南黃海盆地南部坳陷對沖擠壓變形與拉張斷陷疊加特征分析

黃建軍，牛華偉

(中國石化上海海洋油氣分公司，上海 200120)

0 引 言

南黃海盆地位于中國黃海海域南部坳陷，構(gòu)造位置上位于下?lián)P子板塊。對于該盆地的油氣勘探隨著油氣地質(zhì)研究的深入，逐漸由淺部新生界單一層系勘探轉(zhuǎn)變?yōu)樯畈恐小派缗c淺部新生界兼顧勘探的階段，但從前人的研究來看，深淺兼顧的研究視角較少，比如前人從盆地或板塊視角宏觀分析南黃海盆地所經(jīng)歷的4個(gè)盆地發(fā)育階段[1-3]，其研究層系多為海相震旦系—中下三疊統(tǒng)[4-6]或陸相中上三疊統(tǒng)—第四系[7-9]。該文結(jié)合區(qū)域與局部的地震剖面，在構(gòu)造精細(xì)解釋及地質(zhì)結(jié)構(gòu)綜合分析的基礎(chǔ)上，對南黃海盆地南部坳陷進(jìn)行深—淺層構(gòu)造疊加特征研究。認(rèn)為南黃海盆地古生界—中生界—新生界在南部坳陷形成了不同時(shí)期的構(gòu)造疊加，發(fā)育了一系列在中深—淺層疊加發(fā)育的構(gòu)造。根據(jù)區(qū)域烴源巖層系分布認(rèn)識及疊合盆地油氣藏改造、富集、保存的特點(diǎn)，認(rèn)為中深層推覆擠壓背斜構(gòu)造與淺層拉張斷塊構(gòu)造縱向疊加區(qū)帶應(yīng)成為南黃海盆地南部坳陷重點(diǎn)勘探突破方向。

1 南部坳陷對沖擠壓變形與拉張斷陷疊加特征

在三疊紀(jì)及之前，南部坳陷所處的南黃海盆地與下?lián)P子陸域同處于下?lián)P子板塊，先后經(jīng)歷了加里東期的陸緣海盆地和海西期的陸表海盆地階段，發(fā)育了淺海陸棚相—開闊臺地相，沉積相和地層厚度的變化較小，構(gòu)造分異性也較弱[10-12]。在三疊紀(jì)末期，由于揚(yáng)子板塊向華北板塊逐漸靠攏碰撞、俯沖拼接，伴隨著秦嶺—大別山—蘇魯造山帶印支期的造山運(yùn)動，在印支—燕山旋回期間，由于受到來自東南(華南板塊)和北西(華北板塊)2個(gè)對峙方向的擠壓作用，在南黃海的南部地區(qū)，以勿南沙隆起的北部(南部坳陷區(qū)域)為對沖中心，形成對沖構(gòu)造格局[13]，推覆逆沖構(gòu)造的發(fā)育使海相中—古生界原型盆地受到強(qiáng)烈的改造變形(圖1)。

圖1 南黃海盆地中—古及新生界構(gòu)造區(qū)劃

1.1 南黃海盆地中深層對沖擠壓構(gòu)造分布及變形特征

通過對區(qū)域地震剖面的構(gòu)造解釋及地質(zhì)分析表明，中深層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)在南黃海盆地表現(xiàn)出明顯的北強(qiáng)南弱對沖擠壓構(gòu)造格局。在南黃海盆地東部，源自蘇魯造山帶的擠壓應(yīng)力強(qiáng)度大，影響范圍廣，北部沖斷構(gòu)造帶發(fā)育一系列規(guī)模大、切穿層系多的逆沖推覆斷層(圖2a)，受逆沖推覆斷層影響，中—古生界地層發(fā)生劇烈的褶皺變形，甚至被劇烈抬升剝蝕；而源自華南板塊的由南向北的擠壓應(yīng)力的作用強(qiáng)度較弱，在南部沖斷構(gòu)造帶形成的由南向北的逆沖推覆斷層規(guī)模較小，切穿層系以中—古生界上部地層為主，逆沖推覆斷層控制的地層褶皺變形強(qiáng)度較弱；在對沖弱變形構(gòu)造帶，逆沖推覆斷層發(fā)育的強(qiáng)度和密度均大幅度減弱，其逆沖方向也表現(xiàn)出一定的隨機(jī)性，由逆沖斷層控制形成的中—古生界褶皺變形更弱，通常表現(xiàn)為寬緩的擠壓背斜變形，在對沖弱變形構(gòu)造帶內(nèi)，中—古生界地層由于受南北方向的對沖擠壓，整體表現(xiàn)為明顯的隆升。在南黃海盆地西部，蘇魯造山帶由北向南的擠壓應(yīng)力作用強(qiáng)度更大，形成的北部沖斷構(gòu)造帶的范圍更廣(圖2b)，幾乎延伸至南黃海海域的大部分區(qū)域，自南向北的擠壓應(yīng)力在該區(qū)域表現(xiàn)較弱，對沖弱變形構(gòu)造帶并沒有表現(xiàn)出明顯隆升，而是整體表現(xiàn)為自北向南的逆沖推覆變形。

