珠江口盆地陸豐13 東洼新生代構(gòu)造演化與油氣成藏特征

賀 勇，邱欣衛(wèi)，雷永昌，謝世文，肖張波，李 敏

（中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳 518054）

0 引言

構(gòu)造演化對地層的沉積［1］、烴源巖及儲層展布［2］、圈閉形成、油氣運移及成藏都具有重要的意義［3-6］，對構(gòu)造演化的分析是含油氣盆地分析的重要內(nèi)容［7-8］，是認識盆地發(fā)展演化及油氣成藏與分布規(guī)律的基礎(chǔ)［9-11］。對于南海北部和珠江口盆地新生代構(gòu)造演化，眾多學(xué)者做了大量研究，提出了多種觀點［12-14］。由于珠江口盆地地理位置的特殊性及構(gòu)造背景的復(fù)雜性，加上不同學(xué)者使用資料及運用理論的差異性，致使他們對南海北部新生代構(gòu)造演化階段的劃分既有一定的相似性，也存在較大的差異，目前還沒有形成統(tǒng)一認識。對于南海北部新生代構(gòu)造演化，謝錦龍等［12］、張功成［13］主張劃分為3 個階段，但他們對3 個構(gòu)造演化階段的命名以及對每個階段對應(yīng)的時間跨度的認識并不一致，如謝錦龍等將南海北部新生代構(gòu)造演化劃分為古新世—中始新世的斷陷階段、漸新世—早中新世的擴展階段、中中新世以來的區(qū)域沉降階段；而張功成將南海北部陸坡深水區(qū)新生代劃分為始新世—漸新世的裂谷期、中新世早中期的熱沉降期和晚中新世以來的新構(gòu)造期。解習(xí)農(nóng)等［14］則將南海北部新生代珠江口盆地形成演化劃分為4 個階段，包括古新世—始新世末的初始裂陷階段、始新世末—漸新世中期的強烈裂陷階段、漸新世晚期—中新世的緩慢沉降階段和上新世以來的快速沉降階段。

陸豐地區(qū)新生代構(gòu)造演化有其自身特點，柳廣弟等［15］認為陸豐凹陷經(jīng)歷了古近紀文昌組沉積期和恩平組沉積期2 幕裂陷活動，形成了文昌組和恩平組辮狀河三角洲-湖泊為主的沉積體系；汪旭東等［16］將陸豐13 洼中央背斜帶的形成演化過程劃分為塊斷抬斜階段、雛形階段、強化階段和定型階段等4 個階段；葛家旺等［17］認為陸豐凹陷始新世發(fā)育兩幕裂陷（Ⅰ幕和Ⅱ幕），區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場方向偏轉(zhuǎn)可能誘導(dǎo)了主干斷層的差異活動，致使裂陷中心從南向北發(fā)生遷移；高陽東等［18］將陸豐地區(qū)恩平組內(nèi)部T72界面定義為構(gòu)造沉積轉(zhuǎn)換面，在恩平組裂陷幕開始發(fā)生構(gòu)造-沉積轉(zhuǎn)換。雖然部分學(xué)者對陸豐地區(qū)新生代以來構(gòu)造演化做了一定的研究［15-18］，但對構(gòu)造演化階段劃分還不夠系統(tǒng)；對陸豐地區(qū)構(gòu)造演化與圈閉形成方面的研究也較為薄弱，不利于該地區(qū)勘探工作的推進。因此，綜合運用高精度三維地震、鉆井等資料，并利用平衡剖面技術(shù)，對珠江口盆地陸豐凹陷陸豐13 東洼構(gòu)造演化進行較為系統(tǒng)分析，并探討構(gòu)造演化對本地區(qū)圈閉形成與成藏的影響，以期對陸豐地區(qū)未來的油氣勘探有一定的啟示意義。

