南海北部陸緣地區(qū)中生代基底結(jié)構(gòu)研究

南海北部陸緣地區(qū)中生代基底結(jié)構(gòu)研究

南海北部位于歐亞板塊、太平洋板塊和印-敖板塊的交匯處。具有特殊的大區(qū)域結(jié)構(gòu)環(huán)境，地質(zhì)現(xiàn)象復(fù)雜，富含石油資源。20世紀(jì)90年代以來,中生代殘留盆地油氣勘探與地質(zhì)研究受到學(xué)術(shù)界及石油公司的高度重視與關(guān)注,均提出了中生代殘留盆地是油氣勘探的重要新領(lǐng)域,珠江口盆地東部及臺西南盆地,是中國除西藏地區(qū)之外最大的中生代海相殘留盆地,前人對南海北部陸緣盆地中生界石油地質(zhì)條件做了很多研究工作[7,11,12,13,14,15]。南海北部在晚三疊世—白堊紀(jì)遭受2次海侵,沉積了相應(yīng)的地層。在珠江口盆地潮汕坳陷西北斜坡的LF35-1-1井證實(shí)了海相侏羅系—白堊系地層的存在,鉆遇了有機(jī)質(zhì)豐度較高、成熟度高的侏羅系烴源巖,這不僅證實(shí)了中生代海相殘留盆地的存在,而且表明其已具備油氣成藏的烴源條件。但由于鉆井稀少,地震資料缺乏等問題,難以對中生代地層做細(xì)致的研究,更多只能借助于華南大陸以及臺西南、臺西盆地的研究。在中生代,太平洋板塊對東亞大陸俯沖擠壓,導(dǎo)致南海北部陸緣盆地基底發(fā)生變質(zhì)變形,受強(qiáng)烈的白堊紀(jì)巖漿作用改造,基底結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。南海北部陸緣前新生代地層埋深大,上覆巨厚的新生代地層,鉆遇前新生代的井非常少。并且現(xiàn)有的地震資料是針對淺層新生界而設(shè)計采集的,而新生界以下的地震資料信噪比低,資料品質(zhì)低,因此加大了研究難度。前人從南海盆地基底的分布、組成及地球物理結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了許多研究。劉以宣等依據(jù)南海及其圍區(qū)地質(zhì)及重磁資料研究認(rèn)為南海變質(zhì)基底基本輪廓是由中央向周緣自老變新的拼盤式褶皺。劉海齡等在綜合分析地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、古生物學(xué)等多方面資料的基礎(chǔ)上,將南海北部陸緣新生代沉積盆地的基底劃分為北部灣古生界斷塹基底、鶯歌海古生界走滑拉分基底、瓊東古生界斷陷基底、西沙北古生界裂谷基底及西沙南古生界走滑伸展基底。周蒂等系統(tǒng)地研究了三疊紀(jì)—早白堊世南海及其圍區(qū)巖相古地理,認(rèn)為南海北部瓊東南盆地和珠江口盆地西部在中生代時期為陸相沉積或缺失,珠江口盆地東部在晚三疊世—早白堊世為海相、海陸交互相沉積。郝天珧等利用磁異常小波處理及反演對磁性基底進(jìn)行了研究,認(rèn)為海盆南北兩側(cè)的磁性基底宏觀特征存在一定差異,并不完全對稱。魯寶亮等以南海北部盆地陸緣區(qū)野外剖面研究和巖樣密度與磁化率測量為基礎(chǔ),約束重磁解釋,并結(jié)合過井地震剖面,建立了南海北部陸緣盆地基底巖性的地震—重磁響應(yīng)特征。