莺歌海盆地中央坳陷中新世海底扇识别及其形成控制因素

裴健翔， 陈 杨， 郝德峰， 张道军， 何小胡

( 中海石油(中国)有限公司 湛江分公司，广东 湛江 524057 )

摘 要：根据岩石矿物学特征、粒度分析、沉积构造及三维地震等资料，分析中新世莺歌海盆地中央坳陷海底扇的沉积特征及控制因素。结果表明：中新世中央坳陷海底扇主要发育水道砂、水道间、天然堤和浅海滩坝等微相,具有非典型鲍玛序列AB段；海底扇由内部分支水道频繁迁移摆动形成的多个朵叶体组成；与东方区海底扇相比，乐东区海底扇具有物源供应更充足、规模更大的优势。中新世中央坳陷海底扇沉积体系的发育主要受海平面升降、物源及古地貌的控制，可以作为该区下一步勘探的重点。



莺歌海盆地中央坳陷中新世海底扇识别及其形成控制因素

裴健翔， 陈 杨， 郝德峰， 张道军， 何小胡

( 中海石油(中国)有限公司 湛江分公司，广东 湛江 524057 )

摘 要：根据岩石矿物学特征、粒度分析、沉积构造及三维地震等资料，分析中新世莺歌海盆地中央坳陷海底扇的沉积特征及控制因素。结果表明：中新世中央坳陷海底扇主要发育水道砂、水道间、天然堤和浅海滩坝等微相,具有非典型鲍玛序列AB段；海底扇由内部分支水道频繁迁移摆动形成的多个朵叶体组成；与东方区海底扇相比，乐东区海底扇具有物源供应更充足、规模更大的优势。中新世中央坳陷海底扇沉积体系的发育主要受海平面升降、物源及古地貌的控制，可以作为该区下一步勘探的重点。

海底扇； 控制因素； 中央坳陷； 中新统； 莺歌海盆地

0 引言

莺歌海盆地经过多年的勘探，对海底扇已获得大量物源、成因及层序构型等方面的认识[1-3]，但对海底扇沉积特征及其控制因素方面认识较少，且受地震范围的影响，研究区仅局限于东方区，因此开展整个中央坳陷中新世海底扇的沉积规律和控制因素的研究具有重要意义。

莺歌海盆地是新生代转换—伸展型含油气盆地，目前已在中央坳陷内取得多个油气发现。自2010年对东方13区黄流组大型海底扇的勘探取得突破以来，莺歌海盆地重力流海底扇也成为该区研究的热点[4-5]。根据分析化验数据、钻井岩心及三维地震资料等，研究莺歌海盆地整个中央坳陷中新世海底扇的沉积特征，在粒度特征方面，研究区海底扇具有递变悬浮特征，粒度分布曲线呈两段式，以悬浮次总体为主，反映重力流沉积的特征；中央坳陷东方区海底扇具有发育非典型鲍玛序列的AB段，且由多个分支水道频繁摆动形成的朵叶体组成，可作为研究区特有的海底扇识别标志。对研究区海底扇发育的控制因素进行分析，认为中央坳陷海底扇的发育受海平面升降、物源及古地貌的控制，与东方区海底扇相比，乐东区具有物源供应更充足、扇体发育水动力更强、发育规模更大的优势，可以作为研究区下一步勘探的重要区带。

1 区域地质背景

莺歌海盆地位于印支半岛与南海北部大陆交接区，属于红河断裂带在南海海域的延伸部位，也是红河断裂海上延伸的第一个盆地。该盆地整体呈北北西走向的长菱形，海域面积超过11.0×104km2，也是南海北部大陆架西区发育的新生代转换—伸展型含油气盆地[6-8]；新生代最大沉积厚度超过17 km[9]，东南以1号断裂为界与琼东南盆地相邻[10](见图1)。莺歌海盆地的构造演化、沉积充填可分为裂陷、裂后两个阶段[8]，沉积体系主要受盆地边缘发育的控盆断裂控制。中央坳陷是莺歌海盆地的二级构造单元，也是盆地的主体，由莺歌海凹陷、河内凹陷及临高低凸起三个三级构造单元组成。中央坳陷由下而上依次钻遇的地层有始新统岭头组,渐新统崖城组、陵水组，中新统三亚组、梅山组、黄流组,上新统莺歌海组及第四系乐东组。其中中新统三亚组、梅山组和黄流组在中央坳陷内大面积发育，并逐步形成非典型的陆架—陆坡沉积体系。中央坳陷主体位于坡折带之下，在浅海—半深海相的沉积环境中发育多个海底扇(群)，其中黄流组地层发育最厚，海底扇发育数量多、面积大，是重点研究层系。

