西江凹陷位于南海北部珠江口盆地珠一坳陷西侧，南部的番禺4洼证实为富生烃洼陷，探明储量超过1亿t^[1-3]。随着近年勘探力度的加大，西江中低凸起XJPY构造已取得商业突破，经证实油气来自于西江凹陷北部西江主洼文昌组中深湖相烃源岩^[4-5]。油气自西江主洼长距离（＞23 km）运移并规模性聚集在XJPY构造的事实有力地证明了西江主洼巨大的勘探潜力。西江主洼恩平组发育区域性泥岩盖层，同时缺乏继承性油源断裂，和具有低地温梯度的客观地质条件，油气更易聚集在临近洼陷的下构造层，上构造层只能通过区域泥岩减薄尖灭或晚期断裂切开盖层的特殊途径汇聚成藏^[6-9]。因此，近洼古近系勘探是西江主洼主要的勘探方向^[8-9]。

近年来，前人围绕西江主洼的研究工作主要集中在烃源条件^[10-11]、油气成藏^[4-9]、断裂体系演化^[12-15]几个方面。受限于地震资料品质，针对古近系文昌组层序地层与沉积充填特征方面的研究鲜有进展，造成现有认识往往与钻井结果不符，对优质烃源岩及储层“甜点”的时空展布规律认识不清，严重制约了古近系的勘探进程。随着新一轮的三维地震资料采集和重处理，地震资料的成像有了较大的改善，并覆盖了西江凹陷北部主要洼陷，因而有必要结合西江凹陷北部重点洼陷开展新的研究。童亨茂等^[16-18]指出先存构造的活动比新形成相同产状的断层要容易的多，并结合砂箱实验和库仑-摩尔准则定量化验证了基底先存断裂对裂陷盆地断层形成和演化的控制作用。程燕君等^[15]通过物理模拟实验研究斜向拉伸条件下断层的复活过程和复活机制。研究表明，在其他条件相同的情况下,基底先存断裂的规模越大,其活动性就越强。受大规模基底先存断裂控制的断层往往先期形成并继承性活动，构成裂陷盆地的构造格架^[16-18]。本文结合前述研究认识，从盆地动力学演化的角度，考虑西江凹陷北部前新生代先存断裂体系差异活化对洼陷形成的控制作用，重点围绕西江主洼，分析早—中始新世文昌组时期构造-层序动态响应规律，借助地震、钻井等资料，识别并建立文昌组层序地层格架，分析沉积充填结构与沉积中心转换等特征，尝试构建三级层序格架中烃源岩和储层的时空匹配关系，为西江主洼烃源潜力评价和优质储层预测提供理论支撑，推动古近系勘探进程。

珠江口盆地是南海北部陆缘最大的中新生代沉积盆地，位于南海北部、华南大陆南缘，受印度板块、欧亚板块的接触、碰撞及太平洋板块对欧亚板块俯冲的影响，形成了独特的构造格局和复杂的发育史^[19-25]。新生代南海打开之前，珠江口盆地基底经历了中生代多期构造演化过程，主要形成NE-NEE及NW-NWW向2组主要的先存断裂体系^[26-27]，显著影响了新生代盆地的裂陷位置、走向、形态、分段性、宽窄和裂陷作用的局部化。新生代珠江口盆地的形成演化大致可分为3个阶段：早始新世—渐新世时期的裂陷阶段、中新世早—中期的拗陷沉降阶段及晚中新世以后的断块升降阶段。其中，裂陷阶段划分为裂陷初始期、裂陷强烈期和裂陷萎缩期，受太平洋板块俯冲速率及方向变化的影响，南海北部陆缘经历了伸展方向由NW-SE向至SN向的裂陷活动^[28-34]。随着渐新世珠海期规模性海侵，珠江口盆地形成了“先断后拗”的双层结构及“先陆后海”的沉积体系^[18,35]。盆地总体上呈现“南北分带、东西分块”的构造格局，自北向南依次可划分为北部隆起带、珠一坳陷带、珠三坳陷带、中央隆起带、珠二坳陷带和南部隆起带等构造单元（图1）。

图  1  研究区区域构造位置（a）及地层综合柱状图（b）

Figure 1.  Regional tectonic setting of the study area （ a） and the composite stratigraphic column （ b）

