上隆升变形方向的区别，最终结果都将地壳减薄，为地幔剥露做准备.从地球动力学角度来看，白云凹陷裂陷期动力学机制经历了被动裂陷‒主动裂陷‒被动裂陷的连续转换，主动裂陷相关褶皱在南海北部其他盆地也常见（庞雄等，2022）：考虑构造变形平面差异性，笔者将其归结为被动裂陷，复合裂陷、伸展地幔剥露、海底扩张漂移四种机制（图2）.

前人将新生代白云凹陷划分为同裂谷期（65.0~33.9 Ma）、后裂谷期（33.9~10 Ma）和活化期（10.0~现今）三个大的构造演化阶段.同裂谷期构造事件包括神狐运动、珠琼运动I幕、惠州运动和珠琼运动II幕，构造变形整体上表现为伸展方向顺时针旋转的特征，神狐运动以NNE⁃NE向断陷为主，珠琼运动I幕以NE⁃NEE向断陷为主，珠琼运动II幕构造变形则以EW向断陷为主.后裂谷期从南海运动开始，代表南海洋盆正式打开，构造变形以区域沉降为主；活化构造期包括东沙运动及万山运动，构造变形以NWW向断陷为主.新生代地层厚度超过12 km，凹陷中央部位基底在双程时10 s地震剖面上仍不可见，地层系统包括裂陷层系（文昌组三段‒文昌组六段）、剥露伸展层序（珠海组、恩平组及文昌组一二段）、海底扩张漂移层系（珠江组）、陆缘海层系（韩江组‒粤海组‒万山组‒第四系）（图2）.新生代区域上发育四期火山活动：分别集中发育在T₈₃、T₆₀、T₃₂和第四系.白云凹陷地层沉积类型丰富，古近纪早期以裂陷期湖相沉积为主，晚期逐渐过渡为剥露伸展期的海陆过渡相沉积，该地层也是主要的烃源岩发育层段；新近系以漂移期浅海陆架三角洲沉积体系、滨浅海相和深海相沉积为主，发育优质储盖组合（王福国等，2023）.本文研究的目的层为古近系文昌组、恩平组及珠海组.

2 白云凹陷深层结构特征

2.1　关键界面特征

白云凹陷新生代以来变形上表现为三期不同方向伸展盆地的叠加和改造（王福国等，2023），远场效应则与南海西北次海盆、东部次海盆和西南次海盆三期打开漂移同步.珠江组沉积期以前，从下到上发育了四种类型共六个区域不整合界面（图2~图6）.

（1）裂前不整合面T_g：对应前人命名的珠琼运动I幕，裂陷一幕开始面，也是被动裂陷开始界面.白云主洼受资料记录长度限制基底不可见，白云凹陷西部地区BY3洼部分中央带受火山活动影响，基底无明显组抗差，地震相显示杂乱而无阻抗界面，依据周边典型反射等厚原则可确定T_g位置（图3）；但在南北隆起区表现为强反射界面特征，北部缓坡可见小规模板式断层控制的残留半地堑均匀分布（图4）；白云凹陷东部地区的云东低凸起为盆地底部大套弱反射顶包络面，大部分地区也是基底滑脱面（图5），控洼主边界断层清晰地延伸进基底，平面上呈南北走向隔档式背斜带（王福国等，2023）.

（2）地壳贯通断裂不整合面T₈₃：该界面对应地壳完全断开，部分大断裂贯通地壳的开始面，也代表均衡伸展结束，深部过程对应地壳完全破裂但未完全分开（Sutra et al.，2013）.由少数大断裂围限的断块可以开始自由活动，表现为整体伸展背景下局部的差异隆升，深层岩浆开始向上突破，导致局部地区对应有一期褶皱作用，如白云主洼南部和白云东洼的T₈₃界面（图4和图5）.白云主洼南部控洼断裂向北迁移，相应地沉积中心也向北迁移，白云凹陷南边的顺鹤隆起开始主动隆升，且带着早期均衡伸展期的洼陷一同隆升成为物源区，白云西洼则是云开低凸起主动隆升（图3），云开低凸起之上T₈₃界面之下地层及控洼断裂主体剥蚀严重，仅局部残洼保留部分地层，尤其需要注意的是BY3洼南侧的F1大断裂（图3b），不控制文四段地层厚度，说明其是后生断层，文四段沉积古湖盆边界在更南的位置，尽管规模足够大，不能判定下降盘是陡坡带并据此开展沉积研究；T₈₃在白云东洼是被动裂陷向主动裂陷转换面，断裂隆起共同控制沉积充填.T₈₃界面之上是具明显同生褶皱充填层序，其下是裂陷充填层序（图5）.

