瓊東南盆地崖北凹陷構(gòu)造特征及其對油氣成藏的影響

印斌浩， 吳丹丹， 徐建永， 武愛俊， 劉志峰

(1.中海油研究總院，北京100028； 2.長江大學工程技術(shù)學院，湖北荊州434020)

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瓊東南盆地崖北凹陷構(gòu)造特征及其對油氣成藏的影響

印斌浩1， 吳丹丹2， 徐建永1， 武愛俊1， 劉志峰1

(1.中海油研究總院，北京100028； 2.長江大學工程技術(shù)學院，湖北荊州434020)

摘要：在對崖北凹陷地震資料精細解釋的基礎(chǔ)上，重新認識了凹陷結(jié)構(gòu)和斷裂發(fā)育特征。研究認為，受5號斷裂控制，崖北凹陷整體呈北斷南超的構(gòu)造格局，凹陷可劃分為陡坡帶、深洼帶和緩坡帶。2號斷裂控制的陵水低凸起對崖北凹陷崖城組煤系烴源巖發(fā)育有重要影響。繼承性發(fā)育的伸展構(gòu)造是崖北凹陷的主要構(gòu)造樣式，斷層型圈閉是該地區(qū)發(fā)育的主要圈閉類型。崖北凹陷南部、東南部低角度緩坡帶圈閉落實，并發(fā)育有匹配的煤系烴源巖，是崖北凹陷的有利勘探區(qū)域。

關(guān)鍵詞：崖北凹陷；構(gòu)造樣式；油氣成藏；瓊東南盆地

0引言

瓊東南盆地是我國南海北部的重要含油氣盆地，在淺水區(qū)崖南凹陷及深水區(qū)陵水凹陷發(fā)現(xiàn)了崖城13-1、陵水17-2兩個大氣田(龔再升，1997；謝玉洪，2014)，證實了瓊東南盆地的勘探潛力。盆地北部坳陷帶(崖北凹陷、松西凹陷、松東凹陷)(謝文彥等，2007)及相鄰凸起目前共鉆井20口、鉆探18個構(gòu)造，其中已鉆構(gòu)造中12個見到油氣顯示，10個構(gòu)造測井解釋有氣(油)層，展現(xiàn)了北部坳陷帶的勘探潛力，但由于種種原因，北部坳陷帶始終未獲商業(yè)突破。

本次研究通過對與崖南凹陷相鄰的崖北凹陷的研究，利用新的地震和鉆井資料，從凹陷整體構(gòu)造特征入手，分析斷裂對油氣成藏影響，提出下一步重點區(qū)域，以期對北部坳陷帶甚至整個盆地的勘探工作起到借鑒作用。

1盆地地質(zhì)概況

瓊東南盆地位于我國南海北部，北側(cè)為海南島，南側(cè)為永樂隆起，東、西分別與珠江口盆地和鶯歌海盆地相鄰，總體上呈北東向延伸(圖1)。瓊東南盆地作為南海北部陸緣新生代盆地之一，受南海擴張、紅河斷裂走滑作用以及太平洋板塊(菲律賓板塊)擠壓等控制，經(jīng)歷了斷陷階段、坳陷階段和新構(gòu)造階段3個階段，整體可劃分為裂陷期與裂后期2個時期(李緒宣等，2006；趙民等，2010)。在構(gòu)造演化過程中，瓊東南盆地主要發(fā)育了NE向、近EW向和NW向3組斷裂(李緒宣等，2005)。

崖北凹陷位于瓊東南盆地北部坳陷帶的西段，凹陷面積3 256 km2，北側(cè)為海南隆起，西南側(cè)為崖城凸起，東南側(cè)為陵水低凸起，東側(cè)為松濤凸起，整體上為1個北斷南超的半地塹(圖2)(李緒宣等，2011)。崖北凹陷經(jīng)歷了與瓊東南盆地相同的構(gòu)造演化階段，具有典型“下斷上坳”的雙層結(jié)構(gòu)，其下構(gòu)造層包括古近系始新統(tǒng)(T100—T80)和漸新統(tǒng)崖城組(T80—T70)、陵水組(T70—T60)，上構(gòu)造層包括新近系三亞組(T60—T50)、梅山組(T50—T40)、黃流組及第四系(T40—現(xiàn)今)(茹克，1990；龔再升等，1997)。

