方欣欣，于興河，李勝利，姜華，龐凌云，楊麗莎

(1. 中國地質(zhì)大學(北京) 能源學院，北京，100083；2. 中國石油勘探開發(fā)研究院，北京，100083；3. 中國石油勘探開發(fā)研究院 西北分院，甘肅 蘭州，730000)

被動大陸邊緣蘊含著豐富的油氣資源，截止到2008年，全球已發(fā)現(xiàn)大油氣田約 36.34%都位于被動陸緣深水區(qū)域[1-5]。該類盆地主要分布在大西洋、印度洋兩岸，往往是早期為聯(lián)合古陸內(nèi)部的裂谷邊緣，隨著大陸裂開在原洋兩側(cè)形成窄陡的新生大陸邊緣。目前，全球約有60多個國家在深水區(qū)展開油氣勘探，已發(fā)現(xiàn)石油儲量約為300億t，2000—2007年全球被動陸緣深水區(qū)(＞300 m)共發(fā)現(xiàn)33個大型油氣田，占全球同期發(fā)現(xiàn)的 42%[5]。被動大陸邊緣的形成往往經(jīng)歷裂前期、裂谷期、過渡期和漂移(被動大陸邊緣)期 4個階段。被動大陸邊緣成為油氣富集區(qū)具有優(yōu)越的石油地質(zhì)條件：(1) 存在裂谷期和裂后期多套烴源巖，特別是裂谷期形成的湖相烴源巖分布廣、豐度高，是被動大陸邊緣的主力烴源巖；(2) 發(fā)育的深海扇和濁流沉積等為油氣提供良好的儲層；(3) 古近-新近系和第四系厚層泥巖以及鹽巖為油氣成藏提供良好的封蓋條件。被動大陸邊緣油氣賦存條件既有上述相似性，也表現(xiàn)出復雜性，這種復雜性主要受控于構(gòu)造演化時空差異性。隨著深水勘探的迅猛開展，這種差異性的認識對于尋找油氣富集區(qū)將起到越來越重要的作用。澳大利亞的西北陸架和南部邊緣均為被動大陸邊緣[6-7]，主要從中生代開始被動大陸邊緣的演化，形成一系列富油氣盆地，聚集了整個澳大利亞盆地90%的油氣資源量[6]。但 2個地區(qū)油氣富集表現(xiàn)出明顯差異性：西北陸架各盆地普遍富氣，少量產(chǎn)油，垂向分布顯示“上油下氣”的特征，而南部陸架各盆地普遍產(chǎn)油為主。本文作者試圖從大地構(gòu)造背景、構(gòu)造演化特征、沉積層序發(fā)育特征、石油地質(zhì)條件出發(fā)，通過“構(gòu)造演化控盆、區(qū)域構(gòu)造控烴、斷裂系統(tǒng)控藏”3個方面的研究，分析成盆期構(gòu)造差異性對盆地含油氣性的影響，討論不同時期斷裂系統(tǒng)對烴源巖展布的控制，并結(jié)合油氣圈閉特征分析成藏有利區(qū)帶的分布特征，從“成盆、成烴、成藏”3個方面對澳大利亞兩側(cè)被動大陸邊緣進行分析，對其油氣聚集的差異性進行對比研究，以進一步認識被動大陸邊緣油氣富集規(guī)律以及指導近似條件盆地的油氣勘探。

1 地質(zhì)概況

澳大利亞大陸邊緣經(jīng)歷了完整的發(fā)育階段，西北陸架各盆地下部為二疊紀-三疊紀前裂谷內(nèi)克拉通沉積，上覆侏羅紀-新生代裂谷期和被動陸緣層序，包含4個盆地和1個造山帶, 自東北到西南依次為博納帕特盆地、布勞斯盆地、柔布克盆地、北卡納爾文盆地以及帝汶-班達褶皺帶[8]，其中北卡納爾文盆地是澳大利亞最大的產(chǎn)氣和產(chǎn)油盆地[9]；南部大陸邊緣的中生代到新生代沉積盆地是由岡瓦納大陸分裂期間南極大陸和澳大利亞分離產(chǎn)生的斷裂作用形成的[7]，早期為克拉通沉積，中侏羅世進入裂陷期，共包括4個盆地，由西向東分別為巴特盆地、沃特韋盆地、巴斯盆地和吉普斯蘭盆地。最早在沃特韋盆地有油氣發(fā)現(xiàn)，目前吉普斯蘭盆地是最大的產(chǎn)油盆地(見圖1)。

