珠江口盆地北部坳陷带构造特征

刘志峰， 王升兰， 丁　亮， 印斌浩， 柯　岭

(中海油研究总院，北京100028)



珠江口盆地北部坳陷带构造特征

刘志峰， 王升兰， 丁亮， 印斌浩， 柯岭

(中海油研究总院，北京100028)

摘要：构造演化分析表明，珠江口盆地北部坳陷带在新生代经历了断陷期、断—坳转换期和坳陷期三大演化阶段，而断陷期又可进一步划分为文昌期和恩平期2个裂陷幕。由于纵向上2幕裂陷作用的迁移和地层不完全叠置，在坳陷带内形成了厚文昌薄恩平型和薄文昌厚恩平型2种类型的凹陷，其中前者是较为有利的富生烃凹陷。北部坳陷带内各凹陷断裂十分发育，且具有多期活动的特点。根据断裂活动时间可将其分为3类：早期活动型、晚期活动型和早晚持续活动型。早期活动型断裂对凹陷和构造带的形成、发育起到控制作用，晚期活动型断裂对圈闭形成与定型、油气运移起到控制作用，早晚持续活动型断裂兼有前两者的共同特征。

关键词：凹陷类型；构造；断裂；北部坳陷；珠江口盆地

0引言

珠江口盆地位于我国南海北部大陆边缘，盆地内隆坳相间，自北向南包括北部隆起带、北部坳陷带、中央隆起带、南部坳陷带和南部隆起带。北部坳陷带指珠一坳陷和珠三坳陷(图1)，面积约5.4 万km2。北部坳陷带的北部以一系列雁行状的南掉正断层为界与北部隆起带相邻，南部以一系列雁行状的北掉正断层为界与中央隆起带相接，坳陷内可进一步划分为11个凹陷和5个凸起。

自新生代以来，北部坳陷带经历了断陷期、断—坳转换期和坳陷期三大演化阶段(图2)。(1) 断陷期：自古新世至早渐新世(神狐组、文昌组和恩平组沉积时期)，在北西—南东向为主的拉张应力作用下，北部坳陷带产生了一系列NE—NEE向断裂，这些断裂控制了凹陷的形成与发育，同时控制了凹陷的结构与沉积充填，坳陷带内广泛发育陆相河湖相沉积。(2) 断—坳转换期：晚渐新世(珠海组沉积时期)，北部坳陷带结束了陆相断陷湖盆的发育历史，进入断陷向坳陷的过渡阶段，以发育海陆交互相沉积为主。(3) 坳陷期：自新近纪到第四纪(珠江组沉积时期及以后)，北部坳陷带整体发生热沉降，发育大面积海相沉积。进入坳陷阶段，坳陷带构造相对平静，但晚期断裂活动有所增强。

虽然已在多个凹陷内发现了油气田，如珠一坳陷的惠州、陆丰、恩平凹陷，珠三坳陷的文昌A、文昌B、文昌C凹陷(沿海大陆架及毗邻海域油气区石油地质志编写组，1992；邱忠建等，1999；陈长民等，2003；邓运华等，2013；郭刚等，2014)，但与近海及国内陆上勘探程度较高的盆地相比，总体上勘探程度仍然很低，仍有多个凹陷(或洼陷)没有商业性油气发现。因此，什么样的凹陷(或洼陷)具有勘探潜力？潜在勘探方向在哪里？这是亟待解决的问题。

图1　珠江口盆地构造区划图Fig.1　Map showing structural division of the Pearl River Mouth Basin

在回顾总结北部坳陷带构造及演化特征的基础上，试图从构造对油气的控制作用的角度来回答上述2个问题：(1) 从构造对凹陷断陷期地层叠置类型的控制作用，探讨何种叠置关系的凹陷更有利于发育优质烃源岩，从而具备形成富生烃凹陷的条件；(2) 从断裂活动期次来划分断裂活动类型，探讨不同期次活动断裂对凹陷和构造带的形成与发育以及对深、浅层油气聚集的控制作用，为寻找有利油气富集层位和赋存部位提供参考。

12幕裂陷作用形成2类叠置凹陷

珠江口盆地北部坳陷带在断陷期发生了文昌期和恩平期2幕裂陷作用。由于纵向上2幕裂陷作用的迁移和地层不完全叠置，坳陷带内形成了厚文昌薄恩平型和薄文昌厚恩平型2种类型凹陷。

