琼东南盆地东沙运动表现特征及石油地质意义*
2020-06-30胡雯燕邓广君付大巍
胡雯燕 罗 威 黄 灿 邓广君 付大巍 雷 新
(中海石油(中国)有限公司湛江分公司 广东湛江 524057)
琼东南盆地所在的南海为世界上最为复杂的边缘海之一,由于其位于欧亚板块、太平洋板块和印-澳板块的交汇地带,从而导致其周缘各新生代盆地经历了多期构造运动的影响。许多学者[1-5]研究认为晚渐新世南海运动之后,区域内各沉积盆地在中新世还发生了一期重要的构造运动。在南海北部大陆架边缘,因该期构造运动在东沙隆起及潮汕凹陷表现得尤为明显,因此饶春涛[6]、李平鲁[1]、姚伯初 等[2]将其命名为东沙运动。目前,虽然众多学者[1,3-5]均认识到东沙运动的存在,且在研究中多有涉及,但专门针对该构造运动及其石油地质意义的研究却相对匮乏。如在南海北部各盆地,仅赵淑娟 等[7]针对珠江口盆地东沙群岛及其邻区开展了该构造运动特征及动力学机制的研究,并提出东沙运动可能与新近纪以来菲律宾板块持续NWW向运动导致的吕宋岛弧与欧亚大陆间发生的弧陆碰撞有关。而在邻近的琼东南盆地,东沙运动表现特征与动力机制方面的研究尚属空白。此外,中新世作为南海北部众多新生代盆地生、排烃及圈闭形成的重要时期,该期构造运动还对区域内油气的运移及成藏有着重要的作用。因此,详细厘定该期构造运动对琼东南盆地的影响,对明确盆地内油气的运聚规律及勘探方向具有重要的意义。据此,本文以琼东南盆地大量的二维及三维地震资料为基础,结合最新的钻井资料及分析成果,重点开展了东沙运动在该盆地内表现形式、时限、动力机制及其对储层与油气成藏意义方面的研究,以期为盆地内油气的勘探提供基础地质依据。
1 区域地质背景
琼东南盆地位于108°51′~114°41′E与17°00′~18°50′N之间,整体呈NEE方向展布,面积约6×104km2[8]。盆地内根据构造特征可划分为北部坳陷、中部隆起、中央坳陷、南部隆起4个二级构造单元(图1)。盆地的演化经历了古近系裂陷和新近系坳陷两大阶段[9]。其中,古近系裂陷阶段断裂发育,地层分布相对局限,主要受半地堑或地堑的控制,沉积环境由早期的湖相逐渐向海陆过渡相及浅海相演变;新近系坳陷阶段断裂活动明显减少,地层分布广泛,且厚度相对稳定,同时受南北差异沉降及海南岛物源的影响,盆地内沿2号断裂带附近开始形成北东走向的陆架坡折,此阶段盆地沉积环境主要表现为南北差异,北部靠近海南岛的北部坳陷、中部隆起等区域主要为浅海沉积,而南部远离大陆的中央坳陷和南部隆起等大部分区域主要为半深海和深海沉积。
图1 琼东南盆地构造区划图Fig .1 Tectonic zoning of Qiongdongnan basin
对应于琼东南盆地发育演化的两大阶段,其形成了古近系与新近系两套不同充填特征的地层,二者呈角度不整合接触。古近系作为盆地的主要沉积层自下而上分别为始新统、崖城组及陵水组,顶界分别对应于地震反射层T80、T70和T60(图2)。其中,始新统尚未有钻井揭示;崖城组主要为一套灰白色及深灰色海陆过渡相含煤粗碎屑地层;陵水组主要为一套灰白色及灰色滨、浅海相中—细砂岩与泥岩交互的地层,局部见灰岩。新近系盆地主要发育三亚组、梅山组、黄流组及莺歌海组,顶界分别对应于地震反射层T50、T40、T30和T20。年代地层研究表明其对应的地质年龄分别为16、11.6、5.3和1.8 Ma。此外,各组还可进一步分段,如黄流组可分两段,其界线对应于地震反射层T31,地质年龄约7.2 Ma。新近纪因盆地进入坳陷阶段,各组地层差异并不明显,主要为灰色及灰绿色砂岩、灰质砂岩与泥岩的不等厚互层,局部见灰岩及生物灰岩等。
