南海中南部主要盆地油氣地質(zhì)特征*

趙志剛

（中海油研究總院有限責(zé)任公司 北京 100028）

南海是西太平洋最大的邊緣海之一，面積約350×104km2，經(jīng)歷了古南海和新南海兩大邊緣海構(gòu)造旋回，形成“南壓北張、東擠西滑”的構(gòu)造動(dòng)力學(xué)環(huán)境，發(fā)育多種不同類型的沉積盆地［1-2］。南海中南部是指北緯17°05′以南的海域，主要發(fā)育曾母盆地、文萊-沙巴盆地、萬安盆地、中建南盆地、南薇盆地、北康盆地、禮樂盆地、巴拉望盆地和南沙海槽盆地（圖1）。自20世紀(jì)初開始勘探至今，已發(fā)現(xiàn)數(shù)百個(gè)油氣田，是世界上為數(shù)不多的常規(guī)儲(chǔ)量上百億噸油當(dāng)量的巨型油氣區(qū)［3-14］。

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)南海中南部各盆地做了大量的研究工作［15-21］，但鮮有把整個(gè)中南部作為整體進(jìn)行綜合分析的研究報(bào)道。筆者基于二維地震資料、區(qū)域重磁資料、古生物資料和30多口鉆井資料，完成了新生界6個(gè)地震反射界面的區(qū)域構(gòu)造綜合解釋、20多張沉積相平面圖、近千個(gè)地球化學(xué)數(shù)據(jù)和15個(gè)典型油氣田重點(diǎn)解剖等工作。在大量地質(zhì)工作的基礎(chǔ)上，將南海中南部9個(gè)盆地置于南海區(qū)域演化的時(shí)空背景中，劃分出中部伸展-裂離型、西部伸展-走滑型和南部伸展-擠壓型等三大盆地群，發(fā)現(xiàn)其構(gòu)造演化、沉積充填、烴源巖和油氣成藏組合特征等方面存在顯著的差異，進(jìn)一步明晰了南海中南部油氣地質(zhì)特征，對(duì)該區(qū)域下一步油氣勘探?jīng)Q策具有指導(dǎo)意義。

圖1 南海中南部盆地群分布Fig.1 Basin group distribution in mid-southern South China Sea

1 構(gòu)造演化特征

南海中南部盆地群的形成主要受控于南海構(gòu)造演化過程中所經(jīng)受的不同動(dòng)力學(xué)背景（圖2），三大盆地群構(gòu)造演化特征差異較大。在古南海自西向東“剪刀式”關(guān)閉和新南海自東向西“漸進(jìn)式”打開過程中，中部盆地群在古南?；A(chǔ)上經(jīng)新南海擴(kuò)張漂移至現(xiàn)今位置，為伸展-裂離型；西部盆地群則在古南海和新南海共同作用下，早期經(jīng)歷伸展作用，后期遭受走滑改造為伸展-走滑型；而南部盆地群主要是受古南海消亡控制，持續(xù)遭受擠壓作用而形成，為伸展-擠壓型。

圖2 南海區(qū)域構(gòu)造演化特征Fig.2 Regional tectonic evolution of South China Sea

1.1 中部盆地群構(gòu)造演化特征

中部伸展-漂移盆地群受控于新南海擴(kuò)張，新生代主要經(jīng)歷了斷拗期（始新世—早漸新世）、漂移期（晚漸新世—中中新世）、拗陷期（晚中新世—現(xiàn)今）等3個(gè)構(gòu)造演化階段。以禮樂盆地為例（圖3），斷拗期盆地位于新南海北部，斷裂對(duì)沉積控制不明顯；漂移期由于新南海擴(kuò)張，盆地向南漂移，沉積地層相對(duì)較??；拗陷期新南海擴(kuò)展停止，斷裂不發(fā)育，進(jìn)入?yún)^(qū)域沉降階段。

