Seismic sedimentary characteristics of the Ancient Pearl River system and its depositional model of confluence scours, northern shelf of the South China Sea in Early-Mid Miocene
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摘要: 河道体系是侵蚀和沉积物搬运的重要通道，控制了大陆边缘源汇体系中砂体总体的输送和分布格局，并可有效指示古代构造活动、物源供给、气候变迁和海平面变化等丰富地质信息。研究基于高分辨率的三维地震、钻测井资料，结合层序划分方法和地震沉积学综合分析手段，揭示了南海北部珠一坳陷早—中中新世古珠江分流河道体系的类型和展布特征，并且以典型层序为例精细揭示了海平面变化控制下河道类型由辫状向曲流的转换。同时，在研究区地震剖面上识别到多处异常下切现象，经研究可解释为辫状河道内的汇流冲刷，其典型特征为：① 下切深度局部增大；② 平面近似圆形或椭圆形；③ 内部为砂质充填。虽然汇流冲刷结构在地震剖面特征上与“传统”意义的下切谷极易混淆，但在沉积特征和成因上存在较大差别，因此，对它的识别有助于避免层序界面的错误判别，并且其后期充填的河道砂体具有局限分布的特点，易于在后期海侵泥岩的覆盖下形成潜在的岩性圈闭新类型。Abstract: The river channel system is an important passage for erosion and sediment transport, which controls the overall transport and distribution pattern of sand bodies in the source-sink system of the continental margin, which indicates effectively the tectonic subsidence, sediment supply, climate change, and sea level change of the ancient sedimentary environment. Based on the high-resolution 3D seismic data, well logging and coring data, the types and distributions of the fluvial system in the Early-Mid Miocene of the Zhu I Depression in the ancient Pearl River Delta, northern South China Sea were studied in combination of the classification of the sequence stratigraphy and comprehensive seismic-sedimentary analysis. Furthermore, representative sequences were used to analyze the transition mechanism of fluvial types controlled by sea-level change. Abnormal incisions in large numbers were identified from the high-resolution seismic profiles of the study area, which can be interpreted as confluence scour in a braided channel. The typical characteristics are as follows: (1) showing local increase of cutting depth; (2) being approximately circular or elliptical in plan view; and (3) the interior being filled with sand. Although the confluence scour structure is easily confused with the incised valley in seismic profile, it is quite different in sedimentary characteristics and genesis. Therefore, the identification of confluence scour could help avoid wrong interpretation of sequence boundary, and they are filled with sediments carried by later fluvial channels, which is easy to form a new type of potential lithologic trap under the cover of the later transgressive mudstone. The confluence scours facilitated the access to the reservoirs and connected the stacked fluvial sandstones, which effectively enhanced the internal connectivity of sandstone reservoirs.
