李 俊

(西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，西安 710069)

目前在油氣勘探中，人們?cè)絹?lái)越注重對(duì)富烴凹陷的研究.筆者認(rèn)為對(duì)富烴凹陷的研究既要著眼于富烴凹陷沉積、地球化學(xué)研究，又不能脫離其形成的構(gòu)造條件，其有機(jī)融合，相互匹配，才能更好地論證富烴凹陷形成的充分必要條件，從而合理地判識(shí)富烴凹陷形成的主控因素，為預(yù)測(cè)潛在富烴凹陷提供依據(jù)，指導(dǎo)油氣勘探.基于以上思考，筆者在探討富烴凹陷形成條件或主控因素時(shí)，對(duì)凹陷形成的熱背景和其熱演化過(guò)程給以足夠的重視，從烴源巖形成的物質(zhì)基礎(chǔ)、熱演化等方面展開(kāi)討論.重點(diǎn)解剖南海珠江口盆地富烴凹陷中的惠州凹陷，進(jìn)而討論源-熱特征對(duì)富烴凹陷形成的控制作用.

1 地質(zhì)概況

珠江口盆地在地理位置上位于中國(guó)的南海北部地區(qū)，東部以臺(tái)灣為邊界，西部以海南為邊界，地處大陸架和陸坡邊緣，總面積達(dá)到17.5萬(wàn)km2，該地區(qū)是中國(guó)沿海地帶最大的含油氣盆地.珠江口盆地位于華南大陸的南部邊緣，在圖上可以明顯的看到處于太平洋板塊、印度洋板塊以及歐亞板塊的交匯地帶，根據(jù)大陸動(dòng)力學(xué)的相關(guān)背景，該地區(qū)在復(fù)雜的褶皺基底上構(gòu)建出新生代的含油氣盆地.珠江口盆地在構(gòu)造格局上具有東西分塊和南北分帶的特點(diǎn)，其中又劃分為“三隆夾兩坳”5個(gè)構(gòu)造單元：北部隆起帶、北部坳陷帶、中央隆起帶、南部坳陷帶、南部隆起帶(圖1).惠州凹陷是盆地內(nèi)重要的富烴凹陷，其位于珠Ⅰ坳陷內(nèi)，北靠北部斷階帶，南達(dá)中央隆起帶的東沙隆起，東西分別與惠陸低凸起和西江凹陷相臨，呈北東走向，面積約1×104km2，基底最大埋深近10 000 m.

圖1 珠江口盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭D

2 富烴凹陷烴源巖特征

2.1 烴源巖的發(fā)育特征及展布

珠江口盆地主要發(fā)育兩套烴源巖層，其一是始新統(tǒng)文昌組烴源巖，其二是古近系漸新統(tǒng)恩平組烴源巖.

文昌組烴源巖以泥巖、砂巖為主，沉積環(huán)境以還原性的中深湖相環(huán)境為主，有機(jī)質(zhì)類型主要是Ⅰ-Ⅱ1型，部分為Ⅱ2型，成熟度演化階段為成熟-高成熟階段，以生油為主，是盆地內(nèi)部主力烴源巖.

恩平組烴源巖巖性主要是深灰色泥巖、砂礫巖互層，并夾有部分煤層分布，沉積環(huán)境為弱氧化的湖沼-濱淺湖環(huán)境，干酪根類型以Ⅱ2-Ⅲ型為主，少量為Ⅱ1型，成熟度演化階段處于中等成熟-成熟演化階段，油氣兼生，是盆地內(nèi)重要烴源巖層.

2.2 烴源巖地球化學(xué)特征

2.2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

北部灣盆地的潿西南凹陷是盆地的富烴凹陷，流沙港組二段是凹陷最為重要的烴源巖.相比較流一段和流三段，流二段的有機(jī)質(zhì)豐度最高，具有較高的生烴潛力和有機(jī)碳含量.