1.2 西部盆地群構(gòu)造演化

西部伸展-走滑盆地群受控于新南海擴(kuò)張與萬安-越東斷裂共同作用［15］，新生代經(jīng)歷了斷拗期（晚漸新世—早中新世）、反轉(zhuǎn)期（中中新世）、拗陷期（晚中新世—現(xiàn)今）等3個(gè)構(gòu)造演化。以萬安盆地為例（圖4），斷拗期南海持續(xù)向西南方向擴(kuò)張使得盆地處于北西向拉伸作用背景下，發(fā)育大量北東向斷裂，斷拗特征明顯，隆起上沉積地層較薄且斷層發(fā)育少；反轉(zhuǎn)期由于受萬安斷裂走滑改造作用，盆地發(fā)生反轉(zhuǎn)，發(fā)育花狀斷層，地層整體隆升；拗陷期新南海擴(kuò)展停止，走滑改造作用結(jié)束，進(jìn)入?yún)^(qū)域沉降階段。

圖3 禮樂盆地構(gòu)造演化特征（剖面位置見圖1）Fig.3 Tectonic evolution of Liyue basin（see Fig.1 for location）

圖4 萬安盆地構(gòu)造演化特征（剖面位置見圖1）Fig.4 Tectonic evolution of Wan’an basin（see Fig.1 for location）

1.3 南部盆地群構(gòu)造演化

南部伸展-擠壓盆地群受控于古南海消亡與新南海擴(kuò)張，新生代經(jīng)歷了斷拗期（晚漸新世—早中新世）、反轉(zhuǎn)期（中中新世）、拗陷期（晚中新世—現(xiàn)今）等3個(gè)構(gòu)造演化階段。以曾母盆地為例（圖5），斷拗期由于古南海逐漸消亡于南部加里曼丹地塊之下，該時(shí)期盆地北部處于拉張應(yīng)力場，盆地南部由于俯沖碰撞作用發(fā)生逆沖推覆，北部主要以正斷層為主，南部主要以逆沖推覆斷層為主；反轉(zhuǎn)期由于受廷賈斷裂左行走滑改造作用，盆地發(fā)生反轉(zhuǎn)，局部隆升，發(fā)育碳酸鹽巖臺(tái)地；拗陷期由于南沙地塊與婆羅洲碰撞，新南海擴(kuò)展停止，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定，整體進(jìn)入?yún)^(qū)域沉降階段。

圖5 曾母盆地構(gòu)造演化特征（剖面位置見圖1）Fig.5 Tectonic evolution of Zengmu basin（see Fig.1 for location）

2 沉積演化特征

南海中南部盆地主要發(fā)育湖相、海陸過渡相和海相等三大沉積體系（圖6），晚始新—漸新世西部盆地群主要發(fā)育湖相沉積，其他盆地群主要發(fā)育三角洲-濱淺海-半深海沉積；中新世碳酸鹽巖臺(tái)地大規(guī)模發(fā)育；上新世—第四紀(jì)以濱淺海和半深海沉積為主。

2.1 中部盆地群沉積演化特征

中部盆地群新生代總體具有“早砂晚礁”的沉積特征（圖6）。始新世—早漸新世，中部盆地群位于南海北部，靠近華南大陸，禮樂盆地和北康盆地主要發(fā)育三角洲-濱淺海沉積體系，物源來自盆地外隆起；禮樂盆地發(fā)現(xiàn)的溝鞭藻、鈣質(zhì)超微和有孔蟲等古生物資料表明盆地在始新世發(fā)育海相沉積。早漸新世，中部盆地群發(fā)育三角洲-海岸平原-濱淺海沉積體系，古隆起和火山提供物源，三角洲規(guī)模較小。晚漸新世—中新世，中部盆地群主要為濱淺海沉積，由于新南海擴(kuò)張，盆地群向南漂移；晚漸新世碳酸鹽巖臺(tái)地在巴拉望盆地大規(guī)模發(fā)育，至早中新世僅在盆地北部發(fā)育，中中新世—晚中新世則整個(gè)盆地不發(fā)育。上新世以來，隨著區(qū)域快速沉降，中部盆地群以半深海沉積為主，禮樂盆地北部及巴拉望盆地由于水體相對(duì)較淺，發(fā)育大型碳酸鹽巖臺(tái)地。