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Keywords:
- braided river /
- meandering river /
- confluence scour /
- incised valley /
- the Pearl River Delta
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三角洲沉积体系是河流沉积物搬运和卸载沉积的重要区域[1]。现代珠江三角洲河网系统极为发育，是现今南海北部陆缘最重要的沉积物源之一，直接控制了南海北部陆缘中央区砂体输送和沉积演化格局[2]。相比而言，受限于资料类型和精度，针对古代珠江三角洲的研究难度较大。早—中中新世时期，南海发生了多次海平面的升降，古珠江三角洲沉积体系也因此产生多期次的迁移和摆动，其沉积物记录了南海的海平面变化和滨线的迁移轨迹[3]。很多学者从层序地层、沉积特征和控制因素等方面对南海北部珠江古河道体系和古三角洲沉积体系进行了丰富的研究[3-7]，但受限于资料条件，直观揭示珠江古河道体系的研究仍然相对较少。自20世纪以来，河道体系的分类研究是沉积学领域的持续研究热点之一，而下切型河道（下切谷）和非下切型河道的识别和区分问题是河道分类研究中的难点问题[8-9]。研究发现河道的下切作用受到自旋回过程和异旋回过程的影响[10-11]。近年来，在辫状河道中识别到一种普遍的侵蚀冲刷现象[12]，其中发育在河流汇流处的冲刷具有下切深度局部增大、侵蚀面分布广等特征[13]，其沉积表现易于与下切谷混淆，在野外露头和地震剖面等资料中都表现出与下切谷相似的特征[14]，而目前对汇流冲刷与下切谷准确判别尚未有系统的标准。
本研究通过对珠江口盆地珠一坳陷研究区高分辨率的3D地震资料、测井数据和岩芯数据进行详细的分析，运用层序地层学的相关理论知识[15]和地层切片、属性提取等地震沉积学技术[16]，以Gibling的河道分类标准[8]为依据对早—中中新世珠江古河道类型进行了分类，并讨论河道类型发生转换的控制因素。同时，在研究区发育的辫状河道体系中识别到许多异常的下切现象，研究利用多类型资料针对其开展了系统剖析，并建立了其与下切谷的区分标志。本研究相关结论对深入理解辫状河沉积过程具有一定意义，并对古珠江三角洲优质砂体预测和岩芯圈闭勘探具有启示价值。
1. 区域地质背景
研究区主要位于南海北部陆缘珠江口盆地（图1）。珠江口盆地地处华南大陆板块的南部，面积约为17.5万km2，是欧亚板块、太平洋板块和印度洋板块的交汇处。在不同的历史时期，印度洋板块和欧亚板块碰撞挤压及太平洋板块俯冲均对珠江口造成影响，使珠江口盆地拥有独特的构造格局和构造演化历史。盆地总体展布为北东—南西向，受北东向断裂带的控制和分割，盆地总体构造呈现“三隆两坳”的基本格局[17]。本次研究区域主要分布于珠一坳陷（图1），三维地震工区总面积为4800 km2，主要目的层位集中于T60-T35（早—中中新世）（图2）。
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图 1 珠江口盆地珠一坳陷构造区划图[3]Figure 1. Tectonic setting of the Zhu I Depression, Pearl River Mouth Basin on the northern South China Sea and the study area![]()
图 2 珠江口盆地珠一坳陷地层柱状图[2]Figure 2. Seismic-stratigraphy correlation and geological evolution of the Pearl River Mouth basin2. 数据和方法
利用岩芯、测井和三维地震数据，运用地震沉积学的方法[18]进行古河道体系沉积特征及演化研究，揭示其主要控制因素。三维地震工区位置如图1所示，地震资料采样率为2 ms，主频约为40 Hz。地震沉积学技术识别古河道是目前较为先进的手段，相关技术手段在本次研究中也得到了充分运用[19]，主要包括地层切片、地震属性提取、频谱分解和RGB融合等。在地震切片制作方面，本次主要运用PaleoScan全三维自动解释软件通过建模生成，优选19、35、60 Hz 3个频率对地震资料进行频谱分解，再采用RGB融合技术进行处理。经过上述过程，地震切片对河道体系具有了较为良好的成像效果，并且融合切片的颜色和亮度也与砂岩性质有明显关联，包括砂体厚度和储层质量等[19-20]。本研究以此为依据对古河道沉积特征进行识别、刻画。
3. 结果
3.1 区域层序地层格架
基于传统的层序地层划分方法和高分辨率三维地震资料开展层序地层界面识别，通过识别明显的地震反射接触关系或者根据岩芯和测井曲线的突变等，在研究区确定了16个关键层序界面（图3），并进行区域追踪，建立了高精度的地震层序格架。此外，基于最新的层序地层学理论进展，引入了最大海退面（Maximum Regressive Surface，简称MRS）和最大海泛面（Maximum Flooding Surface，简称MFS）[21]，进一步精细划分了体系域界面，进而建立了区域高精度层序地层格架（图4）。
