鶯歌海凹陷梅山組海底扇的沉積特征及控制因素

焦祥燕 羅泉源 張建新 陳 楊 劉 為

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司， 廣東 湛江 524057)

近年來，在鶯歌海凹陷東方區(qū)黃流組的鉆探結(jié)果證明，鶯歌海凹陷是富生烴凹陷，發(fā)育大量有利儲集體。鶯歌海盆地發(fā)現(xiàn)的油氣與濁積水道、海底扇密切相關(guān)。海底扇儲集體成群、成帶分布，顯示具有千億方級天然氣勘探潛力，是鶯歌海盆地增儲上產(chǎn)的重要勘探域[1-4]。

目前對東方區(qū)黃流組海底扇的研究，在沉積特征、內(nèi)部構(gòu)型、控制因素及控制海底扇發(fā)育的坡折帶特征等方面，已經(jīng)取得了一些成果。如謝玉洪等人認(rèn)為，黃流組低位海底扇主要受控于撓曲坡折帶，局部受斷裂坡折帶的控制[5]。鐘澤紅等人認(rèn)為，黃流組大型海底扇由簡單扇體、復(fù)合扇體和單水道等砂體形式構(gòu)成，海底扇的分布與內(nèi)部構(gòu)成樣式由物源供給、構(gòu)造背景及構(gòu)造誘導(dǎo)等因素綜合控制[6]。陳楊等人對鶯東斜坡南段的梅山組海底扇進(jìn)行了研究，認(rèn)為海底扇在地震上表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、明顯的水道化、內(nèi)部多期疊置的特征，海底扇沉積體系的發(fā)育受區(qū)域海平面下降、海南島方向充足的物源、下切谷、斷裂坡折、適宜的古地貌五大因素的耦合控制[7]。不過，對東方區(qū)梅山組海底扇的研究還很少。我們綜合運(yùn)用有關(guān)鉆井資料和三維地震、地震屬性及方差體資料，分析了梅山組海底扇的沉積特征及成因機(jī)制。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鶯歌海盆地位于中國南海西北部，為一新生代走滑-伸展盆地。盆地西邊，以鶯西斷裂帶(包括黑水河斷裂、馬江斷裂、長山斷裂)為界，與昆嵩隆起相接；東北方，為北部灣盆地；東邊和東南邊，以一號斷裂帶(包括鶯東斷層、一號斷層)為界，與海南隆起、瓊東南盆地相接[8]。盆地總體呈北 — 北西走向菱形狀，平面上分為鶯東斜坡帶、中央坳陷帶、鶯西斜坡帶，為“兩隆一坳”構(gòu)造格局。其中，中央坳陷帶包括河內(nèi)凹陷、臨高低凸起及鶯歌海凹陷?？碧綄?shí)踐中，將鶯歌海凹陷分為東方區(qū)和樂東區(qū)。鶯歌海盆地的構(gòu)造演化過程，經(jīng)歷了古近紀(jì)裂陷階段和新近紀(jì) — 第四紀(jì)裂后熱沉降、加速熱沉降階段。根據(jù)鉆井已發(fā)現(xiàn)地層，從古近紀(jì)到第四紀(jì)，依次沉積了漸新統(tǒng)崖城組、陵水組，中新統(tǒng)三亞組、梅山組、黃流組，上新統(tǒng)鶯歌海組及第四系樂東組地層[9-11](見圖1)。

圖1 鶯歌海盆地構(gòu)造綱要圖及充填序列

鶯歌海盆地主要發(fā)育昆嵩隆起物源和海南隆起物源，它們分別受鶯西斷裂帶和一號斷裂帶的控制。梅山組時(shí)期，鶯歌海盆地為淺海 — 半深海環(huán)境，巖性為淺灰 — 灰色細(xì)砂巖和灰色泥巖，夾薄層粉砂巖[9]。梅山組晚期(距今11.6 Ma前)，鶯歌海盆地發(fā)生大規(guī)模海退，區(qū)域海平面(T4W)大幅度下降，為物源的大規(guī)模向東方區(qū)搬運(yùn)提供了良好的物質(zhì)條件。