2 構(gòu)造演化控盆

在被動大陸邊緣構(gòu)造演化的不同時期，盆地的沉積作用主控因素不同：在裂谷期，構(gòu)造作用為關鍵要素，而過渡期和漂移(被動大陸邊緣)期則為構(gòu)造活動和海平面變化共同控制。由于被動大陸邊緣主要烴源巖和儲層都集中于裂谷期形成的盆地中，研究構(gòu)造對盆地的控制作用異乎尋常的重要。澳大利亞板塊在板塊運動中先后與特提斯洋、大印度板塊和南極洲板塊分離，經(jīng)歷了先順時針旋轉(zhuǎn)到逆時針旋轉(zhuǎn)的變化過程(見圖2)，從而形成了兩側(cè)大陸邊緣沉積盆地格局及充填的差異性。

澳洲西北陸架被動陸緣演化具有明顯的多期性和分段性：多期性表現(xiàn)為多期裂陷作用，總體上可以劃分為2個主要時期：第一期為石炭—二疊紀時期，大陸與新特提斯洋分離，澳大利亞西北部與新特提斯洋之間形成 NE向裂陷，西北陸架各盆地進入裂谷期[6,8,10]；第二期為早侏羅世—早白堊世時期，印度板塊與澳大利亞板塊完全分離，西北陸架各盆地裂谷期演化結(jié)束。分段性表現(xiàn)為各盆地從北向南依次開始演化，博納帕特盆地始于二疊紀，布勞斯盆地始于晚二疊世，北卡納爾文盆地始于早侏羅世。

圖1 澳大利亞西北陸架及南部被動陸緣盆地群分布Fig.1 Distribution map of passive continental margin basins in North West Shelf and Southern of Australia

圖2 澳大利亞板塊演化圖[10]Fig.2 Plate tectonic setting of Australia[10]

而澳大利亞南部被動陸緣各盆地主要受控于同一期裂陷作用，且持續(xù)時間較短。其形成過程也表現(xiàn)出分段性特征：中侏羅世—早白堊世，巴特盆地西部最先進入裂陷期，印度板塊和西澳大利亞分離，南部地殼拉張減??；隨后在晚白堊世—始新世，伴隨著東澳大利亞的抬升，澳洲南部盆地普遍進入同生裂谷期，后期澳大利亞南緣和南極洲大陸分離導致大陸邊緣滑塌和大范圍海侵[11]。

澳大利亞西北陸架和南緣陸架的盆地在構(gòu)造演化上的差異性表現(xiàn)在 2個方面：(1) 形成時間方面的差異：板塊運動的不同期次使得西北陸架各盆地二疊紀首先進入裂陷期，而南部被動陸緣各盆地在晚侏羅進入裂谷期，晚150 Ma左右。(2) 構(gòu)造活動的復雜性：澳大利亞西北大陸邊緣經(jīng)歷多期NE-SW向拉張作用，各盆地及其次級構(gòu)造單元都是在不同時期拉張作用下形成。多期裂陷作用及后期的碰撞擠壓影響了整個西北陸架邊緣的構(gòu)造面貌[12]，油氣平面分布不均。南部陸架邊緣的盆地從晚侏羅世到早白堊世主要經(jīng)歷了一個裂谷期，各盆地構(gòu)造相對簡單，因而油氣富集部位相對集中(見圖3)[13-16]。

3 區(qū)域構(gòu)造控烴

盆地演化過程中沉積、沉降中心的變化決定了烴源巖發(fā)育的相帶與位置，構(gòu)造演化與沉積埋藏是決定烴源巖成熟演化及排烴的重要條件[17]。相對于構(gòu)造演化背景，區(qū)域構(gòu)造差異進一步影響了各地區(qū)烴源巖的分布。

