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物源分析不仅可以了解沉积物搬运过程和源区规模、构造、古气候、古地貌及岩石组合类型[1],还可以重建古水系、恢复沉积盆地演化历史等[2-3]。目前应用较为广泛的物源分析方法有：重矿物分析法、古流向、碎屑岩类分析法、沉积法、岩屑组分分析、砂岩百分含量法、矿物裂变径迹法、地球化学法和同位素法等[4-14]。近年来由于实验分析技术的进步,碎屑矿物同位素测年和地球化学分析被广泛地应用到物源分析中,碎屑锆石测年在物源分析中扮演着重要的角色[3,15-24]。
福山凹陷作为北部湾盆地富油气凹陷之一,流沙港组作为主力产层,其沉积特征、沉积体系及沉积演化受到人们重视[25-28],但对物源分析仅限于用砂岩百分含量、重矿物ZTR指数勾画出福山凹陷物源方向,指出物源主要来自南部,临高和云龙凸起为次级物源,对于源区母岩性质、三大物源对流沙港组各沉积时期的贡献以及不同沉积时期母岩岩性组合变化等未进行系统分析。砂岩储层物性受控于沉积作用、成岩作用及构造作用等多种因素,其中沉积作用通过影响砂岩碎屑组成、杂基含量、粒度、分选等直接影响储层原始孔隙与渗透率[29-33],砂岩组成受控于源区母岩、搬运距离等,因此物源分析对储层预测非常重要。操应长等[34]利用聚类分析的数学统计方法,将涠西南凹陷流三段重矿物划分出2个大类6个亚类,得出表征母岩岩性的重矿物组合,进而在整个研究区对比划分物源体系,借助ZTR指数,认为存在北西、南西、东北及东部四大物源体系,对于判断物源汇合、各物源在各沉积期的贡献及盆地内物源源区变化具有很好的效果。
福山凹陷流沙港组沉积沉积时存在三期构造演化：流三段沉积时的初始扩张阶段、流二段沉积时的深陷阶段及流一段沉积时的萎缩阶段[27],沉降中心具有由皇桐地区沿北东向向白莲地区迁移的特征[35],沉降中心的迁移导致沉积中心随之向白莲地区迁移,因此福山凹陷流沙港组沉积时物源也可能会发生变化。本文利用聚类分析方法将流沙港组沉积时重矿物进行分类,得出各类重矿物组合的母岩岩性组合,然后进行全区对比。结合ZTR指数、碎屑岩类分析法及阴极发光等资料,厘清流沙港组沉积时物源源区、物源变化及母岩岩石组合类型,为后期优质储层分布预测奠定基础。资料井的选择考虑两个方面：1）钻遇流沙港组较全；2）具有代表性且覆盖整个凹陷。本次选取23口井,系统采集了包括流三段、流二段及流一段的350块样品,开展薄片碎屑组分观察及鉴定、薄片碎屑矿物成分百分含量统计、阴极发光、重矿物分析。
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北部湾盆地面积为3.98×104 km2,基底为中生界和古生界,新生代沉积厚度达10 km[36],可划分为“九凹四凸”,已证实生烃凹陷五个（涠西南凹陷、海中凹陷、乌石凹陷、福山凹陷、迈陈凹陷）,富烃凹陷两个（涠西南凹陷、福山凹陷）[37]（图1）。
图 1 北部湾盆地福山凹陷位置及地质简图
Figure 1. Location and geological sketch map of Fushan Sag, Beibuwan Basin
福山凹陷属于北部湾盆地南端的一个二级构造单元,经历了古近纪裂陷和新近纪裂后热沉降两个阶段[38],流沙港组沉积时整个凹陷处于裂陷阶段,在裂陷背景下存在初始扩大阶段、深陷阶段及萎缩阶段[27]三个次一级的构造演化阶段（图2）。流三段沉积时,红河断裂的左行走滑和海南隆起的南移导致福山凹陷强烈拉张,海南隆起向南移动的顺时针旋转形成了一种非对称拉伸[39-41],非对称拉伸导致福山凹陷临高断裂和长流断裂活动存在差异,形成了西部、南部多级断阶、东部铲式断阶以及西南部缓坡的半地堑凹陷[42-43]。由于处于初始扩大阶段,构造活动强,物源供给充足,沉积了一套以辫状河三角洲相前缘和平原为主的砂砾岩、含砾砂岩夹泥岩,北部为半深湖—深湖相泥岩[27]；流二段沉积时,美台断裂活动强烈,凹 陷大幅度沉降,南部斜坡带的花场地区出现了挠曲坡折。此时凹陷处于深陷阶段,主要为湖相泥岩沉积,夹间歇性火山喷发,凹陷南缘存在辫状三角洲前缘砂岩沉积,白莲一带分布有一定规模的湖底扇[27]；流一段沉积时,凹陷控制断裂活动减弱,由于海南隆升增强,湖盆萎缩[44]。湖相泥岩沉积向北部退缩,辫状河三角洲向北推进[27],早期以辫状河三角洲砂砾岩、含砾砂岩夹泥岩沉积为主,晚期演变为前三角洲泥岩沉积。
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福山凹陷流沙港组砂岩碎屑组分主要由石英、长石和岩屑组成。按照Folk[45]分类原则,将硅质岩屑（燧石）归入岩屑中,流沙港组砂岩可分为岩屑砂岩、长石岩屑砂岩两类（图3b）；按照McBride[46]砂岩分类原则,将燧石岩屑归入石英（Q）端元,流沙港组砂岩除了岩屑砂岩、长石岩屑砂岩,还存在亚岩屑砂岩、亚岩屑长石砂岩两类过渡类型（图3a）。
图 3 福山凹陷流沙港组砂岩碎屑成分三角图
Figure 3. Detrital compositional triangles of Liushagang Formation sandstone in Fushan Sag
流沙港组砂岩中石英包括单晶石英和多晶石英（燧石）（图4a）,单晶石英以次棱—次圆状为主,包裹体发育,波状消光常见,含量一般为37%~77%（表1）,美台地区单晶石英含量最高,平均含量达72%,其次是花场和白莲地区,单晶石英平均含量分别为59%和60%,永安地区最低,单晶石英平均含量为54%,同一地区流三段、流二段及流一段单晶石英含量相似或由下向上略有变小的趋势；燧石含量一般不超过5%,花场及美台、永安地区燧石含量相对较高,平均含量为2%~3%,白莲地区偏低,平均含量为1%~2%。
图 4 福山凹陷流沙港组砂岩碎屑组成及阴极发光特征
Figure 4. Cathodoluminescence characteristics and textures of sandstone from Liushagang Formation in Fushan Sag
表 1 福山凹陷流沙港组砂岩碎屑组成
