珠江口盆地惠州北凹文昌組沉積特征及有效烴源巖展布

關(guān)鍵詞：珠江口盆地；惠州北凹；文昌組；沉積特征；烴源巖

中圖分類號(hào)：P618.130.2+7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-1329（2024）04-0161-05

珠江口盆地是中新生代大陸邊緣裂陷盆地，位于珠江口盆地北部的珠一坳陷，自西向東由恩平凹陷、西江凹陷、惠州凹陷、陸豐凹陷和韓江凹陷5個(gè)負(fù)向構(gòu)造單元組成?；葜莅枷菸挥谥橐慧晗葜胁浚浔笨勘辈繑嚯A帶，南達(dá)中央隆起帶的東沙隆起，東西分別與惠陸低凸起和西江凹陷相鄰。古近系惠州凹陷由惠西、惠北、惠南、惠東和陸西5個(gè)半地塹和惠中及惠東2個(gè)低凸起組成[1-10]（圖1）?；葜莅枷莼字饕獮橹猩秩霂r，沉積層自下而上發(fā)育始新統(tǒng)文昌組、恩平組，漸新統(tǒng)珠海組，中新統(tǒng)珠江組、韓江組、粵海組，上新統(tǒng)及第四系（圖1）。發(fā)生在文昌組中期惠州運(yùn)動(dòng)（T83），將文昌組分割為上文昌（包含文六段、文五段、文四段）、下文昌（包含文三段、文二段、文一段）兩個(gè)二級(jí)層序[9-12]。

惠州凹陷是珠江口盆地東部已經(jīng)被證實(shí)的富生烴凹陷之一，目前在生產(chǎn)油田主要集中于惠州凹陷西南和東沙隆起上。前人針對(duì)珠一坳陷整體開展石油地質(zhì)多個(gè)方面的研究[1-8]。針對(duì)惠州凹陷的研究，多集中在惠西南成熟區(qū)[1，3，10-13]?；葜荼卑笺@井資料少，目前僅有鉆井11井13眼，其中西部的9區(qū)和10區(qū)鉆探了8井10眼，雖有油氣顯示，但未發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流，仍處于勘探早期階段，研究程度也較低。本次圍繞烴源巖為核心開展工作，重點(diǎn)對(duì)惠州北凹系統(tǒng)開展烴源巖層段的沉積特征、烴源特征及烴源巖展布研究，以期推動(dòng)惠州北凹油氣勘探進(jìn)程，早日取得商業(yè)突破。

1區(qū)域地質(zhì)概況

珠江口盆地屬于拉張性盆地，其形成演化在新生代經(jīng)歷了5次重要的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)：神狐運(yùn)動(dòng)、珠瓊運(yùn)動(dòng)一幕、珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕、南海運(yùn)動(dòng)和東沙運(yùn)動(dòng)（圖1）。

區(qū)域研究認(rèn)為，惠州凹陷可劃分為裂陷期和拗陷期兩大構(gòu)造演化階段。裂陷期（始新世），受北部隆起或周邊低凸起控制發(fā)育湖泊—三角洲沉積體系，發(fā)育文昌組中深湖相泥巖和恩平組湖沼相煤系泥巖兩套重要的烴源巖；拗陷期（漸新世至第四紀(jì)），北部隆起或周邊低凸起逐漸沉沒水下，珠海組、珠江組主要受北部華南地塊大物源控制發(fā)育濱淺?！侵蕹练e體系，發(fā)育多套遠(yuǎn)源三角洲前緣水道砂、濱岸砂壩與濱淺海泥巖構(gòu)成的區(qū)域儲(chǔ)蓋組合[9-14]。文昌組是一套被區(qū)域證實(shí)的烴源巖層系，但惠州北凹尚未有鉆井揭示深洼區(qū)的巖性組合，需通過沉積特征研究落實(shí)烴源巖的存在及其展布特征。

2沉積特征

2.1地震反射特征

珠江口盆地多個(gè)凹陷開展了地震沉積學(xué)研究[13]。惠州北凹文昌組南北兩側(cè)的洼陷中心主要有五種地震相：低頻連續(xù)中強(qiáng)振幅反射，發(fā)育在凹陷深洼區(qū)，縱向上位于T90之上的文五段和T83之上的文三段，反映了相對(duì)穩(wěn)定的沉積環(huán)境，呈楔形，指示為厚泥薄砂的中深湖沉積；中—低頻較連續(xù)中—弱振幅反射，發(fā)育在凹陷深洼區(qū)下文昌中下部和上文昌中部，指示濱淺湖相沉積；中—高頻弱連續(xù)中強(qiáng)振短軸特征，其在西部和東部緩坡帶表現(xiàn)為中頻中強(qiáng)振前積反射，指示辮狀河三角洲沉積；中頻弱連續(xù)雜亂反射，緊鄰辮狀河三角洲沉積地震反射，泥巖沉積為主，為洪泛平原；北部陡坡控洼斷裂根部局部見低頻連續(xù)強(qiáng)振幅楔形體，呈前積、雜亂至空白反射（縱剖面呈楔形、橫剖面呈丘狀），指示重力流性質(zhì)的濁積扇沉積（圖2）。

