珠江口盆地北部坳陷帶構(gòu)造特征

劉志峰， 王升蘭， 丁　亮， 印斌浩， 柯　嶺

(中海油研究總院，北京100028)

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珠江口盆地北部坳陷帶構(gòu)造特征

劉志峰， 王升蘭， 丁亮， 印斌浩， 柯嶺

(中海油研究總院，北京100028)

摘要：構(gòu)造演化分析表明，珠江口盆地北部坳陷帶在新生代經(jīng)歷了斷陷期、斷—坳轉(zhuǎn)換期和坳陷期三大演化階段，而斷陷期又可進(jìn)一步劃分為文昌期和恩平期2個(gè)裂陷幕。由于縱向上2幕裂陷作用的遷移和地層不完全疊置，在坳陷帶內(nèi)形成了厚文昌薄恩平型和薄文昌厚恩平型2種類型的凹陷，其中前者是較為有利的富生烴凹陷。北部坳陷帶內(nèi)各凹陷斷裂十分發(fā)育，且具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)。根據(jù)斷裂活動(dòng)時(shí)間可將其分為3類：早期活動(dòng)型、晚期活動(dòng)型和早晚持續(xù)活動(dòng)型。早期活動(dòng)型斷裂對(duì)凹陷和構(gòu)造帶的形成、發(fā)育起到控制作用，晚期活動(dòng)型斷裂對(duì)圈閉形成與定型、油氣運(yùn)移起到控制作用，早晚持續(xù)活動(dòng)型斷裂兼有前兩者的共同特征。

關(guān)鍵詞：凹陷類型；構(gòu)造；斷裂；北部坳陷；珠江口盆地

0引言

珠江口盆地位于我國(guó)南海北部大陸邊緣，盆地內(nèi)隆坳相間，自北向南包括北部隆起帶、北部坳陷帶、中央隆起帶、南部坳陷帶和南部隆起帶。北部坳陷帶指珠一坳陷和珠三坳陷(圖1)，面積約5.4 萬(wàn)km2。北部坳陷帶的北部以一系列雁行狀的南掉正斷層為界與北部隆起帶相鄰，南部以一系列雁行狀的北掉正斷層為界與中央隆起帶相接，坳陷內(nèi)可進(jìn)一步劃分為11個(gè)凹陷和5個(gè)凸起。

自新生代以來(lái)，北部坳陷帶經(jīng)歷了斷陷期、斷—坳轉(zhuǎn)換期和坳陷期三大演化階段(圖2)。(1) 斷陷期：自古新世至早漸新世(神狐組、文昌組和恩平組沉積時(shí)期)，在北西—南東向?yàn)橹鞯睦瓘垜?yīng)力作用下，北部坳陷帶產(chǎn)生了一系列NE—NEE向斷裂，這些斷裂控制了凹陷的形成與發(fā)育，同時(shí)控制了凹陷的結(jié)構(gòu)與沉積充填，坳陷帶內(nèi)廣泛發(fā)育陸相河湖相沉積。(2) 斷—坳轉(zhuǎn)換期：晚漸新世(珠海組沉積時(shí)期)，北部坳陷帶結(jié)束了陸相斷陷湖盆的發(fā)育歷史，進(jìn)入斷陷向坳陷的過(guò)渡階段，以發(fā)育海陸交互相沉積為主。(3) 坳陷期：自新近紀(jì)到第四紀(jì)(珠江組沉積時(shí)期及以后)，北部坳陷帶整體發(fā)生熱沉降，發(fā)育大面積海相沉積。進(jìn)入坳陷階段，坳陷帶構(gòu)造相對(duì)平靜，但晚期斷裂活動(dòng)有所增強(qiáng)。

雖然已在多個(gè)凹陷內(nèi)發(fā)現(xiàn)了油氣田，如珠一坳陷的惠州、陸豐、恩平凹陷，珠三坳陷的文昌A、文昌B、文昌C凹陷(沿海大陸架及毗鄰海域油氣區(qū)石油地質(zhì)志編寫組，1992；邱忠建等，1999；陳長(zhǎng)民等，2003；鄧運(yùn)華等，2013；郭剛等，2014)，但與近海及國(guó)內(nèi)陸上勘探程度較高的盆地相比，總體上勘探程度仍然很低，仍有多個(gè)凹陷(或洼陷)沒(méi)有商業(yè)性油氣發(fā)現(xiàn)。因此，什么樣的凹陷(或洼陷)具有勘探潛力？潛在勘探方向在哪里？這是亟待解決的問(wèn)題。

