東海陸架盆地南部新生代盆地原型及類比與油氣勘探意義

趙汗青 （中海油服物探事業(yè)部數(shù)據(jù)處理解釋中心，天津300451）

李德勇 （中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院，山東 青島266100）

王海平，李春雷，紀中云 （中海油服物探事業(yè)部數(shù)據(jù)處理解釋中心，天津300451）

1 區(qū)域地質(zhì)

東海陸架盆地南部位于東海大陸架南側(cè)，屬于東海陸架盆地的一部分，構(gòu)造單元可劃分為西部坳陷帶、中部隆起帶和東部坳陷帶，呈現(xiàn) “四凹兩凸”的構(gòu)造樣式?！八陌肌卑óT江凹陷、閩江凹陷、基隆凹陷和彭佳嶼凹陷4個負向構(gòu)造單元；“兩凸”是指雁蕩低凸起和漁山東低隆起2個正向構(gòu)造單元 （圖1）。區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜，新生代以來經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動，屬典型斷－坳原型疊加的復(fù)雜改造型殘留盆地，新生界油氣勘探潛力較大［1］?，F(xiàn)今，殘留盆地的表象已不能完全表征盆地的各個發(fā)育階段，依靠其做出的判斷也會直接影響油氣勘探的成敗。因此，探討其盆地原型，并與成熟探區(qū)同類型盆地油氣成藏條件進行類比，具有重要的現(xiàn)實意義。

圖1 東海陸架盆地南部構(gòu)造分區(qū)圖

2 新生代盆地原型演化及分類

東海陸架盆地南部演化可以分為中生代及新生代2大旋回?；诂F(xiàn)有的地震資料解釋、沉積物源分析及巖漿巖時空分布等證據(jù)，國內(nèi)學(xué)者對中生代盆地原型及演化尚存爭議，但對新生代盆地原型主要為弧后引張盆地的認識則較為統(tǒng)一［2，3］。晚白堊世之后，研究區(qū)在中生代殘留盆地的基礎(chǔ)上，太平洋板塊俯沖產(chǎn)生上涌熱幔柱的背景下，地殼上部發(fā)生張性拉裂，為裂谷型斷陷盆地的形成提供了有利條件［4］，盆地原型演化進入會聚環(huán)境俯沖背景下的弧后擴張期［5，6］。隨著裂陷中心由西向東逐漸遷移，東海陸架盆地南部進入鼎盛形成期，引張的弧后盆地發(fā)育了巨厚的古近系和新近系沉積，形成了現(xiàn)今盆地油氣勘探層系以新生界為主的格局。

筆者結(jié)合區(qū)域構(gòu)造背景分析，同時運用平衡剖面技術(shù)，將東海陸架盆地南部新生代盆地原型演化劃分為如下3個階段。

2．1 裂陷－斷陷期與箕狀、雙斷盆地

古新世～始新世，在太平洋板塊、歐亞板塊和印度板塊相互作用及其伴生的深部地質(zhì)作用影響下，中國東海陸架區(qū)南部處于右旋張扭裂陷構(gòu)造環(huán)境［7］。古新世，東海陸架盆地南部裂陷中心位于西部坳陷帶［8］，形成 “東斷西超”的箕狀結(jié)構(gòu) （圖2、3）。

圖2 東海陸架盆地南部二維地震測線AA’平衡剖面

始新世，太平洋板塊由斜向俯沖轉(zhuǎn)為NWW向垂向俯沖，歐亞板塊東南緣遭受強烈擠壓，同時印度板塊和歐亞板塊南緣也發(fā)生碰撞擠壓，使得研究區(qū)處于右旋張扭應(yīng)力場中。太平洋俯沖板塊因菲律賓海板塊的生長而逐漸后撤［9］，裂陷中心向東遷移，盆地范圍向東擴展，在基隆凹陷形成了厚達萬余米的裂陷充填。盆地兩側(cè)受斷裂控制明顯，為 “雙斷結(jié)構(gòu)”盆地 （圖2、3）。而此時，受擠壓作用控制，區(qū)內(nèi)西部坳陷帶全面隆褶回返，進入拗陷階段并開始遭受剝蝕。該時期，東海陸架盆地南部處于熱脹－拉伸構(gòu)造－熱體制下的裂陷－斷陷期。

圖3 東海陸架盆地南部二維地震測線BB’平衡剖面

2．2 拗陷－反轉(zhuǎn)期與坳陷－反轉(zhuǎn)盆地

始新世～漸新世，區(qū)內(nèi)西部坳陷帶在始新世首先進入拗陷階段。漸新世，亞洲西部的特提斯構(gòu)造域從碰撞開始向隆起轉(zhuǎn)化，太平洋板塊南側(cè)洋脊俯沖于歐亞板塊日本本州島，使得組成日本海西南部海盆的外緣島弧帶 （大和脊）拉裂，形成本州海盆。同時南海啟動擴張，菲律賓海板塊消亡。以上3方面原因使東海陸架盆地區(qū)域莫霍面停止上拱，斷陷不再發(fā)育，在熱縮－下拗構(gòu)造－熱體制下全面轉(zhuǎn)化為坳陷。東部坳陷帶則由原來的 “雙斷結(jié)構(gòu)”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?“東斷西超”的單斷箕狀樣式 （圖2、3）。

