瓊東南盆地深水區(qū)中央坳陷斷裂體系及其對油氣成藏的控制

李才，尤麗，朱繼田，楊金海，王利杰

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司）

瓊東南盆地深水區(qū)中央坳陷斷裂體系及其對油氣成藏的控制

李才，尤麗，朱繼田，楊金海，王利杰

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司）

基于地震地質(zhì)解釋，根據(jù)斷裂帶發(fā)育的位置、產(chǎn)狀及構(gòu)造樣式，將瓊東南盆地深水區(qū)中央坳陷自西向東劃分為3個斷裂體系：樂東—陵水伸展南傾調(diào)節(jié)斷裂體系、北礁—松南—寶島伸展北傾調(diào)節(jié)斷裂體系以及寶島—長昌張扭走滑斷裂體系。斷裂體系控制了生烴凹陷的分布和儲集砂體的發(fā)育，形成了多種類型的圈閉，提供了油氣垂向運移的通道，有利于油氣聚集成藏。陵水凹陷—北礁凹陷結(jié)合部圈閉發(fā)育帶、寶島凹陷南部斷階帶、長昌凹陷西部圈閉發(fā)育帶是有利勘探區(qū)帶。

瓊東南盆地；深水勘探；斷裂體系；油氣成藏

1概況

瓊東南盆地為南海北部新生代大陸邊緣型盆地［1-2］，深水區(qū)（水深＞300m，約占整個盆地面積的2/3，圖1）是目前的勘探熱點地區(qū)。近年在陵水凹陷南部陵水17-2構(gòu)造（L1井區(qū)—L6井區(qū)，位置見圖1）中新統(tǒng)黃流組獲得商業(yè)性油氣發(fā)現(xiàn)，探明天然氣地質(zhì)儲量超千億方，這推動了深水區(qū)大片高精度三維地震的采集，從而為中央坳陷深水區(qū)成藏條件的深化研究奠定了基礎(chǔ)。前人研究認為，瓊東南盆地深水區(qū)崖城組烴源巖發(fā)育，中新統(tǒng)海底扇、中央峽谷水道砂體發(fā)育，斷裂體系對油氣成藏條件的控制起到關(guān)鍵作用［3-9］。但由于早期二維地震資料的局限，前期構(gòu)造研究多從盆地級斷裂的定量活動性、發(fā)育模式等方面進行分析［10-11］，尚缺乏系統(tǒng)的斷裂體系劃分及不同斷裂體系控制油氣成藏方面的研究。筆者基于二維、三維資料的地震地質(zhì)解釋，通過對瓊東南盆地深水區(qū)中央坳陷及周緣不同斷裂體系特征差異性的研究，探討了深水區(qū)斷裂體系對油氣成藏條件的控制作用，這將有利于深水區(qū)油氣勘探的深化。

2　地質(zhì)背景

在南海北部大陸邊緣新生代幕式張裂作用及南海擴張的疊加、改造等共同作用下［10］，盆地新生代經(jīng)歷了裂陷期和拗陷期兩大演化階段（圖2）。裂陷期主要分為三幕，其中裂陷Ⅰ幕、Ⅱ幕分別為盆地的主形成期、擴張期，在SE向伸展應(yīng)力作用下，繼承性發(fā)育NE—SW向正斷裂，斷裂控制了本區(qū)兩套主要烴源巖（始新統(tǒng)湖相烴源巖和漸新統(tǒng)崖城組海岸平原—淺海相烴源巖）的沉積；裂陷Ⅲ幕，盆地由斷陷向坳陷轉(zhuǎn)化，部分早期斷裂停止發(fā)育，漸新世末期到早中新世，主應(yīng)力方向發(fā)生右旋，主要發(fā)育了NWW向、近EW向張扭斷裂，同期沉積了陵水組。古近紀末期，盆地開始進入了裂后熱沉降階段，沉積了中新統(tǒng)三亞組和梅山組；東沙運動（10.5Ma）以來的裂后加速沉降期，南海北部發(fā)生區(qū)域性沉降，主要發(fā)育半深?！詈３练e［12-16］。