圖1　珠江口盆地構(gòu)造區(qū)劃圖Fig.1　Map showing structural division of the Pearl River Mouth Basin

在回顧總結(jié)北部坳陷帶構(gòu)造及演化特征的基礎(chǔ)上，試圖從構(gòu)造對(duì)油氣的控制作用的角度來(lái)回答上述2個(gè)問(wèn)題：(1) 從構(gòu)造對(duì)凹陷斷陷期地層疊置類型的控制作用，探討何種疊置關(guān)系的凹陷更有利于發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，從而具備形成富生烴凹陷的條件；(2) 從斷裂活動(dòng)期次來(lái)劃分?jǐn)嗔鸦顒?dòng)類型，探討不同期次活動(dòng)斷裂對(duì)凹陷和構(gòu)造帶的形成與發(fā)育以及對(duì)深、淺層油氣聚集的控制作用，為尋找有利油氣富集層位和賦存部位提供參考。

12幕裂陷作用形成2類疊置凹陷

珠江口盆地北部坳陷帶在斷陷期發(fā)生了文昌期和恩平期2幕裂陷作用。由于縱向上2幕裂陷作用的遷移和地層不完全疊置，坳陷帶內(nèi)形成了厚文昌薄恩平型和薄文昌厚恩平型2種類型凹陷。

1.1北部坳陷帶裂陷幕劃分

珠江口盆地經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造，每個(gè)構(gòu)造演化階段內(nèi)都經(jīng)歷了復(fù)雜多變的構(gòu)造活動(dòng)(鐘建強(qiáng)，1994；焦養(yǎng)泉等，1997；崔莎莎等，2009；何家雄等，2012)?；趨^(qū)域地質(zhì)背景、沉積特征、不整合面發(fā)育特征，可將斷陷期進(jìn)一步劃分為文昌期裂陷幕和恩平期裂陷幕。

1.1.1文昌期裂陷幕是坳陷帶斷陷鼎盛時(shí)期，多數(shù)凹陷控凹斷層活動(dòng)強(qiáng)度大，基底沉降幅度大，坳陷帶內(nèi)湖相最為發(fā)育，形成了1套半深湖—深湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖，成為北部坳陷帶的主力烴源巖。始新世末期，即文昌組沉積后，受珠瓊二幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，北部坳陷帶普遍抬升，并伴有斷裂和巖漿活動(dòng)(聶逢君等，2005)，上始新統(tǒng)遭受剝蝕，以此作為文昌期裂陷幕結(jié)束的標(biāo)志。在現(xiàn)今地震剖面上，其表現(xiàn)為文昌組與恩平組之間呈現(xiàn)出明顯的角度不整合(對(duì)應(yīng)T80地震反射層)(圖3)。

1.1.2恩平期裂陷幕總體上坳陷帶內(nèi)斷陷活動(dòng)有所減弱，多數(shù)凹陷的控凹斷層活動(dòng)強(qiáng)度降低，基底沉降幅度減小，以發(fā)育河流、沼澤相為主，形成了1套次要烴源巖。但這一時(shí)期仍有一些凹陷斷陷活動(dòng)較為活躍，控凹斷層活動(dòng)強(qiáng)度大，其原因有二：(1) 文昌期較為活躍的一些斷陷重新復(fù)活，文昌期與恩平期受同一條控凹斷裂控制，在文昌期裂陷幕之上疊加了恩平期裂陷幕，例如惠州凹陷內(nèi)的一些洼陷即屬于此類(圖3)；(2) 文昌期裂陷幕的斷陷沒(méi)有重新復(fù)活或者活動(dòng)強(qiáng)度不大，而是發(fā)生了構(gòu)造遷移，恩平期控凹斷裂為新生大斷裂，例如陸豐凹陷東北部的一些洼陷即屬于此類。晚漸新世，即恩平組沉積后，受南海運(yùn)動(dòng)(23.8 Ma)的影響，北部坳陷帶發(fā)生區(qū)域性抬升，伴有斷裂和巖漿活動(dòng)，上漸新統(tǒng)遭受剝蝕(圖3)，以此作為恩平期裂陷幕結(jié)束的標(biāo)志。在現(xiàn)今地震剖面上，表現(xiàn)為恩平組頂部的破裂(角度)不整合面(對(duì)應(yīng)T70地震反射層)(圖3)。

圖2　珠江口盆地北部坳陷帶地層綜合柱狀圖(據(jù)劉志峰等，2013)Fig.2　Comprehensive stratigraphic column of the northern depression belt in the Pearl River Mouth Basin(after Liu et al., 2013)

