0 引言
珠江口盆地白云凹陷位于南海北部陆缘深水区，是我国深水深层油气勘探的重要区域之一。古近系恩平组沉积时期物源体系复杂，受多个周缘隆起及凹陷内部物源共同供给，沉积体系时空迁移显著，优质砂体的展布受构造-可容空间、相对海平面变化及物源供给等多因素耦合控制。在无井少井、深层地震分辨率受限的条件下，恩平组不同物源的沉积贡献与沉积体系演化过程难以被有效约束，导致深水储层分布预测不确定性较大，制约后续勘探部署与目标优选[5]。
为有效预测深水盆地规模沉积储层分布特征并降低勘探风险，源—汇系统分析已成为沉积学与盆地分析的重要方法，为认识盆地沉积充填过程提供整体思路和关键手段[6-7]。然而，在白云凹陷恩平组这类深时、多物源以及深水深层的复杂情景下，传统单物源的源—汇系统分析方法面临诸多局限：地层记录的不完整性易导致长期沉积速率的估算出现偏差[8-9]；示踪矿物和地球化学指标存在多解性，增大物源判别不确定性[10-12]；以静态资料为基础的方法难以重建沉积过程的动态演化特征[13-15]。例如，在无井或少井且深层地震分辨率低的条件下，各物源沉积贡献难以区分，低勘探程度深水区储层分布预测难度显著增大。同时，深时地层记录的不连续性也会影响沉积速率和盆地充填过程的定量刻画，传统方法难以捕捉沉积体系对构造活动与气候变化等外部驱动的响应。因此，亟需发展能够在资料受限条件下重建多物源沉积体系时空演化并服务于储层预测的定量方法。
地层正演模拟（Stratigraphic Forward Modeling，简称SFM）通过对沉积物释放、搬运与沉积过程进行参数化模拟，能够动态重现从物源区到沉积汇区的完整沉积过程，可在一定程度上弥补地层记录不完整造成的信息缺失，并提高源—汇过程表征的时空分辨率[16-18]。近年来，SFM在复杂源—汇系统研究中的适用性不断得到验证，可捕捉传统方法难以识别的高频沉积变化，从而更全面地揭示沉积过程对外部驱动因素的响应细节[19]。不过，针对深时多物源体系，各物源沉积贡献的动态追踪与定量归因仍缺乏一套可直接操作的分析流程：现有研究多侧重沉积相带与砂体展布的模拟对比，难以对不同时期、不同物源的贡献进行高分辨率量化。SFM模型内置的“时空物源标签”功能为解决上述问题提供了可能，可为不同物源的沉积物赋予唯一标记并进行追踪，从而为多物源贡献的定量解析提供支撑。
基于此，本文以珠江口盆地白云凹陷古近系恩平组为研究对象，将构建三维SFM模型并开展系列定量模拟，重建复杂多物源供给格局下恩平组沉积充填的演化过程，进而探讨沉积体系演化及潜在优质储层分布的控制因素。研究旨在为无井或少井、深层地震分辨率受限的深水区储层预测提供可操作的方法支撑，并为南海北部陆缘深水盆地充填演化研究及深水深层油气勘探提供参考。
1 区域地质背景与源—汇系统地质模型
1.1 区域构造与沉积背景
珠江口盆地构造格局整体呈现南北分带、东西分块的特征（见图1a），具有典型的被动陆缘盆地结构[20-21]。白云凹陷位于盆地南部，自古近纪以来持续沉降，为大型洼陷，盆地结构上表现出北部较浅、南部较深的特征。由于新时代的差异沉降作用，在凹陷内部形成了北部缓坡带和南部陡坡断阶带[22-26]。白云凹陷周缘的番禺低隆起、云开低凸起和东沙隆起等构造高地是恩平组沉积时期的主要物源区（见图1b）。多条水系由这些隆起区向凹陷内部输送碎屑物质，发育辫状河三角洲沉积雏形[27-28]。同时，白云凹陷东缘自始新统文昌组沉积末期隆起为相对高地，有力阻断了来自盆地东侧的物源进入。构造沉降过程直接塑造了盆地古地貌格局，并影响沉积物分布范围、地层厚度变化趋势及物源供给的强度与时序。
1.2 恩平组源—汇格局演化认识