澳大利亞西北陸架在中生界進入裂陷期，與岡瓦納大陸裂解有關[6]，主要發(fā)育NE-SW向斷裂，各盆地主要次級構(gòu)造帶均在此時期形成，控坳大斷層控制了生烴中心的分布，因此也控制了大型油氣田的分布(見圖4)[13-16]。經(jīng)過多期拉張，西北陸架各盆地具有明顯的幕式活動特點[18]，在晚侏羅世牛津階和早白堊世凡蘭吟階形成兩個區(qū)域不整合面，主要的烴源巖均位于兩個不整合界面之下。而南部被動陸緣在早期為裂陷期，地殼持續(xù)拉張減薄，到始新世開始轉(zhuǎn)為受NW—SE向擠壓力作用，形成了簡單的區(qū)域褶皺，同生裂谷期斷層的部分反轉(zhuǎn)，形成了擠壓滾動構(gòu)造[19]，烴源巖主要分布在裂陷期發(fā)育的地層。

受構(gòu)造活動差異性的控制，兩個陸架邊緣的烴源巖分布表現(xiàn)為如下不同：西北陸架整個中生代普遍發(fā)育烴源巖，其中三疊系湖相泥巖普遍過成熟，傾向于生氣，主要分布在北卡納爾文盆地[20]，干酪根類型主要為Ⅱ型到Ⅲ型，鏡質(zhì)體反射率(Ro)為0.5%～1.35%，總有機碳(TOC)含量為 1.0%～5.0%；侏羅紀斷陷裂谷廣泛發(fā)育，海相頁巖烴源巖在各盆地普遍發(fā)育，干酪根類型主要為Ⅱ型，目前主要以生油為主，Ro為0.35%～1.0%，TOC含量為2.0%～13.9%；白堊系地層為裂陷晚期沉積，廣泛發(fā)育，生油為主，干酪根類型主要為Ⅱ型，Ro為 0.45%～1.0%，TOC含量為 1.0%～5.0%。澳洲南部盆地在中生代晚期才進入裂陷期，烴源巖主要發(fā)育于晚白堊和新生界地層。由于裂陷期較短，白堊系地層埋深不夠，僅下白堊地層少量生氣，Ro為 0.65%～1.35%，TOC含量為 0.2%～10.4%；新生界烴源巖普遍發(fā)育，沃特韋盆地新生界 Dilwyn 組和吉普斯蘭盆地 Latrobe群都是極好的生油烴源巖，干酪根類型主要為Ⅱ型，Ro為0.2%～1.4%，TOC含量為2.0%～10.0%。

2個地區(qū)烴源巖均發(fā)育于裂谷期，但由于裂谷期發(fā)育的時間不同，主要的控烴斷裂發(fā)育時期不同，烴源巖主要發(fā)育地層明顯不同，西北各盆地主要發(fā)育中生代烴源巖，干酪根類型以Ⅲ型為主，普遍產(chǎn)氣，南部各盆地發(fā)育晚中生代和新生代烴源巖，以新生代產(chǎn)油烴源巖為主(見表1)。

4 斷裂系統(tǒng)控藏

澳大利亞西北陸架目前已發(fā)現(xiàn)油氣主要集中在西部的北卡納爾文盆地和北部的博納帕特盆地，其他各盆地均以氣為主。博納帕特盆地從平面分布上看，天然氣主要分布在偏東部的Petrel次盆、Calder地塹和Sahul臺地，石油主要分布在偏西部的Vulcan次盆和Flamingo向斜，垂向上天然氣儲集層位主要為二疊—三疊系地層，石油儲集層位主要為侏羅系—下白堊統(tǒng)地層，具有“上油下氣”的特點。主要的產(chǎn)油次級構(gòu)造帶為裂谷早期形成，后期碰撞遭受破壞的地區(qū)，早期圈閉破壞嚴重，未形成有效氣藏，晚期油藏經(jīng)歷二次運移，部分保存，產(chǎn)氣的次級構(gòu)造帶相對穩(wěn)定。

圖4 澳大利亞西北及南部被動陸緣典型剖面[13-16]Fig.4 Typical stratigraphic sections in NWS and Southern margin of Australia[13-16]

表1 澳大利亞西北陸架和南部被動陸緣烴源巖特征對比表Table 1 Contrast table of source-rock characters of NWS and Southern margin of Australia

