珠江口盆地陆丰凹陷海丰33洼断裂特征.pdf

第卷第期年月中国海上油气 中海油“十三五”科技重点项目“南海东部油田上产万吨关键技术研究（编号：-）”部分研究成果。第一作者简介：李敏，女，硕士，工程师，主要从事石油地质综合研究和沉积储层分析工作。地址：广东省深圳市南山区后海滨路号中海油大厦座（邮编：）。-：。文章编号：-（）-：.-引用：李敏，张素芳，邱欣卫，等珠江口盆地陆丰凹陷海丰洼断裂特征中国海上油气，（）：-，-，（）：-珠江口盆地陆丰凹陷海丰洼断裂特征李敏张素芳邱欣卫肖张波贺勇何雁兵（中海石油（中国）有限公司深圳分公司广东深圳）摘要陆丰凹陷是珠江口盆地（东部）的古近系勘探重要探区，近三十年来受限于钻井数量与仅有的二维地震资料，其盆缘洼陷海丰洼缺乏断裂特征与洼陷结构的研究。在新三维地震资料构造解释基础上，本文对洼陷边界断裂、主干伸展断裂、张扭断裂进行识别，并对断裂活动性进行了分析，研究结果表明：海丰洼发育伸展断裂和张扭断裂，三组深大断裂 北部海丰断裂、南部陆丰断裂与北西部的海丰断裂分别控制形成了主洼、南次洼、北次洼的洼陷格局；北西部海丰断裂受到左旋张扭应力场的作用，显示了张扭性断裂特征，在晚文昌早恩平组沉积期断裂活动最强，地层沉降中心沿走滑分量迁移，北次洼沉积较厚上文昌组地层；海丰洼北西部发育的海丰断阶构造带邻近烃源岩，张扭断裂控制了该构造带的圈闭类型与运移条件，为海丰洼勘探的有利区带。关键词珠江口盆地；陆丰凹陷；海丰洼；张扭断裂；洼陷结构中图分类号：.文献标识码：-，（，）：，-，-，-，-，-，：-，-，-，-，-，-：；-；-中 国 海 上 油 气年月陆丰凹陷位于珠江口盆地珠一坳陷东北部，受北部 隆起、惠 陆 低凸起、东沙 隆起 和 海丰 凸起围限。陆丰凹陷内部自南向北发育陆丰洼、陆丰洼、陆丰东洼、陆丰西洼、陆丰洼、惠州洼、惠州洼和海丰洼等多个次级洼陷，其中海丰洼为受陆丰凹陷内部次级凸起分割影响而形成的盆缘洼陷-。海丰洼的勘探工作始于年二维地震采集，该洼陷仅于年钻探了一口探井，未获得油气发现。经历近三十年，直到年新采集了二维地震资料，但因二维地震资料品质的局限，使得对该区构造特征及烃源岩潜力的认识仍然不够，目前该区于年采集了 三维地震资料。作为珠江口盆地（东部）重要的古近系勘探区域，陆丰南各洼陷勘探程度相对较高，需要寻找新的储量接替领域。海丰洼与陆丰凹陷主洼陆丰洼相比，在构造特征、地层结构和沉积体系上既存在一定的差异又有一定相似性。海丰洼相较于陆丰凹陷南部陆丰洼富烃洼陷而言，其勘探程度存在极大差距，该盆缘洼陷探井少、储量发现少，尚未开展该区断裂特征和洼陷结构相关的地质分析。在新三维地震资料构造解释基础上，结合区内实际钻井情况，通过地震属性分析、断裂活动性分析、断层精细解释，对海丰洼断裂特征、断裂性质及构造演化开展精细研究，有助于认识该区断裂体系特征及演化过程，推动陆丰凹陷北部盆缘洼陷的勘探进程。区域地质概况海丰洼 位 于 陆 丰 凹 陷 北 部 洼 陷 带 东 端。海丰洼是一个受北西向边界大断层控制呈北断南超的箕状断陷洼陷，洼陷北侧毗邻北部隆起带，东侧为海丰凸起（图），洼陷面积约，与陆 丰 凹 陷 南 部 富 生 烃 洼 陷 陆 丰洼 相距约。图研究区区域位置与晚始新世断裂分布 从区域地质背景上来看，海丰洼与陆丰洼均为新生代发育洼陷，前者位于北部，后者位于南部，具有类似的半地堑特征，两者应当具有相似的构造演化过程与地质结构。海丰洼主要沉积新生代地层，发育有完整的古近系及新近系层序，自下而上发育始新世的文昌组、恩平组，渐新世珠海组，新近系的珠江组、韩江组、粤海组、万山组以及第四系。结合钻井与地震资料，地震反射界面将海丰洼文昌组划分为上、下两段，地震反射界面将恩平组也划分为上、下两段（图、）。