瓊東南盆地北部構(gòu)造變換帶及其油氣地質(zhì)意義

譚建財(cái)，范彩偉，任科英，席惠娟，歐陽敏，侯靜嫻

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江524057）

瓊東南盆地北部構(gòu)造變換帶及其油氣地質(zhì)意義

譚建財(cái)，范彩偉，任科英，席惠娟，歐陽敏，侯靜嫻

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江524057）

瓊東南盆地北部構(gòu)造變換帶構(gòu)造特征復(fù)雜，與油氣的關(guān)系不明確。在地震解釋及地質(zhì)研究分析構(gòu)造變換帶類型及發(fā)育特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合儲(chǔ)集巖、烴源巖、圈閉及運(yùn)移條件，總結(jié)了構(gòu)造變換帶的油氣地質(zhì)意義。研究結(jié)果表明，瓊東南盆地北部發(fā)育相向傾斜接力式構(gòu)造變換帶，主要是通過主干斷裂分支次級斷裂、扭轉(zhuǎn)斷層走向和改變斷裂活動(dòng)速率來實(shí)現(xiàn)位移和應(yīng)變平衡。在斷陷早期形成了構(gòu)造變換帶與物源剝蝕區(qū)、沉積中心相間分布的古地理格局，這一古地理格局控制著構(gòu)造變換帶優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集巖、烴源巖、構(gòu)造或構(gòu)造-巖性圈閉發(fā)育和油氣運(yùn)移過程，使得構(gòu)造變換帶具有良好的油氣成藏條件。位于構(gòu)造變換帶內(nèi)的構(gòu)造圈閉或構(gòu)造-巖性圈閉是油氣富集的有利部位。

構(gòu)造變換帶構(gòu)造特征沉積模式油氣成藏瓊東南盆地

構(gòu)造變換帶是指發(fā)生在擠壓盆地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用過程中，地層為保持應(yīng)變和位移量的守恒所產(chǎn)生的調(diào)節(jié)構(gòu)造［1］。中國諸多學(xué)者在準(zhǔn)噶爾盆地褶皺沖斷帶的構(gòu)造研究中強(qiáng)調(diào)構(gòu)造變換帶的位移量是守恒或逐漸變化的，根據(jù)其變化特征可以分為縱向和橫向2種類型［2-3］。隨著中國對斷陷盆地構(gòu)造研究的深入，該概念逐漸被應(yīng)用到斷陷盆地的構(gòu)造分析中，研究區(qū)域主要集中在松遼盆地和渤海灣盆地［3-8］，普遍認(rèn)為構(gòu)造變換帶是由于斷陷盆地中2種位移傳遞方式之間相互作用所伴生的調(diào)節(jié)性變形區(qū)域，其可以控制構(gòu)造圈閉、優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集巖和烴源巖的形成與發(fā)育，是油氣運(yùn)移的優(yōu)勢區(qū)，為有利的油氣富集區(qū)，在油氣勘探中具有重要地質(zhì)意義。

瓊東南盆地北部斷裂非常發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜，截至2012年，北部坳陷帶共鉆探井10口，除個(gè)別井發(fā)現(xiàn)少量油氣外，未獲得理想的商業(yè)性油氣突破，原因是沉積、構(gòu)造和油氣的關(guān)系還不明確。筆者以瓊東南盆地北部構(gòu)造變換帶為例，利用地震解釋及地質(zhì)研究等方法，深入分析構(gòu)造變換帶的類型及特征，重點(diǎn)探討其對儲(chǔ)集巖和油氣成藏的控制作用，以期為該區(qū)油氣勘探提供地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

瓊東南盆地位于海南島東南、南海北部海域，是在前古近系基底上發(fā)育的新生代陸緣斷陷含油氣盆地，盆地東依神狐隆起，西界鶯歌海盆地，南臨永樂隆起，北靠海南隆起，總面積約為4×104km2。盆地邊界斷層總體呈北東南西走向，劃分為北部隆起區(qū)、中央坳陷區(qū)和南部隆起區(qū)3個(gè)一級構(gòu)造單元［9］。構(gòu)造變換帶位于北部隆起區(qū)的松西凹陷、松東凹陷、海南隆起、松濤凸起之間，位于5號(hào)和6號(hào)斷裂末端交匯處（圖1）。