（3）岩石圈地幔贯通断裂不整合面T₈₂：拆离断裂不对称伸展活动，断裂贯通岩石圈地幔的开始面（马兵山，2020）.韧性变形显现，褶皱同生充填作用最明显，地层沉积中心与沉降中心一致，均位于远离断裂的中央位置，地层中间厚两翼薄，在南北方向与东西方向剖面均能观察到这一现象（图3~图6）.此界面之上白云主洼东西两侧均可见双向上超的坳陷型充填结构，反映了隆起区的主动隆升.对应前人描述异常沉降最剧烈阶段对应的不整合面.

（4）破裂不整合面T₈₀：前人命名为珠琼Ⅱ幕，同裂谷期结束面，白云东区褶皱作用停止面，对应白云主洼强烈断裂活动结束面，响应于西北次海盆打开的破裂不整合，洋盆开始出现，伸展作用集中到洋中脊，靠陆一侧断陷作用中止.T₈₀时限由于磁异常条带靠近陆架埋藏多，规模也不及晚期大，识别的不确定性而使其具有多解性，洋壳上最早地层年龄证明洋盆打开时期反而相对更可靠，考虑洋壳最早地层为T₇₀⁃STg，说明洋盆打开时间早于原来认识的32~33 Ma（邱燕等，2024），建议南海西北次海盆海底初始扩张时间修正为39~40 Ma左右，对应于南海最早的强烈构造活动终止面T₈₀.

（5）破裂不整合面T₇₀：前人命名为南海运动，也叫同裂谷期结束面或者断坳转换面.东部次海盆打开对应的破裂不整合.这一界面因埋藏浅，易识别，是最早确认的南海破裂不整合界面.构造特征是西北部的番禺低隆起和白云东部主动隆升，西南部相对沉降，湖盆发育自西北向东南推进的巨型的楔形的三角洲沉积充填（图6）.因为距离洋中脊较远，变形不如第一幕强烈，其上为大型底超结构，其下为整一弱反射地层结构.

（6）破裂不整合面T₆₀：前人命名为白云运动，对应西南次海盆打开的破裂不整合面.构造特征是白云凹陷突变沉降，北部东沙隆起主动隆升.白云凹陷在白云运动前为浅海陆架沉积，在白云凹陷南侧可见呈NE走向的巨型陆架边缘三角洲沉积，向海推进距离达21~28 km，进积速率约为0.9~10.6 km/Ma（舒梁锋等，2022）.随着南海扩张脊向南跃迁，白云凹陷深部地幔上隆产生强烈的热沉降，陆架坡折带由白云凹陷的南侧突变式地跳跃到白云凹陷的北侧，白云凹陷由渐新世晚期的浅海陆架环境转变为陆坡深水环境（邱燕等，2024）.

三幕快速扩张期对应T₈₀、T₇₀和T₆₀三个破裂不整合，初始裂陷断裂NEE向转为NE向，到裂陷终了的EW向的变化是三幕裂陷伸展断层的静态差异，除T₈₀破裂幕是从地壳破裂发展到洋盆形成完整构造幕外，其余构造幕次则是跳过地壳伸展，直接在洋壳基础上的加速演化，缺少地壳破裂过程，直接洋壳开始产生新的洋中脊，这一洋壳破裂过程的不同正是白云凹陷T₇₀和T₆₀与早期T₈₀构造幕控制的沉积结构和充填样式差异的根本原因.考虑洋中脊起源于地幔，参照地心，其相对位置应该与地幔热点一样基本不动，南海三条走向不同洋中脊并置在一起，说明转换断层和周缘板块汇聚推移对其进行了调整改造，这一模式回避了南海扩张洋中脊跳来跳去的不合理性，可动态说明洋中脊的演化新过程，现今洋中脊呈现的伸展方向的旋转，是整体向北飘移过程中，转换断层和周缘板块汇聚推移的最终结果.

