瓊東南盆地東沙運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)特征及石油地質(zhì)意義*

胡雯燕 羅 威 黃 燦 鄧廣君 付大巍 雷 新

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057)

瓊東南盆地所在的南海為世界上最為復(fù)雜的邊緣海之一，由于其位于歐亞板塊、太平洋板塊和印-澳板塊的交匯地帶，從而導(dǎo)致其周緣各新生代盆地經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響。許多學(xué)者[1-5]研究認(rèn)為晚漸新世南海運(yùn)動(dòng)之后，區(qū)域內(nèi)各沉積盆地在中新世還發(fā)生了一期重要的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。在南海北部大陸架邊緣，因該期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在東沙隆起及潮汕凹陷表現(xiàn)得尤為明顯，因此饒春濤[6]、李平魯[1]、姚伯初 等[2]將其命名為東沙運(yùn)動(dòng)。目前，雖然眾多學(xué)者[1,3-5]均認(rèn)識(shí)到東沙運(yùn)動(dòng)的存在，且在研究中多有涉及，但專門針對(duì)該構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及其石油地質(zhì)意義的研究卻相對(duì)匱乏。如在南海北部各盆地，僅趙淑娟 等[7]針對(duì)珠江口盆地東沙群島及其鄰區(qū)開展了該構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征及動(dòng)力學(xué)機(jī)制的研究，并提出東沙運(yùn)動(dòng)可能與新近紀(jì)以來菲律賓板塊持續(xù)NWW向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的呂宋島弧與歐亞大陸間發(fā)生的弧陸碰撞有關(guān)。而在鄰近的瓊東南盆地，東沙運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)特征與動(dòng)力機(jī)制方面的研究尚屬空白。此外，中新世作為南海北部眾多新生代盆地生、排烴及圈閉形成的重要時(shí)期，該期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)還對(duì)區(qū)域內(nèi)油氣的運(yùn)移及成藏有著重要的作用。因此，詳細(xì)厘定該期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)瓊東南盆地的影響，對(duì)明確盆地內(nèi)油氣的運(yùn)聚規(guī)律及勘探方向具有重要的意義。據(jù)此，本文以瓊東南盆地大量的二維及三維地震資料為基礎(chǔ)，結(jié)合最新的鉆井資料及分析成果，重點(diǎn)開展了東沙運(yùn)動(dòng)在該盆地內(nèi)表現(xiàn)形式、時(shí)限、動(dòng)力機(jī)制及其對(duì)儲(chǔ)層與油氣成藏意義方面的研究，以期為盆地內(nèi)油氣的勘探提供基礎(chǔ)地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

瓊東南盆地位于108°51′～114°41′E與17°00′～18°50′N之間，整體呈NEE方向展布，面積約6×104km2[8]。盆地內(nèi)根據(jù)構(gòu)造特征可劃分為北部坳陷、中部隆起、中央坳陷、南部隆起4個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元(圖1)。盆地的演化經(jīng)歷了古近系裂陷和新近系坳陷兩大階段[9]。其中，古近系裂陷階段斷裂發(fā)育，地層分布相對(duì)局限，主要受半地塹或地塹的控制，沉積環(huán)境由早期的湖相逐漸向海陸過渡相及淺海相演變；新近系坳陷階段斷裂活動(dòng)明顯減少，地層分布廣泛，且厚度相對(duì)穩(wěn)定，同時(shí)受南北差異沉降及海南島物源的影響，盆地內(nèi)沿2號(hào)斷裂帶附近開始形成北東走向的陸架坡折，此階段盆地沉積環(huán)境主要表現(xiàn)為南北差異，北部靠近海南島的北部坳陷、中部隆起等區(qū)域主要為淺海沉積，而南部遠(yuǎn)離大陸的中央坳陷和南部隆起等大部分區(qū)域主要為半深海和深海沉積。

圖1 瓊東南盆地構(gòu)造區(qū)劃圖Fig .1 Tectonic zoning of Qiongdongnan basin

對(duì)應(yīng)于瓊東南盆地發(fā)育演化的兩大階段，其形成了古近系與新近系兩套不同充填特征的地層，二者呈角度不整合接觸。古近系作為盆地的主要沉積層自下而上分別為始新統(tǒng)、崖城組及陵水組，頂界分別對(duì)應(yīng)于地震反射層T80、T70和T60(圖2)。其中，始新統(tǒng)尚未有鉆井揭示；崖城組主要為一套灰白色及深灰色海陸過渡相含煤粗碎屑地層；陵水組主要為一套灰白色及灰色濱、淺海相中—細(xì)砂巖與泥巖交互的地層，局部見灰?guī)r。新近系盆地主要發(fā)育三亞組、梅山組、黃流組及鶯歌海組，頂界分別對(duì)應(yīng)于地震反射層T50、T40、T30和T20。年代地層研究表明其對(duì)應(yīng)的地質(zhì)年齡分別為16、11.6、5.3和1.8 Ma。此外，各組還可進(jìn)一步分段，如黃流組可分兩段，其界線對(duì)應(yīng)于地震反射層T31，地質(zhì)年齡約7.2 Ma。新近紀(jì)因盆地進(jìn)入坳陷階段，各組地層差異并不明顯，主要為灰色及灰綠色砂巖、灰質(zhì)砂巖與泥巖的不等厚互層，局部見灰?guī)r及生物灰?guī)r等。

