周 欣, 曹俊興,1b, 王興建,1b, 王 俊, 廖萬平, 楊金海

(1.成都理工大學(xué) a.地球物理學(xué)院， b.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室， 成都 610059;2.中海石油(中國)有限公司湛江分公司研究院，湛江 524000)

0 引言

瓊東南盆地是目前我國在南海地區(qū)油氣資源勘探開發(fā)的重點區(qū)域，勘探潛力巨大[1-5]。瓊東南盆地的天然氣勘探步伐已從20世紀的“初探階段”，邁向 “加快隱蔽油氣藏勘探階段”[6]，眾多學(xué)者對該區(qū)做出了一系列包括構(gòu)造、沉積、成藏等方面的研究和探索。邵磊等[7]對瓊東南盆地沉積環(huán)境及物源演變的特征進行了研究，認為盆地漸新世崖城組沉積經(jīng)歷了從淡水濱海岸環(huán)境到海灣環(huán)境的轉(zhuǎn)換，且東、西部沉積物源存在明顯差異；張亞雄等[8]繼續(xù)對南海瓊東南盆地展開漸新統(tǒng)陵水組層序地層與沉積特征的研究，發(fā)現(xiàn)構(gòu)造作用是控制漸新統(tǒng)陵水組沉積體系展布的主要因素；左倩媚等[9]通過對盆地新近系海底扇沉積特征的研究，提出深水區(qū)新近系海底扇是由陸架區(qū)砂體滑塌并二次搬運形成；周杰等[10]對瓊東南盆地深水區(qū)寶南斷階帶斷裂特征及天然氣地質(zhì)意義進行研究，認為由構(gòu)造運動引發(fā)的寶南斷階帶斷裂活動對寶島凹陷南部烴源巖的形成和演化起著控制作用。通過文獻調(diào)研發(fā)現(xiàn)，針對瓊東南盆地深水區(qū)松南區(qū)塊構(gòu)造演化及沉積相特征的研究卻鮮有見到。

隨著全球能源需求的增大和淺水區(qū)油氣勘探技術(shù)的成熟，深水盆地迅速成為近幾年油氣勘探的熱點[11-13]。但深水盆地往往構(gòu)造演化十分復(fù)雜且發(fā)育多種沉積體系，勘探難度大。經(jīng)研究認為瓊東南盆地深水區(qū)松南低凸起是被“多凹環(huán)抱”的古高地，是油氣長期側(cè)向運移的有利指向區(qū)。因此，在富油氣凹陷環(huán)抱的松南區(qū)塊進行新生代構(gòu)造沉積演化—沉積相特征分析，具有十分重要的理論意義和應(yīng)用價值。筆者從測井、巖芯、錄井及地震等資料綜合分析入手，對研究區(qū)塊的構(gòu)造、沉積演化、沉積相類型、特征和扇三角洲沉積模式進行研究，以期對研究區(qū)下一步的油氣勘探有所裨益。

1 地質(zhì)背景

瓊東南盆地地處南海北部大陸架西部邊緣，位于海南島以南、西沙群島以北海域，在地理上屬于太平洋構(gòu)造域，是歐亞板塊、印支板塊和太平洋板塊三者之間相互碰撞引發(fā)的構(gòu)造活動相互作用產(chǎn)生的結(jié)果[14]。瓊東南盆地整體構(gòu)造格局呈北東向展布，西鄰鶯歌海盆地，東靠神狐隆起與珠江口盆地相隔，北鄰海南島，南界為西沙隆起區(qū)(圖1(a))。

圖1 瓊東南盆地區(qū)域地質(zhì)圖[26]