恩平组沉积晚期，源—汇体系发生根本转变（见图2c）。盆地构造活动趋于平缓且区域海侵加强，周缘隆起普遍受到侵蚀夷平并逐渐被海水淹没；北部番禺低隆起开始接受沉积，白云凹陷与北侧相邻洼陷贯通连通。凹陷西北缘出现一条贯穿番禺低隆起的大型古河谷，远端古珠江沿此通道大规模进入盆地[27,33]。盆地由封闭的湖盆演变为开阔的浅海环境，北部缓坡带发育大型辫状河三角洲沉积体系。该三角洲持续向盆地中心方向进积推进，至恩平组沉积末期其三角洲前缘已推进至凹陷南缘附近[25,34]。恩平组上段沉积期与早期近源、小规模多物源格局截然不同：沉积中心明显北移至北部缓坡一带，大量远源碎屑持续输入使沉积模式转变为远源主导的进积充填。该阶段盆地内形成大面积向上超覆的前积砂体序列，即持续进积扩展的巨型前积三角洲体系。
尽管重矿物组合和碎屑锆石测年等分析为白云凹陷恩平组源—汇体系演化提供了初步认识，但仍存在重要局限亟待突破。①在复杂多物源条件下，单一碎屑矿物指标或锆石年龄谱难以精准区分不同物源的混合贡献，只能间接推断主导物源，无法定量刻画各物源的相对贡献。②由于深水区钻井稀少且深层地震分辨率有限，传统分析方法难以捕捉源—汇系统动态演化的完整过程，优质储层的时空分布难以明确。这些不足显著增加了对白云凹陷深水区古近系恩平组沉积充填过程和储层预测的不确定性。因此，有必要引入地层正演模拟等定量手段对源—汇系统进行动态重建，以弥补传统方法不足，并为低勘探程度深水区优质砂体的分布预测与井位优选提供一定的约束。
2 地层正演模拟方法与模型构建
2.1 地层正演模拟技术（SFM）流程
如图3所示，基于地层正演模拟的源—汇系统定量分析包括以下步骤：①沉积体系地质模型的建立。在充分分析地质和勘探资料的基础上，建立真实反映物源区-搬运区-沉积汇区动态耦合关系的三维地质模型，并对研究区沉积体系的构造-沉积演化进行定性分析。②关键参数的获取。确定模型初始古地貌形态、主要物源位置及沉积物供给特征，以及构造隆升/沉降、气候变化、相对湖平面升降等外部驱动参数。③沉积正演模拟。选择合适的SFM程序，输入上述参数进行沉积过程数值模拟。不同SFM算法各有侧重，应根据研究需求选取[16,18,35]。例如，pyBadlands开源模型耦合地表扩散和沉积物输运过程，可有效模拟大尺度盆地侵蚀-沉积演化[36-37]。综合考虑本区伸展断陷背景、物源多样和湖盆向浅海过渡等特征，本研究选用了可耦合水动力搬运和基准面变化的三维SFM程序。④模拟结果校验。将模型输出的地层厚度、沉积相等与地震剖面、测井及露头/岩心等实测资料对比，评估模型对关键沉积特征的重现情况。通过以上流程，可利用有限地质信息重构沉积物从物源区经搬运区至沉积汇区的完整迁移—沉积过程，并获得精细的三维地层充填模型。
2.2 多物源时空标签方法
基于合理构建的SFM模型，利用模型内置的“时空物源标签”功能，可精细追踪并定量解析多物源沉积贡献。其核心思想是在数值模拟中为沉积物赋予含时间和物源信息的唯一标签，使每一时期、每一物源的供给过程都在地层记录中留下可识别的标记[38]。具体而言，在不改变模型沉积动力学过程的前提下，将多个物源在不同时间段轮流注入模型，并给予各时间段沉积物不同标签（即物源“指纹”），由此建立时间-物源的对应关系。借助这一机制，可以区分盆地中来源不同、时代各异的沉积物，为定量评估各物源的相对贡献提供依据。利用时空物源标签建立的多物源模型，可直观揭示复杂多物源叠加条件下沉积体系的源—汇演化特征，显著提升源—汇分析的时空分辨率。
2.3 模拟方案设计与参数设置
