南黃海盆地南五凹東洼構造特征分析

南黃海盆地南五凹東洼構造特征分析

祁 鵬，王 鵬，崔 敏，郭 瑞，蔡 佳

（中海油研究總院，北京 100027）

摘 要：地震資料的精細刻畫揭示，南五凹東洼在結構上表現(xiàn)為南北兩側成洼、中部為大型斷裂褶皺帶的不對稱地塹式。在平面上，中部背斜帶在東洼的東、西部發(fā)生錯位，可能是受斜向拉伸作用的影響。關鍵地質界面分析和盆地沉降史回剝恢復表明該區(qū)經(jīng)歷了斷陷—隆升—坳陷的構造演化過程。結合沉降速率的變化規(guī)律和平衡剖面分析，盆地的斷陷期可進一步劃分為兩個階段。在上白堊統(tǒng)泰州組—古新統(tǒng)阜寧組（K2t-E1f）沉積時期，斷層活動較弱，對沉積作用控制小，沉積中心位于洼陷的中部，整體表現(xiàn)為斷拗的特征；在始新統(tǒng)戴南組—三垛組（E2d-E2s）沉積時期，邊界斷層對沉積的控制作用增強，沉積中心向南遷移，洼陷中部的斷裂褶皺帶逐漸定型，整體表現(xiàn)為斷陷的特征。漸新世時期，南黃海盆地區(qū)域性隆升剝蝕。新近紀以后，南黃海盆地進入?yún)^(qū)域性拗陷期，東洼表現(xiàn)為穩(wěn)定的熱沉降過程。

關鍵詞：南五凹；盆地結構；構造特征；演化過程

中圖分類號：TE121.2

文獻標識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2015.02.012

文章編號：1008-2336（2015）02-0012-06

收稿日期：2014-06-23；

作者簡介：第一祁鵬，男，1983年生，工程師，博士，能源地質工程專業(yè)，主要從事石油地質綜合研究工作。E-mail：qipeng.1983@163.com。

改回日期：2014-09-16

Analysis of the Structural Characteristics in Eastern Nanwu Sag of South Yellow Sea Basin

QI Peng, WANG Peng, CUI Min, GUO Rui, CAI Jia

（CNOOC Research Institute, Beijing 100027, China）

Abstract:Based on the fine structural interpretation of 2D seismic data, it is revealed that the architecture of the eastern Nanwu Sag is the asymmetric graben type, with large scale faulted anticline belt in the central part, and depression in the southern part and northern part. In plane, the anticline belt in the central part was dislocated in the western and eastern parts of eastern Nanwu Sag which might result from the oblique extension. It is indicated through analysis of the key geologic boundary and the back-stripping of the subsidence history that the eastern Nanwu sag underwent the tectonic evolution history of rifting stage, the uplifting stage and the depression stage. The rifting stage can be divided into two episodes through analysis of subsidence rate variation and the balanced cross-section. During the sedimentation time from late Cretaceous Taizhou Fm. to Palaeocene Funin Fm.(K2t-E1f), the eastern Nanwu sag was characterized by rifting-depression, and the faulting activity was weak, with no controlling role on sedimentation. The depocenter during this stage was in the middle of the sag. During the sedimentation time from Eocene Dainan Fm. to Sanduo Fm.(E2d-E2s), the eastern Nanwu sag was characterized by depression, the controlling role of boundary faults on sedimentation became strong, resulting in shift of depocenter southward, and the faulted-fold belt was formed gradually. During Oligocene, the whole South Yellow Sea Basin was uplifted and eroded widely. From Neogene, the South Yellow Sea Basin entered into regional depression stage, and the eastern Nanwu sag entered into stable thermal subsidence.

Keywords:Nanwu sag; architecture of the basin; sturcture character; tectonic evolution

南黃海盆地位于東經(jīng)120°00’～126°00’、北緯32°00’～37°00’之間，盆地西南與蘇北盆地相連。1979年至今，我國石油勘探部門已經(jīng)在南黃海鉆探了20余口井，其中2口探井已見到油氣

顯示，表明南黃海盆地具備形成油氣藏的基本地質條件，但尚未獲得重要油氣突破。

構造活動是油氣成藏的重要控制因素之一，多年來地質工作者一直未曾放棄對南黃海盆地的基礎石油地質和結構構造的研究[1-7]。本文選擇南黃海盆地南部坳陷中比較有勘探前景的南五凹東洼作為研究對象，通過精細構造解釋和演化剖面分析的方法，試圖剖析南五凹東洼的構造特征和演化過程，從而為該區(qū)的油氣勘探實踐提供一定的地質依據(jù)。