1.2北部坳陷帶凹陷疊置類型

珠江口盆地北部坳陷帶在斷陷期發(fā)生了文昌期和恩平期2幕裂陷作用。由于縱向上2幕裂陷作用的遷移和地層不完全疊置，坳陷帶內(nèi)形成了厚文昌薄恩平型和薄文昌厚恩平型2種類型的凹陷。

北部坳陷帶內(nèi)，不同凹陷在文昌期裂陷幕與恩平期裂陷幕的斷陷活動(dòng)既有繼承性又有差異性。受不同裂陷幕構(gòu)造活動(dòng)差異控制及沉積物供給量等因素影響，有的凹陷文昌期沉積厚度大，但恩平期沉積厚度減薄；有的凹陷文昌期沉積厚度小，但恩平期沉積厚度大。根據(jù)各凹陷文昌組和恩平組縱向疊置關(guān)系，可將凹陷分成厚文昌薄恩平型和薄文昌厚恩平型2種類型(圖4)。

圖3　過(guò)惠州凹陷東北部地震剖面(位置見圖1；① 圖中箭頭示意削截不整合；② 圖中地震反射層代號(hào)分別為：T40-珠江組頂界面；T50-珠江組下段頂界面；T60-珠海組頂界面；T70-恩平組頂界面；T80-文昌組頂界面；T100-古近系底界面。下同)Fig.3　Seismic profile through the northeast of the Huizhou Sag(see location in Fig.1)

(1) 厚文昌薄恩平型凹陷：文昌組沉積時(shí)期，控凹斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，凹陷沉降幅度大，中深湖相廣泛發(fā)育，沉積了大套文昌組湖相泥質(zhì)烴源巖。

(2) 薄文昌厚恩平型：文昌組沉積時(shí)期，控凹斷裂有一定的活動(dòng)，但活動(dòng)程度不大，至恩平組沉積時(shí)

期，控凹斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)，沉積了大套恩平組河流、沼澤相沉積物，恩平組地層明顯厚于文昌組，亦有一定的生烴潛力。目前的勘探現(xiàn)狀表明，厚文昌薄恩平型凹陷是較為有利的富生烴凹陷，在其中發(fā)現(xiàn)大量油氣，如文昌A凹陷、惠州凹陷、番禺4洼等(黃保家等，2007；王有功，2011；張迎朝等，2011；陳淑慧等，2013；彭光榮等，2013；李才等，2014)。

前人研究南海北部其他盆地時(shí)，還根據(jù)地層縱向疊置關(guān)系劃分出“繼承型”凹陷，即2套地層持續(xù)發(fā)育、厚度亦相當(dāng)?shù)陌枷?張智武等，2013)。通過(guò)分析珠江口盆地北部坳陷帶，發(fā)現(xiàn)其中的凹陷大多數(shù)是文昌組明顯厚于恩平組，或者恩平組明顯厚于文昌組，真正介于2者之間的凹陷，即文昌組與恩平組厚度相當(dāng)?shù)模僦稚?，且難以準(zhǔn)確界定，同時(shí)“繼承型”凹陷對(duì)油氣勘探的意義亦具有一定模糊性，因此未劃分出該類型。

圖4　珠江口盆地北部坳陷帶凹陷疊置類型圖Fig.4　Types of depression superstition in the northern depression belt of the Pearl River Mouth Basin

2早晚期構(gòu)造差異活動(dòng)形成3類斷裂

珠江口盆地新生代以來(lái)總體上為張性盆地背景，受其控制，北部坳陷帶總體上斷裂較為發(fā)育。具體到某個(gè)凹陷或構(gòu)造帶，其斷裂的發(fā)育程度和活動(dòng)期次受基底巖石性質(zhì)、先存古斷裂發(fā)育情況、區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力大小及方向等多因素影響(劉志峰等，2013a,2013b)。受盆地構(gòu)造背景和構(gòu)造演化特征的控制，北部坳陷帶的斷裂具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)。根據(jù)斷裂活動(dòng)時(shí)間和斷裂縱向發(fā)育特征，可將其分為3類：早期活動(dòng)型、晚期活動(dòng)型和早晚持續(xù)活動(dòng)型(所指早期為斷陷期，即文昌組、恩平組沉積時(shí)期；晚期為坳陷期，即珠江組沉積時(shí)期及以后)。不同活動(dòng)時(shí)間的斷裂對(duì)凹陷沉積充填、圈閉形成與定型、油氣運(yùn)移等有著不同的控制作用。

2.1早期活動(dòng)型斷裂特征

早期活動(dòng)型斷裂在始新世—漸新世活動(dòng)性強(qiáng)，之后停止發(fā)育。早期活動(dòng)型斷裂在北部坳陷帶內(nèi)各個(gè)凹陷均有發(fā)育，總體上珠一坳陷發(fā)育的程度大于珠三坳陷(圖5)。