2 梅山組海底扇沉積特征

梅山組時(shí)期，東方區(qū)發(fā)育雙向物源，物源區(qū)三角洲規(guī)模大，砂質(zhì)供應(yīng)充足。由于T4W時(shí)期大幅度的海退事件，三角洲不斷向凹內(nèi)推進(jìn)，碎屑物質(zhì)被搬運(yùn)至凹陷內(nèi)卸載沉積。東方區(qū)在這個(gè)時(shí)期不發(fā)育典型的陸架-陸坡體系，但受隱伏斷裂控制發(fā)育的撓曲坡折帶，為海底扇的發(fā)育提供了必要的地形條件。

2.1 海底扇物源區(qū)特征

中中新世梅山組沉積時(shí)期，東方區(qū)周邊的水系主要分布在昆嵩隆起和海南隆起西部。昆嵩隆起的水系主要是馬江和藍(lán)江，從盆地西北部注入東方區(qū)。海南隆起西部的水系主要是昌化江和感恩河。昌化江的規(guī)模較大，感恩河相對較小，均發(fā)育于五指山。昌化江匯水面積較大，從盆地東北部注入東方區(qū)。兩個(gè)隆起的水系注入盆地后均形成了大型三角洲，西部發(fā)育昆嵩隆起物源區(qū)三角洲，東部發(fā)育海南隆起物源區(qū)三角洲，均可向盆內(nèi)提供碎屑物質(zhì)。說明梅山組時(shí)期，東方區(qū)發(fā)育雙向物源。

通過地震精細(xì)解釋，精細(xì)落實(shí)物源區(qū)三角洲規(guī)模。東部的海南隆起物源區(qū)三角洲面積達(dá)1 833 km2，碾平厚度達(dá)130 m，規(guī)模較大。據(jù)地震解釋，三角洲前積特征明顯，推進(jìn)距離遠(yuǎn)。HK-1井和LG-2井的資料揭示，三角洲發(fā)育含礫砂巖、細(xì)砂巖等砂巖儲層；砂地比穩(wěn)定(60%～63%)，砂巖厚度穩(wěn)定(92～104 m)，表明該三角洲砂質(zhì)供應(yīng)充足。西部的昆嵩隆起物源區(qū)三角洲被LG-1井鉆遇，在梅山組一段上層序揭示，細(xì)砂巖、粉砂巖厚度總計(jì)為247.12 m，砂地比達(dá)52%，表明該三角洲也具備提供砂質(zhì)碎屑物質(zhì)的條件。

2.2 海底扇形態(tài)及地震相特征

梅山組時(shí)期，東方區(qū)東西部均發(fā)育雙坡折。盆緣斷裂坡折控制三角洲發(fā)育，三角洲前端受下伏隱伏斷裂控制發(fā)育撓曲坡折帶。隱伏斷裂帶的微弱活動(dòng)對上覆地層起到了調(diào)節(jié)作用，在斷裂帶兩側(cè)沉降速率存在差異，導(dǎo)致地層傾角差異，形成撓曲坡折帶。該處地層厚度突變，古地形變陡，易形成重力流[12-14]。

梅山組T4W(11.6 Ma)時(shí)期，海平面下降規(guī)模大，利于碎屑物質(zhì)搬運(yùn)至凹陷內(nèi)卸載沉積。在此時(shí)期，發(fā)育東、西物源，即西部昆嵩隆起物源區(qū)三角洲和東部海南隆起物源區(qū)三角洲。三角洲前端，發(fā)育受下伏隱伏斷裂控制的撓曲坡折，坡度變陡，在外力誘發(fā)作用下形成重力流海底扇。碎屑流在較低洼部位卸載，形成了大規(guī)模海底扇(見圖2)。

圖2 T4W沿層方差體與梅一段地層最小振幅屬性疊合圖

西物源海底扇，發(fā)育于低位體系域時(shí)期，為大型低位扇。在地震剖面上呈透鏡體外形，低部位地震相表現(xiàn)為丘狀反射、中強(qiáng)振幅、中低頻、連續(xù)性較好的特征；高部位振幅明顯減弱，推測是儲層物性變差的響應(yīng)。上部地層為平行弱反射、超覆于透鏡體之上，海底扇在遠(yuǎn)物源端向底辟翹傾，形態(tài)呈北西 — 南東向展布。

