新西蘭坎特伯雷盆地構(gòu)造- 沉積演化及海域含油氣遠(yuǎn)景

襲著綱，駱宗強(qiáng)，劉鐵樹

（中海油研究總院）

1 概 況

新西蘭國內(nèi)油氣供應(yīng)緊張，加上近年來未發(fā)現(xiàn)大的商業(yè)性油氣流，油氣產(chǎn)量下降嚴(yán)重，亟待拓寬勘探領(lǐng)域。眾多石油公司被新西蘭廣闊的勘探空間和勘探前景所吸引，開展了許多戰(zhàn)略選區(qū)研究工作。根據(jù)各沉積盆地的勘探現(xiàn)狀分析，坎特伯雷盆地（Canterbury Basin）是新西蘭少有的獲得油氣發(fā)現(xiàn)的地區(qū)之一［1］，勘探前景值得重視。該盆地位于新西蘭南島的東部及海域（圖1），面積約3.6×104km2，最大水深超過2 000 m，盆地西臨南阿爾卑斯山脈，東界大體延伸至邦蒂海槽，北部以霍普走滑斷層、查塔姆隆起為界，南部以塔卡普低隆起為界（圖1）。20 世紀(jì)開始，多家石油公司在坎特伯雷盆地進(jìn)行了一系列勘探活動，其中陸上一直未取得勘探突破，評價認(rèn)為陸上的油氣地質(zhì)條件相對較差［1］；海域勘探程度很低，有5 口探井（位置見圖1），Galleon-1井是唯一一口地質(zhì)發(fā)現(xiàn)井，獲得了一定規(guī)模的凝析氣，展示了海域良好的勘探潛力。

目前，我國國內(nèi)關(guān)于坎特伯雷盆地的資料或研究成果的公開報(bào)道較少，對其構(gòu)造-沉積演化特征和油氣地質(zhì)條件等的認(rèn)識有限，本文在大量調(diào)研公開文獻(xiàn)或資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合掌握的少量海域鉆井、地震和分析化驗(yàn)等資料，系統(tǒng)分析了坎特伯雷盆地的構(gòu)造-沉積演化，綜合研究了海域不同演化階段的石油地質(zhì)條件，探討了油氣成藏的控制因素，明確了有利的勘探區(qū)帶。這對我國石油公司在新西蘭開展戰(zhàn)略選區(qū)和合作勘探具有一定參考價值。

2 構(gòu)造-沉積演化

坎特伯雷盆地包括了陸上（坎特伯雷平原區(qū)）和海域兩部分，陸上平原區(qū)主要為新生代沉積，地層厚度在2～3 km，海域海底崎嶇、地形復(fù)雜。根據(jù)海域基底構(gòu)造特征和沉積地層厚度等，盆地海域可劃分為西部斜坡、中央坳陷和東部隆起三個一級構(gòu)造單元（圖1，圖2）。西部斜坡主要處于陸架區(qū)，呈北東向展布，斷裂幾乎不發(fā)育，地層厚度一般小于3 km，其中，新生界進(jìn)積型沉積序列發(fā)育明顯，厚度大，而中生界厚度比較?。▓D2）。中央坳陷由大陸架延伸至大陸坡，發(fā)育一系列北東—南西向的斷裂，存在南北

兩個沉積中心（圖1），最大沉積厚度達(dá)7 km，其中，中生界厚度大（圖2），分布廣。東部隆起處于陸坡深水區(qū)，隆起的東南部中生界存在眾多的壘塹結(jié)構(gòu)（圖2），北東—南西向斷裂發(fā)育且斷裂延伸距離大，沉積厚度局部達(dá)4～5km；隆起的東北部與西部斜坡相連，斷裂相對較少，地層厚度一般2～3km。