地区 井号 层位 石英/% 燧石/% 长石 岩屑 钾长石/% 斜长石/% 岩浆岩/% 变质岩/% 沉积岩/% 云母/% 花场 H7-2 流一段 50~64/57.2 2~4/2.95 7~13/10 1~2/1.4 3~8/5.8 18~25/22 1~2/1.6 0~2/<1 H8 流一段 37~55/47.6 1~4/2.25 6~14/8.6 1~2/1.4 4~10/7.0 30~42/33.5 0~1/<1 0~1/<1 H1 流三段 58~68/62.4 1.2~3.9/2.3 2.0~4.9/2.7 0~1/<1.0 9.0~11.8/10.9 13~28/18.8 2.0~3.9/2.7 0~1/<1 H5 流三段 56~69/62.7 2~3/2.1 5~7/5.8 0~1/<1.0 12~17/12.95 11~15/12.6 2~4/2.7 0~1/<1 H117 流一段 55~59/56.7 1~2/1.0 7~8/7.67 1~2/1.0 5~7/6.0 22~29/26 1~2/1.5 0~1/<1 HD1-1 流二段 53~60/57.3 2~3/2.67 5~7/5.67 <1.0 14~17/15.0 13~14/13.8 2~6/4.0 0~1/<1 流三段 64~69/66.0 1~2/1.67 5~6/5.8 <1.0 10~13/11.7 10~12/10.8 2~3/2.3 0~1/<1 H2 流一段 60~66/62.7 1.8~2.6/2.0 11~13/12.2 0~1/<1.0 2~4/2.8 13~19/15.4 1.2~2.9/1.8 0.9~11./1.2 流三段 59~68/62.6 1.6~3.8/2.1 3.5~8.9/6.7 0~1/<1.0 4~9/6.5 20~23/21.4 1.2~2.7/1.5 0~1/<1 白莲 L2 流一段 58~68/61.5 1~2/1.5 6~9/7.25 0~1/<1.0 4~7/5.2 20~31/24.8 0~1/<1 0~1/<1 流三段 60~69/64.9 0~1/<1.0 5~9/6.8 0~1/<1.0 5~9/6.4 17~30/23.3 1~2/1.75 0~1/<1 L10 流二段 60~67/61.7 1~3/1.47 8~15/10.2 0~1/<1.0 3~6/4.59 17~23/21.2 1~2/1.46 0~1/<1 L11 流三段 60~69/64.5 1~2/1.54 7~10/8.42 0~1/<1.0 4~5/4.25 15~27/22.56 1~2/1.5 0~1/<1 L12 流二段 52~63/56.9 1~3/1.8 10~18/12.2 0~1/<1.0 4~8/5.9 22~36/25.4 0~1/<1.0 0~1/<1 L23 流二段 63~68/64.7 1~2/1.4 3~5/3.67 0~1/<1.0 4~5/4.3 22~28/25.4 1~2/1.5 0~1/<1 流三段 58~59/58.4 1~3/1.8 3~7/4 0~1/<1.0 4~6/5.0 26~32/29 1~2/1.2 0~1/<1 L25 流三段 55~63/58.9 1~2/1.7 2~5/3.5 0~1/<1.0 6~9/7.25 22~33/26.8 1~2/1.4 0~1/<1 L27 流二段 61~77/69 1~2/1.5 1.5~5/3.3 0~1/<1.0 3~9/6 11~23/17 2~3/2.75 0~1/<1 流三段 61~69/64.6 1~2/1.8 1~5/2.3 0~1/<1.0 5~9/7.6 15~29/21 2~3/2.3 0~1/<1 L103 流一段 45~55/49.4 1~3/1.4 6~10/8 1~3/2 10~12/10.8 20~34/26.7 1~3/1.8 0~1/<1 美台 M4 流三段 70~74/72 2~5/3.3 1~3/1.7 0~1/<1.0 3~6/4.27 15~18/16.9 2~3/2.4 0~1/<1 永安 J1 流一段 53~63/55.6 2~3/2.2 8~10/9.1 0~1/<1.0 5~10/7.6 18~32/24.3 0~1/<1 0~1/<1 流二段 50~57/53.8 2~3/2.3 5~9/6.8 0~1/<1.0 6~9/7.3 22~36/28.7 0~1/<1 0~1/<1 Y8 流一段 47~65/54.8 1~2/1.1 7~11/9.7 0~1/<1.0 4~7/5.0 19~38/28.6 0~1/<1 0~1/<1 长石碎屑主要为钾长石（图4b）,石山—白莲—花场一线以南地区的钾长石碎屑含量一般为5%~18%,花场以北至永安一带钾长石含量一般为5%~10%,石山—白莲—花场一线以北地区及美台一带的钾长石碎屑含量一般为1%~5%,同一地区流三段、流二段及流三段钾长石碎屑含量相似；斜长石含量普遍偏低,一般小于1%。
岩屑主要为变质岩,少量的岩浆岩、沉积岩及云母,平均含量一般为15%~50%（表1）。变质岩岩屑主要为石英岩（图4c）,少量千枚岩（图4d）,含量一般为20%~30%,其含量在全区分布相对稳定,仅在花场附近流三段和流二段含量较低；火山岩岩屑主要为中—酸性喷出岩（图4e）,含量一般小于10%。在变质岩岩屑含量较低的花场附近出现高值区,含量大于10%,并具流三段、流二段含量大于流一段；沉积岩岩屑（图4f,g）和云母（图4h）,含量一般小于3%。
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流沙港组砂岩中重矿物主要有锆石、电气石、白钛矿,金红石、绿泥石、赤褐铁矿次之,少量石榴石、绿帘石、黝帘石、磁铁矿（表2）。
表 2 福山凹陷流沙港组重矿物组成
