蔣 彥

（中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120）

南黃海盆地是發(fā)育于蘇魯造山帶南側(cè)的晚白堊世-古近紀(jì)斷陷盆地，盆地可劃分為北部坳陷、中部隆起和南部坳陷3 個(gè)構(gòu)造單元。南部坳陷包括3 個(gè)凸起5 個(gè)凹陷，共計(jì)8 個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元[1-3]（圖1）。南五凹陷位于南部坳陷的南端，面積1 459.7 km2，沉積了從上白堊統(tǒng)到第四紀(jì)的碎屑巖地層。南五凹陷是整個(gè)南部坳陷沉積最厚的凹陷（中-新生界地層最大埋深達(dá)到8 000 m），具有良好的勘探潛力，是南黃海中新生代盆地最有利的成藏區(qū)域之一。南黃海盆地近幾十年的勘探歷程中，尚未取得工業(yè)油氣流的突破。制約其取得突破的原因主要包括：（1）斷裂體系發(fā)育及演化特征較為復(fù)雜，（2）區(qū)域構(gòu)造演化與油氣運(yùn)移成藏之間關(guān)系不明確。對(duì)于南黃海盆地的構(gòu)造、斷裂及演化，已經(jīng)有許多學(xué)者做過較為充分的系統(tǒng)性研究。本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合新采集的高品質(zhì)三維地震和區(qū)域已鉆井資料，通過地震解釋和地質(zhì)綜合分析，對(duì)整個(gè)南五凹陷中-新生界構(gòu)造特征、斷裂系統(tǒng)及構(gòu)造演化進(jìn)行了研究，并在此基礎(chǔ)上提出有利勘探區(qū)帶。

圖1 南五凹陷位置圖Fig.1 Location map of Nanwu Sag

1 地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

南五凹陷總體呈南斷北超的箕狀斷陷格局，根據(jù)南五凹陷發(fā)育的幾條主要深大斷裂，又進(jìn)一步將凹陷劃分為北部斜坡帶、中部洼陷帶2 個(gè)次級(jí)構(gòu)造帶（圖2）。

圖2 南五凹陷地貌圖Fig.2 Geomorphological map of Nanwu Sag

南黃海南五凹陷已鉆的4 口井及周邊已鉆井，揭示了凹陷的地層沉積充填特征，中-新生界自下而上依次發(fā)育3 個(gè)構(gòu)造層，下構(gòu)造層為晚白堊統(tǒng)泰州組，中構(gòu)造層為古近系古新統(tǒng)阜寧組和始新統(tǒng)戴南組、三垛組，上構(gòu)造層為新近系鹽城組和第四系東臺(tái)組。整個(gè)凹陷部分古新統(tǒng)和全部漸新統(tǒng)地層缺失（圖3）[4-5]。

圖3 南五凹陷沉積地層圖Fig.3 Sedimentary stratigraphic map of Nanwu Sag

2 構(gòu)造演化

南五凹陷自晚白堊世以來，主要經(jīng)歷了斷陷和拗陷兩大構(gòu)造演化階段。在斷陷階段，南黃海盆地經(jīng)歷了四次區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，分別是晚白堊世的儀征運(yùn)動(dòng)、古新世末期的吳堡運(yùn)動(dòng)、早始新世末期的真武運(yùn)動(dòng)和始新世晚期的三垛運(yùn)動(dòng)[6-8]，演化上可以進(jìn)一步分為斷陷早期和斷陷晚期。各構(gòu)造期特征分述如下：

儀征運(yùn)動(dòng)之后，南五凹陷進(jìn)入斷陷湖盆沉積階段，泰州組-阜寧組沉積時(shí)期，南五凹陷處于斷陷早期。隨著一級(jí)和二級(jí)斷裂的發(fā)育，整個(gè)南五凹陷構(gòu)造格局開始形成。至阜寧組時(shí)期，斷陷作用增強(qiáng)，湖盆面積擴(kuò)大，在這一時(shí)期發(fā)育深湖相烴源巖。古新世末期發(fā)生了地層翹傾為主的吳堡運(yùn)動(dòng)，阜寧組頂部地層受到不同程度的剝蝕。

