南海北部陆缘差异拆离作用结构样式与控制因素——以珠江口盆地白云-荔湾深水区为例

珠江口盆地白云-荔湾深水区处于南海北部陆缘地壳伸展薄化的细颈化带和远端带,其盆形结构十分复杂且差异性显著。基于陆缘伸展拆离薄化模式和构造解析方法,综合运用重磁、地震、钻井等资料,对白云-荔湾深水区裂陷期伸展拆离作用进行了研究,明确了不同拆离作用控制洼陷结构特征的差异性,分析了差异拆离作用的控制因素,提出了差异拆离作用发育演化模式。研究表明,白云-荔湾深水区裂陷期地壳发育向陆和向洋的2套拆离断裂系统,形成4种类型拆离结构样式及其控制下的洼陷结构,即白云东洼为壳上拆离同改造型前展式箕状断陷,白云主洼为壳幔拆离扩展型多级断阶式宽深断陷,白云西洼为弱拆离过渡型双断复式断陷,荔湾凹陷为壳内拆离强改造型前展式宽断陷;控制差异拆离样式的主要因素为岩石圈圈层流变性差异、先存中生代分布格局及岩石圈横向结构差异、周缘板块的伸展应力迁移与集中以及深部岩浆底侵作用的差异隆升;南海北部陆缘岩石圈差异伸展和盆地发育过程分为初始裂陷期、拆离期及断拗期等3个演化阶段,其中拆离期与断拗期是盆形结构发生分异的主要阶段。本文研究成果对于认识被动陆缘岩石圈破裂过程具有新的启示意义。     

南海北部被动陆缘盆地断陷期结构样式和动力机制

以横跨珠江口盆地的南北向高精度长电缆地震资料为基础,结合非常规地球物理方法进行了重磁震联合反演和对比分析,进而探讨了不同位置南海北部被动陆缘盆地断陷期凹陷结构样式存在明显差异的深部动力机制。研究结果认为,南海北部被动陆缘盆地古近系文昌组—恩平组断陷期不同区域结构样式的差异主要受地壳厚度减薄、莫霍面上涌、热流升高等深部岩石圈流变学特征控制,相对冷的岩石圈上地壳脆性变形控制了陆架区断陷期盆地的形成,相对热的岩石圈下地壳韧性伸展控制了陆坡区断坳盆地的形成;陆架区珠一坳陷表现为受断层控制的典型地堑结构,中央隆起带为多米诺骨式单断半地堑结构,上陆坡区白云凹陷为断裂和断拗控制的复式宽地堑,下陆坡区荔湾凹陷是发育在陆坡向洋盆过渡区隆起上的局限坳陷,无明显控凹断裂发育。     

珠江口盆地深水区伸展陆缘地壳减薄背景下的沉积体系响应过程及油气勘探意义

珠江口盆地白云深水区（包括白云凹陷和荔湾凹陷）位于南海北部陆缘地壳薄化带上,地壳厚度从北侧的29 km迅速减薄至17~18 km。地壳岩石圈强烈伸展薄化使得陆缘深水区具有特殊的断裂结构样式与沉降特征,对沉积体系产生重要的控制作用,并导致深水区成藏组合特征的差异性。通过调研全球典型伸展陆缘盆地的伸展破裂过程、断裂结构样式对沉积体系的控制作用,开展了对白云深水区凹陷结构、断裂构造样式、构造沉降史与沉积体系的耦合分析,揭示出珠江口盆地深水区特殊的沉积体系响应特征与发育机制。研究结果显示：地壳内脆韧性变形过程产生的大型低角度拆离断裂活动是裂陷期陆缘岩石圈伸展、薄化、破裂的主要机制,裂陷期地壳的均衡抬升、断裂带上盘块体的旋转和大型低角度主控断裂转换带的发育导致始新世文昌组-恩平组沉积期深水区具有宽深断陷结构与大型三角洲-湖相沉积响应体系;裂解期的缓慢沉降和丰富的单边物源供给导致渐新世珠海组沉积期陆架坡折带的发育,并形成海退型进积层序组合,大型海相陆架边缘三角洲和陆坡深水峡谷/深水扇体系分别发育在白云凹陷及其南部凹陷区;裂后热沉降期,台阶式沉降和充足的北侧单边物源体系控制了陆架坡折带由南往北的迁移,并使得陆架坡折带稳定分布在白云北坡,形成海侵加积型层序组合,陆架边缘三角洲和深水扇体系呈现垂向叠置分布特征。在新生代陆缘地壳拆离薄化背景下,裂陷期宽深断陷结构、裂陷后期台阶式沉降和单边物源体系供给等特征使得陆缘深水区发育裂陷期大型三角洲-湖相沉积体系到裂后期大型陆架坡折带的古珠江陆架边缘三角洲和陆坡深水重力流响应体系,最终导致规模烃源岩集中分布、纵向台阶式储-盖组合和两大陆架坡折带控制大型有利油气聚集带的分布格局。     