井震結(jié)合，已鉆井揭示的文五段、文三段為2套泥巖，對(duì)應(yīng)了低頻連續(xù)中強(qiáng)振幅反射末端（圖3a）。這套反射主體發(fā)育在凹陷北部的深洼區(qū)，這也印證了這2套低頻連續(xù)強(qiáng)反射為湖相烴源巖反射。文四段洼陷中心表現(xiàn)為低頻較連續(xù)弱反射、洼陷邊部為中頻低連續(xù)弱振幅至中強(qiáng)振幅，反映了深部濱淺海泥巖過渡至辮狀河三角洲，由此認(rèn)為文四段深部也具有一定的生烴能力。平面上，惠州運(yùn)動(dòng)在惠州北凹表現(xiàn)為斷塊掀斜、底辟及基底隆升等，南北均發(fā)育控洼斷裂，且南北雙斷、北強(qiáng)南弱，形成了北側(cè)惠州10洼（位于惠州10區(qū)）、惠州8洼（位于惠州8區(qū)）和南側(cè)惠州14洼（位于惠州14區(qū)）這3個(gè)相對(duì)獨(dú)立的次級(jí)洼陷[14]。除了惠州10洼，西北部惠州8洼和南部惠州14洼也發(fā)育低頻連續(xù)中強(qiáng)振幅反射，分布范圍和厚度均較北部小，且北部發(fā)育文五段、文三段2套，西北部僅發(fā)育文五段1套，南部僅發(fā)育文三段1套（圖3b）。由此可見，斷裂邊界為這套低頻連續(xù)中強(qiáng)振幅反射的邊界，而斷裂強(qiáng)度控制了其發(fā)育程度。

2.2古環(huán)境特征

古鹽度：Sr、Mg/Al、Sr/Ba常作為古鹽度的判別指標(biāo)。通常Sr/Ba＜0.6指示淡水，Sr/Ba＞1.0指示咸水，Sr/Ba介于0.6～1.0指示半咸水；高的B/Ga比值（＞5.0）指示咸水的沉積環(huán)境?；葜荼卑嘉牟M泥巖Sr/Ba＜0.2（圖4）、Mg/Al＜0.1，綜合判斷文昌組沉積時(shí)期古湖泊總體為淡水環(huán)境[15]。

古氧相：無機(jī)元素V/Cr、Ni/Co、V/（V+Ni）等常被用來判別氧化還原條件，一般V/Crlt;2指示氧化環(huán)境，V/Crgt;4.25指示還原環(huán)境，2.00＜V/Cr＜4.25指示弱氧化—弱還原環(huán)境?；葜荼卑嘉牟M泥巖V/Cr比值介于2.0～4.0（圖4），反映文昌組沉積時(shí)期處于弱還原條件[15]。

古水深：古水深恢復(fù)方法很多，如古生物方法、沉積學(xué)方法、元素地球化學(xué)、地層頻譜屬性趨勢(shì)分析等。工區(qū)元素地球化學(xué)La-Co法、TOC法及Th/U比值法得到的絕對(duì)值存在一定差異，但整體趨勢(shì)一致，均反映文昌組下段和上段各有1期水體加深，如圖4，La-Co法反映了2990m、3125m附近水深高值，對(duì)應(yīng)的層段為文五段中部和文三段中部的泥巖發(fā)育段。

古生物：文昌組孢粉組合變化小，藻類變化反映了水體變化。藻類以淡水藻類為主，主要為球藻、局部富集盤星藻，河湖相藻類主要集中在文五段中部和文三段中部的富泥層段，這與古水深反映文昌組下段和上段各發(fā)育1期較深水體相一致。

孢粉相：與古生物、古水深反映的趨勢(shì)一致，文昌組有機(jī)質(zhì)整體以煤質(zhì)—木質(zhì)為主，文五段中部和文三段中部的泥巖發(fā)育段無定型有大幅增長，反映了水體、生物變化，該層段具備較好的生油潛力。