图1 莺歌海盆地构造区划Fig.1 Location and tectonic division of the Yinggehai basin

2 地质特征及地球物理特征

在近莺西斜坡和近莺东斜坡处，中央坳陷分别发育多个昆嵩隆起物源体系和海南物源体系的大型三角洲；受大型三角洲的控制，在东方区和乐东区的中新统发育多个较大规模的海底扇(群)。海底扇(群)多数发育于沉积坡折和构造坡折之下的浅海—半深海区域。

2.1 海底扇地质特征

东方13区海底扇为已经证实的较典型海底扇[11]。该海底扇发育于黄流组一段沉积时期，在地震剖面上具有明显的下切水道和双向下超的丘型反射特征；扇体长约为52.0 km，宽约为46.0 km，最大厚度为238 m，总面积约为2.4×103km2。根据钻井岩心观察结果，该海底扇岩性主要以块状浅灰色细砂岩、粉砂岩及泥质粉砂岩为主。测井解释结果表明，该储层平均孔隙度为17%，局部可达20%。岩心分析结果表明，该储层平均孔隙度为18%，平均渗透率为5×10-3μm2，显示较好的物性特征。C-M图表现出的线性关系与C=M线平行，具有递变悬浮特征，粒度分布曲线呈两段式，以悬浮次总体为主，反映重力流沉积的特征(见图2)。

根据岩心观察结果，可识别该海底扇的水道砂、水道间、天然堤和浅海滩坝等沉积微相(见图3)。另外，海底扇取心可见多套鲍玛序列AB段组合，A段为块状细砂岩或粉细砂岩，块状砂岩中见不规则细小泥砾；B段为平行层理、沙纹层理细砂岩或粉细砂岩，局部见变形层理、小型交错层理与火焰构造。显示研究区特有的海底扇沉积相特征，具有非典型鲍玛序列AB段和砂质碎屑重力流快速充填堆积特征。

2.2 地球物理特征

东方13区海底扇复合体呈南西—北东向展布，海底扇扇体形态特征明显(见图4(a))。在地震剖面上，该海底扇复合体由不同期次海底扇组成(见图4(b))，主水道及分支水道微相发育(见图4(b-c))。海底扇复合体内部具有深浅不一的水道侵蚀现象，横向迁移、纵向叠置。通过已钻井分析及井震标定，该区海底扇包含两类主要储层微相，即深侵蚀型分支水道与浅侵蚀型分支水道，前者形成的扇体厚度大、分布局限、代表水动力较强；后者形成的扇体厚度较小、分布较广、代表水动力相对较弱。两类储层沉积构造、岩石类型及其砂岩粒级一致，为该区勘探的首选部位。

图2 中央坳陷黄流组海底扇粒度特征Fig.2 Grain size characteristics of the submarine fan of central depression in Huangliu formation

过X2a井的B砂体为该区典型的扇体之一。该砂体平均厚度达38 m，均方根振幅可见明显的水道迁移摆动特征，在地震剖面上显示强振幅反射，见分支水道下切特征，在厚度图上可见厚层砂体多片展布。说明该扇体是由分支水道频繁迁移摆动形成的(见图5)，扇体内部水道为该区海底扇中有利的储层单元。目前已在该扇体获得良好的油气发现[12]。

位于乐东区的乐东15海底扇也已经被钻井证实。该扇体面积接近900.0 km2，充填于乐东8-1构造脊东翼的构造槽，与东方区海底扇具有相似性，内部水道下切侵蚀特征更加明显，相互侵蚀摆动更加频繁，导致扇体呈明显水道化特征，表明沉积时上游物源供应充足，且沉积与侵蚀同时发生(见图6)。由于该扇体面积广、厚度大、构造位置优越，成为乐东区深层领域油气成藏的有利区。

