夭折大洋盆地构造演化及充填特征探讨——以南海双峰盆地为例

夭折大洋盆地是陆缘裂谷盆地向大洋盆地演化过程中形成的一种特殊的盆地类型,其特点是洋壳基底已经形成,但很快就停止扩张而转入坳陷。以南海双峰盆地为例,探讨了夭折大洋盆地的构造演化及沉积充填特征。研究表明,这种盆地的构造演化过程包括陆缘断陷、洋壳扩张和坳陷3个阶段。断陷期为陆相或海陆过渡相沉积,目前这套地层分布于靠近盆地边缘的部位;洋壳扩张期为半深海 深海沉积,这套地层表现为由靠近盆地边缘部位向洋壳扩张中心被动超覆的特点;坳陷期为深海平原环境,远离物源区,以深海静水泥岩沉积为主。夭折大洋盆地一般都具有较高的大地热流值和地温梯度,有利于有机质的热演化生烃作用,生烃门限深度浅。尽管夭折大洋盆地属深水或超深水范畴,但由于具有良好的生、储、盖匹配关系,因而将是未来南海深水油气勘探的重要领域。     

南海北部白云深水区之基础地质

白云深水区具有复杂而特殊的地质条件:位于中生代俯冲带的构造软弱带、新生代减薄的洋陆过渡地壳和新生代盆地构造转换带,具有特殊的构造演变背景;经历了"断陷—断拗—拗陷"的沉积充填演化历史,形成了三层盆地结构;渐新世以来受到南海扩张的影响而持续沉降,具有与全球海平面变化相反的台阶式海侵型相对海平面变化特征,总体形成下粗上细的沉积充填序列。白云深水区渐新世为浅海陆架环境,发育三角洲沉积,渐新世末(23.8Ma)发生重大地质事件从此成为深水陆坡环境,发育大型珠江深水扇系统沉积。这些地质条件无疑控制和影响了白云深水区构造演变、沉积充填和油气成藏。正确认识白云深水区的基础地质条件,将有利于指导深水油气勘探。     

南海北部陆缘盆地深水区油气勘探前景

南海北部陆缘盆地深水区位于琼东南盆地中央坳陷带和珠江口盆地珠二坳陷 ,从盆地演化史来看 ,两盆地均经历了裂陷和裂后两大发育阶段。南海北部陆缘盆地深水区具有良好的石油地质条件 :发育始新统 -渐新统湖相泥岩和渐新统半封闭浅海相泥岩两套主要烃源岩 ;存在始新统—下渐新统河流—三角洲相砂岩、上渐新统—下中新统扇三角洲—滨浅海相砂岩和台地碳酸盐岩以及中新统半深海—深海相浊积砂岩等 3套主要储层 ,其中中新统半深海—深海相浊积砂岩储层是深水区最有潜力的勘探目的层 ;发育多种类型的圈闭 ,从层位上看 ,下第三系以构造圈闭为主 ,而上第三系则以岩性圈闭为主 ;发育大量油源断层、多个不整合面和大面积连通砂体 ,构成了良好的油气输导体系 ,有利于油气聚集成藏。与国外已获油气发现的陆缘盆地深水区相比 ,南海北部陆缘盆地深水区具有相似的构造、沉积演化特征和相应的成油条件 ,目前南海北部深水区勘探程度尚低 ,有效勘探面积和勘探潜力巨大 ,因此具有良好的勘探前景。     