1.1北部坳陷带裂陷幕划分

珠江口盆地经历了多次构造运动改造，每个构造演化阶段内都经历了复杂多变的构造活动(钟建强，1994；焦养泉等，1997；崔莎莎等，2009；何家雄等，2012)。基于区域地质背景、沉积特征、不整合面发育特征，可将断陷期进一步划分为文昌期裂陷幕和恩平期裂陷幕。

1.1.1文昌期裂陷幕是坳陷带断陷鼎盛时期，多数凹陷控凹断层活动强度大，基底沉降幅度大，坳陷带内湖相最为发育，形成了1套半深湖—深湖相优质烃源岩，成为北部坳陷带的主力烃源岩。始新世末期，即文昌组沉积后，受珠琼二幕构造运动影响，北部坳陷带普遍抬升，并伴有断裂和岩浆活动(聂逢君等，2005)，上始新统遭受剥蚀，以此作为文昌期裂陷幕结束的标志。在现今地震剖面上，其表现为文昌组与恩平组之间呈现出明显的角度不整合(对应T80地震反射层)(图3)。

1.1.2恩平期裂陷幕总体上坳陷带内断陷活动有所减弱，多数凹陷的控凹断层活动强度降低，基底沉降幅度减小，以发育河流、沼泽相为主，形成了1套次要烃源岩。但这一时期仍有一些凹陷断陷活动较为活跃，控凹断层活动强度大，其原因有二：(1) 文昌期较为活跃的一些断陷重新复活，文昌期与恩平期受同一条控凹断裂控制，在文昌期裂陷幕之上叠加了恩平期裂陷幕，例如惠州凹陷内的一些洼陷即属于此类(图3)；(2) 文昌期裂陷幕的断陷没有重新复活或者活动强度不大，而是发生了构造迁移，恩平期控凹断裂为新生大断裂，例如陆丰凹陷东北部的一些洼陷即属于此类。晚渐新世，即恩平组沉积后，受南海运动(23.8 Ma)的影响，北部坳陷带发生区域性抬升，伴有断裂和岩浆活动，上渐新统遭受剥蚀(图3)，以此作为恩平期裂陷幕结束的标志。在现今地震剖面上，表现为恩平组顶部的破裂(角度)不整合面(对应T70地震反射层)(图3)。

图2　珠江口盆地北部坳陷带地层综合柱状图(据刘志峰等，2013)Fig.2　Comprehensive stratigraphic column of the northern depression belt in the Pearl River Mouth Basin(after Liu et al., 2013)

1.2北部坳陷带凹陷叠置类型

珠江口盆地北部坳陷带在断陷期发生了文昌期和恩平期2幕裂陷作用。由于纵向上2幕裂陷作用的迁移和地层不完全叠置，坳陷带内形成了厚文昌薄恩平型和薄文昌厚恩平型2种类型的凹陷。

北部坳陷带内，不同凹陷在文昌期裂陷幕与恩平期裂陷幕的断陷活动既有继承性又有差异性。受不同裂陷幕构造活动差异控制及沉积物供给量等因素影响，有的凹陷文昌期沉积厚度大，但恩平期沉积厚度减薄；有的凹陷文昌期沉积厚度小，但恩平期沉积厚度大。根据各凹陷文昌组和恩平组纵向叠置关系，可将凹陷分成厚文昌薄恩平型和薄文昌厚恩平型2种类型(图4)。

图3　过惠州凹陷东北部地震剖面(位置见图1；① 图中箭头示意削截不整合；② 图中地震反射层代号分别为：T40-珠江组顶界面；T50-珠江组下段顶界面；T60-珠海组顶界面；T70-恩平组顶界面；T80-文昌组顶界面；T100-古近系底界面。下同)Fig.3　Seismic profile through the northeast of the Huizhou Sag(see location in Fig.1)

(1) 厚文昌薄恩平型凹陷：文昌组沉积时期，控凹断裂活动强烈，凹陷沉降幅度大，中深湖相广泛发育，沉积了大套文昌组湖相泥质烃源岩。

(2) 薄文昌厚恩平型：文昌组沉积时期，控凹断裂有一定的活动，但活动程度不大，至恩平组沉积时

期，控凹断裂强烈活动，沉积了大套恩平组河流、沼泽相沉积物，恩平组地层明显厚于文昌组，亦有一定的生烃潜力。目前的勘探现状表明，厚文昌薄恩平型凹陷是较为有利的富生烃凹陷，在其中发现大量油气，如文昌A凹陷、惠州凹陷、番禺4洼等(黄保家等，2007；王有功，2011；张迎朝等，2011；陈淑慧等，2013；彭光荣等，2013；李才等，2014)。

