東海西湖凹陷原型盆地構(gòu)造格架與演化分析

朱立新，宋在超

（1.中國(guó)石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，上海 200120；2. 中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院無(wú)錫石油地質(zhì)研究所，無(wú)錫 214000）

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東海西湖凹陷原型盆地構(gòu)造格架與演化分析

朱立新1，宋在超2

（1.中國(guó)石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，上海 200120；2. 中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院無(wú)錫石油地質(zhì)研究所，無(wú)錫 214000）

摘 要：隨著當(dāng)前東海西湖深層油氣勘探新突破，西湖凹陷又成為海域石油地質(zhì)研究的重點(diǎn)區(qū)域。在依據(jù)近年來(lái)最新的二維、三維地震資料解釋成果的基礎(chǔ)上，對(duì)西湖凹陷新生代原型盆地的構(gòu)造格架進(jìn)行全面分析，深化了斷陷、拗陷、區(qū)域沉降期的沉積格架、斷裂及演化特征分析。研究認(rèn)為西湖凹陷古新統(tǒng)與中下始新統(tǒng)寶石期原型盆地具多斷洼并列發(fā)育特征，而始新統(tǒng)平湖組中上段具轉(zhuǎn)換陸緣拗陷特征，反映出盆地演化從不穩(wěn)定的多斷陷沉降格局變格為統(tǒng)一拗陷的重要階段；中央背斜帶早期發(fā)育多個(gè)雁列式凸起，中新世末受擠壓走滑構(gòu)造發(fā)生反轉(zhuǎn)，在拗陷中心形成大型沖斷背斜帶，是西湖凹陷形成大型氣田有利的勘探構(gòu)造區(qū)帶。

關(guān)鍵詞：西湖凹陷；原型盆地；構(gòu)造格架；擠壓走滑；盆地演化

E-mail：zhulixin.shhy@sinopec.com。

東海西湖凹陷為東海陸架盆地東部拗陷中北部的一個(gè)第三系含油氣凹陷，屬陸緣斷陷—拗陷迭加型盆地，西臨魚山凸起—錢塘凹陷—海礁凸起—長(zhǎng)江凹陷—虎皮礁凸起區(qū)、東接釣魚島隆褶帶，呈北北東向展布，面積約5.9×104km2（圖1）。目前為止，西湖凹陷內(nèi)發(fā)現(xiàn)眾多的含油氣構(gòu)造和油氣田，體現(xiàn)了其巨大的油氣潛力。

圖1 東海西湖凹陷區(qū)域位置示意圖

1 西湖凹陷原型盆地構(gòu)造格架特征

西湖凹陷新生代沉積盆地經(jīng)歷了斷陷、拗陷和區(qū)域沉降三大演化階段。新生代層序地層自下而上可分為斷陷期：古新統(tǒng)（E1）、始新統(tǒng)寶石組（E2b）和平湖組（E2p）；拗陷期：漸新統(tǒng)花港組（E3h）、中新統(tǒng)龍井組（N11l）、玉泉組（N12y）和柳浪組（N13l）；區(qū)域沉降期：上新統(tǒng)三潭組（N2s）和第四紀(jì)東海群（Qd）[1]，見(jiàn)圖2、圖3。

1.1 西湖凹陷及周邊基底結(jié)構(gòu)

依據(jù)西湖凹陷重磁資料的最新研究，在西湖凹陷及周邊具有三個(gè)呈北東向展布的明顯不同的重力和ΔT磁力異常特征大區(qū)，體現(xiàn)了“東西分帶”背景的原型盆地基底結(jié)構(gòu)特征[2]，見(jiàn)圖4、圖5。東部A區(qū)：重力和ΔT磁力高值異常區(qū)，為中新世到近代火成巖強(qiáng)烈改造的釣魚島隆褶帶，南到北異常差異反映了隆褶帶變化及受巖漿影響的差異，A區(qū)東南角重力低值和ΔT磁力高值異常區(qū)屬?zèng)_繩海槽區(qū)；西部C區(qū)：重力高值異常和ΔT低磁值異常，根據(jù)南北異常變化可劃分四個(gè)亞區(qū)，反映了從南到北魚山凸起—海礁凸起—長(zhǎng)江凹陷—虎皮凸起區(qū)的異常特征，魚山凸起—海礁凸起間的錢塘凹陷窄長(zhǎng)區(qū)域，異常反映不明顯；中部B區(qū)：呈北東向低值異常區(qū)，為西湖凹陷新生代沉積盆地基底的反映，西部存在的重力和ΔT磁力高值異常反映了西部斜坡帶中北部鼻狀古隆的基底特征。

