潿西南凹陷D 洼復雜地質(zhì)結構成因及成藏主控因素

朱立新

（中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120）

D 洼處于南海北部灣盆地潿西南凹陷的西部邊緣，南與海中凹陷相接（圖1），區(qū)域構造位置獨特，在北部灣盆地不同時期的構造演化過程中，受不同應力影響與沉積充填作用，垂向上形成斷陷階段不同幕及拗陷階段的地層旋回疊合，斷陷階段二期斷裂交錯疊加發(fā)育，平面上受不同隆起、斷裂演化控制，形成不同區(qū)帶不同的構造發(fā)育特征，其復雜的地質(zhì)結構與演化特征對油氣的運聚與富集發(fā)揮著重要控制作用。

圖1 D 洼構造位置圖Fig.1 The structural location map of D Sub-sag

1 地質(zhì)結構特征

1.1 地層與構造單元

潿西南D 洼發(fā)育于前第三系的基巖之上，沉積地層充填序列由下往上可分為：古近系陸相沉積，包括長流組、流沙港組、潿洲組；新近系海相沉積，包括中新統(tǒng)的下洋組[1]、角尾組、燈樓角組和上新統(tǒng)望樓港組以及第四系海相沉積（圖2），具有“下陸上海”的沉積特征[2]。

不同于整體呈近北東東走向的潿西南凹陷，D 洼呈北北東向展布（圖1），洼陷沉積中心受控于西側萬山隆起邊界潿西南大斷裂Fw2，北側受F2-1 斷裂控制，東側為潿西南低凸起，南側與海中凹陷相連通。構造單元上，從西往東可分為陡坡帶、洼槽帶與緩坡帶（圖1）。

1.2 構造特征與圈閉

D 洼同整個北部灣盆地一樣具有“下斷上拗”的構造特征[2]（圖2），斷陷層西陡東緩，整體具有西斷東超半地塹的結構特點（圖3），由北往南整體表現(xiàn)為斷階斜坡，斷陷早期發(fā)育的斷裂與晚期發(fā)育的斷裂接續(xù)發(fā)育（圖4）。在不同構造帶表現(xiàn)為不同的斷裂、地層特征，發(fā)育了不同類型的圈閉。

圖3 D 洼AA′格架地震剖面Fig.3 AA′ seismic frame profile in D Sub-sag

圖4 D 洼BB′格架地震剖面Fig.4 BB′ seismic frame profile in D Sub-sag

緩坡帶：斷陷期，D 洼東部受早期潿西南低凸起影響，長流組變薄超覆于低凸起之上，而流沙港組、潿洲組沉積厚度變化小，后期受低凸起抬升而剝蝕，剖面上見明顯削截特征（圖3），受南北不同構造脊控制，形成不同級別的斷層以及斷鼻、斷塊圈閉（圖1）。拗陷期，地層平緩沉積，受控于潿西南低凸起，在下洋組、角尾組形成低幅度背斜圈閉。

洼槽帶：斷陷早期，D 洼的沉積中心，也是流沙港組烴源層的生烴中心，其內(nèi)發(fā)育有巖性圈閉；潿洲組沉積早期可見明顯的地層向東超覆特征，形成地層超覆圈閉（圖3）。

陡坡帶：斷陷早期，受控于Fw2 大斷裂，形成厚長流組、流沙港組與潿洲組；潿洲組沉積晚期發(fā)育的Fw2-1′、Fw2-2′等斷層伸展滑脫與長流組、流沙港組沉積時發(fā)育的Fw2-1、Fw2-2 等的伴生羽狀斷裂形成復雜交接關系，受控于各級斷層形成復雜斷塊、斷鼻構造圈閉。拗陷期，地層平緩沉積，受控Fw2 大斷裂，在下洋組、角尾組形成斷背斜圈閉（圖4）。

2 構造演化及成因

2.1 構造演化與應力作用

北部灣盆地經(jīng)歷了古近紀三次張裂（斷陷）和新近紀-第四紀的裂后熱沉降（拗陷）構造演化階段[2,5-6]（圖2）。

古新世斷陷一幕，受神狐運動影響，北部灣盆地在NE-SE 向拉張應力作用下[2]（圖2），發(fā)育了控盆的萬山隆起邊界潿西南大斷裂，在其控制下沉積了沖積扇-扇三角洲相為主的長流組。潿西南大斷裂活動主體位于北段（Fw1），南段（Fw3）活動性較弱，其對沉積厚度有重要的控制作用，沉積中心位于大斷裂北段下降盤[5]（圖1、圖5）。而發(fā)育于D 洼西側的大斷裂中段（Fw2），活動性及控沉積作用相對弱，控制D 洼長流組沉積相對弱、厚度薄，同時伴生發(fā)育了少量南傾北西西走向的伴生斷層（如圖1、圖4中F2-1、Fw2-1、Fw2-4 斷層），具有弱的控沉積作用（圖5(b)）。該沉積期潿西南低凸起為水上低隆，受其影響D 洼地層由西向東變薄超覆于低凸起上，形成“西斷東超”的半地塹結構特征（圖5）。