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图 3 研究区NW-SE向地震剖面图及其层序地层界面划分剖面位置见图1。Figure 3. Seismic profile in NW-SE direction of the study area and its stratigraphic framework of sequence divisionSee location in Fig. 1![]()
图 4 珠一坳陷NE-SW向早—中中新世的连井剖面图测线位置如图1。Figure 4. NE-SW Early-Middle Miocene stratigraphic correlation of key wells in Zhu I DepressionSee location in Fig.1在地震剖面上，层序界面主要表现为强振幅、高连续性反射，其重要识别特征为可见明显的河道下切，如SB17.1在X33-2和X34-1井之间发育明显下切侵蚀（图3）；在测井曲线上，层序界面主要表现为具有箱状或钟状低GR曲线特征的厚层砂岩底部。与层序界面相比，最大海退面和最大海泛面的测井响应具有明显不同：MRS界面之上GR值逐渐增大，沉积物岩性逐渐变细，表现为海侵的特征；MFS则通常为层序中GR值最大的界面，沉积物粒度最小，界面之上GR值减小，为海侵转换为海退的界面（图4）。
在研究区的岩芯数据中，以P5-1D井为例，取芯段处层序界面之上为分流河道相，沉积物主要为中-粗粒砂岩，含有砾石和碳质碎屑，也有河道冲刷面，分选和磨圆度较差；层序界面之下为分流间湾沉积相，沉积物粒度相对较细，主要为灰色粉砂岩或粉砂质泥岩，含泥岩夹层。此外P10-2D井取芯段为搬运距离较远的河口坝沉积相，沉积物粒度相对分流河道较细，主要为灰白色中-细砂岩，粒度呈现自下而上逐渐变粗的反韵律，含较多生物碎屑（图5）。
3.2 古珠江河道体系地震沉积特征
响应于全球海平面变化， 陆架古河道体系的空间叠置样式和切割关系及发育规模等都发生了周期性变化[22]。早—中中新世南海北部陆架经历了多次区域性海平面升降活动的改造，古珠江发育了多期次大、中、小型河道，河道的类型和展布规律在时间和空间上具有很大差异，但由于中中新统珠江古河道埋藏时间较久，地震资料的分辨率相对有限，本次研究基于Gibling对河道的分类方式[8]，根据古河道的地震沉积特征及其发育规模识别出了大型辫状河道、中型河道和小型曲流河道三种河流类型（表1），并揭示了其在分频RGB融合切片、均方根（RMS）振幅属性切片上的展布特征。
表 1 河道体系类型的划分Table 1. Classification of the river system types河道类型 河流宽度 弯曲度 地震反射特征 地震地貌特征 大型辫状分流河道 平均宽度＞10 km
最大宽度可达30 km较低 强-中振幅、好-中等连续、
平行-亚平行反射内部河道交切明显，呈现“辫状” 中型河道 0.5～7 km 中等 强-中振幅、中等连续性 辫状河道体系末端分支河；下切谷：
延伸较远且地震剖面见明显下切小型曲流河道 100～300 m 较高 单点状的强振幅且连续性较好 单支河道孤立发育 3.2.1 大型辫状分流河道
河道体系是三角洲平原上最重要的砂质沉积相带，不仅发育了较好的储集层砂体，而且由于其规模大，相对于小型河道，大型的主河道是整个三角洲体系内最为快速高效的砂体运输通道。但识别大型河道的类型需要多方面的证据相互印证，在RGB融合切片上可以看到多期大规模的辫状河道体系（图6）。
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图 6 层序SQ17.1低位体系域发育的大型辫状河道体系a. RGB融合属性地层切片，b. RMS均方根振幅属性地层切片，c. 最小值振幅属性地层切片，d. 河道素描图，e. 测线A-A’地震剖面。测线位置见图6d。Figure 6. Trunk channels developed in the LST of SQ17.1 in large braided river systema: RGB color blending stratal slice; b: root-mean square (RMS) amplitude attribute stratal slice; c: minimum amplitude attribute stratal slice; d: corresponding interpretation; e: typical interpreted seismic profile showing trunk channels in large braided river system.值得注意的是，由于保存条件的限制，利用地震资料直接揭示大型辫状河道的研究较少，因此单靠地震资料尚不足以完全证实大型辫状河的存在[23]，需要通过地震地貌学与现代沉积地貌的类比、测井资料、岩芯资料等多个方面相互结合识别证明。辫状河往往出现在泥沙量大或颗粒粗大的河流中，在研究区RGB融合切片上识别到的大型河道形状沉积体的平面地震地貌（图6a）与现代辫状河样式很相似[6]，大规模的主干河道内部的小型河道相互交切明显，呈现出辫状河非常明显的“辫状”特点，复杂河道体系平均宽度超过10 km，最大宽度甚至达到30 km，且河道延伸距离较远，达到研究区东南缘的番禺低隆起，总体上河道覆盖面积约占研究区总面积一半以上。结合测井资料，GR曲线值偏低且呈现为厚层的箱状外形（图6e），推测该层段砂体含量较高。地震剖面上的地震特征为强-中振幅、好-中连续、平行-亚平行反射。综合以上特征，将此种地层切片上显示的大型河道形状沉积体识别为大型辫状河。