珠一坳陷文昌組、恩平組沉積時(shí)期斷裂活動(dòng)性強(qiáng)，發(fā)育多方向控凹或控洼斷裂，坳陷被眾多斷裂切割，形成多個(gè)相互獨(dú)立的小洼陷。同期，珠三坳陷斷裂活動(dòng)雖然也較強(qiáng)，但斷裂方向相對(duì)單一，且數(shù)量相對(duì)少，主要為控凹斷裂，每個(gè)控凹斷裂基本上只控制與之關(guān)聯(lián)的凹陷，凹陷內(nèi)沒(méi)有明顯的切割作用。

圖5　珠江口盆地北部坳陷帶文昌組斷裂分布圖Fig.5　Map showing distribution of the Wenchang Formation faults in the northern depression belt of the Pearl River Mouth Basin

早期活動(dòng)型斷裂若是控凹斷裂，則可控制凹陷的形成，同時(shí)控制凹陷內(nèi)斷陷期沉積充填及烴源巖的展布和發(fā)育，進(jìn)而控制富生烴凹陷的形成和發(fā)育。只有那些早期活動(dòng)型斷裂活動(dòng)強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的凹陷，其文昌組或恩平組沉積時(shí)期才能長(zhǎng)期處于半深湖—深湖或淺湖、湖沼沉積狀態(tài)，從而形成文昌組或恩平組烴源巖，奠定生成油氣的物質(zhì)基礎(chǔ)。早期活動(dòng)型斷裂若是凹陷內(nèi)的次級(jí)斷裂，則能起到分割凹陷的作用，對(duì)凹陷結(jié)構(gòu)有所控制，可控制緩坡帶、洼陷帶、陡坡帶等二級(jí)構(gòu)造帶的形成和發(fā)育。

2.2晚期活動(dòng)型斷裂特征

晚期活動(dòng)型斷裂在中新世及以后形成且活動(dòng)性強(qiáng)。晚期活動(dòng)型斷裂在北部坳陷帶內(nèi)各個(gè)凹陷均有發(fā)育，總體上仍表現(xiàn)為珠一坳陷發(fā)育的程度大于珠三坳陷。在珠一坳陷內(nèi)部，晚期活動(dòng)型斷裂又具有西強(qiáng)東弱的特征。以惠陸低凸起為界，西側(cè)的恩平凹陷、番禺4洼、惠州凹陷等凹(洼)陷晚期斷裂發(fā)育程度明顯高于東側(cè)的陸豐凹陷(圖6、圖7)。例如西側(cè)的惠州凹陷在珠江組及以上地層中仍有較多斷裂發(fā)育，有的晚期斷裂已斷至韓江組及以上(T40界面以上)；而東側(cè)的陸豐凹陷斷裂主要發(fā)育在文昌組和恩平組(T70界面以下)，珠江組及以上地層中斷裂不發(fā)育，構(gòu)造較為平緩。

圖6　過(guò)珠一坳陷惠州凹陷西北部的地震剖面(位置見圖1)Fig.6　Seismic profile through the northwest of the Huizhou Sag, Zhuyi Depression(see location in Fig.1)

圖7　過(guò)陸豐凹陷海豐33洼地的震剖面(位置見圖1)Fig.7　Seismic profile through the Haifeng 33 sag of Lufeng Sag(see location in Fig.1)

晚期活動(dòng)型斷裂控制了圈閉的形成與定型，且對(duì)油氣運(yùn)移起到重要的輸導(dǎo)作用。勘探實(shí)踐表明，晚期活動(dòng)型斷裂比較發(fā)育的凹陷，其淺層地層褶皺變形程度大，斷塊差異升降明顯，形成了斷塊、斷鼻、斷背斜、滾動(dòng)背斜等類型的圈閉，且圈閉數(shù)量眾多。同時(shí)，由于晚期斷裂的輸導(dǎo)作用，烴源巖中生成的油氣可沿著砂體和斷裂等輸導(dǎo)體運(yùn)移至圈閉中聚集成藏，例如番禺4洼晚期斷裂較為發(fā)育，近些年已有多口井在淺層的韓江組乃至粵海組發(fā)現(xiàn)了油氣層。而晚期活動(dòng)型斷裂不發(fā)育的凹陷，其淺層地層平緩，構(gòu)造圈閉少，油氣運(yùn)移路徑不暢通，難以大范圍成藏；但這種類型的凹陷如具備生油條件，僅是晚期斷裂不發(fā)育，則其油氣可能賦存于深層未運(yùn)移上來(lái)，其深層可能具有很好的勘探潛力，例如陸豐凹陷晚期斷裂發(fā)育較少，但近些年在古近系卻有很好的油氣發(fā)現(xiàn)。