圖1 新西蘭坎特伯雷盆地構(gòu)造綱要及沉積地層厚度圖（據(jù)文獻(xiàn)［1］改繪）

圖2 新西蘭坎特伯雷盆地區(qū)域地震地質(zhì)解釋剖面

坎特伯雷盆地是大陸邊緣的中新生代疊合盆地，盆地的形成與演化主要受控于岡瓦納古陸的裂解和太平洋板塊的俯沖［2-7］。古生代至早中生代，新西蘭微板塊是岡瓦納古陸的一部分，坎特伯雷盆地位于太平洋板塊與岡瓦納古陸匯聚俯沖的邊緣，處于火山活動頻繁的構(gòu)造帶，為弧前背景，形成了片巖基底（圖3）。晚中生代，隨著岡瓦納古陸的裂解，新西蘭微板塊開始區(qū)域拉張，地殼減薄、沉降產(chǎn)生了一系列包括坎特伯雷盆地在內(nèi)的陸內(nèi)裂谷盆地?？蔡夭着璧氐臉?gòu)造-沉積演化可分為三個階段：早白堊世—晚白堊世早期的裂谷期、晚白堊世晚期—漸新世早期的被動陸緣期以及漸新世晚期至今的擠壓沉降期（圖3）。

圖3 新西蘭坎特伯雷盆地海域地層綜合柱狀圖

2.1 裂谷期（K1—K2早期）

100～96Ma，受岡瓦納古陸初始裂解引起的拉張作用影響，坎特伯雷地區(qū)形成了一系列北東—南西向的地塹，地塹內(nèi)發(fā)育厚層的沖積扇—河流相砂礫巖等粗粒碎屑沉積（圖3），物源主要來自片巖和局部的花崗巖基底。

95～90 Ma，岡瓦納古陸內(nèi)部，拉張作用更廣泛，且強(qiáng)度增大，坎特伯雷盆地中西部裂谷規(guī)模變大，開始連通，成為匯水低洼區(qū)。盆地中部的裂谷內(nèi)廣泛發(fā)育河流—沼澤相沉積［8］，形成了一套富含砂巖、厚達(dá)1 000 m的煤系，即上白堊統(tǒng)Clipper組（圖3）；盆地西南部靠近物源，以河流相為主，巖性主要為砂巖和礫巖；受古太平洋的影響，盆地東部發(fā)生了小范圍海侵，沉積環(huán)境為濱淺海相（圖4a）。

Clipper組沉積之后，新西蘭微板塊區(qū)域抬升，盆地經(jīng)歷了5Ma左右的沉積間斷，形成了一個區(qū)域性不整合，僅局部地區(qū)發(fā)育一些粗碎屑沉積（圖3）。

2.2 被動陸緣期（K2晚期—E3早期）

85Ma左右，塔斯曼海和南太平洋開始擴(kuò)張，東部邦蒂海槽沉降劇烈，海水迅速涌入，坎特伯雷盆地進(jìn)入熱沉降階段，轉(zhuǎn)變?yōu)楸粍雨懢壉尘埃▓D3）。盆地西部斜坡和中央坳陷西部廣泛發(fā)育河流—海岸平原相沉積［8］，形成了一套重要的煤系，即Pukeiwitahi組；中東部逐漸過渡為淺海相，巖性主要為泥頁巖和粉砂巖。

70Ma開始，海侵范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，盆地大部分地區(qū)被淺海覆蓋，主要發(fā)育泥頁巖沉積；僅盆地西部斜坡發(fā)育一些濱淺海相砂巖（圖4b），東部隆起中局部繼承性的古隆起水體較淺，也發(fā)育一些濱淺海相砂巖沉積。晚白堊世沉積分布廣泛，中央坳陷內(nèi)厚度達(dá)1800m。

圖4 新西蘭坎特伯雷盆地海域白堊紀(jì)沉積相分布圖（據(jù)文獻(xiàn)［8］修改）

古新世—始新世，盆地進(jìn)入穩(wěn)定的大陸漂移期。盆地內(nèi)部與岡瓦納古陸裂解有關(guān)的斷裂活動逐漸停止，且基本沒有新的斷裂產(chǎn)生（圖2）。查塔姆隆起被完全淹沒，西部斜坡北部仍為淺海沉積環(huán)境，充填了一套砂巖地層；其余大部分地區(qū)由淺海漸變?yōu)樯詈＃饕l(fā)育泥頁巖沉積（圖3）。