圖2 瓊東南盆地地層與構(gòu)造演化簡(jiǎn)圖Fig .2 Sketch map of stratigraphic and tectonic evolution in Qiongdongnan basin

2 東沙運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)形式

2.1 褶皺變形

雖然瓊東南盆地新近紀(jì)進(jìn)入坳陷階段，褶皺變形并不多見，但大量地震資料的分析表明，受東沙運(yùn)動(dòng)擠壓應(yīng)力場(chǎng)的影響，盆地內(nèi)局部區(qū)域發(fā)生了應(yīng)力聚集，產(chǎn)生了顯著的褶皺變形。這種褶皺變形在盆地陸架區(qū)及古坡折之下均可見，其中陸架區(qū)規(guī)模多相對(duì)較小，且常伴隨著削蝕現(xiàn)象；而古坡折之下的深水區(qū)規(guī)模多相對(duì)較大，且削蝕不明顯，典型的如崖城35構(gòu)造及松濤36構(gòu)造。其中，崖城35構(gòu)造位于盆地西區(qū)(圖3a)，整體為一個(gè)近對(duì)稱的背斜，平面上呈北西-南東走向，延伸約50 km；該構(gòu)造的褶皺變形主要集中于T40界面及以下層系，至T30界面完全消失，同時(shí)在黃流組二段(T40—T31)還可見背斜兩翼地層向核部的逐漸披覆及減薄現(xiàn)象，表明該構(gòu)造在中中新世末期即開始發(fā)育，至晚中新世早期基本成形。松濤36構(gòu)造位于盆地東區(qū)2號(hào)斷裂帶附近(圖3b)，同樣為一個(gè)近對(duì)稱的背斜，平面上呈北東-南西走向，整體與2號(hào)斷裂帶近平行展布，延伸約40 km；該構(gòu)造的褶皺變形主要集中于T31界面及以下層系，并且可見黃流組一段地層(T31—T30)由該背斜翼部向核部的逐漸超覆及減薄現(xiàn)象，揭示該構(gòu)造主要成形于晚中新世早期。

2.2 沉積間斷

東沙運(yùn)動(dòng)除在盆地局部區(qū)域造成褶皺變形外，還導(dǎo)致盆地松濤凸起以西陸架區(qū)的大范圍隆升，并形成了本區(qū)中新世以來規(guī)模最大的海退及沉積間斷。過盆地西區(qū)陸架邊緣的地震剖面表明(圖4a)，對(duì)應(yīng)于本次海退的T40界面，其最低超覆點(diǎn)位于陸架坡折附近，因此該時(shí)期盆地西區(qū)的整個(gè)陸架基本暴露，其后伴隨著本區(qū)的海平面上升，地層開始逐漸向上超覆。位于陸架之上的Y9及LS2井均揭示了該沉積間斷，鉆井表明該沉積間斷巖、電特征突變明顯，界面之下主要為自然伽馬呈低幅箱狀的高位期三角洲，厚度約250 m；界面之上主要為自然伽馬呈高幅齒狀的海侵期泥質(zhì)粉砂巖及泥巖(圖4b)。據(jù)古生物分析成果，鈣質(zhì)超微Sphenolithus heteromorphus的末現(xiàn)事件位于該界面下約18 m，而該種的末現(xiàn)年齡約13.53 Ma[10]，因此該三角洲為中中新世梅山組地層，其頂面對(duì)應(yīng)于T40界面。根據(jù)地震解釋結(jié)果，T31界面超覆于該沉積間斷面之上，由于該界面地質(zhì)年齡約為7.2 Ma，因此該次構(gòu)造事件在陸架局部區(qū)域造成的沉積間斷可達(dá)6 Ma以上。

圖3 過瓊東南盆地崖城35構(gòu)造與松濤36構(gòu)造典型地震剖面(剖面位置見圖1)Fig .3 Typical seismic profiles of Yacheng 35 structure and Songtao 36 structure in Qiongdongnan basin(see Fig.1 for location)

圖4 瓊東南盆地T40不整合面地震及鉆井特征(剖面及鉆井位置見圖1)Fig .4 Seismic profile and drilling characteristics of T40 unconformity surface in Qiongdongnan basin(see Fig.1 for location)