綜上所述，并結(jié)合已鉆井巖性組合、測井相、地震相特征，文五段、文三段藻類發(fā)育、弱還原條件、古水深較大，由此認(rèn)為下文昌文五段、上文昌文三段具備發(fā)育2套湖擴(kuò)期中深湖相烴源巖的條件。

2.3沉積相特征

已鉆井中，H-9d井揭示了相對(duì)較全的文昌組地層（圖5），其文五段下部以含礫粗砂—砂礫巖為主，見綠灰色至雜色泥巖，測井相為齒化箱型、鐘型—箱型，砂地比為79.3%，分選差、磨圓差，粒度分析見跳躍組分，反映一定牽引流特征，為疊置三角洲平原分流河道[9]。

文五段上部為厚層灰色泥巖為主，GR平直、100～120，砂地比為18.8%，指示了穩(wěn)定的較深的水體環(huán)境。文三段上部泥巖類似，砂地比為36.5%。如前所述，文昌組文三段、文五段中部相對(duì)富泥，結(jié)合鉆井位置、古地貌、上下地層巖性組合特征，判定其沉積微相為前三角洲—淺湖沉積，也指示凹陷內(nèi)部發(fā)育厚層湖相泥巖。

文四段富砂，以中砂巖—細(xì)砂巖為主，部分含礫，夾灰色薄層泥巖，測井相為箱型、鐘型—箱型、偶見漏斗型，砂地比為79.6%，磨圓較好，粒度分析見跳躍組分和懸浮組分，沉積微相為三角洲前緣疊置水下分流河道、部分河口壩—水下分流河道。文三段下部砂巖同文四段相似、粒度稍細(xì)、厚度稍薄，磨圓較好、含相對(duì)較高的懸浮組分，測井曲線為鐘形、部分漏斗—鐘型，沉積微相為三角洲前緣的水下分流河道、部分河口壩—水下分流河道疊置。

3烴源巖特征及展布

3.1地球化學(xué)特征

（1）文昌組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度是衡量烴源巖品質(zhì)優(yōu)劣的直接指標(biāo)。結(jié)合各段有機(jī)質(zhì)豐度特征，對(duì)各段烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度進(jìn)行了精細(xì)評(píng)價(jià)。惠州10洼多口井鉆遇文昌組烴源巖，烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度特征顯示，上文昌泥巖TOC含量為0.86%～3.26%，平均為1.42%；S1+S2含量為3.7～16.1mg/g，平均為6.0mg/g；氯仿瀝青“A”為0.0548%～0.4194%，平均為0.1959%；總烴含量為243～1968ppm，平均為850ppm；氫指數(shù)為256～502mgHC/gTOC，平均為376mgHC/gTOC（表1）。下文昌泥巖TOC含量為0.35%～5.98%，平均為2.15%；S1+S2含量為1.1～31.3mg/g，平均為12.0mg/g；氯仿瀝青“A”為0.0462%～0.9927%，平均為0.3994%；總烴含量為82～4224ppm，平均為2068ppm；氫指數(shù)為240～689mgHC/gTOC，平均為459mgHC/gTOC（表1）?？傮w上，上文昌和下文昌均發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，整體評(píng)價(jià)為好—很好烴源巖[6]。

（2）有機(jī)質(zhì)類型及成熟度

烴源巖有機(jī)質(zhì)類型和成熟度是衡量有機(jī)質(zhì)生烴演化性質(zhì)的度量標(biāo)志。從干酪根鏡檢結(jié)果來看，文昌組烴源巖顯微組分以腐泥組和殼質(zhì)組為主，反映其I-II₁型干酪根的富生烴特征（圖6a）。烴源巖HI-Tmax交會(huì)圖亦揭示研究區(qū)文昌組以II₁型干酪根為主（圖6b），具有優(yōu)質(zhì)的生烴潛力。下文昌烴源巖同比上文昌組烴源巖品質(zhì)更佳，相對(duì)富集I型干酪根（圖7b）。本次文昌組烴源巖樣品Tmax處于423～446℃，整體處于生油窗，為有效成熟烴源巖（表1，圖6b）。

3.2邊界斷裂控制湖相烴源巖發(fā)育

文昌組沉積期屬于斷陷一幕，惠州運(yùn)動(dòng)發(fā)生在上下文昌之間，主要表現(xiàn)為文昌組下段與上段不整合接觸，局部位置能看到基底隆升、巖漿底劈、斷塊掀斜導(dǎo)致的削截。