圖1　瓊東南盆地凹陷分布圖(據(jù)吳玉坤等，2013；能源，2010，有修改)Fig.1　Map showing distribution of sags in the Qiongdongnan Basin(modified from Wu et al., 2013 and Neng, 2010)

圖2　過崖北凹陷A地震剖面(剖面位置見圖1)Fig.2　Seismic profile A through the Yabei Sag(see profile location in Fig.1)

2主要斷裂發(fā)育特征與凹陷結(jié)構(gòu)

崖北凹陷斷層走向與瓊東南盆地一致，主要有NE向、近EW向和NW向3組。從數(shù)量上看，凹陷主要發(fā)育近EW向和NW向斷裂，但凹陷發(fā)育的2條最重要斷裂整體均為NE向的5號斷裂和2號斷裂(圖3)。

圖3　崖北凹陷基底斷裂分布示意圖Fig.3　Distribution of basement faults in the Yabei Sag

NE向5號斷裂為瓊東南盆地規(guī)模較大的幾條斷裂之一，是崖北凹陷和松西凹陷的主要控凹斷裂，整體延伸約180 km(李緒宣等,2011)(以下所述的5號斷裂指該斷裂位于崖北凹陷的部分)(圖1)。崖北凹陷5號斷裂長約100 km，基底垂向斷距一般在3 km以上，最大可達7 km，剖面呈鏟狀特征，斷面南傾，斷層傾角大(圖3)，斷裂走向在平面上具有局部分段性：西段為近NW向，中段為近EW向，東段為NE向(圖4)。5號斷裂活動速率在裂陷期的不同階段具有明顯變化，始新世斷層活動速率較低，一般不超過100 m/Ma;早漸新世(崖城組)斷層活動速率增大，基本在100 m/Ma以上，在斷層中部最大活動速率可達600 m/Ma；至晚漸新世(陵水組)，斷層活動速率有所降低，但仍然大于始新世活動速率，在200 m/Ma左右。5號斷裂活動速率在裂陷期經(jīng)歷了先增大后減小的過程，早漸新世活動速率最大(圖4)。5號斷裂對崖城組和陵水組沉積有明顯的控制作用，在5號斷裂下降盤沉積的崖城組和陵水組厚度最大(圖2)。

圖4　5號斷裂活動速率圖Fig.4　Diagram showing activity rate of the Fault No. 5

NE向2號斷裂也是瓊東南盆地規(guī)模較大的幾條斷裂之一，直接控制著中央坳陷帶的形成及演化，東西貫穿整個盆地，由西至東依次穿過樂東凹陷、崖北凹陷、松南凹陷、寶島凹陷直至長昌凹陷，延伸長度達400 km(李緒宣等，2011)(以下所述2號斷裂指該斷裂位于崖北凹陷的部分)(圖1)。崖北凹陷2號斷裂長約33 km，基底最大垂向斷距可達3.5 km，斷面北傾，剖面呈鏟狀特征(圖3、圖5)。2號斷裂在裂陷期不同階段的活動速率呈現(xiàn)出與5號斷裂一致的規(guī)律，在始新世斷層活動速率低，在100 m/Ma以下；至早漸新世(崖城組)斷層活動速率增大，最大可達125 m/Ma；至晚漸新世(陵水組)斷層活動速率基本在30 m/Ma以下，整體活動速率低于5號斷裂(圖6)。雖然2號斷裂的發(fā)育規(guī)模和活動速率不如5號斷裂，但對崖北凹陷沉積環(huán)境有著重要影響。構(gòu)造演化研究認為，2號斷裂控制的陵水低凸起至少到崖一段沉積時期才開始淹入水下，因此，2號斷裂控制的陵水低凸起在崖城組沉積的大部分時期起著障壁島的作用，保持了崖北凹陷相對封閉的水體環(huán)境。

圖5　過崖北凹陷B地震剖面(剖面位置見圖1)Fig.5　Seismic profile B through the Yabei Sag(see profile location in Fig.1)