珠江口盆地珠一坳陷、珠三坳陷是盆地內(nèi)已證實(shí)的富生烴坳陷.目前已鉆遇的文昌組的烴源巖地區(qū)主要有惠州凹陷、西江凹陷、恩平凹陷、陸豐凹陷和文昌A、B、C凹陷等，根據(jù)已有的有機(jī)質(zhì)豐度統(tǒng)計(jì)資料，文昌C凹陷烴源巖具有最高的有機(jī)碳含量生烴潛量，是較好的烴源巖.而惠州凹陷所顯示出的TOC含量及生烴潛量相對(duì)較低，屬于中等烴源巖.

已鉆遇的恩平組烴源巖地區(qū)主要包括惠州凹陷、西江凹陷、恩平凹陷、陸豐凹陷和文昌A、B凹陷.總體來(lái)說(shuō)，恩平組烴源巖有機(jī)碳含量和生烴潛量等各項(xiàng)有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)均偏低于文昌組烴源巖.這表明文昌組烴源巖的生烴能力強(qiáng)于恩平組烴源巖.恩平組的惠州富烴凹陷相對(duì)其他凹陷來(lái)講，具有較高的TOC和S1+S2，屬中等-好烴源巖.

綜合以上分析，文昌組和恩平組的兩個(gè)富烴凹陷：惠州凹陷和文昌凹陷，其烴源巖的總有機(jī)碳含量(TOC)和生烴潛量(S1+S2)有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)都不高，甚至沒(méi)有達(dá)到優(yōu)質(zhì)烴源巖的下限，但所在地區(qū)卻極其富烴(圖2).結(jié)果表明，目前的富烴凹陷并非所有條件都最優(yōu)，控制凹陷富烴的因素可能還有其他.

圖2 珠江口盆地文昌恩平組各凹陷有機(jī)質(zhì)豐度

2.2.2 有機(jī)質(zhì)成熟度和類型

烴源巖有機(jī)質(zhì)類型控制了其生烴潛力的大小和有機(jī)質(zhì)熱演化產(chǎn)物類型.珠江口盆地文昌組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為I-II1型，部分為II2型，以生成石油為主；恩平組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型則主要是II2-Ⅲ型，油氣兼生.其中惠州凹陷與文昌B凹陷文昌組主要為I-II1型有機(jī)質(zhì)，為優(yōu)質(zhì)烴源巖；恩平凹陷和文昌A凹陷主要為II2-Ⅲ型有機(jī)質(zhì)，為中等烴源巖.

鏡質(zhì)體反射率Ro和Tmax都能反映烴源巖的演化程度，且隨著深度的增加而增大.Ro數(shù)據(jù)表明：文昌組4個(gè)樣品處于低成熟階段;恩平組26個(gè)樣品處于中成熟階段；最高熱解峰溫(Tmax)反映的烴源巖演化程度與鏡質(zhì)體反射率(Ro)基本一致，文昌組處于低成熟階段，恩平組大部分處于中成熟階段，部分處于低成熟階段.由Ro數(shù)據(jù)可知，珠一坳陷古近系烴源巖埋深達(dá)到3 200 m左右，Ro進(jìn)入生烴門限值0.5%;而Tmax數(shù)據(jù)顯示，埋深在3 000 m左右烴源巖成熟，二者相差不大.

2.3 沉降速率和斷層活動(dòng)速率對(duì)烴源巖發(fā)育的影響

前人研究表明富烴凹陷在形成時(shí)期具有較高的沉降速率，基底埋深較大，裂陷期的沉積充填一般可達(dá)3～8 km左右，能夠很好的保證烴源巖形成深凹陷和半深湖的沉積環(huán)境[1].而較大的斷層活動(dòng)速率有利于快速埋藏有機(jī)質(zhì)，從而形成還原沉積環(huán)境，對(duì)有機(jī)質(zhì)的保存有利.