3　斷裂體系特征

3.1斷裂體系的劃分

瓊東南盆地中央坳陷主要受控于NE走向的F1、F4、F5、F6等一級斷裂（凹陷邊界斷裂）（圖1），在不同的構(gòu)造部位發(fā)育了不同的次級斷裂類型：（1）調(diào)節(jié)斷裂體系。斷裂調(diào)節(jié)帶是指在伸展構(gòu)造體系中為了維持區(qū)域應(yīng)力和應(yīng)變平衡，由斷距、傾向、走向、平面位置或斷裂性質(zhì)發(fā)生變化而形成的、起調(diào)節(jié)主斷裂位移傳遞作用的構(gòu)造，它可以是凸起、褶皺、走向斜坡或分支次級斷裂［17］。本文采用的調(diào)節(jié)斷裂體系，特指主斷裂位移傳遞作用下發(fā)育的同向、次級斷裂所形成的斷裂體系（圖3），區(qū)內(nèi)主要位于中央坳陷西部和中部的樂東凹陷、陵水凹陷、北礁凹陷、松南凹陷及寶島凹陷南部（圖1）。（2）走滑斷裂體系。主要位于中央坳陷東部的寶島凹陷北部、長昌凹陷西部，剖面上可見比較典型的負花狀構(gòu)造（圖4）。這兩種類型的斷裂體系平面上具有明顯的分帶性，基本不重疊。

圖1　　瓊東南盆地構(gòu)造區(qū)劃及斷裂體系

按照斷裂發(fā)育的位置、產(chǎn)狀及構(gòu)造樣式，中央坳陷可劃分為3個斷裂體系：樂東—陵水伸展南傾調(diào)節(jié)斷裂體系、北礁—松南—寶島伸展北傾調(diào)節(jié)斷裂體系及寶島—長昌張扭走滑斷裂體系（圖1）。

樂東—陵水伸展南傾調(diào)節(jié)斷裂體系中央坳陷西部樂東凹陷、陵水凹陷內(nèi)部發(fā)育的斷裂具有一定的共性，大致與F1斷裂平行，橫向延伸最長50km，傾向相同，基本為SE向（圖1），始新統(tǒng)斷距大（圖3中A—A′剖面），為同沉積斷裂。斷裂生長指數(shù)分析表明，始新世—漸新世崖城期是主活動期，最大斷裂生長指數(shù)達到3.5，中晚漸新世陵水期斷裂活動則相對減弱，斷裂生長指數(shù)介于1.3～2.0之間。

北礁—松南—寶島伸展北傾調(diào)節(jié)斷裂體系中央坳陷中部發(fā)育的另外一組斷裂，主要位于北礁凹陷、松南凹陷和寶島凹陷的南部，它們與F4、F5兩條一級斷裂基本平行，屬于一級斷裂的調(diào)節(jié)斷裂，傾向基本為NW向（圖1），與樂東—陵水伸展南傾調(diào)節(jié)斷裂體系的SE傾向正好相反。斷裂生長指數(shù)表明，斷裂活動時間比較晚，中晚漸新世陵水期開始發(fā)育，斷裂生長指數(shù)最大達2.8，陵水組斷距大，主要斷裂均切穿始新統(tǒng)—崖城組插入基底（圖3中B—B′剖面）。

寶島—長昌張扭走滑斷裂體系中央坳陷東部的寶島凹陷、長昌凹陷主要發(fā)育SN走向、NW走向的兩條走滑斷裂帶，其中，SN走向斷裂帶位于淺水區(qū)的寶島凹陷北部斜坡，有一條主干走滑斷裂，由淺至深多條側(cè)枝斷裂反向交止于主干斷裂［18］；另外一條NW走向的走滑斷裂帶位于長昌凹陷西部（圖1），平面上，斷裂帶內(nèi)主要斷裂的組合形態(tài)表現(xiàn)為典型的“帚狀、雁列狀”特征，一個方向收斂、另一個方向撒開的走滑扭動性質(zhì)比較明顯，根據(jù)雁行式斷裂中相鄰斷裂端部尖滅側(cè)的依次排列，判斷長昌凹陷NW向走滑斷裂帶為右行走滑，這與寶島凹陷北部斜坡的SN向走滑斷裂帶的左行不同；剖面上，在張扭應(yīng)力條件下主斷裂及分支斷裂多具有正滑距，構(gòu)成向形構(gòu)造，負花狀特征比較明顯（圖4）。

