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的晚白堊世-古近紀斷陷盆地，盆地可劃分為北部坳陷、中部隆起和南部坳陷3 個構造單元。南部坳陷包括3 個凸起5 個凹陷，共計8 個三級構造單元[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)到第四紀的碎屑巖地層。南五凹陷是整個南部坳陷沉積最厚的凹陷（中-新生界地層最大埋深達到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雜，（2）區(qū)域構造演化與油氣運移成藏之間關系不明確。對于南黃海盆地的構造、斷裂及演化，已經有許多學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上，結合新采集的高品質三維地震和區(qū)域已鉆井資料，通過地震解釋和地質綜合分析，對整個南五凹陷中-新生界構造特征、斷裂系統(tǒng)及構造演化進行了研究，并在此基礎上提出有利勘探區(qū)帶。

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

1 地質結構特征

南五凹陷總體呈南斷北超的箕狀斷陷格局，根據南五凹陷發(fā)育的幾條主要深大斷裂，又進一步將凹陷劃分為北部斜坡帶、中部洼陷帶2 個次級構造帶（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 個構造層，下構造層為晚白堊統(tǒng)泰州組，中構造層為古近系古新統(tǒng)阜寧組和始新統(tǒng)戴南組、三垛組，上構造層為新近系鹽城組和第四系東臺組。整個凹陷部分古新統(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 構造演化

南五凹陷自晚白堊世以來，主要經歷了斷陷和拗陷兩大構造演化階段。在斷陷階段，南黃海盆地經歷了四次區(qū)域構造運動，分別是晚白堊世的儀征運動、古新世末期的吳堡運動、早始新世末期的真武運動和始新世晚期的三垛運動[6-8]，演化上可以進一步分為斷陷早期和斷陷晚期。各構造期特征分述如下：

儀征運動之后，南五凹陷進入斷陷湖盆沉積階段，泰州組-阜寧組沉積時期，南五凹陷處于斷陷早期。隨著一級和二級斷裂的發(fā)育，整個南五凹陷構造格局開始形成。至阜寧組時期，斷陷作用增強，湖盆面積擴大，在這一時期發(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動，阜寧組頂部地層受到不同程度的剝蝕。

始新世時期，南五凹陷進入斷陷晚期，這一時期湖盆萎縮，由湖泊相轉為三角洲河流相沉積，進入箕狀斷陷發(fā)育階段，斷陷作用相較于早期更強烈。早始新世末期，發(fā)生以左旋走滑為特征的真武運動,這一時期在區(qū)域南北方向的拉張應力場作用下，主干斷裂活動劇烈，伴隨有大量張性斷層發(fā)育，在洼陷帶形成了復雜的花狀、Y 字形構造，局部形成構造反轉帶。整體上形成南斷北超復式箕狀盆地結構。晚始新世時期，南黃海盆地發(fā)生以地層擠壓抬升為主的三垛運動，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。三垛運動之后中新世至現今屬于拗陷階段，這一時期南五凹陷結束了斷陷盆地演化階段，沒有發(fā)生大規(guī)模的構造運動，大多數斷裂停止活動，只有少數規(guī)模較大的斷裂如南五凹陷南斷裂依然在活動，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，整體構造格局最終定型。

3 斷裂特征

南五凹陷中-新生界經歷了多期次的構造活動，具有較為復雜的斷裂系統(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 方向為主，同時伴隨有EW 和NE 兩組走向，具有成帶成片發(fā)育的特點。

斷陷早期主要是泰州組-阜寧組沉積時期，這一時期主要發(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，這期斷裂多數具有持續(xù)活動性，其規(guī)模較大。

斷陷晚期主要為戴南組-三垛組沉積時期，這一時期主要發(fā)育張扭性斷裂，斷裂走向以近EW向為主，主要分布于洼陷帶。這一時期斷裂數量較多，但多為小斷裂，部分斷裂在早期基礎上繼承性發(fā)育，使得整個凹陷的構造特征復雜化。

3.2 斷裂分級

根據斷裂對構造格局、地層沉積形成所起的控制作用，以及斷裂的斷距規(guī)模、活動時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級別（圖4）。