漸新世早期，盆地進(jìn)入最大海泛期，陸源物質(zhì)輸入減少，浮游和遠(yuǎn)洋生物繁盛，全區(qū)普遍發(fā)育一套厚達(dá)250m的碳酸鹽巖（圖3）。

2.3 擠壓沉降期（E3晚期—現(xiàn)今）

漸新世晚期開始，澳洲板塊與太平洋板塊間新的板塊邊界開始形成，新西蘭微板塊中部形成阿爾卑斯走滑斷裂帶；澳洲板塊沿著該斷裂帶向東南俯沖于新西蘭微板塊之下，并伴有右旋走滑，造成強(qiáng)烈擠壓，形成了南阿爾卑斯造山帶（圖3）。中新世—上新世，隨著擠壓活動的增強(qiáng)，盆地現(xiàn)今地貌的雛形逐漸顯現(xiàn)，同時，形成一些新的斷裂，局部地區(qū)伴有強(qiáng)烈的火山活動。

造山帶的抬升和遭受剝蝕，提供了大量物源，盆地西部發(fā)育了大套進(jìn)積型的河流—海岸沉積體系（圖2）；盆地中東部地區(qū)仍為較穩(wěn)定的大陸邊緣背景，以進(jìn)積型的濱?！詈３练e體系為主，巖性主要為泥頁巖和粉砂巖（圖3），局部發(fā)育一些濁積水道。擠壓沉降期，盆地內(nèi)快速堆積的中新統(tǒng)—更新統(tǒng)厚度達(dá)2 400 m。

3 油氣成藏條件與有利勘探區(qū)帶

盆地不同期次的構(gòu)造-沉積演化控制了盆地內(nèi)生儲蓋組合、圈閉類型、油氣運(yùn)聚等諸多成藏要素的差異性，影響著油氣的生成、運(yùn)移和聚集［9-11］?？蔡夭着璧厝跇?gòu)造-沉積演化形成了兩套有效的生儲蓋組合（圖3，圖5），具備油氣成藏的潛力。

3.1 烴源巖

盆地內(nèi)兩套有效烴源巖分別為裂谷期的上白堊統(tǒng)Clipper 組沼澤相煤系烴源巖和被動陸緣期的上白堊統(tǒng)Pukeiwitahi 組海岸平原相煤系烴源巖（圖3，表1）。

裂谷期的地塹多為匯水的沼澤環(huán)境，這使得Clipper組煤系烴源巖局限于中央坳陷內(nèi)（圖4a）。據(jù)Clipper-1井揭示，Clipper組煤系烴源巖主要發(fā)育在Clipper組中上部，厚度一般在200～400 m；它是一套優(yōu)質(zhì)的偏氣型烴源巖，干酪根類型為Ⅲ型，已進(jìn)入成熟—高成熟階段，成熟區(qū)面積達(dá)3 000 km2，是盆地中唯一大面積成熟、可大量生排烴的烴源巖。

被動陸緣期的沉積相帶展布格局使得Pukeiwitahi組煤系烴源巖主要局限于陸架—坡折一帶（圖5），主要分布于西部斜坡帶及中央坳陷西部，煤系厚度向東部變薄，至中央坳陷巖性漸變?yōu)槟囗搸r。該套煤系平均厚度50m，埋藏較淺，基本處于未成熟—低成熟階段，干酪根類型為Ⅱ2—Ⅲ型，可生油亦可生氣，生排烴量有限；中央坳陷南部Galleon-1井區(qū)受火山活動影響熱流值較高，已達(dá)到成熟，并形成了油氣聚集（圖5）。