地区 井号 层位 重 矿 物 锆石/% 电气石/% 石榴石/% 绿帘石/% 黝帘石/% 磁铁矿/% 赤褐铁矿/% 白钛矿/% 金红石/% 花场 H7-2 流一段 10~20 15~30 0.5~2 0.5~1 0.5~1.0 0.5~1.0 5~15 20~35 5~10 H8 流一段 10~20 15~30 0.5~2 <0.5 <0.5 05~1.0 1~5 20~30 5~10 H117 流一段 10~20 10~15 0.5~1 0 0 5~10 1~5 50~60 5~10 流二段 5~10 5~10 0 0 0 1~2 5~10 15~20 1~5 HD1~2 流三段 15~30 10~20 0 0 0 0.1~1 0~1 30~50 5~10 HD6~1 流二段 20~50 20~30 0 <0.5 <0.5 0.5~1 5~10 30~40 5~10 流三段 20~50 10~15 0 <0.5 <0.5 0.5~1 1~5 30~40 5~10 白莲 L2 流一段 10~20 15~20 0.5~1.0 0 0 <0.5 1~5 20~30 1~5 流三段 20~30 20~30 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 1~5 30~40 5~10 L10 流二段 10~20 10~15 0 0 <0.5 0 5~10 30~50 5~10 L11 流三段 15~25 5~15 0 0 0 <0.5 1~5 30~50 10~15 L12 流二段 10~20 15~25 <0.5 <0.5 0 0.5~1 1~5 25~50 5~10 L23 流二段 10~20 15~20 0 0 0 1~2 1~5 25~50 1~5 流三段 10~20 20~30 0 0 0 0.5~1 1~5 40~50 1~5 L25 流三段 20~30 15~25 0 <0.5 <0.5 1~2 1~5 30~50 1~5 L27 流二段 15~20 1~5 <0.5 <0.5 0 1~5 1~5 50~60 5~15 流三段 5~15 1~5 0 0 0 1~5 1~5 50~70 5~15 L102 流一段 10~20 10~20 1~2 0 0 1~2 1~5 50~60 5~10 L103 流一段 10~20 10~20 2~10 0 0 <0.5 5~15 40~60 5~10 L104 流一段 10~15 1~5 1~5 0 0 1~2 10~20 50~60 5~10 美台 M4 流三段 10~20 10~20 0.5~1 0 0 0 1~5 30~50 5~15 永安 Y2 流一段 10~20 20~30 1~2 <0.5 <0.5 0.5~1 1~5 20~30 5~10 Y8 流一段 10~20 10~20 0.5~1.5 <0.5 0 1~5 1~5 40~60 5~10 锆石多为圆角柱状及浑圆柱状,少数半滚圆粒状以及不规则状,偶见环带构造,含量一般为10%~20%。花场白莲以北的L2井—HD1-2井一带锆石含量高达20%~30%,最大可达50%,锆石主要来源于酸性岩浆岩及沉积岩,磨圆较好的锆石多来源于沉积岩[31],具有环带构造的锆石来源于岩浆岩[47]。电气石多色性较强,多呈柱状以及不规则状,个别圆形,其含量在研究区一般为10%~20%,白莲北部的L27井—L104井一带含量仅为1%~5%。电气石多来源于中酸性岩浆岩和沉积岩,圆粒状来源于沉积岩[31,48]。金红石以黄色为主,少数红棕色,多呈不规则状,少数柱状,个别圆粒状,大多半透明,其含量在研究区介于5%~10%,局部地区（L23井—L25井区）含量仅为1%~5%,金红石作为副矿物常见于酸性岩浆岩、沉积岩及中高级变质岩中。赤褐铁矿多呈不规则粒状,少数半滚圆粒状,颗粒大小不均匀,少数表面氧化,其含量主要介于1%~5%,局部地区（白莲以北地区）达到10%~20%。张英利等[22]研究发现赤褐铁矿主要由黄铁矿氧化形成,黄铁矿多为沉积过程中自生形成,不具有源区岩石类型的指示；操应长等[34]认为赤褐铁矿来源于中基性、中酸性岩浆岩及变质岩,流沙港组砂岩中赤褐铁矿呈不规则粒状、半滚圆状,不具有黄铁矿晶体外形,应来源于岩浆岩或变质岩。石榴石为淡绿色,呈不规则状,少数颗粒边缘呈鱼鳞状构造,其含量小于2%,主要分布在花场白莲以北及永安的流一段,石榴石主要赋存于变质岩和岩浆岩中。白钛矿反射光下多为白色,少数黄白色,多呈不规则粒状,少数半滚圆粒状,颗粒大小不均匀,个别表面被氧化,含量介于20%~40%,白莲地区普遍偏高,最高达70%,白钛矿来源于中基性岩浆岩、中酸性岩浆岩、中—低级变质岩及沉积岩[34,48-49]。绿帘石和黝帘石含量一般小于1%,主要来源于中酸性岩浆岩、中低级变质岩[49-50]。磁铁矿主要赋存于中低级变质岩及基性岩浆岩中[34,49],其含量小于5%。
重矿物自身具有稳定性,受风化、搬运和成岩作用影响小,因此来自同一母岩区的各种重矿物之间必然存在内在联系,即同一来源的沉积物往往具有相同的重矿物组合特征[34]。聚类分析是多元统计中的一种数字分类方法,是根据样本或变量之间的相似程度或亲疏把它们进行逐步分类的方法[34,51],分为Q型和R型聚类分析。本文首先对福山凹陷15口井按流三段、流二段及流一段进行Q型聚类,将某一层段特征相同或相近的样品视为同一期次物源,每一个样本群代表某一期次或某一母岩类型的沉积物供给[34],然后应用R型聚类将同一期次不同类型重矿物之间的亲疏关系进行组合,获得来自不同母岩区的重矿物组合类型（图5）。
图 5 福山凹陷流沙港组重矿物Q型聚类和R型聚类谱图
Figure 5. Q⁃and R⁃type cluster spectrograms of heavy minerals in Liushagang Formation, Fushan Sag
由流三段重矿物Q型聚类和R型聚类谱图可知,福山凹陷流三段沉积时,源区母岩岩性组合或物源区发生了一定的变化。美台地区流三段（以M4井为例,图5a）沉积期时,存在两期不同母岩类型的沉积供给或存在两期不同物源供给,第一期重矿物组合为Ⅰ3类和Ⅰ4类,第二期期重矿物组合为Ⅱ1类和Ⅰ4类；花东、白莲地区流三段沉积时源区母岩类型相似,仅为岩性组合的变化,均为Ⅰ类,但重矿物组合存在一定的差异,以HD1-2、HD6-1、L23为例（图5b~d）,花东地区重矿物组合为Ⅰ1类、Ⅰ3类和Ⅰ4类；白莲地区重矿物组合为Ⅰ2类和Ⅲ4类。
流二段重矿物组合与流三段相比,白莲地区源区母岩性质发生了较大的变化,重矿物组合除了Ⅰ类,还存在Ⅲ类重矿物组合（图5e,f）。Ⅰ类重矿物也存在一定的差异,流二段Ⅰ类重矿物主要为Ⅰ3类和Ⅰ4类。
