張功成 李友川 謝曉軍 王一博

(中海油研究總院 北京 100028)

南海邊緣海構(gòu)造旋回控制深水區(qū)烴源巖有序分布*

張功成 李友川 謝曉軍 王一博

(中海油研究總院 北京 100028)

南海演化經(jīng)歷了古南海形成與發(fā)育、新南海擴(kuò)張與古南海消減、新南海快速沉降與萎縮等3個階段，其主要地質(zhì)事件是古南海與新南海邊緣海構(gòu)造旋回，控制了深水區(qū)烴源巖有序分布，使不同盆地類型具有不同的烴源巖特征。研究表明，邊緣海構(gòu)造旋回控制了南海深水區(qū)主力烴源巖發(fā)育時期和類型。南海北部被動大陸邊緣盆地深水區(qū)發(fā)育3套烴源巖，在古南海消亡構(gòu)造旋回影響下發(fā)育始新世斷陷期的湖相烴源巖和早漸新世斷拗期的海陸過渡相烴源巖，在新南海構(gòu)造旋回影響下發(fā)育晚漸新世拗陷期的海相烴源巖；南沙地塊漂移裂谷盆地受古南海構(gòu)造旋回控制，發(fā)育始新世和漸新世斷拗期陸源海相2套烴源巖；南海南部活動大陸邊緣擠壓盆地主要受新南海擴(kuò)張影響，發(fā)育漸新統(tǒng)和中新統(tǒng)海陸過渡相和陸源海相3套烴源巖。

南海邊緣海構(gòu)造旋回；盆地類型；深水區(qū)；湖相烴源巖；海陸過渡相烴源巖；海相烴源巖

深水已成為當(dāng)今世界油氣勘探的熱點(diǎn)和油氣增儲上產(chǎn)的重要領(lǐng)域[1-7]。南海油氣資源豐富，在淺水區(qū)已發(fā)現(xiàn)一大批油氣田及含油氣構(gòu)造(圖1)，深水區(qū)勘探雖起步不久，也取得了重要突破。如2006年南海北部深水區(qū)珠江口盆地LW3-1-1井鉆探獲得重大發(fā)現(xiàn)，之后流花34-2和流花29-1兩個商業(yè)性油氣田相繼被發(fā)現(xiàn)；2010年瓊東南盆地深水區(qū)陵水22-1構(gòu)造首次鉆探獲得天然氣發(fā)現(xiàn)[8]。南海南部深水區(qū)在文萊沙巴盆地發(fā)現(xiàn)Kikeh油田，在巴拉望盆地深水區(qū)發(fā)現(xiàn)Malapaya氣田、West Linapacan A等一批油氣田。與淺水區(qū)比較，深水區(qū)勘探程度低，但經(jīng)濟(jì)門檻高，因此基礎(chǔ)地質(zhì)研究顯得尤為重要，其中烴源巖研究至關(guān)重要。截至目前，前人對南海北部烴源巖的研究主要集中在坳陷帶或盆地級別的烴源巖分布和特征描述，認(rèn)為烴源巖的發(fā)育受多種因素控制，包括盆地破裂不整合面控制烴源巖發(fā)育時間、陸源有機(jī)質(zhì)輸入控制烴源巖潛力，盆地結(jié)構(gòu)類型乃至張裂活動中的構(gòu)造遷移控制烴源巖的形成、分布和規(guī)模等等[9-15]；對南海南部烴源巖的研究主要集中在對烴源巖發(fā)育的時代、巖性、沉積相帶、地球化學(xué)特征等的描述[16-25]，缺乏對烴源巖發(fā)育及分布控制因素的系統(tǒng)分析。

圖1 南海沉積盆地類型及油氣田分布

構(gòu)造控盆，盆控沉積，沉積控制烴源巖。南海構(gòu)造演化最重大的事件是新南海與古南海兩大邊緣海構(gòu)造旋回控制了南海盆地的形成、構(gòu)造演化及沉積充填[26-32]，而烴源巖的形成和分布與沉積演化息息相關(guān)。為此，本文以南海邊緣海構(gòu)造旋回為指導(dǎo)，對南海深水區(qū)烴源巖特征進(jìn)行了研究，研究結(jié)果對南海深水區(qū)盆地油氣勘探具有重要的指導(dǎo)意義。

1 南海邊緣海構(gòu)造旋回

新生代以來，南海經(jīng)歷了古南海與新南海兩大邊緣海構(gòu)造旋回，主要表現(xiàn)為古南海的向南消亡和新南海的南北向擴(kuò)張(圖2)。

中生代末，華南板塊、印支板塊和婆羅洲地塊拼合形成統(tǒng)一的古南海陸塊。晚白堊世—早始新世，古南海陸塊解體；中—晚始新世，南海形成“兩陸夾一?！钡墓艠?gòu)造格局(圖2a、b、c)。

古南海北部為華南大陸及其南側(cè)的被動大陸邊緣，中部為古南海，南部為婆羅洲地塊及其北側(cè)的被動大陸邊緣。其中，古南海北部包括現(xiàn)今的北部大陸邊緣、西部大陸邊緣、中部造山帶和南沙地塊，北部大陸邊緣發(fā)育北部灣、珠江口、瓊東南、臺西南等盆地，受拉張作用發(fā)育一系列北東—北北東向小型裂谷；南沙地塊發(fā)育禮樂、北康、南薇西、巴拉望盆地，受拉張作用形成北東—北東東向海相裂谷帶；西部大陸邊緣發(fā)育鶯歌海、中建南、萬安盆地，該時期可能是中部造山帶的西段，處于剝蝕階段；南部的曾母和文萊-沙巴盆地始新統(tǒng)為被動大陸邊緣深水環(huán)境，可見復(fù)理石沉積。