北卡納爾文盆地是一個世界級富氣盆地，也是澳大利亞最大的產(chǎn)油盆地，平面分布上看已發(fā)現(xiàn)的絕大部分石油分布于Barrow次盆和Dampier次盆，天然氣和凝析油則主要分布于Rankin臺地和Exmouth高地，具有“內(nèi)側(cè)為油、外側(cè)為氣”的特征，垂向上分布也以“上油下氣”為主[9]。在晚侏羅—早白堊世經(jīng)歷 2期大陸解體，受影響的次級構(gòu)造為 Beagle次盆到Exmouth次盆一帶，Barrow次盆和Dampier次盆在整個白堊紀都持續(xù)受斷裂活動影響[6]，這些都影響了早期天然氣的成藏的保存，以后期成油圈閉為主，天然氣藏富集地區(qū)均為構(gòu)造相對穩(wěn)定地區(qū)?？梢姅嗔鸦顒訉ξ鞅标懠苡蜌馄矫娣植季哂兄匾目刂谱饔?。

而澳大利亞南部被動陸緣地區(qū)表現(xiàn)出不同的成藏特征，目前已發(fā)現(xiàn)主要的產(chǎn)油盆地是吉普斯蘭盆地，其主要圈閉分布中部深凹區(qū)的背斜中，主要為構(gòu)造型和以構(gòu)造為主的復合型圈閉，為坳陷期成藏，受斷裂活動影響有限，主要受后期擠壓作用控制。造山運動不僅是成盆構(gòu)造變革的主要階段，同時也是盆內(nèi)圈閉形成和油氣運聚成藏的關鍵時刻[17]。

裂谷階段產(chǎn)生的封閉環(huán)境及高熱流有利于烴源巖的發(fā)育和成熟，拉張作用形成的裂谷盆地和被動大陸邊緣盆地很少遭受較大的后期改造作用，油氣保存條件良好，是被動陸緣盆地裂谷期富集油氣的一個重要原因[21-22]。西北陸架和南部被動陸緣盆地油氣富集層位均為裂陷晚期或裂后坳陷期，西北陸架盆地裂谷期開始早，持續(xù)時間長，裂陷期次多，早期斷裂提供有利于油氣運移的通道，晚期斷裂對早期成藏有破壞作用，油藏分布較廣，類型豐富，以斷塊、地壘、地層巖性圈閉為主，目前已發(fā)現(xiàn)博納帕特盆地最大的氣田Sunrise-Troubadour氣田就是以斷層封堵的斷背斜圈閉成藏，北卡納爾文盆地已發(fā)現(xiàn)的大型氣田 Gorgon氣田是典型的傾斜地壘圈閉成藏，可見斷層是對西北陸架油氣藏類型影響最大的因素，早期斷裂控制了生烴凹陷的分布，晚期斷裂影響圈閉類型的發(fā)育。南部被動陸緣盆地受斷裂后期改造作用較少，油氣以初次運移成藏為主，油藏類型主要為后期擠壓背景形成的背斜油藏和傾斜斷塊油氣藏(見圖5)。吉普斯蘭盆地的典型大油氣田Kingfish油田就是位于1個東西走向、西傾的并且斷裂較少的剝蝕背斜。

5 討論

澳大利亞西北和南部兩側(cè)被動大陸邊緣構(gòu)造演化、儲層發(fā)育以及油氣成藏分布特征的差異性對比，對于相類似盆地油氣富集規(guī)律的認識具有借鑒作用。例如：與中國南海北部準被動陸緣區(qū)相比較，三者都具有被動大陸邊緣盆地裂谷期生烴，裂后期-坳陷期成藏的普遍特點，在其盆地演化過程與油氣分布狀況都有一定的對比性。

分析澳大利亞西北陸架、南部被動陸緣和中國南海北部準被動陸緣區(qū)，既有相似性，又表現(xiàn)出差異性。我國南海北部勘探早期主要集中于淺水區(qū)，目前勘探正逐漸向深水區(qū)拓展。前人研究認為中國南海準被動陸緣存在發(fā)育晚，時間短，多期幕式斷陷，物源供給規(guī)模較小等方面的問題[4,23]，因此，其油氣油氣資源潛力曾遭到質(zhì)疑。通過本次研究可以發(fā)現(xiàn)，澳大利亞兩側(cè)被動大陸邊緣盆地油氣成藏特征和典型的被動大陸邊緣盆地的特征也有所不同：缺乏蒸發(fā)環(huán)境下發(fā)育的鹽巖沉積作為蓋層，多期裂陷，后期構(gòu)造活動強烈，澳洲南部盆地裂谷期發(fā)育時間較短等，這些因素被學界認為在一定程度上制約了油氣成藏的規(guī)模。但是在這兩個地區(qū)都發(fā)現(xiàn)了大型油氣田，其油氣成藏特征的總結(jié)對中國南海準被動陸緣油氣成藏規(guī)律的認識具有參考價值(見表2)。

