北部灣盆地裂陷期構(gòu)造及演化特征

張智武 （中海石油 （中國）有限公司，北京100010）

劉志峰，張功成，趙志剛，徐建永 （中海油研究總院，北京100027）

北部灣盆地位于我國南海北部灣海域，面積約3．98×104km2（圖1）。北部灣盆地是一個新生代陸內(nèi)裂谷盆地［1］，經(jīng)歷了古近紀(jì)裂陷和新近紀(jì)裂后熱沉降兩個大的演化階段，并形成了 “下斷上坳”的雙層結(jié)構(gòu)，其古近系和新近系之間呈區(qū)域性角度不整合接觸。古近紀(jì)是盆地主要裂陷期［2，3］，又可分為3期裂陷幕，其中第1裂陷幕為古新世，第2裂陷幕為始新世，第3裂陷幕為漸新世。

圖1 北部灣盆地構(gòu)造單元劃分及主干斷裂分布圖

北部灣盆地經(jīng)過近50年的油氣勘探，在其中找到了大量油氣，但這些油氣主要都集中在潿西南凹陷內(nèi)，其他凹陷內(nèi)發(fā)現(xiàn)的油氣較少，有的凹陷至今尚無油氣發(fā)現(xiàn)。研究旨在從構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的角度，對盆地內(nèi)的凹陷類型、斷層特征、構(gòu)造演化特征進(jìn)行分析和總結(jié)，并指出有利于形成富生烴凹陷的構(gòu)造演化階段、凹陷類型等，以期對該區(qū)今后的油氣勘探起到參考和借鑒作用。

1 盆地構(gòu)造特征

以古近紀(jì)裂陷期形成的構(gòu)造格局為依據(jù)，自北向南可將北部灣盆地劃分為北部坳陷、企西隆起和南部坳陷。其中北部坳陷包括潿西南凹陷、海中凹陷和潿西南低凸起；南部坳陷包括烏石凹陷、邁陳凹陷、海頭北凹陷、福山凹陷、雷東凹陷和徐聞凸起、流沙凸起。北部灣盆地具有 “下斷上坳”、“下陸上?！钡臉?gòu)造和沉積特征，其古近系主要為裂陷，沉積了一套陸相沉積物，沉積的地層包括長流組（E1c）、流沙港組 （E2l）和潿洲組 （E3w）；新近系主要為坳陷，沉積了一套海相沉積物，沉積的地層包括下洋組 （N1x）、角尾組 （N1j）、燈樓角組 （N1d）和望樓港組 （N2w）（圖2）。

圖2 北部灣盆地地層綜合柱狀圖圖

1．1 凹陷特征

北部灣盆地的凹陷受斷裂控制較為明顯，斷裂控制了盆地內(nèi)凹陷的分布、走向及凹陷規(guī)模。依據(jù)主干斷裂對凹陷的控制作用，可將盆地內(nèi)的凹陷劃分為2種類型：一種是只有一套斷裂系統(tǒng)控制的凹陷，邁陳凹陷、企西凹陷、海中凹陷、雷東凹陷屬于此類凹陷。該類凹陷在晚中生代發(fā)生初始裂陷，發(fā)育生長斷裂，產(chǎn)生初始箕狀斷陷，隨著伸展作用，箕狀斷陷不斷發(fā)育，在中新世發(fā)育反轉(zhuǎn)構(gòu)造。另一種是由兩套斷裂系統(tǒng)共同控制的凹陷，兩套斷裂系統(tǒng)中，其中一套為反向正斷裂，主要斷開層位為基底及E1c、E2l；另一套為順向正斷裂，斷開層位主要為E3w，潿西南凹陷和烏石凹陷屬于此類凹陷。

由于控凹斷裂活動的差異性，使得北部灣盆地在不同時期沉降中心有所不同，從而導(dǎo)致各個凹陷在裂陷期所沉積的地層厚度差別 較 大。 根 據(jù) E1c、E2l、E3w的相對厚度關(guān)系，可將北部灣盆地的凹陷劃分為3種類型，即：厚長流薄流沙港型、厚流沙港型和厚潿洲薄流沙港型 （圖3）。

1）厚長流薄流沙港型凹陷 受NE向控凹斷裂控制，斷裂活動時間較早，凹陷在E1c沉積時期就強烈斷陷，沉積了大套紅層沉積物，主要為粗碎屑的砂巖、砂礫巖、紅色泥巖；而到了E2l沉積時期，控凹斷裂活動性變?nèi)酰练e地層較薄，屬于早衰型凹陷。該類凹陷生烴潛力較差，難以形成富生烴凹陷，如海頭北凹陷。

