南海北康盆地新生代重要不整合界面特征与沉积演化规律*

唐 武

(中海油研究总院有限责任公司 北京 100028)

多年的研究表明，南海北康盆地油气地质条件极为复杂[1-8]，大型储集体及优质烃源岩的分布规律尚未明确。南海北部深水区多年的勘探实践表明，大型储集体的分布规律不仅影响着油气勘探方向，还是决定深水油气勘探成败的关键因素之一[9-12]。本文基于工区钻井、测井及区域二维地震资料，从南海扩张及南沙地块构造演化角度入手，重点探讨北康盆地新生代重要不整合界面特征以及南海扩张对北康盆地演化与沉积体系演化的控制作用，旨在明确该区沉积特征及有利储集体分布特征，为该盆地油气勘探战略选区提供参考依据。

1 区域地质概况

新生代，南海受欧亚、印-澳、菲律宾-太平洋三大板块的控制，区域动力学整体表现 “北张南压、东挤西滑、南沙裂离”的特点[13]，具有复杂的构造演化历史。其中,渐新世以前南沙地块位于华南陆块的南缘[5]；晚渐新世—早中新世，随着古南海的俯冲及新南海的扩张[14-15]，南沙地块逐渐与华南大陆分离而向南漂移，且呈“剪刀状”逐步与加里曼丹地块汇聚碰撞[8]；中中新世以后，南海扩张终止，南沙地块处于现今位置，进入稳定沉降阶段。

北康盆地为发育于南海西南海域的新生代沉积盆地，位于南沙地块西南缘，其形成与南海扩张及其伴随的南沙地块裂离、漂移、汇聚和碰撞等作用密切相关。北康盆地为一大型含油气盆地，面积约6.4×104km2，主体水深200～2 000 m，新生界最大沉积厚度约11 000 m。依据重磁及断层发育特征，该盆地可划分为3个隆起(中部隆起、东北隆起、东部隆起)、3个坳陷(西部坳陷、东北部坳陷、东南坳陷)，共6个二级构造单元(图1)。盆地基底主体奠基于火成岩体之上，部分基底为前新生代变质岩，新生代发育始新统—第四系[1]。

图1 北康盆地构造区划

2 新生代重要不整合界面特征

与典型的大洋、边缘海不同，南海经历了完整的洋中脊打开-闭合旋回[7]，导致南沙地块自65 Ma以来经历了漂移前、漂移、碰撞及漂移后期等构造演化阶段。而世界上众多被动大陆边缘目前仍处于漂移阶段，不发育碰撞及漂移后期层序，很显然典型被动陆缘盆地以破裂不整合进行盆地阶段划分的方法并不十分适用于南沙地块或北康盆地。因此，在北康盆地寻找与南海扩张相对应的有重要地质意义的不整合界面对于划分盆地演化阶段、阐明沉积演化规律十分必要。

南沙地块演化过程中经历了诸多构造运动，如礼乐运动、西卫运动、南海运动等[16]，并形成了一系列的不整合界面(图2)。然而，这些构造运动的响应在不同盆地中具有差异性[17]，并非所有构造运动及形成的不整合界面对北康盆地的形成及演化均有控制作用，研究发现其中有3期构造运动(礼乐运动、南海运动、南沙运动)以及4个不整合界面对北康盆地的构造演化及沉积充填具有重要的控制作用(图2、3)。

图2 北康盆地地层及构造-沉积演化(据文献[17]修改)

图3 北康盆地主要不整合界面地震反射特征(剖面位置见图1)

2.1 裂开不整合面(T100)

白垩纪末，由于太平洋板块俯冲方向和速率的改变导致区域构造应力场由挤压转为拉张[18]，南海北部发生神狐运动，南部发生礼乐运动[16]。研究区T100界面响应于礼乐运动，为裂开不整合，标志大陆开始解体。该界面在南海中南部诸盆地是一个公认的重大构造转换面，区内地震上响应于中—强振幅、中连续性反射。该界面之下为杂乱反射(图3)，代表盆地基底；之上层状反射结构清晰，为沉积地层响应。

2.2 破裂不整合面(T70)

前人关于南海扩张的成因看法不一[19]，但是对南海扩张的时间却争议不大，大多数学者赞同Briais等[15]通过南海磁异常条带分析所提出的南海洋中脊在32 Ma打开的观点，而2014年IODP349航次大洋钻探取心的测年结果进一步确认南海扩张的时间为16～32 Ma[20]，具有东早西晚的特点，且在23Ma左右扩张脊由东部次海盆跃迁到西南次海盆。南海的打开导致区域性拉张应力在洋中脊处释放，同时受洋中脊侧向扩张力的影响造成区域性隆升，形成了一个重要的区域不整合界面，即破裂不整合，在研究区对应于T70界面，地震上响应于中强振幅、中高连续地震反射，下部可见明显削截特征(图3)。该界面形成之后南沙地块进入漂移期，碳酸盐岩台地开始逐渐发育。