第卷第期李敏等：珠江口盆地陆丰凹陷海丰洼断裂特征图海丰洼井综合柱状图 图过海丰洼南北向的地震剖面（剖面位置见图）（.）中 国 海 上 油 气年月海丰洼断裂特征.断裂展布特征海丰洼古近系断裂极其发育，通过对三维地震资料的精细解释，分析断裂运动方向、运动距离及地层发生的变形程度，识别出伸展断裂和张扭断裂两组不同类型的断裂，其组合类型、变形特征及成因机制具有显著差异。海丰洼古近系深大断裂主要有北部东侧的边界断裂海丰断裂、南部的陆丰断裂与北部西侧的海丰断裂（图）。海丰洼是受南倾边界断裂海丰断裂控制的北断南超半地堑，呈北西-南东走向。海丰断裂为基底先存断裂，控制洼陷北西向展布的雏形结构。南部的陆丰断裂受控于伸展作用与岩浆底侵作用，为长期继承性活动断裂，自古新世开始发育，始新世时期活动性加剧并长期继承性发育至新近系韩江组（图）。陆丰断裂剖面形态似铲状，与伴生断裂组成复式型构造样式，平面上表现为帚状断裂组合。海丰洼北西部断层具有分段扩展特征，在古近纪北西向区域拉张应力作用下，早期北东走向、北西西走向两组基底断裂复活，北东走向基底断层完全正交于拉张方位，从而大量复活并持续强烈活动，而北西西走向基底断层受斜向拉张作用则呈现张扭性断裂特征。海丰洼北西部地区发育控构造带断裂、控局部构造断裂和复杂化局部构造的次生断裂共三个级次断裂，平面上表现出北西向、北东向、弧形和近东西向四种走向断裂。该区带除了受区域近北西向伸展应力作用外，还受控于区域剪切作用力，断裂平面组合样式主要表现为斜列式（图）。在张扭应力场作用下，北西西走向基底断裂发生走滑，垂直走滑方向派生出张扭性正断层，形成“滑脱式”断裂组合（图）。北东向伸展断裂多为研究区低序级断裂，断裂呈板状形态，向下断至文昌组界面，向上断穿新近系珠江组界面，文昌、恩平期强烈活动，珠海-珠江时期活动强度明显减弱。已有的构造物理模拟实验及应用研究表明，当区域性拉张作用与主要构造线方向斜交的情况下，会发育张扭性断裂-，张扭性断层往往具有以弧形断裂形式出现的特点-。海丰洼在古近纪沉积之前存在组基底断层，走向分别为北东向与北西西向。在古近纪北西向区域拉张应力作用下，北西西向基底断层受斜向拉张作用复活，断裂走滑而图过海丰洼东西向的地震剖面（剖面位置见图）（.）形成弧形断裂海丰断裂（），显示了张扭性断裂特征。海丰断裂呈由北西向转为北东走向的弧形，平面延伸。海丰张扭断裂与这些南倾伸展断裂组成海丰断阶构造带，主要发育反向翘倾断块构造样式。地震振幅切片、方差体等时（地震反射双程旅行时为 ）切片显示的结果与现今张扭性断裂分布状态较吻合，切片上同相轴的错断、拖拽表明海丰断裂具有左旋走滑的运动性质（图）。图海丰断裂地震振幅属性与方差体等时切片（）（平面位置见图）（）（.）第卷第期李敏等：珠江口盆地陆丰凹陷海丰洼断裂特征.断裂演化特征海丰洼在北西向主伸展应力方向控制下，北西西向基底断层与应力方向斜交，产生沿断裂走向的走滑分量，使洼陷呈现拉张和左旋走滑构造环境，也是海丰断阶构造带张扭性构造形成的根本原因。地层的旋扭差异沉降是形成海丰洼构造格局的主要控制因素，断裂主要起到应力调节的作用。在沉积速率相似的情况下，可以通过断层生长指数，即求取对比上、下盘地层厚度比值，来确定不同断裂的活动强度。本研究通过对主要断裂的活动时期及断层生长指数进行统计与计算（图），定量描述了海丰断阶构造带主控断层的活动特征。和断层控制的地层受到剥蚀和盆地沉降因素影响程度小，在下恩平组沉积时期断层生长指数大于，上盘厚度大于下盘厚度，断层活动，而且在下恩平组沉积晚期，生长指数达到最大，该时期断层活动最强烈。断层在下恩平组沉积时期，因受到剥蚀生长指数较大，但实际该时期断层活动微弱。