珠江口盆地珠Ⅰ、珠Ⅲ坳陷裂陷期湖相分布差異及其控制因素

劉志峰，王升蘭，印斌浩，張 洋，肖伶俐

(中海油研究總院，北京 100027)

珠江口盆地珠Ⅰ、珠Ⅲ坳陷裂陷期湖相分布差異及其控制因素

劉志峰，王升蘭，印斌浩，張 洋，肖伶俐

(中海油研究總院，北京 100027)

通過對珠江口盆地珠Ⅰ、珠Ⅲ坳陷裂陷期湖相分布特征的對比發(fā)現(xiàn)，2個坳陷內(nèi)的湖相發(fā)育程度存在著明顯差異性，即珠Ⅲ坳陷湖相發(fā)育程度明顯小于珠Ⅰ坳陷。綜合分析認為，產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要原因是在裂陷期珠Ⅲ坳陷拉張程度小于珠Ⅰ坳陷，導(dǎo)致其不利于湖相發(fā)育。裂陷期坳陷的拉張程度受控于多種地質(zhì)因素，包括應(yīng)力方向、基巖巖性、區(qū)域斷裂等。珠Ⅰ、珠Ⅲ坳陷在基底巖性、凹陷分布格局、基底大型隱伏斷裂的影響、控凹斷裂走向等方面存在著諸多差異，這些因素控制了坳陷拉張程度的差異性，也控制了湖相分布的差異性。

裂陷期；湖相；隱伏斷裂；珠Ⅰ坳陷；珠Ⅲ坳陷；珠江口盆地

珠江口盆地位于我國南海北部大陸邊緣，呈NE向展布，大致與華南大陸岸線平行(圖1)。盆地內(nèi)由南向北可劃分為3個二級構(gòu)造單元：北部坳陷帶(包括珠Ⅰ坳陷、珠Ⅲ坳陷)、中央隆起帶(包括東沙隆起、番禺低隆起和神狐暗沙隆起)和南部坳陷帶(包括珠Ⅱ坳陷和潮汕坳陷)。珠江口盆地處于歐亞、印度洋、太平洋三大板塊交會地帶，是在加里東、海西、燕山期褶皺基底上形成的中、新生代含油氣盆地。盆地面積17.5×104km2。盆地內(nèi)的NE向構(gòu)造帶被NW向基底斷裂所切割，總體上呈現(xiàn)“南北分帶、東西分塊”的構(gòu)造格局[1-6]。

珠江口盆地的發(fā)育經(jīng)歷了2個構(gòu)造演化階段，即晚白堊世(或古新世)—早漸新世的裂陷期和晚漸新世及以后的裂后熱沉降階段。盆地具有先陸后海的沉積組合，下部為盆地裂陷期充填的晚白堊世(或古新世)—早漸新世陸相沉積，發(fā)育烴源巖層，主要烴源巖為湖相泥巖；上部為晚漸新世—第四紀海陸交互相及海相沉積，發(fā)育良好的油氣儲蓋層[7-12]。

對我國近海第一盆地帶(內(nèi)含油帶)而言，裂陷期是盆地(坳陷、凹陷)發(fā)育湖相烴源巖的關(guān)鍵時期[13-20]，因而裂陷期湖相發(fā)育程度能夠影響一個盆地(坳陷、凹陷)的生烴潛力，甚至影響到油氣的分布范圍。珠江口盆地珠Ⅰ、珠Ⅲ坳陷裂陷期沉積了古新統(tǒng)神狐組、始新統(tǒng)文昌組和漸新統(tǒng)恩平組，其中以文昌組沉積時期裂陷程度最強，為主裂陷期，該期湖相最為發(fā)育。對比分析2個坳陷裂陷期湖相分布的差異性，并分析產(chǎn)生這種差異的原因，對油氣勘探具有指導(dǎo)意義。

圖1 珠江口盆地構(gòu)造區(qū)劃

1 湖相分布差異性

珠Ⅰ、珠Ⅲ坳陷均位于珠江口盆地北部坳陷帶，但2個坳陷在裂陷期卻有著明顯的沉積特征差異性。以主裂陷期文昌組沉積時期為例，珠Ⅰ坳陷內(nèi)湖相(濱淺湖、半深湖、深湖)連片發(fā)育，各主要凹陷內(nèi)的湖相分布面積均大于500 km2，平均為1 903.5 km2，其中湖相分布面積最大的惠州凹陷，更是達到了4 037 km2；面積相對比較小的番禺4洼，湖相面積也達到了730 km2。