珠江口盆地西部珠三坳陷沉降史分析

对珠三坳陷古近系和新近系沉降史进行了回剥分析,指出,珠三坳陷沉降速率演化特征与珠江口盆地的构造演化及坳陷的沉积充填有着密切联系.在渐新世早期,沉降主要受控于构造的活动,珠三坳陷处于断陷期,沉降速率值大,裂谷湖泊充填,是主要烃源岩发育期;渐新世晚期,坳陷进入断拗期,构造活动与裂后整体沉降共同作用,使早期沉降减慢,呈多套砂泥岩沉积,发育区域性储集体;晚期沉降再次加快,以泥质沉积为主.形成较好的区域盖层.     

陆缘地壳强烈拆离薄化作用下的油气地质特征——以南海北部陆缘深水区白云凹陷为例

综合利用重力、磁力、三维地震、海底地震和深水油气探井、南海大洋钻探井等资料,开展了陆缘地壳伸展薄化与白云深水区凹陷结构、构造及油气地质之间关系的研究。研究表明,深水区裂陷期经历了早期上地壳脆性伸展高角度断裂控制的箕状半地堑断陷、中期地壳脆韧性差异伸展低角度拆离断裂控制的宽深断陷、晚期以韧性地壳流变为主的碟形断坳盆地演化过程;受穿过地壳的大型拆离断裂控制而发育的宽深断陷是深水区盆地结构的重要特征。陆缘地壳强烈拆离薄化形成的白云凹陷宽深断陷为大型三角洲—湖相沉积体系和规模烃源岩的发育提供了可容空间;陆缘岩石圈薄化程度的差异导致了裂后拗陷期热沉降差异,进而控制了拗陷期陆架坡折带的发育和深水储集层沉积环境;岩石圈强烈薄化、幔源上升导致的高热流背景,使得深水区的储集层成岩作用、烃源岩成烃过程和油气成藏条件具有特殊性。     

珠江口盆地深水区构造演化差异性与油气勘探意义

珠江口盆地深水区7个凹陷分布于盆地两大一级构造单元珠二坳陷和珠四坳陷内,两大坳陷共同经历了初始裂陷、持续裂陷、裂后沉降早期、裂后沉降晚期和新构造运动五大构造演化阶段。不同构造演化阶段之间以及同一构造演化阶段之内,两大坳陷的构造特征和沉积充填差异明显,进而导致具有不同的油气地质条件与勘探潜力。珠二坳陷发育湖相泥岩、煤系、陆源海相泥岩3类烃源岩;珠四坳陷发育煤系和陆源海相泥岩两类烃源岩,生烃条件逊于珠二坳陷。珠江口盆地深水区在持续裂陷、裂后沉降早期、裂后沉降晚期3个构造演化阶段主要发育多期三角洲砂体和水道—深水扇砂体,珠二坳陷砂体类型多,分布广,储集能力更好。珠二坳陷与珠四坳陷主要发育裂后沉降期成藏组合与持续裂陷期成藏组合,对比两套成藏组合成藏要素,珠二坳陷勘探潜力优于珠四坳陷。     

