珠江口盆地白云凹陷北坡新近系層序構(gòu)型及油氣有利區(qū)

易雪斐，張昌民，李少華，杜家元，，周鳳娟，袁 才

(1.長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430100;2.中海石油深圳分公司，廣東廣州510240)

珠江口盆地位于我國(guó)南海北部，處于廣東大陸以南、海南島和臺(tái)灣之間的大陸架及大陸坡區(qū)，面積14.7×104km2，是一個(gè)大型的以新生界為主體的沉積區(qū)［1－2］。珠江口盆地是我國(guó)海洋石油快速發(fā)展的原油生產(chǎn)基地之一，自1983年以來(lái)已發(fā)現(xiàn)油氣儲(chǔ)量6億多噸，連續(xù)多年年產(chǎn)量超過(guò)千萬(wàn)立方米［3］。白云凹陷是珠江口盆地最大的凹陷，白云凹陷北坡(簡(jiǎn)稱白云北坡)具有良好的天然氣成藏條件，它氣源充足、儲(chǔ)蓋優(yōu)良、圈閉條件優(yōu)越、復(fù)合輸導(dǎo)體系使油氣運(yùn)移順暢無(wú)阻，是天然氣勘探的重點(diǎn)區(qū)域［4］。但是，多年的鉆探后，珠江口盆地顯形的構(gòu)造圈閉越來(lái)越少，鉆探風(fēng)險(xiǎn)日益增大，隱蔽油氣藏勘探迫在眉急。國(guó)內(nèi)外勘探開(kāi)發(fā)實(shí)例證明，層序地層學(xué)成為隱蔽性油氣藏勘探最有效的方法。近20多年，層序地層學(xué)研究已經(jīng)普及到珠江口盆地油氣勘探的各個(gè)區(qū)塊，并取得了大量的成果和認(rèn)識(shí)［5－7］。但前人的層序地層學(xué)研究大多針是對(duì)某一區(qū)塊進(jìn)行的，有一定的針對(duì)性和局限性。本次研究是在全區(qū)層序地層學(xué)綜合研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)白云北坡不同層序格架進(jìn)行層序構(gòu)型識(shí)別，更深刻的認(rèn)識(shí)層序類型，分析層序格架下的沉積體系類型及展布，為預(yù)測(cè)白云北坡有利勘探區(qū)域提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 地質(zhì)背景

珠江口盆地屬華南大陸邊緣的水下延伸部分，它處于太平洋、歐亞及印度－澳大利亞3個(gè)板塊相互作用的特殊構(gòu)造位置和特提斯構(gòu)造域與太平洋構(gòu)造域的混合疊置區(qū)［8］。主要經(jīng)歷了早始新世—中漸新世時(shí)期的伸展斷陷、晚漸新世—中中新世的坳陷沉降及晚中新世以后的塊斷升降三大構(gòu)造演化階段，形成了5個(gè)北東向的大型構(gòu)造帶。白云北坡包含了中央隆起帶上的番禺低隆起和南部坳陷帶中的白云凹陷北部(圖1)。在復(fù)雜的地質(zhì)背景和地球動(dòng)力學(xué)條件下，白云北坡充填了文昌組河湖相沉積、恩平組大型湖盆沉積、珠海組三角洲－淺海陸相沉積、珠江組－粵海組三角洲－陸棚－陸坡深水沉積以及第四系粘土質(zhì)粉砂沉積［9－10］。新近紀(jì)以來(lái)白云運(yùn)動(dòng)伴隨著南海擴(kuò)張脊向南躍遷，使陸架坡折從之前的白云凹陷的南部躍遷至白云凹陷的北部，而東沙運(yùn)動(dòng)造成了斷塊的升降(圖2)。

圖1 珠江口盆地白云凹陷北坡位置Fig.1 Location of the north slope of Baiyun Sag，Pearl River Mouth Basin

圖2 珠江口盆地白云凹陷北坡地層柱狀圖Fig.2 Columnar section of the north slope of Baiyun Sag，Pearl River Mouth Basin