2.3 地層侵蝕

東沙運(yùn)動(dòng)引起的地層侵蝕現(xiàn)象在盆地東部陸架區(qū)表現(xiàn)得尤為明顯。由圖5a所示的剖面可知，在盆地中東部陸架區(qū)T40界面多表現(xiàn)為連續(xù)的強(qiáng)振幅反射，自西向東其對(duì)下伏地層的削蝕作用逐漸增強(qiáng)，從而導(dǎo)致東部陸架區(qū)大量下伏地層的缺失；之后伴隨著陸架區(qū)東、西部構(gòu)造的差異沉降，地層再次由東至西逐漸超覆于前期形成的褶皺之上。

圖5 瓊東南盆地陸架區(qū)T40界面削蝕特征及水道侵蝕現(xiàn)象(剖面位置見圖1)Fig .5 Erosion characteristics and channel erosion of T40 in the shelf area of Qiongdongnan basin(see Fig.1 for location)

值得注意的是，除上述大范圍的地層侵蝕之外，在盆地西部陸架邊緣T40界面附近還發(fā)育大規(guī)模的水道下切侵蝕現(xiàn)象(圖5b)，其中最大的侵蝕水道寬達(dá)8.5 km，下切深度達(dá)350 m，雖然陸架區(qū)水道的形成常與海平面的下降密切相關(guān)，但是對(duì)于這種大型下切侵蝕水道，其成因還應(yīng)與區(qū)域的構(gòu)造隆升事件有關(guān)。此外，在瓊東南盆地中央坳陷長(zhǎng)達(dá)425 km、寬達(dá)9～26 km，橫貫整個(gè)盆地的中央峽谷水道也于該時(shí)期形成。許多研究表明[9,11]中央峽谷的形成與區(qū)域構(gòu)造變動(dòng)、大規(guī)模的海平面下降、活動(dòng)斷裂導(dǎo)致的地層破碎、強(qiáng)烈的重力流下切侵蝕及凹槽型古地形的制約等有關(guān)。但上述因素動(dòng)力機(jī)制的分析表明其多與東沙運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)，如大規(guī)模的海平面下降、活動(dòng)斷裂導(dǎo)致的地層破碎直接與東沙運(yùn)動(dòng)引起的區(qū)域隆升與斷裂活動(dòng)有關(guān)；而強(qiáng)烈的重力流下切侵蝕則是東沙運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致盆地陸架區(qū)大范圍暴露，大量物源直接快速輸送至凹陷中心的最終結(jié)果。此外，蘇明 等[12]研究認(rèn)為盆地凹槽型古地形的發(fā)育，也與11.6 Ma時(shí)期構(gòu)造變革引起西沙海槽及其向瓊東南盆地延伸部分的快速沉降有關(guān)。綜上表明，該時(shí)期瓊東南盆地各類型侵蝕水道的集中發(fā)育并非偶然，而是與東沙運(yùn)動(dòng)之間存在著一定的因果關(guān)系。

2.4 斷裂活動(dòng)

新近紀(jì)瓊東南盆地的斷裂活動(dòng)整體呈逐漸減弱的趨勢(shì)，早中新世之后盆地內(nèi)的斷裂活動(dòng)主要集中于盆地東部陸架區(qū)及寶島、長(zhǎng)昌等凹陷，且大部分?jǐn)嗑噍^小、對(duì)沉積的控制作用較弱。圖6a即為盆地東部陸架區(qū)T40界面的斷裂系統(tǒng)分布圖，由圖可知，該時(shí)期的斷裂根據(jù)走向可分為NE向和NW向2組。其中，NE向斷裂數(shù)量較少，多延伸較遠(yuǎn)，主要為前期深大斷裂因東沙運(yùn)動(dòng)造成的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)調(diào)整而在局部區(qū)域復(fù)活所形成；NW向斷裂數(shù)量較多，呈雁列式排列，但大部分延伸較近，主要為東沙運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的區(qū)域隆升與NW向擠壓應(yīng)力共同作用所形成的新生斷裂。過該組NW向斷裂的剖面可見其在盆地內(nèi)多表現(xiàn)為相向傾斜、向中心逐級(jí)下掉的“負(fù)花狀構(gòu)造”(圖6b)；同時(shí)在“負(fù)花狀構(gòu)造”的西翼，各斷塊受區(qū)域隆升作用影響還發(fā)生一定的旋轉(zhuǎn)翹傾，特別是在深部表現(xiàn)得尤為明顯，并使其上覆地層變形或披覆形成背斜。斷裂活動(dòng)性的分析表明該組斷裂在T31界面之上基本終止活動(dòng)；同時(shí)部分僅錯(cuò)斷T40界面的斷層揭示，中中新世與晚中新世之交為該組斷裂的重要活動(dòng)時(shí)期；此外，該“負(fù)花狀構(gòu)造”核部與其翼部地層厚度的分析表明，梅山組地層(T50—T40)在該構(gòu)造核部較翼部增厚明顯，更直接的反映中中新世該組斷裂即開始活動(dòng)。