3 海底扇形成控制因素

莺歌海盆地中新世盆地持续走滑，构造活动频发，是触发该地区海底扇发育的必要条件[13-15]。另外，相对海平面升降、物源供给、古地形等因素也是中央坳陷海底扇发育的主要控制因素。

3.1 频繁的海平面升降

相对海平面的升降导致盆地物源供给能力及沉积物搬运的远近差异，直接影响沉积物的沉积位置及沉积方式[16-20]。进入中新世后，莺歌海盆地海平面变化呈现整体下降趋势(见图7)。在物源不断供应的前提下，盆地可容纳空间减小，沉积物向盆内搬运的更远。这一过程在低水位期间陆架边缘发育一系列低位三角洲，在一定的触发机制及自身建设作用下，中央坳陷形成许多大型低位扇体。

图3 中央坳陷黄流组X1a井海底扇沉积特征Fig.3 Sedimentary characteristics of well X1a of Huangliu formation in central depression

图4 东方区黄流组海底扇属性特征及典型连井地震剖面Fig.4 Seismic and well-tie seismic characteristics of the submarine fan in Dongfang area of Huangliu formation

图5 过X2a井黄流组B砂体地震与沉积特征Fig.5 Seismic and sedimentary charcteristics of the B sand of Huangliu formation across well X2a

图6 乐东15区海底扇地震特征Fig.6 Seismic characteristics of submarine fan in the LD15 area

图7 莺歌海盆地层序地层划分及充填演化

3.2 适宜的古地貌条件

莺歌海盆地是发育在红河断裂带之上的走滑拉分盆地，中新统后盆地处于裂后期充填阶段[11]。裂后期的盆地充填序列表现为向早期断陷盆地的边缘断裂上升盘层层超覆，形成范围较大[21]。中新世莺歌海盆地中央坳陷的沉降速率远大于盆地边缘的，形成下断上坳的牛头状盆地结构，导致盆地边缘总体表现为斜坡形的古沉积地貌特征。中新世莺歌海盆地坳陷持续发育，莺东斜坡呈现陡倾特征，莺西斜坡呈现阶梯状，为海底扇等重力流储集体在中央坳陷内发育提供有利的场所(见图8)。

图8 莺歌海盆地中新世古地貌Fig.8 Palaeogeomorphology in iddle Miocene period in the Yinggehai basin

3.3 充足的物源供给

中央坳陷带及周边陆源碎屑的注入主要受三大物源体系的影响[22-25]，即北部红河、西部昆嵩隆起和东部海南隆起物源体系。莺歌海盆地堆积的巨厚沉积物来源于周围隆升山区的大中型河流。根据盆地的地理位置判断，对盆地有贡献的河流包括越南东北部的红河、越南东部的蓝江、马江等，以及海南岛的昌化江感恩河、通天河等。在临高、莺西、莺东三个方向有钻井证实中新世三角洲相沉积体发育，同时在三角洲前缘揭示大规模储层物性较好的海底扇砂岩[26-27]。

4 勘探前景

多年来，莺歌海盆地天然气勘探主要集中于盆地浅层和周缘斜坡。中央坳陷东方区的突破证实中新统巨大的勘探潜力，预示中央坳陷具有广阔的天然气勘探前景。中央坳陷在中新世时期物源充足，黄流组、梅山组和三亚组时期发育多个大规模海底扇沉积体；在地震剖面上，扇体表现为强振幅反射特征，厚度大，面积广且多期叠置，与已发现的中新统海底扇具有相似的特征。根据储集体特征，中央坳陷重力流储集体具有规模大、构造简单、以岩性油气藏为主等有利条件。莺歌海盆地泥底辟带中深层油气地质条件明显优于浅层的[28-30]，坳陷内部具有邻近烃源灶、天然气早期原地近距离运聚成藏的优越条件。因此，中深层是极具资源潜力的天然气勘探新领域。这些中新世发育的大型海底扇储集体是莺歌海盆地中央坳陷下一步天然气勘探重要储集体类型。

5 结论

(1)莺歌海盆地中央坳陷中新世海底扇发育。海底扇内部发育水道砂、水道间、天然堤和浅海滩坝等沉积微相，水道砂具有非典型鲍玛序列AB段沉积特征以及砂质碎屑重力流快速充填堆积特征。