東物源海底扇，第1期和第2期位于低位體系域時(shí)期，第3期位于高位體系域時(shí)期。地震相表現(xiàn)為振幅較強(qiáng)、中低頻、連續(xù)性中等 — 較好的特征。地震剖面上，水道下切特征比較明顯。隨著海平面上升，海底扇不斷向物源方向退積，且下切能力逐漸減弱，整體呈北東 — 南西向展布。

2.3 海底扇內(nèi)部期次劃分

東西兩個(gè)方向的大型海底扇在縱向上均可分為3期，各期扇體在垂向上的相互疊置、內(nèi)部水道下切特征明顯。

在地震剖面上追蹤解釋落實(shí)，東物源海底扇，第1期扇體面積為185 km2，碾平厚度為65 m；第2期扇體面積為506 km2，碾平厚度為58 m；第3期扇體面積為480 km2，碾平厚度為52 m。西物源海底扇，第1期扇體面積為502 km2，碾平厚度為90 m；第2期扇體面積為916 km2，碾平厚度為65 m；第3期扇體面積為950 km2，碾平厚度為60 m。撓曲坡折下，海底扇大面積、多期次分布，且具有斷根性，圈閉側(cè)封條件可靠，提供了大型巖性圈閉條件。

3 海底扇形成的控制因素

新近系，鶯歌海盆地的斷裂活動(dòng)明顯減弱，進(jìn)入裂后期，以熱沉降作用為主；海底扇的形成受坡折帶的類型和分布、區(qū)域海平面變化及物源供應(yīng)等綜合因素控制。

3.1 坡折帶的類型和分布

海底扇的形成要素之一就是地形具有一定的坡度。對于臨界坡度的大小學(xué)界還有爭議，但均認(rèn)為坡折帶是海底扇發(fā)育的必要條件。按照成因類型，坡折帶一般分為斷裂坡折帶、撓曲坡折帶和沉積坡折帶。梅山組、黃流組時(shí)期，鶯歌海盆地不是典型的陸架-陸坡體型層序，不發(fā)育沉積坡折，只可能發(fā)育斷裂坡折和撓曲坡折。斷裂坡折位于盆緣的1號斷裂和西部邊界斷裂處，控制了東西物源三角洲的發(fā)育。在三角洲前端處，地層厚度發(fā)生明顯突變，往下坡度變大。該處下覆地層見早期活動(dòng)的斷層，而梅山組地層沉積時(shí)斷層已停止活動(dòng)，即隱伏斷裂。受隱伏斷裂的控制，在該處發(fā)育撓曲坡折。撓曲坡折控制了重力流海底扇的發(fā)育，坡折帶之上為三角洲沉積，坡折帶之下發(fā)育海底扇。在鶯歌海盆地已發(fā)現(xiàn)的水道、海底扇，均位于撓曲坡折帶之下，說明撓曲坡折對該區(qū)的海底扇沉積具有重要的控制作用。

3.2 區(qū)域海平面變化

鶯歌海盆地進(jìn)入新近系后，受到升降頻繁的海平面變化的影響。區(qū)域海平面下降時(shí)，導(dǎo)致濱岸線向盆地中心遷移，東方區(qū)三角洲分布范圍變大，濱淺海范圍變小，沉積物不斷向凹陷內(nèi)推進(jìn)，有利于大型海底扇發(fā)育。T4W時(shí)期(11.6 Ma)遇中新世最大規(guī)模的海退，南海地區(qū)大規(guī)模海平面下降。在此時(shí)期，東方區(qū)為盆地最大的沉降中心，有利于碎屑物質(zhì)搬運(yùn)至凹陷內(nèi)卸載沉積。這個(gè)時(shí)期，沉積了西物源海底扇和東物源海底扇一二期。到高位體系域早期，海平面再次下降，但下降幅度明顯減弱，沉積了東物源第3期海底扇。

3.3 物源供應(yīng)

梅山組時(shí)期，發(fā)育的西部昆嵩隆起物源區(qū)三角洲，面積超過2 000 km2，鉆井解釋的三角洲厚度超過200 m；發(fā)育的東部海南隆起物源區(qū)三角洲，面積達(dá)1 833 km2，碾平厚度達(dá)130 m。在11.6 Ma附近，隨著區(qū)域海平面下降，最大臨濱線大幅度向盆地中央方向遷移，最大臨濱線在較長時(shí)期低于坡折邊緣，三角洲推進(jìn)到撓曲坡折帶附近，坡度變陡，碎屑物質(zhì)在外力誘發(fā)作用下越過撓曲坡折而進(jìn)入凹陷，在較低洼部位卸載，形成了大規(guī)模海底扇。