始新世時(shí)期，南五凹陷進(jìn)入斷陷晚期，這一時(shí)期湖盆萎縮，由湖泊相轉(zhuǎn)為三角洲河流相沉積，進(jìn)入箕狀斷陷發(fā)育階段，斷陷作用相較于早期更強(qiáng)烈。早始新世末期，發(fā)生以左旋走滑為特征的真武運(yùn)動(dòng),這一時(shí)期在區(qū)域南北方向的拉張應(yīng)力場作用下，主干斷裂活動(dòng)劇烈，伴隨有大量張性斷層發(fā)育，在洼陷帶形成了復(fù)雜的花狀、Y 字形構(gòu)造，局部形成構(gòu)造反轉(zhuǎn)帶。整體上形成南斷北超復(fù)式箕狀盆地結(jié)構(gòu)。晚始新世時(shí)期，南黃海盆地發(fā)生以地層擠壓抬升為主的三垛運(yùn)動(dòng)，凹陷發(fā)生整體抬升。漸新統(tǒng)地層缺失，三垛組頂部遭受剝蝕，形成大的區(qū)域不整合界面T2

0。三垛運(yùn)動(dòng)之后中新世至現(xiàn)今屬于拗陷階段，這一時(shí)期南五凹陷結(jié)束了斷陷盆地演化階段，沒有發(fā)生大規(guī)模的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，大多數(shù)斷裂停止活動(dòng)，只有少數(shù)規(guī)模較大的斷裂如南五凹陷南斷裂依然在活動(dòng)，斷裂生長速率減緩直至停止發(fā)育。南五凹陷以整體熱沉降為主，鹽城組和第四系地層水平等厚沉積，整體構(gòu)造格局最終定型。

3 斷裂特征

南五凹陷中-新生界經(jīng)歷了多期次的構(gòu)造活動(dòng)，具有較為復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)。

3.1 斷裂期次

自晚白堊世開始，南黃海盆地進(jìn)入斷陷演化階段，主要發(fā)育兩期（斷陷早期、斷陷晚期）共三組正斷裂，斷裂走向以NW 方向?yàn)橹?，同時(shí)伴隨有EW 和NE 兩組走向，具有成帶成片發(fā)育的特點(diǎn)。

斷陷早期主要是泰州組-阜寧組沉積時(shí)期，這一時(shí)期主要發(fā)育扭張性斷裂，具有東西分塊的特征，凹陷西部斷裂走向多為近EW 向，東部的斷裂走向多為近NW 向，這期斷裂多數(shù)具有持續(xù)活動(dòng)性，其規(guī)模較大。

斷陷晚期主要為戴南組-三垛組沉積時(shí)期，這一時(shí)期主要發(fā)育張扭性斷裂，斷裂走向以近EW向?yàn)橹鳎饕植加谕菹輲?。這一時(shí)期斷裂數(shù)量較多，但多為小斷裂，部分?jǐn)嗔言谠缙诨A(chǔ)上繼承性發(fā)育，使得整個(gè)凹陷的構(gòu)造特征復(fù)雜化。

3.2 斷裂分級(jí)

根據(jù)斷裂對(duì)構(gòu)造格局、地層沉積形成所起的控制作用，以及斷裂的斷距規(guī)模、活動(dòng)時(shí)間及延伸長度等因素，可將南五凹陷斷陷期發(fā)育的斷裂劃分為四個(gè)級(jí)別（圖4）。

圖4 南五凹陷斷裂及構(gòu)造圈閉分布圖Fig.4 Distribution map of faults and structural traps in Nanwu Sag

一級(jí)斷裂：主要為控凹邊界斷裂，其斷距最大、平面延伸長度最遠(yuǎn)（可達(dá)數(shù)十公里）、活動(dòng)期次時(shí)間最長。一級(jí)斷裂對(duì)凹陷結(jié)構(gòu)及地層沉積起主要控制作用。整個(gè)南五凹陷發(fā)育唯一的一條一級(jí)斷裂是最南端的邊界斷裂，命名為南五凹陷南斷裂。

二級(jí)斷裂：控制南五凹陷各個(gè)區(qū)帶的斷裂，其規(guī)模較大，平面延伸中等（一般在十幾公里）、活動(dòng)時(shí)間較長。南五凹陷發(fā)育五條二級(jí)斷裂（編號(hào)F1～F5），分別控制洼陷帶、斜坡帶、凸起帶的邊界。

三級(jí)斷裂：控制局部構(gòu)造的斷裂，其規(guī)模、平面延伸距離中等、活動(dòng)時(shí)間短。三級(jí)斷裂對(duì)地層沉積的控制作用較弱，這些斷裂進(jìn)一步分割各個(gè)區(qū)帶，對(duì)南五凹陷發(fā)育的斷塊、斷背斜、斷鼻等多類型圈閉起控制作用。