珠江口盆地古近系幕式构造活动与沉积耦合关系——以长昌—鹤山凹陷为例

长昌—鹤山凹陷位于珠江口盆地,具有良好的勘探前景。通过对区域性角度不整合、断裂幕式活动、构造沉降阶段性演化以及古构造格架变化等信息的综合分析,揭示了长昌—鹤山凹陷古近纪构造具有分期异向多幕式裂陷特征,且在不同构造幕,地层沉积受断裂控制作用不同,形成的沉积体系空间展布和配置关系明显不同。主要表现在:早期裂陷幕,沉积地层完全受断层控制,断陷活动强烈,主要发育扇三角洲物源;晚期裂陷幕,断陷活动大大减弱,主要发育近源辫状河三角洲,且该时期圈闭较发育;断拗转换幕,沉积地层分层发育,早期地层完全受断层控制,主要发育浅海三角洲,晚期沉积部分受断层控制,开始接受海相沉积,陆架边缘三角洲伴随陆架不断向海迁移,陆坡的坡度逐渐变陡,开始发育重力流深水扇。     

南海北部珠二坳陷超深水区断层系统分析中的高精度相干技术

超深水区地质条件复杂、地震资料受扰因素多、断面多解性强,严重影响了常规构造解释的准确性。在珠江口盆地珠二坳陷超深水区的断层研究中应用高精度沿层相干技术,有效提高了断裂系统解释与组合的精度。高精度沿层相干技术对超深水三维资料中特定地质时期断层的空间展布具有很好的表征。基于此技术的断裂系统相干分析指示白云超深水区的构造走向受北东向区域断裂控制明显。下渐新统恩平组顶面（T₇⁰）为区域不整合面与白云-荔湾凹陷的断-拗转换界面,恩平组沉积时期白云-荔湾凹陷具有连通性,渐新世早期断陷特征减弱,晚期以断拗-拗陷作用为主,对珠二坳陷超深水区油气成藏具有重要的控制作用。     

断裂时空差异性演化及其对生烃凹陷形成的控制——以珠江口盆地珠三坳陷为例

利用断层活动速率分析了珠江口盆地珠三坳陷南部主干断层的活动历史,并利用研究结果分析了断裂时空差异性演化对生烃凹陷形成的控制。恩平组以前珠三坳陷西南部断层活动性较强,而东北部则相对较弱,恩平组以后,珠三坳陷西南部断层活动性较弱,而东北部相对较强,从而使文昌组—恩平组珠三坳陷的沉降中心明显发生了由西南到东北的迁移。珠三南断裂在研究区内为一条包括3段、3种类型、控制3个大规模断凹的大型复杂断裂,不同凹陷内烃源岩分布差异明显,主要体现在烃源岩的规模、类型及热演化程度等方面存在较大差异,这些差异主要是由于珠三坳陷控坳主干大断裂在时空上差异性演化的结果,据此将珠三坳陷划分为WC￣A,WC￣B,WC￣C等3个相对独立的成油体系。     

珠江口盆地恩平凹陷珠琼运动二幕的构造-沉积响应及区域构造意义

珠琼运动二幕是发生在珠江口盆地晚始新世-早渐新世的一次重大构造运动。通过对恩平凹陷的地震层序、沉积演化和断裂活动研究揭示,珠琼运动二幕的构造-沉积响应表现为文昌组与恩平组之间的区域性不整合面、盆地演化从断陷至断-拗阶段的变革、沉降中心迁移、新生EW走向断层和沉积体系整体转变等。结合中国东部渤海湾盆地黄骅坳陷的研究,珠琼运动二幕及同期构造作用不仅在珠江口盆地,而且在中国东部新生代盆地均可追索,对盆地构造演化、沉积充填以及油气生-储-盖组合均产生了重要影响,其共同特点是拗陷作用增强、区域应力场顺时针方向偏转并伴随右旋张扭作用,其形成与晚始新世以来印度板块与欧亚板块碰撞作用有关。     