2）厚流沙港型凹陷 受NEE向控凹斷裂控制，在E2l沉積時期，斷裂活躍，凹陷沉降幅度大，尤其E2l2沉積時期，控凹斷裂強烈活動，凹陷快速沉降，盆地內(nèi)湖泊廣泛發(fā)育，沉積了大套暗色湖相泥巖、頁巖，具有良好的生烴潛力，有利于形成富生烴凹陷，如潿西南凹陷、烏石凹陷。

3）厚潿洲薄流沙港型凹陷 受近EW向控凹斷裂控制，凹陷沉降幅度小，E2l不夠發(fā)育；而到了E2w沉積時期，斷裂開始強烈活動，凹陷快速沉降，沉積了厚層E2w，巖性主要為河流相和濱淺湖相的砂巖、泥巖，這類凹陷生烴潛力較為有限，僅在凹陷內(nèi)的個別洼陷中能形成小范圍油氣聚集區(qū)，如海中凹陷、雷東凹陷。

圖3 北部灣盆地裂陷期凹陷類型及特征

1．2 斷層特征

北部灣盆地的斷裂按走向可分為3類：NE向、NEE向和近EW向，其中NE向斷裂是盆地內(nèi)最為重要的斷裂，控制了盆地的沉積、局部構(gòu)造形態(tài)及構(gòu)造類型。該類斷裂延伸長度一般在30km以上，基底斷距一般在3000m左右，最大可達(dá)7000m，構(gòu)成了盆地或凹陷的邊界，控制著盆地或凹陷的發(fā)育。該類斷裂主要在古近紀(jì)活躍，在新近紀(jì)其活動基本趨于停止，斷裂活動具有 “早強晚弱”的特征。以潿西南斷裂為例，該斷裂發(fā)育于北部灣盆地北部，是盆地內(nèi)最主要的斷層［4］，亦為控制盆地西北邊界的大斷裂 （見圖1、圖4），呈NE向延伸，斷距較大，延伸長度在110km以上，落差大，控制了潿西南凹陷和海中凹陷的沉積。潿西南大斷裂形成時期早，古新世就已開始活動，活動期長。該斷裂在古新世、始新世和漸新世斷裂落差較大，在E2l2沉積時期斷裂活動速率較大，沿著斷裂的走向，斷裂東段的活動速率明顯大于西段，可達(dá)500m／Ma以上，使得東段所控制的潿西南凹陷沉積厚度、地層埋深均大于西段控制的海中凹陷。到中新世中期，該斷裂活動逐漸停止。

圖4 過潿西南斷裂地震剖面圖 （剖面位置見圖1）

北部灣盆地的斷裂活動控制了沉積沉降中心的遷移，而烴源巖形成期的沉積中心位置，決定了富生烴凹 （洼）陷的分布。北部灣盆地古近紀(jì)區(qū)域應(yīng)力場順時針的旋轉(zhuǎn)，使得沉積沉降中心的空間位置也發(fā)生了順時針方向的遷移 （圖5）。E2c沉積時期，沉積沉降中心主要位于NE向的潿西南斷層?xùn)|段以及邁陳凹陷⑧號斷層下降盤，E2c厚度均超過2000m。E2l沉積時期，以E2l2為代表，其沉積沉降中心主要位于NEE向的潿西南凹陷①、②號斷層、海中凹陷潿西南斷層西段、烏石東洼⑦號斷層以及邁陳東洼燈樓角斷層的下降盤。其中潿西南凹陷、烏石東洼的E2l2厚度均超過2000m；海中凹陷、邁陳東洼的E2l2厚度也超過1500m。E3w沉積時期，沉積沉降中心主要位于近EW向的海中凹陷③號斷層、烏石西洼⑥號斷層、邁陳凹陷邁④號、邁⑤號斷層、雷東凹陷硇洲斷層下降盤，其中烏石西洼E3w地層厚度超過3000m，海中凹陷、邁陳凹陷、雷東凹陷的E3w厚度超過2000m。因此，處在E2l沉積沉降中心的凹 （洼）陷，發(fā)育湖相烴源巖，有利于形成富生烴凹 （洼）陷；而處在E1c、E3w沉積沉降中心的凹 （洼）陷，形成富生烴凹 （洼）陷的可能性則小很多。

圖5 北部灣盆地裂陷期沉降中心遷移分布圖 （據(jù)文獻(xiàn) ［5］，有修改）

2 盆地構(gòu)造演化

北部灣盆地裂陷期的構(gòu)造演化經(jīng)歷了古新世的初始斷陷階段、始新世的斷陷鼎盛階段和漸新世的斷－坳轉(zhuǎn)換階段，分別對應(yīng)第1、第2、第3期裂陷幕，沉積的地層分別為E1c、E2l和E3w。