圖6 瓊東南盆地東部陸架區(qū)T40斷裂平面圖及剖面特征Fig .6 Fault plane map and profile characteristics of T40 in eastern shelf of Qiongdongnan basin

2.5 巖漿活動(dòng)

許多學(xué)者認(rèn)為東沙運(yùn)動(dòng)伴隨著巖漿活動(dòng)[1,6]，但是一直缺乏相關(guān)的直接證據(jù)。張斌 等[13]、鄒和平 等[14]、李平魯 等[15]等眾多學(xué)者多次對(duì)南海北部珠江口盆地及瓊東南盆地鉆遇的新生代火山巖年齡進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明雖然南海北部各盆地在新生代發(fā)生了多期的火山活動(dòng)，但其主要集中于古新世至早中新世，同位素年齡值最晚為17.1 Ma，據(jù)此有學(xué)者認(rèn)為東沙運(yùn)動(dòng)并沒有伴隨大量的巖漿侵入或噴發(fā)[7]。

本次基于瓊東南盆地近年的鉆井認(rèn)為，受菲律賓板塊向歐亞板塊俯沖等因素的影響，東沙運(yùn)動(dòng)在本區(qū)還造成了一系列的巖漿侵入或噴發(fā)活動(dòng)。分析表明這些巖漿活動(dòng)在盆內(nèi)各深大斷裂附近及東部長(zhǎng)昌凹陷較為發(fā)育。如位于盆地2號(hào)斷裂帶附近的LS13井及BD19井，在中中新統(tǒng)梅山組分別鉆遇了總厚達(dá)48 m和27 m的凝灰?guī)r。特別是LS13井的凝灰?guī)r，根據(jù)鉆井古生物分析成果，其底部約20 m為有孔蟲Globigerinoides sicana的末現(xiàn)事件，對(duì)應(yīng)的地質(zhì)年齡約14.53 Ma[10]；其頂部約17 m為有孔蟲Globorotalia peripheroronda的末現(xiàn)事件，對(duì)應(yīng)的地質(zhì)年齡約13.8 Ma[10]，以上表明該次巖漿事件的時(shí)代為14.53～13.8 Ma。此外在長(zhǎng)昌凹陷，地震資料表明現(xiàn)今莫霍面較高，巖石圈減薄顯著，曾有學(xué)者推測(cè)該凹陷及其周緣發(fā)育有多個(gè)火成巖侵入體[16]。分析表明本區(qū)最典型的噴出體位于寶島凹陷與長(zhǎng)昌凹陷交界處(圖7)，該噴出體為一個(gè)火山群。其中最大的火山錐至今仍出露海底，山頂火山口清晰可見；同時(shí)火山錐兩側(cè)的噴出巖及火山碎屑巖呈較雜亂的強(qiáng)振幅反射特征，沿T40界面向下延伸，且在火山錐附近可見其與后期地層呈明顯的截切關(guān)系，揭示該火山后期停止活動(dòng)。此外，在其北側(cè)還發(fā)育多個(gè)同期的較小火山錐，除最北側(cè)的火山在T40界面之上仍有噴發(fā)外，其余火山均主要對(duì)T40界面以下地層產(chǎn)生較強(qiáng)的影響或破壞作用，對(duì)上覆地層基本無影響，并可見火山錐與后期地層間的明顯截切關(guān)系。以上表明東沙運(yùn)動(dòng)在瓊東南盆地局部區(qū)域曾引起強(qiáng)烈的巖漿噴發(fā)活動(dòng)。

圖7 瓊東南盆地東部火山群典型地震剖面(剖面位置見圖1)Fig .7 Typical seismic profiles of volcanic groups in the eastern part of Qiongdongnan basin(see Fig.1 for location)

3 東沙運(yùn)動(dòng)的發(fā)育時(shí)限

東沙運(yùn)動(dòng)發(fā)生的時(shí)間目前還存在爭(zhēng)議，許多學(xué)者從南海區(qū)域構(gòu)造演化的角度提出其發(fā)生于中中新世晚期[2-3]，如林長(zhǎng)松 等[5]認(rèn)為其時(shí)限約為10～13 Ma。部分學(xué)者基于東沙海區(qū)構(gòu)造特征的分析認(rèn)為其主要發(fā)生于晚中新世至上新世初期，如吳時(shí)國(guó) 等[4]研究認(rèn)為其時(shí)限約為4.4～9.8 Ma；趙淑娟 等[7]認(rèn)為其主要發(fā)生于晚中新世晚期，并在晚中新世末與早上新世初(5.5 Ma)停止活動(dòng)。目前，雖然對(duì)東沙運(yùn)動(dòng)的時(shí)限存在不同觀點(diǎn)，但一般均認(rèn)為該次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)生于中中新世及之后。