圖1 瓊東南盆地北部構(gòu)造變換帶構(gòu)造位置

瓊東南盆地演化按古構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劃分為裂陷沉降期、熱沉降期和加速沉降期3個(gè)階段［10］?；子苫◢弾r、閃長巖、變質(zhì)巖和白云巖等組成，上覆地層為新生代沉積的一套三角洲、海相碎屑巖建造，從下往上依次沉積崖城組、陵水組、三亞組、梅山組、黃流組、鶯歌海組和樂東組，其中崖城組、陵水組是盆地主要的烴源巖和儲(chǔ)集巖發(fā)育層位，勘探證實(shí)為多套有效的生儲(chǔ)蓋組合［10］。

2 構(gòu)造變換帶類型及特征

2.1 構(gòu)造變換帶類型

構(gòu)造變換帶的形成和發(fā)育起因于裂谷盆地的伸展拉張，現(xiàn)今的盆地是由許多被邊界斷裂控制的小凹陷逐漸伸展沉降最后連通一體形成的，凹陷之間為了保持總體應(yīng)變守恒而形成構(gòu)造變換帶，依據(jù)其特定的結(jié)構(gòu)特征可以劃分為不同類型［4，11］。漆家福在Morley等［12-13］構(gòu)造變換帶分類的基礎(chǔ)上，將盆地主干斷裂的位移變換方式分為緩沖式、接力式、消長式、傳遞式和消減式5種，提出多達(dá)15種類型的裂谷盆地構(gòu)造變換帶分類方案［7］。

瓊東南盆地北部構(gòu)造變換帶南北以5號(hào)和6號(hào)斷裂為界，2條斷裂相向傾斜，在末端存在一定的疊置（圖2）。其中5號(hào)斷裂是海南隆起東側(cè)邊界斷裂，控制松西凹陷沉積形成南東超覆的半地塹結(jié)構(gòu)（AA′剖面）；6號(hào)斷裂發(fā)育在盆地內(nèi)部，是松濤凸起西側(cè)邊界斷裂，控制松東凹陷沉積形成北西超覆的半地塹結(jié)構(gòu)（CC′剖面）。因此，松東、松西凹陷在斷陷早期為保持相向傾斜的位移和應(yīng)變平衡，凹陷交匯處會(huì)形成一個(gè)凸起的過渡地帶（BB′剖面）——構(gòu)造變換帶，依據(jù)5號(hào)和6號(hào)主干斷裂相向傾斜、部分疊置的構(gòu)造變換帶特征，將其定義為相向傾斜接力式構(gòu)造變換帶（圖2，圖3）。

圖2 瓊東南盆地北部基底斷裂組合關(guān)系

2.2 構(gòu)造變換帶特征

從研究區(qū)基底斷裂組合關(guān)系（圖2）可以看出，5號(hào)斷裂控制松西凹陷沉積，由單支主干斷層逐漸分叉出2條相對較大的近東西走向的分支斷裂——51號(hào)和52號(hào)斷裂，在分支斷裂上繼續(xù)發(fā)育多條小型分支斷層，隨著斷裂活動(dòng)的逐漸減弱消失在構(gòu)造變換帶上；6號(hào)斷裂控制松東凹陷沉積，規(guī)模相對較小，在斷裂末端分叉成幾支較小斷層，并且活動(dòng)強(qiáng)度很快減小，同樣是消失在構(gòu)造變換帶上。由此可見，5號(hào)和6號(hào)主干斷裂不是直接通過變換斷層相連，而是通過分支斷層和扭轉(zhuǎn)斷層走向來實(shí)現(xiàn)變換斷層的調(diào)節(jié)作用，繼而達(dá)到位移和應(yīng)變平衡形成相向傾斜接力式構(gòu)造變換帶。