南海北部陆缘盆地深水区油气勘探前景

南海北部陆缘盆地深水区位于琼东南盆地中央坳陷带和珠江口盆地珠二坳陷,从盆地演化史来看,两盆地均经历了裂陷和裂后两大发育阶段。南海北部陆缘盆地深水区具有良好的石油地质条件：发育始新统一渐新统湖相泥岩和渐新统半封闭浅海相泥岩两套主要烃源岩;存在始新统一下渐新统河流一三角洲相砂岩、上渐新统一下中新统扇三角洲一滨浅海相砂岩和台地碳酸盐岩以及中新统半深海一深海相浊积砂岩等3套主要储层,其中中新统半深海一深海相浊积砂岩储层是深水区员有潜力的勘探目的层,发育多种类型的圈闭,从层位上看,下第三系以构造田闭为主,而上第三系则以岩性圈闭为主,发育大量油源断层、多个不整合面和大面积连通砂体,构成了良好的油气输导体系,有利于油气聚集成藏。与国外已获油气发现的陆缘盆地深水区相比,南海北部陆缘盆地深水区具有相似的构造、沉积演化特征和相应的成油条件,目前南海北部深水区勘探程度尚低,有效勘探面积和勘探潜力巨大,因此具有良好的勘探前景。     

南海北部大陆边缘盆地深水区储层类型及沉积演化

南海北部大陆边缘盆地深水区储层类型与构造、沉积演化有密切的关系。南海北部陆缘盆地深水区经历了裂陷期、裂坳过渡期、坳陷期3个沉积演化阶段,不同沉积演化阶段发育不同类型的储层。深水区的储层主要包括:始新统—下渐新统裂陷期的河流和扇三角洲相砂岩;上渐新统裂坳过渡期的(扇)三角洲—滨浅海相砂岩;裂后坳陷期中新统的滨海相砂岩、台地碳酸盐岩及深水浊积砂岩。其中,南海北部陆缘深水区广泛分布的斜坡扇、盆底扇、进积楔形体和峡谷水道等低位砂体具有巨大的勘探潜力。     

深水区——南海北部大陆边缘盆地油气勘探新领域

南海北部大陆边缘经历了前裂谷期、裂谷期、热沉降期和新构造期4大构造演化阶段,形成了多个新生代盆地。在深水区(水深大于300m)裂谷期(古近纪)伸展断裂活动强烈,形成凸凹相间的构造格局,凹陷中沉积了厚度为3 000-6 000m的古近系;热沉降期(早—中中新世)发生了区域性拗陷作用,形成了隆坳相间格局,沉积厚度小于2 000m;新构造期(晚中新世—第四纪)沉降幅度加大,并沉积了巨厚的地层,断裂活动东强西弱。上述3期构造演化均形成了沉积厚度很大的叠加伸展盆地。深水区生烃凹陷是裂谷期的断陷,已经证实的主力烃源岩是渐新统下部中深湖相泥岩、海陆过渡相泥岩、海相泥岩与煤系地层,可能的烃源岩是始新统中深湖相泥岩,潜在的烃源岩是渐新统上部和中新统海相泥岩,生、排烃产物主要是天然气。深水区至少有3套储层,即渐新统海陆过渡相砂岩、新近系海相砂岩及生物礁、始新统陆相砂岩。盖层发育广泛,区域性盖层是新近系海相泥岩和渐新统泥岩。圈闭数量较多,其类型主要有披覆背斜、断层圈闭和深水扇体等。油气运移方式随时间和空间的不同变化很大,受新构造期断裂活动控制,琼东南盆地深水区以侧向运移为主;白云凹陷早期以侧向运移为主,晚期以垂向运移或断坡-断坪运移为主。深水区成藏单元有凸起、凹中次凸、断裂带和深水扇等。深水区油气勘探的策略是优先勘探凹陷内部及其周边正向构造上的构造圈闭,然后逐渐向凹陷内的非构造圈闭拓展。     