2 層序格架及層序構(gòu)型

本次的層序地層學(xué)研究是在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合運(yùn)用巖心上的風(fēng)化殼和巖性突變面、測(cè)井曲線形態(tài)和組合樣式的突變［11］、地震反射上的削截、頂超、上超和下切谷等特征［12］以及古生物資料［13］，在新近系識(shí)別出15個(gè)三級(jí)層序界面和和3個(gè)二級(jí)層序界面，對(duì)應(yīng)劃分了14個(gè)三級(jí)層序(NSQ1—NSQ14)和2個(gè)二級(jí)層序(23.8～10.5 Ma和10.5～5.5 Ma)(圖3)，首次實(shí)現(xiàn)了珠江口盆地全盆層序格架的拉通。這些層序界面特征在白云凹陷非常明顯，在此就不詳細(xì)介紹。

白云北坡新近系的14個(gè)三級(jí)層序，是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、海平面變化以及沉積物供給等多因素綜合作用的結(jié)果，而且珠江口盆地復(fù)雜的地質(zhì)背景必然造成其層序樣式的多樣性［14－15］。盆地的陸架坡折帶一直分布在白云凹陷內(nèi)，只是23.8 Ma之后白云北坡受到深部幔源作用的影響，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沉降，陸架坡折由凹陷的南部向北部發(fā)生了遷移，之后一直穩(wěn)定在北坡區(qū)域。而且白云北坡陸架區(qū)相對(duì)寬緩，故海平面的不同下降程度，將造成不同的層序邊界和層序類型。當(dāng)海平面下降幅度較大，下降到坡折帶以下時(shí)，陸架暴露地表，形成下切谷等Ⅰ型層序邊界，如 SB23.8，SB21.0，SB17.5，SB13.8和SB10.5在白云區(qū)界面之下地層削截特征很明顯;當(dāng)海平面下降幅度較小，陸架上沉積體系向盆地方向發(fā)生進(jìn)積，但未到達(dá)坡折帶，只能形成Ⅱ型層序界面，對(duì)應(yīng)于Ⅱ型層序。

圖3 白云北坡新近系層序Fig.3 Sequence classification on the north slope of Baiyun Sag

等時(shí)層序格架的建立，為層序構(gòu)型的分析奠定了良好的基礎(chǔ)。所謂層序構(gòu)型是指三級(jí)層序內(nèi)不同體系域地層單元時(shí)間－空間組成的配置關(guān)系，按體系域的地層厚度關(guān)系劃分出L型(以低位體系域地層厚度為主)、T型(以海侵體系域地層厚度為主)、TH型(海侵體系域和高位體系域厚度相當(dāng))、H型(以高位體系域地層厚度為主)4種類型［16］。

白云北坡的Ⅰ型三級(jí)層序中(圖4，剖面所在位置如圖1中紫色線條所指處)，各體系域發(fā)育完整，初始海泛面(橘黃色線條)分隔了LST和TST，最大海泛面(紅色線條)分隔了TST和HST。圖4中從下至上，依次發(fā)育進(jìn)積的LST、退積的TST和加積－進(jìn)積的兩期HST，各體系域中砂體沿物源方向逐漸變薄。層序構(gòu)型分析表明(表1):P1井和P2井的hHST＞hLST+hTST，為H型，P3井和P4井的hTST≈hHST，為TH型;P5井的hLST＞hTST+hTST，為L(zhǎng)型(h為厚度，m)。同一層序內(nèi)，從盆地邊緣往盆地中心，RLST逐漸增大，RHST逐漸減小。在前人對(duì)層序構(gòu)型研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮厚度系數(shù)來(lái)劃分層序構(gòu)型的類型，即RLST＞RTST+RHST。并且，RLST＞0.5時(shí)，為 L型;當(dāng) RTST≈RHST，并且 RTST+RHST＞0.5時(shí)，為TH 型;當(dāng)RHST＞RLST+RTST，并且RHST＞0.5時(shí)，為H型(R為厚度系數(shù))。

對(duì)于白云北坡的Ⅱ型層序，一般陸棚邊緣體系域厚度較薄，所以對(duì)應(yīng)的層序構(gòu)型類型主要為T型、TH型或H型。

表1 P1—P5井剖面體系域厚度、厚度系數(shù)及構(gòu)型Table 1 Thickness，thickness coefficient and architecture type of each system tract on the section of Well P1 to Well P5

圖4 白云凹陷北坡P1—P5井NSQ2連井剖面Fig.4 Well-tie section of NSQ2 from Well P1 to Well P5 on the north slope of Baiyun Sag

