南黄海盆地南五凹东洼构造特征分析

2016-01-17祁鹏,王鹏,崔敏等

海洋石油 2015年2期

南黄海盆地南五凹东洼构造特征分析

祁鹏，王鹏，崔敏，郭瑞，蔡佳

（中海油研究总院，北京 100027）

摘要：地震资料的精细刻画揭示，南五凹东洼在结构上表现为南北两侧成洼、中部为大型断裂褶皱带的不对称地堑式。在平面上，中部背斜带在东洼的东、西部发生错位，可能是受斜向拉伸作用的影响。关键地质界面分析和盆地沉降史回剥恢复表明该区经历了断陷—隆升—坳陷的构造演化过程。结合沉降速率的变化规律和平衡剖面分析，盆地的断陷期可进一步划分为两个阶段。在上白垩统泰州组—古新统阜宁组（K2t-E1f）沉积时期，断层活动较弱，对沉积作用控制小，沉积中心位于洼陷的中部，整体表现为断拗的特征；在始新统戴南组—三垛组（E2d-E2s）沉积时期，边界断层对沉积的控制作用增强，沉积中心向南迁移，洼陷中部的断裂褶皱带逐渐定型，整体表现为断陷的特征。渐新世时期，南黄海盆地区域性隆升剥蚀。新近纪以后，南黄海盆地进入区域性拗陷期，东洼表现为稳定的热沉降过程。

关键词：南五凹；盆地结构；构造特征；演化过程

中图分类号：TE121.2

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2015.02.012

文章编号：1008-2336（2015）02-0012-06

收稿日期：2014-06-23；

作者简介：第一祁鹏，男，1983年生，工程师，博士，能源地质工程专业，主要从事石油地质综合研究工作。E-mail：qipeng.1983@163.com。

改回日期：2014-09-16

Analysis of the Structural Characteristics in Eastern Nanwu Sag of South Yellow Sea Basin

QI Peng, WANG Peng, CUI Min, GUO Rui, CAI Jia

（CNOOC Research Institute, Beijing 100027, China）

Abstract:Based on the fine structural interpretation of 2D seismic data, it is revealed that the architecture of the eastern Nanwu Sag is the asymmetric graben type, with large scale faulted anticline belt in the central part, and depression in the southern part and northern part. In plane, the anticline belt in the central part was dislocated in the western and eastern parts of eastern Nanwu Sag which might result from the oblique extension. It is indicated through analysis of the key geologic boundary and the back-stripping of the subsidence history that the eastern Nanwu sag underwent the tectonic evolution history of rifting stage, the uplifting stage and the depression stage. The rifting stage can be divided into two episodes through analysis of subsidence rate variation and the balanced cross-section. During the sedimentation time from late Cretaceous Taizhou Fm. to Palaeocene Funin Fm.(K2t-E1f), the eastern Nanwu sag was characterized by rifting-depression, and the faulting activity was weak, with no controlling role on sedimentation. The depocenter during this stage was in the middle of the sag. During the sedimentation time from Eocene Dainan Fm. to Sanduo Fm.(E2d-E2s), the eastern Nanwu sag was characterized by depression, the controlling role of boundary faults on sedimentation became strong, resulting in shift of depocenter southward, and the faulted-fold belt was formed gradually. During Oligocene, the whole South Yellow Sea Basin was uplifted and eroded widely. From Neogene, the South Yellow Sea Basin entered into regional depression stage, and the eastern Nanwu sag entered into stable thermal subsidence.

Keywords:Nanwu sag; architecture of the basin; sturcture character; tectonic evolution

南黄海盆地位于东经120°00’～126°00’、北纬32°00’～37°00’之间，盆地西南与苏北盆地相连。1979年至今，我国石油勘探部门已经在南黄海钻探了20余口井，其中2口探井已见到油气

显示，表明南黄海盆地具备形成油气藏的基本地质条件，但尚未获得重要油气突破。

构造活动是油气成藏的重要控制因素之一，多年来地质工作者一直未曾放弃对南黄海盆地的基础石油地质和结构构造的研究[1-7]。本文选择南黄海盆地南部坳陷中比较有勘探前景的南五凹东洼作为研究对象，通过精细构造解释和演化剖面分析的方法，试图剖析南五凹东洼的构造特征和演化过程，从而为该区的油气勘探实践提供一定的地质依据。