圖6 南海中南部盆地新生代沉積充填演化Fig.6 Cenozoic sedimentary evolution of mid-southern South China Sea

2.2 西部盆地群沉積演化特征

西部盆地群新生代整體呈現(xiàn)“早湖晚?！钡某练e特點(diǎn)（圖6）。始新世—早漸新世，西部盆地群以湖相沉積為主；晚漸新世，海水從東北方向沿中沙海槽從東南方向沿西南海盆侵入盆地群內(nèi)，除中建南盆地西部仍發(fā)育湖相沉積外，西部盆地群大部分處于海相沉積環(huán)境，萬安盆地西部發(fā)育物源來自西部隆起的大規(guī)模三角洲。中中新世，西部盆地群完全處于海相環(huán)境，三角洲持續(xù)在萬安盆地西部發(fā)育；同時(shí)，受越東斷裂走滑活動(dòng)影響，區(qū)域發(fā)生構(gòu)造抬升形成高地，伴隨海侵碳酸鹽巖臺(tái)地開始大規(guī)模發(fā)育，持續(xù)至晚中新世末。晚中新世以后，區(qū)域熱沉降作用加劇，而西部陸上具有充足的物源供給，發(fā)育陸架邊緣三角洲-濱淺海-陸坡沉積體系。

2.3 南部盆地群沉積演化

南部盆地群新生代總體表現(xiàn)出“早深晚淺”的沉積特征（圖6）。始新世，南部盆地群主體處于深水環(huán)境中，發(fā)育半深?！詈３练e。漸新世，由于曾母地塊與婆羅洲地塊碰撞使南部隆升成為物源區(qū)，三角洲開始在曾母盆地西部和南部大規(guī)模發(fā)育；文萊-沙巴盆地則繼承早期深水環(huán)境，但由于婆羅洲隆升，物源供給增多，盆內(nèi)發(fā)育海底扇沉積。中新世，除文萊-沙巴盆地局部發(fā)育深水沉積外，南部盆地群總體處于濱淺海沉積環(huán)境中，該時(shí)期由于古南海持續(xù)俯沖，除曾母盆地外，文萊-沙巴盆地也開始發(fā)育大規(guī)模三角洲，且持續(xù)向海進(jìn)積。上新世—第四紀(jì)，隨著沉降速率加快，南部盆地群發(fā)育三角洲-濱淺海-半深海沉積體系。

3 烴源巖特征

受沉積充填演化控制，南海中南部盆地發(fā)育湖相、海陸過渡相和陸源海相等三類烴源巖，不同盆地群具有不同烴源巖特征。其中，中部盆地群以陸源海相烴源巖居主導(dǎo)地位，西部盆地群發(fā)育湖相烴源巖和海陸過渡相烴源巖，南部盆地群主要發(fā)育海陸過渡相烴源巖。

3.1 中部盆地群烴源巖特征

中部盆地群經(jīng)歷地塊漂移這一特殊的沉積演化過程［22-23］，以發(fā)育始新世—漸新世的陸源海相烴源巖為主［24］，地化特征表現(xiàn)為Pr／Ph＜3、0.3＜Ts／Tm＜1，奧利烷含量較低，4-甲基甾烷不明顯。該盆地群陸源海相烴源巖以Ⅲ型干酪根為主，含部分Ⅱ型干酪根（圖7a），有機(jī)質(zhì)豐度中等，生烴潛力中等（圖8a）。

3.2 西部盆地群烴源巖特征

西部盆地群發(fā)育始新世—早漸新世的湖相烴源巖［25-27］和晚漸新世—早中新世的海陸過渡相烴源巖，以海陸過渡相烴源巖為主。湖相-湖沼相烴源巖的地化特征表現(xiàn)為1＜Pr／Ph＜3、0.5＜Ts／Tm＜5，含豐富三環(huán)萜烷，碳同位素較輕（小于－30‰），以Ⅱ型干酪根為主，生烴潛力中等—好。海陸過渡相烴源巖以Ⅱ2—Ⅲ型干酪根為主（圖7b），生烴潛力高（圖8b）。