研究区位于珠江口盆地珠一坳陷中部西江凹陷以北，往西与恩平凹陷相邻，两者之间以恩西低凸起相隔；南部与番禺4洼、西江36洼相对，之间由西江中低凸起分隔；北部和东部分别为北部隆起带和惠州凹陷。整体近NE走向，探区面积约3 000 km²。西江凹陷北部主要包括西江主洼和番禺1洼，总体为“北断南超”的箕状半地堑，其中西江主洼面积约1 090 km²，最大埋深7 600 m，是珠一坳陷古近系最大的单一半地堑洼陷。根据洼陷结构和断裂展布特征，将研究区划分为3个次级构造单元，即洼陷带、南部缓坡带、北部隆起带（图1），其中，西江主洼的洼陷带受先存体系及岩浆作用影响，具有“洼隆相间”的特征，次级洼陷包含西江28洼、西江33洼、西江32洼，洼间隆起包括西江28隆起、西江33隆起、西江32隆起。基于西江主洼恩平组发育区域盖层、晚期断裂不发育及具低地温梯度的石油地质条件，油气主要通过早期断裂调节、输导并汇聚于近洼古近系层系中。本次研究的重点层系文昌组形成于始新世早—中期，是珠琼运动一幕的产物，与基底呈角度不整合接触，是最重要的生烃层。受强烈断陷作用影响，文昌期湖盆水体较深，整体处于欠补偿环境，沉积相主要为中－深湖相、陆源三角洲相、近源扇三角洲及近岸水下扇相^[36-37]。研究区主体已被三维地震资料覆盖，满足本次研究的需求。

参考珠江口盆地最新区域研究成果^[37]，通过详细的井震标定和地震剖面解释追踪，本次研究在西江主洼共识别出4个三级层序，分别为WCSQ1、WCSQ2、WCSQ3、WCSQ4，对应地震层位界面自下而上为Tg、T84、T83、T82、T80。其中Tg和T80分别对应于珠琼运动一幕、珠琼运动二幕，T83响应于文昌组内部惠州运动，其运动级别确定为珠琼运动下幕一级^[38]（图1b），T84和T82则响应于洼内更次一级的构造运动或明显的湖盆面升降变化。西江主洼主体受NE向断裂控制，层序发育较为完整。根据构造事件规模，将Tg和T80定为二级层序界面，T83定为准二级层序界面，T84、T82定为三级层序界面。

西江主洼文昌组底、顶界面对应地震层位为Tg和T80，其中Tg为古近纪与中生代地层的分界面，已钻井揭示，Tg以下岩性主要为岩浆岩，Tg以上主要为沉积岩（图2），Tg界面上下在地震上存在明显角度不整合特征（图3），界面之下主要以强振幅连续反射、杂乱-空白反射为特征，界面之上主要表现平行席状或亚平行楔状特征，并上超于Tg界面。T80界面为文昌组顶界面，与上覆恩平组呈不整合接触。地震剖面显示（图3），T80界面之下可见削截特征，界面之上可见上超或平行特征，T80界面之上地震反射频率普遍高于界面之下。此外，受岩浆作用影响，T80界面附近局部可见弱连续-强振幅特征。已钻井方面，T80界面之上含砂率明显低于界面之下，岩性以粉-细砂岩为主，且常见薄煤层，泥岩伽马基线存在明显差异，T80界面之下岩性以中-粗砂岩为主，偶见火山岩（图2b）。在古生物特征方面，T80界面之上孢粉组合以小型三沟类、三孔沟类的花粉占绝对优势；蕨类植物孢子中大粒外颗粒单缝孢、安底光面三缝孢、水龙骨孢较为常见；裸子植物花粉中较常见的是双束松粉，T80界面之下孢粉组合中被子植物花粉的含量占优势，其中以三沟粉（小亨氏栎粉、小栎粉）占绝对优势；裸子植物的平均含量不足3%；蕨类植物孢子中可见小桫椤孢、水龙骨孢（图2a）。

图  2  XJ-A和XJ-B井古近系综合柱状图

Figure 2.  Comprehensive histogram of the Paleogene of wells XJ-A and XJ-B

图  3  各级层序界面地震反射特征及发育位置

Figure 3.  Seismic reflection characteristics and development positions of various sequence interfaces