瓊東南盆地東西長約290 km，南北寬約181 km，其海域面積約6.0×104km2[15]，主要由松南凹陷、寶島凹陷、長昌凹陷、樂東凹陷、陵水凹陷及松南低凸起和嶺南低凸起組成，研究區(qū)位于盆地內(nèi)松南低凸起中部(圖1(b))，其北部為松南凹陷、寶島凹陷、長昌凹陷等富烴凹陷，東接陵水凹陷，南靠北礁凹陷，呈現(xiàn)“多凹環(huán)抱”的構(gòu)造格局，烴源充足[16-18]。盆地新生代演化主要經(jīng)歷了古近系斷陷期和新近系拗陷期兩大階段，研究區(qū)內(nèi)沉積序列自下往上依次為古近系崖城組和陵水組，新近系三亞組、梅山組、黃流組和鶯歌海組以及第四系樂東組。本次研究區(qū)內(nèi)YL-A井鉆遇崖城組三角洲與基地風(fēng)化殼八十余米優(yōu)質(zhì)氣層，證實研究區(qū)及周緣古近系為一套新的潛力層系，且研究區(qū)是被“多凹環(huán)抱”的古高地，是油氣長期側(cè)向運移的有利指向，是深水區(qū)勘探獲的重大突破的重要勘探方向。

2 研究區(qū)新生代構(gòu)造-沉積演化特征

2.1 研究區(qū)新生代構(gòu)造演化

瓊東南盆地深水區(qū)松南低凸起新生代構(gòu)造沉積演化，是在古南海消亡與新南海擴張導(dǎo)致盆地持續(xù)沉降的構(gòu)造背景下完成的[19-20]，并在新生代發(fā)生了南海運動、白云運動、東沙運動及南沙運動等四次對構(gòu)造沉積演化影響巨大的構(gòu)造運動，使全球海平面顯著下降，進而對研究區(qū)及其周緣的構(gòu)造沉積環(huán)境產(chǎn)生劇烈影響。新生代是瓊東南盆地的主要成盆時期，成盆以來，研究區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育存在明顯的雙重構(gòu)造，即古近系裂陷期形成的階狀正斷體系、新近系熱沉降期和第四系加速熱沉積期形成的大型滑塌正斷體系(圖2)。

圖2 研究區(qū)內(nèi)過YL-A井Xline地震剖面(剖面位置見圖1(b)中 B-B’)

研究區(qū)古近系主要發(fā)育北東-南西向走向的正向控盆斷階，普遍表現(xiàn)出斷裂活動速率高的特征，并且控制盆地邊界、走向和構(gòu)造的分帶性。研究區(qū)內(nèi)斷層同時具備多期發(fā)育和同沉積性質(zhì)，對沉積樣式及儲層分布具有一定的控制作用，此時研究區(qū)內(nèi)發(fā)育類箕狀沉積層序序列，且伴生發(fā)育了一系列和主要控盆斷裂斜交的次生小斷裂(圖3)。由三亞組頂面三維可視化結(jié)果(圖3(d))構(gòu)造特征分析可知，古近系發(fā)育的北東-南西向控盆斷裂在新近系仍持續(xù)發(fā)育，并控制著盆地沉積，但由于新近系裂陷活動減弱，盆地?zé)岢练e作用加強，因此主控斷裂基本一致，但次生斷裂和早期地層發(fā)育情況有所改變，次生斷裂受差異沉降影響較大，主體呈北西-南東向。

圖3 研究區(qū)三維構(gòu)造圖

新近系及第四系由于受熱沉降及海侵的影響，研究區(qū)由陸相轉(zhuǎn)為海相。受早期斷陷期形成的地貌環(huán)境影響，地層差異壓實程度不一，產(chǎn)生一系列北東-南西向大型滑脫斷裂，并且在滑脫斷層前方形成一系列的垮塌層(圖2)。從圖2可知，新近系熱沉降期和第四系加速熱沉積期形成的大型滑塌正斷體系自下而上可依次劃分出1-4四個構(gòu)造層。其中，構(gòu)造層1構(gòu)造面貌受大型滑脫層控制，形成“階狀構(gòu)造”，由于地層向下滑動，形成一系列的“滑塌槽”(圖4(a))；構(gòu)造層2位于滑脫構(gòu)造層中部，除了階狀構(gòu)造層特征，斷層前方還有由滑塌體形成的明顯“壓力脊”構(gòu)造(圖4(b))；構(gòu)造層3層位于滑脫構(gòu)造層上部，滑塌構(gòu)造影響相對減弱，雖然“滑塌槽”和“壓力脊”都有發(fā)育，但特征不如前期明顯(圖4(c))；構(gòu)造層4位于滑脫構(gòu)造層頂部，構(gòu)造繼承了滑塌體的影響，但沉積特征卻更趨于顯現(xiàn)平穩(wěn)沉積的特征?！俺练e物波”是深海環(huán)境中由于滑塌等變形導(dǎo)致的擠壓脊而呈現(xiàn)的一種波狀地形[21-22]，類似于淺海環(huán)境中的波痕，具有“似波狀”的外部形態(tài)特征 (圖4(d))。