2.3 碰撞不整合面(T50)

T50不整合面为全区最重要的不整合面，响应于南沙运动，为南沙地块与婆罗洲地块碰撞作用的结果。该界面地震上响应于中—强振幅、高连续地震反射，界面上下地层结构、产状、地震相特征发生突变：界面之下断裂体系发育，地层发生不同程度变形和褶皱；之上地层未变形或轻微变形，断裂不发育(图3)。与曾母盆地、文莱-沙巴盆地的地震剖面[8,21-22]类比可以发现，该界面在南沙西南海域各盆地具有相似的地震反射特征，充分体现了南沙地块与婆罗洲地块碰撞作用这一重要构造事件的重大影响。在区域构造背景上，南沙运动标志着南海海底扩张终止[22]。钻井证实该不整合形成于中中新世，与国外公司在南海南部深水区解释的中中新世不整合(MMU)相当[23]。

2.4 超覆不整合面(T40)

中中新世，南沙地块与婆罗洲地块的碰撞导致研究区大面积隆升剥蚀，盆地内钻井也证实局部缺失中中新统[24]。前人对该区9口虚拟井的模拟表明中中新世隆升剥蚀厚度巨大(最厚约2 600 m)[8]。虽然关于该区剥蚀持续的具体时间尚存在一定争议[8,24-25]，但均认为抬升剥蚀作用长期存在，导致中中新统仅发育于局部低洼处，故中中新统顶界面T40仅局部可见，超覆于T50之上(图3)，前人所公布的剖面也表明此特征[8,24]。该界面标志着碰撞作用终止，随后盆地整体进入深水沉积环境。

3 沉积演化规律

通过上述主要不整合面成因分析，结合地层发育特征，以T50、T40为界将北康盆地新生代演化划分为断拗、转换、拗陷等3个阶段(图2)。其中，断拗期断裂体系发育，地层厚度整体变化不大；转换期地层厚度较薄，局部发育，超覆于下构造层之上；而拗陷期断裂活动微弱，呈现均衡沉降作用(图3)。虽然T70界面对应于南海扩张这一重大区域构造事件，但当时仅东部次海盆扩张，尚未影响到研究区，故区内该界面上下地层结构、产状并未发生明显改变，仅表现为盆地断拗期不同阶段形成的界面，这也从另一个侧面反映了南海扩张东早西晚的特点。然而，从整个南沙地块发育的角度而言，盆地断拗阶段以T70为界可划分为2幕，即断拗I幕和II幕，分别与南沙地块漂移前和漂移期相当；而转换阶段对应于碰撞期；拗陷阶段与漂移后期相当(图2)。

3.1 断拗期(T100—T50)

断拗I幕，在古南海的俯冲及区域拉张应力的作用下，盆地陆缘开裂，形成一系列地堑-半地堑结构;该时期北康盆地物源主要来自于周缘隆起，三角洲、滨浅海沉积体系发育(图4a),其中三角洲在地震上呈前积反射，在测井GR曲线上呈漏斗形，反映其不断进积的特点(图5)。断拗II幕，随着南海扩张及南沙地块的漂移而发生海侵，盆地完全处于海相沉积环境，物源供给减少，三角洲规模减小，且随着远离大陆物源供给，形成了清水环境，碳酸盐岩台地开始发育(图4b)；该时期碳酸盐岩台地主要发育灰岩和泥灰岩，在测井GR曲线上呈微齿化箱形，在地震上呈丘状反射(图6)。整个断拗期内滨浅海相相对富砂，在测井GR曲线上呈箱形或钟形，在地震上呈波状反射(图5)。

图4 北康盆地新生界沉积相

图5 北康盆地断拗期碎屑岩典型井-震特征(剖面位置见图1)

图6 北康盆地碳酸盐岩台地典型井-震特征(据文献[22]修改；剖面位置见图1)

3.2 转换期(T50—T40)