3.2.2 中型河道
在中中新统的地震切片中可以识别到一些与主干河道相比规模较小、弯曲度较高的河道，多发育在主干河道的分叉区域或者末端（图7），根据河道的规模将其定义为中型分支河道。以发育在层序SQ15.0低位体系域的河道为例，河道宽度范围为0.5～5 km，地震同相轴表现为强振幅、连续性较好的反射特征。RGB属性切片呈现高亮度，RMS均方根振幅属性也呈现出红色的强振幅砂体反射。
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图 7 层序SQ15.0低位体系域发育的中型河道体系切片位置见图7d黄色箭头，测线位置见图7d。a. RGB融合属性地层切片，b. RMS均方根振幅属性地层切片，c. 最小值属性地层切片，d. 河道素描图，地震剖面为河道横截面。e-f. 测线B-B’和C-C’的地震剖面，测线位置见图7d。Figure 7. Medium-sized distributaries of fluvial system developed in the LST within SQ15.0See the location of lines in Fig.7d, and the slice location in yellow arrow. a: RGB color blending stratal slice, b: Root- mean square (RMS) amplitude attribute stratal slice, c: Minimum amplitude attribute stratal slice, d: Corresponding interpretation, e: Typical interpreted seismic profiles of line B-B’ and line C-C’. See locations in Fig. 7d.测线B-B’横切的河道是自西北向东南方向的一条延伸到研究区边缘的河道（图7d），河道平均宽度约5～7 km，弯曲度中等，为中型河道类型。RGB属性切片显示为偏白色且亮度较高；均方根振幅属性切片呈现出红色的强振幅反射，最小值振幅属性切片呈黑色，也表现为强振幅反射，因此推测沉积充填在通道中的是砂质沉积，结合图7d的B-B’和C-C’测线地震同相轴表现为强振幅以及GR曲线呈箱状外形，可知砂体总体含量高。根据属性切片该河道平面上具有崎岖的边界且延伸距离较远，地震剖面上具有截然的边界（图7d 测线B-B’），连井剖面（图4）上也表现出明显的下切特征，以此推测该河道为下切谷。因此，中型河道可能包括了辫状河道末端中等规模的末端分支河道和下切谷两种类型。
3.2.3 小型曲流河道
在某些地层切片上识别出一些小型的、弯曲度高的河道形状沉积体，RGB融合切片上表现为高弯曲度、白色高亮度的特征，均方根属性切片的特征为中-强振幅（图8c-d），且可见明显的河道迁移特征—既有横向上的扩张或摆动，又有向下游的平移或下摆。在地震剖面上，呈现弱振幅背景中的单点状的强振幅且不连续，推测为小型曲流河道沉积。这种类型的河道与前两种类型的河流系统不同，其在规模上相对较小，河道宽度通常为100～300 m（图8e），主要发育在高位体系域（图8f），地震反射特征和其他河道类型一致，为强振幅、连续性较好，通常为由单支河道而不是相互叠置的多期河道组成的河道体系。
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图 8 层序SQ17.1高位体系域发育的小型河道体系切片位置见图8f。a. 切片a处RGB融合属性地层切片，b. 切片b处的RGB融合属性地层切片，c. 红色方框范围内的RGB融合属性地层切片，d. 红色方框范围内的均方根振幅属性地层切片，e. 切片位置小型河道的素描图，f. 测线D-D’的地震剖面，测线位置见图8e。Figure 8. Small-sized distributaries of fluvial system or single meandering river developed in the HST within SQ17.1See the location of lines in Fig.8f. a:RGB color blending stratal slice of slice a in Fig.8f, b: RGB color blending stratal slice of slice b in Fig.8f, c:RGB color blending stratal slice of the red frame,d: Root-mean square (RMS) amplitude attribute stratal slice, e: Corresponding interpretation, f:Typical interpreted seismic profile of line D-D’, see location in Fig. 8e.3.3 异常下切现象