筆者基于新的地震、重磁及鉆井資料,綜合地質(zhì)與地球物理,揭示了南海北部陸緣盆地基底特征,并對前新生代油氣勘探前景作了分析。1瓊南方盆地基底基底結(jié)構(gòu)在對鉆遇南海北部陸緣盆地基底130余口井的巖性和時代統(tǒng)計,有針對性的盆緣陸區(qū)野外地質(zhì)考察與研究(圖1),以及對已發(fā)表的盆地基底研究成果整理基礎(chǔ)上,充分利用南海北部陸緣盆地現(xiàn)有的地震、鉆井、重磁等資料,結(jié)合盆地基底巖性井旁地震—重磁響應(yīng)特征,采用盆緣約束盆內(nèi)解釋,對盆內(nèi)2.1×104km的104條地震剖面進(jìn)行了地震—重磁綜合解釋,識別出了Tg、Tm、Tp反射界面和基底三大構(gòu)造層(表1),并結(jié)合平面重磁異常處理解釋,最終完成了基底巖性填圖及斷裂劃分(圖2)。陽江—一統(tǒng)暗沙東斷裂以東的珠江口盆地基底分布大面積中生代沉積巖,以潮汕坳陷、白云凹陷、韓江凹陷和東沙隆起東部最發(fā)育。陽江—一統(tǒng)暗沙東斷裂以西的珠江口盆地基底主要以古生界沉積巖和淺變質(zhì)巖地層為主,中生界呈孤島狀分布(圖2)。瓊東南盆地基底缺失中生界地層,在盆地北部以古生界沉積巖、淺變質(zhì)巖地層為主;南部以元古界的片麻巖地層為主;瓊東南盆地北部至海南島之間主要為古生界的碳酸鹽巖、變質(zhì)砂礫巖和碎屑沉積巖;瓊東南盆地東部寶島凸起、寶島凹陷東部、永樂凹陷東部、長昌凹陷主要為古生界的變質(zhì)巖,該區(qū)向北一直延伸至珠江口盆地西部。珠江口盆地中部,沿斷裂及其兩側(cè)分布大規(guī)模的白堊紀(jì)花崗巖,基本呈NE、NNE向展布。珠江口盆地火山巖也以白堊紀(jì)為主,基性、中性、酸性均有分布,但規(guī)模不大。瓊東南盆地與珠江口盆地相比,花崗巖和火山巖規(guī)模均較小,主要分布在盆地的中部和北部(圖2)。瓊東南盆地南部新生代沉積層下伏的基性玄武巖與文獻(xiàn)所述的中央海盆剛性基底具有同樣的特征,這類玄武巖有時刺穿新生代沉積層而形成海底山。通過對地震剖面解釋結(jié)果分析,取得以下3點(diǎn)認(rèn)識:(1)南海北部陸緣盆地基底以瓊海斷裂和陽江—一統(tǒng)暗沙東斷裂為界,分為區(qū)Ⅰ、區(qū)Ⅱ、區(qū)Ⅲ(圖2中紫色虛線分隔),在側(cè)向上表現(xiàn)為西老東新、呈階梯分布的特征。而在垂向上則表現(xiàn)出不同的分帶結(jié)構(gòu)特征:在瓊海斷裂以西的區(qū)Ⅰ呈現(xiàn)出兩層結(jié)構(gòu)(圖3),下部元古界,上部古生界,缺失中生界;陽江—一統(tǒng)暗沙東斷裂與瓊海斷裂之間的區(qū)Ⅱ呈現(xiàn)為不完全的3層結(jié)構(gòu)(圖4),中生界呈鑲嵌特點(diǎn);而在陽江—一統(tǒng)暗沙東斷裂以東的區(qū)Ⅲ則表現(xiàn)為3層結(jié)構(gòu)(圖5),元古界、古生界、中生界均保存較好。整體上,南海北部陸緣盆地前新生代基底具有側(cè)向分塊、垂向分帶的特點(diǎn)。(2)中生代發(fā)生多次不均衡隆升。