本文基于瓊東南盆地東沙運(yùn)動(dòng)特征的分析認(rèn)為，該運(yùn)動(dòng)在中中新世中期即已開始。主要依據(jù)有以下幾點(diǎn)：①該構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在盆地內(nèi)產(chǎn)生的褶皺變形在T40界面之下即已開始，如崖城35構(gòu)造，其構(gòu)造變形即開始于T40界面之下；②該構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在盆地西部陸架區(qū)造成的沉積間斷最早開始于中中新世中期，據(jù)古生物分析結(jié)果該沉積間斷開始的時(shí)間約為13.5 Ma；③東沙運(yùn)動(dòng)在本區(qū)造成的巖漿活動(dòng)最早也開始于中中新世中期，如在盆地東部長(zhǎng)昌凹陷，與火山活動(dòng)伴生的噴出巖及火山碎屑巖主要位于T40界面之下，而根據(jù)盆地西部凝灰?guī)r的時(shí)代，推測(cè)本區(qū)的火山活動(dòng)開始于約14.5 Ma；②盆地?cái)嗔褜?duì)沉積控制作用的分析表明，盆內(nèi)NW向新生斷裂對(duì)中新統(tǒng)梅山組的地層有一定的控制作用，這也表明東沙運(yùn)動(dòng)在中中新世即開始對(duì)盆地產(chǎn)生影響。對(duì)于東沙運(yùn)動(dòng)在瓊東南盆地的結(jié)束時(shí)間，研究認(rèn)為其對(duì)盆地的影響在晚中新世中期即結(jié)束。主要依據(jù)如下：①該構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的褶皺變形影響的最新層系為T31界面，其后各背斜兩翼均以地層快速超覆為主，揭示東沙運(yùn)動(dòng)已經(jīng)停止；②盆內(nèi)NW向新生斷裂除極少數(shù)外，其活動(dòng)主要終止于T31界面附近；③盆地內(nèi)的火山活動(dòng)及與之相關(guān)的反射特征均位于T31界面之下。綜上認(rèn)為瓊東南盆地東沙運(yùn)動(dòng)開始于中中新世中期，約14.5 Ma，而結(jié)束于晚中新世中期，約7.2 Ma。

本研究東沙運(yùn)動(dòng)的結(jié)束時(shí)間，與部分基于東沙海區(qū)資料認(rèn)為延伸至上新世初期的認(rèn)識(shí)存在較大差別。分析認(rèn)為造成這種差別的原因主要與不同學(xué)者對(duì)東沙海區(qū)不整合成因的認(rèn)識(shí)有關(guān)。在東沙海區(qū)中、晚中新世發(fā)育兩套地層不整合[5]，第一套位于粵海組和韓江組之間，對(duì)應(yīng)于地震反射界面T2；第二套位于萬山組和粵海組之間，對(duì)應(yīng)于地震反射界面T1。部分學(xué)者認(rèn)為T1為東沙運(yùn)動(dòng)所形成[7]；而部分學(xué)者認(rèn)為T1和T2均為東沙運(yùn)動(dòng)所形成[4]，從而導(dǎo)致認(rèn)為東沙運(yùn)動(dòng)的時(shí)限延伸至上新世初期。但據(jù)林長(zhǎng)松 等[5]研究表明T1界面的形成與臺(tái)灣東部的“海岸山脈運(yùn)動(dòng)”有關(guān)，其在成因機(jī)制及影響范圍等方面均與造成T2界面的東沙運(yùn)動(dòng)不同。

4 東沙運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制

中—晚中新世對(duì)南海北部有重要影響的構(gòu)造事件有印支地塊的旋轉(zhuǎn)走滑、古南海的俯沖消亡與新南海的擴(kuò)張、菲律賓板塊向歐亞板塊的俯沖及南海板片沿馬尼拉海溝的俯沖等，因此要明確東沙運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，必須要厘清上述構(gòu)造事件的過程。

首先對(duì)于印支地塊的旋轉(zhuǎn)走滑，一般認(rèn)為與印度板塊向歐亞板塊碰撞過程中，導(dǎo)致印支地塊沿一系列大型斷裂帶被擠出有關(guān)。這一過程中對(duì)瓊東南盆地有顯著影響的主要為紅河斷裂帶。據(jù)孫珍 等[17]研究表明該斷裂帶在新生代的活動(dòng)可劃分為4個(gè)階段，分別為38～50 Ma的緩慢平移階段、25～38 Ma的快速左行走滑階段、5～25 Ma的左行走滑逐漸停止階段及5 Ma以來的右行走滑階段；同時(shí)其還指出，在5～25 Ma的左行走滑逐漸停止階段，紅河斷裂帶在15～17 Ma以后無明顯的活動(dòng)。此外，向宏發(fā) 等[18]據(jù)熱年代學(xué)的研究也認(rèn)為紅河斷裂帶在15 Ma停止左旋走滑以后，右旋走滑開始于7～8 Ma，強(qiáng)烈活動(dòng)于5 Ma左右。以上研究表明紅河斷裂帶在8～15 Ma期間處于左行向行轉(zhuǎn)換的活動(dòng)停止期，因此主要發(fā)生于7.2～14.5 Ma間的東沙運(yùn)動(dòng)應(yīng)與該構(gòu)造事件無關(guān)。