研究区不同层序的低位体系域发育了多期次的辫状河道体系，结合地震属性切片发现在辫状河道体系中普遍存在一种异常的下切现象，尤其在SQ17.1和SQ14.8层序中较为发育（图6和图9中红色充填区域）。虽然从局部地震剖面上，该异常下切与下切谷相似，但是从精细的平面地震切片解释发现，这种异常的下切横向展布局限（图10），仅仅在辫状河道的部分区域局部出现，如河道的边缘、河道支流汇流区域以及主干河道突然变窄的区域等（图6，图9）。地震剖面上异常下切的深度达到河流平均深度的近两倍，振幅较强且连续性好，不同层序发育的辫状河道都表现出多期次下切的特征（图9b），且下切沉积单元的边缘较陡，边缘侵蚀坡度大，但是侵蚀面范围较小，汇流处发育的下切平面上呈近椭圆形或者透镜状，长轴平均宽度约2.5 km，短轴约1 km，发育在河道边缘处的呈现长条状或不规则的形状。RGB属性切片呈红色，表明下切处频率较高，地层沉积厚度大。此外，恰好有口钻井穿过了异常下切区域，GR曲线上显示为厚层箱状的砂体（图10h）。结合图7和相关文献[9,15-16]，下切谷是响应于海平面下降，在平面上呈现明显河道状、延伸距离较远且边界崎岖的多期充填复杂河道体系，在沉积特征、规模和平面几何特征以及层序意义等方面存在明显的区分标志（表2）。
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图 9 异常下切现象示意图a. 层序SQ14.8低位体系域的辫状河道的RGB融合属性地层切片（切片位置见图9b黄色箭头），b. 图a属性切片的河道素描图，c- h. 研究区辫状河道异常下切现象的典型地震剖面（测线位置见图9b）。Figure 9. Abnormal incised structures in large braided river system of the study areaa: RGB color blending stratal slice in the LST with SQ14.8 (see the location of slice in yellow arrow in Fig.9b), b: Corresponding interpretation showing the fluvial system developed in Fig.9a ,c-h: representative seismic profiles showing abnormal incised structures in large braided river system (see the location of the lines in Fig.9b).![]()
图 10 层序SQ17.1发育的大型辫状河道体系的异常下切作用的细节刻画切片位置见图6d。a, c：辫状河道汇流处异常下切现象的RGB融合属性切片，b, d：异常下切的构造地形图，e-h：测线处异常下切现象的地震剖面。Figure 10. Detailed interpretation of abnormal incised structures in the large braided river system within SQ17.1See locations in Fig.6d. a,c: RGB color blending stratal slices showing abnormal incised structures in the confluence of the braided river system in Zhu I Depression; b,d: the structural topographic maps of a and c, respectively; e-h: typical seismic profiles (see the location of the lines in Fig.10b,10d).表 2 汇流冲刷和下切谷的识别特征Table 2. The distinctive features between confluence scour and incised valley平面形态特征 下切深度 充填特征 岩性特征 层序意义 汇流冲刷 近似圆形或椭圆形，分布局限，宽度约0.5～5 km 中等 单期充填 中-粗河道砂岩 无明显层序意义 下切谷 明显河道状，延伸距离远 较大 多期充填 中-粗河道砂岩至海相泥岩，岩性多样 层序边界标志 4. 讨论
4.1 河道类型的转化及其控制因素：从辫状河到曲流河
珠一坳陷位于南海北部大陆架，是珠江古河道入海的必经区域[5, 24]。经过对地震切片的精细分析和刻画，本次研究在不同时空尺度内均揭示出了类型丰富的三角洲分流河道体系，其河流类型包括了大型主干辫状河道、中型分支河道、小型曲流河道等。随后，结合区域高精度层序地层格架的分析显示（图3-4），古珠江河道体系在早—中中新世的沉积特征存在规律性变化，主要表现为受控于体系域的河道类型的转换[5, 25-26]。
以层序SQ17.1为例，可见其河道类型在不同的体系域发生了明显的转换：低位体系域以大型的辫状河道体系为主（图6），发现在这些高能量的辫状河道的沉积地层中下切现象明显（图6e），且不同期次的河道之间互相切叠、垂向加积。结合研究区的层序地层格架（图2-3），可知该时期全球海平面总体正在上升，但是区域海平面正在下降，因此该层序主要受控于南海区域的海平面下降的影响，发育大型的河道体系。随后海平面均处于上升阶段，河流的均衡剖面发生调整[15]，河道整体规模减小，因此，在高位体系域内主要发育中小型的分支河道和小型曲流河道（图8a-b）。