1.2 古新統(tǒng)原型盆地構(gòu)造格架

依據(jù)最新地震資料解釋成果，結(jié)合基底結(jié)構(gòu)特征，西湖凹陷現(xiàn)今構(gòu)造格局具有明顯的東西分帶性[1]，從西往北可依次劃分為保俶斜坡、三潭深凹、中央背斜帶、白堤深凹、天屏斷階帶五個(gè)構(gòu)造單元[3-4]，見(jiàn)圖2、圖3、圖6。

圖2 過(guò)西湖凹陷中北部A-A'地震剖面

西湖凹陷NNE向的基底結(jié)構(gòu)、古地形以及古新世發(fā)育的大斷裂和主斷裂，控制了古新統(tǒng)斷陷盆地總體展布格局。古新統(tǒng)原型盆地構(gòu)造格架具有如下特征，見(jiàn)圖2、圖3、圖7a：

圖4 布格重力異常分區(qū)圖

圖5 ΔT磁力異常分區(qū)圖

圖6 西湖凹陷構(gòu)造格局立體圖

（1）總體為復(fù)雜的半地塹—地塹結(jié)構(gòu)，形成多斷洼結(jié)構(gòu)，走向NE，斷陷層的結(jié)構(gòu)明顯受控于多組NE-NNE向的斷裂，顯示張扭成盆的性質(zhì)。

（2）構(gòu)成半地塹的東部陡坡斷裂帶，后期受火山巖改造，主斷裂控制著白堤深凹沉積充填；在凹陷中央發(fā)育多條呈雁列展布的主斷裂，控制著盆地中部凹陷帶的中央背斜斷裂帶，早期發(fā)育NE向多個(gè)不對(duì)稱地壘—半地壘，西側(cè)主斷裂控制主沉積次凹；西部斜坡，裂陷期斷裂活動(dòng)相對(duì)較弱，多發(fā)育東傾、西傾的伴生斷裂或調(diào)節(jié)性斷裂，形成多級(jí)斷階構(gòu)造，主斷裂控制了次級(jí)的沉積中心和生油次洼。

（3）古新統(tǒng)成盆發(fā)育區(qū)小于現(xiàn)今的西湖凹陷的范圍，古新統(tǒng)推測(cè)為河流—濱海相沉積環(huán)境[5]。古新統(tǒng)沉積厚度西南厚、東北薄，具多個(gè)沉積中心，以現(xiàn)今三潭深凹、白堤深凹南部沉積厚度最大。

1.3 中下始新統(tǒng)寶石組原型盆地構(gòu)造格架

寶石沉積期盆地格架基本繼承了古新統(tǒng)時(shí)期的特點(diǎn)，具有如下特征，見(jiàn)圖2、圖3、圖7b：

（1）凹陷整體以東斷西超為主，部分地區(qū)呈雙斷寬緩地塹格局。凹陷內(nèi)部早期分割性減弱。斷洼呈NNE走向，與后期西湖凹陷的整體走向基本一致。

（2）寶石組成盆期東部斷裂活動(dòng)速率相對(duì)減慢，西部的平湖主斷裂等主斷裂活動(dòng)加強(qiáng)。地層廣泛分布于整個(gè)西湖凹陷。

（3）始新統(tǒng)寶石組主要的沉積環(huán)境為半封閉海灣。整體上西湖凹陷沉積南厚北薄，與古新統(tǒng)整體地層分布具有一致性，具多個(gè)沉積中心，以現(xiàn)今三潭深凹、白堤深凹的沉積厚度最大。

1.4 中上始新統(tǒng)平湖組原型盆地構(gòu)造格架

西湖凹陷平湖組沉積特別是平湖組中后期沉積較少受斷陷主斷層控制，它迭加在古新統(tǒng)或者始新統(tǒng)平湖組下部的斷陷層之上，地質(zhì)結(jié)構(gòu)具轉(zhuǎn)換陸緣拗陷特征，反映出盆地演化從多斷陷沉降格局變格為整體斷陷萎縮的重要階段，具有如下特征[6]，見(jiàn)圖2、圖3、圖7c：

（1）總體上，平湖組下段具有較明顯的斷陷原型，上部則反映拗陷原型特征，它迭加在拉張斷陷之上，總體構(gòu)成斷—拗雙重格架。

（2）原型盆地結(jié)構(gòu)上具有下斷上拗、斷層陡立的特點(diǎn)，平面展布上具有狹長(zhǎng)、廣布的特點(diǎn)。

圖7 西湖凹陷古地貌及原型盆地構(gòu)造格架圖

（3）地層?xùn)|南厚西北薄，沉積充填上具有多中心、高沉積速率的特點(diǎn)，其海灣—潮坪沉積環(huán)境[7]反映盆地東緣有障壁島存在，應(yīng)屬于轉(zhuǎn)換邊緣脊的一部分。