目前對(duì)于古南海的俯沖消亡與新南海的擴(kuò)張存在多種模式[19]，一般認(rèn)為受印-澳板塊在蘇門答臘和爪哇附近向北俯沖及印支地塊向南擠出逃逸形成強(qiáng)大擠壓應(yīng)力的共同影響，古南海于45 Ma左右開始向婆羅洲地塊下俯沖。伴隨著俯沖的加速，其對(duì)后部板片產(chǎn)生了相應(yīng)的拖拽力，使古南海北側(cè)的陸殼伸展、減薄；同時(shí)在NEE-NE向走滑斷裂體系右行拉分作用下，新南海于32 Ma左右打開。而對(duì)于新南海的擴(kuò)張時(shí)間現(xiàn)在雖有爭(zhēng)議，但一般認(rèn)為介于16～32 Ma，誤差0.5～2 Ma[20-22]。此后由于古南海消亡，禮樂-巴拉望地塊與婆羅洲地塊碰撞，新南海停止擴(kuò)張。顯然東沙運(yùn)動(dòng)發(fā)生于古南海俯沖消亡與新南海擴(kuò)張之后，二者并無直接關(guān)聯(lián)。

中新世，瓊東南盆地周緣另一個(gè)具有廣泛影響的構(gòu)造事件為菲律賓板塊向歐亞板塊的俯沖。研究表明該時(shí)期菲律賓板塊在太平洋板塊和印-澳板塊的推擠下，運(yùn)動(dòng)方向和速度發(fā)生多次調(diào)整，在17～30 Ma，主要以3.5 cm/a的速度向NW運(yùn)動(dòng)；在10～17 Ma，主要以6 cm/a的速度向NNW運(yùn)動(dòng)；在5～10 Ma，運(yùn)動(dòng)方向再次調(diào)整為NWW向[23]。在此過程中，菲律賓板塊于13 Ma在民都洛島附近與歐亞板塊碰撞，并進(jìn)一步導(dǎo)致呂宋島弧于6～9 Ma與南海北部大陸邊緣發(fā)生弧-陸碰撞[7,24]。以上表明菲律賓板塊的加速俯沖及其導(dǎo)致的一系列碰撞事件在時(shí)間上與東沙運(yùn)動(dòng)具有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且其加速俯沖導(dǎo)致的巖漿上涌與瓊東南盆地內(nèi)中新世的巖漿活動(dòng)及構(gòu)造隆升也完全吻合(圖8)。同時(shí)，菲律賓板塊整體持續(xù)的NW向運(yùn)動(dòng)，及其在距今10 Ma左右運(yùn)動(dòng)方向調(diào)整導(dǎo)致的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)改變，還與該時(shí)期盆地東部大量NW走向的活動(dòng)斷裂在應(yīng)力上也匹配較好(圖6)。以上表明菲律賓板塊向歐亞板塊的俯沖為瓊東南盆地東沙運(yùn)動(dòng)重要的動(dòng)力來源之一。

受菲律賓板塊朝歐亞板塊匯聚的影響，南海停止擴(kuò)張后很快即開始了沿馬尼拉海溝的俯沖[25]。范建柯 等[26]研究認(rèn)為由于菲律賓板塊持續(xù)的北西向運(yùn)動(dòng)，南海板片最先在14° N附近開始發(fā)生俯沖，并由南向北擴(kuò)展。在14° N附近其俯沖時(shí)間約為15.5 Ma；在15° N附近其俯沖時(shí)間約為12.8 Ma；在16° N～18° N其可能在8～9 Ma間同時(shí)發(fā)生俯沖。以上表明該構(gòu)造事件的持續(xù)時(shí)間與東沙運(yùn)動(dòng)極為吻合。同時(shí)，地震成像和天然地震的研究表明南海板片的俯沖規(guī)模較大，俯沖長(zhǎng)度可達(dá)680～822 km，深度可達(dá)200～300 km，甚至達(dá)400 km，并已導(dǎo)致約一半的洋盆消失[25-26]，因此也具備在大范圍內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生影響的動(dòng)力基礎(chǔ)。此外，在地理位置上14° N～18° N間的洋盆正好位于瓊東南盆地東南側(cè)(圖1)；而俯沖角度和深度的研究表明，板片在俯沖過程中受洋中脊和海山鏈的阻擋，在14° N和17° N附近還分別發(fā)生了明顯的撕裂[26]。這表明南海板片的俯沖還伴隨著局部的應(yīng)力聚集。這些聚集的應(yīng)力通過中沙和西沙等剛性地塊傳導(dǎo)至瓊東南盆地，從而在盆地內(nèi)形成了一系列NE走向的褶皺及剝蝕區(qū)(圖8)，而盆地西部少量NW走向的褶皺，可能與先存構(gòu)造的控制作用有關(guān)。因此，南海板片沿馬尼拉海溝的俯沖也是瓊東南盆地東沙運(yùn)動(dòng)的重要?jiǎng)恿碓础?/p>