始新世以后，受地幔柱作用，新南海在早期中部造山帶基礎(chǔ)上裂陷、擴(kuò)張，古南海向南俯沖消減，南海呈現(xiàn)“三陸夾兩?！钡墓艠?gòu)造格局(圖2d、e)。新南海呈南北向擴(kuò)張，走向東西向的若干磁條帶揭示洋殼擴(kuò)張自32 Ma開始并持續(xù)到16.5 Ma，相當(dāng)于漸新世—早中新世。由于新南海擴(kuò)張，古南海洋殼向婆羅洲地塊之下俯沖，古南海洋盆逐漸消減。受新南海擴(kuò)張和古南海消亡的影響，漸新世早期南海北部大陸邊緣盆地拉伸作用進(jìn)一步發(fā)展并得到了加強(qiáng)，盆地進(jìn)一步裂離、持續(xù)斷陷與擴(kuò)展，新南海擴(kuò)張早期眾多中—小型斷陷進(jìn)一步復(fù)合、聯(lián)合成為大—中型斷陷、斷坳或者坳陷，新南海擴(kuò)張晚期發(fā)生區(qū)域性熱沉降，早—中中新世形成大型坳陷；南沙地塊與北部大陸邊緣分離并向南漂移，位于古南海的北側(cè)、新南海的南側(cè)，漂移過程中物源補(bǔ)給缺乏，進(jìn)入?yún)^(qū)域沉降階段，中中新世新南海擴(kuò)張?zhí)幱谕顟B(tài)，南沙地塊與婆羅洲地塊碰撞停止漂移，古南海洋殼自西向東向婆羅洲之下俯沖消亡；南海西部大陸邊緣平行于擴(kuò)張軸方向，處于北西向拉伸作用背景之下，形成北東向斷坳型盆地，發(fā)育大規(guī)模鏟式正斷層，此外在邊緣海構(gòu)造旋回影響之下還受到印支地塊向東擠出和逃逸的影響，形成剪切斷裂轉(zhuǎn)換帶，發(fā)育大型走滑斷裂；南海東部大陸邊緣于新南海消減階段形成，受菲律賓島弧帶向西仰沖、新南海洋殼向東俯沖共同控制，屬于增生楔背景下形成的盆地，發(fā)育半深海沉積；南部大陸邊緣由于古南海洋盆向婆羅洲之下俯沖消減，婆羅洲北部形成褶皺逆沖帶，地層遭受多期擠壓而隆升，婆羅洲北緣形成擠壓型前陸盆地或弧前盆地，隨著婆羅洲持續(xù)隆升，河流攜帶大量沉積物向盆地進(jìn)積，在曾母和文萊-沙巴盆地南部形成大型三角洲[33-38]。

注：1-鶯歌海盆地；2-北部灣盆地；3-珠江口盆地；4-瓊東南盆地；5-臺西盆地6-臺西南盆地；7-南薇西盆地；8-北康盆地；9-禮樂盆地；10-巴拉望盆地；11-中建南盆地；12-湄公盆地；13-萬安盆地；14-曾母盆地；15-文萊-沙巴盆地；16-南沙海槽盆地；17-雙峰盆地；18-筆架南盆地。

圖2 南海邊緣海構(gòu)造旋回與烴源巖分布

Fig .2 Tectonic cycles of marginal sea and distribution of source rocks in South China Sea

中中新世以來，新南海南北向擴(kuò)張?zhí)幱谕顟B(tài)，古南海消亡，南?？傮w進(jìn)入熱收縮與穩(wěn)定沉降階段，呈現(xiàn)“兩陸夾一?！钡臉?gòu)造新格局(圖2f)。新南海北部和西部盆地轉(zhuǎn)換為坳陷充填格局，盆地出現(xiàn)聯(lián)合跡象，總體上以披覆式沉積為特點(diǎn)，河流攜帶大量碎屑物質(zhì)在入海處形成巨厚沉積。新南海東部受菲律賓島弧仰沖以及新南海洋殼巖石圈向東俯沖的共同作用，形成俯沖邊緣。南沙地塊與婆羅洲地塊碰撞停止漂移，與古南海南部大陸邊緣相鄰。南部大陸邊緣擠壓沖斷作用與三角洲沉積作用交織進(jìn)行，相鄰陸地上的河流自陸地向陸架和陸坡區(qū)攜帶大量碎屑物質(zhì)，持續(xù)形成大型三角洲。

綜上所述，在邊緣海構(gòu)造旋回的控制下，分布在南海大陸邊緣上的沉積盆地的不同區(qū)域具有不同的構(gòu)造響應(yīng)特征，表現(xiàn)為“北部拉張、南部擠壓、南沙裂離、東部擠壓、西部走滑”的構(gòu)造動力學(xué)特征，致使不同大陸邊緣表現(xiàn)的盆地性質(zhì)不同。北部大陸邊緣主要呈拉伸性質(zhì)，南沙地塊呈陸塊裂離漂移性質(zhì)，南部和東部大陸邊緣呈擠壓性質(zhì)，西部大陸邊緣呈剪切拉張性質(zhì)。在這種復(fù)雜構(gòu)造應(yīng)力場下，南海深水區(qū)發(fā)育5類盆地，北部大陸邊緣發(fā)育被動陸緣裂谷盆地，南沙地塊發(fā)育漂移裂谷盆地，南部大陸邊緣發(fā)育擠壓盆地，西部大陸邊緣發(fā)育剪切拉張盆地，東部發(fā)育增生楔型盆地(圖1、3)，不同類型的盆地具有不同的烴源巖特征。