圖2　　瓊東南盆地地層充填和構(gòu)造演化

3.2不同斷裂體系的形成機制

中生代太平洋板塊的NW向俯沖，在華南陸緣形成了NE走向的擠壓軟弱帶，始新世—早漸新世太平洋板塊俯沖后撤時，在SE向張應(yīng)力背景下，南海北部陸緣發(fā)生裂陷（圖2），形成了以NE走向為主導方向的半地塹式的裂陷群［10］。裂陷Ⅰ幕、Ⅱ幕，瓊東南盆地因邊界條件及拉伸量不同，NE走向的F1、F4、F5、F6等一級斷裂及部分調(diào)節(jié)斷裂開始發(fā)育，其中，F(xiàn)1斷裂是盆地內(nèi)斷距最大、延伸最長的斷裂；受一級斷裂的控制，在中央坳陷西部的陵水凹陷、北礁凹陷西部發(fā)育了一系列NE走向的伸展調(diào)節(jié)斷裂（圖1，圖3）；在中央坳陷中東部，受神狐隆起區(qū)及盆內(nèi)南部隆起等剛性體的影響，不同部位NW—SE向的伸展量發(fā)生變化，在寶島凹陷北部、長昌凹陷西部形成了兩條走滑斷裂帶，斷裂具有張扭—走滑性質(zhì)，構(gòu)成了寶島—長昌張扭走滑斷裂體系（圖1）。

圖3　　瓊東南盆地地震地質(zhì)解釋剖面

圖4　　瓊東南盆地長昌凹陷地震地質(zhì)解釋剖面

裂陷Ⅲ幕的構(gòu)造活動強度相對有所減弱，受印度板塊—歐亞板塊碰撞的影響，主應(yīng)力方向發(fā)生了右旋，早期NW—SE向張應(yīng)力變?yōu)榻黃N向［10］（圖2）。盆地內(nèi)早期發(fā)育的部分斷裂停止活動，而F1一級斷裂及其派生調(diào)節(jié)斷裂則繼承性發(fā)育；F4、F5、F6這3條一級斷裂的派生調(diào)節(jié)斷裂在北礁凹陷、寶島凹陷同期產(chǎn)生，斷裂走向基本為NEE或EW向（圖1，圖3）；受右旋應(yīng)力影響，寶島—長昌走滑斷裂體系主干走滑斷裂與分支斷裂多具有正滑距，整體上表現(xiàn)為負花狀構(gòu)造（圖4）。

4　斷裂體系對油氣成藏條件的控制

4.1斷裂對生烴凹陷的控制

始新世—早漸新世是瓊東南盆地裂陷活動最強烈的時期，主要發(fā)育了始新統(tǒng)、漸新統(tǒng)崖城組兩套烴源巖（圖2）。盆內(nèi)各凹陷的沉降中心明顯受到NE走向的邊界大斷裂活動的控制，其中，樂東凹陷、陵水凹陷、松南凹陷、寶島凹陷的沉降中心均位于F1一級邊界斷裂的下降盤（圖1，圖3），北礁凹陷則位于F4邊界斷裂的下降盤。根據(jù)地震地質(zhì)解釋成果，中央坳陷西部始新統(tǒng)殘余地層厚度為902～1397m，崖城組厚度為1064～3417m；中央坳陷東部的長昌凹陷，受寶島—長昌張扭走滑斷裂體系的控制，沉積中心位于長昌凹陷西部的走滑斷裂帶之間，始新統(tǒng)殘余地層厚度為1038m，崖城組為1790m。

具體到始新統(tǒng)烴源巖，目前尚無鉆井可確定該套烴源巖的品質(zhì)。盆內(nèi)深水區(qū)的Y-1井（北礁凹陷內(nèi)，井位見圖1）在中新統(tǒng)三亞組發(fā)現(xiàn)了油層，地化分析表明，原油的芳烴含量非常低、含C30-4甲基甾烷，C30-4甲基甾烷生物標志化合物主要來自藻類，這在南海北部盆地中的深湖相源巖中具有很好的指示意義，由此間接證明了始新統(tǒng)湖相腐泥型烴源巖的存在。

