瓊東南盆地南部中新統(tǒng)生物礁的識別

張永貴，宋在超，周小進(jìn)，武 麗，張璽科，冉 靜

(1.中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所， 江蘇 無錫 214151)

瓊東南盆地位于海南島和西沙群島之間，其西以①號斷層與鶯歌海盆地為界，東北以神狐隆起與珠江口盆地珠三凹陷相接(圖1)，是一個新生代發(fā)育的具斷—拗雙層結(jié)構(gòu)的陸緣拉張盆地[1-3]，盆地具兩隆三坳結(jié)構(gòu)，且隆、坳分布呈NE走向。目前勘探主要集中在北部陸架淺水區(qū)，而對處于深水區(qū)的盆地中央坳陷帶和南部隆起帶研究程度較低，尤其是南部隆起帶，尚無鉆井。

1 生物礁形成的地質(zhì)背景

在構(gòu)造演化上，盆地南部深水區(qū)與盆地北部類似，經(jīng)歷了始新世—早漸新世斷陷階段、晚漸新世斷拗轉(zhuǎn)換階段和新近紀(jì)拗陷三大構(gòu)造演化和沉積充填階段。從近年來采集的地震資料分析，中新統(tǒng)梅山組沉積時(shí)期為該地區(qū)的主成礁期。梅山組沉積之前，特別是早古近紀(jì)時(shí)期，構(gòu)造活動導(dǎo)致基底具有較強(qiáng)的活動性，沒有穩(wěn)定的基底，不利于礁體的定植生長。梅山組沉積之后的黃流組—鶯歌海組沉積期以及第四紀(jì)，瓊東南盆地南部處于半深?！詈３练e環(huán)境，沉積速度快，也不利于生物礁的發(fā)育。

生物礁的形成條件與造礁生物的生存環(huán)境相關(guān)。據(jù)前人研究[4-7]，南海海域在晚漸新世—中中新世期間具有良好的成礁古氣候和古海水環(huán)境。鄰近瓊東南盆地南部的XC1井鉆探表明，生物礁地層直接披蓋在前寒武紀(jì)變質(zhì)巖基底之上，自中新世持續(xù)發(fā)育到現(xiàn)代[8]，礁灰?guī)r碳酸鹽巖含量為99%以上，這說明南海西北部海域當(dāng)時(shí)的古海水中酸不溶物的含量很低，整體為碳酸鹽巖沉積環(huán)境。目前，南海南部南沙陸殼地塊和北部西沙陸殼地塊上均發(fā)現(xiàn)了大型的生物礁油氣富集區(qū)，如東納土納盆地L氣田、西北巴拉望盆地Malampaya氣田、珠江口盆地流花11-1油田等。

圖1 瓊東南盆地構(gòu)造區(qū)劃1.盆地界線；2.盆地二級構(gòu)造單元界線；3.(疑似)泥底辟發(fā)育區(qū)；4.預(yù)測生物礁發(fā)育區(qū)Fig.1 Tectonic division of Qiongdongnan Basin

2 生物礁地震響應(yīng)特征

對于瓊東南盆地，鶯9井、YC21-1-2井、BD-1-1井[9]等先后于盆地北部在中新統(tǒng)揭示了砂質(zhì)生屑灰?guī)r、泥灰?guī)r、致密礁灰?guī)r等地層；盆地南部在中新世處于低隆起區(qū)，與大陸物源區(qū)海南島、越南東部主物源區(qū)都相距200～300 km，僅南部樂東隆起可以提供局部碎屑物源，形成了一個遠(yuǎn)離岸線、陸源碎屑沉積作用影響微弱的大型淺水臺地。從地震資料來看，梅山組上部地層呈明顯丘狀反射，具有疑似生物礁的地震響應(yīng)特征。

生物礁一般生長于水下隆起部位，礁體格架多高出其他同期沉積物，具有明顯的沉積地貌隆起特征，在地震響應(yīng)中多表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、相對低頻的波形特征，剖面形態(tài)變化大，如出現(xiàn)丘狀起伏、透鏡狀結(jié)構(gòu)、厚度加大等特點(diǎn)[10-11]。瓊東南盆地南部隆起區(qū)生物礁地震地層反射特征如下：外形呈丘狀、透鏡狀；頂?shù)纵喞^清晰，為強(qiáng)反射界面；內(nèi)部為層狀或雜亂反射；相帶分異明顯，礁后灘相有頂超、下超、前積反射；底部界巖有速度異常造成的下凹現(xiàn)象，上覆界巖見披覆構(gòu)造(圖2)。

從地震波速度來看，砂巖為2 500～4 500 m/s，碳酸鹽巖為4 500～6 500 m/s。研究區(qū)為深水區(qū)，約1 200～1 400 m，梅山組生物礁海底以下埋深1 300～1 600 m，反射速度約為2 900～3 200 m/s；梅山組丘狀地層的波阻抗為(8～10)×106kg/(m2·s)，與LH11-1生物礁波阻抗數(shù)值相近[12]。