与层序SQ17.1类似，其他多个层序内的河道体系在时间和空间上具有相同的特征，例如在层序SQ15.0的高位体系域内发育中型的分支河道（图7a）。从以上分析不难看出，古珠江河道体系总体发育特征明显受到体系域控制：在低位体系域的低可容空间影响下，易于发育多期次河道相互叠置，形成大型、中型的辫状河道；伴随着体系域的变化，河道类型也相应发生辫曲转换，因此，海侵和高位体系域主要发育高弯曲度的中、小型分支河道和小型的分支河道。
河道类型与体系域的耦合实际上是海平面和可容空间的间接作用。利用三维地震数据，本次研究中在研究区内共识别出了21期大型的河道体系（图2），其中15期位于低位体系域，符合海平面和可容空间的控制效果。但值得注意的是，其余6期河道均出现在海侵和高位域，似乎是难于解释的。近年来，除了海平面、可容空间等下游因素的影响外，源区变化（构造、气候、物源供给）等上游因素对河道体系的影响受到了越来越多的关注。值得注意的是，研究目的层发育在南海运动后的海底扩张期，构造环境较为稳定，因此可以排除珠江口盆地构造环境的剧烈变化对河流体系的主导作用[5]。但由于中新世初青藏高原发生大范围强烈隆升，珠江流域面积快速扩大，物源供给明显增加[5, 27]，此外，随着青藏高原抬升幅度的变化，东亚季风气候对流域的影响逐渐变强，可导致河道系统径流量的明显变化[2]。即使在海侵和高位体系域，河道径流量的突然增加依然可以造成河道规模的突然增加和河道体系总体展布范围的扩大。
4.2 辫状河道汇流冲刷过程
辫状河道体系内部河道系统复杂交错，形成水浅、流急且迁移性强等特征，是河流沉积学持续的研究热点和难点[28-29]。区别于响应海平面变化而发育的下切谷，汇流冲刷是河道体系中自旋回作用产生的沉积结构，不同区域发育的汇流冲刷具有不同的沉积特征，下切深度也各不相同，这使得在识别层序界面的时候具有一定的困难[30]。由于古河道的埋藏时间较久，因此冲刷结构保存下来的规模远小于实际情况[29]，在一些古河道野外露头的研究中，汇流冲刷造成的下切深度达到了平均河流深度的3～4倍，通常汇流冲刷发育的位置是辫状河道中下切最深的区域，因其相似的下切特征导致在划分层序界面的时候容易与下切谷混淆[29, 31]。
在研究区内识别层序界面时不应只局限于下切侵蚀的深度和充填的砂体厚度，应该综合考虑侵蚀地貌以便排除汇流冲刷等的影响。
在古河道体系的层序界面划分过程中，下切谷是划分层序界面的重要依据[13]。本次研究运用RGB融合技术等对珠一坳陷的地震资料进行了详细分析，以及对层序SQ17.1和SQ14.8发育的汇流冲刷进行了详细刻画，优选的地震属性切片可以很好地展示汇流冲刷的平面形态特征（图9），常呈透镜状或不规则椭圆状，广泛分布于研究区发育的复杂辫状河道。此外，研究区发育的汇流冲刷的深度达到河流深度的两倍，层序界面的深度应该大于该深度，更加准确地区别于下切谷为珠江古河道流域的汇流冲刷所致提供了新的证据，有利于南海北部珠江口盆地研究区进行更加精细准确的层序界面划分工作。
目前对于汇流冲刷的发生条件尚未有统一认识。部分研究认为河流坡降可能是重要的影响因素，指出汇流冲刷易于发育在坡降较低的辫状河道内。此外，河流汇流的角度、不同支流的径流量和河流下游的宽度等[12, 32]都会对汇流冲刷的深度产生影响。基于河流动力学理论，汇流冲刷的过程也得到了初步揭示：汇流处两支河流形成的螺旋流在表面汇聚，然后在接近河床底部位置分离[33-34]，从而导致了河床侵蚀下切，而冲刷深度和规模随着汇流角度的增大而增大（图11）。但值得注意的是，由于前人的野外观察研究和实验室模拟大部分局限于小型的河流汇流口，技术还无法达到模拟复杂的大型辫状河道[30]。而且在研究区早—中中新世珠江古河道的目的层段，大型辫状河道的汇流处不一定都发育了汇流冲刷，不同层序的辫状河道发育的汇流冲刷的数量也存在较大差异，因此汇流冲刷现象在研究区的时间和空间上的差异及其控制因素，仍然有待更加深入的研究。
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图 11 辫状河道汇流冲刷沉积模式图[31]Figure 11. Depositional model of confluence scour in a braided river system4.3 汇流冲刷的地质意义
前已述及，汇流冲刷效应在地震剖面上形成的冲刷坑与下切谷的响应特征极为相似，但实际上两者发生的过程、条件和地质意义完全不同，将两者混淆有可能导致层序界面位置的误判，因此，准确地判断汇流冲刷坑和下切谷具有重要的地质意义。此外，通过本次研究发现，广泛发育在辫状河道中的汇流冲刷截断了多条地震同相轴，下切深度可以达到河流平均深度的两倍甚至更深（图9-10）。在后期，汇流冲刷的负地形经过充填作用，形成大套的河道砂体，研究区的测井GR曲线（图10h）在汇流冲刷处表现为厚层的箱状。因此可预测辫状河道中汇流冲刷结构的出现将可以在很大程度上增加沉积地层的垂向连通性，为流体流动创造潜在的垂向运移路径[35]。
考虑到汇流冲刷结构充填的也是河道砂体，并且具有局限发育的特征，如果在后期海平面上升时被泥岩覆盖后可能具有一定的岩性圈闭成藏条件。从整个古珠江流域的角度分析，早—中中新世珠江三角洲分布面积大，发育稳定，沉积了巨厚的海陆过渡相和海相地层，且在多期次海平面变化旋回中形成了多旋回、多层序的地层叠置关系，为岩性圈闭提供了有利的储盖条件[36-37]。因此，汇流冲刷坑后期充填的砂体在合理的生储盖配置情况下，将可能为岩性圈闭勘探带来新的目标类型。