T83为上、下文昌组分界面，对应构造事件为惠州运动^[38]，受应力场方向的转变、断裂活动、构造沉降及岩浆活动等作用发生明显变化，进而引发层序的迁移，使界面上下的展布特征明显不同，如缓坡带西江33隆起受岩浆底侵作用发生构造抬升，使WCSQ2顶部发生一定程度的抬升剥蚀作用，T83界面之下在西江主洼西部及西江33隆起东北侧可见削截特征，T83界面之上在洼陷缓坡带及西江33隆起带可见上超特征（图3），目前没有钻井钻遇该界面。

三级层序界面主要受到局部构造运动及湖平面变化影响。其中T84为WCSQ1顶界面，界面上下地震同相轴的振幅及连续性明显不同，界面之下地层平行接触，界面之上可见上超特征（图3），目前没有钻井钻遇该界面；T82为WCSQ3顶界面，在西江主洼西部，T82界面之下可见削截特征，T82界面之上可见上超特征，已钻井方面T82界面之上呈现砂泥互层的正旋回特征，砂岩岩性为细-粗砂岩，T82界面之下则为垂向加积近反旋回的富砂地层，砂岩岩性为中-粗砂岩及砂砾岩，T82界面上下沉积亚相明显不同（图3）。

中生代主动陆缘背景使南海北部新生代陆缘断陷结构复杂化、多样化，先存构造和岩浆作用破坏了地壳结构强度的一致性，对珠江口盆地各洼陷结构具有强烈的控制和影响，导致了各洼陷进入新生代裂陷期具有明显的特殊性和多样化^[19-25]。受岩石圈的张裂减薄以及欧亚板块、印度洋板块、太平洋板块的相互作用等多种应力机制影响，相较于其他被动大陆边缘，珠江口盆地新生代时期的裂陷作用更为复杂^[38]。基于此，学者们对珠江口盆地构造转换主控因素及成因机制做了大量研究，朱筱敏等^[1]、代一丁 ^[3]研究发现，西江凹陷南部始新世文昌组三级层序存在自东向西迁移的特征，同时控制了中深湖相烃源岩的展布规律；葛家旺等^[39]和ZHU等 ^[40]研究发现，惠州凹陷和陆丰凹陷裂陷期沉降中心具有由南向北迁移的特征，并进一步指出构造迁移主要受控于先存断裂的重新激活次序和区域构造应力方向的转变。施和生等^[38]指出发生于珠江口盆地中—始新世早、晚文昌期（距今43 Ma）的惠州运动表现为裂陷作用的南北转变和沿断裂走向的迁移、基底隆升、岩浆底辟以及地层剥蚀等。

通过三维地震资料解释，在西江凹陷北部前新生代地层主要识别出NE向和NW向2组先存断裂体系，西江主洼地区的NE向断裂明显被NW向断裂错断，西江主洼以西恩西低凸起构造带则发育大量NW向先存断裂，构成NW向先存断裂带（图4）。由于西江主洼NE向控洼断裂东段较少被NW向先存断裂错断，单条NE向断裂长度明显大于西段，因此，文昌组早期在NW—SE向应力场控制下，东段断裂活动性更强，使西江33东洼优先成为主要沉降中心，之后在惠州运动影响下^[38]，主应力场方向发生顺时针旋转，在NW向先存断裂及NW向隐伏断裂带的逐渐活化，以及岩浆底侵作用造成的局部隆升等一系列构造响应下，沉降中心逐渐向西迁移至西江33西洼，并向在西江主洼以西形成番禺1洼（图5、6）。各时期演化特征如下：

图  4  西江凹陷北部先存断裂体系分布

Figure 4.  Distribution of pre-existing fault system in the northern Xijiang Depression

图  5  西江主洼文昌组各三级层序厚度叠合断裂

Figure 5.  Thickness of each third-order sequence of Wenchang Formation of Xijiang Main Sag and faults distribution

图  6  西江主洼文昌期成盆演化模式

Figure 6.  Basin formation and evolution model of Wenchang Formation in Xijiang Main Sag

（1）WCSQ1 裂陷初始期，受NW—SE向弱伸展作用影响，西江主洼北部NE向先存断裂和与之相交的NW向先存断裂发生活化作用，形成多组“Z”字型和“V”字型断裂，并产生多个小型的平行控洼断裂走向的沉降中心。