该时期由于南沙地块与婆罗洲地块的碰撞，导致盆地内大面积隆升剥蚀，局部缺失中中新统[24]。同时，剥蚀区两侧发育多个短距离搬运三角洲；隆起之上碳酸盐岩台地暴露于海平面之上，遭受剥蚀，发生白云岩化作用(图4c)。盆地南部边缘继承早期沉积环境，碳酸盐岩台地继续向上生长(图6)；而西部受挤压作用的影响，与曾母盆地的康西坳陷相互连通，局部开始出现深水沉积环境。

3.3 拗陷期(T40—现今)

该时期随着构造沉降速率加快，相对海平面迅速上升，盆地的沉积环境与前期相比已发生重大转变，除南部边缘古隆起之上发育小规模碳酸盐岩台地、滨浅海沉积外(图6)，盆地整体进入深水沉积环境，海底扇、水道、块体搬运、披覆泥等深水沉积体系发育(图4d)。其中，海底扇发育于陆坡之下，呈强振幅高连续平行—亚平行反射(图7)，其物源主要来自西南部进积的三角洲，是低位时期通过斜坡上的海底峡谷或水道将碎屑物质输送到盆底堆积而成；水道在盆地西部沿斜坡向下发育，地震上呈明显的V形或U形反射，水道底部以砂质充填为主，上覆块体搬运和披覆泥沉积，反映了后期重力流活动持续减弱的特点(图4)。而块体搬运沉积在地震上呈叠瓦状逆冲反射，深水披覆泥则表现弱振幅平行—亚平行地震反射特征(图7)。

图7 北康盆地拗陷期深水沉积体系地震反射特征(剖面位置见图1)

4 有利储集体分布

南海北部多年勘探实践表明，深水油气勘探中烃源岩是基础，大型储集层是关键[9,11-12]。通过对北康盆地沉积演化的分析，可以发现其新生代总体表现为一个海侵的过程，沉积相类型十分丰富，从三角洲、滨浅海、半深海—深海的海底扇、下切水道到碳酸盐岩台地，从碎屑岩沉积体到碳酸盐沉积体均有发育，可以形成三角洲-滨浅海砂体、碳酸盐岩台地及深水重力流砂体等3类有利储层(图4)，这3类储层也是目前世界上深水油气勘探的重要目标。然而，研究区不同类型储层分布规律的差异导致勘探方向有所不同。其中，断拗期发育的三角洲、滨浅海相砂体广泛分布，构成了研究区内的主力储层，且目前已有一定的油气发现[24]，可作为首选勘探目标，应沿着盆缘及盆内大型隆起两侧寻找；断拗晚期发育的碳酸盐岩台地经过转换期碰撞隆升所引起的白云化作用而形成良好储层，可作为重要勘探目标，应沿着构造古隆起发育的方向在盆地中部及南部边缘寻找大型碳酸盐岩台地；拗陷期盆地西部发育的大规模海底扇及下切水道可作为潜在勘探目标，对其应采取纵向勘探的思路，在盆地西部垂直于陆坡方向向下寻找有利勘探目标。

5 结论

1) 北康盆地新生代发育4个重要的不整合面，其形成与南海扩张及南沙地块的演化密切相关。其中，裂开不整合面(T100)与礼乐运动所引起的大陆开裂相关；破裂不整合面(T70)标志着南海洋中脊打开，南沙地块开始漂移；碰撞不整合面(T50)响应于南沙运动，为南沙地块与婆罗洲地块碰撞作用的结果；超覆不整合面(T40)对应于碰撞作用终止期。

2) 北康盆地新生代经历了断拗、转换、拗陷等3个演化阶段，其中断拗期以T70为界可分为2幕，其中断拗I幕主要发育三角洲、滨浅海沉积，断拗II幕三角洲规模减小，碳酸盐岩台地开始发育。转换期盆地继承早期沉积环境，而盆地内部受碰撞作用影响隆升并遭受剥蚀，提供物源。拗陷期盆地整体进入深水沉积环境，主要发育海底扇-水道-块体搬运-深水披覆泥的沉积组合。

3) 断拗期发育的三角洲-滨浅海砂岩储层是北康盆地首选的勘探目标，应沿着盆缘及盆内大型隆起两侧寻找；断拗晚期发育的碳酸盐岩台地储层是北康盆地重要勘探目标，应沿着构造古隆起发育的方向在盆地中部及南部边缘寻找；而拗陷期的深水重力流砂体可作为北康盆地潜在勘探目标，应采取纵向勘探思路，在盆地西部垂直于陆坡方向向下寻找。

致谢：课题研究中得到了中海油研究总院有限责任公司勘探研究院赵志刚地质总师、谢晓军项目经理、刘世翔项目经理，以及宋双、王一博、王龙等的大力支持与帮助，在此一并表示衷心感谢！

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