珠江古河道作为一个重要的沉积物输送通道，在中中新世期间向海延伸的距离变远，使得砂体向海的搬运距离变长甚至越过陆架，是深水区重力流、深水扇等发育的重要砂体来源。近年来，大型河道在发育背景和沉积特征上与中小规模河道具有截然不同的特征，逐渐成为河流沉积学领域研究的热点[38-39]。大量的模拟实验和地震数据等表明，汇流冲刷的分布数量和冲刷侵蚀面的规模指示了河道的流量和分支河道的数量，通常情况下，只有空间上广泛暴露且持续时间足够长才能在地质记录中留下面积较大的侵蚀冲刷面，因此汇流冲刷一定程度上可用于大型河道存在的判别和指示[29]。受控于全球海平面变化，中新世早期南海海平面整体上处于低位，并且该时期温暖湿润的气候条件以及青藏高原的隆升带来更大的河流流量[40-42]。例如在SQ17.1层序，河道体系的展布面积非常大，约占研究区总面积的1/3，而且延伸距离达到研究区的边缘。因此，汇流冲刷现象的出现很有可能与大型、高能河道体系相伴生，具有重要的指示意义。
5. 结论
（1）以岩芯、测井和高分辨三维地震资料为基础，针对南海珠江口盆地珠一坳陷下—中中新统开展了精细的层序地层研究，识别出16个主要的层序界面，并引入最大海泛面、最大海退面进一步精细划分了体系域界面，进而建立了适用于海相陆架—三角洲的高精度层序地层格架。
（2）采用频谱分解、RGB融合切片、振幅属性切片等地震综合分析技术，对古珠江河道系统开展了精细刻画，并基于综合依据进行了河道类型的界定；进而，以典型层序为例，揭示了古河道类型受控于体系域变化由辫状河向曲流河的转换过程，同时探讨了源区变化（构造、气候、物源供给）等上游因素对河道体系的潜在控制机理。
（3）汇流冲刷是由辫状河道内河流自旋回过程产生的沉积结构，单个冲刷坑的面积较小但侵蚀下切深度可达到河道平均深度的两倍甚至更深，易于与下切谷的识别混淆，但平面属性切片上呈现透镜状或近椭圆状，与下切谷明显不同。因此，对于两者的准确区分有助于避免层序界面位置的误判。
（4）汇流冲刷效应除了对识别层序界面具有重要意义之外，其分布数量和冲刷侵蚀面的规模对河道的流量和分支河道的数量也具有一定的指示意义，通常情况下汇流冲刷与大型、高能河道体系伴生。此外，汇流冲刷结构的深切和充填特征可以在很大程度上增加沉积地层的垂向连通性，为流体流动创造潜在的垂向运移路径，并且在后期泥岩覆盖后具备形成岩性圈闭的潜力。
致谢：感谢中海油深圳分公司提供了地震数据、测井数据和岩芯数据。
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图 1 珠江口盆地珠一坳陷构造区划图[3]
Figure 1. Tectonic setting of the Zhu I Depression, Pearl River Mouth Basin on the northern South China Sea and the study area
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图 2 珠江口盆地珠一坳陷地层柱状图[2]
Figure 2. Seismic-stratigraphy correlation and geological evolution of the Pearl River Mouth basin
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图 3 研究区NW-SE向地震剖面图及其层序地层界面划分
剖面位置见图1。
Figure 3. Seismic profile in NW-SE direction of the study area and its stratigraphic framework of sequence division
See location in Fig. 1
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图 4 珠一坳陷NE-SW向早—中中新世的连井剖面图
测线位置如图1。
Figure 4. NE-SW Early-Middle Miocene stratigraphic correlation of key wells in Zhu I Depression
See location in Fig.1
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图 5 研究区不同沉积相的岩芯照片
1代表分流河道和分流间湾沉积，中间具有分界面（对应切片位置见图6a，取芯深度为1622.73～1623.60 m）；2代表河口坝沉积（对应切片位置见图9a，取芯深度为1398.50～1399.25 m）。
Figure 5. Core photos of different depositional facies in the study area
1- braided distributary channel deposits and interdistributary bay deposits of fluvial system (see location of core in Fig.6a, borehole P5-1D in 1622.73～1623.60 m depth); 2- estuary dam deposits of the fluvial system (see location of core in Fig.9a, borehole P10-2D in 1398.50～1399.25 m depth).