圖8 瓊東南盆地東沙運(yùn)動(dòng)構(gòu)造形跡圖Fig .8 Structural trace map of Dongsha movement in Qiongdongnan basin

綜上認(rèn)為瓊東南盆地東沙運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力機(jī)制應(yīng)與菲律賓板塊向歐亞板塊匯聚及南海板片沿馬尼拉海溝俯沖的共同作用有關(guān)，并且這也與該運(yùn)動(dòng)造成的地層侵蝕、巖漿活動(dòng)及斷裂活動(dòng)等在盆地東部表現(xiàn)得更為明顯完全吻合。

5 東沙運(yùn)動(dòng)對(duì)油氣勘探的意義

5.1 東沙運(yùn)動(dòng)與油氣儲(chǔ)層的形成

新近紀(jì)以來瓊東南盆地的陸架-陸坡體系自東向西逐漸發(fā)育，從而在盆地內(nèi)形成大范圍的半深?！詈－h(huán)境。因此，東沙運(yùn)動(dòng)對(duì)盆地油氣儲(chǔ)層的最主要的影響就是導(dǎo)致大量的陸源碎屑由淺水區(qū)向深水區(qū)搬運(yùn)，從而在盆地深水區(qū)形成各類儲(chǔ)集體(圖9)。這主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①東沙運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的構(gòu)造變革事件及引起的地層侵蝕形成了中央峽谷，為深水區(qū)黃流組峽谷水道重力流儲(chǔ)層的發(fā)育提供了地貌及物質(zhì)基礎(chǔ)。研究表明中央峽谷內(nèi)發(fā)育多期水道及天然堤沉積，其中黃流組沉積時(shí)期為峽谷水道內(nèi)最重要的油氣儲(chǔ)層發(fā)育時(shí)期，主要的儲(chǔ)層類型為濁積水道和席狀砂，其中濁積水道以厚層塊狀細(xì)砂巖為主，最大單層厚度達(dá)42 m，物源主要來自盆地西部物源區(qū)[12]。②東沙運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致盆地北部陸架區(qū)大范圍暴露及剝蝕，為陸坡之下大量海底扇的發(fā)育提供了條件。由于東沙運(yùn)動(dòng)在瓊東南盆地的時(shí)限為中中新世晚期至晚中新世中期，因此受其影響形成的海底扇主要集中于梅山組晚期和黃流組早期。特別是黃流組早期，受該次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，盆地在整體富泥的背景下，依然在北部陸坡之下發(fā)育多個(gè)大型海底扇。同時(shí)，由于東沙運(yùn)動(dòng)在陸架東、西部的表現(xiàn)形式不同，導(dǎo)致兩個(gè)區(qū)域海底扇的儲(chǔ)層特征也差別明顯。在陸架西部由于東沙運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為長(zhǎng)期的暴露及伴生的水道下切，因此更有利于來自海南島的物源直接輸送至陸坡之下，扇體相對(duì)富砂；而在陸架東部由于東沙運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為斷裂活動(dòng)及對(duì)前期富泥地層的侵蝕，因此扇體多相對(duì)富泥。

圖9 瓊東南盆地黃流組沉積相平面圖Fig .9 Sedimentary facies figure of Huangliu Formation in Qiongdongnan basin