根據(jù)現(xiàn)有的貧富烴凹陷特征資料，分析比較了珠江口盆地幾個(gè)富烴凹陷以及對(duì)比了幾個(gè)貧富烴凹陷的沉降速率和最大斷層活動(dòng)速率.我們發(fā)現(xiàn)珠江口盆地惠州、番禺、文昌A凹陷和恩平凹陷，以及北部灣盆地潿西南幾個(gè)富生烴凹陷的沉降速率均大于250 m/Ma.相比之下，陽(yáng)江、陽(yáng)春、遼東同南陽(yáng)幾個(gè)貧烴凹陷的沉降速率相對(duì)較小.

珠江口盆地和北部灣盆地幾個(gè)富烴凹陷的斷層活動(dòng)速率基本上都在200 m/Ma以上，這其中以珠江口盆地的惠州凹陷以及北部灣盆地的潿西南的斷層活動(dòng)速率最大，均在250 m/Ma以上.特別對(duì)珠一坳陷來(lái)說(shuō)，已證實(shí)的相關(guān)分析表明[2]，當(dāng)斷層活動(dòng)速率大于100 m/Ma時(shí)，洼陷能夠形成文昌組深湖沉積，有機(jī)質(zhì)保存條好.

由此可見(jiàn)，對(duì)于較高的斷層活動(dòng)速率來(lái)講，有利于創(chuàng)造深湖沉積環(huán)境從而形成有機(jī)質(zhì)保存的還原條件，而這些又有利于形成湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖；斷層及其組合對(duì)盆地內(nèi)可容空間起著重要的作用：沉降中心的形成和優(yōu)質(zhì)烴源巖的分布受斷層活動(dòng)制約.富烴凹陷主要烴源巖層屬于欠補(bǔ)償?shù)某练e環(huán)境.因此，高沉降速率的欠補(bǔ)償條件才更有利于形成深湖相沉積，從而為湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育創(chuàng)造條件.

3 主要烴源巖發(fā)育時(shí)期的熱背景

珠江口盆地的形成伴隨著頻繁的巖漿活動(dòng)，筆者將通過(guò)對(duì)研究區(qū)火成巖分布特征、火山活動(dòng)期次和熱背景兩方面來(lái)詳細(xì)闡述.

3.1 研究區(qū)火成巖分布特征

通過(guò)對(duì)珠江口盆地已鉆遇的 26口井火成巖的巖性和年齡數(shù)據(jù)分析，酸性、中性、基性火山巖在鉆井中均有揭示，整體以基性玄武巖為主，其次為凝灰?guī)r，其他巖石類型較少.

將火成巖的年齡和巖性投射在珠江口盆地各個(gè)位置上(圖3)，我們發(fā)現(xiàn)：前第三紀(jì)，珠江口盆地東部主要為花崗巖基底，西部主要為變質(zhì)巖基底，花崗巖等其他火成巖基本不發(fā)育.由此可見(jiàn)，南海北部陸緣東部巖漿侵入作用、火山作用活動(dòng)強(qiáng)烈，而西部基底則表現(xiàn)得相對(duì)穩(wěn)定，以古老的變質(zhì)基底為主.根據(jù)探井巖樣的巖石性質(zhì)、年齡等特征的分析，燕山期巖漿侵入時(shí)期，研究區(qū)基底巖漿巖侵入時(shí)期位于燕山期三、四、五期.65～32 Ma，珠江口盆地火山巖主要分布在惠州凹陷、陸豐凹陷、東沙隆起及低凸起上，成分復(fù)雜，規(guī)模較大.32 Ma以來(lái)，珠江口盆地火成巖零星分布于陸豐凹陷、西江凹陷、東沙隆起上，成分相對(duì)單一，規(guī)模較小.

圖3 珠江盆地火成巖分布圖

3.2 火山活動(dòng)期次

盆地新生代火山活動(dòng)頻繁，存在多期噴發(fā)多期旋回特征，呈現(xiàn)酸性-中性-基性的變化，其中年齡在32～56.5 Ma之間的火山活動(dòng)最頻繁，而該時(shí)期與盆地優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育時(shí)期(37.2～55.8 Ma)對(duì)應(yīng).烴源巖形成期的火山作用對(duì)優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成有重要影響，火山活動(dòng)所攜帶的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)文昌組沉積時(shí)期湖泊中浮游藻類的發(fā)育和優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成有重要影響[3].研究表明，始新統(tǒng)文昌組沉積時(shí)期，火山巖在珠一坳陷陸豐、惠州凹陷、東沙隆起、番禺低隆起均有分布，鉆井揭示的火山巖厚度在幾米至200 m，酸性、中性、基性火山巖均有發(fā)育[4]，這對(duì)文昌組湖相烴源巖的發(fā)育非常有益.