深水区——南海北部大陆边缘盆地油气勘探新领域

南海北部大陆边缘经历了前裂谷期、裂谷期、热沉降期和新构造期4大构造演化阶段,形成了多个新生代盆地。在深水区(水深大于300m)裂谷期(古近纪)伸展断裂活动强烈,形成凸凹相间的构造格局,凹陷中沉积了厚度为3 000-6 000m的古近系;热沉降期(早—中中新世)发生了区域性拗陷作用,形成了隆坳相间格局,沉积厚度小于2 000m;新构造期(晚中新世—第四纪)沉降幅度加大,并沉积了巨厚的地层,断裂活动东强西弱。上述3期构造演化均形成了沉积厚度很大的叠加伸展盆地。深水区生烃凹陷是裂谷期的断陷,已经证实的主力烃源岩是渐新统下部中深湖相泥岩、海陆过渡相泥岩、海相泥岩与煤系地层,可能的烃源岩是始新统中深湖相泥岩,潜在的烃源岩是渐新统上部和中新统海相泥岩,生、排烃产物主要是天然气。深水区至少有3套储层,即渐新统海陆过渡相砂岩、新近系海相砂岩及生物礁、始新统陆相砂岩。盖层发育广泛,区域性盖层是新近系海相泥岩和渐新统泥岩。圈闭数量较多,其类型主要有披覆背斜、断层圈闭和深水扇体等。油气运移方式随时间和空间的不同变化很大,受新构造期断裂活动控制,琼东南盆地深水区以侧向运移为主;白云凹陷早期以侧向运移为主,晚期以垂向运移或断坡-断坪运移为主。深水区成藏单元有凸起、凹中次凸、断裂带和深水扇等。深水区油气勘探的策略是优先勘探凹陷内部及其周边正向构造上的构造圈闭,然后逐渐向凹陷内的非构造圈闭拓展。     

边缘海构造旋回控制南海深水区油气成藏

南海边缘海构造旋回包括古南海形成与萎缩及新南海形成与萎缩2个旋回。边缘海构造旋回控制南海深水区盆地分布与性质,南海北部为被动大陆边缘裂谷盆地,南沙地块区盆地为漂移裂谷盆地,南部为复合型活动大陆边缘挤压盆地,西部为转换大陆边缘剪切拉张盆地,东部为俯冲大陆边缘增生楔盆地,深水区盆地主要分布在陆坡区和南沙地块上。边缘海构造旋回控制南海深水区主力烃源岩发育与类型,南海北部大陆边缘深水区发育始新世陆相、渐新世早期海陆过渡相、渐新世晚期海相3套烃源岩;南沙漂移裂谷盆地发育晚白垩世-早渐新世1套陆源海相烃源岩;南海南部大陆边缘深水区发育渐新世、早中新世和中中新世3套海陆过渡相烃源岩;南海西部大陆边缘深水区发育渐新世、早中新世、中中新世3套海陆过渡相烃源岩。边缘海构造旋回控制南海深水区大型储集体的形成,南海北部深水区发育4套储集体以深海扇为主,南沙地块发育2套储集体以三角洲与生物礁为主,南海南部以深水扇和生物礁为主;在大河入海口前缘的区域形成大型水道砂体等碎屑岩储集体,在隆起区形成生物礁滩。边缘海旋回控制深水区储盖组合,南海北部大陆边缘深水区油气成藏组合主要为渐新统-上新统,南沙地块区主要为始新统-渐新统下部,南海南部大陆边缘深水区成藏组合为渐新统-上新统,南海西部大陆边缘深水区成藏组合为渐新统-中新统。南海深水区主要油气藏类型与构造圈闭、深水扇及生物礁相关。南海深水区成盆、成烃、成藏特征受控于边缘海构造旋回,油气勘探潜力巨大。     

南海边缘海构造旋回控制深水区烃源岩有序分布

南海演化经历了古南海形成与发育、新南海扩张与古南海消减、新南海快速沉降与萎缩等3个阶段,其主要地质事件是古南海与新南海边缘海构造旋回,控制了深水区烃源岩有序分布,使不同盆地类型具有不同的烃源岩特征。研究表明,边缘海构造旋回控制了南海深水区主力烃源岩发育时期和类型。南海北部被动大陆边缘盆地深水区发育3套烃源岩,在古南海消亡构造旋回影响下发育始新世断陷期的湖相烃源岩和早渐新世断拗期的海陆过渡相烃源岩,在新南海构造旋回影响下发育晚渐新世拗陷期的海相烃源岩;南沙地块漂移裂谷盆地受古南海构造旋回控制,发育始新世和渐新世断拗期陆源海相2套烃源岩;南海南部活动大陆边缘挤压盆地主要受新南海扩张影响,发育渐新统和中新统海陆过渡相和陆源海相3套烃源岩。     