1 地質(zhì)概況

陸豐凹陷為珠江口盆地東北部一個以新生代沉積為主的凹陷，面積約為7 760 km2，是油氣勘探的重點區(qū)域。陸豐13 東洼位于陸豐凹陷南部地區(qū)，被惠陸低凸起、陸豐中低凸起、陸豐東低凸起、陸豐13 西洼與陸豐15 洼所圍限（圖1），為已經(jīng)證實的富烴洼陷。在珠江口盆地大的構(gòu)造背景下，陸豐13東洼新生代經(jīng)歷了多期次構(gòu)造活動，包括珠瓊運動一幕、珠瓊運動二幕、南海運動、白云運動和東沙運動等［19-20］。研究區(qū)自下而上分別沉積了古近系文昌組、恩平組、珠海組，新近系珠江組、韓江組、粵海組、萬山組及第四系等地層，沉積環(huán)境也逐漸從陸相過渡為海相［21-23］。其中古近系為陸相、海陸過渡相沉積，受斷層活動影響較大，烴源巖和儲層較為發(fā)育；新近系則為海相沉積，具有區(qū)域性連續(xù)分布特征，受斷層活動影響?。?1］，發(fā)育厚層的區(qū)域泥巖蓋層（圖2）。

圖1 珠江口盆地陸豐13 東洼區(qū)域位置Fig.1 Regional location of eastern Lufeng 13 subsag in Pearl River Mouth Basin

圖2 珠江口盆地陸豐13 東洼新生代巖性地層綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Cenozoic in eastern Lufeng 13 subsag，Pearl River Mouth Basin

2 構(gòu)造演化特征

2.1 洼陷結(jié)構(gòu)特征

陸豐13 東洼是在前古近系基底之上經(jīng)由斷陷作用、坳陷作用等形成，多期次的構(gòu)造運動控制了陸豐13 東洼的斷裂活動與展布、地層的沉積與剝蝕。通過對陸豐地區(qū)地震資料的解釋，識別出Tg，T84，T83，T80，T72，T70，T60，T50，T40，T32和T30等區(qū)域性地震界面（圖3），它們是各地質(zhì)歷史時期構(gòu)造運動留下的最直接、最重要的證據(jù)。

圖3 珠江口盆地陸豐13 東洼結(jié)構(gòu)特征（剖面位置見圖1）Fig.3 Structural characteristics of eastern Lufeng 13 subsag in Pearl River Mouth Basin

陸豐13 東洼為復(fù)雜的“北斷南超”箕狀洼陷，控洼斷裂（F1）形態(tài)主要為鏟式，具有上陡下緩的結(jié)構(gòu)特征。根據(jù)陸豐13 東洼發(fā)育斷裂的剖面及平面特征，可將其劃分為早期活動斷裂、晚期活動斷裂及長期活動斷裂。早期活動斷裂主要發(fā)育于古近系，分布范圍廣，在洼陷北部、中部及南部地區(qū)均較為發(fā)育，這類斷裂在恩平組或珠海組沉積后就基本停止活動；晚期活動斷裂主要分布在新近系，在洼陷北部和南部均有所發(fā)育，洼陷中部地區(qū)不發(fā)育，同時晚期活動斷裂數(shù)量較早期活動斷裂大大減少，說明晚期構(gòu)造活動在逐漸減弱；長期活動斷裂在各構(gòu)造活動時期均有所活動，主要分布于洼陷的南部和北部，中部地區(qū)不發(fā)育。在多期次構(gòu)造運動疊加作用下，陸豐13 東洼地震剖面上斷裂組合樣式具有復(fù)雜性與多樣性，包括“Y”字形、“人”字形、“入”字形、“X”字形等，其中“Y”字形與“人”字形斷裂組合樣式主要分布于洼陷西部地區(qū)，“入”字形和“X”字形斷裂組合樣式則主要分布于洼陷中部及東部地區(qū)。平面上，受不同時期區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力變化的影響，斷裂的數(shù)量及展布方向也發(fā)生相應(yīng)變化，主要表現(xiàn)為古近紀文昌期、恩平期構(gòu)造活動強烈，斷裂極為發(fā)育，整個陸豐13 東洼均有分布，多發(fā)育NE 向、近EW 向斷裂，見少量NW 向斷裂；而到了新近紀，陸豐13 東洼構(gòu)造活動相較于古近紀大為減弱，斷裂在洼陷中部地區(qū)基本不發(fā)育，僅分布于洼陷周緣，且以NW 向斷裂為主。