1）古新世，第1裂陷幕 北部灣盆地開始形成初始斷陷，在北西向區(qū)域拉張應(yīng)力作用下，NE向基底斷裂復(fù)活，形成裂谷型地塹，充填了E1c粗碎屑沉積物。

2）始新世，第2裂陷幕 北部灣盆地內(nèi)的斷陷發(fā)育達(dá)到鼎盛階段，區(qū)域拉張應(yīng)力方向順時針偏轉(zhuǎn)到NNW－SSE向，受其影響，主要控凹斷裂走向為NEE向，約為NE60°，控制E2l沉積中心的走向和分布。盆地內(nèi)的潿西南凹陷南次凹、烏石凹陷東次凹、邁陳凹陷東一洼和福山凹陷主洼內(nèi)，E2l都比較發(fā)育，厚度可達(dá)2600m，充填了大套湖相泥巖、砂巖，有利于形成烴源巖。

3）漸新世，第3裂陷幕 盆地呈現(xiàn)出斷－坳轉(zhuǎn)換的特征，區(qū)域拉張應(yīng)力方向繼續(xù)順時針偏轉(zhuǎn)至近SN向，伴隨有NW向右行扭動，受其影響，該階段形成的斷裂走向主要為近EW向，控制E3w沉積沉降中心的走向和分布；同時，始新世斷裂在該時期有不同程度的繼承性活動，但其活動強度遠(yuǎn)小于第2裂陷幕。該階段形成的洼陷，E3w沉積厚度較大，可達(dá)2000m以上，充填了大套河流相、濱淺湖相砂巖、泥巖，生烴潛力有限，但可形成良好的儲層、蓋層。

4）漸新世晚期 北部灣盆地發(fā)生了一期右行擠壓的構(gòu)造運動，在原來的拉張應(yīng)力場上疊加了剪切應(yīng)力場，構(gòu)造活動也由原來單一的斷裂變?yōu)閿D壓、褶皺及斷裂的平移、走滑。這次構(gòu)造運動形成了斷塊、斷鼻、反轉(zhuǎn)構(gòu)造等局部構(gòu)造，成為盆地內(nèi)最為重要的圈閉形成期。

5）漸新世末期 北部灣盆地的裂陷期結(jié)束。中新世以來，盆地進(jìn)入相對靜止期，斷裂基本不再活動，整個盆地進(jìn)入拗陷沉降階段。

3 結(jié) 論

1）斷裂控制了北部灣盆地內(nèi)的凹陷分布、走向及規(guī)模，依據(jù)主干斷裂對凹陷的控制作用，可將盆地內(nèi)的凹陷劃分為只有一套斷裂系統(tǒng)控制的凹陷和由兩套斷裂系統(tǒng)共同控制的凹陷。

2）由于控凹斷裂活動的差異性，使得北部灣盆地在不同時期沉降中心有所不同，各凹陷在裂陷期所沉積的地層厚度差別較大，根據(jù)地層相對厚度關(guān)系，可將凹陷劃分為厚長流薄流沙港型、厚流沙港型和厚潿洲薄流沙港型。

3）北部灣盆地的斷裂按走向可分為3類：NE向、NEE向和近EW向，其中NE向斷裂是盆地內(nèi)最為重要的斷裂，控制了盆地的沉積、局部構(gòu)造形態(tài)及構(gòu)造類型。

4）北部灣盆地裂陷期的構(gòu)造演化經(jīng)歷了古新世的初始斷陷階段、始新世的斷陷鼎盛階段、漸新世的斷－坳轉(zhuǎn)換階段，不同階段在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場、斷裂走向、形成的局部構(gòu)造、沉積沉降中心展布、沉積充填特征等方面均有所差異。

［1］盧林，汪企浩，黃建軍 ．北部灣盆地潿西南和海中凹陷新生代局部構(gòu)造演化史 ［J］．海洋石油，2007，27（1）：25～29，57．

［2］胡望水，吳嬋，梁建設(shè)，等 ．北部灣盆地構(gòu)造遷移特征及對油氣成藏的影響 ［J］．石油與天然氣地質(zhì)，2011，32（6）：920～927．

［3］杜振川 ．南海北部灣盆地構(gòu)造特征及對沉積的控制作用 ［J］．河北建筑科技學(xué)院學(xué)報，1997，（1）：55～59．

［4］魏春光，何雨丹，耿長波，等 ．北部灣盆地北部坳陷新生代斷裂發(fā)育過程研究 ［J］．大地構(gòu)造與成礦學(xué)，2008，32（1）：28～35．

［5］徐建永，張功成，梁建設(shè)，等 ．北部灣盆地古近紀(jì)幕式斷陷活動規(guī)律及其與油氣的關(guān)系 ［J］．中國海上油氣，2011，23（6）：362～368．