流一段重矿物组合与流三段、流二段存在较大的差异（图5g~i）。白莲地区流一段重矿物组合除具有流二段Ⅰ类重矿物组合,出现了Ⅱ、Ⅲ类重矿物组合,两期重矿物组合差异较大,说明白莲地区流一段沉积时存在两个物源区或同一物源区不同时期母岩岩石组合差别较大；花场东北部的H8井区具有与L2井区相似的重矿物组合特征,该地区可能与L2井区物源相同,花场北部的H7-2井区重矿物组合不仅具有H8、L2井区的特征,还具有永安地区重矿物组合特征,表明该地区受到永安地区和H8、L2井区物源区共同影响。
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Dickinson et al.[52]认为不同大地构造环境的物源区常为盆地提供不同的碎屑组成,因此可以通过盆地内砂岩碎屑组成追溯源区的构造背景。石英、长石和岩屑等碎屑组分是砂岩的主要组成部分,占比大、分布广,易于在显微镜下鉴定和统计,在追溯和推断物源区构造背景方面具有十分重要的作用[13]。Dickinson[53]利用砂岩碎屑组分编绘了Qm-F-L、Qm-F-Lt以及Qt-F-L、Qm-F-Lt、QpLvLs、QmPK辅助三角图解物源判断模式,在判别克拉通、岩浆弧和旋回造山带3个主要板块构造单元物源区及7个次级构造单元物源区得到广泛应用,并取得了较好的效果[54-58]。Ingersoll[59]认为Dickinson图解只用于三级水流体系,由一二级水流形成的山麓堆积物、冲积扇虽然能较好地保存物源信息,但只能反映局部物源,适用于局部古地理和古构造重建,由一、二级水流汇合成的三级水流在入盆地时形成的三角洲及滨岸环境,其砂岩碎屑组成保留了盆地源区大地构造环境信息,本次研究样品均来源于三角洲和滨岸沉积环境,尽可能还原各区域沉积物物源区的构造环境。
在Qt-F-L三角图解（图6a）中,流沙港组各层段砂岩碎屑组成全部落入再旋回造山带,说明流沙港组各层段沉积物可能来源于板块俯冲带的混杂岩、碰撞造山带的推覆体及前陆隆起[57],母岩多为沉积岩、变质岩及基性—超基性喷发岩[58,60]；Qm-F-Lt图解进一步确定大陆板块物源和强调再旋回造山带物源[61],在Qm-F-Lt三角图解（图6b）上,流沙港组各层段砂岩碎屑成分主要落入石英再旋回带及过渡再旋回带,少量花场地区流三段样品落入了混合区。花场地区流三段砂岩碎屑组分分别落入石英再旋回、过渡再旋回及混合区内,白莲地区流三段砂岩碎屑组分主要落入石英再旋回带,说明花场地区在流三段沉积时具有源区母岩组合复杂或为多物源交汇区；花场、白莲及永安地区流二段砂岩碎屑组分全部落入石英再旋回和过渡再旋回,不存在混合区物源；花场、白莲及永安地区流一段砂岩碎屑组分落入石英再旋回带和过渡再旋回,表明流一段沉积时物源一致或源区母岩组合相似。
在砂岩源区补充Qt-F-L（图7a）和Qm-F-Lt（图7b）判别图,多数点落在大洋组分/大陆组分比率增大的方向,单晶石英远远大于多晶石英,表明流沙港组沉积物可能来源于大洋组分为主的碰撞造山带推覆体及前陆隆起提供的物源。H8—L103—L102一带大洋组分含量高,L2以东地区、J1井区及H2井区具有更高的大陆组分含量,说明H8—L103—L102一带物源主要为以大洋组分为主的再旋回造山带,L2以东地区、J1井区及H2井区可能存在更多的大陆组分再旋回造山带提供的物源,其他层段地区分异不明显。
为进一步确定源区的构造背景,利用Qp-Lv-Ls对流沙港组砂岩源区进行判别,从Qp-Lv-Ls判别图（图7c）可以看出,流沙港组大多数样品落入混合造山带,部分落入火山弧造山带及碰撞缝合线及褶皱—逆掩带,表明流沙港组主要由混合造山带为其提供物源,火山弧造山带、碰撞缝合线及褶皱—逆掩带也有一定的贡献。花场北部及永安地区流三段数据全部落入混合造山带和火山弧造山带,花场南部及L2井区流三段数据全部落入混合造山带及碰撞缝合线及褶皱—逆掩带；H2-H7井区及L2井区流二段数据点多数落在了混合造山带内,少量数据点落在了碰撞缝合线及褶皱—逆掩带内,L104、L103及H8井区流二段多数数据落入混合造山带内,少数据落入火山弧造山带内；除花场南部的H1、H2井流一段数据全部落入火山弧造山带外,其余全部落入混合造山带；Qm-P-K图解（图7d）揭示流沙港组砂岩碎屑物源的重心落在再旋回造山的陆块物源区,具有成熟度和稳定度较高的特征。
晁会霞等[63]认为海南岛是白垩纪青藏涡旋—扭动的砥柱状隆起形成的,海南岛内部地质构造是在原地系统热点砥柱状地质体之上,由外来岩片按抽拉—逆冲—推覆的方式构成的岩片叠置堆垛系统。福山凹陷南部的海南隆起是以外来峰的方式逆冲—推覆在不同岩片之上形成的岩片叠置堆垛系统,福山凹陷东西两侧临高和云龙凸起以原地沉积的白垩系为主,南部物源区是由白垩系之前地层以飞来峰的形式堆垛起来,包含火山弧造山带、褶皱—逆掩带等信息,与源区构造环境分析比较吻合。
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石英阴极发光可能受控于晶体内在的缺陷,这些缺陷取决于石英形成的温度、压力和流体成分等条件[64],因此利用石英发光差异鉴别石英形成环境成为可能[65]。在阴极射线照射下,具有标准成因意义的石英发光颜色类型有3种[66]：1）发蓝色—紫色光的石英来源于深成岩、火山岩或热接触变质岩；2）发红棕、棕色光的石英来源于变质火山岩、变质沉积岩、接触变质岩外带、区域变质岩和再旋回火山岩的自生石英；3）不发光石英是成岩作用过程中形成的自生石英,形成温度一般小于300 ℃。
不同源区的石英阴极发光特征差别很大。流三段碎屑石英主要发紫色—暗紫色光,美台一带存在少量发棕色、棕红色光的石英（图4i,j）,根据Zinkernagel[67]提出石英阴极发光颜色与源岩关系,该类石英主要来源于深成岩、火山岩或热接触变质岩。福山凹陷砂岩中岩屑主要为变质岩,少量中基性岩浆岩、沉积岩及云母,变质岩岩屑主要为石英岩,少量千枚岩,南海北部一带白垩系为紫红色长石石英砂岩及酸性夹中性、中酸性及少量基性陆相火山岩系组成,砂岩中岩屑主要为石英岩[68],因此可以判断流三段源区可能为白垩系地层,石英为白垩纪再旋回石英,也有可能来源于华力西期、印支期、燕山期的火山岩,美台一带源区存在下古生界的变质岩。
花东—白莲一带流二段碎屑石英主要发紫色—暗紫色光（图4k）,表明该地区流二段沉积时物源区为白垩系沉积岩以及华力西期、印支期、燕山期的火山岩。
流一段碎屑石英主要发暗紫红色、棕红色光（图4l）,表明源区除了白垩系沉积岩以及华力西期、印支期、燕山期的火山岩外,还存在大量下古生界的变质岩。