2.2 構(gòu)造演化特征

結(jié)合珠江口盆地新生代區(qū)域構(gòu)造演化背景，根據(jù)陸豐13 東洼沉積充填特征、地震剖面特征、洼陷結(jié)構(gòu)特征及平衡剖面恢復(fù)結(jié)果（圖4），可將陸豐13東洼新生代構(gòu)造演化大致劃分為3 個階段：①早—中始新世斷陷階段；②晚始新世斷坳轉(zhuǎn)換階段；③漸新世—第四紀區(qū)域熱沉降坳陷階段。

（1）早—中始新世斷陷階段

早—中始新世，在珠瓊運動Ⅰ幕構(gòu)造活動作用下，軟流圈流動及上涌使地殼減薄，珠江口盆地發(fā)生強烈地斷陷裂谷活動［24-25］，在這樣的構(gòu)造背景下，陸豐13 東洼受NW—SE 向拉張應(yīng)力影響，產(chǎn)生一系列NE 向、近EW 向斷裂（圖1），沉積了厚層的文昌組。進入斷陷階段，根據(jù)斷陷活動的強弱可進一步劃分為斷陷初始期、斷陷高峰期、斷陷萎縮期，為一個完整的斷陷旋回。①斷陷初始期（圖4a）：陸豐13 東洼控洼斷裂F1 開始活動，南部同時出現(xiàn)小斷層（F2），洼陷北斷南超格局開始出現(xiàn)。該時期主要沉積了文五段等早期地層，在北部陡坡一側(cè)，受控洼斷裂影響及陸豐中低凸起供源，主要發(fā)育近源的扇三角洲沉積；而南部緩坡與東部斜坡分別受惠陸低凸起和陸豐東低凸起物源影響，主要發(fā)育大型辮狀河三角洲沉積；西部則受火山活動影響較大，發(fā)育火山碎屑巖［26］。整體而言，該時期沉積物含砂率較高，沉積物粒度相對較大，物性較好，儲集層較為發(fā)育。②斷陷高峰期（圖4b）：隨著斷陷裂谷作用的加劇，洼陷中部及南部地區(qū)的巖漿底辟作用開始出現(xiàn)；到文四段沉積時期斷陷作用達到最強，湖盆水體快速加深，浮游生物繁盛，在湖盆中央沉積了大套厚層富含有機質(zhì)的文四段泥巖，為半深湖—深湖相。鉆井揭示該套泥巖有機質(zhì)類型好，主要為Ⅰ—Ⅱ1型，總有機碳質(zhì)量分數(shù)（TOC）為1.5%～3.7%，為中等—好的烴源巖，鏡質(zhì)體反射率Ro為0.6%～0.8%，均指示已成熟，是陸豐13 東洼最主要的烴源巖［27］。③斷陷萎縮期（圖4c）：上文昌組沉積期，陸豐13 東洼的斷陷作用開始由強減弱，進入了斷陷萎縮期，沉積物具有下細上粗的反旋回結(jié)構(gòu)特征，含砂率也逐漸變高，烴源巖與儲層均有所發(fā)育［28］。該時期在持續(xù)的拉張及巖漿底辟活動作用下，控洼斷裂F1、南部早期斷裂F2 繼續(xù)活動，并產(chǎn)生了一系列新的斷裂（F3，F(xiàn)4）。同時，南部惠陸低凸起與東部陸豐東低凸起不斷隆升，地層掀斜作用增強，陸豐13 東洼北厚南薄的箕狀洼陷結(jié)構(gòu)基本形成。

圖4 珠江口盆地陸豐13 東洼構(gòu)造平衡剖面（EE'剖面）Fig.4 Structural balanced profile of eastern Lufeng 13 subsag in Pearl River Mouth Basin