图2 琼东南盆地地层与构造演化简图Fig .2 Sketch map of stratigraphic and tectonic evolution in Qiongdongnan basin
2 东沙运动的表现形式
2.1 褶皱变形
虽然琼东南盆地新近纪进入坳陷阶段,褶皱变形并不多见,但大量地震资料的分析表明,受东沙运动挤压应力场的影响,盆地内局部区域发生了应力聚集,产生了显著的褶皱变形。这种褶皱变形在盆地陆架区及古坡折之下均可见,其中陆架区规模多相对较小,且常伴随着削蚀现象;而古坡折之下的深水区规模多相对较大,且削蚀不明显,典型的如崖城35构造及松涛36构造。其中,崖城35构造位于盆地西区(图3a),整体为一个近对称的背斜,平面上呈北西-南东走向,延伸约50 km;该构造的褶皱变形主要集中于T40界面及以下层系,至T30界面完全消失,同时在黄流组二段(T40—T31)还可见背斜两翼地层向核部的逐渐披覆及减薄现象,表明该构造在中中新世末期即开始发育,至晚中新世早期基本成形。松涛36构造位于盆地东区2号断裂带附近(图3b),同样为一个近对称的背斜,平面上呈北东-南西走向,整体与2号断裂带近平行展布,延伸约40 km;该构造的褶皱变形主要集中于T31界面及以下层系,并且可见黄流组一段地层(T31—T30)由该背斜翼部向核部的逐渐超覆及减薄现象,揭示该构造主要成形于晚中新世早期。
2.2 沉积间断
东沙运动除在盆地局部区域造成褶皱变形外,还导致盆地松涛凸起以西陆架区的大范围隆升,并形成了本区中新世以来规模最大的海退及沉积间断。过盆地西区陆架边缘的地震剖面表明(图4a),对应于本次海退的T40界面,其最低超覆点位于陆架坡折附近,因此该时期盆地西区的整个陆架基本暴露,其后伴随着本区的海平面上升,地层开始逐渐向上超覆。位于陆架之上的Y9及LS2井均揭示了该沉积间断,钻井表明该沉积间断岩、电特征突变明显,界面之下主要为自然伽马呈低幅箱状的高位期三角洲,厚度约250 m;界面之上主要为自然伽马呈高幅齿状的海侵期泥质粉砂岩及泥岩(图4b)。据古生物分析成果,钙质超微Sphenolithus heteromorphus的末现事件位于该界面下约18 m,而该种的末现年龄约13.53 Ma[10],因此该三角洲为中中新世梅山组地层,其顶面对应于T40界面。根据地震解释结果,T31界面超覆于该沉积间断面之上,由于该界面地质年龄约为7.2 Ma,因此该次构造事件在陆架局部区域造成的沉积间断可达6 Ma以上。
图3 过琼东南盆地崖城35构造与松涛36构造典型地震剖面(剖面位置见图1)Fig .3 Typical seismic profiles of Yacheng 35 structure and Songtao 36 structure in Qiongdongnan basin(see Fig.1 for location)
图4 琼东南盆地T40不整合面地震及钻井特征(剖面及钻井位置见图1)Fig .4 Seismic profile and drilling characteristics of T40 unconformity surface in Qiongdongnan basin(see Fig.1 for location)
2.3 地层侵蚀
东沙运动引起的地层侵蚀现象在盆地东部陆架区表现得尤为明显。由图5a所示的剖面可知,在盆地中东部陆架区T40界面多表现为连续的强振幅反射,自西向东其对下伏地层的削蚀作用逐渐增强,从而导致东部陆架区大量下伏地层的缺失;之后伴随着陆架区东、西部构造的差异沉降,地层再次由东至西逐渐超覆于前期形成的褶皱之上。
图5 琼东南盆地陆架区T40界面削蚀特征及水道侵蚀现象(剖面位置见图1)Fig .5 Erosion characteristics and channel erosion of T40 in the shelf area of Qiongdongnan basin(see Fig.1 for location)