3.4 沉積模式

梅山組沉積時(shí)期，東方區(qū)發(fā)育雙向物源。物源區(qū)三角洲的發(fā)育受盆緣斷裂坡折控制，三角洲前端發(fā)育撓曲坡折而控制海底扇的發(fā)育。在外力的觸發(fā)作用下，碎屑物質(zhì)越過撓曲坡折向梅一段沉降中心搬運(yùn)，在較低洼部位卸載而沉積，形成的海底扇平面分布廣、規(guī)模大(見圖3)。基于對源、坡、扇各要素的研究，可知“東西物源、坡折控扇、低洼匯聚”為其沉積模式。

4 梅山組海底扇勘探潛力

東方區(qū)梅山組時(shí)期發(fā)育東西物源大型海底扇，垂向上各期相互疊置，具有良好的油氣成藏條件。這主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1) 大面積分布的海底扇，向凹陷內(nèi)延伸至東方1-1底辟周緣，處于生烴中心區(qū)，緊鄰中新統(tǒng)、漸新統(tǒng)烴源巖層。生烴模擬結(jié)果表明，東方1-1底辟周緣，中新統(tǒng)、漸新統(tǒng)烴源層成熟度均大于1.3%，烴源基礎(chǔ)雄厚[15]。在該區(qū)域的淺層和中深層均發(fā)現(xiàn)有千億方級氣田，證實(shí)該區(qū)成藏條件優(yōu)異。

(2) 梅山組海底扇源匯系統(tǒng)清晰，扇體規(guī)模較大，為繼承性發(fā)育。各期扇體內(nèi)部發(fā)育水道微相，下切特征明顯。該區(qū)梅山組時(shí)期發(fā)育異常超壓對儲層孔隙有保護(hù)作用，預(yù)測發(fā)育有利儲層。周緣LG-1井鉆探證實(shí)，海底扇上覆蓋層為廣泛分布的梅一段海侵 — 高位域淺海相泥巖，底板為梅二段海侵 — 高位域泥巖，具備良好的頂?shù)装鍡l件；撓曲坡折下海底扇大面積、多期次分布，且具有斷根性，圈閉側(cè)封條件可靠，提供了大型巖性圈閉條件。

(3) 東西物源海底扇均具有構(gòu)造脊背景，低部位近底辟，斷裂、微裂隙發(fā)育，提供了優(yōu)越的運(yùn)聚條件。

整體看來，梅山組海底扇依靠中新統(tǒng)、漸新統(tǒng)烴源巖供烴，以構(gòu)造脊、斷裂隙作為運(yùn)移通道，發(fā)育海底扇水道儲集體，并依靠厚層淺海相泥巖超壓封蓋，形成高溫高壓巖性氣藏的概率較大。

5 結(jié) 論

(1) 受東西物源供給影響，東方區(qū)梅山組時(shí)期發(fā)育東西物源海底扇。東西兩個(gè)方向的大型海底扇在縱向上均可分為3期扇體，各期扇體在垂向上相互疊置，內(nèi)部水道下切特征明顯。

(2) 梅山組時(shí)期，鶯歌海盆地進(jìn)入裂后期，以熱沉降作用為主，只在盆地邊緣受早期邊界斷層持續(xù)活動(dòng)的影響發(fā)育斷裂坡折，控制了三角洲的發(fā)育。在三角洲前端，下覆的斷層基本不活動(dòng)，為隱伏斷裂。受隱伏斷裂的控制發(fā)育撓曲坡折，撓曲坡折控制了海底扇的發(fā)育。海底扇的形成，還受區(qū)域海平面變化及充足物源供應(yīng)等因素控制。

(3) 梅山組海底扇的扇體規(guī)模大，緊鄰烴源，運(yùn)聚條件優(yōu)，具備形成大規(guī)模氣藏的有利條件。因此，可將東方區(qū)梅山組作為下一步勘探的重點(diǎn)區(qū)域。