3 沉積體系

新近紀(jì)以來(lái)，古珠江一直是珠江口盆地的重要物質(zhì)來(lái)源，三角洲沉積體系一直以來(lái)也是陸架上的重要沉積類型。隨著海平面變化、陸架坡折帶的變遷、沉積物供給和海洋水動(dòng)力等內(nèi)外因素的變化，白云北坡上演繹著內(nèi)陸架三角洲—中陸架三角洲—陸架邊緣三角洲的變遷史［17－18］。白云北坡典型的Ⅰ型層序內(nèi)，LST時(shí)期，由于海平面下降幅度較大，并且沉積物供給充足，并且主要發(fā)育了重要的陸架邊緣三角洲為“背景源”，峽谷水道為“輸送渠”，深水扇為“沉積匯”的“源－匯”沉積體系［19］，它們也是L型構(gòu)型中的主要組成部分;在TST發(fā)育期及HST早期，伴隨著海平面的持續(xù)上升，只有少數(shù)沉積物被分配到白云北坡，峽谷水道和扇體都不發(fā)育，此時(shí)只沉積了內(nèi)陸架－陸棚沉積體系，但較大幅度的海平面上升會(huì)有利于T型構(gòu)型的發(fā)育，對(duì)于烴源巖的發(fā)育是有利的;在HST晚期及LST早期，海平面有了一定幅度的下降，會(huì)把沉積物往盆地方向上搬運(yùn)一定的距離，形成中陸架三角洲－陸棚體系，這時(shí)多有助于形成TH型和H型構(gòu)型。每種層序構(gòu)型中，對(duì)應(yīng)的沉積體系是不同的，但在白云北坡，L型主要由陸架邊緣三角洲+峽谷水道+低位扇體組成;T型構(gòu)型主要為海侵泥巖+內(nèi)陸架三角洲;TH型主要由內(nèi)陸架三角洲和中陸架三角洲體系組成;H型主要包含了中陸架三角洲(圖5)。

4 油氣聚集有利區(qū)

圖5 Ⅰ型層序內(nèi)不同時(shí)期沉積體系Fig.5 Depositional system distribution in different periods ofⅠsequence

圖6 白云凹陷北坡有利沉積體系分布Fig.6 Distribution of favorable depositional systems on the north slope of Baiyun Sag

坡折帶控砂控藏的機(jī)理決定了白云北坡這個(gè)坡折帶活躍的區(qū)域必定是油氣勘探和開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)目標(biāo)區(qū)帶。該區(qū)層序構(gòu)型的分布具有一定的規(guī)律性，靠近盆地邊緣，以H型為主，靠近盆地中心方向，以L型為主，中間出現(xiàn)TH型、T型的過(guò)渡。所以，在白云凹陷北部發(fā)育高位時(shí)期形成的中陸架三角洲組成的H型層序+海侵時(shí)形成的內(nèi)陸架三角洲組成的T或TH型層序，為主要的有利區(qū)域，其中內(nèi)陸架三角洲和中陸架三角洲的三角洲平原中分流水道為有利砂體;在白云凹陷的中部發(fā)育主要由低位時(shí)期形成的陸架邊緣三角洲組成的L型層序?yàn)橛欣麉^(qū)(圖6)，但僅限于Ⅰ型發(fā)育的那幾個(gè)層序內(nèi)，其中陸架邊緣三角洲前緣的水下分流河道、河口壩、遠(yuǎn)砂壩與峽谷水道、濁積體等為有利相帶。

5 結(jié)論

1)白云北坡是新近系陸架坡折活躍地帶，該區(qū)發(fā)育兩種不同類型的層序。隨著海平面變化和沉積物供給等條件的變化，Ⅰ型層序內(nèi)部演繹了陸架邊緣三角洲—內(nèi)陸架三角洲—中陸架三角洲的變遷。

2)層序構(gòu)型分析結(jié)果表明，盆地邊緣發(fā)育H型，靠近盆地中心發(fā)育L型，中間出現(xiàn)T型和TH型。H型和L型有利于儲(chǔ)層發(fā)育，而T型多發(fā)育較好的烴源巖。

3)白云北坡L型層序中陸架邊緣三角洲－峽谷水道－深水扇體的三位一體、H型層序中的中陸架三角洲以及TH型中的內(nèi)－中陸架三角洲為有利區(qū)域。

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