紀(jì)沫，楊海長，曾清波

南海北部深水區(qū)鶴山凹陷構(gòu)造演化及其油氣地質(zhì)意義

紀(jì)沫，楊海長，曾清波

(中海油研究總院，北京 100027)

[摘要]鶴山凹陷發(fā)育于南海北部陸架邊緣的洋陸過渡殼之上，對其研究尚處于初始階段。通過二維地震資料的精細(xì)解釋，綜合分析了凹陷的結(jié)構(gòu)特征、構(gòu)造演化歷史、古地貌和烴源巖特征。研究表明：根據(jù)凹陷結(jié)構(gòu)特征，可將其劃分為北部斷陷區(qū)和南部斷坳區(qū)2部分；構(gòu)造演化可劃分為4階段，即陸緣斷拗期、洋殼擴(kuò)張期、洋殼停滯期和陸緣斜坡期；鶴山凹陷恩平組沉積期為較局限的沉積環(huán)境，有利于主力烴源巖的形成；珠海組沉積期，三角洲砂、泥巖及深水濁積扇砂、泥巖是有利儲蓋組合；差異沉降作用導(dǎo)致鶴山凹陷初次掀斜形成一系列近EW向斷層，在鶴山凹陷北部形成背斜型和斷背斜型圈閉，是有利的勘探區(qū)帶。

[關(guān)鍵詞]南海北部深水區(qū)；鶴山凹陷；凹陷結(jié)構(gòu)；構(gòu)造演化

圖1　區(qū)域構(gòu)造單元圖

鶴山凹陷位于珠江口盆地南部隆起西部，西與長昌凹陷相鄰，南與雙峰盆地(南海西北次海盆)相接(圖1)，沉積了恩平組(E3e)、珠海組(E3z)、珠江組(N1z)、韓江組、粵海組、萬山組-第四系，凹陷面積4500km2，古近系最大沉積厚度近3700m。鶴山凹陷位于南海北部陸架邊緣地殼強(qiáng)烈減薄的洋陸過渡殼之上，是近年來珠江口盆地在超深水區(qū)發(fā)現(xiàn)的新凹陷之一，亦是南海北部向超深水邁進(jìn)的油氣勘探新區(qū)。鶴山凹陷大部分地區(qū)水深超過1500m，自北向南海水深度逐漸增加，最深處達(dá)3000m，屬于超深水區(qū)。

南海地區(qū)由于特殊的構(gòu)造位置及復(fù)雜的構(gòu)造發(fā)展歷史，其地殼和巖石圈結(jié)構(gòu)獨(dú)具特色[1]。伴隨著陸架至陸坡區(qū)的巖石圈和地殼厚度的迅速減薄，巖石圈熱流變結(jié)構(gòu)和盆地變形機(jī)制產(chǎn)生明顯差異，該差異對深水盆地形成和演化產(chǎn)生了強(qiáng)烈的影響[2]。鶴山凹陷東南側(cè)緊鄰雙峰盆地，具有地殼減薄、巖石圈韌性變形、高熱流異常等不同于陸架區(qū)凹陷的地質(zhì)條件，具有特殊的結(jié)構(gòu)特征、構(gòu)造演化歷史和沉積充填特征。對地殼強(qiáng)烈減薄，高溫背景下、洋陸轉(zhuǎn)換帶之上沉積盆地的結(jié)構(gòu)特征和構(gòu)造演化研究，國內(nèi)外可借鑒的資料較少，尚處于摸索階段[3,4]。筆者主要通過鶴山凹陷內(nèi)二維地震資料的精細(xì)解釋，綜合分析其結(jié)構(gòu)特征、構(gòu)造演化歷史、古地貌和烴源巖特征，為南海超深水油氣勘探與區(qū)域研究提供依據(jù)。

1結(jié)構(gòu)特征分析

1.1界面識別

圖2　鶴山凹陷及周邊區(qū)域典型地震剖面

1.2結(jié)構(gòu)分析

圖3　鶴山凹陷E3e厚度與基底斷裂疊合圖

根據(jù)鶴山凹陷E3e厚度與基底斷裂疊合圖(圖3)，可將其劃分為西洼、中洼、北洼和東洼。根據(jù)凹陷結(jié)構(gòu)特征，可將其劃分為北部斷陷區(qū)和南部斷坳區(qū)2部分，斷陷區(qū)主要包括鶴山中洼和鶴山北洼，斷坳區(qū)主要包括鶴山西洼和鶴山東洼。