四級(jí)斷裂：主要是對(duì)構(gòu)造和沉積均不起控制作用的層間小斷裂，其規(guī)模小、斷距小、延伸長度短、活動(dòng)時(shí)間最短。四級(jí)斷裂大多發(fā)育于斷陷晚期，數(shù)量眾多，這些小斷裂大多數(shù)發(fā)育于洼陷帶，使整個(gè)洼陷帶的構(gòu)造更加復(fù)雜化。

3.3 斷裂組合樣式

南五凹陷斷裂有多種組合樣式。在平面上，主干斷裂與其伴生斷裂的組合樣式有平行狀、梳子狀、雁列狀等（圖4）。剖面上斷裂主要有斷階狀、花狀、多級(jí)Y 字等組合樣式（圖5）。其中，F(xiàn)1 和F2 走向?yàn)镋W 向，控制了中部洼陷帶和北部斜坡帶的分界。F3 走向?yàn)镹EE 向，控制北部斜坡帶在北部與凸起區(qū)的分界，F(xiàn)4 和F5 走向?yàn)镹W 向，控制了斜坡帶東部與凸起區(qū)的分界。

圖5 南五凹陷近南北向斷裂樣式剖面（剖面位置見圖4A-A′）Fig.5 Near-N-S fracture style section of Nanwu Sag (see Fig.4 A-A′ for profile location)

斷陷早期發(fā)育的斷裂以斷階狀為主，伴隨有掃帚狀和樹枝狀。受到NE 方向的拉張應(yīng)力作用，斷裂走向主要是NW 向和NE 向，其中大斷裂這一時(shí)期開始發(fā)育并持續(xù)活動(dòng)，這些斷裂控制了北部斜坡帶和中部洼陷帶的形成。

始新統(tǒng)時(shí)期進(jìn)入斷陷晚期，這一時(shí)期南黃海盆地主要受到近南北方向的拉張作用，凹陷中部發(fā)育大量的小規(guī)模張性斷裂，在剖面上多為花狀、復(fù)式Y(jié) 字形組合樣式，集中分布中部洼陷帶，走向以近EW 向?yàn)橹?，斷裂?shù)量較多。

3.4 斷裂活動(dòng)

斷層在不同時(shí)期活動(dòng)的強(qiáng)度可以由斷層活動(dòng)速率反映。斷層活動(dòng)速率是指地層單元在一定時(shí)期內(nèi)，斷裂活動(dòng)形成的落差與相應(yīng)沉積時(shí)間的比值。

南五凹陷南斷裂屬于大型同沉積斷裂，長期持續(xù)活動(dòng)，斷距規(guī)模大。本次研究選取6 條垂直于該斷層的地震剖面，統(tǒng)計(jì)斷距在平面上的變化特征。從斷距分布統(tǒng)計(jì)上看（圖6），南斷裂中部斷距大，向兩端逐漸減小?？傮w斷距基本都達(dá)到3 000 m，中部斷距最大達(dá)到5 000 m 以上，斷距最大處正對(duì)南五凹陷的沉積中心。

圖6 斷距柱狀分布圖Fig.6 Column distribution diagram of fault distance

結(jié)合斷層活動(dòng)速率分析（圖7），南五凹陷的主要斷裂在泰州組時(shí)期已經(jīng)開始活動(dòng)，阜寧組及戴南組時(shí)期活動(dòng)強(qiáng)度大，這一時(shí)期屬于斷陷構(gòu)造活動(dòng)的高峰期。此時(shí)盆地拉張規(guī)模大，沉積厚度大。三垛組時(shí)期斷裂生長速率開始下降，三垛運(yùn)動(dòng)之后的中新世開始進(jìn)入拗陷期，二級(jí)斷裂停止發(fā)育，南五凹陷南斷裂作為一級(jí)斷裂，其活動(dòng)速率也大幅下降，并逐漸停止活動(dòng)。

圖7 主要斷層活動(dòng)速率分布圖Fig.7 Activity rate distribution of major faults

4 局部構(gòu)造特征

在區(qū)域性伸展拉張作用的影響下，南五凹陷發(fā)育了一系列構(gòu)造圈閉，主要是伴隨斷層形成的斷塊及斷鼻構(gòu)造。受古地貌及始新世時(shí)期的近南北向張扭應(yīng)力影響，構(gòu)造圈閉在平面上有成帶分布的特征，不同時(shí)期圈閉上下具有疊合性。南五凹陷縱向上可劃分為3 個(gè)局部構(gòu)造帶，自西向東排列（圖4）。

1 號(hào)構(gòu)造帶位于凹陷西部，主要受凹陷西部近東西向一組斷層F1、F3 及其伴生斷層控制，圈閉類型主要是斷鼻，圈閉數(shù)量較多且面積較大。構(gòu)造帶走向近南北向，垂直于主控?cái)鄬臃较颉?/p>