1.5 漸新統(tǒng)～中新統(tǒng)（花港組～柳浪組）原型盆地構(gòu)造格架

漸新世末期，西湖凹陷處于擠壓應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境，大部分?jǐn)嗔讯纪Ｖ沽嘶顒?dòng)，構(gòu)造趨于穩(wěn)定。拗陷統(tǒng)一了前期斷陷結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2、圖3、圖8。

（1）西湖凹陷漸~中新統(tǒng)（花港組～柳浪組）沉積是在琉球隆起強(qiáng)烈受擠、褶皺剝蝕和隆升背景下形成的陸內(nèi)拗陷，東面與洋隔離。

（2）拗陷晚期自中新統(tǒng)玉泉組沉積后逐漸發(fā)生反轉(zhuǎn)，直到中新世末。反轉(zhuǎn)在基底左行滑移的基礎(chǔ)上，伴隨逆斷裂發(fā)育形成典型的沖斷花式背斜，大規(guī)模的反轉(zhuǎn)背斜主要發(fā)育在中央背斜帶，北北東走向，左行雁行排列。

（3）拗陷沉降中心逐漸向西北遷移，受多期的巖漿巖侵入，東蝕西超。

1.6 上新世以來(lái)原型盆地構(gòu)造格架

從上新世至今，盆地演化進(jìn)入?yún)^(qū)域沉降期，從大陸浙閩海岸線以東，上新統(tǒng)三潭組和第四紀(jì)東海群以緩傾角廣泛分布，在地震剖面上反映為區(qū)域平坦波組，包括西湖凹陷遍及整個(gè)東海陸架盆地。地層由大陸性河流相過(guò)渡為淺海沉積組成[4,5]，向北略厚。至今，海底仍然地勢(shì)平坦開(kāi)闊，是我國(guó)大陸的自然延伸部份，見(jiàn)圖2、圖3。

圖8 西湖凹陷古地貌圖

2 西湖凹陷盆地原型演化

研究認(rèn)為，西湖凹陷盆地原型演化與東海陸架盆地新生代區(qū)域成盆環(huán)境密切相關(guān)，見(jiàn)圖9。

2.1 陸緣斷陷發(fā)育階段（E1～E2）

古近系斷陷是我國(guó)東部第三系普遍成盆特征?？碧窖芯空J(rèn)為西湖凹陷的古新世和始新世是新生代斷陷發(fā)育階段，它可以同東海西部斷陷結(jié)構(gòu)類比，是同一個(gè)原型機(jī)制發(fā)展階段。在晚白堊至始新世時(shí)期，中國(guó)大陸西部，印度板塊向古特提斯的關(guān)閉碰撞和歐亞板塊的楔入、東側(cè)太平洋板塊的陸續(xù)俯沖的聯(lián)合作用，使中國(guó)東海陸架區(qū)處于右旋張扭的裂陷背景[8]，形成了厚達(dá)幾千米的斷陷充填。

西湖凹陷斷陷后期中上始新統(tǒng)平湖組中上段具有斷拗轉(zhuǎn)換特征，其與菲律賓海板塊擴(kuò)張?zhí)窖蟀鍓K的轉(zhuǎn)向相關(guān)（45～42 Ma），推斷西湖凹陷平湖組斷陷—沉積作用，可能受轉(zhuǎn)換拗陷與被動(dòng)邊緣拗陷機(jī)制并列的影響。平湖組后期的反轉(zhuǎn)具有整體褶皺、隆起剝蝕的性質(zhì)，但凹陷內(nèi)沉積基面保持撓曲下沉，實(shí)體保存較好，形變不強(qiáng)。

2.2 陸內(nèi)拗陷階段（E3～N1）

漸新世~中新世（35～6 Ma）拗陷，斷陷向拗陷轉(zhuǎn)化同樣可與菲律賓海板塊的再次擴(kuò)張有關(guān)聯(lián)，菲律賓海板塊向中國(guó)大陸東南緣持續(xù)斜向俯沖，太平洋板塊后退，陸緣島弧形成與不斷發(fā)展，東海陸架受擠發(fā)生撓曲拗陷沉降；中新世晚期，隨著菲律賓海板塊高角度斜向俯沖加劇，引發(fā)陸緣島弧撕裂，東海陸架盆地東部凹陷帶東北部的西湖凹陷受擠壓走滑發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)。