1　区域地质背景

南五凹位于南黄海盆地南部坳陷的最南端，其东北部为南二复合低凸起，西北与南一凸起相接，西南与南二凹相临，南面和东面均被勿南沙隆起所围限。该凹陷整体上由东西两个不对称型双断式次洼和分隔两者的单断式次洼构成。其中，东洼在平面上以北西南东向展布，延伸约55 km，南北两侧的边界断层表现出不连续性，且有向东相互收敛相交的趋势。洼陷内断层的主要走向以北西西向和近东西向为主，密集地分布在洼陷中部的背斜带上（图1）。

图1　南黄海盆地南五凹东洼断裂分布图

地震、钻井和生物地层等多项地质资料揭示，南五凹地层由前白垩纪基底和晚白垩纪—新生代盖层构成。地层自下往上分别是上白垩统赤山组及泰州组、古新统阜宁组、始新统戴南组及三垛组、新近系下盐城组及上盐城组和第四系，但缺失渐新统（图2）。

图2　南五凹沉积充填、沉降历史及结构特征

2　重要构造界面的特征

上白垩统底界面和下盐城组底界面是南五凹陷内最重要的构造层序界面，前者代表了盆地中、新生代发育的开始，后者为盆地内部反映断陷期和坳陷期分界的不整合界面。上白垩统底界面在研究区内表现为低频强振幅较连续的反射特征，界面之下波组为杂乱的模糊反射，界面之上波组为低频弱振幅弱连续的杂乱反射，在斜坡上能观察到较明显的削截特征。

下盐城组底界面是一个区域上可对比的不整合界面，将盆地演化划分为晚白垩纪—古近纪的断陷期和新近纪—第四纪的坳陷期。下盐城组底界面之下的断陷期构造层序表现出强烈的差异性，无论是分布范围还是地层厚度，都变化巨大，而且岩性也往往具有突变特征，断层活动强烈，剥蚀现象明显，在该界面之上的新近系及第四系的地层总体厚度变化不大，岩性过渡具有区域性拗陷的特点，覆盖了下伏的所有岩系，几乎没有断层活动。

3　东洼构造特征

南五凹东洼的地震资料均为二维测线，为了说明南五凹东洼整体结构和构造特征，选取了3条横跨洼陷的测线进行精细刻画。测线A-A’穿过H6井，位于东洼的西部。洼陷的主体宽度较窄，南部边界断层的活动性要稍强于北部边界断层，两者共同控制了洼陷中部的背斜（图3）。位于中部背斜带的次级对倾断层在深部收敛并汇聚到一条断层之上，形成了较为典型的卷心菜构造。从断层与地层的匹配关系来看，除了新近系底界面限制所有早期断层的发育之外，阜三段底界面也限制了一些断层的发展。

测线B-B’位于东洼的中部，南部边界由简单的反“Y”字型的断裂组合构成（图4）。从剖面上看，古近纪末期的东洼在这个构造位置上表现为三个小断裂褶皱带分隔的四个局部浅洼。靠近南部边界断层的浅洼规模最大，是东洼的沉积沉降中心，基本上没有受到断层的影响，宽度约为7.5 km。紧邻该浅洼的断裂褶皱带是由几条北倾断层构成的反“Y”字型构造样式。位于中部的断裂褶皱带表现为复式“Y”字型构造，在其两侧的浅洼规模较小。北部边界断层规模发生弱化，向下延伸距离变短，与其上盘的反向断层控制了第四个小浅洼。

图3　南五凹东洼西部地震剖面构造解释（位置见图1）

测线C-C’位于东洼的东部，整体表现为不对称地堑式结构（图5）。从地层的几何形态上可以看出，边界断层在不同沉积时期的相对活动性是逐渐变化的。在泰州组沉积时期和三垛组沉积时期，南北两条边界断层的活动性基本一致，但是戴南组和阜宁组沉积时期，南部边界断层的活动性要远强于北部边界断层。与测线A-A’相似，中部背斜带在该剖面上也表现为相互对倾交切的正断层在深部收敛形成的典型卷心菜构造。在地理位置上，该背斜带相对于A-A’测线发生了向南的迁移，可能与南部边界断层的活动强度增大