3.3 南部盆地群烴源巖特征

南部盆地群發(fā)育大規(guī)模三角洲［28］，以漸新世和中新世的海陸過渡相烴源巖為主，地化特征表現(xiàn)為Pr／Ph＞3、0＜Ts／Tm＜1，含豐富奧利烷和雙杜松烷，碳同位素較重（大于－30‰），為Ⅱ—Ⅲ型干酪根（圖7c），生烴潛力高，有一定生油能力［9，29］（圖8c）。

圖7 南海中南部不同盆地群烴源巖有機(jī)質(zhì)類型Fig.7 Source rock organic matters types in different basin groups of mid-southern South China Sea

圖8 南海中南部不同盆地群烴源巖TOC與S 2關(guān)系Fig.8 Source rock TOC-S 2 in different basin groups of mid-southern South China Sea

4 油氣成藏組合

南海中南部各盆地群構(gòu)造演化及沉積充填特征各異，導(dǎo)致成藏要素存在差異性（表1）。中部盆地群以發(fā)育碳酸鹽巖儲(chǔ)層為主，下生上儲(chǔ)式碳酸鹽巖成藏組合是主要類型［30］。對(duì)于西部盆地群和南部盆地群，近岸持續(xù)發(fā)育大型三角洲，構(gòu)造活動(dòng)弱，缺少大型油源斷裂，發(fā)育自生自儲(chǔ)式成藏組合；而遠(yuǎn)岸構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)，濱淺海沉積環(huán)境適合發(fā)育碳酸鹽巖，因此下生上儲(chǔ)式碳酸鹽巖成藏組合是主要類型。

表1 南海中南部不同盆地群成藏要素Table1 Accumulation elements in different basin groups of mid-southern South China Sea

4.1 中部盆地群油氣成藏組合

中部盆地群已發(fā)現(xiàn)的砂巖油氣田分布于北康盆地和巴拉望盆地，主要為漸新統(tǒng)和下中新統(tǒng)三角洲砂巖儲(chǔ)層成藏。由于漂移演化階段缺乏陸源碎屑物質(zhì)供給，該類儲(chǔ)層成藏規(guī)模小，發(fā)現(xiàn)油氣少，為盆地群內(nèi)次要的成藏類型。自晚漸新世以來，中部盆地群長期處于淺海—半深海沉積環(huán)境，碳酸鹽巖儲(chǔ)層非常發(fā)育，成為盆地群內(nèi)有利的成藏類型［31-33］。始新世—漸新世發(fā)育的陸源海相烴源巖成熟后生成的油氣可通過垂向斷裂運(yùn)移至上覆地層，然后側(cè)向運(yùn)移至碳酸鹽巖儲(chǔ)層內(nèi)成藏；上新世以來，盆地群內(nèi)發(fā)育的大套海相泥巖成為重要的區(qū)域蓋層，油氣藏具有典型的下生上儲(chǔ)成藏組合特征，已發(fā)現(xiàn)油氣田中90%以上的儲(chǔ)量位于該類型成藏組合（圖9a）。

4.2 西部盆地群油氣成藏組合

西部盆地群砂巖成藏組合發(fā)育于萬安盆地西部，而盆地西部構(gòu)造活動(dòng)弱，活動(dòng)斷層少且未溝通淺部儲(chǔ)層，烴源巖成熟后生成的油氣側(cè)向運(yùn)移聚集于近岸的三角洲砂巖儲(chǔ)層內(nèi)，圈閉類型為斷塊、斷背斜和披覆背斜等構(gòu)造類型，發(fā)育于砂巖內(nèi)的薄層層間泥巖作為良好的局部蓋層，具有自生自儲(chǔ)的成藏組合特征［3，32］。萬安盆地東部構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，斷裂溝通了深部烴源巖和淺部的碳酸鹽巖儲(chǔ)層，烴源巖成熟后生成的油氣沿?cái)嗔汛瓜蜻\(yùn)移至中新統(tǒng)碳酸鹽巖儲(chǔ)層內(nèi)聚集成藏，上新統(tǒng)—第四系的海相泥巖可作為區(qū)域蓋層，具有下生上儲(chǔ)的成藏組合特征（圖9b）。