梅山組生物礁主要分布于古隆起頂部和翼部，古隆起區(qū)整體為碳酸鹽巖臺地區(qū)，生物礁前發(fā)育厚度較小的臺地斜坡，并向凹陷區(qū)過渡為局限盆地(圖3)。海平面的變化控制生物礁的生長方向和生長范圍，根據(jù)地震剖面反映的信息，研究區(qū)生物礁為西向東，沿斜坡或斷階呈退積式向隆起頂部生長。

3 生物礁與泥構(gòu)造的辨別

關(guān)于梅山組丘狀體的認(rèn)識，一直有泥構(gòu)造和生物礁構(gòu)造的爭論。在本次研究中，筆者試從區(qū)域沉積背景、丘狀體發(fā)育部位以及地震反射特征等方面對兩者加以對比。

3.1 沉積時(shí)期與沉積背景不同

2種體系發(fā)育的沉積時(shí)期不同，沉積背景也不同。泥構(gòu)造又稱泥底辟或泥涌活動，主要發(fā)育于沉降快、沉積厚度大的拗陷構(gòu)造層或凹陷中央部位的斷陷構(gòu)造層中。目前我國發(fā)現(xiàn)的底辟構(gòu)造主要分布在鶯歌海、渤海灣和珠江口盆地[13-16]。此種構(gòu)造形成的地質(zhì)背景具有三大特點(diǎn)：第一，盆地沉降快、沉積厚度大，有大量壓實(shí)剩余流體需要排出，而附近又缺少流體垂向釋放的有效途徑；第二，盆地內(nèi)具有明顯的高壓異常帶，泥底辟構(gòu)造的根部往往起源于這些高壓異常帶；第三，底辟構(gòu)造主要沿構(gòu)造軟弱帶或應(yīng)力集中帶分布。

圖2 瓊東南盆地南部過生物礁地震剖面剖面位置見圖1。Fig.2 Seismic profile across reef, south of Qiongdongnan Basin

圖3 瓊東南盆地南部過生物礁地震波阻抗剖面剖面位置見圖1。Fig.3 Seismic impendence profile across reef,south of Qiongdongnan Basin

鶯歌海組沉積期(5.5～1.64 Ma)，瓊東南盆地沉降幅度大、沉積速度快(圖4)，整個盆地沉積了巨厚層的深水泥巖，為發(fā)育泥底辟構(gòu)造或形成泥涌提供了地質(zhì)條件。在靠近盆地西部邊緣樂東凹陷內(nèi)部，存在大片地震模糊帶，筆者認(rèn)為可能與底辟活動有關(guān)。而梅山組沉積期(16.3～10.5 Ma)，整個盆地構(gòu)造穩(wěn)定，根據(jù)計(jì)算期間最大構(gòu)造沉降量僅50～60 m/Ma，梅山組沉積以后，其總沉降量劇升至250 m/Ma以上。梅山組沉積期的沉積速率相當(dāng)?shù)?，缺乏形成塑性泥巖的地質(zhì)基礎(chǔ)。相反，相對較低的沉降速率和沉積速率則適合生物礁的發(fā)育。

3.2 丘狀體發(fā)育部位不同

生物礁最明顯的地震識別標(biāo)志是在隆起區(qū)形成的丘形反射。目前梅山組發(fā)現(xiàn)的典型生物礁反射均是分布在南部隆起區(qū)，在相鄰凹陷內(nèi)部則沒有明顯的生物礁反射。而研究區(qū)內(nèi)鶯歌海組內(nèi)部的深海泥巖形成的波狀反射或丘形反射則在整個工區(qū)均有分布，且凹陷內(nèi)部更為發(fā)育。

對于研究區(qū)的梅山組地震剖面，具丘狀反射結(jié)構(gòu)的均發(fā)育在低隆起部位，而在凹陷的部位，梅山組表現(xiàn)為平行反射或微丘狀反射，說明當(dāng)時(shí)沉積物對海底地貌敏感，可能是淺水環(huán)境的產(chǎn)物，而并非該區(qū)容易形成泥巖塑性流動的深水環(huán)境；碎屑巖可能為砂巖、粉砂巖甚至垮塌構(gòu)造形成的泥礫、砂礫巖等較粗碎屑巖。