台西南盆地新生代断裂特征与盆地演化

根据断裂发育特征和盆地结构分析,新生代台西南盆地的演化可划分为3个发展阶段:晚古新世—早渐新世陆缘裂陷期,此间断裂多为半地堑和地堑的边界断裂;晚渐新世—中中新世陆缘盆地坳陷期,受南海扩张运动的影响,南部坳陷发生快速拗陷,为盆地的沉降和沉积中心,而北部坳陷则处于隆起状态;晚中新世—全新世陆缘张裂期,由于南海洋壳沿马尼拉海沟向吕宋岛弧之下俯冲,致使南部坳陷沿现今的陆坡区发生一期新的张裂活动,并使南部坳陷快速沉降为深海盆,而菲律宾板块往北西方向俯冲,致使北部坳陷东部发生近东西向挤压构造运动,此时期盆地的沉积中心转移至北部坳陷。      

南海边缘海构造旋回对沉积充填的控制——以礼乐盆地新生代沉积为例

礼乐盆地是在南海边缘海构造旋回控制下形成的沉积盆地,受古南海消亡与新南海扩张影响,盆地自晚白垩世以来经历了晚白垩世-早渐新世漂移前、晚渐新世-中中新世漂移和晚中新世-现今漂移后共3期区域演化阶段。古新世-早渐新世,礼乐盆地以滨浅海沉积为主,主要发育三角洲-扇三角洲-水下扇-盆底扇-滨海-浅海沉积体系;晚渐新世-中中新世,沉积物源供给缺乏,以滨浅海和半深海沉积为主,盆地北部发育大型碳酸盐台地;晚中新世以来,沉积物源主要来自盆地东南侧及内部火山,发育水下扇-浅海-半深海-碳酸盐台地沉积体系,以浅海和半深海沉积为主。礼乐盆地具有相对较好的烃源岩、有利的储集相带和良好的区域盖层,油气资源勘探潜力较大。     

塔里木盆地西北缘震旦系沉积物源分析及对盆地属性的制约

新元古代是全球大地构造演化中一个十分重要的阶段，经历了罗迪尼亚（Rodinia）超大陆聚合和裂解的过程。作为我国三个最主要的克拉通盆地之一的塔里木盆地，其发育的新元古界南华系和震旦系沉积体系纪录了大量新元古代盆地构造属性和板块动力学信息，同时也是塔里木克拉通盆地深层油气勘探的重点层系。以塔里木盆地西北缘什艾日克剖面震旦系为对象，在野外调查和沉积学特征研究的基础上，开展碎屑锆石U-Pb定年和物源示踪研究。震旦系苏盖特布拉克组碎屑锆石存在约2 600，2 300，2 000~1 800，790~730和620 Ma等5个年龄峰值，其中2 600，2 300和2 000~1 800 Ma年龄峰值的碎屑锆石来自于塔里木克拉通内部新太古代—中元古代基底；790~730 Ma年龄峰值的碎屑锆石可能来源于塔里木盆地新元古代晚期的裂谷岩浆作用形成的岩浆岩；而620 Ma年龄峰值的锆石直接来自地层沉积时的岩浆作用，表明碎屑物质可能来源于塔里木盆地本身。结合地震剖面所具有断陷—坳陷的结构特征、南华系快速充填的浊积岩沉积建造、震旦系由碎屑岩建造转变为海相碳酸盐岩建造、震旦系苏盖特布拉克组沉积同期的岩浆作用，认为塔里木盆地西北缘震旦系经历了裂谷性盆地的断—坳转换阶段和坳陷阶段。      