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图 6 层序SQ17.1低位体系域发育的大型辫状河道体系
a. RGB融合属性地层切片，b. RMS均方根振幅属性地层切片，c. 最小值振幅属性地层切片，d. 河道素描图，e. 测线A-A’地震剖面。测线位置见图6d。
Figure 6. Trunk channels developed in the LST of SQ17.1 in large braided river system
a: RGB color blending stratal slice; b: root-mean square (RMS) amplitude attribute stratal slice; c: minimum amplitude attribute stratal slice; d: corresponding interpretation; e: typical interpreted seismic profile showing trunk channels in large braided river system.
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图 7 层序SQ15.0低位体系域发育的中型河道体系
切片位置见图7d黄色箭头，测线位置见图7d。a. RGB融合属性地层切片，b. RMS均方根振幅属性地层切片，c. 最小值属性地层切片，d. 河道素描图，地震剖面为河道横截面。e-f. 测线B-B’和C-C’的地震剖面，测线位置见图7d。
Figure 7. Medium-sized distributaries of fluvial system developed in the LST within SQ15.0
See the location of lines in Fig.7d, and the slice location in yellow arrow. a: RGB color blending stratal slice, b: Root- mean square (RMS) amplitude attribute stratal slice, c: Minimum amplitude attribute stratal slice, d: Corresponding interpretation, e: Typical interpreted seismic profiles of line B-B’ and line C-C’. See locations in Fig. 7d.
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图 8 层序SQ17.1高位体系域发育的小型河道体系
切片位置见图8f。a. 切片a处RGB融合属性地层切片，b. 切片b处的RGB融合属性地层切片，c. 红色方框范围内的RGB融合属性地层切片，d. 红色方框范围内的均方根振幅属性地层切片，e. 切片位置小型河道的素描图，f. 测线D-D’的地震剖面，测线位置见图8e。
Figure 8. Small-sized distributaries of fluvial system or single meandering river developed in the HST within SQ17.1
See the location of lines in Fig.8f. a:RGB color blending stratal slice of slice a in Fig.8f, b: RGB color blending stratal slice of slice b in Fig.8f, c:RGB color blending stratal slice of the red frame,d: Root-mean square (RMS) amplitude attribute stratal slice, e: Corresponding interpretation, f:Typical interpreted seismic profile of line D-D’, see location in Fig. 8e.
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图 9 异常下切现象示意图
a. 层序SQ14.8低位体系域的辫状河道的RGB融合属性地层切片（切片位置见图9b黄色箭头），b. 图a属性切片的河道素描图，c- h. 研究区辫状河道异常下切现象的典型地震剖面（测线位置见图9b）。
Figure 9. Abnormal incised structures in large braided river system of the study area
a: RGB color blending stratal slice in the LST with SQ14.8 (see the location of slice in yellow arrow in Fig.9b), b: Corresponding interpretation showing the fluvial system developed in Fig.9a ,c-h: representative seismic profiles showing abnormal incised structures in large braided river system (see the location of the lines in Fig.9b).
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图 10 层序SQ17.1发育的大型辫状河道体系的异常下切作用的细节刻画
切片位置见图6d。a, c：辫状河道汇流处异常下切现象的RGB融合属性切片，b, d：异常下切的构造地形图，e-h：测线处异常下切现象的地震剖面。
Figure 10. Detailed interpretation of abnormal incised structures in the large braided river system within SQ17.1
See locations in Fig.6d. a,c: RGB color blending stratal slices showing abnormal incised structures in the confluence of the braided river system in Zhu I Depression; b,d: the structural topographic maps of a and c, respectively; e-h: typical seismic profiles (see the location of the lines in Fig.10b,10d).
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图 11 辫状河道汇流冲刷沉积模式图[31]
Figure 11. Depositional model of confluence scour in a braided river system
表 1 河道体系类型的划分
Table 1 Classification of the river system types
河道类型 河流宽度 弯曲度 地震反射特征 地震地貌特征 大型辫状分流河道 平均宽度＞10 km
最大宽度可达30 km较低 强-中振幅、好-中等连续、
平行-亚平行反射内部河道交切明显，呈现“辫状” 中型河道 0.5～7 km 中等 强-中振幅、中等连续性 辫状河道体系末端分支河；下切谷：
延伸较远且地震剖面见明显下切小型曲流河道 100～300 m 较高 单点状的强振幅且连续性较好 单支河道孤立发育 
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表 2 汇流冲刷和下切谷的识别特征
Table 2 The distinctive features between confluence scour and incised valley
平面形态特征 下切深度 充填特征 岩性特征 层序意义 汇流冲刷 近似圆形或椭圆形，分布局限，宽度约0.5～5 km 中等 单期充填 中-粗河道砂岩 无明显层序意义 下切谷 明显河道状，延伸距离远 较大 多期充填 中-粗河道砂岩至海相泥岩，岩性多样 层序边界标志
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