（2）WCSQ2 强裂陷期，受NW—SE向强伸展作用影响，西江主洼NE向控洼断裂强烈活动，受东西段差异影响，总体表现出东强西弱特征，西江33东洼发生更大规模构造沉降，构造沉降作用明显大于西江33西洼，NW向断裂由于与主应力方向小角度相交，伸展作用有限，对洼内的控沉积作用较弱，南部缓坡带的NW向断裂体系受强伸展作用影响发生活化，但断裂规模较小。

（3）WCSQ3 构造转换期，受惠州运动影响，印度-欧亚大陆开始硬碰撞、太平洋板块俯冲方向开始由NNW向变为NWW向^[35]，造成主应力方向发生顺时针旋转，由NW—SE向变为NNW—SSE向，西江主洼NE向控洼断裂总体活动强烈。珠江口盆地多口钻井已经揭示，该时期（距今43～41 Ma）发生多期岩浆活动^[41]，基底断面可见明显波状上凸反射，显示出岩浆强烈侵入。在西江主洼东部及中部，受岩浆底侵作用影响，发生了一定程度的构造隆升，并形成了西江28隆起和西江33隆起，造成西江33东洼沉降中心发育较为局限，紧靠控洼断裂呈长条状，该时期西江33西洼则以大范围构造沉降为主，成为西江主洼新的沉降中心（图7）。南部缓坡带NW向断裂随主应力方向NW—SE向变为NNW—SSE向，断裂作用增强，并形成雁列式断层转换带。

图  7  西江主洼地震相及沉积充填特征

Figure 7.  Seismic facies and sedimentary filling characteristics of Xijiang Main Sag

（4）WCSQ4 裂陷晚期，受NNW—SSE向伸展作用的持续影响，西江主洼以西的NW向先存断裂带发生活化，并发生显著的构造沉降及隆升作用。具体表现为在西江主洼西部形成西江32洼、番禺1洼等一系列小型洼陷，并在西江主洼内西江33西洼和西江32洼之间形成西江32隆起。

基于西江主洼成盆演化分析，西江主洼东部在WCSQ1和WCSQ2时期优先强烈沉降，随着区域应力场的变化，至WCSQ3和WCSQ4时期，构造沉降作用向西增强，西江主洼西部成为新的洼陷中心。由于西江主洼钻井对文昌组地层揭示信息较为有限，本次研究主要借助三维地震资料，依据地震相及界面反射特征，建立西江主洼文昌组“迁移型”三级层序格架，结合区域动力学演化研究认识，识别文昌组各三级层序的响应特征（图8）如下：

图  8  西江主洼洼陷结构及古近系层序地层格架

Figure 8.  Sag structure and the Paleogene sequence stratigraphic framework of Xijiang Main Sag

（1）WCSQ1 裂陷作用较弱，受NE向和NW向先存断裂不同程度的活化影响，总体呈现多中心分段发育的特征（图5、6），沉积中心受控于多条断层，地震上WCSQ1总体呈低频-弱连续-中强反射，其内部同相轴产状与上下地层存在明显不同。

（2）WCSQ2 NE向断裂活动强烈，总体控制洼陷展布，西江33东洼NE向断裂规模明显大于西江33西洼，而西江33西洼NE向先存断裂受到多条NW向先存断裂错断，呈分段特征（图4），因此，在NW—SE向区域应力场作用下，NE向控洼断裂东段优先裂开并形成沉降中心，总体呈现出东厚西薄、NE向“窄条”状展布特征（图5、8）。

（3）WCSQ3 WCSQ3时期受区域主应力方向顺时针旋转，西江主洼内NW向先存断裂以及西江主洼以西的NW向先存断裂带开始活化，造成西江主洼西部构造沉降作用增强，地层厚度增大，同时西江主洼东部及中部发生隆起抬升作用，地层厚度总体减薄。在区域构造活动的综合响应下，洼陷沉降中心总体向西迁移使WCSQ3呈现出西厚东薄，NE向席状展布的特征（图5、8）。