南苏门答腊盆地构造演化对沉积演化及成藏条件的控制

南苏门答腊盆地是新生代弧后裂谷盆地,盆地的构造演化明显地控制了沉积演化和成藏条件。早始新世—早渐新世为同生裂谷早期,地堑和半地堑发育,以陆相沉积为主,前三角洲页岩为重要的烃源岩,冲积扇和辫状河砂砾岩为主要储层;晚渐新世盆地处于同生裂谷后期的早期,西南方的海侵使盆地中央为海相沉积,边缘为三角洲和河流相沉积,三角洲中的含煤页岩为主要烃源岩和重要盖层,河流—三角洲相砂岩是重要储层;早中新世为同生裂谷后期末,盆地以海相沉积为主,深海—半深海泥页岩、泥灰岩是重要烃源岩和区域性盖层,而储层主要是滨浅海的碳酸盐岩滩和生物礁灰岩;中中新世—上新世,盆地遭受挤压,发生海退,海相、陆相和海陆过渡相同时发育,滨浅海的海退砂岩是良好的储层,而三角洲相泥页岩是好的烃源岩和盖层。     

珠江口盆地白云—荔湾深水区油气成藏条件及勘探方向

珠江口盆地白云—荔湾深水区的天然气勘探已经历了5个阶段,经地质综合研究认为:①白云凹陷具备优越的烃源条件,经历了断陷—断坳—坳陷3大构造演化阶段,断陷期沉积的文昌组—恩平组具有巨大的生烃能力,断坳期和坳陷期受渐新世和中新世2个陆架坡折带的控制,形成的渐新世珠海组浅海三角洲—滨岸沉积体系和中新世珠江组—韩江组深水扇沉积体系,是深水区最有利的2套储盖组合;②该深水区油气的成藏规律不同于北部浅水区,陆架坡折带、构造脊+断裂+砂体+不整合+流体底辟复合油气输导体系及晚期构造运动是控制该区油气运移和成藏的3大要素;③荔湾3-1深水气田是上述成藏条件共同作用下的典型代表,优越的圈闭条件,受陆架坡折带控制的三角洲分流河道相优质储层,断层+底辟构造构成的垂向输导体系和上覆巨厚的海相泥岩盖层,是大气田形成的有利地质条件。进而指出近期该区天然气的勘探方向:①凹陷中央的深水扇体系;②白云凹陷主洼东西两侧的隆起区构造—地层复合圈闭群;③主洼西南侧断阶带上一系列的大型构造圈闭群;④南侧荔湾等一系列凹陷的超深水新区。     

广西百色盆地构造-热演化初步研究

百色盆地是一个典型的第三纪走滑拉分盆地,印度板块与欧亚板块碰撞造山造成右江断裂带先左行(距今20~50 Ma)后右行(距今20 Ma以来)是盆地形成较确定的构造背景。盆地分田东、头塘和莲塘3个坳陷,那笔和那葛2个隆起。坳陷形成于NW向左行左阶排列断列的重叠、错列处,而隆起形成于NW向左行右阶排裂断裂的重叠、错列处。其构造演化分为六吜—洞均前拉盆期、那读—建都岭拉分期和建都岭末—第四系后拉分期3个主要构造阶段,每个阶段具有明显不同的特征。通过盆地有机质镜质体反射率、磷灰石裂变径迹和流体包裹体综合研究表明,百色盆地的热演化程度总体较低。仅那读组生油岩达到低熟,极少数为成熟,其它生油岩层未成熟。盆地热演化总的规律是:从距今大约55 Ma开始,古地温随着坳陷沉降和沉积而逐步增加,并于距今大约25~35 Ma达到最大值。然后随着地壳缓慢抬升,地层温度逐渐变冷。热演化程度低是控制百色盆地油气远景较差的主要原因。      