本研究以珠江口盆地白云凹陷古近系恩平组为对象开展源—汇系统地层正演模拟。模拟的地质时间跨度为距今33.9~39.0 Ma，对应恩平组主要沉积时期。为便于与实际地层划分对比，并突出源—汇体系演化的阶段性特征，本文将模拟过程划分为早期、中期和晚期3个阶段，分别代表恩平组沉积的早、中、晚期，整体上对应恩平组下段、中段、上段沉积期。
基于研究区的地质背景认识，首先建立恩平组源—汇体系演化的地质模型（见图2），为正演模拟提供初始约束。已有研究表明，恩平组沉积早期盆地整体为近源多入口供给格局，沉积中心位于凹陷内部；沉积晚期，北部远源供砂逐渐成为主导，物源供给演变为单一远源模式，沉积中心明显北移至凹陷北部。这一演化导致盆地内形成多期进积叠置的三角洲前缘砂体序列（即大型进积三角洲体系）。结合有限钻井、地震资料以及上述地质认识和文献数据，本研究恢复了恩平组沉积初期（距今约39 Ma）的盆地古地貌格局。结果显示，白云凹陷周缘隆起环绕、中央为低洼湖盆（见图5）。西部、西北部和北部隆起区为主要物源区，多条水系将物源物质汇入盆地，形成辫状河三角洲雏形；东部边缘因早期沉积充填且边界断层活动减弱逐步隆起，成为次级物源区，在一定程度上影响了后续沉积中心迁移和砂体展布[27,32,39]。上述古地貌格局与地质模型分析结果（见图2）基本一致，反映出恩平组源—汇体系由近源多物源供给向远源单一供给转变的演化趋势。
分时段轮替控制西部、西北、北部3大物源区的供给强度，设置时间标签，使3大物源区依次轮流成为各阶段的主要物源（即每阶段仅允许一处物源高强度供给，其余物源维持低强度背景供给）。该方案模拟了物源供给由早期周缘多点近源逐渐转变为晚期北部单一远源主导的演化趋势，与地质证据揭示的恩平组物源格局变化一致。通过标签示踪，可动态追踪不同来源沉积物的迁移路径和沉积范围，模型因此能够定量评估各物源的沉积贡献率。
在上述古地貌、可容空间驱动及物源供给方案约束下，建立三维SFM模型并开展白云凹陷沉积过程的数值模拟。模型输出包括恩平组各段沉积体系的空间展布、厚度演化及物源贡献等三维定量信息。这些连续、数据支撑、过程驱动的认识有效弥补了地质模型的不足。
3 模拟结果与讨论
3.1 恩平组沉积演化模拟结果及有效性验证
将模型模拟的恩平组3段沉积厚度与实测值定量对比（见图6）表明，模型厚度分布与实测总体一致，厚度差异基本在±10%以内，主要沉积中心的位置、厚度分布及变化趋势均得到合理重现。说明模型较为准确地再现了各阶段的厚度分布特征，厚度预测具有较高的可信度。同时，笔者选取研究区一条东西向实测地震剖面AA°进行剖面对比（剖面位置见图2a）。考虑到SFM输出需以可与地震剖面类比的形式展示，本文在与AA°近似平行且位置紧邻的BB°剖面处提取模拟结果。对比结果表明，BB°伪地震剖面与AA°实测地震剖面（见图7a、图7b）在主要界面的相对位置与几何形态上总体一致，沉积体（Ⅰ—Ⅴ期）的展布与叠置关系可实现对应；BB°伪地震剖面显示清晰的前积斜交结构，与实测地震反射特征吻合良好；此外，BB°位置输出的古水深剖面（见图7c）揭示水深随时间的变化趋势，与沉积相带迁移方向一致。这些对比表明模型准确重现了沉积层序的内部结构及垂向演化特征。模型与地震剖面在局部细节虽有少许差异，但属合理范围，不影响整体匹配。综上，模型在厚度和剖面上的良好一致性证明了模拟结果的有效性，为后续分析奠定了可靠基础。
3.2 多物源沉积贡献的时空特征分析
井1和井2的沉积物主要来自物源B，物源A次之，几乎完全由这两物源供给，其余物源贡献可忽略。井1中物源B始终占高比例，多期达到100%，物源A虽偶尔占比超过50%，总体仍明显低于B。井2与井1类似，物源B绝对主导，物源A仅在极少时期略有贡献。井3的沉积物几乎完全来自物源B，多个时期B贡献率达100%，仅在个别时段出现少量的物源A和C贡献，物源D总体较弱，但在距今约36 Ma左右出现阶段性增强。这表明在近物源B区域，物源B凭借区位优势和稳定供给成为绝对主导，其他物源处于次要地位。图8中井1—井3的物源贡献随时间变化曲线几乎为单一颜色（物源B），清楚印证了物源B在大部分沉积时期的主导作用。