值得注意的是,除上述大范围的地层侵蚀之外,在盆地西部陆架边缘T40界面附近还发育大规模的水道下切侵蚀现象(图5b),其中最大的侵蚀水道宽达8.5 km,下切深度达350 m,虽然陆架区水道的形成常与海平面的下降密切相关,但是对于这种大型下切侵蚀水道,其成因还应与区域的构造隆升事件有关。此外,在琼东南盆地中央坳陷长达425 km、宽达9~26 km,横贯整个盆地的中央峡谷水道也于该时期形成。许多研究表明[9,11]中央峡谷的形成与区域构造变动、大规模的海平面下降、活动断裂导致的地层破碎、强烈的重力流下切侵蚀及凹槽型古地形的制约等有关。但上述因素动力机制的分析表明其多与东沙运动相关联,如大规模的海平面下降、活动断裂导致的地层破碎直接与东沙运动引起的区域隆升与断裂活动有关;而强烈的重力流下切侵蚀则是东沙运动导致盆地陆架区大范围暴露,大量物源直接快速输送至凹陷中心的最终结果。此外,苏明 等[12]研究认为盆地凹槽型古地形的发育,也与11.6 Ma时期构造变革引起西沙海槽及其向琼东南盆地延伸部分的快速沉降有关。综上表明,该时期琼东南盆地各类型侵蚀水道的集中发育并非偶然,而是与东沙运动之间存在着一定的因果关系。
2.4 断裂活动
新近纪琼东南盆地的断裂活动整体呈逐渐减弱的趋势,早中新世之后盆地内的断裂活动主要集中于盆地东部陆架区及宝岛、长昌等凹陷,且大部分断距较小、对沉积的控制作用较弱。图6a即为盆地东部陆架区T40界面的断裂系统分布图,由图可知,该时期的断裂根据走向可分为NE向和NW向2组。其中,NE向断裂数量较少,多延伸较远,主要为前期深大断裂因东沙运动造成的区域应力场调整而在局部区域复活所形成;NW向断裂数量较多,呈雁列式排列,但大部分延伸较近,主要为东沙运动导致的区域隆升与NW向挤压应力共同作用所形成的新生断裂。过该组NW向断裂的剖面可见其在盆地内多表现为相向倾斜、向中心逐级下掉的“负花状构造”(图6b);同时在“负花状构造”的西翼,各断块受区域隆升作用影响还发生一定的旋转翘倾,特别是在深部表现得尤为明显,并使其上覆地层变形或披覆形成背斜。断裂活动性的分析表明该组断裂在T31界面之上基本终止活动;同时部分仅错断T40界面的断层揭示,中中新世与晚中新世之交为该组断裂的重要活动时期;此外,该“负花状构造”核部与其翼部地层厚度的分析表明,梅山组地层(T50—T40)在该构造核部较翼部增厚明显,更直接的反映中中新世该组断裂即开始活动。
图6 琼东南盆地东部陆架区T40断裂平面图及剖面特征Fig .6 Fault plane map and profile characteristics of T40 in eastern shelf of Qiongdongnan basin
2.5 岩浆活动
许多学者认为东沙运动伴随着岩浆活动[1,6],但是一直缺乏相关的直接证据。张斌 等[13]、邹和平 等[14]、李平鲁 等[15]等众多学者多次对南海北部珠江口盆地及琼东南盆地钻遇的新生代火山岩年龄进行了统计,结果表明虽然南海北部各盆地在新生代发生了多期的火山活动,但其主要集中于古新世至早中新世,同位素年龄值最晚为17.1 Ma,据此有学者认为东沙运动并没有伴随大量的岩浆侵入或喷发[7]。