东非鲁武马盆地渐新统深水沉积层序地层格架组成和时空分布

由于缺乏与陆架边缘的直接联系,深水层序划分在层序地层学研究中成为难点。东非鲁武马盆地渐新统含气砂岩储层为深水沉积环境的重力流沉积,合理的层序地层划分方法可以指导有利目标层系的解释及区域油气勘探。以混合层序地层模型为指导,以三维地震资料应用为主,多种资料综合分析开展深水层序地层学研究,揭示渐新统深水沉积过程和沉积体系的成因联系。根据地层的终止类型、凝缩段、块体搬运沉积等识别层序边界,通过分析沉积物性质、规模以及形成深水沉积的浊流密度差异,确定沉积结构单元与体系域的对应关系,建立渐新统等时地层格架,分析深水沉积演化规律。鲁武马盆地渐新统划分为两个三级层序,强制海退的早期在近陆架边缘陆坡上均形成大规模局部发育的块体搬运沉积,之后在不同层序沉积特征表现出差异性。下渐新统三级层序以粗-中粗砂岩为主、具有高砂/泥比、高密度的大型朵体为强制海退晚期产物。堤化水道体系沉积于低位体系域及海侵早期,顶部为凝缩段沉积,使下渐新统层序具有完整体系域组成;受研究区数据范围影响,上渐新统三级层序缺少大型朵体,层序内缺少下降期体系域晚期沉积,其他体系域内沉积结构单元与下渐新统具有较好的相似性。     

中国海相超深层油气地质条件、成藏演化及有利勘探方向

通过对中国海相超深层油气区域构造背景、石油地质条件分析及典型地区(古)油气藏解剖,研究海相超深层油气成藏演化过程及富集主控因素。中国海相超深层油气主要分布在四川、塔里木和鄂尔多斯3大克拉通盆地,界定其埋藏深度大于6000 m,赋存层系为前寒武系及下古生界为主的古老海相层系。中国海相超深层烃源岩发育受全球超大陆聚、散旋回为背景的克拉通裂陷及克拉通坳陷控制,在四川盆地发育层系最多、塔里木盆地其次、鄂尔多斯盆发育规模有待进一步证实;储集层以碳酸盐岩为主,储集性能受早期高能滩体、后期叠加溶蚀及断裂作用共同控制;区域盖层包括膏盐岩、泥页岩与致密碳酸盐岩3大类。中国海相超深层普遍经历了两期油藏、古油藏裂解成气(或部分裂解)、裂解气(或高过成熟油气)晚期定型等演化阶段,油气富集受静态和动态地质要素耦合控制,主力生烃中心、高能相带叠加岩溶规模储集层、巨厚膏盐岩或泥页岩盖层、稳定保持圈闭条件是超深层油气富集关键因素。海相超深层具有克拉通内裂陷周缘、克拉通内坳陷周缘和克拉通边缘3个有利勘探方向。     

塔里木盆地海相油气成藏研究进展

近年来塔里木盆地超深层海相油气勘探取得了丰硕成果,顺北奥陶系、塔中寒武系、塔河深层等油气新发现,为塔里木盆地海相油气成藏研究提供了丰富的基础资料。塔里木盆地海相油气主要分布于台盆区,油气藏类型多样,原油物性变化大,显示出成藏的复杂性。通过对大量的实际样品分析和模拟实验及大量的地质、地球化学综合分析,结合构造演化、层序地层学、沉积相与沉积环境等研究成果,在烃源岩分布及其演化、油气地球化学特征、海相油气藏分布特征等方面取得了显著进展。一是明确了塔里木台盆区海相油气主要来源于强还原环境下形成的下寒武统-中下奥陶统烃源岩,特别是台盆区下寒武统玉尔吐斯组,并明确了超深层海相油藏后生改造主要有TSR、热裂解2种类型,提出了相应的判识指标;二是在建立玉尔吐斯组缓坡型优质烃源岩沉积发育模式的基础上,通过井震标定、正演模拟和区域测线地震相解释、三维区属性分析与地震反演,预测了玉尔吐斯组烃源岩的展布,并明确其演化特征:燕山期以来长期低地温背景下的"高压生烃演化抑制模式"延缓了顺托果勒低隆寒武系烃源岩热演化,顺托果勒地区仍具晚期高成熟液态烃形成条件;三是通过台盆区油气成藏特征对比,明确了奥陶系油气分布特征,进一步明确在台盆区寻找以下寒武统玉尔吐斯组原地烃源岩与燕山期以来晚期活动走滑断裂相匹配的、以晚期供烃为主的轻质油藏-天然气藏,是塔里木台盆区超深层碳酸盐岩领域油气勘探的重要方向。