1　區(qū)域地質背景

南五凹位于南黃海盆地南部坳陷的最南端，其東北部為南二復合低凸起，西北與南一凸起相接，西南與南二凹相臨，南面和東面均被勿南沙隆起所圍限。該凹陷整體上由東西兩個不對稱型雙斷式次洼和分隔兩者的單斷式次洼構成。其中，東洼在平面上以北西南東向展布，延伸約55 km，南北兩側的邊界斷層表現(xiàn)出不連續(xù)性，且有向東相互收斂相交的趨勢。洼陷內斷層的主要走向以北西西向和近東西向為主，密集地分布在洼陷中部的背斜帶上（圖1）。

圖1　南黃海盆地南五凹東洼斷裂分布圖

地震、鉆井和生物地層等多項地質資料揭示，南五凹地層由前白堊紀基底和晚白堊紀—新生代蓋層構成。地層自下往上分別是上白堊統(tǒng)赤山組及泰州組、古新統(tǒng)阜寧組、始新統(tǒng)戴南組及三垛組、新近系下鹽城組及上鹽城組和第四系，但缺失漸新統(tǒng)（圖2）。

圖2　南五凹沉積充填、沉降歷史及結構特征

2　重要構造界面的特征

上白堊統(tǒng)底界面和下鹽城組底界面是南五凹陷內最重要的構造層序界面，前者代表了盆地中、新生代發(fā)育的開始，后者為盆地內部反映斷陷期和坳陷期分界的不整合界面。上白堊統(tǒng)底界面在研究區(qū)內表現(xiàn)為低頻強振幅較連續(xù)的反射特征，界面之下波組為雜亂的模糊反射，界面之上波組為低頻弱振幅弱連續(xù)的雜亂反射，在斜坡上能觀察到較明顯的削截特征。

下鹽城組底界面是一個區(qū)域上可對比的不整合界面，將盆地演化劃分為晚白堊紀—古近紀的斷陷期和新近紀—第四紀的坳陷期。下鹽城組底界面之下的斷陷期構造層序表現(xiàn)出強烈的差異性，無論是分布范圍還是地層厚度，都變化巨大，而且?guī)r性也往往具有突變特征，斷層活動強烈，剝蝕現(xiàn)象明顯，在該界面之上的新近系及第四系的地層總體厚度變化不大，巖性過渡具有區(qū)域性拗陷的特點，覆蓋了下伏的所有巖系，幾乎沒有斷層活動。

3　東洼構造特征

南五凹東洼的地震資料均為二維測線，為了說明南五凹東洼整體結構和構造特征，選取了3條橫跨洼陷的測線進行精細刻畫。測線A-A’穿過H6井，位于東洼的西部。洼陷的主體寬度較窄，南部邊界斷層的活動性要稍強于北部邊界斷層，兩者共同控制了洼陷中部的背斜（圖3）。位于中部背斜帶的次級對傾斷層在深部收斂并匯聚到一條斷層之上，形成了較為典型的卷心菜構造。從斷層與地層的匹配關系來看，除了新近系底界面限制所有早期斷層的發(fā)育之外，阜三段底界面也限制了一些斷層的發(fā)展。

測線B-B’位于東洼的中部，南部邊界由簡單的反“Y”字型的斷裂組合構成（圖4）。從剖面上看，古近紀末期的東洼在這個構造位置上表現(xiàn)為三個小斷裂褶皺帶分隔的四個局部淺洼。靠近南部邊界斷層的淺洼規(guī)模最大，是東洼的沉積沉降中心，基本上沒有受到斷層的影響，寬度約為7.5 km。緊鄰該淺洼的斷裂褶皺帶是由幾條北傾斷層構成的反“Y”字型構造樣式。位于中部的斷裂褶皺帶表現(xiàn)為復式“Y”字型構造，在其兩側的淺洼規(guī)模較小。北部邊界斷層規(guī)模發(fā)生弱化，向下延伸距離變短，與其上盤的反向斷層控制了第四個小淺洼。

圖3　南五凹東洼西部地震剖面構造解釋（位置見圖1）

測線C-C’位于東洼的東部，整體表現(xiàn)為不對稱地塹式結構（圖5）。從地層的幾何形態(tài)上可以看出，邊界斷層在不同沉積時期的相對活動性是逐漸變化的。在泰州組沉積時期和三垛組沉積時期，南北兩條邊界斷層的活動性基本一致，但是戴南組和阜寧組沉積時期，南部邊界斷層的活動性要遠強于北部邊界斷層。與測線A-A’相似，中部背斜帶在該剖面上也表現(xiàn)為相互對傾交切的正斷層在深部收斂形成的典型卷心菜構造。在地理位置上，該背斜帶相對于A-A’測線發(fā)生了向南的遷移，可能與南部邊界斷層的活動強度增大