在長昌凹陷北坡、松南低凸起、陵南低凸起、北礁凹陷，鉆井均證實了崖城組淺海—沼澤相煤系烴源巖比較發(fā)育。該套烴源巖有機質(zhì)含量較高，有機碳含量最高達到20.8%，一般為0.6%～1%；生烴潛量最高達60mg/g；主要為Ⅱ2—Ⅲ型干酪根，以生氣為主；Ro介于1.3%～3.0%，為有效氣源巖。

4.2斷裂對深水有利儲集砂體分布的控制

盆地內(nèi)以邊界斷裂為代表的同沉積斷裂以及在此背景下發(fā)育的隱伏性坡折，對古近系沉積具有明顯的控制作用。以北礁—松南—寶島伸展北傾調(diào)節(jié)斷裂體系為例，北礁凹陷的F4邊界斷裂發(fā)育了兩種類型的斷裂轉(zhuǎn)換帶（圖5a）。借鑒Morley分類［19］和相關(guān)學者的研究［17］，本文的“共線硬連接轉(zhuǎn)換帶”是指兩條平行且傾向相同的斷裂在端部相接成一條斷裂，且在連接部位形成的轉(zhuǎn)換帶斷距一般比較??；“疊覆型斷裂轉(zhuǎn)換帶”是指發(fā)育期內(nèi)兩條傾向相同、部分疊置的斷裂所形成的結(jié)合部位。這兩種類型的轉(zhuǎn)換帶均可作為來自南部隆起的河流攜帶碎屑物質(zhì)入盆的有利通道，在凹陷內(nèi)繼承性地發(fā)育了崖城組扇三角洲（圖5a，5b）、陵水組海底扇儲集體。

圖5　　瓊東南盆地北礁凹陷崖城組沉積體系的地震地質(zhì)解釋

長昌凹陷南部F5、F6一級邊界斷裂發(fā)育區(qū)，陵水組、三亞組隱伏性坡折的存在，使得來自南部隆起的物源在坡折下形成海底扇沉積，并大范圍分布；長昌凹陷西部走滑斷裂帶則控制了古近系的古地貌低部位（圖4），使得此地成為長昌凹陷主要的沉降中心。

4.3斷裂體系對圈閉的控制

伸展斷裂體系對圈閉的控制受樂東—陵水伸展南傾調(diào)節(jié)斷裂體系、北礁—松南—寶島伸展北傾調(diào)節(jié)斷裂體系的控制，北礁凹陷西部、靠近與陵水凹陷結(jié)合的部位以及寶島凹陷南部斷階帶發(fā)育了多個斷鼻、斷背斜圈閉（圖1）。此外，受控于F5一級斷裂，長昌凹陷南部也發(fā)育多個斷背斜、斷塊圈閉（圖1）。

走滑斷裂體系對圈閉的控制受張扭應(yīng)力控制，寶島—長昌張扭走滑斷裂體系縱向上負花狀構(gòu)造特征清楚，負花狀構(gòu)造的“花心”部位、弧形斷裂內(nèi)側(cè)的反向斷裂容易形成斷塊、斷鼻及背斜等圈閉類型。區(qū)內(nèi)寶島凹陷北部的SN向走滑斷裂帶發(fā)育了多個斷鼻、斷背斜圈閉，鉆探已發(fā)現(xiàn)多個含氣構(gòu)造（圖1）；長昌凹陷西部的NW向走滑斷裂帶同樣發(fā)育了多個斷塊、斷鼻及背斜等圈閉，它們也是潛在的勘探目標。

4.4斷裂體系對油氣成藏的控制

樂東—陵水伸展南傾調(diào)節(jié)斷裂體系和北礁—松南—寶島伸展北傾調(diào)節(jié)斷裂體系主要發(fā)育在中央坳陷帶的西部和中部，古近系邊界斷裂控制了扇三角洲、海底扇等多種類型儲集體的發(fā)育，這些儲集體與厚層泥巖可形成較好的儲蓋組合。調(diào)節(jié)斷裂控制了圈閉的發(fā)育，特別是北礁凹陷與陵水凹陷的結(jié)合部位以及寶島凹陷南部，發(fā)育了斷背斜、斷鼻等類型的圈閉。長期繼承性活動的伸展斷裂具有良好的開啟性，它們是溝通凹陷深部高勢烴源巖層系與淺部或其他低勢油氣聚集區(qū)的最佳運移通道。上述地質(zhì)條件的配置，有利于油氣運聚成藏，因此，瓊東南盆地深水區(qū)中，中央坳陷應(yīng)具有較好的勘探前景。