圖6　2號斷裂活動速率圖Fig.6　Diagram showing activity rate of No. 2 Fault

3構(gòu)造樣式與圈閉特征

構(gòu)造樣式是同一區(qū)域應力場或同一期構(gòu)造變形下的三維空間所產(chǎn)生構(gòu)造的總和，變形構(gòu)造要素有斷裂、褶皺及其排列組合等。對具有旋回演化歷史的盆地，構(gòu)造樣式的發(fā)育具有疊加性(韓保清等，2006)。

3.1伸展構(gòu)造樣式特征

半地塹構(gòu)造形態(tài)是我國東部海域盆地普遍發(fā)育的構(gòu)造樣式，反映了簡單剪切變形是地殼構(gòu)造變形的主要機制。崖北凹陷半地塹構(gòu)造形態(tài)的基本構(gòu)造特征是：基底沉降主要通過1組邊界斷裂帶控制，在發(fā)生沉降的斷層上盤斷塊中，發(fā)育了一些規(guī)模較小的調(diào)節(jié)型斷層，使半地塹的結(jié)構(gòu)復雜化。

在崖北凹陷的構(gòu)造演化歷史中，張性應力場占據(jù)主導地位，因此，崖北凹陷以伸展構(gòu)造樣式為主?，F(xiàn)今凹陷的構(gòu)造樣式是多期構(gòu)造作用疊加發(fā)展起來的，具體可分為始新世—漸新世的始新統(tǒng)崖城組的強伸展和漸新統(tǒng)陵水組的弱伸展，有半地塹型、地塹型、正向斷階、“Y”型等多種正斷裂組合型式(圖3、圖6)。

崖北凹陷在構(gòu)造時期的伸展活動經(jīng)歷了先增強后變?nèi)醯倪^程。始新世—漸新世崖城組的強伸展，控凹斷裂5號斷裂開始伸展活動形成崖北凹陷的基本凹陷結(jié)構(gòu)，始新統(tǒng)分布范圍有限，主要分布于5號斷裂下降盤和東南部緩坡帶的東側(cè)，在多條斷裂控制下形成了多個彼此連通的小洼陷(圖7)?？赝輸嗔芽刂仆菹莸慕M合型式也各有差異，主要有以下4種模式：(1) 2條同向斷層近平行分布，前排單斷層控洼；(2) 2條斷層大角度斜交分布，雙斷層聯(lián)合控洼；(3) 2條相向斷層近平行分布，分別單斷層控洼；(4) 2條同向斷層近平行分布，分別單斷層控洼(圖8)。漸新世崖城組強伸期，2號、5號斷裂活動加劇，5號斷裂劇烈伸展形成崖北凹陷整體北斷南超的凹陷結(jié)構(gòu)，凹陷構(gòu)造活動整體表現(xiàn)為對前期構(gòu)造運動的繼承發(fā)展，改造較少，多條斷裂繼承活動。該時期2號斷裂活動劇烈，控制局部地區(qū)崖城組的沉積。晚漸新世—早中新世弱伸展期，構(gòu)造活動仍以斷層的繼承性活動為主，斷裂發(fā)育少。

圖7　崖北凹陷始新統(tǒng)厚度圖Fig.7　Contours of the Eocene thickness in the Yabei Sag

圖8　始新統(tǒng)斷裂控洼組合型式圖Fig.8　Combined patterns of the Eocene faults controlling sags(a) two synthetic faults are nearly parallel, and the front single fault controls sag; (b) two faults are oblique crossing with high angles, and the two faults jointly control sag; (c) two opposite faults are nearly parallel, and either single fault controls sag; (d) two synthetic faults are nearly parallel, and either single fault controls sag

3.2圈閉特征

崖北凹陷在張性應力場背景控制下發(fā)育了以伸展構(gòu)造為主導的構(gòu)造樣式，因此圈閉類型與伸展構(gòu)造緊密相關(guān)，凹陷發(fā)育的圈閉主要是斷塊和斷鼻2類斷層型圈閉。平面上圈閉主要分布于北部陡坡帶及緩坡帶，垂向上主要分布在崖城組和陵水組(圖9)。

崖北凹陷北部陡坡帶位于5號斷裂下降盤，受5號斷裂控制，發(fā)育眾多斷層型圈閉，東段以斷塊為主，西段以斷鼻為主，圈閉面積在5～50 km2，大多在15 km2以上，閉合幅度超過140 m，部分超過700 m，主要發(fā)育層位在崖城組與梅山組之間。