圖5 澳大利亞西北陸架和南部被動陸緣成藏模式對比Fig.5 Comparison diagram of hydrocarbon accumulation model of NWS and Southern margin of Australia

表2 被動大陸邊緣盆地特征對比Table 2 Contrast table of passive continental basins characters

與澳大利亞西北和南部陸架邊緣相比，中國南海具有如下特征：(1) 從板塊演化背景分析，澳大利亞西北陸架是受歐亞板塊和印度板塊作用，南部被動陸緣是受印度板塊和南極洲板塊作用，中國南海北部準動陸緣區(qū)受三大板塊(歐亞、印—澳、太平洋—菲律賓[24])相互作用及南海張裂擴張等多種復雜地球動力學因素的控制和影響[25]，構(gòu)造期次更多，演化史更復雜。(2) 從盆地形成演化時間比較，中國南海北部陸緣區(qū)從古新世開始才開始裂陷期的發(fā)育，表現(xiàn)為演化時間短，影響范圍小，時間上遠遠晚于典型陸架邊緣，為準被動大陸邊緣盆地類型。這對于烴源巖的影響在于有機質(zhì)富存條件、時間質(zhì)量以及演化等，也影響其儲蓋組合類型。(3) 從蓋層發(fā)育角度看，與澳大利亞陸架邊緣相比，南海北部陸緣也不發(fā)育蒸發(fā)相膏鹽巖，主要依靠儲層頂部的泥巖封蓋，仍為可靠的蓋層。(4)從資源潛力看，南海北部地區(qū)在裂谷期與裂后期發(fā)育了豐富的烴源巖，裂谷期以始新統(tǒng)、漸新統(tǒng)湖相源巖，以生油為主；裂后期漸新統(tǒng)海陸過渡相煤系源巖，中新統(tǒng)海相源巖，均以生氣為主。

通過對比發(fā)現(xiàn)，南海北部陸架盆地群進入裂陷期較晚，持續(xù)時間短等特點和澳大利亞南部盆地相似，在烴源巖成熟度和地層溫壓條件等方面有可比性，因此，雖然短期多期裂陷使油氣藏的分布復雜，但是，南海陸架仍然具有巨大的油氣資源潛力。

6 結(jié)論

(1) 澳大利亞陸架邊緣盆地與中國南海北部陸緣均與典型被動大陸邊緣型盆地存在差異，構(gòu)造更為復雜，裂谷期發(fā)育。而前者發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模的油氣資源，因此與其具有相類似復雜構(gòu)造背景的中國南海北部被動大陸邊緣區(qū)應同樣具有豐富的油氣資源。

(2) 被動大陸邊緣往往油氣資源豐富，與其多期多幕裂谷活動密切相關。但是不同被動大陸邊緣裂陷期發(fā)育時期不同，烴源巖層位不同，決定了盆地的含油氣性的不同，發(fā)育時間較長的多期裂陷，有利于形成下部生氣上部生油的分層式結(jié)構(gòu)。

(3) 在被動大陸盆地演化過程中，裂陷期的構(gòu)造活動對于油氣藏的形成和分布密切相關，早期大型斷裂控制了主要生烴凹陷的分布，后期斷裂控制圈閉的形成，而在垂向上，斷裂持續(xù)發(fā)育的地區(qū)，對早期形成的氣藏破壞作用較強，以晚期形成油藏圈閉為主，因此，在進行有利區(qū)帶確定時，進行斷裂系統(tǒng)的研究十分重要。

致謝：

中國石油勘探開發(fā)研究院張興陽、田作基、溫志新等專家對本文提出了意見和建議，王華老師對本文的撰寫給予了指導，在此一并表示感謝！

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