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重矿物组合特征与母岩岩性有着密切的联系,能较好地反映物源区母岩的特征,是了解源区母岩岩性变化的有利线索和指示剂[69-71]。本文利用R型聚类将福山凹陷流沙港组重矿物划分为3大类组合,10个亚类组合,结合重矿物含量、形态、构造及赋存岩性,分析总结出10类母岩岩性组合,分布于流沙港组不同沉积时期不同物源区（表3）。
表 3 福山凹陷流沙港组重矿物组合及母岩
类 亚类 重矿物组合 母岩类型 分布层段 Ⅰ Ⅰ1 金红石+赤褐铁矿+磁铁矿 酸性岩浆岩+变质岩 流三段、流二段、流一段 Ⅰ2 白钛矿+赤褐铁矿+磁铁矿 中酸性岩浆岩+变质岩 流三段、流二段 Ⅰ3 电气石+金红石+赤褐铁矿 中酸性岩浆岩 流三段、流二段 Ⅰ4 锆石+白钛矿+赤褐铁矿 酸性、中酸性岩浆岩+沉积岩 流三段、流二段、流一段 Ⅱ Ⅱ1 金红石+赤褐铁矿+石榴石 变质岩 流三段、流一段 Ⅱ2 电气石+石榴石+磁铁矿 变质岩 流一段 Ⅲ Ⅲ1 金红石+石榴石+电气石+绿帘石+磁铁矿 沉积岩+变质岩 流一段 Ⅲ2 锆石+金红石+赤褐铁矿+石榴石+磁铁矿 沉积岩+中酸性岩浆岩+变质岩 流一段 Ⅲ3 锆石+金红石+电气石 沉积岩+中酸性岩浆岩 流二段 Ⅲ4 锆石+金红石+赤褐铁矿 沉积岩+酸性岩浆岩 流三段、流二段、流一段 流三段砂岩重矿物组合以Ⅰ、Ⅱ类组合为主,源区母岩为岩浆岩、变质岩及沉积岩。美台地区砂岩重矿物组合为Ⅰ3+Ⅰ4+Ⅱ1,源区母岩性组合为酸性—中酸性岩浆岩、变质岩及沉积岩；花东地区砂岩重矿物组合为Ⅰ1+Ⅰ3+Ⅰ4,源区母岩岩性为酸性—中酸性岩浆岩、变质岩及沉积岩；白莲地区砂岩重矿物组合为Ⅰ2+Ⅲ4,源区母岩岩性为沉积岩、酸性—中酸性岩浆岩及变质岩。
流二段沉积时,白莲地区重矿物组合发生了较大的变化。白莲南部重矿物组合为Ⅰ2+Ⅰ3+Ⅰ4+Ⅲ3,源区母岩为酸性—中酸性岩浆岩、沉积岩及变质岩；白莲北部重矿物组合为Ⅰ3+Ⅰ4,源区母岩为酸性—中酸性岩浆岩、沉积岩；花东地区重矿物组合为Ⅰ1 +Ⅰ2,源区母岩为酸性—中酸性岩浆岩、变质岩。
流一段沉积时,白莲地区重矿物组合除了Ⅰ和Ⅲ类外,出现了Ⅱ类组合；花场地区存在两种不同的重矿物组合,一类是花场北部H8井区Ⅰ+Ⅱ组合,与L2井区相似,其源区母岩为中酸性岩浆岩+变质岩；一类是花场北部的H7井区Ⅰ+Ⅲ组合,其源区母岩为沉积岩+中酸性岩浆岩及变质岩,不仅具有H8井区源区母岩特点,还兼顾了永安地区源区母岩特征。
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根据ZTR指数及重矿物组合特征,认为研究区发育3个物源体系（由于北部及西北部缺乏资料,物源情况暂不清楚）,即海南隆起、云龙凸起,海南隆起进一步可划分为多文—龙波及迈澄2个次级物源。
由ZTR指数变化趋势及重矿物组合可以看出（图8）,流三段沉积时有多文—龙波、迈澄及云龙凸起向凹陷提供物源。多文—龙波源区主要向美台提供物源,沉积物重矿物组合为Ⅰ+Ⅱ,其母岩以中酸性岩浆岩、变质岩为主,其次为沉积岩；澄迈源区主要向花场地区提供物源,沉积物重矿物组合与多文—龙波有一定的差异,为Ⅰ类,母岩缺乏变质岩和沉积岩,主要为中酸性岩浆岩；白莲地区重矿物组合为Ⅰ+Ⅲ类,ZTR指数由东往西具有增大趋势,表明白莲地区沉积物来源于云龙凸起,母岩为中酸性岩浆岩、变质岩及沉积岩。
图 8 福山凹陷流三段ZTR指数等值线及重矿物分布图
Figure 8. Distribution of heavy minerals and isoline map of ZTR index in the Third section of Liushagang Formation, Fushan Sag
流二段为福山凹陷主力烃源岩层段,并非主力产层。因此,流二段取心及重矿物资料有限,多集中于花东、白莲地区（图9）。根据ZTR指数变化趋势及重矿物组合,花东、白莲地区物源来自云龙凸起。靠近母岩区的（以L12井为例）白钛矿含量偏高,可达40%,远离物源区（以HD6-1井为例）的锆石含量偏高,可达40%,表明二者母岩岩性组合存在较大的差异,花东地区及白莲北部重矿物组合为Ⅰ类,母岩主要为酸性—中酸性岩浆岩；白莲地区南部重矿物为Ⅰ+Ⅲ类,母岩为中酸性岩浆岩、沉积岩及变质岩。说明流二段沉积时云龙凸起南北出露地层岩性组合存在较大差异。
图 9 福山凹陷流二段ZTR指数等值线及重矿物分布图
Figure 9. Distribution of heavy mineral and isoline map of ZTR index in the Second section of Liushagang Formation, Fushan Sag
流一段沉积时,与流三段物源方向基本保持一致（图10）,但母岩性质发生了较大的变化。接受来自多文—龙波源区沉积物的永安—美台地区重矿物组合为Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ类,母岩为中酸性岩浆岩、沉积岩及变质岩；接受来自澄迈源区沉积物的花场地区重矿物组合为Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ类,母岩为中酸性岩浆岩、沉积岩及变质岩,处于永安、白莲之间地区（如H7-2井区）的重矿物组合具有永安地区的特征,又具有自身的特点,表明该地区受到多文—龙波、迈澄两支物源共同影响；处于花场、白莲之间地区（如H8井区）的重矿物组合具有白莲地区的特征,应为澄迈、云龙两只物源共同影响造成的；白莲地区流一段重矿物组合为Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ类,与流三段、流二段相比,源区变质岩增多。
图 10 福山凹陷流一段ZTR指数等值线及重矿物分布图
Figure 10. Distribution of heavy mineral and isoline map of ZTR index in First section of Liushagang Formation, Fushan Sag