2.2 研究區(qū)新生代沉積演化

筆者通過對研究區(qū)內(nèi)YL-A井測井曲線、巖芯、錄井等資料進行研究，結(jié)合巖石學(xué)特征和沉積構(gòu)造分析，完成研究區(qū)內(nèi)YL-A井的單井相劃分(圖5)，并在YL-A井新生代共識別出扇三角洲、淺海沉積相，扇三角洲平原、陸棚等亞相，分流河道、分流河道間和陸棚泥等沉積微相。研究認為研究區(qū)新生代沉積體系大體可分為兩個大的演化階段：①古近系盆地斷陷期：崖城組沉積時期主要為填平補齊階段，于研究區(qū)內(nèi)發(fā)育近物源的扇三角洲沉積體系為主，其物源來源即松南低凸起和南部隆起帶剝蝕區(qū)；②新近系盆地拗陷期：陵水組至梅山組沉積時期，受全球海侵影響，海平面整體上升，研究區(qū)內(nèi)該時期主要發(fā)育淺海陸棚沉積體系。其中，古近系斷陷期可以進一步劃分為崖城組主斷陷期和陵水組斷拗轉(zhuǎn)換期兩個不同的沉積演化階段；新近系拗陷期亦可進一步劃分為三亞組、梅山組和黃流組熱沉降期和鶯歌海及樂東組加速沉降期兩個不同的沉積演化階段(圖6)。

圖5 研究區(qū)YL-A井新生代沉積相劃分

圖6 研究區(qū)內(nèi)過YL-A井Inline剖面沉積演化圖(剖面位置見圖1(b)中 A-A’)

2.2.1 古近系盆地斷陷期

始新世時期，瓊東南盆地處于裂陷初期，在早期斷裂格架控制之下呈現(xiàn)多隆多凹的構(gòu)造格局，且各隆起與凹陷之間相互獨立[23]。此時沉積面積均較小，且有多個沉積中心，每個沉積中心發(fā)育中-深湖相沉積體系，沉積充填了一套陸相斷陷湖盆地層，濱-淺湖相在其外圍呈環(huán)帶展布，以多方向、近物源為主要特征，其物源為斷陷周緣區(qū)塊的凸起區(qū)。但由于早期盆地內(nèi)部斷陷活動較強，致使研究區(qū)內(nèi)缺失該套地層。

早漸新世時期，盆地進入主裂陷期，受南海海盆發(fā)生北東向海底擴張影響[23-24]，盆地內(nèi)部斷裂活動加速，斷裂范圍擴大到盆地大部分范圍，在斷裂活動控制下盆地發(fā)生了首期快速沉降過程，此時研究區(qū)所在的松南低凸起構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶逐漸形成，研究區(qū)北部的松南凹陷、寶島凹陷和長昌凹陷聯(lián)通發(fā)育成一個凹陷。同時由于構(gòu)造運動全球海平面迅速抬升，瓊東南盆地內(nèi)部凹陷發(fā)生海侵作用，并沉積充填了崖城組海陸過渡相及半封閉淺海相地層，成為松南、寶島等凹陷內(nèi)重要烴源巖層段。