与断层西段处于正向拉张应力作用下，因此生长指数比东段张扭段的断层生长指数大。图海丰断阶构造带主控断层活动特征 -海丰断裂东段的走向平行于北西-南东向伸展应力方向，下文昌组沉积时期，断层生长指数在这个时期最小，没有伸展活动，只有水平位移。随着凹陷伸展应力方向从北西-南东向南北方向发生顺时针旋转，海丰断裂走向与洼陷伸展方向由平行变为斜交，夹角变大，演变为张扭断裂，其生长指数开始增大，伸展作用增强。恩平组沉积时期，凹陷南北向伸展变形加剧，海丰断裂继续保持左旋斜向伸展，伸展作用持续增强，生长指数达到了最大值。海丰断裂控洼作用海丰洼主洼与南次洼古近系层序发育完整，具有文昌组地层稍厚、恩平组地层略薄的特征，而北次洼缺失下文昌组（图）。图海丰洼古近纪张扭断裂演化模式 -.主干伸展断裂控制了洼陷结构通过分析地层发育特征可以发现，早文昌沉积时期海丰洼主体上为半地堑式盆地，北部的边界断裂海丰断裂控制其北深南浅、北断南超的沉积格局，文昌组烃源岩主要在主洼发育。陆丰断裂为分隔二级构造单元的北西西向三级断裂，其南北两侧分别为南次洼和主洼（图、）。在陆丰断裂两侧，始新世文昌组和恩平组下段北侧主洼的厚度明显大于南次洼，恩平组上段两侧厚度差异缩小，反映陆丰断裂在始新世早中期持续控制南次洼的地层沉积，并与早文昌末期岩浆底侵共同作用形成新的地貌单元，产生南次洼（图、）。海丰洼始新世早期岩浆活动强烈，裂隙式喷发岩浆活动由区域拉张作用引起岩浆被动上涌，岩浆随着深大断裂上移，喷出后呈条带状展布，相对于中心式喷发，其形成的侵入体数量较少，且基本不干扰盆地演化。.张扭断裂宏观上控制烃源岩发育海丰洼北次洼在拉张伸展动力学背景下，复中 国 海 上 油 气年月活的基底先存断层走向与区域拉伸方向斜交，产生沿断裂走向的走滑分量，从而表现为张扭正断层活动-。在两组先存断裂发育区最易形成此类张扭断裂，最具代表性的张扭断裂为北部西侧的海丰断裂。张扭断裂形成的古地理背景宏观上控制该地区烃源岩发育、沉积体系的分布，其构造背景控制圈闭类型与油气运聚规模，张扭断裂活动的强度、期次与差异控制了油气成藏与富集-。海丰张扭断裂控制了海丰洼北西部洼陷的构造格局和地层展布。由于海丰断裂的张扭性活动，在晚文昌早恩平组沉积期断裂活动最强的部位形成了北次洼，盆地较深，沉积较厚，北次洼主要发育上文昌组及更新年代的地层（图）。海丰断裂自东向西由张扭性向拉张性转变，东段受斜向拉张作用，为中强张扭段，控制的地层厚度比西段薄；其西段为弱张扭段，呈近北东向展布，从而在古近纪近北西向拉伸中处于正向拉张，地层出现较大的落差，相应控制较厚的沉积地层。北次洼陷之所以在西侧出现下掉最深的洼，正是受控于海丰断裂西段的拉张活动（图）。因此，海丰断裂发育较强的张扭性活动而使其所控制的东侧沉积厚度小于西侧沉积厚度，显示了断裂弱张扭段断层垂向落差大，强张扭段断层垂向落差小，体现了张扭性活动对沉积充填的控制作用。海丰洼资源潜力与勘探方向由于仅有的钻井位于洼陷南部缓坡带较高部位，陆丰凹陷海丰洼生烃潜力一直未被证实。唯一一口钻井井含砂率较高，仅在文昌组上部 揭示一套富泥地层，整体表现为细砂岩、粉砂岩与灰色泥岩互层；平均值为，且曲线呈低幅齿状，说明泥质含量高。该井段泥岩样品有机碳含量为.，游离态烃和裂解烃量值为.（图），有机质类型为型，为中等烃源岩。综合岩性、测井、地化信息，判断井文昌组上部为浅湖相沉积，具有一定水体深度。井位于地势相对较高的洼陷缓坡带，推断湖盆中心水体更深，可能发育中深湖相沉积，预测洼陷中心可能具有较好的生烃潜力。通过与陆丰凹陷其它已经被证实的富生烃洼陷类比分析，认为海丰洼与陆丰洼断裂体系类似，说明它们具有相似的构造-沉积背景，均为箕状半地堑结构，都发育有完整的古近系层序。