前人研究南海北部其他盆地时，还根据地层纵向叠置关系划分出“继承型”凹陷，即2套地层持续发育、厚度亦相当的凹陷(张智武等，2013)。通过分析珠江口盆地北部坳陷带，发现其中的凹陷大多数是文昌组明显厚于恩平组，或者恩平组明显厚于文昌组，真正介于2者之间的凹陷，即文昌组与恩平组厚度相当的，少之又少，且难以准确界定，同时“继承型”凹陷对油气勘探的意义亦具有一定模糊性，因此未划分出该类型。

图4　珠江口盆地北部坳陷带凹陷叠置类型图Fig.4　Types of depression superstition in the northern depression belt of the Pearl River Mouth Basin

2早晚期构造差异活动形成3类断裂

珠江口盆地新生代以来总体上为张性盆地背景，受其控制，北部坳陷带总体上断裂较为发育。具体到某个凹陷或构造带，其断裂的发育程度和活动期次受基底岩石性质、先存古断裂发育情况、区域构造应力大小及方向等多因素影响(刘志峰等，2013a,2013b)。受盆地构造背景和构造演化特征的控制，北部坳陷带的断裂具有多期活动的特点。根据断裂活动时间和断裂纵向发育特征，可将其分为3类：早期活动型、晚期活动型和早晚持续活动型(所指早期为断陷期，即文昌组、恩平组沉积时期；晚期为坳陷期，即珠江组沉积时期及以后)。不同活动时间的断裂对凹陷沉积充填、圈闭形成与定型、油气运移等有着不同的控制作用。

2.1早期活动型断裂特征

早期活动型断裂在始新世—渐新世活动性强，之后停止发育。早期活动型断裂在北部坳陷带内各个凹陷均有发育，总体上珠一坳陷发育的程度大于珠三坳陷(图5)。

珠一坳陷文昌组、恩平组沉积时期断裂活动性强，发育多方向控凹或控洼断裂，坳陷被众多断裂切割，形成多个相互独立的小洼陷。同期，珠三坳陷断裂活动虽然也较强，但断裂方向相对单一，且数量相对少，主要为控凹断裂，每个控凹断裂基本上只控制与之关联的凹陷，凹陷内没有明显的切割作用。

图5　珠江口盆地北部坳陷带文昌组断裂分布图Fig.5　Map showing distribution of the Wenchang Formation faults in the northern depression belt of the Pearl River Mouth Basin

早期活动型断裂若是控凹断裂，则可控制凹陷的形成，同时控制凹陷内断陷期沉积充填及烃源岩的展布和发育，进而控制富生烃凹陷的形成和发育。只有那些早期活动型断裂活动强度大、持续时间长的凹陷，其文昌组或恩平组沉积时期才能长期处于半深湖—深湖或浅湖、湖沼沉积状态，从而形成文昌组或恩平组烃源岩，奠定生成油气的物质基础。早期活动型断裂若是凹陷内的次级断裂，则能起到分割凹陷的作用，对凹陷结构有所控制，可控制缓坡带、洼陷带、陡坡带等二级构造带的形成和发育。

2.2晚期活动型断裂特征

晚期活动型断裂在中新世及以后形成且活动性强。晚期活动型断裂在北部坳陷带内各个凹陷均有发育，总体上仍表现为珠一坳陷发育的程度大于珠三坳陷。在珠一坳陷内部，晚期活动型断裂又具有西强东弱的特征。以惠陆低凸起为界，西侧的恩平凹陷、番禺4洼、惠州凹陷等凹(洼)陷晚期断裂发育程度明显高于东侧的陆丰凹陷(图6、图7)。例如西侧的惠州凹陷在珠江组及以上地层中仍有较多断裂发育，有的晚期断裂已断至韩江组及以上(T40界面以上)；而东侧的陆丰凹陷断裂主要发育在文昌组和恩平组(T70界面以下)，珠江组及以上地层中断裂不发育，构造较为平缓。

图6　过珠一坳陷惠州凹陷西北部的地震剖面(位置见图1)Fig.6　Seismic profile through the northwest of the Huizhou Sag, Zhuyi Depression(see location in Fig.1)

图7　过陆丰凹陷海丰33洼地的震剖面(位置见图1)Fig.7　Seismic profile through the Haifeng 33 sag of Lufeng Sag(see location in Fig.1)