圖5 D 洼AA′演化史剖面Fig.5 AA′ evolutionary history profile in D sub-sag

始新世斷陷二幕，受珠瓊運動影響，應力順時針旋轉(zhuǎn)，在NNW-SSE 向拉張應力作用下[2]（圖2），D 洼沉積同樣受控于Fw2 大斷裂，繼承及發(fā)育了少量羽狀伴生斷層（如圖1、圖4 中F2-1、Fw2-1、Fw2-4 及Fw2-2、Fw2-3 斷層），具有弱的控沉積作用（圖6）。這一時期D 洼與北東部潿西南主洼以及西南部的海中凹陷相連通，潿西南低凸起為水下古隆起[7]（圖6）。

圖6 D 洼BB′演化史剖面Fig.6 BB′ evolutionary history profile in D sub-sag

中晚漸新世斷陷末期，應力繼續(xù)順時旋轉(zhuǎn)，在近SN 向張扭應力作用下[2]（圖2），D 洼在拉張作用下斷層活動增強，形成系列南傾近東西向展布伸展滑脫斷層（如圖2、圖4 中Fw2-1′、Fw2-2′、Fw2-3′、Fw2-4′等斷層），分析認為這些斷層主要為斷坡同沉積活動控制下的一套斷裂系統(tǒng)，由一系列臺階式斷塊沿流沙港組成巖作用較弱的泥巖層滑脫而形成[8]，向下滑切至流沙港上部地層，大部分斷層與始新世發(fā)育的羽狀斷裂在空間上相交接。漸新世晚期，受南海運動影響，隨著西部萬山隆起及東南潿西南低凸起的南強北弱的差異隆升，在伸展滑脫與差異隆升共同作用下使?jié)藿M往南翹傾形成翹傾斷階，并使沉積的潿洲組上部地層遭受不同程度的削截，形成不同角度的剝蝕，而由于潿西南低凸起抬升強烈，使東部緩坡帶形成大角度強烈剝蝕（圖3、圖5），同時在右旋剪切主應力及派生擠壓應力作用下，形成張性斷層（如W 油田的Fc 斷層）和走滑斷層（如圖1 中W 油田的Fd斷層），在潿西南低凸起周緣形成一系列復雜斷塊、斷背斜與背斜圈閉[7]。

新近紀進入熱沉降拗陷階段（圖2），沉積范圍較斷陷期明顯擴大。該時期斷裂活動微弱，D 洼的大部分斷層基本停止活動，只有Fw1、Fw2 和F3 大斷裂局部有繼承性活動。中新世末期，受東沙運動影響，構造應力發(fā)生反轉(zhuǎn)，在近NW-SE 向的擠壓應力作用下[2]，在Fw2 斷裂上盤形成寬緩、低幅的褶皺。該時期，沉積環(huán)境由陸相沉積演化為濱海-淺海-海相沉積，D 洼地層表現(xiàn)為簡單披蓋或披覆式沉積（圖3～圖6）。

2.2 復雜地質(zhì)結構形成的關鍵控制因素

D 洼復雜地質(zhì)結構的形成明顯受控于應力作用下復雜斷裂活動以及隆起與低凸起差異演化。

應力作用是動因。從構造演化分析可見，D 洼形成過程遭受多期構造運動下應力變化作用，從右旋張裂、走滑到左旋擠壓，從而形成了不同構造帶的不同等級的斷裂活動與隆起發(fā)育演化，控制了洼陷的沉積時空演化。

隆控作用是基礎。早期盆地張裂形成的先存基底古隆起是D 洼的原型結構背景，是洼陷繼承性沉積發(fā)育的基礎。從D 洼演化分析可見，西部萬山隆起作為長期古隆，有效控制了D 洼的西部邊界；東部潿西南低凸起作為斷陷沉積期低隆，限制了斷陷期地層向東的擴張發(fā)育，形成東部緩坡沉積。而漸新世晚期萬山隆起與潿西南低凸起南強北弱的差異隆升，形成了潿洲組往南的翹傾，也使地層受到了嚴重削截。

斷控作用是關鍵。潿西南大斷裂是控制D 洼斷陷結構的關鍵因素，大斷裂控制著洼陷地層沉積、西部沉積邊界、北北東向展布形態(tài)與規(guī)模，由于控洼斷裂活動性、控制性相對弱，形成的D 洼具有相對埋深淺、厚度薄、規(guī)模小等特點。

D 洼受邊界大斷裂與隆起的共同控制，形成斷陷期西陡東緩的半地塹式結構。

3 油氣成藏主控因素

D 洼為一個小而肥的生烴洼陷，具備一源多儲、縱向多套儲蓋組合成藏特征，主力烴源層為始新統(tǒng)流沙港組一、二段[3]（圖2），平面上生烴中心主要分布在洼槽帶與陡坡帶（圖1），往東部緩坡帶隨著埋深變淺而成熟度降低。圍繞生烴中心周邊的圈閉發(fā)育帶是油氣成藏最有利的區(qū)帶，包括西部的陡坡帶及東部的緩坡帶，而中部洼槽帶則是尋找隱蔽圈閉與頁巖油氣的有利區(qū)帶。