古近紀(jì)漸新世文昌組時(shí)期是火山活動(dòng)由頻繁復(fù)雜到單一的一個(gè)轉(zhuǎn)折期，在此之前的中生代中晚期到古近紀(jì)早期(神狐組、文昌組)，火山噴發(fā)規(guī)模大、樣式多，以酸性、中性、基性巖(或它們的混合)為主；之后的古近紀(jì)早期(文昌組)火山巖類型最為豐富，火山活動(dòng)也最為頻繁，這與烴源巖發(fā)育時(shí)期正好吻合.新近紀(jì)及以后，火山噴發(fā)以單一的基性巖漿噴發(fā)為主.

3.3 熱背景對(duì)富烴凹陷的影響

富烴凹陷除了具有優(yōu)質(zhì)的烴源巖，同時(shí)熱背景也是影響富烴凹陷另一控制因素.通過(guò)對(duì)珠江口盆地和北部灣盆地部分凹陷的地溫梯度和熱流值的對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)盆地的地溫梯度值均在(除陸豐凹陷外)3℃/100 m以上(圖4)，熱流值都在50 mW/m2之上(圖5).其中珠江口盆地的陽(yáng)江凹陷異常高的熱流值高達(dá)207.63 mW/m2，這是由于珠三坳陷北邊斷裂活動(dòng)帶強(qiáng)烈的水熱或其他熱液作用,造成淺部地表大地?zé)崃髦诞惓８遊5].

圖4 珠江口盆地和北部灣盆地地溫梯度對(duì)比圖

圖5 珠江口盆地和北部灣盆地?zé)崃髦祵?duì)比圖

珠江口盆地地溫梯度呈現(xiàn)由北部向南部逐漸升高的趨勢(shì)，與其他盆地相比，珠江口盆地有著相對(duì)較高的地溫梯度和熱流值.研究表明[6]，地殼減薄和頻繁的巖漿活動(dòng)是造成熱流值高的主要原因，因而火山巖分布集中的地區(qū)也是熱流值分布較高的地區(qū).較高的地溫梯度和熱流值一方面可能指示這巖漿活動(dòng)的出現(xiàn)，而巖漿活動(dòng)會(huì)促進(jìn)藻類的勃發(fā)和提供豐富的生物生長(zhǎng)需要的Mg、Fe等元素，為烴源巖提供了豐富的有機(jī)質(zhì)來(lái)源和生產(chǎn)力；另一方面會(huì)促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的演化改變烴源巖生烴門限使其更早進(jìn)入生烴階段.

4 結(jié)論

(1)珠江口盆地主要發(fā)育兩套烴源巖層，其一是始新統(tǒng)文昌組烴源巖，其二是古近系漸新統(tǒng)恩平組烴源巖.文昌組烴源巖的生烴能力強(qiáng)于恩平組烴源巖.

(2)始新世珠瓊運(yùn)動(dòng)二幕對(duì)富烴凹陷具有重要的控制作用.富烴凹陷在形成時(shí)期具有較高的沉降速率(>250 m/Ma)和斷層活動(dòng)速率(>200 m/Ma)，控制著盆地優(yōu)質(zhì)烴源巖的分布和發(fā)育.

(3)火山活動(dòng)頻繁發(fā)生的形成時(shí)期正好是優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育時(shí)期，對(duì)烴源巖發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ).此外，較高的熱流值和地溫梯度熱不僅促進(jìn)了藻類的勃發(fā)，為古生產(chǎn)力提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，而且促進(jìn)了有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化.