陽江—一統(tǒng)暗沙東斷裂以東珠江口盆地中部和東部地區(qū)隆升幅度較小,中生界大部分地層得以保留;在陽江—一統(tǒng)暗沙東斷裂與瓊海斷裂之間,隆升幅度較大,中生界大部分遭受剝蝕,僅有少量的中生界呈孤島狀殘留;而在瓊海斷裂以西地區(qū),隆升幅度最大,除了中生界被剝蝕殆盡之外,在瓊東南盆地南部隆起,古生界也全部被剝蝕,華夏古陸的結(jié)晶基底得以出露(圖3)。(3)盆地內(nèi)部新生代斷裂發(fā)育,骨干斷裂的走向以北東向和北西向?yàn)橹?圖2),與區(qū)域構(gòu)造線方向相同,是控制南海東北部構(gòu)造格局和地形輪廓的主體斷裂。其中,盆地周緣和內(nèi)部一些北東向骨干斷裂形成于中生代,北西向斷裂形成時代略晚于北東向斷裂,左旋切割了北東向斷裂。這些斷裂在新生代發(fā)生繼承性活動,但斷層性質(zhì)發(fā)生明顯變化,表現(xiàn)以張性斷裂為主,斷裂均切割到基底面以下的中生界。2下白堊統(tǒng)海相油氣勘探南海北部陸緣盆地前新生代基底結(jié)構(gòu)研究結(jié)果表明,在陽江—一統(tǒng)暗沙東斷裂以東,即珠江口盆地東部地區(qū),分布有巨厚的中生界地層,存在大型的寬緩褶皺帶。目前,在臺西南盆地有近30口探井均鉆遇了下白堊統(tǒng)近海陸相地層、淺海相地層,部分鉆遇到海陸過渡相和海相侏羅系砂泥巖及含煤巖系,并發(fā)現(xiàn)了放射蟲和菊石等海相標(biāo)準(zhǔn)生物化石,鉆探還發(fā)現(xiàn)了致昌(CFC)、致勝(CFS)、建豐(CGF)等含油氣構(gòu)造及油氣田。珠江口盆地中生界油氣勘探及油氣地質(zhì)研究程度低,但是臺西南盆地與珠江口盆地?fù)碛幸幻}相承的關(guān)系,具有很好的借鑒意義,推測珠江口盆地東部中生界油氣藏勘探前景良好。2.1新生界構(gòu)造層前人對海相中生界地層總結(jié)出了一些識別標(biāo)志,如地震反射結(jié)構(gòu)、產(chǎn)狀、層速度等。筆者結(jié)合前人的研究成果,并借助于有限的鉆井揭示及東南沿海野外地質(zhì)考察,利用盆緣地質(zhì)約束盆內(nèi)剖面地震—重磁解釋,綜合識別出了南海北部陸緣中生界殘留地層(圖2),主要分布在潮汕坳陷、神狐—東沙隆起、韓江凹陷等新生界構(gòu)造層之下。潮汕坳陷中生界為一大型坳陷區(qū),呈NE向展布,埋深為1000～3000m,地層厚度在5000～8000m,面積約9000km2。東沙隆起東部在中生界有2個小型凹陷,分別呈EW向和NW向展布,埋深在1000～2000m,地層厚度在4000～6000m,總面積約6000km2。東沙隆起、惠陸低凸起與陸豐凹陷交界處為一個中生界凹陷,呈NE向展布,埋深在2000～4000m,地層厚度在5000～6000m,面積約2500km2。韓江凹陷中生界為分散的小凹陷,埋深在2000～4000m,地層厚度在3000～5000m,總面積約3500km2。因此,從中生代地層厚度、分布面積考慮,潮汕坳陷為最重要的中生界有利勘探區(qū),其次為東沙隆起東部、韓江凹陷,以及東沙隆起、惠陸低凸起與陸豐凹陷交界處。2.2中生界烴源巖珠江口盆地鉆遇中生界的井少,研究程度低,更多的是借助盆緣與珠江口盆地相鄰的臺西南盆地的對比研究。