圖3 南海不同類型盆地地震、地質(zhì)剖面(剖面位置見圖1)

2 邊緣海構(gòu)造旋回控制南海北部陸緣盆地?zé)N源巖發(fā)育

晚白堊世末期，由于古太平洋板塊俯沖后撤，導(dǎo)致古南海北部陸緣由主動邊緣轉(zhuǎn)換成被動邊緣，應(yīng)力場由擠壓轉(zhuǎn)為伸展，此時古南海開始向南俯沖。新生代，受邊緣海構(gòu)造旋回控制，始新世和漸新世南海北部陸緣盆地發(fā)育3套烴源巖：始新世，由于古南海向南俯沖，其北部陸緣在伸展應(yīng)力作用下，形成一系列陸內(nèi)裂陷，同時，受中部造山帶的分隔，海水沒有進(jìn)入到造山帶的北側(cè)，這一時期在其北側(cè)發(fā)育一套湖相烴源巖(圖2b)；早漸新世，由于古南海持續(xù)向南俯沖消亡，其北部陸緣處于拉張環(huán)境，中部造山帶逐漸塌陷和剝蝕，其北部發(fā)育一套海陸過渡相煤系烴源巖(圖2c)；晚漸新世，由于新南海的打開，在新南海北部形成了一套海相烴源巖[39]。

2.1 南海北部深水區(qū)始新統(tǒng)湖相烴源巖

形成于古南?；顒悠诘氖夹陆y(tǒng)烴源巖分布在古南海北部被動大陸邊緣的陸內(nèi)斷陷，主要發(fā)育半深—深湖相泥巖，目前已在珠江口盆地深水區(qū)的白云凹陷鉆遇，預(yù)測在瓊東南盆地也有發(fā)育。

2.1.1 沉積特征

始新世，古南海北部陸緣盆地受北西—南東向?yàn)橹鞯睦瓘堊饔?，產(chǎn)生了一系列北東—北東東向斷陷，控凹邊界斷層活動強(qiáng)烈，各個凹陷相互不連通，為湖相沉積，發(fā)育扇三角洲—三角洲—濱淺湖—半深湖—深湖沉積體系。南海北部淺水區(qū)以河流、三角洲、扇三角洲相沉積為主。南海北部深水區(qū)主要包括珠江口盆地珠二坳陷和瓊東南盆地中央坳陷帶，東部的珠江口盆地以白云凹陷為沉積中心，西部的瓊東南盆地以樂東-陵水凹陷、松南-寶島凹陷和長昌凹陷為沉積中心，以濱淺湖沉積為主，扇體近源堆積。凹陷周緣隆起提供小規(guī)模物源，在斜坡下方或盆緣斷層根部發(fā)育扇三角洲和三角洲；凹陷水體較深部位物源供給不充足，沉積了較厚的泥巖層，發(fā)育半深湖—深湖沉積(圖4a)。

圖4 南海北部深水盆地始新統(tǒng)和漸新統(tǒng)沉積相

2.1.2 烴源巖地球化學(xué)特征

珠江口盆地深水區(qū)珠二坳陷白云凹陷LW4-1-1井在井深3 190～3 240 m獲得浮游藻類含量占絕對優(yōu)勢的微體植物化石組合，所見組合中浮游藻類均為河湖相，含量最高約為90.7%(圖5)，其中盤星藻含量最高，其次是粒面球藻和光面球藻，零星見葡萄藻和刺面球藻[40]。該藻類組合與珠江口盆地淺水區(qū)始新統(tǒng)湖相地層具有相似性，由此證實(shí)珠二坳陷深水區(qū)存在始新統(tǒng)湖相烴源巖。LW4-1-1井始新統(tǒng)文昌組湖相烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1型(圖6a)，具有較高的有機(jī)質(zhì)豐度，TOC值為1.11%～1.33 %，平均1.22%，S1+S2值為5.53～7.51 mg/g，平均6.48 mg/g，IH值為384.8～500.9 mg/g，Pr/Ph值為1.4～1.7，表明沉積水體為弱還原環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)保存。按照烴源巖評價標(biāo)準(zhǔn)，白云凹陷LW4-1-1井始新統(tǒng)湖相烴源巖屬于好烴源巖(圖7a)。

瓊東南盆地深水區(qū)目前尚未鉆遇始新統(tǒng)。瓊東南盆地淺水區(qū)北部坳陷鉆井獲得的原油具有與南海北部深水區(qū)始新統(tǒng)湖相原油相似的原油組成和地球化學(xué)特征，表現(xiàn)為高蠟低硫的陸相原油，同時檢測出較為豐富的C304-甲基甾烷，推測瓊東南盆地深水區(qū)的中央坳陷存在始新統(tǒng)湖相烴源巖[41]，并具有一定的生烴潛力。