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（1） Qt-F-L及Qm-F-Lt三角图解初步得出流沙港组沉积时源区以大洋组分为主的石英再旋回造山带；Qp-Lv-Ls和Qm-P-K三角图解进一步揭示源区以稳定成熟陆块为主的混合造山带,火山弧造山带、碰撞缝合线及褶皱—逆掩带也有一定的贡献,与海南隆起是以外来峰的方式逆冲—推覆在不同岩片之上形成的岩片叠置堆垛系统的构造背景相吻合。
（2） 福山凹陷流沙港组砂岩重矿物组合可划分为3大类,10个亚类,结合重矿物含量、形态、构造、岩屑成分及石英阴极发光特征等,分析总结出10类母岩岩性组合。流三段砂岩重矿物组合以Ⅰ、Ⅱ类为主,母岩以酸性—中酸性岩浆岩、变质岩为主；流二段砂岩重矿物组合为以Ⅰ、Ⅲ类为主,母岩以酸性—中酸性岩浆岩、沉积岩为主；流一段砂岩重矿物组合为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类,母岩组合为沉积岩及中酸性岩浆岩、变质岩。
（3） 福山凹陷流沙港组沉积时发育2个相对独立的物源,即海南隆起,云龙凸起,海南隆起进一步可划分为多文—龙波及迈澄两个物源。流三段沉积时,美台、花场及白莲地区分别接受来自多文—龙波、迈澄及云龙凸起沉积物,母岩主要为中酸性岩浆岩及变质岩,迈澄源区母岩缺乏变质岩；流二段沉积时,花东及白莲地区接受来自云龙凸起沉积物,母岩为中酸性岩浆岩及沉积岩；流一段沉积时,H7-2井区至永安一带主要由迈澄提供物源,母岩为中酸性岩浆岩、沉积岩及变质岩,H8井区受到澄迈、云龙凸起物源共同影响。
Tectonic Environment, Parent Rock Type and Evolution of Source Area in Liushagang Period, Fushan Sag, Hainan
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摘要: 通过对福山凹陷流沙港组砂岩碎屑组成及Dickinson三角图解分析,揭示了源区主要为稳定成熟陆块的混合造山带,火山弧造山带、碰撞缝合线及褶皱—逆掩带也有一定的贡献,与海南岛以外来峰的方式逆冲—推覆在不同岩片之上形成的岩片叠置堆垛系统的构造背景相吻合。利用Q型和R型聚类划分出源区及不同源区的重矿物组合,结合重矿物含量、形态、构造、岩屑成分及石英阴极发光特征等,认为源区母岩存在10类岩性组合。根据ZTR指数变化趋势及重矿物组合,研究区主要发育云龙凸起和海南隆起两个物源,海南隆起可划分多文—龙波及澄迈两个相对独立的物源。流三段沉积时,美台、花场及白莲地区分别接受来自多文—龙波、迈澄及云龙凸起沉积物,母岩主要为中酸性岩浆岩及变质岩,迈澄源区母岩缺乏变质岩；流二段沉积时,花东及白莲地区接受来自云龙凸起沉积物,母岩为中酸性岩浆岩及沉积岩；流一段沉积时,H7-2井区至永安一带主要由迈澄提供物源,母岩为中酸性岩浆岩、沉积岩及变质岩,H8井区受到澄迈、云龙凸起物源共同影响。Abstract: Through the analysis of sandstone clastic composition and Dickinson triangle diagram of Liushagang Formation in Fushan Sag, it is revealed that the source area is mainly a mixed orogenic belt of stable mature continental blocks, and the volcanic arc orogenic belt, collision suture and fold overthrust belt also contribute to a certain extent, It is consistent with the tectonic setting of the superimposed stacking system of rock sheets formed by thrusting and napping on different rock sheets in the form of external peaks in Hainan Island. According to the Q-type and R-type clustering, the heavy mineral assemblages in the source area and different source areas are divided. Combined with the heavy mineral content, morphology, structure, cuttings composition and quartz cathodoluminescence characteristics, it is considered that there are 10 types of lithologic assemblages in the source rock. According to the variation trend of ZTR index and heavy mineral assemblage, Yunlong uplift and Hainan uplift are mainly developed in the study area. Hainan uplift can be divided into two relatively independent provenances, Duowen-Longbo and Chengmai. During the deposition of the third member of Liuzhou Formation, Meitai, Huachang and Bailian areas received sediments from Duowen-Longbo, Maicheng and Yunlong uplift respectively. The parent rocks were mainly intermediate acid magmatic rocks and metamorphic rocks, while the parent rocks in