2.2　构造层

构造层是指在一定的地区，经历了同一构造运动阶段，具有相同的构造发育历史和构造特征的一套地层总和.构造层由不整合限定，延伸到盆地中央则与等时的整合面相对应.本文根据沉积建造类型、构造特征、特别是地震反射特征和地层接触关系参考地层变形特征、断层位移量、不整合面以及相对整合界面和地层厚度分布特征，结合岩石圈破裂过程对古近纪地层的控制，按构造成因法划分了演化阶段（任建业和雷超，2011），对白云凹陷构造幕进行细化和完善.

白云凹陷古近系从下到上可划分为五套构造层，其下是裂陷前构造层：地震反射界面T_g之下地层，主体为新生代花岗岩，已有多口井钻遇.年龄均为160~100 Ma.在白云凹陷东部有少量动力变质岩或者喷发型火山岩；T₆₀之上是漂移构造层，地震反射界面T₆₀与T₄₀之间的珠江组，主要为海相沉积，陆架坡折重新迁移到白云北坡位置并持续至今.沉积地形为陆架‒陆坡‒深海平原的被动大陆边缘格局形成.T_g⁃T₆₀之间五套构造层分述如下：

地壳均衡伸展构造层：地震反射界面T_g与T₈₃之间的文昌组文四‒文六段地层，与我国东部凹陷一样，均为高角度板式断层控制的小型半地堑，沉积与沉降中心均靠近主控断层位置.是均衡伸展早期断陷的产物.图4中白云凹陷北部缓坡带上基底上发育的小型半地堑就是这种类型的代表.控制洼陷断层主体为NE走向.地层结构呈楔形充填，目前在隆起区有少量钻井提示为陆相砂泥岩组合，为浅湖‒三角洲沉积体系.

岩石圈破裂构造层：地震反射界面T₈₃与T₈₂之间的文昌组文三段，白云主洼西南断阶带为多条多米诺式断层控洼，北部是缓坡带，沉积中心和沉降中心向北迁移，并形成一个大的湖盆（图4）；白云东洼也表现相似特征，不同的是隆起控制作用更明显（图5）.白云西区则表现为南断北超，湖盆中间地层厚度变化不大，尤其是南部边界断层无同生特征，说明该断层是晚期活动断裂，文三段沉积范围远大于现今残留洼陷范围.因未开展针对性研究，原型盆地边界具体位置不详，但应该覆盖了整个云开低凸起，晚期构造隆升导致文三段剥蚀殆尽（图3）；从东西向剖面表明，文三段构造活动相对平静，地层分布稳定，受断层影响较小（图6）.

NNW向伸展地幔剥露构造层：地震反射界面T₈₂与T₈₀之间的文昌组文一+二段，从所有剖面中均能观察到强烈的隆起控制作用：过白云主洼剖面直接表现为强烈坳陷特征，西南断阶带直接隆升连带早期洼陷成为物源区，沉降中心和沉积中心迁移到白云凹陷中央偏东位置并持续到整个古近纪结束（图4），其余地区剖面特征也相似，但东西向剖面指示了云荔低隆起的强烈隆升，白云主洼沉降中心靠近LW3斜坡带，且T₈₀之下有清晰的退覆不整合特征，指示云荔低隆起的强烈隆升，也说明深大断裂贯通软流圈，岩浆活动强烈（图6）.

NW向伸展地幔剥露构造层：地震反射界面T₈₀与T₇₀之间的恩平组，在南北向剖面上，恩平组为断层‒隆起联合控制，沉积中心偏离主控断层，沉降中心在洼陷中央（图3， 图4， 图5）.在东西向剖面中，白云西洼和白云主洼沉积厚度稳定且变化小，靠近云荔低隆起则厚度快速减薄（图6），沉积体系则为富泥的深水环境沉积.北部缓坡挠曲坡折和NW⁃SE向推进的大型三角洲/湖相沉积体系的发育.这种沉积特征指示陆架坡折发育背景.坡折线位于白云主洼偏西位置，呈NE向展布.

SN向伸展地幔剥露构造层：地震反射界面T₇₀与T₆₀之间的珠海组，白云主洼地层南厚北薄，断层少且基本不控制沉积，沉积中心位于白云主洼偏东位置（图4），陆架坡折位于白云主洼南部位置，呈NE向转NNE向展布.