圖2 南黃海海域不同部位對沖擠壓變形及拉張斷陷疊加特征對比

南部坳陷為新生界構(gòu)造區(qū)劃單元之一，由于該區(qū)域已經(jīng)處于北部沖斷構(gòu)造帶的末端(圖2c)，逆沖推覆強(qiáng)度明顯減弱，中—古生界地層形變明顯減弱，多表現(xiàn)為低幅寬緩的擠壓背斜，在南北方向上，逆沖推覆強(qiáng)度表現(xiàn)出由北向南逐漸減弱趨勢。

1.2 南黃海盆地淺層拉張斷陷構(gòu)造分布及其疊加特征

南黃海盆地南部坳陷新生界斷陷發(fā)育南三、四、七及南二、五、六2排近東西走向的凹陷(圖1)，它們均疊加發(fā)育于中—古生界推覆構(gòu)造之上。南五凹陷為其中規(guī)模較大的一個(gè)典型箕狀斷陷(圖2c)，其南部的邊界拉張斷裂在區(qū)域拉張應(yīng)力場作用下活動劇烈，形成較大規(guī)模的沉積可容空間，沉積了較厚的晚白堊及第三系地層，從該邊界拉張正斷裂的發(fā)育特征來看，其向深部消失于先存的一條逆沖推覆斷層之上；南五凹陷北部中—新生界地層超覆于下伏的中—古生界對沖弱變形構(gòu)造帶擠壓背斜之上，向隆起高部位(新生界的南二、三凸起)超覆減薄。南四凹陷位于南部坳陷的北排凹陷群，在區(qū)域拉張應(yīng)力場作用下，相向發(fā)育系列正斷層(圖2c)，形成地塹，內(nèi)部充填了一定厚度的晚白堊及第三系地層，相向發(fā)育的系列正斷層通常終止于早期發(fā)育的推覆逆斷層之上，形成中深層為逆沖推覆結(jié)構(gòu)，淺層為斷陷結(jié)構(gòu)的縱向疊加特征。

2 南部坳陷油氣勘探突破方向分析

2.1 中—古生界構(gòu)造圈閉發(fā)育特點(diǎn)及其原生油氣藏保存分析

擠壓變形強(qiáng)度決定被擠壓地層構(gòu)造圈閉發(fā)育的類型及其內(nèi)部油氣富集成藏之后的保存程度[14]。從不同構(gòu)造帶發(fā)育的擠壓構(gòu)造圈閉類型來看(圖3)，在北部沖斷構(gòu)造帶，擠壓強(qiáng)度較大，地層變形劇烈，逆沖推覆作用重疊明顯，主要形成疊瓦沖斷構(gòu)造、雙重構(gòu)造等類型。

地層在擠壓作用下形成斷彎褶皺或高幅擠壓褶皺，被推覆上滑的地層通常遭受剝蝕，造成各種擠壓構(gòu)造的上盤減薄或缺失，對于構(gòu)造圈閉自身的保存性能造成較大的破壞。在對沖弱變形構(gòu)造帶，擠壓作用逐漸減弱，地層變形程度也隨之減弱，主要形成低幅寬緩的擠壓褶皺，可以形成大型擠壓背斜構(gòu)造，由于擠壓逆沖推覆減弱，上盤逆沖抬升隨之減弱，上盤地層的剝蝕程度降低，低幅擠壓褶皺形成的擠壓背斜圈閉油氣保存條件較好。