晚漸新世時期，由于印支地塊旋轉(zhuǎn)減慢，盆地內(nèi)部斷層活動減弱[23-25]，盆地進入斷拗轉(zhuǎn)換期。區(qū)內(nèi)斷層主要以繼承發(fā)育為主，沉積中心由斷裂根部轉(zhuǎn)移至凹陷中心，沉積充填了一套由海陸過渡相演化為以淺海相為主的陵水組地層，該套地層自下往上呈現(xiàn)粗-細-粗的沉積旋回，主要發(fā)育自生自儲型和下生上儲型油氣藏。

2.2.2 新近系盆地拗陷期

中新世時期，隨著印支板塊運動間歇期的到來[23-25]，盆地內(nèi)部構(gòu)造沉—積演化也進入典型的裂后拗陷期。斷裂活動性明顯減弱，逐漸發(fā)展成為隱伏斷層。沉積充填逐步向開闊淺海相和半深海相轉(zhuǎn)化，沉積物以泥巖為主，物源主要來自北西向單方向物源。

上新世以來，由于南海海底擴張作用停止，且地慢熱激活產(chǎn)生的垂向動力，促使玄武巖火山活動發(fā)育并導(dǎo)致海底沉降加速[26]，盆地完全進入拗陷期，發(fā)育了一套完善的陸架-陸坡沉積體系，并快速沉積一套屬于上新世和第四系的厚層泥巖地層(圖6)。

2.3 研究區(qū)新生代構(gòu)造-沉積演化特征研究

由于構(gòu)造背景的差異，必然在橫向上控制沉積作用的分異，尤其表現(xiàn)在沉積地層厚度和地層結(jié)構(gòu)兩大方面的差異，由構(gòu)造運動產(chǎn)生的古隆起和古凹陷區(qū)地層的沉積厚度相差很大，一般在數(shù)百米，研究區(qū)西南部甚至在1 000 m以上；地層結(jié)構(gòu)差異主要表現(xiàn)在古隆起區(qū)主要以淺水沉積為主，海侵時期沉積地層厚度相對較大，而凹陷區(qū)多以深水沉積為主，海退時期沉積厚度相對較大。通過對研究區(qū)構(gòu)造-沉積演化與沉積相特征綜合分析，研究認為研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造-沉積分異特征具體表現(xiàn)為以下兩點：①構(gòu)造對沉積的控制作用，瓊東南盆地松南區(qū)塊新生代沉積演化是在古南海消亡與新南海擴張導(dǎo)致盆地持續(xù)沉降的構(gòu)造背景下完成的，且研究區(qū)內(nèi)多次構(gòu)造運動對沉積環(huán)境影響劇烈，研究區(qū)在新生代古近系時期斷裂格架控制下形成多隆多凹的構(gòu)造格局，為沉積提供了容納空間，同時也對沉積樣式與儲層分布具有一定的控制作用；②沉積對構(gòu)造的改造作用，新近系及第四系由于受熱沉降及早期斷陷形成的沉積地貌環(huán)境影響，研究區(qū)地層差異壓實程度不一，致使區(qū)內(nèi)很多斷裂重新活動，產(chǎn)生一系列北東-南西向大型滑脫斷裂，形成“階狀構(gòu)造” ，由于沉積壓實作用地層向下滑動，于階狀構(gòu)造前形成一系列的“滑塌槽”、“壓力脊”等特征構(gòu)造。瓊東南盆地深水區(qū)松南區(qū)塊構(gòu)造運動對沉積作用具有控制作用，可為沉積提供容納空間，同時由于沉積差異壓實亦可造成斷裂的重新活動，進而對研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造進行改造。