5.2 東沙運(yùn)動(dòng)對(duì)油氣成藏的影響

瓊東南盆地發(fā)育始新統(tǒng)湖相與漸新統(tǒng)崖城組2套主力烴源巖。據(jù)盆地陵水凹陷熱模擬成果，崖城組烴源巖在23 Ma前進(jìn)入生氣窗口；16 Ma以來處于生氣高峰[27]。以上表明東沙運(yùn)動(dòng)發(fā)生于盆地的生排烴高峰期，因此該運(yùn)動(dòng)對(duì)盆地油氣的成藏產(chǎn)生了重要影響。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①東沙運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的斷裂活動(dòng)及相關(guān)的微裂隙為油氣的輸導(dǎo)提供了重要通道。新近系作為瓊東南盆地重要的勘探層系，相繼在中央峽谷和海底扇等領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)了多個(gè)氣田，分析表明東沙運(yùn)動(dòng)形成的斷裂體系及微裂隙，是深部烴源巖生成的油氣運(yùn)移至新近系儲(chǔ)集體的關(guān)鍵。如圖10所示，中央峽谷黃流組氣田之下發(fā)育大量的斷層及微裂隙，其中早期古近紀(jì)斷裂規(guī)模較大，起到溝通烴源巖的作用；而晚期新近系斷裂及微裂隙雖然規(guī)模較小，但數(shù)量眾多，且部分切穿中央峽谷，是深部天然氣運(yùn)移至中央峽谷成藏的重要通道。②東沙運(yùn)動(dòng)形成的褶皺變形及斷塊構(gòu)造為本區(qū)油氣的成藏提供了有利的圈閉條件。東沙運(yùn)動(dòng)在盆地內(nèi)形成的構(gòu)造圈閉多位于黃流組及以下層系，其后在盆地逐漸海侵的背景下形成一套區(qū)域性蓋層；同時(shí)因東沙運(yùn)動(dòng)結(jié)束，本區(qū)斷裂活動(dòng)急劇減弱，對(duì)上覆蓋層影響較小，從而使進(jìn)入該期構(gòu)造活動(dòng)所形成圈閉內(nèi)的油氣不易散失。因此，東沙運(yùn)動(dòng)形成的圈閉多具有良好的聚氣條件，如崖城35構(gòu)造、松濤36構(gòu)造等大型背斜圈閉，鉆井證實(shí)均為盆地內(nèi)重要的含氣構(gòu)造。③東沙運(yùn)動(dòng)引起的火山活動(dòng)在局部加速了烴源巖的成熟與生烴。據(jù)唐曉音 等[16]對(duì)盆地長(zhǎng)昌凹陷侵入體的模擬結(jié)果，大型侵入體對(duì)溫度場(chǎng)有顯著影響的時(shí)間約1 Ma，可使距其2 km處的地層熱流值增加5～25 mW/m2，并使相同距離下崖城組烴源巖的Ro值增加1.6%。因此火山活動(dòng)極大地促進(jìn)了本區(qū)有機(jī)質(zhì)的熱演化，提升了凹陷的資源潛力。此外，東沙運(yùn)動(dòng)引起的火山活動(dòng)還伴生大量的CO2，這些氣體在火山活動(dòng)或冷卻過程中可以沿周緣的斷層及輸導(dǎo)砂體運(yùn)移至附近的圈閉(圖11)，形成非烴氣藏或?qū)υ杏蜌獠禺a(chǎn)生破壞，從而對(duì)勘探造成困擾。由于東沙運(yùn)動(dòng)造成的斷裂及火山活動(dòng)在瓊東南盆地具有東強(qiáng)西弱的特征，因此這種破壞作用在盆地東部表現(xiàn)得更為明顯(圖8)。如位于盆地東部2號(hào)斷裂帶附近的BD19井梅山組氣樣CO2含量達(dá)93%，附近的BD19N井陵水組氣樣CO2含量也達(dá)92%。

圖10 中央峽谷氣田典型剖面及斷裂特征(剖面位置見圖1)Fig .10 Typical profile and fault characteristics of Central Canyon gas field(see Fig.1 for location)

圖11 BD19井CO2氣藏剖面特征與成藏模式(剖面位置見圖1)Fig .11 Profile characteristics and reservoir forming model of CO2 gas reservoir in Well BD19(see Fig.1 for location)

6 結(jié)論

1) 基于大量地震與鉆井資料的分析，指出東沙運(yùn)動(dòng)對(duì)瓊東南盆地的影響主要表現(xiàn)為褶皺變形、沉積間斷、地層侵蝕、斷裂活動(dòng)及巖漿活動(dòng)等。其中，褶皺變形在深水區(qū)較陸架區(qū)更為顯著；沉積間斷在盆地西部陸架區(qū)規(guī)模最大；地層侵蝕在盆地東部陸架區(qū)最為明顯，其他區(qū)域主要表現(xiàn)為水道下切；斷裂活動(dòng)在盆地東部陸架區(qū)及寶島、長(zhǎng)昌凹陷最為發(fā)育；巖漿活動(dòng)主要集中于長(zhǎng)昌凹陷及各深大斷裂帶附近。

2) 根據(jù)東沙運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)形式，明確其對(duì)瓊東南盆地的影響開始于中中新世中期，約14.5 Ma，而結(jié)束于晚中新世中期，約7.2 Ma。

3) 動(dòng)力學(xué)機(jī)制的分析表明,瓊東南盆地東沙運(yùn)動(dòng)主要與菲律賓板塊向歐亞板塊匯聚及南海板片沿馬尼拉海溝俯沖有關(guān)。

4) 東沙運(yùn)動(dòng)不僅為瓊東南盆地內(nèi)峽谷水道及海底扇等重力流儲(chǔ)層的發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，而且還對(duì)油氣的輸導(dǎo)、圈閉的形成及烴源的演化產(chǎn)生了積極影響；但同時(shí)其導(dǎo)致的巖漿活動(dòng)也增加了盆地油氣勘探的CO2風(fēng)險(xiǎn)。