鶴山北洼受控于NE-SW走向的Ⅰ-1斷層，總體呈半地塹特征，E3e最大厚度發(fā)育于Ⅰ-1斷層根部，是鶴山北洼的沉降中心和沉積中心(圖2(d))。鶴山中洼受控于NW-SE走向的Ⅰ-2斷層，是E3e沉積中晚期持續(xù)發(fā)育的控制沉積的斷層，E3e最大厚度發(fā)育于斷層根部，是鶴山中洼的沉降和沉降中心(圖2(e))。Ⅰ-1斷層和Ⅰ-2斷層僅在局部控制了鶴山北洼和鶴山中洼的沉積和沉降中心，對于鶴山凹陷整體的沉積和沉降控制作用不明顯。

鶴山西洼整體表現(xiàn)為巖漿底辟改造的碟型坳陷，斷層對西洼地層厚度的控制作用不明顯，E3e最大厚度發(fā)育于西洼中部，是西洼的沉降和沉積中心(圖2(f))。鶴山東洼整體表現(xiàn)為由巖漿底辟所圍限和后期掀斜改造的碟型坳陷，斷層對鶴山東洼的控制作用不明顯，E3e最大厚度發(fā)育于東洼的中北部，是東洼的沉降和沉積中心(圖2(d))。

2構(gòu)造演化分析

2.1基底性質(zhì)分析

重磁資料顯示[6,7]，鶴山凹陷具有重力負(fù)異常和磁力正異常，這對于揭示基底性質(zhì)是一組矛盾的重磁特性。因此，對于鶴山凹陷巖漿巖證據(jù)的分析就顯得尤為重要，在地震資料解釋識別巖漿底辟基礎(chǔ)上，結(jié)合對南海西北次海盆巖漿巖的研究可見，鶴山凹陷屬巖漿巖的活躍區(qū)，巖漿底辟、中酸性巖漿巖和中基性巖漿巖疊置發(fā)育(圖3)，推測正是由于大規(guī)模疊置的巖漿活動，導(dǎo)致了鶴山凹陷在磁力異常上顯示為正異常。綜上所述，鶴山凹陷為洋陸過渡帶韌性基底上發(fā)育的經(jīng)底辟改造的斷坳。

2.2構(gòu)造演化歷史分析

含油氣盆地的構(gòu)造演化對油氣成烴、成藏的各種要素起到控制作用，而重建構(gòu)造演化可以為含油氣盆地的綜合分析、盆地模擬提供可靠的依據(jù)。構(gòu)造演化分析方法主要包括寶塔法、厚度圖法、平衡剖面法、地震屬性恢復(fù)法、三維空間法和同一變形體法，其中的關(guān)鍵技術(shù)在于剝蝕量恢復(fù)、去壓實(shí)、去褶皺、去壓實(shí)校正與古水深校正[8]。由于資料的限制，對于鶴山凹陷的構(gòu)造演化史重建，重點(diǎn)考慮區(qū)域構(gòu)造背景、巖漿底辟活動、熱沉降作用和古構(gòu)造定性模擬共4個主要因素。區(qū)域上可歸納為39Ma珠瓊運(yùn)動二幕的斷裂-斷拗活動、32Ma南海西北次海盆活動的巖漿底辟活動、23Ma南海海盆擴(kuò)張脊向南躍遷的熱沉降作用和16Ma南海擴(kuò)張結(jié)束后的沉降作用共4次主要構(gòu)造事件[9,10]。重磁和前人研究成果顯示：與南海西北次海盆擴(kuò)張相伴生的大規(guī)模巖漿底辟活動，將碟型坳陷改造為多凸多洼的構(gòu)造格局；南海擴(kuò)張后期的熱衰減，引起的差異沉降，導(dǎo)致了鶴山凹陷的整體掀斜。重建南部隆起西段的構(gòu)造演化史，還需注重古構(gòu)造的模擬。地震剖面上可見，鶴山凹陷E3z發(fā)育陸架坡折三角洲，簡單的層拉平不能滿足古構(gòu)造重建的需求，只有綜合考慮陸架坡折三角洲發(fā)育的古地貌和差異熱沉降所引起的地形差異，從而定性模擬才更為合理。綜上所述，可將鶴山凹陷的構(gòu)造演化劃分為陸緣斷拗期、洋殼擴(kuò)張期、洋殼停滯期和陸緣斜坡期共4階段(圖4)。