西湖凹陷拗陷期以花港組~柳浪組旋回性層序?yàn)閷?shí)體，主要充填內(nèi)陸性的陸相沉積，繼承發(fā)育在平湖組撓曲下拗部位，沉積向東西兩側(cè)上超，沉降中心在西湖凹陷中央，發(fā)展過(guò)程中南部逐漸抬升，沉積向北增厚。同樣，拗陷基底在撓曲擠壓作用下，東面抬升，沉降中心逐漸向西北遷移。拗陷發(fā)育到晚期，撓曲擠壓應(yīng)力集中，順斷面進(jìn)行調(diào)整，結(jié)果在拗陷中心形成沖斷中央背斜帶。反轉(zhuǎn)構(gòu)造總體呈NNE走向、左行雁行排列，反映一定的走滑性，也表現(xiàn)為隨拗陷期次性發(fā)育過(guò)程中應(yīng)力場(chǎng)反扭偏轉(zhuǎn)，構(gòu)造型式具有沉積越厚、反轉(zhuǎn)越高、剝蝕越大。

圖9 西湖凹陷盆地原型演化模式

2.3 弧后陸架邊緣拗陷發(fā)育階段（N2～Q）

自上新世（6 Ma~）以來(lái)，東海盆地演化發(fā)生重大轉(zhuǎn)折。菲律賓海板塊整體向中國(guó)大陸東南緣俯沖，發(fā)生弧后擴(kuò)張，沖繩海槽開(kāi)裂，釣魚島隆褶帶與琉球島弧裂離，引發(fā)東海陸架整體沉降。釣魚島隆起及其以西同大陸連成整體的穩(wěn)定沉降單元，沉積近水平狀，向西層層披蓋，形成邊緣海陸架盆地結(jié)構(gòu)。這時(shí)，西湖凹陷的第三系原型序列都統(tǒng)一在這一陸緣穩(wěn)定沉降拗陷體系之中。

3 結(jié)論

基于現(xiàn)有資料的研究表明，西湖凹陷經(jīng)歷了古新世～始新統(tǒng)的斷陷、漸新世~中新世的拗陷以及上新世～第四紀(jì)的區(qū)域沉降階段。研究認(rèn)為西湖凹陷的形成、演化與板塊之間的區(qū)域走滑背景關(guān)系密切，古新統(tǒng)與中下始新統(tǒng)寶石期原型盆地具多斷洼并列發(fā)育特征；中上始新統(tǒng)平湖組中上段具轉(zhuǎn)換陸緣拗陷特征，反映出盆地演化從不穩(wěn)定的多斷陷沉降格局變格為統(tǒng)一拗陷的重要階段；中央背斜帶早期發(fā)育多個(gè)雁列式古凸起，為后期中央背斜帶的形成奠定了先期構(gòu)造基礎(chǔ)，漸新世～中新世菲律賓海板塊俯沖擴(kuò)張，東海陸架受擠壓走滑發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，在拗陷中心形成大型沖斷中央背斜帶，是西湖凹陷形成大型氣田有利的勘探構(gòu)造區(qū)帶。

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Analysis of Tectonic Framework and Evolution of Prototype Basin in Xihu Sag of the East China Sea

ZHU Lixin1, SONG Zaichao2
（1. Institute of Exploration and Development, SINOPEC Shanghai Offshore Oil & Gas Company, Shanghai 200120, China; 2. Wuxi Petroleum Geology Institute of SINOPEC Exploration and Production Research Institute, Wuxi 214000, China）

Abstract：With the new breakthrough in oil & gas exploration in deep strata of Xihu Sag in the East China Sea, Xihu Sag has become the key area for offshore petroleum geological study. Based on the latest 2D and 3D seismic data interpretation result, a comprehensive analysis has been conducted on the structural framework of prototype Cenozoic basin in Xihu Sag, the sedimentary framework, fault and evolution characteristics during the period of faulting depression, depression, and regional subsidence. The study indicated that the prototype basin during the Palaeocene and Middle-Lower Eocene Baoshi Age was characterized by development of several faulted sags in Xihu Sag, while during the sedimentation of Upper and Middle Pinghu formation within Eocene, conversion epicontinental depression was developed， reflecting the important stage of the basin evolution from the unstable subsidence of multiple fault sags to stable unified depression. Early echelon bulges developed in the central anticline belt， the structural inversion occurred caused by extrusion strike-slip at the end of the Miocene, forming the large thrust anticline belt in the center of depression, which is favorable exploration tectonic zone forming large gas fields in Xihu Sag.

Keywords：Xihu Sag; prototype basin; tectonic framework; extrusion and strike-slip; basin evolution

中圖分類號(hào)：TE121.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1008-2336.2016.01.001

文章編號(hào)：1008-2336（2016）01-0001-06

收稿日期：2015-05-25；改回日期：2015-12-04

第一作者簡(jiǎn)介：朱立新，男，1967年生，高級(jí)工程師，碩士，畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)勘探地球物理專業(yè)，主要從事海洋石油物探方面研究工作。