本次基于琼东南盆地近年的钻井认为,受菲律宾板块向欧亚板块俯冲等因素的影响,东沙运动在本区还造成了一系列的岩浆侵入或喷发活动。分析表明这些岩浆活动在盆内各深大断裂附近及东部长昌凹陷较为发育。如位于盆地2号断裂带附近的LS13井及BD19井,在中中新统梅山组分别钻遇了总厚达48 m和27 m的凝灰岩。特别是LS13井的凝灰岩,根据钻井古生物分析成果,其底部约20 m为有孔虫Globigerinoides sicana的末现事件,对应的地质年龄约14.53 Ma[10];其顶部约17 m为有孔虫Globorotalia peripheroronda的末现事件,对应的地质年龄约13.8 Ma[10],以上表明该次岩浆事件的时代为14.53~13.8 Ma。此外在长昌凹陷,地震资料表明现今莫霍面较高,岩石圈减薄显著,曾有学者推测该凹陷及其周缘发育有多个火成岩侵入体[16]。分析表明本区最典型的喷出体位于宝岛凹陷与长昌凹陷交界处(图7),该喷出体为一个火山群。其中最大的火山锥至今仍出露海底,山顶火山口清晰可见;同时火山锥两侧的喷出岩及火山碎屑岩呈较杂乱的强振幅反射特征,沿T40界面向下延伸,且在火山锥附近可见其与后期地层呈明显的截切关系,揭示该火山后期停止活动。此外,在其北侧还发育多个同期的较小火山锥,除最北侧的火山在T40界面之上仍有喷发外,其余火山均主要对T40界面以下地层产生较强的影响或破坏作用,对上覆地层基本无影响,并可见火山锥与后期地层间的明显截切关系。以上表明东沙运动在琼东南盆地局部区域曾引起强烈的岩浆喷发活动。
图7 琼东南盆地东部火山群典型地震剖面(剖面位置见图1)Fig .7 Typical seismic profiles of volcanic groups in the eastern part of Qiongdongnan basin(see Fig.1 for location)
3 东沙运动的发育时限
东沙运动发生的时间目前还存在争议,许多学者从南海区域构造演化的角度提出其发生于中中新世晚期[2-3],如林长松 等[5]认为其时限约为10~13 Ma。部分学者基于东沙海区构造特征的分析认为其主要发生于晚中新世至上新世初期,如吴时国 等[4]研究认为其时限约为4.4~9.8 Ma;赵淑娟 等[7]认为其主要发生于晚中新世晚期,并在晚中新世末与早上新世初(5.5 Ma)停止活动。目前,虽然对东沙运动的时限存在不同观点,但一般均认为该次构造运动发生于中中新世及之后。
本文基于琼东南盆地东沙运动特征的分析认为,该运动在中中新世中期即已开始。主要依据有以下几点:①该构造运动在盆地内产生的褶皱变形在T40界面之下即已开始,如崖城35构造,其构造变形即开始于T40界面之下;②该构造运动在盆地西部陆架区造成的沉积间断最早开始于中中新世中期,据古生物分析结果该沉积间断开始的时间约为13.5 Ma;③东沙运动在本区造成的岩浆活动最早也开始于中中新世中期,如在盆地东部长昌凹陷,与火山活动伴生的喷出岩及火山碎屑岩主要位于T40界面之下,而根据盆地西部凝灰岩的时代,推测本区的火山活动开始于约14.5 Ma;②盆地断裂对沉积控制作用的分析表明,盆内NW向新生断裂对中新统梅山组的地层有一定的控制作用,这也表明东沙运动在中中新世即开始对盆地产生影响。对于东沙运动在琼东南盆地的结束时间,研究认为其对盆地的影响在晚中新世中期即结束。主要依据如下:①该构造运动产生的褶皱变形影响的最新层系为T31界面,其后各背斜两翼均以地层快速超覆为主,揭示东沙运动已经停止;②盆内NW向新生断裂除极少数外,其活动主要终止于T31界面附近;③盆地内的火山活动及与之相关的反射特征均位于T31界面之下。综上认为琼东南盆地东沙运动开始于中中新世中期,约14.5 Ma,而结束于晚中新世中期,约7.2 Ma。