圖4 瓊東南盆地南部沉積速度直方圖Fig.4 Deposition rate histogram, south of Qiongdongnan Basin

3.3 丘狀體反射特征不同

大型泥底辟高度大，刺穿層位多，容易識別。在鶯歌海盆地存在大型高幅度泥底辟，研究區(qū)西側(cè)的樂東凹陷中央地區(qū)，存在地震模糊帶，推測可能與大型泥底辟有關(guān)。一些中低能量，低幅度的泥構(gòu)造外形往往也呈隆起狀，但內(nèi)部和上覆地層呈模糊帶，隱約可見不連續(xù)弱反射，圍巖地層的正常反射在此中斷，在地震剖面上沒有底界面，頂界面不甚清晰，這與生物礁反射有明顯的區(qū)別。研究區(qū)鶯歌海組泥巖也有類似的底辟泥構(gòu)造或泥涌構(gòu)造(圖5)，但是多數(shù)泥巖在地震上為連續(xù)丘狀反射，上界面有多層連續(xù)強(qiáng)反射，且呈現(xiàn)出多層疊加的特征；底界面不清晰，內(nèi)部見弱的層狀反射。整套泥巖整體上均為該反射現(xiàn)象，與生物礁地層不同。

4 結(jié)論

瓊東南盆地南部隆起區(qū)在梅山組沉積期構(gòu)造活動趨于停滯，沉降和沉積速度小，有適合生物礁發(fā)育的古環(huán)境。近來采集的地震資料顯示，中新統(tǒng)梅山組地層存在典型的丘狀反射，底平頂凸，頂?shù)捉缑媲逦?，反射能量?qiáng)，內(nèi)部具前積或雜亂反射，兩翼見上超，頂部為披覆沉積，是生物礁體的成像，初步認(rèn)為該套地層為生物礁建造，主要分布在古隆起上。

參考文獻(xiàn):

[1] 龔再升,楊甲明,楊祖序,等. 中國近海大油氣田[M]. 北京:石油工業(yè)出版社,1997.

[2] 龔再升,李思田,謝泰俊,等. 南海北部大陸邊緣盆地分析與油氣聚集[M]. 北京:科學(xué)出版社,1997.

[3] 李緒宣,朱光輝. 瓊東南盆地?cái)嗔严到y(tǒng)及其油氣輸導(dǎo)特征[J]. 中國海上油氣,2005,17 (1)：127.

[4] 許紅,蔡峰,王玉凈,等. 西沙中新世生物礁演化與藻類的造礁作用[J]. 科學(xué)通報(bào),1999,44 (13)：1435-1439.

[5] 邱燕,王英民. 南海第三紀(jì)生物礁分布與古構(gòu)造和古環(huán)境[J]. 海洋地質(zhì)和第四紀(jì),2001,21(1)：65-73.

[6] 陳平,陸永潮,許紅. 南沙海域第三紀(jì)生物礁層序構(gòu)成和演化[J]. 地質(zhì)科學(xué),2003,38(4)：514-518.

[7] 龔再升. 生物礁是南海北部深水區(qū)的重要勘探領(lǐng)域[J]. 中國海上油氣,2009,21(5)：289-295.

[8] 魏喜,鄧晉福,謝文彥,等. 南海盆地演化對生物礁的控制及礁油氣藏潛力分析[J]. 地學(xué)前緣,2005,12(3)：245-252.

[9] 劉春蘭,馮正祥. 寶島23-1構(gòu)造生物礁地質(zhì)評價(jià)[J]. 中國海上油氣, 2001,15(3):171-175.

[10] Sattler U, Zampetti V, Schlager W, et al. Late Leaching under deep burial conditions: a case study from the Miocene Zhujiang Carbonate Reservoir, South China Sea[J]. Marine and Petroleum Geology, 2004,21(8)：977-992.

[11] Erlich R N, Barrett S F, Guo Baiju. Seismic and geological characteristics of drowning events on carbonate platforms[J]. AAPG Bulletin,1990,74：1523- 1537.

[12] 吳時(shí)國,袁圣強(qiáng),董冬冬,等. 南海北部深水區(qū)中新世生物礁發(fā)育特征[J]. 海洋與湖沼,2009,40(2)：117-121.

[13] 郝芳,李思田,龔再升,等. 鶯歌海盆地底辟發(fā)育機(jī)制與流體幕式充注[J]. 中國科學(xué) D輯,2001,31(6):471- 476.

[14] 何家雄,夏斌,劉寶明,等. 鶯歌海盆地泥底辟熱流體上侵活動與天然氣及CO2運(yùn)聚規(guī)律剖析[J]. 石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2004,26 (4)：349-358.

[15] 王家豪,龐雄,王存武,等. 珠江口盆地白云凹陷中央底辟帶的發(fā)現(xiàn)及識別[J]. 地球科學(xué)——中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),2006,31(2):209-213.

[16] 孫昶旭,崔永剛,羅文生,等. 東營凹陷東營三角洲與中央隆起帶鹽—泥構(gòu)造形成的關(guān)系及其對隱蔽油氣藏勘探的意義[J]. 石油地球物理勘探,2006,41(4):462-467.