珠江口盆地地温场特征及构造-热演化

位于南海北缘的珠江口盆地作为中国海洋油气勘探的重点区域，具有良好的油气勘探前景。利用钻井地热测量数据分析了珠江口盆地现今地温场特征，利用古温标反演和拉张盆地模型正演相结合的方法定量揭示了盆地新生代以来的热演化史，并对比分析了浅水区和深水区构造-热演化的差异及主控因素，总结了不同地热地质条件对油气生成和富集的影响。研究结果表明，珠江口盆地具有"热盆"特征，地温梯度高。地温梯度值的总体变化趋势表现为从浅水区向深水区逐渐增高，与地壳和岩石圈向南减薄趋势一致。珠江口盆地始新世以来经历了两期裂陷拉张作用，其基底热流值表现为幕式升高的特征。浅水区珠一坳陷达到最高古热流的时间相对较早（约为33.9 Ma），而盆地深水区（白云凹陷、荔湾凹陷）裂陷拉张时间可以持续到23 Ma，随后才进入裂后热沉降期，盆地基底热流开始降低。白云凹陷磷灰石裂变径迹（AFT）热史模拟显示晚期约在5 Ma以来存在一期古地温快速增加，这可能与新构造运动有关。此外，由于深水区拉张强度大，加热时间长，陆坡区的白云凹陷最高古热流要高于陆架区的其他凹陷。     

珠江口盆地西江主洼低角度边界正断层特征及成因演化

西江主洼位于珠江口盆地珠一坳陷的中西部,是珠江口盆地重要的富生烃凹陷之一。为了认识珠江口盆地西江主洼边界断层(Fxj33)属性特征,基于钻井约束的高精度三维地震资料,对Fxj33断层几何学和运动学进行了综合分析。研究揭示Fxj33边界断层为低角度生长正断层,倾角5°～36°,呈NEE走向,长度约55 km,最大水平位移达9.5 km左右。在多幕裂陷演化过程中,Fxj33断层沿走向上表现为分段差异活动特征,并与两排EW向高角度断裂共同控制着西江主洼各次级洼陷的发育演化。中生代基底中发育的叠瓦状构造、残留山和先存断面等一系列构造表明Fxj33边界断层为中生代先存逆冲构造体系在新生代反转形成,并且在断陷中晚期进一步被一系列EW向高角度断面切割改造,形成现今形态。期望研究结果对被动陆缘断陷盆地边界断层的形成和演化研究有指示意义。     

珠江口盆地珠Ⅲ坳陷反转构造特征及有利反转构造区带评价

通过反转构造地震反射特征、分布特征及形成机理研究,分析了珠江口盆地珠Ⅲ坳陷反转构造形成期次,划分了该区反转构造样式,研究了反转构造对油气成藏条件的影响。研究认为该区发育古近纪末期断陷反转和新近纪晚期拗陷反转2期反转构造幕,早期反转构造发生在古近纪,是在断陷期—断拗转换期之上的叠加构造,晚期反转构造发生在新近纪,是盆地坳陷期之上的叠加构造。依据反转构造与先存断裂和构造的关系,珠Ⅲ坳陷反转构造样式可划分为断层限制型和褶皱挠曲型2个大类,细分为5类断层限制型和3类褶皱挠曲型反转构造样式。反转构造可以形成良好的油气聚集圈闭条件,但早期反转会使烃源岩埋藏变浅,难以达到生烃门限而导致生烃能力很小,晚期反转构造油气成藏条件良好,特别是坳陷西部较大反转构造是有利勘探区带。     

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。      

南海北部超深水区双峰盆地构造演化与油气地质条件

近年来南海超深水区的油气勘探随着陵水18气田的发现而日益受到关注。双峰盆地位于南海北部超深水区、珠江口盆地南部隆起以南。盆地基底主体为洋壳,分3个次级坳陷。双峰盆地内沉积地层以新近系为主;古近系发育局限,其下渐新统地层不均匀分布于双峰盆地周缘。南海边缘海构造旋回中的新南海扩张作用是双峰盆地结构及沉积充填的主要成因。双峰盆地是在新南海洋壳上形成的沉积盆地,作为新南海扩张的西北端,双峰盆地的演化分为前洋壳期、洋壳形成期、洋壳拗陷期3个阶段。早渐新世前洋壳期,双峰盆地尚未形成,古南海北部大陆边缘整体受陆缘断拗作用控制;从32 Ma开始受新南海扩张作用双峰盆地进入洋壳形成期,盆地由东向西呈“剪刀式”扩张并初步形成;23.8 Ma时期,西北次海盆受到西南次海盆扩张和中西沙稳定地块的限制停止扩张,双峰盆地进入洋壳拗陷期,稳定沉积大套下中新统-第四系海相地层,期间在16.5 Ma新南海扩张整体停止。双峰盆地具有良好的油气地质条件,一方面洋壳扩张期在渐新统发育的陆源海相烃源岩指标较好;另一方面在洋壳拗陷期盆地西缘发育的双峰深水扇带来乐东扇-中央峡谷水道优良的砂岩储集体,加之盆地良好的构造与岩性-地层圈闭条件、厚层海相泥岩盖层以及高地温梯度,有利于油气的成藏,双峰盆地以双西南坳陷为代表是南海超深水领域有利的油气勘探远景区。     