2.3早晚持續(xù)活動(dòng)型斷裂特征

早晚持續(xù)活動(dòng)型斷裂具有早期活動(dòng)型斷裂和晚期活動(dòng)型斷裂的共同特征。這類斷裂一般為控凹或控洼的深大斷裂，其形成時(shí)間早，活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，且斷距大，斷開的層位深，可延伸至基巖內(nèi)部。這類斷裂由于早期就已形成，因此在之后的構(gòu)造演化過(guò)程中，只需要較小的構(gòu)造應(yīng)力，便能時(shí)期復(fù)活，從而持續(xù)存在和發(fā)育。

早晚持續(xù)活動(dòng)型斷裂既能控制凹陷的沉積充填，又能控制圈閉的形成和油氣運(yùn)移。早晚持續(xù)活動(dòng)型斷裂若是控凹斷裂，則其下降盤深洼部位在斷陷期往往是有利烴源巖發(fā)育部位，下降盤斷裂面附近又容易發(fā)育扇三角洲等砂體，成為有利的油氣聚集相帶。早晚持續(xù)活動(dòng)型斷裂若是凹陷內(nèi)部的深大斷裂，則其對(duì)油氣運(yùn)移、圈閉形成都有著重要的控制作用，在其周緣容易形成油氣聚集帶。

3結(jié)論

(1) 珠江口盆地北部坳陷帶在斷陷期發(fā)生了文昌期和恩平期2幕裂陷作用。由于縱向上裂陷作用的遷移和地層不完全疊置，坳陷帶內(nèi)形成了厚文昌薄恩平型、薄文昌厚恩平型2種疊置類型的凹陷，其中厚文昌薄恩平型凹陷是較為有利的富生烴凹陷。

(2) 在總體為張性盆地的背景下，北部坳陷帶斷裂較為發(fā)育，且具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)。根據(jù)斷裂活動(dòng)時(shí)間，可將其分為3類：早期活動(dòng)型、晚期活動(dòng)型和早晚持續(xù)活動(dòng)型。早期活動(dòng)型斷裂對(duì)凹陷和構(gòu)造帶起到控制作用，晚期活動(dòng)型斷裂對(duì)圈閉形成與定型、油氣運(yùn)移起到控制作用，早晚持續(xù)活動(dòng)型斷裂兼有前兩者的共同特征。

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Structural features of the northern depression belt in the Pearl River Mouth Basin

LIU Zhifeng， WANG Shenglan, DING Liang, YIN Binhao, KE Ling

(Beijing Research Center, China National Offshore Oil Corp., Beijing 100028, China)

Abstract：The structural evolution analysis shows that the northern depression belt of the Pearl River Mouth Basin has experienced three evolutional stages in the Cenozoic, i.e., rift stage, transitional rift-depression stage and depression stage, and that the rift stage can be further divided into two rifting episodes of the Wenchang period and Enping period. Due to the migration of the two rifting and incomplete stratigraphic juxtaposition, two types of depressions, i.e.,″thick Wenchang to thin Enping formations″ and ″thin Wenchang to thick Enping formations″ types, were formed in the depression zone, of which the former type is favorable for hydrocarbon generation. Faults are very developed in the northern depression belt, and are featured by multiple periods of fault activities. According to the activity time, the faults can be divided into three categories: early active type, late active type and sustained active type. The early active faults control the formation of the depression and tectonic belts; the late active faults control the formation and shaping of traps, and the oil and gas migration; and the sustained active faults possess the common characteristics of the former two types.

Keywords：sag type; structure; fault; northern depression belt; Pearl River Mouth Basin

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2016.01.135

收稿日期：2015-03-10；修回日期：2015-04-21；編輯：陳露

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專項(xiàng)“近海富烴凹陷資源潛力再評(píng)價(jià)和新區(qū)、新領(lǐng)域勘探方向”(2011ZX05023-001)、“近海大中型油氣田形成條件與分布”(2011ZX05023-006)部分研究成果

作者簡(jiǎn)介：劉志峰(1982—)，男，工程師，碩士，石油地質(zhì)專業(yè)，主要從事中國(guó)近海新區(qū)、新領(lǐng)域油氣勘探研究工作，E-mail： fred5847@qq.com

中圖分類號(hào)：P618.130.2； P722.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-3636(2016)01-0135-07