東海陸架盆地南部東、西2個坳陷帶的反轉(zhuǎn)作用并不明顯，相對來說，西帶強于東帶。東、西兩帶的反轉(zhuǎn)階段有所不同：西部坳陷帶，在中晚始新世受到1次擠壓反轉(zhuǎn)，使得平湖組和花港組地層剝蝕殆盡，該次構(gòu)造反轉(zhuǎn)可能與東部坳陷帶玉泉運動為同一期構(gòu)造運動 （主要形成T03不整合面），只是在時間上略有差別；東部坳陷帶基隆凹陷內(nèi)，反轉(zhuǎn)構(gòu)造基本不發(fā)育，僅在南部個別地震測線T03界面發(fā)現(xiàn)了不甚典型的反轉(zhuǎn)削截現(xiàn)象，表明東部坳陷帶可能只在漸新世遭受了微弱的構(gòu)造反轉(zhuǎn)作用。該時期，東海陸架盆地南部由熱脹－拉伸轉(zhuǎn)變?yōu)闊峥s－下拗構(gòu)造－熱體制下的拗陷－反轉(zhuǎn)期。

2．3 區(qū)域沉降期與被動陸緣盆地

中新世～上新世以來，隨著菲律賓海板塊消亡、太平洋俯沖板塊帶持續(xù)向東后退，弧后擴張區(qū)也向東遷移，東海陸架盆地整體進入了調(diào)整沉降階段。沖繩海槽不斷拉開，琉球島弧帶和釣魚島隆褶帶分別位于其東、西兩側(cè)，沖繩海槽變?yōu)楝F(xiàn)今的弧后斷陷盆地。沖繩海槽盆地擴張，導(dǎo)致東海陸架盆地褶皺回返，形成T01區(qū)域性角度不整合面。更新世之后，開始出現(xiàn)全球海平面上升，海水逐漸淹沒，形成東海陸架區(qū)。該時期，東海陸架盆地全面處于熱縮－下拗構(gòu)造－熱體制下的區(qū)域沉降期，形成了廣義的東海被動陸緣盆地 （圖2、3）。

3 盆地原型類比分析及油氣勘探意義

由上述對研究區(qū)新生代盆地原型演化及分類的探討可知，東海陸架盆地南部主要是裂谷斷陷盆地（熱脹－拉伸構(gòu)造－熱體制控制下）與坳陷盆地 （熱縮－下拗構(gòu)造－熱體制控制下）原型疊加而成。通過與油氣勘探程度相對較高的同類型盆地原型類比，探討其疊加過程中油氣成藏條件，有助于預(yù)測研究區(qū)內(nèi)有利油氣富集區(qū)帶，指導(dǎo)油氣勘探。

3．1 渤海灣復(fù)式盆地

渤海灣復(fù)式盆地位于華北東部，由古近紀多次張裂斷陷原型和新近紀坳陷原型疊加而成，包含遼河、冀中、黃驊、濟陽、渤中、臨清等6個斷陷，面積約20×104km2。渤海灣復(fù)式盆地具有與東海陸架盆地南部相類似的斷－坳疊加盆地原型，且油氣勘探程度相對較高。其快速下沉的半地塹式箕狀斷陷和塊斷式地塹發(fā)育巨厚的沉積充填［8］，有機質(zhì)含量豐富，生油潛力巨大，較高的地溫場也促進了油氣的快速生成和運移。新生代以來，盆地內(nèi)絕大多數(shù)富生烴坳陷斷－坳繼承性疊加良好，斷裂活動及差異性沉降形成的各種類型圈閉均早于生油氣高峰期［10］。盆緣的碎屑物質(zhì)供應(yīng)及各種成巖次生變化形成了良好的儲集砂體。坳陷期原型疊加之后，“斷－坳繼承性疊加”使油氣開始大量生成、運聚、成藏，形成了時空上的優(yōu)越配置關(guān)系，使其成為我國繼大慶油田之后的又一個大型油氣聚集區(qū)。

渤海灣復(fù)式盆地也存在非繼承性斷－坳疊加盆地，即早期斷陷、后期強烈反轉(zhuǎn)抬升的凹陷。如冀中廊固凹陷，沙河街組四段 （Es4）、沙河街組三段下亞段 （EsL3）生油層在東營組后期開始進入生烴門限，后經(jīng)抬升剝蝕，停止生油，直到明化鎮(zhèn)組末期才再次進入生油期 （二次生油）［11］。該類早凹、中衰、上疊坳陷原型油氣生成量小，破壞嚴重，保存條件差［6］。故盆地原型發(fā)育程度及 “斷－坳疊加”結(jié)構(gòu)的好壞直接影響了油氣的富集程度。