本研究东沙运动的结束时间,与部分基于东沙海区资料认为延伸至上新世初期的认识存在较大差别。分析认为造成这种差别的原因主要与不同学者对东沙海区不整合成因的认识有关。在东沙海区中、晚中新世发育两套地层不整合[5],第一套位于粤海组和韩江组之间,对应于地震反射界面T2;第二套位于万山组和粤海组之间,对应于地震反射界面T1。部分学者认为T1为东沙运动所形成[7];而部分学者认为T1和T2均为东沙运动所形成[4],从而导致认为东沙运动的时限延伸至上新世初期。但据林长松 等[5]研究表明T1界面的形成与台湾东部的“海岸山脉运动”有关,其在成因机制及影响范围等方面均与造成T2界面的东沙运动不同。
4 东沙运动的动力学机制
中—晚中新世对南海北部有重要影响的构造事件有印支地块的旋转走滑、古南海的俯冲消亡与新南海的扩张、菲律宾板块向欧亚板块的俯冲及南海板片沿马尼拉海沟的俯冲等,因此要明确东沙运动的动力学机制,必须要厘清上述构造事件的过程。
首先对于印支地块的旋转走滑,一般认为与印度板块向欧亚板块碰撞过程中,导致印支地块沿一系列大型断裂带被挤出有关。这一过程中对琼东南盆地有显著影响的主要为红河断裂带。据孙珍 等[17]研究表明该断裂带在新生代的活动可划分为4个阶段,分别为38~50 Ma的缓慢平移阶段、25~38 Ma的快速左行走滑阶段、5~25 Ma的左行走滑逐渐停止阶段及5 Ma以来的右行走滑阶段;同时其还指出,在5~25 Ma的左行走滑逐渐停止阶段,红河断裂带在15~17 Ma以后无明显的活动。此外,向宏发 等[18]据热年代学的研究也认为红河断裂带在15 Ma停止左旋走滑以后,右旋走滑开始于7~8 Ma,强烈活动于5 Ma左右。以上研究表明红河断裂带在8~15 Ma期间处于左行向行转换的活动停止期,因此主要发生于7.2~14.5 Ma间的东沙运动应与该构造事件无关。
目前对于古南海的俯冲消亡与新南海的扩张存在多种模式[19],一般认为受印-澳板块在苏门答腊和爪哇附近向北俯冲及印支地块向南挤出逃逸形成强大挤压应力的共同影响,古南海于45 Ma左右开始向婆罗洲地块下俯冲。伴随着俯冲的加速,其对后部板片产生了相应的拖拽力,使古南海北侧的陆壳伸展、减薄;同时在NEE-NE向走滑断裂体系右行拉分作用下,新南海于32 Ma左右打开。而对于新南海的扩张时间现在虽有争议,但一般认为介于16~32 Ma,误差0.5~2 Ma[20-22]。此后由于古南海消亡,礼乐-巴拉望地块与婆罗洲地块碰撞,新南海停止扩张。显然东沙运动发生于古南海俯冲消亡与新南海扩张之后,二者并无直接关联。
中新世,琼东南盆地周缘另一个具有广泛影响的构造事件为菲律宾板块向欧亚板块的俯冲。研究表明该时期菲律宾板块在太平洋板块和印-澳板块的推挤下,运动方向和速度发生多次调整,在17~30 Ma,主要以3.5 cm/a的速度向NW运动;在10~17 Ma,主要以6 cm/a的速度向NNW运动;在5~10 Ma,运动方向再次调整为NWW向[23]。在此过程中,菲律宾板块于13 Ma在民都洛岛附近与欧亚板块碰撞,并进一步导致吕宋岛弧于6~9 Ma与南海北部大陆边缘发生弧-陆碰撞[7,24]。以上表明菲律宾板块的加速俯冲及其导致的一系列碰撞事件在时间上与东沙运动具有明显的对应关系,并且其加速俯冲导致的岩浆上涌与琼东南盆地内中新世的岩浆活动及构造隆升也完全吻合(图8)。同时,菲律宾板块整体持续的NW向运动,及其在距今10 Ma左右运动方向调整导致的区域应力场改变,还与该时期盆地东部大量NW走向的活动断裂在应力上也匹配较好(图6)。以上表明菲律宾板块向欧亚板块的俯冲为琼东南盆地东沙运动重要的动力来源之一。