海丰洼文昌组沉积期的控洼断裂活动性较强，断层活动速率均大于，基底沉降速率大于（图），与已证实的富生烃洼陷陆丰洼主力烃源岩发育期接近，同样具有较高的控洼断层活动速率和基底沉降速率。基于海丰洼古近系断裂体系的分析，深化了对洼陷盆地结构的认识，落实了研究区文昌组、恩平组地层展布规律。文昌组最大埋深约 、厚度 、面积（图），文昌组具有中振幅、低频、亚平行反射特征（图），半深深湖面积约（图）。图海丰洼与陆丰洼沉降速率对比 图海丰洼文昌期地层厚度（）和沉积相（）（）（）第卷第期李敏等：珠江口盆地陆丰凹陷海丰洼断裂特征海丰洼新生代构造演化经历了伸展应力方向的旋转、伸展活动的减弱与增强。这些因素与变化共同影响了洼陷北西部海丰断阶构造带的发育与演化。海丰断阶构造带紧邻其东侧的洼陷中心，烃源条件好，张扭断裂控制了圈闭类型与运移条件，该区带走滑分量强，以增压作用为主，有利于深层油气保存，预测为海丰洼古近系勘探的有利区带。结论海丰洼始新世在北部海丰断裂、南部陆丰断裂与北西部的海丰断裂三组深大断裂的控制下，形成了主洼、南次洼、北次洼的洼陷格局。北西部陡坡海丰断裂受左旋张扭应力场影响，断裂发生走滑且地层沉降中心沿走滑分量迁移，呈现张扭特征，断裂活动性在晚文昌早恩平组沉积期最强，导致北次洼沉积较厚的上文昌组。海丰张扭断裂与南倾伸展断裂组成海丰断阶构造带，主要发育反向翘倾断块构造样式，构造带紧邻洼陷中心，烃源条件好，走滑分量形成局部增压，利于深层油气保存，预测为海丰洼古近系勘探的有利区带。参考文献米立军，张向涛，汪旭东，等陆丰凹陷古近系构造-沉积差异性及其对油气成藏的控制中国海上油气，（）：-：-，（）：-：-张向涛，汪旭东，舒誉，等珠江口盆地陆丰凹陷大中型油田地质特征及形成条件中南大学学报（自然科学版），（）：-，-（），（）：-汪旭东，张向涛，林鹤鸣，等珠江口盆地陆丰洼复式油气成藏条件、分布规律及勘探潜力中国海上油气，（）：-：-，-，-，（）：-：-，-：-，（）：-周建勋，漆家福伸展边界方向对伸展盆地正断层走向的影响：来自平面砂箱实验的启示地质科学，（）：-，-：-，（）：-杨克绳从地震信息看油气地质扭动构造的六大特征：兼述中国东部和 中-西 部 典 型 扭 动 构 造 样 式 海 相 油 气 地 质，（）：-：，（）：-卢刚臣，吴振东，李玉海，等渤海湾盆地歧口凹陷扭动构造及其油气地质意义地球科学（中国地质大学学报），（）：-，-：（-），（）：-邓运华张-扭断裂与油气运移分析-以渤海油区为例中国石油勘探，（）：-，（）：-付兆辉，施明华，秦伟军，等张扭性断陷盆地的构造样式海洋地质前沿，（）：-，-，（）：-童亨茂，赵宝银，曹哲，等渤海湾盆地南堡凹陷断裂系统成因的构造解析地质学报，（）：-，（）：-漆家福渤海湾新生代盆地的两种构造系统及其成因解释中国地质，（）：-，（）：-索艳慧，李三忠，戴黎明，等东亚及其大陆边缘新生代构造迁中 国 海 上 油 气年月移与盆地演化岩石学报，（）：-，-，（）：-苏楠，杨威，苑保国，等四川盆地喜马拉雅期张扭性断裂构造特征及形成机制地球科学，（）：-，（）：-吴孔友，刘煜磊，胡德胜，等北部湾盆地乌石凹陷东区断裂类型及其形成演化地质力学学报，（）：-，-，（）：-李才，朱继田，尤丽，等琼东南盆地长昌凹陷断裂带特征及其油气藏勘探意义天然气地球科学，（）：-，-，（）：-杨勇，汤良杰，刁新东，等塔里木盆地雅克拉断凸断裂差异变形特征及其控制因素石油与天然气地质，（）：-，-，（）：-黄雷，刘池洋张扭断裂带内复合花状构造的成因与意义石油学报，（）：-，-，（）：-徐长贵渤海走滑转换带及其对大中型油气田形成的控制作用地球科学，（）：-，（）：-收稿日期：-改回日期：-（编辑：冯娜）