D 洼目前勘探以次生油氣藏為主，烴源、輸導、封堵是油氣成藏的關鍵。當前在東部緩坡帶潿洲組中發(fā)現(xiàn)的千萬噸級W 油田，近源是其油氣成藏的基礎，古隆背景下的斷砂有效輸導以及順向、反向斷層有效封堵是W 油田油氣成藏的主要控制因素。

3.1 古隆背景

緩坡帶：以潿西南低凸起為古隆背景的構造高帶，是油氣長期側向運聚的優(yōu)勢指向，而低凸起發(fā)育的東西向展布的三個構造脊為油氣最有利的匯聚區(qū)，在構造脊上發(fā)育的圈閉則是油氣最終的匯聚點，而W 油田就是發(fā)育于南部最大構造脊上的具有較大規(guī)模的潿洲組復雜斷塊油藏（圖1）。

洼槽帶：D 洼沉積與生烴中心，不發(fā)育古隆背景。

陡坡帶：受控于萬山隆起與潿西南大斷裂，靠近洼槽帶，局部發(fā)育斷面脊，油氣匯聚能力相較緩坡帶要差。

3.2 斷砂輸導與斷層封堵

北部灣盆地已發(fā)現(xiàn)油氣藏主要以斷裂封堵的油藏為主，并沿主要斷裂分布，其地質(zhì)儲量占凹陷已發(fā)現(xiàn)地質(zhì)儲量的80%以上[4,9]，而斷砂輸導與斷層側向封堵是復雜斷塊油藏成藏的主要控制因素。

緩坡帶：D 洼內(nèi)與流二段烴源巖溝通的斷裂，在油氣主運移時期受構造運動影響活動，同來自潿西南低凸起物源向洼陷推進的潿洲組不同規(guī)模三角洲朵葉體優(yōu)質(zhì)砂體、不整合面等一起形成有效輸導體系，油氣由構造低帶高勢區(qū)向構造高帶低勢區(qū)運移，并在潿洲組有效圈閉內(nèi)匯聚成藏。如W 油田潿洲組復雜斷塊油藏，漸新世末的右旋走滑作用形成的北東東方向的正斷層（如Fd 斷層），其側向封堵能力強，同近東西向的反向正層（如Fc、F3 斷層）一起控制了W油田的油藏分布（圖1），具有縱向上沿斷層“牙刷”狀多層油層連續(xù)疊合分布的特點，從而構成了潿洲組的復雜斷塊油藏（圖7）。在油氣運移過程中不同層受不同斷層封堵能力及潿二段區(qū)域蓋層有效保存作用下，形成了W 油田潿洲組油藏的平面和縱向的油氣差異富集特征[3]。

圖7 W 油田油藏成藏模式（剖面位置見圖1C-C'）Fig.7 Hydrocarbon accumulation model of W oilfield(profile location shown in Fig.1C-C')

洼槽帶：潿洲組內(nèi)發(fā)育的地層超覆及巖性等圈閉，成藏的關鍵同樣是斷層垂向輸導與圈閉的保存；而流沙港組發(fā)育的巖性等圈閉以源內(nèi)油氣成藏為主。

陡坡帶：潿洲組油氣成藏的關鍵是斷層垂向輸導，但由于在油氣主運移時期活動的滑脫斷層（如Fw2-1′、Fw2-2′等）下切流沙港烴源層淺、且與流二段烴源巖溝通欠佳，另外潿洲組沉積相以陡坡扇為主，儲層砂體欠發(fā)育，使?jié)藿M及以上層系油氣成藏困難，目前勘探成效差。陡坡帶潛力層系在下構造層，源內(nèi)發(fā)育的流一、二段湖底扇及流三段陡坡扇形成的復合或巖性圈閉為下步有利的勘探目標。

4 結論

（1）D 洼具有復雜的地質(zhì)結構，縱向上斷陷及拗陷階段不同沉積時期的地層旋回疊加，斷陷階段早期與晚期斷裂交錯疊加發(fā)育，平面上不同構造帶受不同隆起、斷裂演化控制，形成不同區(qū)帶不同的構造發(fā)育特征，影響著洼陷的空間結構。

（2）D 洼的地質(zhì)結構與演化受到北部灣盆地的多期構造運動與應力變化影響，特別是斷與隆共同控制了洼陷的結構和演化，形成D 洼斷陷層長流組、流沙港組、潿洲組各不相同的地層形態(tài)、斷裂及圈閉發(fā)育特征。

（3）古隆背景、斷砂輸導與斷層封堵是復雜斷塊圈閉的油氣成藏的主要控制因素。D 洼的緩坡帶與陡坡帶是重要的油氣成藏有利區(qū)帶，多層系油氣運聚條件與成藏關鍵因素存在差異，具備不同的勘探潛力，而洼槽帶同樣具備隱蔽油藏與頁巖油的勘探潛力。