Maicheng source area lacked metamorphic rocks； During the deposition of the second member of Liushagang Formation, Huadong and Bailian areas received sediments from Yunlong uplift, and the parent rocks were intermediate acid magmatic rocks and sedimentary rocks； During the deposition of the first member of Liushagang Formation, the provenance from well H7-2 to Yong'an is mainly provided by Maicheng, and the parent rock is intermediate acid magmatic rock, sedimentary rock and metamorphic rock. The provenance of well H8 is jointly affected by Chengmai and Yunlong uplift.
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图 1 北部湾盆地福山凹陷位置及地质简图
Figure 1. Location and geological sketch map of Fushan Sag, Beibuwan Basin
Fig.1 
图 3 福山凹陷流沙港组砂岩碎屑成分三角图
Figure 3. Detrital compositional triangles of Liushagang Formation sandstone in Fushan Sag
Fig.3
图 4 福山凹陷流沙港组砂岩碎屑组成及阴极发光特征
Figure 4. Cathodoluminescence characteristics and textures of sandstone from Liushagang Formation in Fushan Sag
Fig.4
图 5 福山凹陷流沙港组重矿物Q型聚类和R型聚类谱图
Figure 5. Q⁃and R⁃type cluster spectrograms of heavy minerals in Liushagang Formation, Fushan Sag
Fig.5
图 8 福山凹陷流三段ZTR指数等值线及重矿物分布图
Figure 8. Distribution of heavy minerals and isoline map of ZTR index in the Third section of Liushagang Formation, Fushan Sag
Fig.8
图 9 福山凹陷流二段ZTR指数等值线及重矿物分布图
Figure 9. Distribution of heavy mineral and isoline map of ZTR index in the Second section of Liushagang Formation, Fushan Sag
Fig.9
图 10 福山凹陷流一段ZTR指数等值线及重矿物分布图
Figure 10. Distribution of heavy mineral and isoline map of ZTR index in First section of Liushagang Formation, Fushan Sag
Fig.10 表 1 福山凹陷流沙港组砂岩碎屑组成
地区 井号 层位 石英/% 燧石/% 长石 岩屑 钾长石/% 斜长石/% 岩浆岩/% 变质岩/% 沉积岩/% 云母/% 花场 H7-2 流一段 50~64/57.2 2~4/2.95 7~13/10 1~2/1.4 3~8/5.8 18~25/22 1~2/1.6 0~2/<1 H8 流一段 37~55/47.6 1~4/2.25 6~14/8.6 1~2/1.4 4~10/7.0 30~42/33.5 0~1/<1 0~1/<1 H1 流三段 58~68/62.4 1.2~3.9/2.3 2.0~4.9/2.7 0~1/<1.0 9.0~11.8/10.9 13~28/18.8 2.0~3.9/2.7 0~1/<1 H5 流三段 56~69/62.7 2~3/2.1 5~7/5.8 0~1/<1.0 12~17/12.95 11~15/12.6 2~4/2.7 0~1/<1 H117 流一段 55~59/56.7 1~2/1.0 7~8/7.67 1~2/1.0 5~7/6.0 22~29/26 1~2/1.5 0~1/<1 HD1-1 流二段 53~60/57.3 2~3/2.67 5~7/5.67 <1.0 14~17/15.0 13~14/13.8 2~6/4.0 0~1/<1 流三段 64~69/66.0 1~2/1.67 5~6/5.8 <1.0 10~13/11.7 10~12/10.8 2~3/2.3 0~1/<1 H2 流一段 60~66/62.7 1.8~2.6/2.0 11~13/12.2 0~1/<1.0 2~4/2.8 13~19/15.4 1.2~2.9/1.8 0.9~11./1.2 流三段 59~68/62.6 1.6~3.8/2.1 3.5~8.9/6.7 0~1/<1.0 4~9/6.5 20~23/21.4 1.2~2.7/1.5 0~1/<1 白莲 L2 流一段 58~68/61.5 1~2/1.5 6~9/7.25 0~1/<1.0 4~7/5.2 20~31/24.8 0~1/<1 0~1/<1 流三段 60~69/64.9 0~1/<1.0 5~9/6.8 0~1/<1.0 5~9/6.4 17~30/23.3 1~2/1.75 0~1/<1 L10 流二段 60~67/61.7 1~3/1.47 8~15/10.2 0~1/<1.0 3~6/4.59 17~23/21.2 1~2/1.46 0~1/<1 L11 流三段 60~69/64.5 