3 研究區(qū)沉積相特征研究

瓊東南盆地深水區(qū)松南區(qū)塊崖城組沉積期以填平補齊為特征，主要發(fā)育近物源的扇三角洲-淺海陸棚沉積體系，物源主要來自松南低凸起和南部隆起剝蝕區(qū)；陵水組-梅山組沉積期，由于構(gòu)造沉降疊加全球海平面上升，海侵擴大，研究區(qū)主要發(fā)育淺海陸棚沉積。均方根振幅(RMS Amplitude)是將振幅平方的平均值開平方。由于振幅值在平均前進行了平方運算，因此，它對特別大的振幅非常敏感，可用于識別振幅異?；蛎枋鰧有?，追蹤地層地震異常等(如三角洲、河道及含氣砂巖引起的振幅異常，區(qū)分整合沉積物、丘狀沉積物、雜亂的沉積物等)。因此，可將均方根振幅屬性用于沉積相描述。圖7為研究區(qū)崖城組均方根振幅屬性圖(時窗為T70-T100之間)，由圖7可見研究區(qū)內(nèi)存在多物源和多個沉積體系，且各沉積體系之間也有可能出現(xiàn)相互疊置現(xiàn)象。

圖7 研究區(qū)崖城組沉積體系(底圖為均方根振幅屬性圖)

3.1 扇三角洲

瓊東南盆地松南區(qū)塊于研究區(qū)內(nèi)古近系崖城組沉積時期發(fā)育扇三角洲-淺海陸棚沉積體系。扇三角洲是指由沖積扇作為物源，在活動的扇體與穩(wěn)定的水體交界地帶沉積的沿岸沉積體系，可劃分出扇三角洲平原、扇三角洲前緣和前扇三角洲等三個亞相。

扇三角洲平原是扇三角洲的陸上部分，屬于沖積扇扇中-扇緣沉積，其沉積主要分布于研究區(qū)西南部以及YL-A井周緣等相對高勢區(qū)，且YL-A井鉆遇該套沉積，通過鉆井巖芯觀察可識別出砂礫質(zhì)沉積為主的分流河道和以泥質(zhì)沉積為主的分流河道間兩個沉積微相(圖7)。分流河道沖積扇扇面上的辮狀河道，其特點為顆粒粒度較粗，如礫石、粗砂等。研究區(qū)YL-A井崖城組分流河道巖性以砂礫巖為主要構(gòu)成部分，其主要成分為石英、長石等，次要成分為礫石、花崗巖碎屑等，次圓-次棱，分選性較差，可見棱角狀(圖5)。YL-A井崖城組分流河道間巖性則主要為泥巖，夾細砂巖薄層。

扇三角洲前緣和前扇三角洲都位于海平面以下，其中扇三角洲前緣為扇三角洲沉積主體部分，砂體較為發(fā)育，其粒度與扇三角洲平原相比存在明顯變細的特征，于研究區(qū)西南部可見分布，由地震相分析可知其地震反射特征為席狀外形、楔形外形等，中頻、弱振幅、連續(xù)性較差。前扇三角洲則處于扇三角洲向淺海陸棚方向最前端，是扇三角洲向淺海陸棚的過渡帶，其巖性主要為泥巖夾薄層砂巖，研究區(qū)內(nèi)西側(cè)偶見分布，其地震相特征表現(xiàn)為席狀反射、亞平行結(jié)構(gòu)、低頻、弱振幅、不連續(xù)等。

3.2 淺海

淺海位于浪基面之下，從前扇三角洲到陸坡內(nèi)邊緣的陸架區(qū)，地形平坦開闊，水深可由數(shù)十米至二百米左右。巖性主要以灰?guī)r和泥巖為主。淺海沉積相可劃分出陸棚和混積陸棚等亞相。研究區(qū)內(nèi)新生代古近系崖城組發(fā)育扇三角洲-淺海陸棚沉積體系，至陵水組、三亞組和梅山組沉積時期則大面積分布淺海陸棚沉積體系。

陸棚可分為內(nèi)陸棚和外陸棚兩種:①陸表海為海侵淹沒的陸地，分布與大陸內(nèi)，以大陸型地殼為基底；②陸緣海，從濱海浪基面至水深三百余米處，分布在大陸邊緣，基底屬大陸—大洋型地殼過渡帶。顯而易見，研究區(qū)內(nèi)陸棚屬于內(nèi)陸棚，YL-A井三亞組、梅山組沉積了大套灰色泥巖，灰質(zhì)較多，局部含有粉砂質(zhì)，發(fā)育陸棚泥微相。