文昌組沉積時(shí)期惠北凹陷屬于典型的斷陷湖盆，早期發(fā)育淺湖，隨著伸展作用不斷增強(qiáng)，湖盆面積增大，水體加深，發(fā)育半深湖—深湖泥巖?；荼卑枷莸陌l(fā)育主要受控于北部控凹大斷裂和南部控洼斷裂，其中北部邊界斷裂對(duì)凹陷發(fā)育控制作用最強(qiáng)。對(duì)該斷裂的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征研究發(fā)現(xiàn)，北邊界斷裂存在明顯的分段活動(dòng)特征，控制了8洼和10洼的發(fā)育：在上文昌時(shí)期，控制8洼段的斷層活動(dòng)速率可達(dá)75m/Ma，控制10洼段的可達(dá)200m/Ma;在下文昌時(shí)期，控制8洼段和控制10洼段的斷層活動(dòng)速率均能達(dá)到250m/Ma（圖7）。南邊界僅發(fā)育控制惠州14洼的斷裂，整體上在下文昌時(shí)期活動(dòng)性較弱，最大活動(dòng)速率20m/Ma左右，上文昌時(shí)期最大活動(dòng)速率可達(dá)80m/Ma，為主要活動(dòng)期。

根據(jù)惠州運(yùn)動(dòng)的研究，印證在上下文昌各發(fā)育一期湖擴(kuò)，以北部大斷裂帶中深湖相烴源巖最發(fā)育，分別在文三段和文五段沉積時(shí)期。其中文五段北部惠州10洼和惠州8洼均發(fā)育中深湖相，文三段中深湖相分布更加廣泛，在惠州10洼分布范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，惠州8洼由于斷裂活動(dòng)性減弱，以三角洲和濱淺湖為主；南部的惠州14洼發(fā)育文三中深湖相，但范圍較小。

3.3烴源巖展布特征

惠州運(yùn)動(dòng)在上下文昌期均有活動(dòng)，南北兩側(cè)、上下文昌期活動(dòng)強(qiáng)度均存在差異，各發(fā)育一期湖擴(kuò)，控制了烴源巖展布，演化符合陸相斷陷湖泊的一般演化規(guī)律。其中文五段北部惠州10洼和惠州8洼均發(fā)育中深湖相，惠州10洼局部與陸豐連通，洼中隆發(fā)育淺湖，西側(cè)溝谷是凹陷主要輸砂通道、在凹陷西部形成辮狀河三角洲，東側(cè)形成短物源的辮狀河三角洲；文三段與文五段具類似格局、中深湖相分布更加廣泛，在惠州10洼分布范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，南部惠州14洼發(fā)育部分中深湖相，惠州8洼北側(cè)斷裂活動(dòng)減弱，以三角洲和濱淺湖沉積為主[14]。總體上北部大斷裂帶活動(dòng)性最強(qiáng)，其控制的中深湖相烴源巖最發(fā)育（圖8）。

總之，斷陷一幕文昌組沉積期，適中的控洼斷層活動(dòng)速率、溫暖濕潤古氣候和藻類母質(zhì)輸入聯(lián)合控制文昌組發(fā)育中深湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖。烴源地化指標(biāo)揭示文昌組烴源巖豐度高，HI最高可達(dá)690mgHC/gTOC，類型以I-II₁型為主，成熟且有效供烴。該時(shí)期箕狀斷陷中心靠北，中深湖相I-II₁型主力烴源巖主要發(fā)育在北部，同時(shí)優(yōu)質(zhì)烴源巖地震相具備低頻、連續(xù)、強(qiáng)振幅特征。

4結(jié)論

（1）惠州北凹文昌組以辮狀河三角洲和半深湖—深湖沉積為主，在文三段和文五段沉積期間各有一期湖侵，文三段中部和文五段中部各發(fā)育一條湖相泥巖。

（2）惠州北洼文昌組沉積時(shí)期發(fā)育I-II1型中深湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖，具備藻類勃發(fā)和理想的有機(jī)質(zhì)保存條件。有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)整體指示文昌組為好—很好烴源巖，其中下文昌烴源巖干酪根類型和有機(jī)質(zhì)豐度參數(shù)均優(yōu)于上文昌烴源巖。

（3）惠北凹陷優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育受斷層活動(dòng)性大小控制明顯，斷層活動(dòng)性超過150m/Ma易發(fā)育半深湖—深湖沉積。

（4）文五段北部惠州10洼和惠州8洼均發(fā)育中深湖相，惠州10洼局部與陸豐連通；文三段在惠州10洼分布范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，南部惠州14洼發(fā)育部分中深湖相，惠州8洼不發(fā)育中深湖相。南北大斷裂帶活動(dòng)控制的中深湖相烴源巖范圍。