(2)中央坳陷海底扇复合体发育，在地震剖面上可见具有深浅不一的水道侵蚀现象，较易识别主水道及分支水道沉积微相。单砂体均方根振幅可见明显的水道迁移摆动特征，剖面上显示强振幅下切特征，厚度图上可见厚层砂体多片展布。

(3)除构造活动外，莺歌海盆地中央坳陷中新世海底扇的形成还受海平面变化、物源供给及古地形等因素控制。与东方区海底扇相比，乐东区海底扇物源供应更充足，且面积广、厚度大、构造位置优越，为莺歌海盆地中央坳陷下一步勘探的重点领域。

[1] 张伙兰,裴健翔,张迎朝,等.莺歌海盆地东方区黄流组超压储集层特征[J].石油勘探与开发,2013,40(3):284-293.

Zhang Huolan, Pei Jianxiang, Zhang Yingzhao, et al. Characteristics of overpressure reservoir, the Huangliu formation of Dongfang province in Yinggehai basin [J]. Petroleum Exploration and Development, 2013,40(3):284-293.

[2] 谢金有,祝幼华,李绪深,等.南海北部大陆架莺琼盆地海平面变化[J].海相油气地质,2012,17(1):53-55.

Xie Jinyou, Zhu Youhua, Li Xushen, et al. The Cenozoic sea-level changes in Yinggeha-Qiongdongnan basin, northern south China sea [J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2012,17(1):53-55.

[3] 谢玉洪,王振峰,解习农,等.莺歌海盆地坡折带特征及其对沉积体系的控制[J].地球科学:中国地质大学学报,2004,29(5):569-574.

Xie Yuhong, Wang Zhenfeng, Xie Xinong, et al. Patterns of slope-break zone and their depositional models in the Yinggehai basin [J]. Earth Science: Journal of China University of Geology, 2004,29(5):569-574.

[4] 王振峰,裴健翔.莺歌海盆地中深层高压气藏形成新模式:DF14井钻获强超压、优质高产天然气的意义[J].中国海上油气,2011,23(4):213-217.

Wang Zhenfeng, Pei Jianxiang. A new overpressure gas accumulation model in the middle-deep strata of Yinggehai basin: The significance of discovering a good-quality gas pay with overpressure and high production in well DF14 [J]. China Offshore Oil and Gas, 2011,23(4):213-217.

[5] 裴健翔,于俊峰,王立锋,等.莺歌海盆地中深层天然气勘探的关键问题及对策[J].石油学报,2011,32(4):573-579.

Pei Jianxiang, Yu Junfeng, Wang Lifeng, et al. Key challenges and strategies for the success of natural gas exploration in mid-deep strata of the Yinggehai basin [J]. Acta Petrolei Sinica, 2011,32(4):573-579.

[6] 谢玉洪.构造活动性盆地层序地层分析及天然气成藏模式——以莺歌海盆地为例[M].北京:地质出版社,2009:14-24.

Xie Yuhong. Sequence stratigraphic analysis and hydrocarbon accumulation models in tectonically active basins: A case study on the Yinggehai basin [M]. Beijing: Geological Publishing House, 2009:14-24.

[7] 张启明.莺—琼盆地的演化与构造—热体制[J].天然气工业,1999 ,19(1):12-17.

Zhang Qiming. Evolution of Ying-Qiong basin and its tectonict hermal system [J] . Natural Gas Industry, 1999,19(1):12-17.

[8] 郭令智,钟志洪,王良书,等.莺歌海盆地周边区域构造演化[J].高校地质学报,2001,7(1):1-11.

Guo Lingzhi, Zhong Zhihong, Wang Liangshu, et al. Regioaltec tonic evolution around Yinggehai basin of south China sea [J]. Geological Journal of China Universities, 2001,7(1):1-11.

[9] 谢玉洪,范彩伟.莺歌海盆地东方区黄流组储层成因新认识[J].中国海上油气,2010,22(6):354-386.

Xie Yuhong, Fan Caiwei. Some new knowledge about the origin of Huangliu formation reservoirs in Dongfang area,Yinggehai basin [J]. China Offshore Oil and Gas, 2010,22(6):354-386.

[10] 解习农,李思田,董伟良,等.热流体活动示踪标志及其地质意义——以莺歌海盆地为例[J].地球科学:中国地质大学学报,1999 24(2):183-188.