凹陷緩坡帶指鄰近周緣凸起、地勢較平緩的區(qū)域，圈閉類型以斷鼻為主，主要受控于NW向、NE向低級序調(diào)節(jié)斷層，面積為4～40 km2，大多在10 km2以上，閉合幅度大多在300 m以上，主要在崖城組和陵水組發(fā)育。

深洼帶是指介于北部陡坡帶和緩坡帶之間、埋深相對較大的區(qū)域，圈閉發(fā)育少，受控于北東向的低級序調(diào)節(jié)斷層。深洼帶圈閉發(fā)育少，閉合面積為6～15 km2，閉合幅度為130 m，發(fā)育于始新統(tǒng)。

4構(gòu)造斷裂活動對油氣成藏的影響

油氣藏是盆地形成演化過程中的產(chǎn)物，其形成嚴格受盆地構(gòu)造演化的控制，而構(gòu)造作用對油氣成藏的控制影響主要體現(xiàn)在構(gòu)造斷裂活動對烴源巖、儲蓋組合、圈閉條件等油氣成藏條件上(李緒宣等，2011)。

4.1構(gòu)造斷裂活動對烴源巖的影響

崖北凹陷主要發(fā)育2套烴源巖，即始新統(tǒng)湖相泥巖和下漸新統(tǒng)崖城組煤系烴源巖，這2類烴源巖的形成和展布均受斷裂活動的影響。

5號斷裂是控制崖北凹陷沉降、沉積演化的主要邊界斷裂。在始新世時期，斷層活動強度小，崖北凹陷形成了由多條斷層控制下的小洼陷互相連通構(gòu)造格局，整體水深較淺，以濱淺湖沉積為主，僅有的中深湖被分割成3塊，且面積較小，烴源巖規(guī)模小，生烴潛力有限。

圖9　圈閉剖面特征及圈閉分布示意圖Fig.9　Profiles showing trap features(a) typical trap profiles through steep slope belt; (b) typical trap profiles through deep sag belt; (c) typical trap profiles through gentle slope belt; (d) trap distribution

崖城組沉積時期，5號斷裂和2號斷裂活動強度大于始新世和陵水組沉積時期，發(fā)育海陸過渡相沉積，崖城組沉積期陡坡帶以潟湖沉積為主，緩坡帶以潮坪沉積為主，凹陷的西端發(fā)育一定范圍的潮坪。凹陷西端發(fā)育的潮坪，由于埋藏淺，深度<4 km，熱演化分析表明，Ro值為0.6%～0.8%，屬未成熟烴源巖，尚未達到排烴門限，而凹陷南部和東南部緩坡帶埋深較大，深度>4.2 km，熱演化分析表明，Ro>1.2%，屬成熟烴源巖，處于大量排烴階段，是針對崖城組煤系烴源巖進行油氣勘探的有利區(qū)域(吳玉坤等，2013)。2號斷裂對這套烴源巖的形成發(fā)育主要有兩方面的作用：一方面，2號斷裂作為陵水低凸起和陵水凹陷的分界，控制著陵水低凸起發(fā)育，上文提到陵水低凸起在崖城組沉積的大部分時期起著障壁島的作用，使崖北凹陷處于相對封閉的水體環(huán)境，有利于南部、東南部低角度緩坡帶潮坪相煤系烴源巖的發(fā)育(吳玉坤等，2013)；另一方面，崖城組沉積時期2號斷裂的活動增大了該斷裂下降盤的可容空間，有利于在崖北凹陷東南部緩坡帶形成大規(guī)模煤系烴源巖。

4.2構(gòu)造斷裂活動對圈閉形成的影響

崖北凹陷現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的圈閉與構(gòu)造作用密切相關(guān)，作為伸展構(gòu)造中的重要要素——正斷層，控制了斷塊、斷鼻圈閉的發(fā)育。從形成時間看，緩坡帶受低級序斷層控制的斷層型圈閉大都在中新世早期及之前就已形成。盆地模擬研究表明，崖城組煤系烴源巖主要排烴期開始于中中新世，因此這些圈閉在形成時間上與排烴期匹配，能夠為油氣的聚集提供有效場所。