圖3 瓊東南盆地北部構(gòu)造變換帶地質(zhì)剖面

表1 瓊東南盆地北部主干斷裂活動(dòng)速率 m/Ma

分析BB′剖面5號(hào)和6號(hào)主干斷裂活動(dòng)速率認(rèn)為，斷裂之間差異的活動(dòng)速率也是控制位移和應(yīng)變平衡的因素之一。在古近系崖城組、陵水組裂陷沉降期，5號(hào)和6號(hào)斷裂平均活動(dòng)速率均大于100 m/ Ma，分別為167.1和127.6 m/Ma，51號(hào)和61號(hào)斷裂平均活動(dòng)速率均小于100 m/Ma，分別為89.6和77.8 m/ Ma，52號(hào)斷裂活動(dòng)速率明顯變小，平均僅為16.9 m/ Ma（表1）。在裂陷沉降期凹陷之間發(fā)生構(gòu)造變形必然會(huì)使斷塊之間出現(xiàn)拉張量的差異，這些差異主要表現(xiàn)在斷層之間活動(dòng)速率的差異，從而形成了位移和應(yīng)變平衡的構(gòu)造變換帶。

3 油氣地質(zhì)意義

構(gòu)造變換帶是構(gòu)造演化過程中形成的變形區(qū)帶，通常是油氣聚集成藏的有利部位［14］。世界上大多數(shù)斷陷盆地的油氣富集區(qū)主要分布在構(gòu)造變換帶中，在中國松遼盆地、渤海灣盆地也發(fā)現(xiàn)了大量與構(gòu)造變換帶有關(guān)的大型油氣田和含油氣圈閉［15-17］。

3.1 控制儲(chǔ)集體和烴源巖的分布

構(gòu)造變換帶對古水系位置、沉積相類型和分布具有控制作用，主要是因?yàn)檫吔鐢嗔焉仙P為隆起區(qū)，與下降盤地形高差較大，而在變換帶處，斷層垂直落差相對小、地勢相對平緩，水系多利用此處較低的地形作為物源通道進(jìn)入盆地，沿著變換帶向凹陷中心運(yùn)移，發(fā)育三角洲、近岸水下扇和濁積扇等有利沉積相。值得注意的是，由于海南隆起和松濤凸起之間地勢、面積及氣候等存在差異，沉積相分布及規(guī)模主要是受海南隆起物源的控制①楊希冰,孫文釗,朱其,等.松濤寶島區(qū)井位研究.中海石油（中國）有限公司湛江分公司，2010.。來自海南隆起的萬泉河水系攜帶碎屑物質(zhì)沿著5號(hào)主干斷裂末端進(jìn)入盆地，在構(gòu)造變換帶發(fā)育規(guī)模較大、延伸較遠(yuǎn)的三角洲扇體，受波浪作用在前三角洲發(fā)育濁積扇，在5號(hào)斷裂下降盤發(fā)育以砂礫巖為主的近岸水下扇沉積，可以形成三角洲、近岸水下扇、濁積扇和淺海相泥巖組合的有效儲(chǔ)蓋組合（圖4）。來自松濤凸起的松濤水系在6號(hào)斷裂末端進(jìn)入盆地，其發(fā)育的三角洲規(guī)模遠(yuǎn)小于萬泉河水系。另外，構(gòu)造變換帶局部會(huì)出現(xiàn)斷層交匯疊置，斷層活動(dòng)產(chǎn)生次生裂縫，從而改善了儲(chǔ)集體的物性。