Xie Xinong, Li Sitian, Dong Weiliang, et al. Trace maker of hot fluid flow and their geological implications: A case of Yinggehai basin [J]. Earth Science: Journal of China University of Geosciences, 1999,24(2):183-188.

[11] 钟泽红,刘景环,张道军,等.莺歌海盆地东方区大型海底扇成因及沉积储层特征[J].石油学报,2013,34(增刊2):102-111.

Zhong Zehong, Liu Jinghuan, Zhang Daojun, et al. Origin and sedimentary reservoir characteristics of a large submarine fan in Dongfang area, Yinggehai basin [J]. Acta Petrolei Sinica, 2013,34(Supp.2):102-111.

[12] 于俊峰,裴健翔,王立锋,等.莺歌海盆地东方13-2重力流储层超压气田气藏性质及勘探启示[J].石油学报,2014,35(5):829-838.

Yu Junfeng, Pei Jianxiang, Wang Lifeng, et al. Gas pool properties and its exploration inplications of the Dongfang 13-2 gravity reservoir-overpressure gas field in Yinggehai basin [J]. Acta Petrolei Sinica, 2014,35(5):829-838.

[13] 孙珍,钟志红,周蒂.莺歌海盆地构造演化与强烈沉降机制的分析和模拟[J].地球科学:中国地质大学学报,2007,32(3):347-354.

Sun Zhen, Zhong Zhihong, Zhou Di. The analysis and analogue modeling of the tectonic evolution and strong subsidence in the Yinggehai basin [J]. Earth Science: Journal of China University of Geosciences, 2007,32(3):347-354.

[14] 王振峰 ,裴健翔 ,郝德峰,等.莺—琼盆地中新统大型重力流储集体发育条件、沉积特征及天然气勘探有利方向[J].中国海上油气,2015,27(4): 13-21.

Wang Zhenfeng, Pei Jianxiang, Hao Defeng, et al. Development conditions, sedimentary characteristics of Miocene large gravity flow reservoirs and the favorable gas exploration directions in Ying-Qiong basin [J]. China Offshore Oil and Gas, 2015,27(4):13-21.

[15] 王雅明,佟殿君,任建业.印支地块的逃逸旋转与莺歌海盆地的发育演化[J]. 断块油气田,2007,14(2),33-36.

Wang Yaming, Tong Dianjun, Ren Jianye. Extrusion and rotation of Indachina block and development and evolutional process of Yinggehai basin,south China sea [J]. Fault-Block Oil & Gas Field, 2007,14(2),33-36.

[16] 汪彦,彭军,游李伟,等.中国高分辨率层序地层学的研究现状[J].天然气地球科学,2005,16(3):352-358.

Wang Yan, Peng Jun, You Liwei, et al. Current status of high resolution sequence stratigraphy in China [J]. Natural Gas Geoscience, 2005,16(3):352-358.

[17] 徐祖新,姜文亚,陈斐然,等.沧东凹陷孔二段油气分布序列与主控因素研究[J].特种油气藏,2015,22(6):14-18.

Xu Zuxin, Jiang Wenya, Chen Feiran, et al. Study on distribution sequence and main control factor of hydrocarbon in Kong2 member, Cangdong sag [J]. Special Oil & Gas Reservoirs, 2015,22(6):14-18.

[18] 刘新颖.西非第三系深水扇沉积特征及发育演化规律[J].东北石油大学学报,2013,37(3):24-30.

Liu Xinying. Depositional characteristics and evolution of theTertiary deep-water fan in west africa [J]. Journal of Northeast Petroleum University, 2013,37(3):24-30.

[19] 段凯波,陈留勤.鄂东地区中侏罗统陆相层序地层及其主控因素[J].大庆石油学院学报,2011,35(1):15-19.

Duan Kaibo, Chen Liuqin. The sequence stratigraphy and its main cintroling facors of the middle Jurassic in Edong area [J]. Journal of Daqing Petroleum Institute, 2011,35(1):15-19.

[20] 刘璇,丁晓琪,万友利,等.鄂尔多斯盆地长9段沉积物源分析[J].东北石油大学学报,2014,38(1):10-16.

Liu Xuan, Ding Xiaoqi, Wan Youli, et al. Sedimentary source study of Chang9 interval of Yanchang formation, Ordos basin [J]. Journal of Northeast Petroleum University, 2014,38(1):10-16.