圖5 珠江口盆地白云凹陷LW4-1-1井微體植物化石濃度

圖6 南海北部盆地深水區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)類型

圖7 南海北部深水區(qū)始新統(tǒng)和漸新統(tǒng)烴源巖TOC與S1+S2交會圖

2.2 南海北部深水區(qū)下漸新統(tǒng)海陸過渡相煤系烴源巖

下漸新統(tǒng)海陸過渡相烴源巖形成于新南海擴(kuò)張前的斷拗階段，當(dāng)時新南海的古地理格局是一個東西向的窄長形海灣，其北部沉積盆地由始新世的湖相轉(zhuǎn)變?yōu)樵鐫u新世的海陸過渡相和海相，發(fā)育三角洲煤系烴源巖和海相烴源巖。

2.2.1 沉積特征

早漸新世，南海北部陸緣盆地拉伸作用進(jìn)一步加強(qiáng)，中—小型斷陷聯(lián)合成為大—中型斷陷或斷坳，沉積范圍擴(kuò)大，沉積環(huán)境由始新世的湖相轉(zhuǎn)變?yōu)闈u新世的海陸過渡相和海相，發(fā)育河流—扇三角洲—三角洲—潮坪—瀉湖—濱淺海沉積體系(圖4b)。

珠江口盆地下漸新統(tǒng)對應(yīng)恩平組。早漸新世淺水區(qū)珠一坳陷和珠三坳陷河流相沉積發(fā)育，物源補(bǔ)給充足，地勢趨于平緩。早期湖盆開始萎縮，形成大面積河流相沉積；局部發(fā)育小規(guī)模扇三角洲、三角洲；在低洼地區(qū)，水體滯留，發(fā)育河流沼澤沉積。珠二坳陷以濱淺海沉積為主，淺海沉積主要分布在白云-荔灣凹陷和開平-順德凹陷，在凹陷周緣發(fā)育大型三角洲和扇三角洲。以珠二坳陷白云凹陷為例，早漸新世斷裂活動減弱，熱沉降作用逐漸加強(qiáng)，表現(xiàn)為斷坳特征，沉積環(huán)境為三角洲—半封閉海灣，物源主要位于北部緩坡帶、西南斷裂帶和南部隆起東段。在北部緩坡帶和南部隆起東段的緩坡發(fā)育大型三角洲，在南部隆起東段的陡坡發(fā)育扇三角洲，其中北坡三角洲面積達(dá)5 000 km2，多期三角洲相互疊置，覆蓋了白云凹陷大部分區(qū)域，凹陷東南部與洋盆相通，整體屬于海陸過渡環(huán)境[42]。

瓊東南盆地下漸新統(tǒng)對應(yīng)崖城組。早漸新世晚期盆地發(fā)生海侵，形成南北兩側(cè)水淺、中部水深、由盆地內(nèi)隆起帶分隔的古海灣沉積環(huán)境，發(fā)育扇三角洲—三角洲—潮坪—瀉湖—濱淺海體系。潮坪和瀉湖沉積分布在盆地緩坡區(qū)，一般沿盆地或盆內(nèi)凸起區(qū)邊緣分布；濱海相分布于盆地邊緣及古島周圍；淺海相分布于潮坪之下水深加大方向或小凹陷的中部，主要分布在樂東-陵水凹陷、松南-寶島凹陷、北礁凹陷和長昌凹陷；扇三角洲和三角洲主要分布于盆地北部邊緣和盆內(nèi)凸起周緣。由于沉積時地勢平緩，濱海相多以潮汐作用為主，含較多的沼澤、瀉湖和潮坪沉積，亦可形成含煤層系。

2.2.2 烴源巖地球化學(xué)特征

珠江口盆地珠二坳陷白云凹陷孢粉資料顯示恩平組沉積時期處于濕潤的南亞熱帶常綠落葉闊葉林區(qū)，植物繁茂，有利于煤的形成。白云凹陷LH29-2-1井揭示的恩平組藻類占孢藻總量的50%～60%，孢藻在有機(jī)質(zhì)組成中含量較少，藻類中的90%為海相溝鞭藻，河湖相藻類不發(fā)育，表明白云凹陷恩平組為海相沉積(圖8)。因此，恩平組烴源巖分為海陸過渡相煤系和淺海相泥巖，前者主要分布于凹陷邊緣，后者分布于凹陷洼槽部位。恩平組海陸過渡相有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2型，部分為Ⅲ和Ⅱ1型(圖6b)。從有機(jī)質(zhì)組成上看，南海北部海陸過渡相烴源巖中無定形有機(jī)質(zhì)含量普遍較低，而鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組含量較高，珠二坳陷恩平組海陸過渡相烴源巖鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組平均含量為64.56%，無定形體平均含量為29.29%，說明恩平組海陸過渡相烴源巖有機(jī)質(zhì)以陸生高等植物來源為主。珠二坳陷恩平組煤的有機(jī)碳含量高，TOC值平均為58.76%，S1+S2值平均為186.34 mg/g，處于成熟階段，主要屬于好烴源巖。煤系烴源巖的發(fā)育與三角洲密切相關(guān)，如白云凹陷PY33-1-1井恩平組為三角洲沉積，發(fā)育多層煤、碳質(zhì)泥巖和暗色泥巖，累計鉆遇23 m厚的煤[43]，煤系烴源巖具有較高的有機(jī)質(zhì)豐度，TOC值普遍大于1.0%，最高為61.4%；S1+S2值普遍大于2 mg/g，最高為213.86 mg/g。