圖4　鶴山凹陷構(gòu)造演化模式圖

2.2.1陸緣斷拗期

陸緣斷拗期，即E3e沉積期，凹陷北部以斷裂活動為主，南部以斷拗活動為主，發(fā)育濱淺海相沉積；古地貌的恢復(fù)有助于構(gòu)建原始構(gòu)造格局以及揭示物源與沉積體系的配置關(guān)系。目前，古地貌恢復(fù)的研究大多停留在定性階段，恢復(fù)的精度取決于沉積記錄資料的數(shù)量，由構(gòu)造恢復(fù)和地層厚度恢復(fù)2部分組成[11]。鶴山凹陷的E3e沉積期古地貌恢復(fù)建立在地層拉平的基礎(chǔ)上，利用趨勢外延法補(bǔ)充剝蝕地層。然而趨勢外延法所補(bǔ)充的地層厚度，不足以抵消現(xiàn)今地層最厚處的厚度，恢復(fù)的古地貌僅為分隔的洼陷，究其原因，認(rèn)為底辟作用為基底隆起背景上的巖漿底辟?；讕r性證據(jù)表明，基底隆起為玄武巖剛性基底和玄武巖海山，上覆新生代沉積層為披覆沉積，推測玄武巖形成時代可能為古新世或早新生代[12]。E3e沉積期發(fā)育較為局限的濱淺海沉積環(huán)境，亦有利于主力烴源巖的形成。

2.2.2洋殼擴(kuò)張期

洋殼擴(kuò)張期，即E3z沉積期，伴隨雙峰盆地的打開，大規(guī)模巖漿底辟活動將凹陷改造為凸洼相間的結(jié)構(gòu)，在鶴山凹陷的南部形成與火山作用相關(guān)的巖漿底辟型及地層掀斜型圈閉。差異沉降作用導(dǎo)致鶴山凹陷發(fā)生初次掀斜，形成一系列近EW向斷層，在鶴山凹陷北部形成背斜型和斷背斜型圈閉。

E3z沉積期，古珠江攜帶的豐富物源形成了高建設(shè)性陸架邊緣三角洲，在南部三角洲外側(cè)發(fā)育濁積扇沉積，形成了三角洲砂泥巖儲蓋組合及深水濁積扇砂泥巖儲蓋組合。E3z陸架邊緣三角洲底積層、前積層和頂積層結(jié)構(gòu)清晰：底積層為一套席狀平行中振幅，中頻好，連續(xù)反射；前積層為中振幅，高頻好，連續(xù)反射；頂積層為一套席狀平行中強(qiáng)振幅，中頻好，連續(xù)反射。推測其為一套優(yōu)質(zhì)儲層，與上覆的N1z深海泥巖構(gòu)成良好的儲蓋組合。同時，鶴山凹陷東部，陸架邊緣三角洲的前端發(fā)育2個大型的深水扇體，是海平面低位時期三角洲前緣砂體發(fā)生垮塌滑移，在陸坡中下部形成的大型扇體沉積。三角洲前積層中明顯可見多期次下切溝谷，為扇體發(fā)育的物源通道。扇體呈典型的溝谷狀充填，中間厚、兩側(cè)薄，內(nèi)部為一套向兩翼超覆的強(qiáng)振幅差連續(xù)反射。E3z大型深水扇體發(fā)育于半深海環(huán)境，其周緣被厚層深水泥巖包圍，形成了良好的巖性圈閉體。

2.2.3洋殼停滯期

洋殼停滯期，為N1z沉積期，南海海盆洋中脊向中央海盆躍遷，雙峰盆地擴(kuò)張停止，熱沉降作用造成雙峰盆地的相對下陷，使鶴山凹陷再次發(fā)生整體掀斜。地震剖面上，鶴山凹陷和雙峰盆地N1z厚度基本相當(dāng)，為一套穩(wěn)定的半深海-深海泥巖蓋層。

2.2.4陸緣斜坡期

陸緣斜坡期，南海海盆的熱沉降作用導(dǎo)致鶴山凹陷成為懸掛于陸緣斜坡的殘留凹陷，鶴山凹陷與雙峰盆地沉積地層發(fā)生反轉(zhuǎn)，陡傾的地形導(dǎo)致晚期沉積物未在鶴山凹陷沉積。雙峰盆地發(fā)育巨厚的晚期沉積物，橫向上同期發(fā)育多條深水水道-水道間沉積，縱向上持續(xù)發(fā)育多期深水水道-水道間沉積，為10.5Ma以來中央峽谷沿西沙海槽進(jìn)入雙峰盆地形成的深水扇，暫命名為“雙峰扇”。