（2）晚始新世斷坳轉(zhuǎn)換階段

文昌組沉積末期，在珠瓊運動Ⅱ幕構(gòu)造活動作用下，珠江口盆地發(fā)生強烈隆升，很多地區(qū)遭受風(fēng)化剝蝕，同時伴有斷裂活動與巖漿噴發(fā)，形成大的區(qū)域不整合面T80［22，29］，陸豐13 東洼部分地震剖面T80界面之下可見明顯的削截特征（圖3）。到晚始新世，陸豐13 東洼進入了斷坳轉(zhuǎn)換階段，主要有以下兩方面特點：①北部控洼斷裂F1 在下恩平組沉積時期對沉積仍有較強的控制作用，地層整體表現(xiàn)為北厚南薄的特征（圖4d），而到上恩平組沉積時期F1 斷層對沉積的控制作用大大減弱，幾乎不再控制上恩平組沉積，上恩平組整體呈等厚的特征（圖4e）；②在斷陷作用減弱的同時，熱沉降作用增加。下恩平組沉積時期大部分沉積地層僅局限分布于洼陷內(nèi)部，而到上恩平組沉積時期，由于斷陷作用減弱，熱沉降作用增強，陸豐13 東洼水體開始漫過洼陷周邊的低凸起，沉積的上恩平組也逐漸超覆或披覆在低凸起之上。陸豐13 東洼在斷坳轉(zhuǎn)換期主要發(fā)育大型淺水辮狀河三角洲和濱淺湖沉積，富砂，儲層較發(fā)育，且砂巖結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度都較高，儲層物性較好。

（3）漸新世—第四紀區(qū)域熱沉降坳陷階段

漸新世以來，軟流圈流動及上涌活動減弱，在深部地幔供熱減少和淺部殼幔熱能散失的共同作用下，殼幔開始冷卻，發(fā)生區(qū)域性熱沉降，斷層對沉積的控制作用消失［11］，陸豐13 東洼進入?yún)^(qū)域熱沉降坳陷階段。平衡剖面揭示，珠海組沉積時期陸豐13東洼構(gòu)造活動大大減弱，大部分斷裂停止活動，F(xiàn)1斷裂也不再控制沉積，只有洼陷中部部分斷裂繼續(xù)活動（圖4f）；韓江組沉積時期及之后，陸豐13 東洼地區(qū)構(gòu)造活動又開始相對活躍起來，在產(chǎn)生新斷層的同時，部分早期老斷層（F1，F(xiàn)2）也被激活（圖4g），平面上主要呈NW 走向，部分為NE 走向（圖1）。該時期陸豐13 東洼主要沉積了珠海組—第四系海陸過渡相及海相地層，廣泛分布的厚層海相泥巖是本地區(qū)優(yōu)質(zhì)的區(qū)域蓋層。

3 構(gòu)造演化與圈閉形成

陸豐13 東洼各類型圈閉的形成與該地區(qū)的構(gòu)造演化及構(gòu)造活動密切相關(guān)。在斷陷階段及斷坳轉(zhuǎn)換階段的早期，洼陷拉張作用強烈，并伴有巖漿底辟作用和地層掀斜作用；沉積區(qū)域主要集中在洼陷區(qū)，主要發(fā)育與斷層活動關(guān)系密切的斷塊圈閉、斷鼻圈閉、斷背斜圈閉、構(gòu)造-地層圈閉和構(gòu)造-巖性圈閉；此階段形成的圈閉種類和數(shù)量都最多，并且鄰近烴源巖，成藏條件優(yōu)越。到斷坳轉(zhuǎn)換階段晚期及區(qū)域熱沉降坳陷階段，湖盆水體開始漫過周邊低凸起，地層逐漸超覆或披覆在低凸起之上，此時構(gòu)造-地層圈閉（超覆）、披覆背斜圈閉較為發(fā)育。同時，由于受晚期構(gòu)造活化作用的影響，也發(fā)育斷鼻圈閉與斷背斜圈閉。此階段的圈閉主要分布于低凸起或洼陷的遠端，距離優(yōu)質(zhì)烴源巖相對較遠，有利的油氣運移路徑是此類圈閉成藏的關(guān)鍵。