4 扇三角洲沉積模式

通過對研究區(qū)內(nèi)YL-A井單井沉積相、剖面沉積相結(jié)合研究區(qū)地震資料等進行綜合分析，對瓊東南盆地松南區(qū)塊新生代沉積相特征加以高度概括及推廣，可進一步了解其空間組合及分布特征，并建立該區(qū)西南方向物源條件下扇三角洲沉積模式圖(圖8)。

圖8 研究區(qū)扇三角洲沉積模式圖

研究區(qū)新生代始新世時期在新南海第一期擴張的大地構(gòu)造背景之下，區(qū)內(nèi)逐漸開始隆起形成低凸起，至漸新世時期繼續(xù)受海侵影響，于研究區(qū)內(nèi)發(fā)育扇三角洲-淺海陸棚沉積體系(圖8)。由于搬運沉積物載負差異及水動力條件與沉積環(huán)境的影響，河道入海之后發(fā)育多條水下分流河道。研究區(qū)扇三角洲平原沉積物主要以砂礫巖為主，粒度較粗，主要成分為石英、長石等，磨圓分選性較差，多呈棱角狀；扇三角洲前緣則以砂體為主，其粒度相比于扇三角洲平原明顯變小，磨圓分選性亦較差；扇三角洲前緣巖性主要為泥巖夾薄層砂巖，磨圓分選性較好；至淺海陸棚沉積由于水動力減弱，研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育一套較厚泥巖沉積，磨圓好，分選性好。研究區(qū)內(nèi)古近系崖城組水下分流河道微相是扇三角洲中占比最大的微相類型，其在自然電位和自然伽馬曲線上表現(xiàn)為箱形特征，表明其垂向粒度基本均一，為短期快速沉積產(chǎn)物。該沉積模式圖能較直觀地展現(xiàn)研究區(qū)內(nèi)新生代扇三角洲沉積相扇體發(fā)育特征與各沉積微相發(fā)育位置等特點，對該區(qū)塊的下一步儲層預(yù)測及評價具有一定的指示意義。

5 結(jié)論

筆者通過對瓊東南盆地深水區(qū)松南低凸起新生代構(gòu)造沉積演化及沉積相特征研究分析，得出以下結(jié)論：

1)瓊東南盆地深水區(qū)松南低凸起新生代構(gòu)造演化，是在古南海消亡與新南海擴張導(dǎo)致盆地持續(xù)沉降的構(gòu)造背景下完成的，同時受南海海盆擴張的影響，研究區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育體系存在明顯的雙重構(gòu)造：①古近系裂陷期形成的階狀正斷體系；②新近系熱沉降期和第四系加速熱沉積期形成的大型滑塌正斷體系。研究區(qū)構(gòu)造運動對沉積具有控制作用，可為沉積作用提供容納空間，也對沉積樣式與儲層分布具有一定的控制作用；同時由于沉積差異壓實亦可造成斷層的重新活動，產(chǎn)生一系列北東-南西向大型滑脫斷裂，形成“階狀構(gòu)造”，進而對研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造進行再次改造。

2)通過對研究區(qū)內(nèi)測井、巖芯、地震等資料進行綜合研究，認為研究區(qū)新生代沉積體系大體可分為兩大類：①瓊東南盆地松南區(qū)塊古近系崖城組沉積時期主要為填平補齊階段，于研究區(qū)內(nèi)發(fā)育近物源的扇三角洲沉積體系；②古近系陵水組至新近系梅山組沉積時期，受全球海侵影響，海平面整體上升，研究區(qū)內(nèi)該時期主要發(fā)育淺海陸棚沉積體系。

3)通過對研究區(qū)內(nèi)YL-A井單井沉積相、剖面沉積相、研究區(qū)地震資料等進行綜合分析，建立了研究區(qū)西南方向物源條件下的扇三角洲沉積模式，該圖能較直觀地展現(xiàn)研究區(qū)內(nèi)新生代扇三角洲沉積相扇體發(fā)育特征與各沉積微相發(fā)育位置等特點，對該區(qū)油氣藏的進一步開發(fā)具有一定的借鑒。