圖8 珠江口盆地白云凹陷LH29-2-1井孢粉和藻類組成

瓊東南盆地淺水區(qū)有很多井鉆遇崖城組，普遍見煤層[44]；深水區(qū)LS33-1-1和YL19-1-1井崖城組也見含煤沉積。崖城組海陸過渡相烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2和Ⅲ型(圖6c)。從有機(jī)質(zhì)組成上看，崖城組鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組平均含量為83.8%，無定形體平均含量為3.2%，有機(jī)質(zhì)主要來源于陸生高等植物。崖城組煤的烴源巖有機(jī)碳含量高，TOC值平均為55.4%，煤的熱解生烴潛量偏低，S1+S2值平均為93.47 mg/g，屬于中等—好烴源巖。崖城組既發(fā)育煤層，也發(fā)育碳質(zhì)泥巖和高有機(jī)質(zhì)豐度泥巖，其中YC13-1-2井崖城組煤系烴源巖TOC值普遍大于1%，最高為47.59%；S1+S2值普遍大于2 mg/g，最高為142.76 mg/g。

2.3 南海北部深水區(qū)上漸新統(tǒng)陸源海相烴源巖

晚漸新世，新南海南北向持續(xù)擴(kuò)張，洋殼形成并持續(xù)增生，南海顯著加寬，北部沉積盆地均處于海相沉積環(huán)境，發(fā)育海相烴源巖。

2.3.1 沉積特征

晚漸新世，新南海持續(xù)擴(kuò)張，南海北部邊緣已屬于較寬闊的邊緣海被動大陸邊緣，深水區(qū)主要坳陷或凹陷從斷坳向坳陷過渡，沉積范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，海水由南向北侵入，水體變深，處于海相沉積環(huán)境，主要發(fā)育海岸平原—扇三角洲—三角洲—濱淺?！肷詈３练e體系(圖4c)。

珠江口盆地上漸新統(tǒng)對應(yīng)珠海組，自北向南依次發(fā)育海岸平原—三角洲—濱淺?！肷詈３练e體系。北部主要發(fā)育2個大型三角洲，分別為古珠江三角洲和古韓江淺水三角洲，古珠江三角洲分布面積廣，由珠一坳陷西江凹陷和惠州凹陷一直延伸到珠二坳陷白云凹陷，古韓江淺水三角洲分布在韓江凹陷，淺海相主要分布在順德-開平凹陷和白云-荔灣凹陷，半深海沉積主要分布在白云-荔灣凹陷深洼。

瓊東南盆地上漸新統(tǒng)對應(yīng)陵水組，主要發(fā)育扇三角洲—濱淺海—半深海沉積體系。濱海相成條帶狀分布于盆地南、北部邊緣，淺海相分布廣泛(在盆地中部各凹陷均有分布)，半深海沉積主要分布在長昌凹陷、松南-寶島凹陷、北礁凹陷和樂東-陵水凹陷深洼，扇三角洲主要在盆地北部邊緣控凹斷層的下降盤近源堆積。

2.3.2 烴源巖地球化學(xué)特征

珠江口盆地珠二坳陷珠海組和瓊東南盆地陵水組均含有鈣質(zhì)超微化石，并存在海相溝鞭藻高含量帶，表現(xiàn)出典型的海相沉積特征，具備發(fā)育海相烴源巖的條件。深水區(qū)海相烴源巖有機(jī)質(zhì)主要來源于陸生高等植物，盆地或凹陷邊緣發(fā)育的海相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，而盆地或凹陷沉積中心發(fā)育的海相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度較低。珠二坳陷珠海組海相烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2和Ⅲ型(圖6d)，有機(jī)質(zhì)豐度較高，TOC值平均為1.08%，S1+S2值平均為2.2 mg/g，屬于中等—好烴源巖(圖7b)。從珠二坳陷白云凹陷LW3-1-1井珠海組海相烴源巖的有機(jī)質(zhì)組成看，藻類的貢獻(xiàn)比例普遍小于10%，而主要來源于高等植物的煤質(zhì)、木質(zhì)、角質(zhì)和殼質(zhì)的比例普遍大于90%；從生物標(biāo)志化合物組成看，珠海組海相烴源巖中奧利烷含量較高，奧利烷是一種典型的被子植物來源的標(biāo)志，它主要存在于富含陸生高等植物有機(jī)質(zhì)的烴源巖中[43]。

瓊東南盆地深水區(qū)陵水組海相烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2和Ⅲ型(圖6e)，TOC值平均為0.71%，屬于中等烴源巖，少數(shù)為好烴源巖(圖7c)。從有機(jī)質(zhì)組成看，深水區(qū)LS33-1-1井來源于高等植物的煤質(zhì)、木質(zhì)和殼質(zhì)含量豐富，三者之和普遍大于90%，孢質(zhì)和無定形有機(jī)質(zhì)含量很低；從生物標(biāo)志化合物組成看，含有豐富的奧利烷，表明有機(jī)質(zhì)主要來源于陸生高等植物。

由上述分析可知，南海北部海相烴源巖有機(jī)質(zhì)主要來源于高等植物，藻類等水生低等生物的貢獻(xiàn)較小。陸生高等植物有機(jī)質(zhì)的輸入量對海相烴源巖的形成具有重要影響：距岸較近的海相環(huán)境中，陸生高等植物有機(jī)質(zhì)來源較為豐富，海相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度較高；隨著離岸距離增大，沉積水體深度加大，陸生高等植物有機(jī)質(zhì)的供給減少，海相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度降低。