長昌凹陷西部NW向走滑斷裂帶控制了凹陷的沉降中心，始新統(tǒng)—崖城組烴源巖厚度大，陵水組—三亞組海底扇發(fā)育，走滑斷裂帶發(fā)育多個斷塊、斷鼻及背斜圈閉，主干斷裂及較大分支斷裂是油氣垂向、近源運移的主要通道，這些地質(zhì)條件的配置有利于形成油氣聚集。作為例證，區(qū)內(nèi)寶島凹陷北部SN向走滑斷裂帶所控制的圈閉已證實為含氣構(gòu)造，國內(nèi)不同地區(qū)的走滑斷裂帶也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多個油氣藏或油氣田［20-22］。

5結(jié)論

（1）瓊東南盆地深水區(qū)中央坳陷自西向東可劃分為3個斷裂體系：樂東—陵水伸展南傾調(diào)節(jié)斷裂體系，受F1一級斷裂控制，傾向SE，始新世—漸新世崖城期是主活動期；北礁—松南—寶島伸展北傾調(diào)節(jié)斷裂體系，屬于F4、F5一級斷裂的調(diào)節(jié)斷裂，傾向NW，漸新世陵水期才開始發(fā)育；寶島—長昌張扭走滑斷裂體系，在寶島凹陷北部、長昌凹陷西部分別發(fā)育SN走向、NW走向的兩條走滑斷裂帶。

（2）一級斷裂控制了生烴凹陷和儲集砂體的發(fā)育，伸展調(diào)節(jié)斷裂體系、走滑斷裂體系控制了多種類型圈閉，長期繼承性活動的伸展斷裂、走滑斷裂帶是油氣垂向運移的主要通道，這些地質(zhì)條件的有效配置有利于油氣聚集成藏。陵水凹陷與北礁凹陷結(jié)合部圈閉發(fā)育帶、寶島凹陷南部斷階帶、長昌凹陷西部圈閉發(fā)育帶，具有較好的油氣勘探前景。

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編輯：董 庸

Li Cai：MSc.，Senior Engineer.Add：CNOOC Zhanjiang Branch Company，Potou，Zhanjiang，Guangdong，524057，China

Effect of Fault Systems on Hydrocarbon Accumulation in Central Depression Below Deep Sea，Qiongdongnan Basin

Li Cai，You Li，Zhu Jitian，Yang Jinhai，Wang Lijie

Based on seismic geologic interpretation，three series of fault systems are classified in Central Depression （deep water area）of Qiongdongnan Basin with integrated characteristics of faults position，attitude，morphology and structural types：（1）Ledong-Lingshui extensional S-trending fault system，（2）Beijiao-Songnan-Baodao extensional N-trending fault system and（3）Baodao-Changchang transtensional strike-slip fault system.The formation and evolution of faults mainly control the distribution of hydrocarbon-generating depressions and the development of reservoir sand bodies，which provides various traps with major pathways favorable for hydrocarbon migration.It is believed that the favorable plays are located in the trap belt between Lingshui Sag and Beijiao Sag，the southern fault belt in Baodao Sag and the trap belt in the west of Changchang Sag.

Qiongdongnan Basin；Deep water exploration；Fault system；Hydrocarbon accumulation

TE122.1

A

10.3969/j.issn.1672-9854.2016.01.010

1672-9854（2016）-01-0073-06

2015-01-12；改回日期：2015-09-22

本文受國家科技重大專項“南海北部深水區(qū)潛在富生烴凹陷評價”（編號：2011ZX05025-002）資助

李才：1981年生，碩士，高級工程師，主要從事油氣田勘探方面的研究。通訊地址：524057廣東省湛江市坡頭區(qū)南油一區(qū)檔案樓油公司研究院；E-mail：licai345314@sohu.com