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

一級斷裂：主要為控凹邊界斷裂，其斷距最大、平面延伸長度最遠（可達數十公里）、活動期次時間最長。一級斷裂對凹陷結構及地層沉積起主要控制作用。整個南五凹陷發(fā)育唯一的一條一級斷裂是最南端的邊界斷裂，命名為南五凹陷南斷裂。

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

三級斷裂：控制局部構造的斷裂，其規(guī)模、平面延伸距離中等、活動時間短。三級斷裂對地層沉積的控制作用較弱，這些斷裂進一步分割各個區(qū)帶，對南五凹陷發(fā)育的斷塊、斷背斜、斷鼻等多類型圈閉起控制作用。

四級斷裂：主要是對構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、活動時間最短。四級斷裂大多發(fā)育于斷陷晚期，數量眾多，這些小斷裂大多數發(fā)育于洼陷帶，使整個洼陷帶的構造更加復雜化。

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Y 字等組合樣式（圖5）。其中，F1 和F2 走向為EW 向，控制了中部洼陷帶和北部斜坡帶的分界。F3 走向為NEE 向，控制北部斜坡帶在北部與凸起區(qū)的分界，F4 和F5 走向為NW 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 方向的拉張應力作用，斷裂走向主要是NW 向和NE 向，其中大斷裂這一時期開始發(fā)育并持續(xù)活動，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)時期進入斷陷晚期，這一時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、復式Y 字形組合樣式，集中分布中部洼陷帶，走向以近EW 向為主，斷裂數量較多。

3.4 斷裂活動

斷層在不同時期活動的強度可以由斷層活動速率反映。斷層活動速率是指地層單元在一定時期內，斷裂活動形成的落差與相應沉積時間的比值。

南五凹陷南斷裂屬于大型同沉積斷裂，長期持續(xù)活動，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)計斷距在平面上的變化特征。從斷距分布統(tǒng)計上看（圖6），南斷裂中部斷距大，向兩端逐漸減小?？傮w斷距基本都達到3 000 m，中部斷距最大達到5 000 m 以上，斷距最大處正對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

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

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

4 局部構造特征

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

1 號構造帶位于凹陷西部，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，圈閉數量較多且面積較大。構造帶走向近南北向，垂直于主控斷層方向。

2 號構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，分布數量相對較少。

3 號構造帶位于凹陷東部，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，圈閉數量較多，面積較大，構造帶走向近北北東向。

構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，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，構造圈閉就越發(fā)育。

5 有利勘探區(qū)帶

周邊已鉆井證實了泰州組上段、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。整個南五凹陷發(fā)育三套儲蓋組合，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和四級斷裂，缺乏深大斷裂作為油氣向上運移的條件。而在北部斜坡帶集中發(fā)育了數條控帶的二級斷裂，可作為有效疏導油氣的通道，同時受這些斷裂控制，形成了斷階狀分布的斷鼻、斷塊圈閉構造，斜坡帶成為油氣聚集成藏的有利區(qū)帶。

經綜合分析認為，北部斜坡帶是南五凹陷油氣運移、聚集成藏的有利目標區(qū)，其主要依據如下：（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輸通道；（2）在斜坡帶斷階狀構造背景下發(fā)育的數個斷塊、斷鼻狀構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今一直處于生排烴階段，此時南五凹陷大規(guī)模構造運動已結束，圈閉構造已成型，油氣可沿深大斷裂向上運移，遇到砂體及小斷裂可側向運移，在泰州組一段、阜寧組一段、阜寧組三段和戴南組儲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 個次級構造單元，經歷了斷陷和拗陷兩個大的構造演化階段，三垛運動之后構造格局基本定型。

（2）南五凹陷發(fā)育兩期、三組正斷裂，按發(fā)育規(guī)模分為四個級別，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)育一系列構造圈閉。東西方向根據控圈斷裂的特征，可分3 個圈閉發(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，其中深大斷裂的發(fā)育是油氣輸導的關鍵因素，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。