3．2 東海陸架盆地南部

東海陸架盆地南部垂向上整體包括裂陷－斷陷構(gòu)造層、坳陷－反轉(zhuǎn)構(gòu)造層及披覆構(gòu)造層共3部分。由于 “東西分帶”的特點，導(dǎo)致其在不同區(qū)域構(gòu)造部位，由不同時代的盆地原型，以不同的方式并列疊加。斷－坳疊加方式的差異造成了西部、東部坳陷帶具有不同的油氣成藏條件和生烴演化過程。

1）西部坳陷帶：區(qū)域性發(fā)育了古新統(tǒng)月桂峰組 （E1y）、靈峰組 （E1l）和明月峰組 （E1m）共3套烴源層，其中E1y是最主要的生烴層系。E1l及中始新統(tǒng)溫州組 （E2w）下部廣泛分布的淺海相泥巖為蓋層［12］。西部坳陷帶屬非繼承性斷－坳疊加結(jié)構(gòu)，即早凹、中衰、上疊的疊加盆地原型。椒江－麗水凹陷晚始新世～漸新世沉積間斷期達15～20Ma，其特殊的盆地疊加樣式使烴源巖的生烴過程被阻斷，早期的原生油藏被大量破壞。進入穩(wěn)定沉降階段后，中新統(tǒng)和上新統(tǒng)披覆沉積層厚度僅有1000m左右，導(dǎo)致盆地油氣生成總量少、圈閉保存條件差，直接影響了油氣的富集。

2）東部坳陷帶：基隆凹陷雖無鉆井揭示，但類比于西湖凹陷，主力生烴巖系為平湖組 （E2p）暗色泥巖和煤層，具有煤系生烴的特點。主要發(fā)育了E2p自生、自儲、自蓋的儲蓋組合，及以漸新統(tǒng)花港組 （E3h）上部與中新統(tǒng)龍井組 （N1l）下部發(fā)育的偏泥地層為主要蓋層，E3h砂巖為儲層的儲蓋組合。東部坳陷帶屬繼承性斷－坳疊合結(jié)構(gòu)，期間未受大規(guī)模的構(gòu)造運動破壞?；“枷莸倪B續(xù)性斷－坳疊加對油氣的生成和保存非常有利，與渤海灣復(fù)式盆地中繼承性斷－坳原型疊合發(fā)育的富生烴坳陷類似，具廣闊的油氣勘探前景。

4 結(jié)論

1）東海陸架盆地南部新生代盆地原型可以分為3個階段：古新世～始新世的熱脹－拉伸構(gòu)造－熱體制下的裂陷－斷陷期、始新世～漸新世的拗陷－反轉(zhuǎn)期、中新世～上新世的區(qū)域沉降期。其中，后2個階段均受控于熱縮－下拗構(gòu)造－熱體制。

2）通過與渤海灣復(fù)式盆地類比，認為區(qū)內(nèi)東部坳陷帶繼承性的斷－坳疊合結(jié)構(gòu)較西部坳陷帶非繼承性的斷－坳疊合結(jié)構(gòu)更具有廣闊的油氣勘探前景。

［1］張錦偉，趙汗青，傅志飛 ．東海陸架盆地南部構(gòu)造演化及對油氣的控制作用 ［J］．海洋石油，2011，31（2）：8～12．

［2］馮曉杰，蔡東升，王春修，等 ．東海陸架盆地中新生代構(gòu)造演化特征 ［J］．中國海上油氣 （地質(zhì)），2003，17（1）：33～37．

［3］楊長清，楊傳勝，李剛，等 ．東海陸架盆地南部中生代構(gòu)造演化與原型盆地性質(zhì) ［J］．海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì)，2012，32（3）：105～111．

［4］鄭求根，周祖翼，蔡立國，等 ．東海陸架盆地中新生代構(gòu)造背景及演化 ［J］．石油與天然氣地質(zhì)，2005，26（2）：197～201．

［5］張渝昌 ．動態(tài)的盆地和石油——從盆地原型系統(tǒng)的組合例解油氣的形成和分布 ［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2010．44～77．

［6］張渝昌 ．中國含油氣盆地原型分析 ［M］．南京：南京大學(xué)出版社，1997．

［7］任建業(yè)，李思田 ．西太平洋邊緣海盆地的擴張過程和動力學(xué)背景 ［J］．地學(xué)前緣，2000，7（3）：203～213

［8］許薇齡，樂俊英 ．東海的構(gòu)造運動及演化 ［J］．海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì)，1988，8（1）：9～19．

［9］許浚遠，張凌云 ．西北太平洋邊緣新生代盆地成因 （上）：成盆機制述評 ［J］．石油與天然氣地質(zhì)，2000，21（2）：94～98．

［10］胡見義 ．渤海灣盆地地質(zhì)基礎(chǔ)與油氣富集 ［M］．北京：石油工業(yè)出版社，1990．

［11］梁狄剛 ．冀中坳陷油氣的生成 ［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2000．

［12］陳志勇，吳培康，吳志軒 ．麗水凹陷石油地質(zhì)特征及勘探前景 ［J］．中國海上油氣 （地質(zhì)），2000，14（6）：384～391．