崖北凹陷油氣運移模擬表明，近陵水低凸起的南部、東南部低角度緩坡帶(緩坡帶正南、東南部位)是油氣運移的有利方向，晚期活動的繼承性斷層與烴源巖溝通，可以作為良好的油氣運移通道使油氣進入圈閉(朱偉林等，1998；李傳亮等，2007)，該區(qū)域是崖北凹陷油氣勘探的有利區(qū)域。以該區(qū)域的陵水7-1構(gòu)造為例，該圈閉位于東南部低角度緩坡帶油氣有利運移方向，圈閉所在區(qū)域陵水組發(fā)育斜坡扇，其上三亞組為淺海相泥巖，形成了良好的儲蓋組合，并且存在溝通圈閉和烴源巖的斷裂，有利于油氣進入圈閉形成油氣藏。

5結(jié)論

(1) 崖北凹陷發(fā)育2條重要的斷裂，5號斷裂是凹陷的控凹斷裂，2號斷裂對煤系烴源巖發(fā)育起著至關(guān)重要的作用，這2條斷裂的活動強度在裂陷期經(jīng)歷了先增強再變?nèi)醯倪^程。

(2) 伸展構(gòu)造是崖北凹陷的主要構(gòu)造樣式，具有半地塹型、地塹型、正向斷階、“Y”型等多種構(gòu)造樣式。受斷裂控制，始新統(tǒng)時期，崖北凹陷整體北斷南超，可細分為多條斷裂控制下的多個彼此連通的小洼陷；崖城組沉積時期為典型的北斷南超。斷層型圈閉是該地區(qū)發(fā)育的主要圈閉類型。

(3) 油氣成藏與斷裂活動緊密相關(guān)。2號斷裂及其控制的崖城低凸起有利于煤系烴源巖的形成，各種斷層型圈閉提供了有效的油氣儲集空間，中中新世以后活動的溝源斷層是油氣運移成藏的主要輸導途徑。

(4) 崖北凹陷南部、東南部緩坡帶潮坪煤系烴源巖發(fā)育，油氣運移趨勢模擬指出，該區(qū)域的圈閉位于油氣運移的有利方向，有利于油氣成藏，是崖北凹陷油氣勘探的有利區(qū)域。

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Structural features of the Yabei Sag in the Qiongdongnan Basin and their impact on hydrocarbon accumulation

YIN Binhao1， WU Dandan2， XU Jianyong1， WU Aijun1， LIU Zhifeng1

(1. Beijing Research Center, China National Offshore Oil Corporation, Beijing 100028, China； 2. College of Technology & Engineering, Yangtze University, Jingzhou 434020, Hubei, China)

Abstract：This work was based on the fine interpretation of seismic data in the Yabei Sag of the Qiongdongnan Basin to further recognize the sag structures and fault development features. The result shows that the Yabei Sag displays a structural framework of ′cut by faults in the north and overlapped by upper one in the south′ as controlled by the Fault No. 5, and that the sags can be divided into the steep slope belt, deep sag belt and gentle slope belt. The Lingshui low uplift controlled by the Fault No. 2 exerts a critical control on the development of the Yacheng Formation coal-bearing source rock. The inherited extensional structural style is the main structural style of the Yabei sag，and fault-blocked traps are a main trap type. The southern and southeastern areas of Yabei sag possess low-angle traps in the gentle slope belt, and have coal-bearing source rocks, which are favorable for hydrocarbon exploration.

Keywords：structural style; hydrocarbon accumulation; Yabei sag; Qiongdongnan Basin

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2016.01.142

收稿日期：2015-07-06；修回日期：2015-09-11；編輯：陸李萍

基金項目：國家科技重大專項 “近海大中型油氣田形成條件與分布”(2011ZX05023-006)

作者簡介：印斌浩(1986—)，男，工程師，石油地質(zhì)專業(yè)，從事石油地質(zhì)和構(gòu)造解釋研究工作，E-mail: 117897826@qq.com

中圖分類號：P618.130.2+2; P722.7

文獻標識碼：A

文章編號：1674-3636(2016)01-0142-07