[21] 谢奋全,王黎栋,于炳松,等.被动大陆边缘盆地对油气形成的控制作用——以墨西哥湾盆地为例[J].东北石油大学学报,2014,38(4):10-16.

Xie Fengquan, Wang Lidong, Yu Bingsong, et al. Continental margin basins and their control over the formation of oil and gas: A case from Gulf of Mexico basin [J]. Journal of Northeast Petroleum University, 2014,38(4):10-16.

[22] 邵磊,李昂,吴国瑄,等.琼东南盆地沉积环境及物源演变特征[J].石油学报,2010,31(4):548-552.

Shao Lei, Li Ang, Wu Guoxuan, et al. Evolution of sedimentary environment and provenance in Qiongdongnan basin in the northern south China sea [J]. Acta Petrolei Sinica, 2010,31(4):548-552.

[23] 赵梦,邵磊,梁建设,等.古红河沉积物稀土元素特征及其物源指示意义[J].地球科学:中国地质大学学报,2013,38(1):61-69.

Zhao Meng, Shao Lei, Liang Jianshe, et al. Ree character of sediment from the Paleo-Red river and its implication of provenance [J]. Earth Science: Journal of China University of Geosciences, 2013,38(1):61-69.

[24] Yan Yi, Xia Bin, Lin Ce, et al. Geochemical and Nd isotope composition of detrital sediments on the north margin of the south China Sea: A provenance and tectonic implications [J]. Sedimentology, 2007,54(1):1-17.

[25] 王策,梁新权,童传新,等.莺歌海盆地东北部邻区7条主要入海河流重砂矿物特征及其地质意义[J].沉积学报,2014,32(2):228-237.

Wang Ce, Liang Xinquan, Tong Chuanxin, et al. Characteristics and geological implications of heavy minerals from seven rivers in adjacent areas of northeastern Yinggehai basin [J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2014,32(2):228-237.

[26] 朱伟林,张功成,高乐.南海北部大陆边缘盆地油气地质特征与勘探方向[J].石油学报,2008,29(1):1-9.

Zhu Weilin, Zhang Gongcheng, Gao Le. Geological characteristics and exploration objectives of hydrocarbons in the northern continental margin basin of south China sea [J]. Acta Petrolei Sinica, 2008,29(1):1-9.

[27] 张新顺,黄志龙,朱建成,等.莺歌海盆地海口A区储层特征与天然气低丰度影响因素[J].东北石油大学学报,2015,39(1):1-8.

Zhang Xinshun, Huang Zhilong, Zhu Jiancheng, et al. Reservoir characteristics and causes of low-abundance natural gas of the Haikou A block, Yinggehai basin [J]. Journal of Northeast Petroleum University, 2015,39(1):1-8.

[28] 何家雄,夏斌,刘宝明,等.莺歌海盆地中深层天然气运聚成藏特征及勘探前景[J].石油勘探与开发,2005,32(1):37-42.

He Jiaxiong, Xia Bin, Liu Baoming, et al. Gas migration and accumulation and the exploration of the middle-deep layers in Yinggehai basin, offshore south China sea [J]. Petroleum Exploration and Development, 2005,32(1):37-42.

[29] 龚再升,李思田.南海北部大陆边缘盆地分析与油气聚集[M].北京:科学出版社,1997.

Gong Zaisheng, Li Sitian. Continental margain basin analysis and hydrocarbon accumulation of the rorthern south China sea [M]. Beijing: Science Press, 1997.

[30] 何家雄,陈胜红,刘海龄,等.南海北部边缘莺琼盆地油气资源前景及有利勘探方向分析[J].天然气地球科学,2008,19(4):492-497.

He Jiangxiong, Chen Shenghong, Liu Hailing, et al. Petroleum resource potential and advantageous exploration targets in Yingqiong basin, northern margin of south China sea [J]. Natural Gas Geoscience, 2008,19(4):492-497.

2016-06-03；编辑：刘丽丽

国家科技重大专项(2011ZX05025)

裴健翔(1970-)，男，硕士，教授级高级工程师，主要从事南海油气勘探方面的研究。

TE121.3

A

2095-4107(2016)05-0046-09

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2016.05.006