（4）WCSQ4 WCSQ4时期受NW向先存断裂带进一步活化影响，裂陷作用向西增强特征明显，西江33西洼以西的西江32洼及番禺1洼发生较强的裂陷作用，形成以WCSQ4为层序主体、席状展布的晚期洼陷（图5、6）。

西江凹陷北部构造差异活化作用使文昌组洼陷中心呈现向西迁移的特征，这一特征与西江凹陷南部番禺4洼和西江36洼的层序特征一致^[1,42]。受构造转换及层序迁移的影响，西江主洼的沉积充填条件也呈现出动态变化的特征，进而使烃源岩与储层的配置关系存在明显的时空差异。

西江主洼的沉积物源主要自于缓坡带南部西江中低凸起、两侧长轴带以及北部隆起带的中生代花岗岩。其中缓坡带以南西江中低凸起是西江主洼最重要的物源区，沉积体系以长距离搬运的辫状河三角洲为代表，北部隆起带受控洼断裂影响，主要发育近源沉积的扇三角洲体系，两侧长轴带发育一定规模的辫状河三角洲体系，洼陷中心主要发育湖相沉积。受西江主洼勘探程度所限，目前钻遇文昌组地层的钻井主要集中在南部缓坡带，主要揭示了WCSQ3和WCSQ4层序辫状河三角洲前缘亚相（图2），而扇三角洲及湖相沉积体系尚未有钻井揭示，本次研究通过类比同处西江凹陷、勘探研究程度较高的番禺4洼^[1,42]，进行地震相划分。各三级层序的沉积充填特征（图7、9）如下：

图  9  西江凹陷北部西江主洼文昌组各三级层序沉积相

Figure 9.  Sedimentary facies of each third-order sequence of Wenchang Formation of Xijiang Main Sagin the northern Xijiang Depression

（1）WCSQ1 西江主洼形成多个小型洼陷中心，由于裂陷作用较弱，沉积体系规模较小。扇三角洲主要发育在陡坡带，以杂乱-空白相地震反射为主；辫状河三角洲主要发育在各小型洼陷的缓坡及长轴带，地震上以中频-中连续-中强反射、平行-亚平行，席状为主，由于物源输入作用有限，缺乏前积特征；洼陷中心则发育滨浅湖相，以中频率-连续-中强反射地震相为特征。

（2）WCSQ2 受差异断裂作用影响，西江33东洼构造沉降作用强烈，可容纳空间迅速增大，同时西江中低凸起以东地势较低，NW向物源搬运通道尚不发育，使沉积物供应十分有限，使西江33东洼呈现出深湖窄盆、富泥少砂的”陡坡型”半地堑结构特征，总体处于欠补偿还原环境。其中，陡坡带裂陷作用强，物源供应充足，发育较大规模的扇三角洲相，以杂乱-空白相地震反射为主。西江33西洼长轴带及南部缓坡带以西发育一定规模的辫状河三角洲，地震上以中频-中连续-中弱反射，可见小型前积特征。其中，缓坡带以东地势较低，物源供给有限，沉积物以NE向断阶带向洼内搬运，搬运量和搬运距离有限，辫状河三角洲规模较小甚至不发育，造成洼陷区以东主要发育中深湖相，地震相表现出低频-（中）连续-中强反射特征。由于受晚期张扭作用影响，东次洼中心发育明显的“负花状”构造，形成丰富的断裂及微断裂，因此，推测烃源相的连续性受到一定程度的影响。洼陷区以西沉降作用较弱，主要发育滨浅湖相，地震相以中频率-中弱连续-中弱反射为特征。

（3）WCSQ3 受惠州运动影响，西江主洼东部及中部的抬升剥蚀作用，及西江33西洼的持续裂陷，使洼陷中心总体向西迁移，在NNW—SSE向应力场下，缓坡带NW向断裂持续活动形成的雁列式断层转换带可作为有利的输砂通道，来自西江中低凸起的大量物源碎屑顺转换带搬运至洼缘缓坡区，在构造-沉积共同控制下形成的深湖宽盆、砂泥共存的“坡坪式”半地堑特征。陡坡带受断裂作用影响发育较大规模的扇三角洲相，以杂乱-空白相地震反射为主，南部缓坡带发育大规模辫状河三角洲，地震上以低频-中弱连续-中弱反射为特征。顺物源方向可见大型前积结构，已钻井XJ-A井揭示为辫状河三角洲平原分流河道相，测井相呈低齿化箱状，总体富砂，沉积旋回以加积为主，厚度超过150 m，岩性以中-粗粒长石-石英砂岩为主（图2），西部长轴带由于晚期构造抬升，导致辫状河三角洲地层发生一定剥蚀，洼陷区以西近控洼断裂发育中深湖相，地震上为低频-连续-强反射特征，整体呈长条状NE向展布，洼陷区以东主要发育滨浅湖相，地震相以中频-中连续-中反射为主。