圖3 對沖擠壓構(gòu)造背景下不同構(gòu)造帶發(fā)育的構(gòu)造類型分布

南部坳陷下伏的中—古生界地層主要處于對沖弱變形構(gòu)造帶，從該區(qū)域的中—古生界局部地震剖面所揭示的地層結(jié)構(gòu)來看(圖4)，地層擠壓褶皺以幅度低、形態(tài)完整為主要特點(diǎn)，上部地層保存較為完整，因此，該區(qū)域中—古生界擠壓背斜圈閉的油氣保存條件較好，利于中—古生界原生油氣藏長期保存。

圖4 南部坳陷中—古生界典型低幅擠壓構(gòu)造地震地層結(jié)構(gòu)特征

2.2 新生界具備油氣資源潛力

南四凹陷在始新統(tǒng)戴南組和古新統(tǒng)阜寧組三段鉆獲原油[15]，證實(shí)南四凹陷阜寧組烴源巖為有效烴源巖，阜寧—戴南組可以構(gòu)成南部坳陷中—新生界有效的生儲蓋組合。南五凹陷規(guī)模較大，阜寧—戴南組沉積厚度大、埋藏深，烴源巖的油氣資源潛力要大于南四凹陷[16-20]。從南部坳陷已有的鉆井來看，其目的層系以中—新生界為主，鉆探位置主要集中在凹陷的陡坡帶和凸起區(qū)，各凹陷的斜坡帶及凹陷中心鉆探程度較低。

2.3 南部坳陷油氣勘探突破方向分析

南部坳陷新生界凹陷斜坡帶為油氣勘探突破優(yōu)先方向(圖5)，其具備以下有利條件：①下部海相古生界—中生界處于北部沖斷構(gòu)造帶末端及對沖弱變形構(gòu)造帶，主要發(fā)育低幅擠壓褶皺背景下的寬緩擠壓背斜圈閉，擠壓抬升變形過程中遭受剝蝕程度較低，圈閉油氣保存條件好，尤其是在北部沖斷構(gòu)造帶末端，后期斷陷疊加改造作用范圍局限(南四凹陷規(guī)模局限)、強(qiáng)度小(以斷陷沉降為主)，中—古生界基本保持了印支期擠壓低幅背斜構(gòu)造，以海相烴源巖為油氣來源的原生油氣藏得以保存，在南五凹陷疊加區(qū)域，中—古生界原生油氣藏被一定程度地改造，由于南五凹陷陡坡帶邊界斷裂活動強(qiáng)度、發(fā)育規(guī)模均較大，中—古生界地層在拉張沉降的同時(shí)，對南五凹陷斜坡帶下伏中—古生界形成局部反向逆沖推覆，形成系列逆沖推覆擠壓背斜構(gòu)造，先存的中—古生界油氣藏被改造，并在新形成的反向逆沖推覆背斜構(gòu)造中聚集成藏；②上部陸相中生界—新生界主要發(fā)育斷塊圈閉，南四凹陷已經(jīng)證實(shí)該套生儲蓋組合的含油氣性，南五凹陷具備較大的油氣資源潛力，且其北部斜坡帶目前尚無鉆井，中—新生界之下為油氣成藏條件較好的反向逆沖推覆背斜構(gòu)造，因此，凹陷斜坡帶具備上下儲蓋組合兼探的有利條件。

圖5 南黃海盆地南部坳陷凹陷斜坡帶具備上、下兼探的有利條件

3 結(jié) 論

(1) 南黃海盆地南部坳陷下伏的深部中—古生界地層處于南北對沖擠壓作用明顯減弱區(qū)帶，其地層變形弱，以發(fā)育低幅擠壓背斜構(gòu)造為主，地層抬升剝蝕較弱，中—古生界原生油氣藏得以較好的保存。

(2) 南黃海盆地南部坳陷上覆的中—新生界斷陷疊加于中—古生界擠壓背斜之上，斷陷的主要邊界斷裂通常發(fā)育于先存的推覆逆沖斷裂部位，隨著斷陷拉張作用增強(qiáng)，下伏的中—古生界擠壓構(gòu)造被一定程度的改造，但中—古生界油氣藏并未被明顯破壞。

(3) 根據(jù)對沖擠壓變形與拉張斷陷在南部坳陷的疊加特征，認(rèn)為凹陷斜坡帶具備上下構(gòu)造層系兼探的有利條件，且目前在凹陷斜坡帶尚無鉆井，尤其是南五凹陷北部斜坡帶，將是南黃海盆地南部坳陷尋求勘探突破的有利區(qū)帶。