1~2/1.54 7~10/8.42 0~1/<1.0 4~5/4.25 15~27/22.56 1~2/1.5 0~1/<1 L12 流二段 52~63/56.9 1~3/1.8 10~18/12.2 0~1/<1.0 4~8/5.9 22~36/25.4 0~1/<1.0 0~1/<1 L23 流二段 63~68/64.7 1~2/1.4 3~5/3.67 0~1/<1.0 4~5/4.3 22~28/25.4 1~2/1.5 0~1/<1 流三段 58~59/58.4 1~3/1.8 3~7/4 0~1/<1.0 4~6/5.0 26~32/29 1~2/1.2 0~1/<1 L25 流三段 55~63/58.9 1~2/1.7 2~5/3.5 0~1/<1.0 6~9/7.25 22~33/26.8 1~2/1.4 0~1/<1 L27 流二段 61~77/69 1~2/1.5 1.5~5/3.3 0~1/<1.0 3~9/6 11~23/17 2~3/2.75 0~1/<1 流三段 61~69/64.6 1~2/1.8 1~5/2.3 0~1/<1.0 5~9/7.6 15~29/21 2~3/2.3 0~1/<1 L103 流一段 45~55/49.4 1~3/1.4 6~10/8 1~3/2 10~12/10.8 20~34/26.7 1~3/1.8 0~1/<1 美台 M4 流三段 70~74/72 2~5/3.3 1~3/1.7 0~1/<1.0 3~6/4.27 15~18/16.9 2~3/2.4 0~1/<1 永安 J1 流一段 53~63/55.6 2~3/2.2 8~10/9.1 0~1/<1.0 5~10/7.6 18~32/24.3 0~1/<1 0~1/<1 流二段 50~57/53.8 2~3/2.3 5~9/6.8 0~1/<1.0 6~9/7.3 22~36/28.7 0~1/<1 0~1/<1 Y8 流一段 47~65/54.8 1~2/1.1 7~11/9.7 0~1/<1.0 4~7/5.0 19~38/28.6 0~1/<1 0~1/<1 
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表 2 福山凹陷流沙港组重矿物组成
地区 井号 层位 重 矿 物 锆石/% 电气石/% 石榴石/% 绿帘石/% 黝帘石/% 磁铁矿/% 赤褐铁矿/% 白钛矿/% 金红石/% 花场 H7-2 流一段 10~20 15~30 0.5~2 0.5~1 0.5~1.0 0.5~1.0 5~15 20~35 5~10 H8 流一段 10~20 15~30 0.5~2 <0.5 <0.5 05~1.0 1~5 20~30 5~10 H117 流一段 10~20 10~15 0.5~1 0 0 5~10 1~5 50~60 5~10 流二段 5~10 5~10 0 0 0 1~2 5~10 15~20 1~5 HD1~2 流三段 15~30 10~20 0 0 0 0.1~1 0~1 30~50 5~10 HD6~1 流二段 20~50 20~30 0 <0.5 <0.5 0.5~1 5~10 30~40 5~10 流三段 20~50 10~15 0 <0.5 <0.5 0.5~1 1~5 30~40 5~10 白莲 L2 流一段 10~20 15~20 0.5~1.0 0 0 <0.5 1~5 20~30 1~5 流三段 20~30 20~30 <0.5 <0.5 <0.5 <0.5 1~5 30~40 5~10 L10 流二段 10~20 10~15 0 0 <0.5 0 5~10 30~50 5~10 L11 流三段 15~25 5~15 0 0 0 <0.5 1~5 30~50 10~15 L12 流二段 10~20 15~25 <0.5 <0.5 0 0.5~1 1~5 25~50 5~10 L23 流二段 10~20 15~20 0 0 0 1~2 1~5 25~50 1~5 流三段 10~20 20~30 0 0 0 0.5~1 1~5 40~50 1~5 L25 流三段 20~30 15~25 0 <0.5 <0.5 1~2 1~5 30~50 1~5 L27 流二段 15~20 1~5 <0.5 <0.5 0 1~5 1~5 50~60 5~15 流三段 5~15 1~5 0 0 0 1~5 1~5 50~70 5~15 L102 流一段 10~20 10~20 1~2 0 0 1~2 1~5 50~60 5~10 L103 流一段 10~20 10~20 2~10 0 0 <0.5 5~15 40~60 5~10 L104 流一段 10~15 1~5 1~5 0 0 1~2 10~20 50~60 5~10 美台 M4 流三段 10~20 10~20 0.5~1 0 0 0 1~5 30~50 5~15 永安 Y2 流一段 10~20 20~30 1~2 <0.5 <0.5 0.5~1 1~5 20~30 5~10 Y8 流一段 10~20 10~20 0.5~1.5 <0.5 0 1~5 1~5 40~60 5~10
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表 3 福山凹陷流沙港组重矿物组合及母岩
类 亚类 重矿物组合 母岩类型 分布层段 Ⅰ Ⅰ1 金红石+赤褐铁矿+磁铁矿 酸性岩浆岩+变质岩 流三段、流二段、流一段 Ⅰ2 白钛矿+赤褐铁矿+磁铁矿 中酸性岩浆岩+变质岩 流三段、流二段 Ⅰ3 电气石+金红石+赤褐铁矿 中酸性岩浆岩 流三段、流二段 Ⅰ4 锆石+白钛矿+赤褐铁矿 酸性、中酸性岩浆岩+沉积岩 流三段、流二段、流一段 Ⅱ Ⅱ1 金红石+赤褐铁矿+石榴石 变质岩 流三段、流一段 Ⅱ2 电气石+石榴石+磁铁矿 变质岩 流一段 Ⅲ Ⅲ1 金红石+石榴石+电气石+绿帘石+磁铁矿 沉积岩+变质岩 流一段 Ⅲ2 锆石+金红石+赤褐铁矿+石榴石+磁铁矿 沉积岩+中酸性岩浆岩+变质岩 流一段 Ⅲ3 锆石+金红石+电气石 沉积岩+中酸性岩浆岩 流二段 Ⅲ4 锆石+金红石+赤褐铁矿 沉积岩+酸性岩浆岩 流三段、流二段、流一段
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