有关。背斜带南侧的浅洼陷构造变形较弱，基本上不受断层的影响，宽度约为6.7 km。

图4　南五凹东洼中部地震剖面构造解释（位置见图1）

图5　南五凹东洼东部地震剖面构造解释（位置见图1）

4　东洼构造演化特征

图6　南五凹东洼构造沉降幕划分

4.1 沉降史分析

应用沉积回剥分析技术，经过去压实、沉积物重力均衡及古水深校正后，可以对沉积盆地的沉降史进行恢复，并能进一步依据其变化规律划分盆地的构造演化过程[8]。南五凹东洼沉降史恢复结果表明（图6），上白垩统泰州组沉积时期构造沉降速率较慢，约为40 m/Ma；古新统阜宁组沉积时期构造沉降速率整体加快，均超过了50 m/Ma，且沉降量曲线的斜率陡然增大，表明从阜一段到阜二段和阜三段到阜四段的沉降速率均为由慢到快的加速过程；始新统戴南组沉积时期沉降速率变小，但还是略高于上白垩统泰州组沉积时期；三垛组沉积时期沉降速率大幅回升，超过了100 m/Ma，沉降量曲线斜率逐渐变小；渐新世时期南黄海盆地处于隆升阶段，遭受大面积剥蚀，最大剥蚀可能超过了1 100 m[9]。进入新近纪以后，南五凹东洼的构造沉降速率整体上大幅减弱，下盐城组沉积时期构造沉降速率甚至低于10 m/Ma，上盐城组—第四系沉积时期沉降活动增强，以热

沉降为主，总沉降速率超过了80 m/Ma，沉降量曲线的斜率也明显增大，这一点与Mckenzie[10]提出的呈幂指数衰减的裂后期热沉降特征相反，反映了盆地裂后期的异常加速沉降过程。

4.2 构造演化过程分析

在上白垩统泰州组沉积时期，南五凹东洼范围较小，南北两侧边界断层对盆地的沉积和沉降控制作用不大，沉积中心没有靠近边界断层，而是集中在盆地的中心，断层活动也集中在洼陷的中部，且断距都不大，表明东洼在这一时期主要表现为断拗的特征，而不是典型的断陷（图7）。

图7　南五凹东洼构造演化过程

在阜宁组沉积时期，东洼范围迅速扩大，伸展率超过了20%。从阜一段和阜二段的沉积厚度来看，南北边界断层的活动大致相同，使这一时期的东洼呈现出牛头式的几何形态。南部边界断层在其上盘断层活动的影响下，几何形态发生了扭曲，由早期的板状变为椅式。该时期，断层的活动开始活跃，洼陷北部表现为密集断层控制的节节向南下掉的断阶带，过渡到中部形成了复“Y”字型构造样式，南部断层较为稀疏。这一时期，东洼仍然表现出断拗的特征。

在戴南组沉积时期，东洼的范围略有扩大，但是相对于泰州组沉积时期而言，伸展率超过了30%。南部断层活动较为微弱，但是沉积物供给充足，逐渐在南部边界断层的上盘形成了沉积中心。戴南组的沉积厚度在洼陷内从南到北逐渐减薄，沉积中心相对阜宁组沉积时期发生了向南迁移。在这种沉积物供给不均匀的情况下，洼陷内的差异压实作用造成中部的复“Y”字型构造发生挠曲变形，形成了断裂褶皱带的雏形。

在三垛组沉积时期，断裂活动再次活跃，边界断层明显地控制了盆地两侧沉积物的快速充填，表现出典型的断陷特征。戴南组沉积末期出现雏形的中部断裂褶皱带继续发展，规模不断扩大，南北跨度基本上占据了整个东洼的一半。在三垛组沉积末期，东洼及其所在的南黄海盆地发生了整体抬升，开始了大规模的剥蚀。

新近纪以后，东洼发生大规模拗陷，除了边界断层之外鲜有断裂活动的迹象，新近系和第四系均匀地覆盖了整个盆地，表现出稳定的热沉降特征。