有關。背斜帶南側的淺洼陷構造變形較弱，基本上不受斷層的影響，寬度約為6.7 km。

圖4　南五凹東洼中部地震剖面構造解釋（位置見圖1）

圖5　南五凹東洼東部地震剖面構造解釋（位置見圖1）

4　東洼構造演化特征

圖6　南五凹東洼構造沉降幕劃分

4.1 沉降史分析

應用沉積回剝分析技術，經(jīng)過去壓實、沉積物重力均衡及古水深校正后，可以對沉積盆地的沉降史進行恢復，并能進一步依據(jù)其變化規(guī)律劃分盆地的構造演化過程[8]。南五凹東洼沉降史恢復結果表明（圖6），上白堊統(tǒng)泰州組沉積時期構造沉降速率較慢，約為40 m/Ma；古新統(tǒng)阜寧組沉積時期構造沉降速率整體加快，均超過了50 m/Ma，且沉降量曲線的斜率陡然增大，表明從阜一段到阜二段和阜三段到阜四段的沉降速率均為由慢到快的加速過程；始新統(tǒng)戴南組沉積時期沉降速率變小，但還是略高于上白堊統(tǒng)泰州組沉積時期；三垛組沉積時期沉降速率大幅回升，超過了100 m/Ma，沉降量曲線斜率逐漸變??；漸新世時期南黃海盆地處于隆升階段，遭受大面積剝蝕，最大剝蝕可能超過了1 100 m[9]。進入新近紀以后，南五凹東洼的構造沉降速率整體上大幅減弱，下鹽城組沉積時期構造沉降速率甚至低于10 m/Ma，上鹽城組—第四系沉積時期沉降活動增強，以熱

沉降為主，總沉降速率超過了80 m/Ma，沉降量曲線的斜率也明顯增大，這一點與Mckenzie[10]提出的呈冪指數(shù)衰減的裂后期熱沉降特征相反，反映了盆地裂后期的異常加速沉降過程。

4.2 構造演化過程分析

在上白堊統(tǒng)泰州組沉積時期，南五凹東洼范圍較小，南北兩側邊界斷層對盆地的沉積和沉降控制作用不大，沉積中心沒有靠近邊界斷層，而是集中在盆地的中心，斷層活動也集中在洼陷的中部，且斷距都不大，表明東洼在這一時期主要表現(xiàn)為斷拗的特征，而不是典型的斷陷（圖7）。

圖7　南五凹東洼構造演化過程

在阜寧組沉積時期，東洼范圍迅速擴大，伸展率超過了20%。從阜一段和阜二段的沉積厚度來看，南北邊界斷層的活動大致相同，使這一時期的東洼呈現(xiàn)出牛頭式的幾何形態(tài)。南部邊界斷層在其上盤斷層活動的影響下，幾何形態(tài)發(fā)生了扭曲，由早期的板狀變?yōu)橐问健Ｔ摃r期，斷層的活動開始活躍，洼陷北部表現(xiàn)為密集斷層控制的節(jié)節(jié)向南下掉的斷階帶，過渡到中部形成了復“Y”字型構造樣式，南部斷層較為稀疏。這一時期，東洼仍然表現(xiàn)出斷拗的特征。

在戴南組沉積時期，東洼的范圍略有擴大，但是相對于泰州組沉積時期而言，伸展率超過了30%。南部斷層活動較為微弱，但是沉積物供給充足，逐漸在南部邊界斷層的上盤形成了沉積中心。戴南組的沉積厚度在洼陷內從南到北逐漸減薄，沉積中心相對阜寧組沉積時期發(fā)生了向南遷移。在這種沉積物供給不均勻的情況下，洼陷內的差異壓實作用造成中部的復“Y”字型構造發(fā)生撓曲變形，形成了斷裂褶皺帶的雛形。

在三垛組沉積時期，斷裂活動再次活躍，邊界斷層明顯地控制了盆地兩側沉積物的快速充填，表現(xiàn)出典型的斷陷特征。戴南組沉積末期出現(xiàn)雛形的中部斷裂褶皺帶繼續(xù)發(fā)展，規(guī)模不斷擴大，南北跨度基本上占據(jù)了整個東洼的一半。在三垛組沉積末期，東洼及其所在的南黃海盆地發(fā)生了整體抬升，開始了大規(guī)模的剝蝕。

新近紀以后，東洼發(fā)生大規(guī)模拗陷，除了邊界斷層之外鮮有斷裂活動的跡象，新近系和第四系均勻地覆蓋了整個盆地，表現(xiàn)出穩(wěn)定的熱沉降特征。

5　結論

南五凹東洼的中、新生代結構整體上較為簡單，在剖面上表現(xiàn)為南北兩側成洼、中部為大型斷裂褶皺帶的不對稱地塹式，表明洼陷的形成主要受區(qū)域伸展應力的控制。在平面上，背斜帶在東洼的中部發(fā)生錯位，可能與邊界斷層的活動強度不一致有關。

關鍵地質界面分析和盆地沉降史回剝恢復表明該區(qū)經(jīng)歷了斷陷—隆升—坳陷的構造演化過程。