受多期次構(gòu)造活動的影響，在拉張作用、巖漿底辟作用、掀斜作用、重力作用、沉積作用等控制下，陸豐13 東洼新生代形成了多種類型的圈閉（表1、圖5），包括：①披覆背斜圈閉在陸豐13 東洼南部和東部地區(qū)新近系均有分布，主要受構(gòu)造沉降、熱沉降及沉積披覆作用控制形成，以自圈形式存在。②斷背斜圈閉在陸豐13東洼中部地區(qū)古近系、南部地區(qū)古近系及新近系均有發(fā)育，該類圈閉的形成主要受巖漿底辟作用、沉積披覆作用、拉張作用、重力作用共同控制，高部位為自圈，低部位受斷層遮擋。③斷塊圈閉在陸豐13 東洼中部和南部地區(qū)古近系較為常見，主要受巖漿底辟作用、拉張作用、重力作用共同控制形成，平面上受多條斷層限制。④斷鼻圈閉在洼陷北部及中部地區(qū)古近系、南部地區(qū)古近系及新近系均有分布，此類圈閉的形成主要受拉張作用與重力作用控制，在洼陷中部及南部地區(qū)還受到巖漿底辟作用的影響，平面上受單條斷層限制。⑤構(gòu)造-地層圈閉（削截）在陸豐13 東洼南部及東部古近系均有發(fā)育，在拉張作用與地層掀斜抬升剝蝕作用共同影響下形成，平面上由斷層和削截線限定了圈閉范圍。⑥構(gòu)造-地層圈閉（超覆）在洼陷南部和東部地區(qū)古近系較為常見，此類圈閉是拉張作用與沉積超覆作用共同控制的產(chǎn)物，平面范圍受斷層和沉積超覆線的限定。⑦構(gòu)造-巖性圈閉，在陸豐13 東洼東部和南部緩坡古近系均有分布，主要受拉張作用與沉積作用控制，圈閉平面范圍由斷層與巖性尖滅線共同確定。

圖5 珠江口盆地陸豐13 東洼新生代圈閉類型及成因模式Fig.5 Types and genetic model of Cenozoic traps in eastern Lufeng 13 subsag，Pearl River Mouth Basin

表1 珠江口盆地陸豐13 東洼新生代圈閉類型及成因Table 1 Types and genesis of Cenozoic traps in eastern Lufeng 13 subsag，Pearl River Mouth Basin

4 油氣成藏特征與勘探方向

勘探實踐表明，雖然經(jīng)歷了大致相同的構(gòu)造演化過程，但是陸豐13 東洼不同部位圈閉的成藏特征還是有一定的區(qū)別，主要表現(xiàn)為：①中央隆起帶、緩坡帶古近系圈閉鄰近斷陷期沉積的優(yōu)質(zhì)烴源巖，具有近源成藏的特征；多條早期活動斷裂切割優(yōu)質(zhì)烴源巖，形成由早期活動斷裂與砂體構(gòu)成的運移體系，有效溝通了烴源巖與中央隆起帶、緩坡帶圈閉，從而能大規(guī)模連片成藏，如A-1-1，F(xiàn)-1-1和I-1-1 等井區(qū)古近系圈閉（圖6a）。②緩坡帶淺層新近系及低凸起區(qū)圈閉，由于距離優(yōu)質(zhì)烴源巖較遠，主要通過早期斷裂、長期斷裂、砂體及不整合面構(gòu)成的復(fù)合運移體系進行較長距離的油氣運移，位于優(yōu)勢運移路徑上的各類圈閉具有較好的成藏條件，能規(guī)模成藏，如I-1-1 和M-1-1 井區(qū)新近系圈閉，N-1-9 井區(qū)新近系及古近系圈閉（圖6）。③中央隆起帶早期活動斷裂切割烴源巖的部位和方式對該區(qū)帶圈閉的油氣成藏有較大影響，多條早期活動斷裂切割優(yōu)質(zhì)烴源巖中部較單條或少量早期活動斷裂切割優(yōu)質(zhì)烴源巖邊部對圈閉油氣成藏更為有利。如A-1-1與G-1-1 井區(qū)有多條早期活動斷裂切割優(yōu)質(zhì)烴源巖中部，從而形成了多層段規(guī)模性油氣藏，具有商業(yè)價值（圖6a）；而距離不遠的H-1-1 井區(qū)為單條早期活動斷裂切割烴源巖邊部，鉆探結(jié)果證實其油層單薄，儲量規(guī)模小，不具備商業(yè)開發(fā)價值（圖6b）。④斷陷及斷坳轉(zhuǎn)換階段形成的早期活動斷裂對烴源巖發(fā)育、圈閉形成、油氣運移均具有較為積極的作用；而區(qū)域熱沉降坳陷階段發(fā)育的晚期活動斷裂，尤其是激活早期活動斷裂后形成的長期活動斷裂對早期油藏具改造或破壞作用，不利于早期油藏的保存。如L-1-1 和K-1-1 井區(qū)發(fā)育長期斷裂，油氣顯示雖然豐富，但含油飽和度不高，解釋油層少，無規(guī)模儲量，無商業(yè)開發(fā)價值（圖6b）。