基于上述构造解析，可知白云凹陷构造演化经历了一期完整地壳伸展减薄‒岩石圈破裂‒地幔剥露过程，特别之处是地幔剥露过程复杂，存在三幕相对独立但又活动时间有少量重叠及中断的地幔剥露过程，且伸展剥露方向不同（李平鲁，1993）.岩石圈地幔加入到破裂过程中来，较好解释了显著的破裂过程及平面上白云凹陷东部及南部差异隆升和白云主洼持续沉降共存的现象.

2.3　结构分区

白云凹陷古近系总体而言纵向上具有断陷‒断坳‒坳陷结构特征，渐新世以来（33.9 Ma）则持续呈现被动陆缘的充填结构.但深部岩浆活动控制的周缘隆升引起白云凹陷相对异常沉降，导致白云凹陷构造特征与经典断陷盆地结构特征差异明显，如断层对沉积的控制作用不如经典模式明显.平面上，按断层发育方式及基底隆升位置的差异，白云凹陷可以分为三个构造区（图7）：白云西区是半地堑‒地堑复合结构区，早期发育NE走向半地堑，晚期叠加近EW走向的南北对掉的双断地堑结构（图3b），中央区的白云主洼则是迁移型半地堑结构，白云凹陷南部先发育NE向半地堑，晚期断裂向北迁移转为EW走向，规模持续增强，形成逐级向北掉的断阶结构（图4b），白云东区是半地堑拆离隆起改造区（图5b），早期NE走向半地堑叠加后期隆起影响改造的超级伸展结构，有研究者用拆离及变质核杂岩结构来描述（纪沫等，2014）.

3 地壳破裂模式

地壳破裂打开形成洋壳的过程在白云凹陷保留了相对完整的构造与沉积记录，并且可以清晰识别，模式图表达了从裂前不整合到完整洋壳形成的一幕完整过程（图8）.参与变形的地球圈层包括软流圈、岩石圈地幔、上中下地壳.具体地壳破裂过程如下：

均衡伸展期：T_g为裂前不整合，在持续伸展变形过程中，初始模型给定了四条断层（f1~f4），受4条断层控制发育了4个半地堑，变形局限在上中地壳发生，深层无明显异常，半地堑相对孤立连通性差，为分散小水系供源，为盆地早期粗粒沉积，东沙隆起及云东低凸起钻井还证实局部发育火山碎屑充填.

下地壳伸展期：T₈₄⁃T₈₃时期，断陷作用错断整个地壳，水平伸展速率达到最大，强烈断陷结束，地壳快速减薄阶段完成，伸展断层到达岩石圈地幔顶端，部分活动性相对弱的断裂消亡（如f1断层），晚期伸展应变开始集中到部分深大断裂，湖盆范围也相应扩大，远源长水系开始形成，沉积物相对偏细.导致南海打开的剥露断层f5已经开始发育，在近端带的白云凹陷周缘，隆起开始参与地壳减薄作用，在远端带地幔开始隆升，白云凹陷周缘的云开低凸起及云荔低隆起开始主动隆升，形成T₈₃地壳岩石圈贯通不整合.

地幔岩石圈伸展期：T₈₃⁃T₈₂时期，伸展断层到达软流圈顶部，此时水平伸展断陷作用消失，水平伸展速率快速减小，地壳减薄主要通过差异隆升来实现，这里需要关注的是晚生断层保留下来地层并不受邻近断层控制，在判断构造位置及沉积充填分析时尤其需要注意.白云凹陷南侧的云开低凸起及云荔低隆起强烈隆升，这次隆升还附带前期主洼带也部分隆升成为物源区，并在f2断层倾向方向新生一条控洼断层，f1断层控制的洼陷也作为斜坡带残留洼陷卷入到变形中来，洼陷规模达到最大，白云凹陷大隆大凹的格局开始形成，整体新增可容空间主要受隆起控制，在白云凹陷南部f2位置表现为断层‒隆起联合控制地层.在紧邻的远端带荔湾凹陷，受剥露断层控制软流圈隆升到中地壳底部，火山开始侵入.强烈隆起区则发育典型同生退覆不整合，至此地幔贯通不整合T₈₂形成.