相比之下，井4和井5因远离物源B，在早—中期表现出更多元的物源组合。井4中除物源B外，物源C贡献尤为突出，多个时段由物源C完全主导（贡献率100%），物源A在个别时期也达到较高比例（峰值近90%），物源D始终贡献甚微。井5则呈现明显的物源交替，沉积初期由次要物源D完全主导，随后若干时段转由物源A主导，至沉积中后期又重新以物源B为主。整体来看，井5经历了物源A、B、D先后主导的不同时期，物源C仅零星贡献。
这种多物源阶段性交替表明，在盆地远端或邻近次级物源区，物源供给格局易随时间发生转换：当某一主物源供给衰减或中断时，其他物源可在特定阶段成为主要沉积物供应者。同时，不同物源在某些时期可能协同供给（如井4中物源B和C并存，井1和井2中物源A与B共同供给），形成叠加的沉积记录。上述模拟结果定量刻画了各物源供给比例随时间的变化规律，揭示了复杂多物源体系中物源之间竞争、协同与交替的动态机制，为深入理解多物源沉积体系的演化提供了重要参考。
3.3 沉积控制因素与正演模拟法适用性分析
相比基准面升降，构造沉降对沉积体系的影响更为持久直接。盆地构造沉降决定了可容空间创造的速率和格局，进而从根本上控制沉积厚度和相带展布。模型模拟的厚度结果与实测趋势高度吻合（见图6），说明构造沉降控制下可容空间演化是重塑区域沉积格局的关键因素。因此可推断，构造沉降速率高的区域更易长期堆积形成厚层序；而构造抬升或沉降减缓区则可能出现沉积间断或层序变薄。模型定性重现了这种因沉降差异导致的沉积响应规律，相对于海平面变化，构造背景更直接地控制了恩平组的沉积充填过程。
与传统依赖有限静态地质记录推测沉积过程的方法相比，基于物理过程的SFM可连续再现从源区剥蚀、物质输运到汇区沉积的完整演化过程（包括沉积物搬运路径随时间的动态变化），为不完整的地层记录提供连续的时空填充，大幅提高源—汇过程表征的时空分辨率。借助正演模拟，许多传统方法难以识别的高频沉积变化得以捕捉[19]，这种时空动态的精细刻画使我们能够发现以往基于有限实测点难以察觉的细节过程。
针对多物源体系，SFM模型内置的“时空物源标签”机制为不同物源的沉积物赋予唯一标记，实现了各物源沉积物搬运路径和最终沉积位置的显式追踪。模型可直接输出整个盆地各物源沉积物的空间分布及其随时间变化的贡献比例，从而高分辨率定量识别复杂体系中多物源沉积贡献。这一优势有效克服了传统物源示踪因露头、钻井数据稀少及判识指标多解所带来的不确定性和主观干扰。本研究利用多物源标签技术成功厘清了各物源对凹陷不同区域沉积充填的贡献差异，为物源复杂地区的沉积过程分析提供了可靠依据。
此外，地层正演模拟可将构造运动、基准面变化、气候波动等外部驱动集成在统一框架中，研究者能够灵活调节各驱动参数以观察沉积响应，从而有效判别沉积演化的主控因素。这是传统静态地质分析难以实现的。更重要的是，SFM生成的三维沉积数据内部高度自洽：所有地层厚度和相态分布均由统一的物理过程模拟产生，避免了传统拼合零散证据导致的矛盾。
3.4 深水油气勘探启示与正演模拟法应用前景
首先，正演模型成功重现了恩平组各沉积阶段的沉积体系展布，为深水区砂体分布预测提供了依据。尤其在恩平组沉积晚期，模型重建显示北部远端物源进入后，主要沉积中心北移至白云凹陷北部深水区，并发育大规模三角洲前积砂体，沉积范围显著扩大。这一结果与前人提出的恩平组沉积晚期大型三角洲发育特征一致[31]，意味着凹陷北部远离物源的深水区可能存在大面积优质储层砂体，是下一步勘探的潜在重点目标。