珠Ⅲ坳陷內(nèi)，湖相分布面積遠小于珠Ⅰ坳陷，平均為316.3 km2，其中面積最大的是文昌A凹陷，為796 km2，其余各個凹陷內(nèi)的湖相面積均小于500 km2，陽春凹陷和瓊海凹陷內(nèi)的湖相面積僅為103.5和266 km2。因此，在主裂陷期，2個坳陷內(nèi)湖相的分布范圍有著明顯差異性，具有“珠Ⅰ大、珠Ⅲ小”的分布特征(圖2)。

2 湖相分布主控因素分析

控制一個坳陷內(nèi)湖相分布范圍的因素有很多，包括構(gòu)造沉降速率、裂陷期拉張程度、匯水面積等等。綜合分析認為，導(dǎo)致珠Ⅲ坳陷內(nèi)湖相發(fā)育程度遠小于珠Ⅰ坳陷的主要原因，是裂陷期2個坳陷的拉張差異性。珠Ⅰ坳陷拉張程度大，裂陷強，有利于湖相發(fā)育；珠Ⅲ坳陷拉張程度不如珠Ⅰ坳陷，裂陷相對弱，湖相不如珠Ⅰ坳陷發(fā)育。而導(dǎo)致珠Ⅲ坳陷拉張程度小于珠Ⅰ坳陷的主控因素有：基底巖性、凹陷分布格局、大型隱伏斷裂的影響和控凹斷裂走向。

2.1基底巖性

基底巖性是控制裂陷期坳陷拉張程度的先決條件?，F(xiàn)今的珠Ⅰ坳陷與珠Ⅲ坳陷均位于珠江口盆地北部坳陷帶，但是在中生代或更早時期，2個坳陷并非處于同一地質(zhì)單元內(nèi)。在新生代以前，珠Ⅰ坳陷所處的位置為東沙—臺西地塊，其基底巖性主要為中生代侵入巖，以花崗巖為主；而珠Ⅲ坳陷所處的位置為海南—神狐地塊，其基底巖性主要為古生代變質(zhì)巖(圖3)。

花崗巖巖體堅硬，巖石剛性強，不容易發(fā)生塑性形變。但這種巖體所受到的拉張應(yīng)力達到一定程度時，巖體容易發(fā)生脆性變形，從巖體中間開裂或斷開，而此后如果該作用力持續(xù)，則已開裂的巖體保持不變，主要在已開裂的兩塊巖體間產(chǎn)生位移，使開裂的距離變大，使得所形成的凹陷面積變大。變質(zhì)巖經(jīng)歷了長時間變質(zhì)作用，在漫長的地質(zhì)歷史時期內(nèi)，巖石內(nèi)部發(fā)生了多種物理的、化學的變化，使得巖體韌性變強，剛性變差。這種巖體在拉張應(yīng)力作用下，早期發(fā)生塑性形變，當作用力持續(xù)，巖體開始發(fā)生脆性形變，會形成多條張裂帶，每條張裂帶分解一部分作用力，從而達到力的暫時平衡，即會形成多個條帶狀凹陷，而難以形成單個深大凹陷。

圖2 珠江口盆地珠Ⅰ、珠Ⅲ坳陷文昌組沉積相

圖3 珠江口盆地新生代基底巖性分布據(jù)文獻[12]，有修改。

2.2凹陷分布格局

一個坳陷內(nèi)的凹陷分布格局能夠影響到裂陷期坳陷的拉張程度。珠Ⅰ、珠Ⅲ坳陷內(nèi)的凹陷分布格局有所不同。珠Ⅰ坳陷內(nèi)的各個凹陷位于北部隆起和番禺低隆起—東沙隆起之間，沿NE向成串狀分布；珠Ⅲ坳陷內(nèi)的各個凹陷成條帶狀、近平行分布。