目前僅有潮汕坳陷西北坡的LF35-1-1井揭示了703m厚的侏羅系和720m厚的白堊系。侏羅系下部為灰黑色紋層狀泥巖及泥質(zhì)粉砂巖夾砂巖、灰?guī)r及鮞?；?guī)r,泥巖中富含有機(jī)質(zhì)碎屑,為濱淺海環(huán)境;上部為放射蟲硅質(zhì)巖夾?；鋷r、灰黑色紋層狀泥巖及泥質(zhì)粉砂巖,為深海沉積,但生油條件相對較差。這可能是由于該井位于巖漿活動帶,因此不能代表潮汕坳陷,推測潮汕坳陷中南部勘探可能更有利?；浉鄣貐^(qū)及臺西南盆地中生界烴源巖研究對盆內(nèi)具有良好的借鑒意義。前人已做了很多關(guān)于烴源巖的研究,粵東地區(qū)上三疊統(tǒng)烴源巖TOC為0.35%～6.75%,Ro為1.1%～1.59%,有機(jī)質(zhì)類型為Ⅲ型,基本成熟;下侏羅統(tǒng)烴源巖TOC為0.5%～2.0%,Ro為2.69%～3.75%,有機(jī)質(zhì)類型也為Ⅲ型,已達(dá)過成熟階段。香港平洲島白堊系泥頁巖TOC為0.88%～4.26%,Ro為1.11%。臺西南盆地中央隆起帶中部的探井鉆遇下白堊統(tǒng)近海陸相泥頁巖,其有機(jī)質(zhì)類型為腐殖型(Ⅲ型),TOC為0.6%～2.45%,Ro為0.7%～1.0%;鉆遇的侏羅系近海陸相黑色頁巖其有機(jī)質(zhì)類型為Ⅲ型,TOC一般在1.0%以上,Ro為1.0%～1.38%。整體來看,烴源巖條件良好,油氣源比較充足,成熟度較高,應(yīng)以生成天然氣為主。并且在臺西南盆地已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一批含油氣構(gòu)造及油氣田,因此推測在珠江口盆地東部中生界也應(yīng)具有良好的烴源巖條件。潮汕坳陷下部的巨厚中生代地層受北東向擠壓,逆沖構(gòu)造發(fā)育,并發(fā)育大型斷層傳播褶皺(圖6),是油氣聚集的有利區(qū)帶。在其相鄰的陸豐凹陷的地震剖面中也見到中生代大型寬緩的褶皺帶(圖7)。珠江口盆地東部中生代背斜構(gòu)造油氣成藏條件較好,但由于受到北東向斷裂以及隆起帶和坳陷帶的分隔,部分褶皺隆起遭受剝蝕,以及燕山期巖漿侵入的破壞,中生界保存程度不均一。但由于具有較厚的暗色泥巖,并在基底面之上具有厚度較大的古近系作為蓋層使油氣得以保存;斷裂較少,而褶皺構(gòu)造又較為發(fā)育,則可以形成較好的圈閉構(gòu)造,因此具有較好的油氣勘探潛力。3中生界殘留盆地南海北部陸緣區(qū)中生代發(fā)生多次不均衡隆升,表現(xiàn)為西部隆升幅度大,東部隆升幅度小,盆地基底表現(xiàn)為西老東新、側(cè)向分塊、垂向分帶特征。巖性分布表現(xiàn)為,在陽江—一統(tǒng)暗沙東斷裂以東,主要為沉積巖和侵入巖,以西則主要為變質(zhì)巖。白堊紀(jì)巖漿作用活躍,發(fā)育大量酸性侵入巖及火山巖。新生代斷裂發(fā)育,但部分北東向骨干斷裂形成于中生代,北西向斷裂形成時代晚于北東向斷裂,在新生代發(fā)生繼承性活動,表現(xiàn)以張性斷裂為主。中生界殘留盆地主要分布在珠江口盆地的東部,潮汕坳陷為最重要的中生界有利勘探區(qū),其次為東沙隆起東部、韓江凹陷,以及東沙隆起、惠陸