古新世末期，受洋流的影響，盆地內(nèi)沉積了一套富含有機(jī)質(zhì)的黑色頁巖，由于埋藏過淺，生烴潛力較差［12］。此外，該時期盆地局部地區(qū)的火山活動形成了大量火山巖，受此影響，局部熱流值增大，可能促進(jìn)了烴源巖的成熟。

圖5 新西蘭坎特伯雷盆地海域油氣成藏模式圖

表1 新西蘭坎特伯雷盆地?zé)N源巖特征（資料來源：Clipper-1井）

裂谷期以后，盆地一直處于陸架—陸坡背景，接受了巨厚的沉積，這為烴源巖成熟提供了足夠的負(fù)載。另一方面，中新統(tǒng)—更新統(tǒng)巨厚的細(xì)粒沉積可能造成局部地區(qū)地層壓力超過蓋層的破裂壓力，如果恰值烴類充注期，則易導(dǎo)致油氣散失。

3.2 儲蓋組合

盆地內(nèi)白堊系發(fā)育兩套有效儲集層（圖3，表2），且均已得到證實(shí)。Clipper組沖積扇—河流相砂巖儲集層主要分布于中央坳陷及西部斜坡西南部（圖4a），由于埋藏較深，物性較差，孔隙度一般在1%～16%，滲透率一般小于10×10-3μm2。Clipper組沉積期間，沼澤相發(fā)育，且盆地經(jīng)歷過小范圍的海侵，形成了許多層間泥頁巖和煤層，它們既是盆地的烴源巖，又是Clipper組儲集層的重要層間蓋層。

Herbert組（或Broken River組）濱淺海相砂巖儲集層（圖3，表2），孔隙度一般在10%～35%，滲透率范圍（10～100）×10-3μm2，是重要的儲集層。盆地西部斜坡、中央坳陷西部以及一些繼承性的古隆起區(qū)是該套儲集層發(fā)育的區(qū)帶。上述濱淺海相砂巖沉積之后，盆地經(jīng)歷了持續(xù)性海侵，形成了上白堊統(tǒng)Katiki組、古新統(tǒng)Moeraki組等巨厚的淺?！詈Ｏ嗄囗搸r，這些泥頁巖構(gòu)成了優(yōu)質(zhì)的區(qū)域蓋層（圖3）。

3.3 圈閉類型

盆地的主要圈閉類型有構(gòu)造圈閉、構(gòu)造-地層圈閉和巖性圈閉。裂谷期，盆地正斷層發(fā)育，形成了大量的壘塹結(jié)構(gòu)，繼承性的地形凸起為披覆背斜、斷背斜等構(gòu)造圈閉的形成奠定了基礎(chǔ)（圖5），中央坳陷、東部隆起的白堊系中此類圈閉發(fā)育，是目前勘探的重點(diǎn)；此外，中央坳陷、西部斜坡還發(fā)育一些斷塊圈閉。裂谷期之后，盆地一直處于陸架—陸坡背景，發(fā)育眾多的濁積水道，形成了一些巖性圈閉，它們主要分布于西部斜坡帶及中央坳陷的中新統(tǒng)，這也是潛在的勘探目標(biāo)。

3.4 油氣成藏模式

目前，坎特伯雷盆地已有的鉆探和發(fā)現(xiàn)均集中于西部斜坡、中央坳陷的一些凸起部位。由于這些部位緊鄰中央坳陷上白堊統(tǒng)有效生烴灶，處于油氣運(yùn)移的優(yōu)勢方向，油氣沿著斷層、儲集層或不整合面運(yùn)移，就能在披覆背斜等圈閉中聚集成藏（圖5）。此外，東部隆起在構(gòu)造演化過程中一直處于相對高部位，且有眾多順向斷層溝通中央坳陷的烴源巖，故這里亦是油氣運(yùn)聚的指向區(qū)。