目前，從南海北部深水盆地油氣分析結(jié)果看，瓊東南盆地崖城13-1氣田的油氣主要來源于崖城組海陸過渡相烴源巖，珠江口盆地白云凹陷的油氣主要來源于恩平組海陸過渡相烴源巖，珠江口盆地和瓊東南盆地深水區(qū)很少發(fā)現(xiàn)裂陷早期湖相烴源巖對油氣的貢獻(xiàn)，因此，海陸過渡相和海相烴源巖是南海北部深水區(qū)主要烴源巖[45-47]，湖相烴源巖是南海北部深水區(qū)潛在烴源巖。

3 邊緣海構(gòu)造旋回控制南沙裂離盆地?zé)N源巖發(fā)育

南沙裂離盆地?zé)N源巖主要形成于始新世—早漸新世，該時期南沙地塊上盆地仍處于古南海北部大陸邊緣，受古南海消亡構(gòu)造旋回的控制，盆地原型主要為斷坳型，處于海相沉積環(huán)境，發(fā)育一套海陸過渡—海相烴源巖(圖2b、c)。

3.1 沉積特征

南沙地塊上的盆地從晚白堊世至始新世為海相沉積。古新世—早漸新世，新南海洋殼形成并擴(kuò)張前，南沙地塊位于古南海北部大陸邊緣，靠近華南大陸南緣[48-52]，接受華南大陸提供的物源，陸源有機(jī)質(zhì)來源較為豐富；晚漸新世—中中新世，新南海開始擴(kuò)張，南沙地塊與北部陸緣分離并向南漂移，遠(yuǎn)離物源，陸源有機(jī)質(zhì)的供給較少；晚中新世—現(xiàn)今，南海擴(kuò)張停止，南沙地塊與加里曼丹島碰撞停止漂移。

以禮樂盆地為例，從古生物資料看，古新世—始新世古生物化石主要為溝鞭藻、鈣質(zhì)超微和有孔蟲；從自生礦物看，古新統(tǒng)—漸新統(tǒng)含有綠泥石、海綠石和黃鐵礦，均證實(shí)禮樂盆地新生界為海相沉積。

新南海擴(kuò)張前，禮樂盆地與華南大陸相連，近物源區(qū)，陸源有機(jī)質(zhì)來源較為豐富，有利于烴源巖的發(fā)育。古新世—中始新世，禮樂盆地主要發(fā)育三角洲—扇三角洲—水下扇—濱海—內(nèi)淺?！鉁\海沉積體系，物源來自西北側(cè)，濱海相主要發(fā)育于盆地及古隆起邊部，內(nèi)淺海相在盆地內(nèi)廣泛發(fā)育，外淺海相主要分布在盆地中部以及南部局部地區(qū)，盆地內(nèi)扇體發(fā)育，三角洲、扇三角洲成朵葉狀分布在古隆起和火山的周緣，向盆地內(nèi)部延伸(圖9)。晚始新世，禮樂盆地主要發(fā)育扇三角洲—水下扇—濱海—內(nèi)淺海沉積體系，水體范圍擴(kuò)大、水體變淺，以濱海和內(nèi)淺海為主，盆地內(nèi)部中央隆起和北部隆起范圍減小，扇體規(guī)模變小。早漸新世，禮樂盆地主要發(fā)育扇三角洲—水下扇—濱海—內(nèi)淺海沉積體系，水體分布范圍更大，以濱海相和內(nèi)淺海相為主，古隆起范圍縮小，盆地內(nèi)部中央隆起和北部隆起基本消失，扇體規(guī)模變小。

圖9 禮樂盆地古新統(tǒng)—中始新統(tǒng)沉積相

3.2 烴源巖地球化學(xué)特征

禮樂盆地始新統(tǒng)和漸新統(tǒng)海相烴源巖有機(jī)質(zhì)以Ⅲ型為主，少數(shù)為Ⅱ2型(圖10)，TOC值為0.14%～3.53%，一般為0.5%左右，少數(shù)大于1.0%；S1+S2值普遍較低，大多數(shù)樣品小于1.0 mg/g，部分大于2.0 mg/g。始新統(tǒng)少數(shù)樣品為好烴源巖，多數(shù)樣品為差烴源巖；漸新統(tǒng)個別樣品為好烴源巖，多數(shù)為差烴源巖(圖11)。從有機(jī)質(zhì)組成看，高等植物來源的鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組較為豐富，腐泥組含量較低；從甾萜烷分布圖看， C27、C29都大于C28(圖12)，表明生源母質(zhì)具有陸生高等植物和水生低等生物的貢獻(xiàn)，主要來源于陸生高等植物。始新統(tǒng)禮樂盆地沉積中心主要位于北1凹陷(圖9)，其為盆地內(nèi)規(guī)模最大的凹陷，面積約為1.7萬km2，始新統(tǒng)最厚約為3 000 m。北1凹陷始新統(tǒng)發(fā)育的大型三角洲、扇三角洲提供豐富陸源有機(jī)質(zhì)，是主要烴源巖發(fā)育區(qū)；凹陷中心淺海相泥巖為次要烴源巖發(fā)育區(qū)。始新統(tǒng)三角洲沉積中可見褐煤和碳質(zhì)碎屑，且有機(jī)碳含量高，表明始新統(tǒng)烴源巖發(fā)育與三角洲沉積密切相關(guān)。