（4）WCSQ4 构造沉降作用减弱，受湖盆扩张影响，WCSQ4整体呈现席状展布特征。陡坡带扇三角洲规模较WCSQ2和WCSQ3更小，地震相以杂乱-空白相地震反射为主，辫状河三角洲主要发育在西部长轴带和南部缓坡带，由于湖盆扩张，物源区范围明显减小，物源供给能力较WCSQ3明显变弱，总体表现主长距离推进、含砂率适中的特点，地震上以（中）低频-中连续-中弱反射为特征，顺物源方向可见楔形或弱前积反射结构，已钻井XJ-A井揭示为辫状河三角洲前缘水下分流河道-河口坝相，测井相有钟形、漏斗形及指状，砂泥互层，岩性以中-细粒长石-石英砂岩为主，受水动力改造作用影响，成熟度整体较WCSQ3更高（图2），洼陷区陡坡带构造沉降作用仍然较强，推测发育中深湖相，地震相可类比WCSQ2和WCSQ4，呈低频-连续-强反射特征，整体呈长条状NEE向展布，洼陷区主体发育滨浅湖相，地震相以中频-中连续-中反射为主。此外受岩浆活动影响，WCSQ4在地震上局部可见强振幅响应特征，已钻井XJ-B井证实为岩浆岩（图2b）。

综上所述可知，西江主洼文昌组各三级层序的沉积充填作用显著受控于构造活动，烃源岩和储集层的分布存在明显差异。洼陷区在WCSQ2和WCSQ3发育大范围中深湖相，总体处于欠补偿环境，是西江主洼最主要的2套烃源层。其中，西江主洼东部以WCSQ2中深湖相烃源岩为主，中深湖相面积达110 km²，最大厚度1 500 m，平均厚度787 m；西部以WCSQ3中深湖相烃源岩为主，中深湖相面积达130 km²，最大厚度1 000 m，平均厚度599 m。陡坡带发育扇三角洲储集体，受裂陷强度控制，在WCSQ2和WCSQ3最为发育，而缓坡带发育辫状河三角洲储集体，受物源区范围和沟谷体系发育条件控制，在WCSQ3和WCSQ4最为发育（图9）。

（1）识别出5个层序界面、4个三级层序。建立了西江凹陷北部受先存断裂差异活化及应力场转变主控的迁移型层序演化模式：WCSQ1裂陷初始期，多中心分段发育；WCSQ2东部强裂陷期，东厚西薄、NE向“窄条”状展布；WCSQ3裂陷转换期，西厚东薄、NE向席状展布，WCSQ4裂陷萎缩期，近席状展布。

（2）西江主洼主要发育辫状河三角洲、扇三角洲、湖相3种沉积体系，各沉积体系展布明显受控于构造运动，建立重点三级层序WCSQ2深湖窄盆，富泥少砂，强裂陷“陡坡型”半地堑型和WCSQ3深湖宽盆，砂泥共存，“坡坪式”半地堑型的沉积充填模式。

（3）明确西江主洼古近系文昌组烃源-储层时空配置关系，中深湖相烃源岩主要发育于洼内WCSQ2和WCSQ3，其中，WCSQ2中深湖相烃源岩主要分布在东部，WCSQ3中深湖相烃源岩主要发育在西部，辫状河三角洲储集体主要发育于缓坡带WCSQ3和WCSQ4，扇三角洲储集体主要发育于陡坡带WCSQ2和WCSQ3。

（4）建议将以WCSQ3烃源岩为主要贡献的WCSQ3和WCSQ4南部缓坡带以西的辫状河三角洲储集体，和WCSQ2烃源岩为主要贡献的WCSQ2和WCSQ3北部陡坡带大型扇三角洲储集体作为后续勘探工作的重点。