2 號(hào)構(gòu)造帶位于南五凹陷中部，集中在斜坡帶東西、北西走向兩組斷層的生長連接處，圈閉類型主要是斷塊，分布數(shù)量相對(duì)較少。

3 號(hào)構(gòu)造帶位于凹陷東部，受近北西向及東西向一組斷層F2、F4、F5 及其伴生斷層控制，圈閉類型主要斷鼻及斷塊，圈閉數(shù)量較多，面積較大，構(gòu)造帶走向近北北東向。

構(gòu)造圈閉的分布特征與南五凹陷區(qū)域性伸展拉張作用相關(guān)，其形態(tài)及規(guī)模受斷裂影響明顯。斷裂規(guī)模大的區(qū)域，構(gòu)造圈閉就越發(fā)育。

5 有利勘探區(qū)帶

周邊已鉆井證實(shí)了泰州組上段、阜寧組二段和四段發(fā)育的深湖相泥巖可作為主力烴源巖，戴南組泥巖為次要烴源巖。整個(gè)南五凹陷發(fā)育三套儲(chǔ)蓋組合，下組合為泰州組，中組合為阜寧組，上組合為戴南組。泰州組下段、阜寧組一段和三段及戴南組砂體發(fā)育，同時(shí)戴南組和阜寧組四段的泥巖可作為南五凹陷的區(qū)域蓋層[9-10]。

洼陷帶是整個(gè)南五凹陷的地層沉降排烴中心，但是洼陷帶的斷裂更多是斷陷晚期形成的三級(jí)和四級(jí)斷裂，缺乏深大斷裂作為油氣向上運(yùn)移的條件。而在北部斜坡帶集中發(fā)育了數(shù)條控帶的二級(jí)斷裂，可作為有效疏導(dǎo)油氣的通道，同時(shí)受這些斷裂控制，形成了斷階狀分布的斷鼻、斷塊圈閉構(gòu)造，斜坡帶成為油氣聚集成藏的有利區(qū)帶。

經(jīng)綜合分析認(rèn)為，北部斜坡帶是南五凹陷油氣運(yùn)移、聚集成藏的有利目標(biāo)區(qū)，其主要依據(jù)如下：（1）在斜坡帶上主要的深大斷裂發(fā)育，可作為有效的油源運(yùn)輸通道；（2）在斜坡帶斷階狀構(gòu)造背景下發(fā)育的數(shù)個(gè)斷塊、斷鼻狀構(gòu)造可以形成油氣聚集的良好圈閉；（3）在南五凹陷的洼陷中心，上白堊統(tǒng)泰州組和古新統(tǒng)阜寧組烴源巖從始新世末期至現(xiàn)今一直處于生排烴階段，此時(shí)南五凹陷大規(guī)模構(gòu)造運(yùn)動(dòng)已結(jié)束，圈閉構(gòu)造已成型，油氣可沿深大斷裂向上運(yùn)移，遇到砂體及小斷裂可側(cè)向運(yùn)移，在泰州組一段、阜寧組一段、阜寧組三段和戴南組儲(chǔ)集物性較好的圈閉中聚集成藏（圖8）。

圖8 南五凹陷油氣成藏模式圖Fig.8 Pattern of hydrocarbon accumulation in Nanwu Sag

6 結(jié)論

（1）南五凹陷是中新生界發(fā)育的斷陷盆地，可劃分為北部斜坡帶和中部洼陷帶2 個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，經(jīng)歷了斷陷和拗陷兩個(gè)大的構(gòu)造演化階段，三垛運(yùn)動(dòng)之后構(gòu)造格局基本定型。

（2）南五凹陷發(fā)育兩期、三組正斷裂，按發(fā)育規(guī)模分為四個(gè)級(jí)別，斷裂組合樣式有斷階狀、似花狀、Y 字狀等，受斷裂作用的控制發(fā)育一系列構(gòu)造圈閉。東西方向根據(jù)控圈斷裂的特征，可分3 個(gè)圈閉發(fā)育帶，以斷鼻、斷塊圈閉為主，圈閉因斷而生，斷裂規(guī)模越大，圈閉越發(fā)育。

（3）南五凹陷油氣成藏具有近源近斷成藏的特點(diǎn)，其中深大斷裂的發(fā)育是油氣輸導(dǎo)的關(guān)鍵因素，其中北部斜坡帶深大斷裂發(fā)育、圈閉條件好，為南五凹陷有利成藏區(qū)帶。