圖10 禮樂盆地?zé)N源巖有機(jī)質(zhì)類型

圖11 禮樂盆地?zé)N源巖TOC與S1+S2交會圖

圖12 禮樂盆地始新統(tǒng)甾萜烷分布

4 邊緣海構(gòu)造旋回控制南部擠壓盆地?zé)N源巖發(fā)育

受古南海俯沖消亡和新南海擴(kuò)張作用，自漸新世以來，古南海向婆羅洲地塊俯沖消減，在后者北部形成由南向北的褶皺逆沖帶，逆沖帶發(fā)生褶皺變形和淺變質(zhì)作用。隨著新南海的打開，南沙地塊向婆羅洲地塊俯沖消減導(dǎo)致后者持續(xù)隆升，大量物源向北搬運(yùn)[37-38]，導(dǎo)致南海南部前陸盆地在漸新世和中新世形成2套烴源巖，分別是漸新統(tǒng)和中新統(tǒng)三角洲煤系和海相烴源巖(圖2c、d、e、f)。

4.1 沉積特征

漸新世—早中新世，曾母盆地發(fā)育河流—三角洲—海岸平原—濱淺海沉積；物源主要來自盆地西南側(cè)，2個大型三角洲從西南向東北方向進(jìn)積，三角洲規(guī)模逐漸變大，主要分布于盆地南側(cè)與西南側(cè)，海岸平原主要分布于盆地南側(cè)和西側(cè)，其余大部分區(qū)域?yàn)闉I淺海相(圖13)。中中新世，新南海擴(kuò)張停止，盆地南部不再受碰撞擠壓作用[53-54]，主要發(fā)育三角洲—濱淺?！肷詈！妓猁}巖臺地沉積。晚中新世—第四紀(jì)，盆地進(jìn)入拗陷沉降階段，發(fā)育三角洲—濱淺?！肷詈！妓猁}巖臺地沉積。

圖13 曾母盆地漸新統(tǒng)和下中新統(tǒng)沉積相

文萊-沙巴盆地基底為已經(jīng)褶皺變形的上漸新統(tǒng)—下中新統(tǒng)三角洲平原—深水頁巖地層[24-25]，在沙巴及沙撈越地區(qū)的野外露頭可見上古新統(tǒng)—下始新統(tǒng)板巖、亞千枚巖和石英脈，中—上始新統(tǒng)深水砂巖和泥巖以及上始新統(tǒng)—上漸新統(tǒng)深水砂巖和泥巖；沉積蓋層為下中新統(tǒng)—第四系，從南向北發(fā)育海岸平原—三角洲—濱淺海—半深海沉積體系。文萊-沙巴盆地?zé)N源巖發(fā)育于漸新統(tǒng)—中中新統(tǒng)，由于南沙地塊與婆羅洲地塊的碰撞，漸新統(tǒng)普遍發(fā)生褶皺變質(zhì)，烴源巖對該區(qū)油氣的貢獻(xiàn)較小，主要烴源巖為中新統(tǒng)[55]。

4.2 烴源巖地球化學(xué)特征

曾母盆地主力烴源巖為漸新統(tǒng)和下中新統(tǒng)三角洲煤系和陸源海相烴源巖(圖14)。其中煤系烴源巖主要是煤、碳質(zhì)泥巖和泥巖，發(fā)育于盆地南部近岸三角洲沉積區(qū)；陸源海相烴源巖主要是泥巖，發(fā)育于盆地北部濱淺海環(huán)境。煤系烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2和Ⅲ型，陸源海相烴源巖主要為Ⅲ型(圖15)。煤系烴源巖中煤和碳質(zhì)泥巖TOC值一般大于6%；S1+S2值為8.03～291.00 mg/g，具有較大的生烴潛力；陸源海相烴源巖TOC值為0.3%～5.5%，平均為1.4%；S1+S2值普遍小于10 mg/g，絕大多數(shù)樣品小于2 mg/g。曾母盆地有機(jī)質(zhì)組成中鏡質(zhì)組含量大于50%，殼質(zhì)組含量大于30%，含有少量的惰質(zhì)組，其中殼質(zhì)組以樹脂體和碎屑?xì)べ|(zhì)體占優(yōu)勢，普遍不含藻質(zhì)體，鏡質(zhì)組、樹脂體、碎屑?xì)べ|(zhì)體和惰質(zhì)組等顯微組分主要來源于陸生高等植物；此外，較高的C24四環(huán)萜烷、C29甾烷優(yōu)勢、中—高含量的雙杜松烷和適中的奧利烷，也表明有機(jī)質(zhì)主要來源于陸生高等植物。曾母盆地?zé)N源巖發(fā)育受沉積相帶的控制，從三角洲平原到濱淺海，有機(jī)質(zhì)豐度逐漸降低、有機(jī)質(zhì)類型逐漸變差：三角洲平原發(fā)育的煤系烴源巖有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2和Ⅲ型，有機(jī)質(zhì)豐度高；三角洲前緣發(fā)育的煤系烴源巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主，有機(jī)質(zhì)豐度中等—高；海相烴源巖有機(jī)質(zhì)類型為Ⅲ型，有機(jī)質(zhì)豐度中等。