其次，模型揭示的多物源交替供给规律对识别隐蔽的岩性油气藏具有指导意义。模拟结果显示，在盆地不同时空位置，次级物源也可能在特定时期主导沉积。例如，远离主物源B的井5所在区域，沉积初期完全由次要物源D供给，形成了一套小规模的孤立砂体。传统以单一物源为假设的分析可能忽略这类由次级物源贡献形成的砂质沉积，但在适当的圈闭条件下（如构造遮挡或岩性尖灭），这些砂体同样可能构成有效的岩性-地层油气藏[25]。
另外，模型体现了物源“竞争”与交替对储层发育的影响：强势物源持续占优时期，沉积物组成和相带展布主要由单一物源控制，所形成砂体的连通性和连续性较高；而在多物源互动阶段，不同来源沉积物间隔叠置，往往形成厚度和分布不均的砂层组合。因此，在实际勘探中，近物源区应重点关注由单一物源长期供给形成的连续厚层砂体；远物源区则需结合高时间分辨率的分期解释，关注多期不同物源砂体交替叠置形成的复合储层。特别是在评价储层物性时，应考虑源区差异导致的组分和粒度分选差异，从而影响储层孔隙度和渗透率。模型提供的定量分源沉积信息有助于评估不同物源沉积单元所构成储层的非均质性。
最后，本文建立的多物源SFM正演模拟方法对深水少井区的勘探部署具有重要应用前景。在勘探程度低的深水区，由于钻井资料有限且深层地震分辨率低，传统沉积相分析和储层预测存在较大不确定性[3]。沉积正演模拟通过融合有限的地震、测井资料校准模型，填补资料空白，提供定量/半定量的沉积过程预测。模型模拟的沉积体系三维展布及其时空演化信息也弥补了实测数据不足，为评价深水区隐蔽的岩性油气藏提供了新技术手段。例如，对于尚未钻探的深水区块，可根据模型预测的沉积厚度高值区和砂体富集区优先部署探井，提高勘探效率并降低风险。同时，模型输出的各物源沉积贡献及其随时间变化，为分析深水区生烃岩与储集体的时空配置关系提供了线索：物源供给格局的改变常伴随沉积环境由富砂向富泥转变，暗示不同阶段生烃潜力和储层发育强度存在差异。
4 结论
本研究提出并验证了一种基于地层正演模拟的源—汇系统动态定量分析方法。在古地貌、构造沉降、基准面变化和多物源供给等约束下建立三维SFM模型，经地震、测井等实测资料校准，合理重现恩平组各沉积阶段的地层厚度分布和沉积格局。利用模型内置的“时空物源标签”技术，为不同物源沉积物赋予唯一标记，实现各物源沉积贡献的精确追踪，建立了源—汇系统动态演化的定量分析框架。
模拟结果揭示了恩平组沉积体系的时空演化特征：早期沉积体系主要受白云凹陷周缘近源多点供给控制；中期随着北部、西北物源供给明显增强，沉积范围逐渐扩张；晚期北部远端古珠江物源大规模进入凹陷，形成广泛展布的三角洲前积砂体。这一演化过程反映出物源供给由近源多点逐渐向北部单一远源集中转变。时空物源标签的定量结果进一步表明，不同时期各物源对不同区域的沉积贡献存在显著差异，为恩平组砂体的时空分布提供了量化依据。
恩平组沉积晚期发育的大型三角洲砂体指示白云凹陷深水区可能广泛存在优势相砂体。这些砂体厚度大、连通性好，是潜在的主要储集层单元。由主、次级物源交替供砂形成的局部砂层组合可能形成隐蔽的岩性油气藏，值得重点关注。模型分析进一步揭示了恩平组砂体形成的主控因素：构造沉降和古地貌主导盆地可容空间与沉积展布，物源供给决定砂体规模与物性，基准面升降仅起次要调制作用。时空物源标签结果表明，近源区常由单一物源长期主导，远源区则表现为多物源交替叠置，易形成复合储层。综上所述，本研究建立的SFM动态定量分析框架为深时源—汇系统的动态演化提供了过程化的定量表征与约束。这一框架为类似低勘探程度深水区的储层预测提供了新的技术思路。