圖4 瓊東南盆地北部構(gòu)造變換帶沉積模式

在烴源巖方面，構(gòu)造變換帶在斷陷期斷層活動(dòng)性強(qiáng)，構(gòu)造沉降速率大，有利于在半地塹低勢區(qū)沉積泥巖，發(fā)育良好的淺海相烴源巖。在松東凹陷北部ST24-1-1井古近系淺海相地層井壁取心樣品中發(fā)現(xiàn)了有機(jī)質(zhì)豐度較高的烴源巖，有機(jī)碳含量為0.5%～1.5%，平均值為1.0%，在巖屑觀察中也發(fā)現(xiàn)了煤屑或炭質(zhì)泥巖，按照中國烴源巖評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［18］屬于中等—好烴源巖；同時(shí)在松西凹陷周緣鉆探的Y9 和BD15-3-1井等見到油氣顯示，也證實(shí)了淺海相烴源巖具有較強(qiáng)的生烴能力。

3.2 控制圈閉和運(yùn)移條件

瓊東南盆地北部構(gòu)造變換帶是斷裂系統(tǒng)錯(cuò)綜復(fù)雜的區(qū)帶，斷裂多分支并且斷層走向多變，配合構(gòu)造變換帶對優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集巖的富集作用，使之有利于發(fā)育構(gòu)造或構(gòu)造-巖性圈閉，為油氣聚集提供良好的圈閉和保存條件［19］。例如51號(hào)和52號(hào)斷裂之間的構(gòu)造高部位靠斷層反向遮擋形成構(gòu)造圈閉；另外，61號(hào)斷裂下盤砂巖與上盤泥巖匹配，對油氣側(cè)向運(yùn)移有較強(qiáng)的遮擋作用，從而形成上傾斷層封堵、下傾尖滅的構(gòu)造-巖性圈閉（圖5）。在油氣運(yùn)移條件方面，構(gòu)造變換帶處于區(qū)域構(gòu)造相對高部位，是油氣運(yùn)聚成藏的有利場所［20］。斷裂系統(tǒng)、地層不整合面及滲透性砂體構(gòu)成了油氣運(yùn)移的輸導(dǎo)體系，其中長期活動(dòng)的主干斷裂是縱向溝通凹陷深部烴源巖的油源斷裂，深部油氣可經(jīng)油源斷裂直接向上垂向運(yùn)移，而陵水組頂面不整合面和相互連通的三角洲砂巖則構(gòu)成油氣側(cè)向運(yùn)移的主要通道，油氣在斷裂附近被相對高部位的相關(guān)圈閉捕獲并聚集成藏（圖5）。

圖5 瓊東南盆地北部構(gòu)造變換帶油氣成藏模式

4 結(jié)論

瓊東南盆地松東、松西凹陷斷裂發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜，兩者之間發(fā)育相向傾斜接力式構(gòu)造變換帶，具有5號(hào)、6號(hào)主干斷裂相向傾斜、末端部分疊置的構(gòu)造特征；該構(gòu)造變換帶的位移和應(yīng)變平衡主要是通過主干斷裂分支斷裂、扭轉(zhuǎn)斷層走向和改變斷裂活動(dòng)速率來實(shí)現(xiàn)的。在盆地?cái)嘞菰缙谛纬闪藰?gòu)造變換帶與海南隆起物源剝蝕區(qū)、松東—松西凹陷沉積中心相間分布的古地理格局，這一古地理格局控制著構(gòu)造變換帶發(fā)育三角洲、近岸水下扇等儲(chǔ)集巖和淺海相烴源巖，同時(shí)也控制著構(gòu)造或構(gòu)造-巖性圈閉的形成和油氣運(yùn)移成藏過程。因此，位于構(gòu)造變換帶內(nèi)的構(gòu)造或構(gòu)造-巖性圈閉是油氣富集的有利部位。

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編輯經(jīng)雅麗

TE111.2

A

1009-9603（2014）02-0062-04

2013-12-25。

譚建財(cái)，男，助理工程師，碩士，從事油氣勘探地質(zhì)研究。聯(lián)系電話：14718222890，E-mail：tanjc1@cnooc.com.cn。

國家科技重大專項(xiàng)“鶯瓊盆地高溫高壓天然氣成藏主控因素及勘探方向”（2011ZX05023-004）。