3油氣地質(zhì)意義

鶴山凹陷E3e沉積厚度大、埋深大，經(jīng)古地貌恢復(fù)為凸洼相間，分隔洼陷的構(gòu)造格局。E3e沉積期為較局限的沉積環(huán)境，有利于主力烴源巖的形成，是烴源巖發(fā)育的主要層位。E3z沉積期，凹陷構(gòu)造演化由斷拗向陸架坡折過渡，珠江攜帶的豐富物源形成了高建設(shè)性陸架邊緣三角洲，在南部三角洲外側(cè)發(fā)育濁積扇沉積，形成了三角洲砂泥巖儲蓋組合及深水濁積扇砂泥巖儲蓋組合；伴隨雙峰盆地的打開，在鶴山凹陷的南部形成與火山作用相關(guān)的巖漿底辟型及地層掀斜型圈閉，盡管圈閉面積較大，但巖漿底辟型圈閉CO2充注的勘探風(fēng)險也較大；差異沉降作用導(dǎo)致鶴山凹陷發(fā)生初次掀斜，形成一系列近EW向斷層，在鶴山凹陷北部形成背斜型和斷背斜型圈閉，圈閉發(fā)育層位多，構(gòu)造面積大，是有利的勘探區(qū)帶。值得注意的是，雙峰盆地發(fā)育巨厚的晚期沉積物，為10.5Ma以來中央峽谷沿西沙海槽進(jìn)入雙峰盆地形成的“雙峰扇”，其儲層物性不遜于同期中央峽谷水道砂體，是一個新的有利勘探領(lǐng)域。

4結(jié)論

1)根據(jù)凹陷結(jié)構(gòu)特征，可將鶴山凹陷劃分為北部斷陷區(qū)和南部斷坳區(qū)2部分，斷陷區(qū)主要包括鶴山中洼和鶴山北洼，斷坳區(qū)主要包括鶴山西洼和鶴山東洼。

2)鶴山凹陷的構(gòu)造演化歷史重建，需考慮區(qū)域構(gòu)造背景、巖漿底辟活動、熱沉降作用和古構(gòu)造定性模擬共4個主要因素。鶴山凹陷構(gòu)造演化可劃分為4個階段，即陸緣斷拗期、洋殼擴(kuò)張期、洋殼停滯期和陸緣斜坡期。

3)鶴山凹陷恩平組沉積期為較局限的沉積環(huán)境，有利于主力烴源巖的形成。珠海組沉積期，三角洲砂泥巖儲蓋組合及深水濁積扇砂泥巖是有利儲蓋組合；差異沉降作用導(dǎo)致鶴山凹陷初次掀斜形成一系列近EW向斷層，在鶴山凹陷北部形成背斜型和斷背斜型圈閉，圈閉發(fā)育層位多，構(gòu)造面積大，是有利的勘探區(qū)帶。

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[引著格式]紀(jì)沫，楊海長，曾清波.南海北部深水區(qū)鶴山凹陷構(gòu)造演化及其油氣地質(zhì)意義[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版) ,2015,12(17):19～23.

14 Reservoir Characteristics and Evaluation of N1j Sand-shale Rock in Tuzi Gas Field of Tarim Basin

Chen Jie，Bao Qiang，Luo Qihou，Wang Hongfeng，Zheng Shufen，Yu Yan (FirstAuthor’sAddress:TheGeologicalExplorationandDevelopmentResearchInstituteofChuanqingDrillingCompany，Chengdu610051，Sichuan，China)

Abstract:The data analysis of core，slice，scanning electron microscope，mercury intrusion and physical property indicated that the main reservoir lithology in N1j was brown argillaceous siltstone and siltstone, the clastic constituents were mainly debris, its grain was mainly of silt grade，its sorting was mid-good with higher maturity.The reservoir space type was mainly intergranular dissolved pore and fractures were not developed, the pore throat type was narrow and necking one.Comprehensive analysis shows that the sedimentation is the most important parameter to control the reservoir quantity, where the reservoir is continuously developed there are different reservoirs developed in different facies zones.The second important control parameter is diagenesis，there are various of reservoir types with complex pore structures.Based on the study，the evaluation criteria of each type of reservoir are established for evaluating the reservoirs in the area.

Key words:reservoir characteristics；sedimentary faceous；diagenesis；structure；comprehensive evaluation

[作者簡介]謝剛平(1962-)，男，博士，高級工程師，主要從事油氣地質(zhì)勘探綜合研究，xiegangping@126.com。

[收稿日期]2015-02-10

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號]1673-1409(2015)17-0019-05

[中圖分類號]TE121.2