圖6 珠江口盆地陸豐13 東洼新生代成藏模式Fig.6 Hydrocarbon accumulation model of Cenozoic in eastern Lufeng 13 subsag，Pearl River Mouth Basin

綜合前述研究認為，陸豐13 東洼早—中始新世斷陷階段與晚始新世斷坳轉(zhuǎn)換階段構(gòu)造活動較為活躍，這期間沉積的文昌組、恩平組發(fā)育大量各類型圈閉，且鄰近優(yōu)質(zhì)烴源巖，具有近源成藏的優(yōu)勢，他們是陸豐13 東洼油氣勘探的重點層系。在平面上，南部緩坡帶發(fā)育圈閉類型及數(shù)量最多，其次是中央隆起帶與低凸起區(qū)，成藏條件均較為優(yōu)越，均為該區(qū)重要的油氣勘探區(qū)帶?？碧綄嵺`證實，陸豐13 東洼中央隆起帶、斜坡帶和低凸起區(qū)的圈閉是油氣聚集的主要場所，大部分油田和含油構(gòu)造都位于這幾個區(qū)域（參見圖1），這些地區(qū)剩余的未鉆圈閉具有較大勘探潛力。

5 結(jié)論

（1）珠江口盆地陸豐13 東洼新生代構(gòu)造演化可劃分為3 個階段：早—中始新世斷陷階段、晚始新世斷坳轉(zhuǎn)換階段和漸新世—第四紀區(qū)域熱沉降坳陷階段。其中斷陷階段具有完整的斷陷旋回，根據(jù)斷陷活動的強弱可進一步劃分為斷陷初始期、斷陷高峰期、斷陷萎縮期，斷陷初始期和斷陷萎縮期儲層較為發(fā)育，斷陷高峰期烴源巖較為發(fā)育。

（2）珠江口盆地陸豐13 東洼新生代形成了多種類型的圈閉，包括披覆背斜圈閉、斷背斜圈閉、斷塊圈閉、斷鼻圈閉、構(gòu)造-地層圈閉（削截、超覆）、構(gòu)造-巖性圈閉，且均為目標(biāo)評價及井位鉆探的主要對象。眾多的圈閉類型表明該地區(qū)油氣勘探潛力巨大，特別是斷陷階段與斷坳轉(zhuǎn)換階段構(gòu)造活動較為活躍，這期間沉積的文昌組、恩平組發(fā)育有大量各類型圈閉，且鄰近優(yōu)質(zhì)烴源巖，成藏條件優(yōu)越，是珠江口盆地陸豐13 東洼油氣勘探的重點層系。在平面上，南部緩坡帶發(fā)育圈閉類型及數(shù)量都最多，其次是中央隆起帶與低凸起區(qū)，均為重要的油氣勘探區(qū)帶。