地幔剥露期①：T₈₂⁃T₈₀时期，断层活动性较弱，地层主要受隆起控制，白云凹陷南部隆升持续.荔湾凹陷断层持续活动，火山性质的外缘隆起形成，且T₈₀从陆向海一路上超到隆起之上，代表西北次海盆最早形成，T₈₀之后白云凹陷进入大陆漂移状态，南海打开的第一幕破裂不整合T₈₀开始出现.

地幔剥露期②：T₈₀⁃T₇₀时期，南海中央海盆开始形成，但这一过程是在洋壳破裂基础上完成，没有经历陆壳伸展减薄阶段，白云凹陷已经是陆缘海，表现为持续凹陷，发育大型三角洲充填.

地幔剥露期③：T₇₀⁃T₆₀时期，南海西南海盆开始形成，与T₈₀⁃T₇₀海盆形成过程相似.白云凹陷成为浅海陆架环境，巨型的陆架坡折出现在白云凹陷与荔湾凹陷过渡位置，发育多期陆架边缘三角洲沉积.

4 油气勘探意义

将地壳圈层结构与断层演化阶段相结合，可以合理解释多幕裂陷的相关性与差异性，为盆地分析提供新的思路，受古近系勘探程度制约，现阶段无规模储量发现，仅零星见到薄油气层，参考紧邻白云凹陷西南侧的开平凹陷分析成藏规律（开平凹陷位置见图1），开平凹陷与白云凹陷位于同一构造位置，结构上与白云主洼东相似，均是早期NE向半地堑叠加拆离隆起改造型盆地，得益于发现亿吨级大油田，钻井落实了烃源岩发育状况（徐长贵等，2024）.开平凹陷裂陷过程如下：均衡伸展期发育文昌组的文五+文六段（基底之上黄色层的顶）（图9），代表了中上地壳伸展减薄时期同步沉积，规模较小，粒度较粗，因伸展速率较慢，沉降区过补偿，烃源岩不发育.下地壳伸展阶段：由于变形强度相对较弱，伸展速度较快，沉积速率远小于沉降速度，地层厚度大，分布区域广，文四段呈现广盆深湖的特征，是下地壳韧性伸展过程的沉积响应，南部隆起区和中央沉降带厚度变化平缓，断层对沉积控制作用不明显，说明周缘隆起已经在控制沉积了，断裂‒隆起对地层及烃源岩分布控制作用更显，现今开平油田所在的缓坡带，也广泛分布半深湖烃源岩，说明古湖盆范围比现今残留要大的多.地幔岩石圈伸展阶段控制的文三段，由于伸展速度减弱，物源供给增强，导致沉积速率加快，钻井证实有机质丰度不如文四段，地幔剥露阶段沉积的文一+二段，因伸展已经集中到洋中脊，沉降快速减小，沉积可容空间不足，沉积表现为盆地消亡充填特征，局部持续隆升开始遭受剥蚀.从开平凹陷构造与沉积特征来看，下地壳伸展阶段是烃源岩发育的最佳时期.紧邻开平凹陷的白云凹陷尽管目前钻井没有证实烃源岩发育最佳层位，推测也是下地壳伸展期发育的文四段为主力烃源岩，推测具有重要勘探前景.

5 结论

（1）基于白云凹陷深层关键界面特征、构造层、结构分区及地壳破裂过程的综合分析，认为三期破裂不整合的识别响应了南海打开过程，位于细颈化带的白云凹陷完整记录了每一期地幔剥露过程.研究完善了白云凹陷构造演化过程，合理解释了隆起与断陷共存的问题，建立了小断陷、大断陷及大隆大凹形成时间及动力学过程.

（2）地壳和地幔岩石圈贯通不整合的识别完善了大陆破裂洋壳打开的过程，与经典模式相比，大陆破裂过程中更完善，伸展过程中隆起的控制作用明显增强，为裂陷盆地裂陷‒热沉降模式补充了新的演化模式.

（3）白云凹陷完整的构造演化过程为第一构造阶段局部物源及长轴物源分析提供了构造格架.地幔岩石圈破裂过程的引入，对巨型中深湖烃源岩分析提供了构造依据，而三幕地幔剥露构造层的确立，则可以增强大型三角洲和浅湖相的相关储盖组合的勘探信心，对深水深层油气勘探具有重要意义.

参考文献

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基金资助

十五五“新型油气勘探开发国家科技重大专项”(2025ZD1402702⁃07)