Galleon-1井揭示了一個具一定規(guī)模的凝析氣藏，證實(shí)了上白堊統(tǒng)Pukeiwitahi組含油氣系統(tǒng)［1］。該氣藏的烴源巖為Pukeiwitahi組煤系，局部受到后期火山活動的影響，在中新世開始大量生烴；生成的油氣沿著斷裂向上運(yùn)移，在Herbert組砂巖為儲層的披覆背斜中聚集成藏，上覆厚層的海相泥頁巖可充當(dāng)優(yōu)質(zhì)蓋層（圖5）。

此外，Clipper-1井在Clipper 組砂巖中見到了天然氣顯示，并在Clipper 組頂部鉆遇厚約5 m 的煤層。研究認(rèn)為該套煤系是Clipper-1井天然氣的源巖，在中新世已進(jìn)入大量生排烴階段［1］。油氣沿著斷裂縱向運(yùn)移、沿不整合面和砂巖橫向輸導(dǎo)，聚集至中央坳陷、東部隆起等地區(qū)大量發(fā)育的披覆背斜和斷塊圈閉中，Clipper 組或Herbert 組砂巖可作為儲層。Clipper-1井僅見氣顯示，這可能與Clipper 組儲層物性差，或在中新世油氣充注期因地層超壓、蓋層破裂而導(dǎo)致的油氣散失有關(guān)。

3.5 有利勘探區(qū)帶

基于前述分析，坎特伯雷盆地海域應(yīng)具有良好的勘探前景，中央坳陷、東部隆起近坳一側(cè)是有利的油氣勘探區(qū)帶。首先，中央坳陷是盆地主力烴源巖Clipper組煤系的最有利分布區(qū)，Pukeiwitahi組煤系烴源巖的成熟區(qū)帶也局限于中央坳陷的西部，那么，中央坳陷和東部隆起具有最佳的供烴優(yōu)勢。其次，中央坳陷發(fā)育Clipper組沖積扇—河流相砂巖、Herbert組濱淺海相砂巖和中新統(tǒng)濁積砂巖等多套儲集層，東部隆起在裂谷期最先遭受海侵，可能發(fā)育濱海相砂巖儲集層，這些儲層與上覆泥頁巖有效配置可形成優(yōu)質(zhì)的儲蓋組合。最后，這兩個區(qū)帶具有形成構(gòu)造圈閉的背景（圖2，圖5），依據(jù)地震資料，已在中央坳陷、東部隆起的白堊系中落實(shí)了一系列披覆背斜和斷塊圈閉。因此，從整體上來說，這些圈閉帶的儲蓋組合配置好，處于上白堊統(tǒng)生烴灶內(nèi)或周邊，存在著斷裂和不整合等油氣運(yùn)移通道，因而是油氣聚集成藏的有利區(qū)，可作為下一步勘探的重點(diǎn)。

4 結(jié) 論

（1）新西蘭坎特伯雷盆地海域可劃分為西部斜坡、中央坳陷、東部隆起三個構(gòu)造單元。

（2）盆地白堊紀(jì)以來經(jīng)歷了裂谷期、被動陸緣期、擠壓沉降期三個構(gòu)造演化階段。裂谷期的一系列北東向或東西向的斷裂及地塹、地壘，控制了盆地的基本構(gòu)造格局及主力烴源巖——上白堊統(tǒng)Clipper組煤系的展布，并為構(gòu)造圈閉的形成及油氣運(yùn)移奠定了基礎(chǔ)。被動陸緣期，海相沉積發(fā)育，形成了重要的儲蓋組合。擠壓沉降期，淺海相碳酸鹽巖和深海相泥頁巖發(fā)育，巨厚的沉積促進(jìn)了烴源巖的成熟。

（3）盆地內(nèi)發(fā)育兩套成藏組合，Clipper組沼澤相煤系和Pukeiwitahi 組海岸平原相煤系為烴源巖，Clipper組河流相砂巖、Herbert組（或Broken River組）濱淺海相砂巖為儲集層。中央坳陷、東部隆起近坳一側(cè)油氣地質(zhì)條件優(yōu)越，披覆背斜和斷塊圈閉發(fā)育，是有利的油氣勘探區(qū)帶。

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