4.3 南部盆地群油氣成藏組合

圖9 南海中南部不同盆地群成藏模式Fig.9 Hydrocarbon accumulation model in different basin groups of mid-southern South China Sea

南部盆地群砂巖成藏組合發(fā)育于曾母盆地南部及文萊-沙巴盆地內(nèi)。曾母盆地南部自漸新世—上新世持續(xù)發(fā)育大規(guī)模三角洲，構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)較弱，大型垂向斷裂不發(fā)育，烴源巖缺乏垂向運(yùn)移通道，就近側(cè)向運(yùn)移聚集在同期砂巖儲(chǔ)層內(nèi)，層間泥巖夾層作為局部蓋層具有良好的封堵作用［33］。文萊-沙巴盆地中—晚中新世發(fā)育的大套三角洲砂巖儲(chǔ)層是油氣富集的重要類型，垂向厚度大，橫向連續(xù)性好，晚期構(gòu)造活動(dòng)弱，斷裂多終止于中—上中新統(tǒng)，烴源巖成熟后生成的油氣側(cè)向運(yùn)移并聚集在三角洲砂巖儲(chǔ)層內(nèi)成藏，多套層間泥巖夾層作為局部蓋層，具有非常好的儲(chǔ)蓋配置關(guān)系。碳酸鹽巖成藏組合主要在曾母盆地北部發(fā)育，中—晚中新世受越東斷裂和廷賈斷裂走滑作用的影響，位于盆地北部的早期地層擠壓反轉(zhuǎn)形成局部隆起并在濱淺海沉積環(huán)境下集中發(fā)育碳酸鹽巖儲(chǔ)層，而擠壓作用形成的斷裂溝通了下部下—中中新統(tǒng)的陸源海相烴源巖，油氣沿?cái)鄬哟瓜蜻\(yùn)移并聚集，上新世后發(fā)育的海相泥巖成為良好的區(qū)域蓋層，垂向儲(chǔ)蓋配置關(guān)系良好，是盆地群內(nèi)重要的成藏組合類型（圖9c）。

5 結(jié)論

1）南海中南部可劃分出中部、西部和南部等三大盆地群，不同盆地群在構(gòu)造演化、沉積充填、烴源巖和油氣成藏組合特征等方面存在顯著的差異。

2）南海中南部中部盆地群新生代經(jīng)歷了始新世—早中新世的斷拗期、中中新世的漂移期和晚中新世以來的拗陷期等3個(gè)構(gòu)造演化階段，以濱淺海—半深海沉積環(huán)境為主，發(fā)育陸源海相烴源巖，以Ⅲ型干酪根為主，主要發(fā)育碳酸鹽巖儲(chǔ)層，下生上儲(chǔ)式碳酸鹽巖成藏組合是主要類型。

3）南海中南部西部盆地群新生代經(jīng)歷了晚漸新世—早中新世的斷拗期、中中新世的反轉(zhuǎn)期和晚中新世以來的拗陷期等3個(gè)構(gòu)造演化階段，呈“早湖晚?！钡某涮钐卣?，發(fā)育湖相烴源巖和海陸過渡相烴源巖兩類烴源巖，以Ⅱ2—Ⅲ型干酪根為主；該盆地群西部以砂巖的自生自儲(chǔ)成藏組合為主，東部以碳酸鹽巖的下生上儲(chǔ)成藏組合為主。

4）南海中南部南部盆地群新生代經(jīng)歷了晚漸新世—早中新世的斷拗期、中中新世的反轉(zhuǎn)期和晚中新世以來的拗陷期等3個(gè)構(gòu)造演化階段，呈“早深晚淺”的沉積充填特征，主要發(fā)育海陸過渡相烴源巖，以Ⅱ—Ⅲ型干酪根為主。曾母盆地南部和文萊-沙巴盆地發(fā)育自生自儲(chǔ)式成藏組合；曾母盆地北部主要發(fā)育碳酸鹽巖儲(chǔ)層，下生上儲(chǔ)式碳酸鹽巖成藏組合居主導(dǎo)地位。