晚期活动型断裂控制了圈闭的形成与定型，且对油气运移起到重要的输导作用。勘探实践表明，晚期活动型断裂比较发育的凹陷，其浅层地层褶皱变形程度大，断块差异升降明显，形成了断块、断鼻、断背斜、滚动背斜等类型的圈闭，且圈闭数量众多。同时，由于晚期断裂的输导作用，烃源岩中生成的油气可沿着砂体和断裂等输导体运移至圈闭中聚集成藏，例如番禺4洼晚期断裂较为发育，近些年已有多口井在浅层的韩江组乃至粤海组发现了油气层。而晚期活动型断裂不发育的凹陷，其浅层地层平缓，构造圈闭少，油气运移路径不畅通，难以大范围成藏；但这种类型的凹陷如具备生油条件，仅是晚期断裂不发育，则其油气可能赋存于深层未运移上来，其深层可能具有很好的勘探潜力，例如陆丰凹陷晚期断裂发育较少，但近些年在古近系却有很好的油气发现。

2.3早晚持续活动型断裂特征

早晚持续活动型断裂具有早期活动型断裂和晚期活动型断裂的共同特征。这类断裂一般为控凹或控洼的深大断裂，其形成时间早，活动时间长，且断距大，断开的层位深，可延伸至基岩内部。这类断裂由于早期就已形成，因此在之后的构造演化过程中，只需要较小的构造应力，便能时期复活，从而持续存在和发育。

早晚持续活动型断裂既能控制凹陷的沉积充填，又能控制圈闭的形成和油气运移。早晚持续活动型断裂若是控凹断裂，则其下降盘深洼部位在断陷期往往是有利烃源岩发育部位，下降盘断裂面附近又容易发育扇三角洲等砂体，成为有利的油气聚集相带。早晚持续活动型断裂若是凹陷内部的深大断裂，则其对油气运移、圈闭形成都有着重要的控制作用，在其周缘容易形成油气聚集带。

3结论

(1) 珠江口盆地北部坳陷带在断陷期发生了文昌期和恩平期2幕裂陷作用。由于纵向上裂陷作用的迁移和地层不完全叠置，坳陷带内形成了厚文昌薄恩平型、薄文昌厚恩平型2种叠置类型的凹陷，其中厚文昌薄恩平型凹陷是较为有利的富生烃凹陷。

(2) 在总体为张性盆地的背景下，北部坳陷带断裂较为发育，且具有多期活动的特点。根据断裂活动时间，可将其分为3类：早期活动型、晚期活动型和早晚持续活动型。早期活动型断裂对凹陷和构造带起到控制作用，晚期活动型断裂对圈闭形成与定型、油气运移起到控制作用，早晚持续活动型断裂兼有前两者的共同特征。

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Structural features of the northern depression belt in the Pearl River Mouth Basin

LIU Zhifeng， WANG Shenglan, DING Liang, YIN Binhao, KE Ling

(Beijing Research Center, China National Offshore Oil Corp., Beijing 100028, China)

Abstract：The structural evolution analysis shows that the northern depression belt of the Pearl River Mouth Basin has experienced three evolutional stages in the Cenozoic, i.e., rift stage, transitional rift-depression stage and depression stage, and that the rift stage can be further divided into two rifting episodes of the Wenchang period and Enping period. Due to the migration of the two rifting and incomplete stratigraphic juxtaposition, two types of depressions, i.e.,″thick Wenchang to thin Enping formations″ and ″thin Wenchang to thick Enping formations″ types, were formed in the depression zone, of which the former type is favorable for hydrocarbon generation. Faults are very developed in the northern depression belt, and are featured by multiple periods of fault activities. According to the activity time, the faults can be divided into three categories: early active type, late active type and sustained active type. The early active faults control the formation of the depression and tectonic belts; the late active faults control the formation and shaping of traps, and the oil and gas migration; and the sustained active faults possess the common characteristics of the former two types.

Keywords：sag type; structure; fault; northern depression belt; Pearl River Mouth Basin

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2016.01.135

收稿日期：2015-03-10；修回日期：2015-04-21；编辑：陈露

基金项目：国家科技重大专项“近海富烃凹陷资源潜力再评价和新区、新领域勘探方向”(2011ZX05023-001)、“近海大中型油气田形成条件与分布”(2011ZX05023-006)部分研究成果

作者简介：刘志峰(1982—)，男，工程师，硕士，石油地质专业，主要从事中国近海新区、新领域油气勘探研究工作，E-mail： fred5847@qq.com

中图分类号：P618.130.2； P722.7

文献标识码：A

文章编号：1674-3636(2016)01-0135-07