珠江口盆地在裂陷期主要受到NW向的拉張應(yīng)力。在宏觀背景上，珠Ⅰ坳陷和珠Ⅲ坳陷所承受的拉張應(yīng)力可以認為是近似相同的。在該NW向的拉張應(yīng)力作用下，珠Ⅰ坳陷所處的剛性較強的東沙—臺西地塊發(fā)生張裂，張裂帶沿著現(xiàn)今的恩平—西江—惠州—陸豐—韓江凹陷，此后，持續(xù)的張裂作用仍然沿著這一帶進行，這一帶的南北兩側(cè)拉張程度則相對較弱，形成了北部隆起帶和中央隆起帶(番禺低隆起和東沙隆起)。

珠Ⅲ坳陷所處的海南—神狐地塊在同樣的NW向拉張應(yīng)力作用下發(fā)生張裂，變質(zhì)巖基底在拉張應(yīng)力作用下發(fā)生形變，與作用力方向垂直，產(chǎn)生了多個近似平行的條帶狀張裂帶，如陽春、陽江、文昌A等凹陷呈現(xiàn)為近平行分布，多個近似平行分布的凹陷分解了NW向拉張應(yīng)力，使得每個凹陷所承受的應(yīng)力減弱。

對比珠Ⅰ、珠Ⅲ坳陷的受力狀態(tài)，珠Ⅰ坳陷沿著恩平—西江—惠州—陸豐—韓江凹陷帶，每個凹陷是一個單獨承受NW作用力的受力體，NW向上所受的拉張應(yīng)力基本相同，沒有與之平行分布的凹陷來分解作用力(圖4)；珠Ⅲ坳陷多個凹陷呈NE向近平行分布，區(qū)域性的NW向拉張應(yīng)力被分解，其單個凹陷所受到的拉張應(yīng)力小于珠Ⅰ坳陷內(nèi)的凹陷。因此，珠Ⅲ坳陷內(nèi)各凹陷的拉張程度小于珠Ⅰ坳陷。

2.3大型隱伏斷裂的影響

大型隱伏斷裂對2個坳陷的影響差異性，是導(dǎo)致拉張程度不同的一個重要原因。在珠Ⅰ坳陷與珠Ⅲ坳陷之間，存在著一個大型隱伏斷裂，即陽江—一統(tǒng)東斷裂。該斷裂呈NWW走向，近些年已有多名學者對珠江口盆地的古斷裂進行過研究，都確認了該斷裂的存在[21-29]。該斷裂是在珠江口盆地形成過程中，海南—神狐地塊和東沙—臺西地塊拼合時的古界線。因此，該斷裂的存在是有理論依據(jù)的。在現(xiàn)今的地震剖面上，追尋該斷裂的痕跡有較大難度，僅有個別剖面上隱約可見(圖5)。陽江—一統(tǒng)東斷裂橫切珠江口盆地基底甚至巖石圈，延伸400 km以上，是珠江口盆地非常重要的一條先存大斷裂。

現(xiàn)今研究認為，該斷裂在新生代也有活動。因此，該斷裂的存在，能夠?qū)χ棰窈椭棰筵晗菰诹严萜诘睦瓘埑潭犬a(chǎn)生影響。由于這條隱伏斷裂的存在，使得珠Ⅰ與珠Ⅲ坳陷雖然現(xiàn)今連接在一起，但是并不是一個“十分完整”的地質(zhì)體，在有地質(zhì)應(yīng)力作用的情況下，拼接的地方最為薄弱，最容易受力發(fā)生位移或形變。

圖4 珠Ⅰ、珠Ⅲ坳陷裂陷期受拉張應(yīng)力示意

圖5 過珠Ⅰ、珠Ⅲ坳陷間基底隱伏斷裂地震剖面剖面位置見圖1。

對珠Ⅰ坳陷來說，該坳陷是珠江口盆地北部坳陷帶的主體部分，其北、南分別被北部隆起和番禺低隆起—東沙隆起所夾持，受力相對完整，陽江—一統(tǒng)東隱伏斷裂對它的影響較小。而對珠Ⅲ坳陷來說，該坳陷是被大型隱伏斷裂從北部坳陷帶所分隔出來的一部分，且也沒有被大型隆起所夾持，其相對比較獨立，在盆地伸展裂陷過程中，隱伏斷裂發(fā)生活動，必然分解了一部分作用力，就使得能夠作用到珠Ⅲ坳陷內(nèi)部各凹陷的拉張應(yīng)力相應(yīng)減小。因此，大型隱伏斷裂在新生代活動，能夠影響到它所分割的2個坳陷在主裂陷期的受力狀態(tài)，尤其會削弱珠Ⅲ坳陷內(nèi)部各凹陷所承受的拉張應(yīng)力。