珠江口盆地储层特征

早渐新世晚期(30Ma)南海运动后,珠江口盆地大部分进入浅水陆架区,由陆相环境向海相环境过渡,古近纪末(23.8Ma)白云运动后,随着海平面的不断上升,盆地整体进入海相沉积环境。珠江口盆地经历了不同的构造演化阶段,发育不同类型的储层,储层主要发育在上部的晚渐新世—第四纪海陆交互相及海相沉积中。浅水区储层主要包括三角洲砂体、陆架砂脊、滨岸砂、生物礁及扇三角洲砂体沉积,其中由古珠江大河控制的陆架三角洲—滨岸体系及生物礁是已发现油田最主要的产层;深水区储层主要包括海底扇,陆架边缘三角洲,台缘斜坡扇沉积,其中低位的海底扇砂体和陆架边缘三角洲是深水区最具潜力的勘探目标。     

南海北部油气成藏区带的划分与勘探前景

南海北部大陆边缘整体勘探程度较低。为加强该区油气成藏特征的系统分析与对比,根据构造、沉积特征的差异性,将该区划分为4个油气成藏区带:走滑拉分区(莺歌海盆地)、陆内裂陷区(北部湾盆地)、陆架浅水区(琼东南盆地北部裂陷带,珠江口盆地北部裂陷带的珠一、珠三坳陷)、陆坡深水区(珠江口盆地珠二坳陷,琼东南盆地中央裂陷带及南部裂陷带)。进而分析了各区带的油气成藏特征及勘探前景,结论认为:①走滑拉分区油气成藏主要受控于泥底辟构造活动,应重点突破下含油气系统;②陆内裂陷区断裂构造发育,企西隆起东部是寻找大中型油田的有利区带;③陆架浅水区"皮薄肉厚",油气勘探应以古近系陆相断陷沉积的储盖组合类型为主;④陆坡深水区油气成藏要素配置良好,是未来发现大型油气田、开创油气勘探新局面的主战场。     

渤海湾盆地构造格架及演化

渤海湾盆地早第三纪存在独特的构造格局,呈以渤中凹陷为中心的放射状断裂体系和环状断裂体系,这种格局是地幔物质底辟作用的结果。盆地自早第三纪以来经历了两次构造热冷缩沉降过程。地幔初始隆起时,地壳减薄盆地进入断层控制的沉降阶段,之后地幔温度降低,盆地进入热冷缩沉降阶段     

南海北部陆坡深水区构造演化及其特征

南海北部陆坡深水区新生代构造是经过两次不同方向海底扩张和短期改造形成的,受红河断裂带走滑作用以及菲律宾板块挤压等主控因素制约,经历了裂谷期、热沉降期和准被动大陆边缘晚中新世以来的新构造期3个构造演化阶段。陆内裂谷期盆地结构呈南北分带、东西分段的盆岭伸展构造格局;热沉降期陆间裂谷区域位于现今的南海洋壳区域,其北部边缘处于被动大陆边缘部位;晚中新世以来南海边缘发生区域沉降,且印度板块向该区东侧挤压,菲律宾海向西挤压,南海北部大陆边缘处于双向挤压状态,在其陆坡深水区形成不同风格的凹陷。其一是半地堑型凹陷,其二是地堑型凹陷。前者主要有北礁凹陷、顺德凹陷、开平凹陷和白云凹陷以外的卫星凹陷,后者为陵水-乐东凹陷、松南-宝岛凹陷和白云凹陷。相对于半地堑型凹陷,3大地堑型凹陷的沉积范围广、沉降幅度大,共同构成深水区富油气区,有可能成为中国南海油气战略接替区。