圖14 曾母盆地?zé)N源巖TOC與S1+S2交會圖

圖15 曾母盆地?zé)N源巖有機(jī)質(zhì)類型

文萊-沙巴盆地中新統(tǒng)烴源巖與曾母盆地類似，發(fā)育煤系和陸源海相烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2—Ⅲ型，少數(shù)為Ⅱ1型；泥巖樣品TOC值為0.13%～5.87%，平均1.33%。從有機(jī)質(zhì)組成看，均以高等植物來源的鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組為主，水生藻類的貢獻(xiàn)較少，生物標(biāo)志化合物具有較高的Pr/Ph值(平均為5.8)；含有較豐富的奧利烷和雙杜松烷，C24四環(huán)萜烷含量高，升藿烷含量低，規(guī)則甾烷C29遠(yuǎn)大于C27，表明文萊-沙巴盆地有機(jī)質(zhì)以陸生高等植物來源為主，沉積環(huán)境偏氧化。從濱岸平原到半深海，有機(jī)質(zhì)豐度降低、有機(jī)質(zhì)類型變差，近岸區(qū)烴源巖的質(zhì)量優(yōu)于遠(yuǎn)岸區(qū)。

5 結(jié)論

在邊緣海構(gòu)造旋回控制下，南海不同區(qū)域形成不同類型的烴源巖，深水區(qū)烴源巖呈有序分布。南海北部大陸邊緣裂谷盆地深水區(qū)發(fā)育3套烴源巖，分別為始新世斷陷期形成的湖相烴源巖、早漸新世斷拗期形成的海陸過渡相煤系烴源巖、晚漸新世拗陷期形成的海相烴源巖；南沙地塊漂移裂谷盆地經(jīng)歷了晚白堊世—早漸新世的漂移前、晚漸新世—中中新世的漂移期和晚中新世—現(xiàn)今的漂移后等3期區(qū)域演化，發(fā)育2套烴源巖，分別為始新世和漸新世斷拗期陸源海相烴源巖；古南海南部大陸邊緣擠壓盆地由于古南海向婆羅洲地塊俯沖，后者持續(xù)隆升，為南部大陸邊緣盆地巨型三角洲的形成提供大量物源，盆地內(nèi)發(fā)育2套烴源巖，分別為漸新統(tǒng)和中新統(tǒng)海陸過渡相煤系和陸源海相烴源巖。南海深水區(qū)湖相烴源巖有機(jī)質(zhì)主要來源于藻類，海陸過渡相煤系和陸源海相烴源巖有機(jī)質(zhì)主要來源于陸生高等植物，其形成與河流—三角洲和海岸平原等有利于陸生高等植物發(fā)育的環(huán)境密切相關(guān)，從近岸地區(qū)到遠(yuǎn)岸地區(qū)，陸生高等植物供應(yīng)量減少，有機(jī)質(zhì)豐度減小、有機(jī)質(zhì)類型變差。

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(編輯：張喜林)

Tectonic cycle of marginal sea controls the ordered distribution of source rocks of deep water areas in South China Sea

Zhang Gongcheng Li Youchuan Xie Xiaojun Wang Yibo

(CNOOCResearchInstitute,Beijing100028,China)

The evolution of South China Sea(SCS) includes three phases: formation and development of Proto-SCS，expansion of Neo-SCS and subduction of Proto-SCS, subsidence and shrink of Neo-SCS. The tectonic cycle of the marginal sea of Proto-SCS and Neo-SCS are the major geological events，which controls the ordered distribution of source rocks in deep water areas，different basin types have different characteristics of source rocks. Studies show that the tectonic cycle of marginal sea controls the forming time and type of major source rocks in deep water areas. There are three sets of source rocks developed in deep water areas of the northern continental margin in SCS，the tectonic cycle of Proto-SCS influences lacustrine source rocks formed in the rift period of the Eocene and transitional source rocks formed in the rift-subsiding period of the early Oligocene，the tectonic cycle of Neo-SCS influences marine facies source rocks formed in the depression period of the late Oligocene. Drifting rift basin of Nansha block, controlled by tectonic cycle of Proto-SCS, develops terrestrial marine source rocks in the Eocene and Oligocene. The southern compressional basin on active continental margin, controlled by tectonic cycle of Neo-SCS, develops transitional source rocks and terrestrial marine source rocks in Oligocene and Miocene.

tectonic cycle of marginal sea in South China Sea; basin type; deep water area; lacustrine source rock; transitional source rock; marine source rock

*國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)“南海深水盆地油氣資源形成與分布基礎(chǔ)性研究(編號：2009CB219400)”、 “十一五”、“十二五”國家科技重大專項“近海大中型油氣田形成條件及勘探技術(shù)(編號：2008ZX05023、2011ZX05023)、海洋深水區(qū)油氣勘探關(guān)鍵技術(shù)(編號:2008ZX05025、2011ZX05025)”、國家自然科學(xué)基金重大研究計劃“南海深海地質(zhì)演變對油氣資源的控制作用(編號：91528303)”部分研究成果。

張功成，男，教授級高級工程師，現(xiàn)任中國海洋石油總公司專家、中海油研究總院勘探研究院副院長，長期從事石油地質(zhì)綜合研究工作,現(xiàn)主要從事海洋油氣地質(zhì)研究與管理工作。E-mail：zhanggch@cnooc.com.cn。

1673-1506(2016)02-0023-14

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.02.003

TE121；P618.130.2

A

2015-12-07 改回日期：2016-01-25

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