2.4控凹斷裂走向

珠Ⅰ、珠Ⅲ坳陷內(nèi)控凹斷裂的走向存在差異性，是導(dǎo)致2個坳陷拉張程度不同的另一重要因素。珠Ⅰ、珠Ⅲ坳陷的控凹斷裂以NE向較為常見，尤其在珠Ⅲ坳陷，各凹陷的控凹斷裂均為NE向(圖2)。一般來說，控凹斷裂在裂陷期活動較為頻繁，斷層活動速率大、落差大。一個凹陷如果有多條控凹斷裂，在拉張應(yīng)力作用下，必然有利于凹陷在裂陷期持續(xù)擴張，使凹陷的沉積范圍不斷擴大；而一個凹陷如果僅有一條、一個方向的控凹斷裂，在拉張應(yīng)力作用下，凹陷僅能沿該斷裂附近擴張，其程度和范圍往往不如具有多條、多方向控凹斷裂的凹陷。

對于斷陷型盆地，控凹斷裂下降盤沉降快、沉降幅度大，往往水體較深，容易形成湖泊。我國近海諸多凹陷，其半深湖相、深湖相泥巖常發(fā)育在控凹斷裂下降盤，并成為凹陷內(nèi)重要的烴源巖。因此，一個凹陷如果有多條、多方向的控凹斷裂，必然能夠促進這個凹陷內(nèi)湖泊的發(fā)育。珠Ⅰ坳陷內(nèi)的各個凹陷在裂陷期除發(fā)育NE向控凹斷裂之外，還發(fā)育近EW向和NW向的控凹斷裂，有利于凹陷的擴張和湖相的廣泛發(fā)育；珠Ⅲ坳陷內(nèi)的各個凹陷在裂陷期僅發(fā)育NE向控凹斷裂，湖泊也近乎呈NE向沿著控凹斷裂分布，受控凹斷裂制約，其分布范圍相對有限。

3 結(jié)論

1)珠江口盆地珠Ⅰ、珠Ⅲ坳陷裂陷期湖相分布具有明顯差異性，珠Ⅲ坳陷湖相發(fā)育程度小于珠Ⅰ坳陷，其主要原因是珠Ⅲ坳陷的拉張程度小于珠Ⅰ坳陷。

2)基底巖性、凹陷分布格局、大型隱伏斷裂的影響和控凹斷裂走向差異性是導(dǎo)致裂陷期珠Ⅲ坳陷拉張程度小于珠Ⅰ坳陷的主控因素，亦是影響2個坳陷湖相發(fā)育程度的主控因素。

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(編輯韓 彧)

Differentdistributionoflacustrinefaciesanditscontrollingfactorsduringriftingstage,ZhuⅠandZhuⅢDepressions,PearlRiverMouthBasin

Liu Zhifeng, Wang Shenglan, Yin Binhao, Zhang Yang, Xiao Lingli

(ResearchInstituteofChinaNationalOffshoreOilCorporation,Beijing100027,China)

The distribution of lacustrine facies during rifting stage in the Zhu Ⅰ and Zhu Ⅲ Depressions of the Pearl River Mouth Basin shows that lacustrine facies spread much more widely in the Zhu Ⅰ Depression. It might be explained by the smaller extensional level of the Zhu Ⅲ Depression. The extensional level of a depre-ssion is affected by many factors, such as stress orientation, basement lithology and region faults. The differences of basement lithology, sag distribution, large potential fault below Cenozoic and sag-controlling fault orientation lead to the different extensional level of the Zhu Ⅰ and Zhu Ⅲ Depressions, and further control the different distribution of lacustrine facies.

rifting stage; lacustrine facies; potential fault; Zhu Ⅰ Depression; Zhu Ⅲ Depression; Pearl River Mouth Basin

1001-6112(2013)05-0523-05

10.11781/sysydz201305523

TE121.3

A

2012-12-03；

2013-06-27。

劉志峰(1982—)，男，工程師，從事近海新區(qū)、新領(lǐng)域油氣勘探及地質(zhì)研究工作。E-mail: fred5847@qq.com。

國家科技重大專項課題“近海富烴凹陷資源潛力再評價和新區(qū)、新領(lǐng)域勘探方向”(2011ZX05023-001)資助。