受菲律宾板块朝欧亚板块汇聚的影响,南海停止扩张后很快即开始了沿马尼拉海沟的俯冲[25]。范建柯 等[26]研究认为由于菲律宾板块持续的北西向运动,南海板片最先在14° N附近开始发生俯冲,并由南向北扩展。在14° N附近其俯冲时间约为15.5 Ma;在15° N附近其俯冲时间约为12.8 Ma;在16° N~18° N其可能在8~9 Ma间同时发生俯冲。以上表明该构造事件的持续时间与东沙运动极为吻合。同时,地震成像和天然地震的研究表明南海板片的俯冲规模较大,俯冲长度可达680~822 km,深度可达200~300 km,甚至达400 km,并已导致约一半的洋盆消失[25-26],因此也具备在大范围内持续产生影响的动力基础。此外,在地理位置上14° N~18° N间的洋盆正好位于琼东南盆地东南侧(图1);而俯冲角度和深度的研究表明,板片在俯冲过程中受洋中脊和海山链的阻挡,在14° N和17° N附近还分别发生了明显的撕裂[26]。这表明南海板片的俯冲还伴随着局部的应力聚集。这些聚集的应力通过中沙和西沙等刚性地块传导至琼东南盆地,从而在盆地内形成了一系列NE走向的褶皱及剥蚀区(图8),而盆地西部少量NW走向的褶皱,可能与先存构造的控制作用有关。因此,南海板片沿马尼拉海沟的俯冲也是琼东南盆地东沙运动的重要动力来源。
图8 琼东南盆地东沙运动构造形迹图Fig .8 Structural trace map of Dongsha movement in Qiongdongnan basin
综上认为琼东南盆地东沙运动的动力机制应与菲律宾板块向欧亚板块汇聚及南海板片沿马尼拉海沟俯冲的共同作用有关,并且这也与该运动造成的地层侵蚀、岩浆活动及断裂活动等在盆地东部表现得更为明显完全吻合。
5 东沙运动对油气勘探的意义
5.1 东沙运动与油气储层的形成
新近纪以来琼东南盆地的陆架-陆坡体系自东向西逐渐发育,从而在盆地内形成大范围的半深海—深海环境。因此,东沙运动对盆地油气储层的最主要的影响就是导致大量的陆源碎屑由浅水区向深水区搬运,从而在盆地深水区形成各类储集体(图9)。这主要体现在两个方面:①东沙运动导致的构造变革事件及引起的地层侵蚀形成了中央峡谷,为深水区黄流组峡谷水道重力流储层的发育提供了地貌及物质基础。研究表明中央峡谷内发育多期水道及天然堤沉积,其中黄流组沉积时期为峡谷水道内最重要的油气储层发育时期,主要的储层类型为浊积水道和席状砂,其中浊积水道以厚层块状细砂岩为主,最大单层厚度达42 m,物源主要来自盆地西部物源区[12]。②东沙运动导致盆地北部陆架区大范围暴露及剥蚀,为陆坡之下大量海底扇的发育提供了条件。由于东沙运动在琼东南盆地的时限为中中新世晚期至晚中新世中期,因此受其影响形成的海底扇主要集中于梅山组晚期和黄流组早期。特别是黄流组早期,受该次构造运动的影响,盆地在整体富泥的背景下,依然在北部陆坡之下发育多个大型海底扇。同时,由于东沙运动在陆架东、西部的表现形式不同,导致两个区域海底扇的储层特征也差别明显。在陆架西部由于东沙运动主要表现为长期的暴露及伴生的水道下切,因此更有利于来自海南岛的物源直接输送至陆坡之下,扇体相对富砂;而在陆架东部由于东沙运动主要表现为断裂活动及对前期富泥地层的侵蚀,因此扇体多相对富泥。
图9 琼东南盆地黄流组沉积相平面图Fig .9 Sedimentary facies figure of Huangliu Formation in Qiongdongnan basin
5.2 东沙运动对油气成藏的影响
琼东南盆地发育始新统湖相与渐新统崖城组2套主力烃源岩。据盆地陵水凹陷热模拟成果,崖城组烃源岩在23 Ma前进入生气窗口;16 Ma以来处于生气高峰[27]。以上表明东沙运动发生于盆地的生排烃高峰期,因此该运动对盆地油气的成藏产生了重要影响。主要体现在以下几个方面:①东沙运动导致的断裂活动及相关的微裂隙为油气的输导提供了重要通道。新近系作为琼东南盆地重要的勘探层系,相继在中央峡谷和海底扇等领域发现了多个气田,分析表明东沙运动形成的断裂体系及微裂隙,是深部烃源岩生成的油气运移至新近系储集体的关键。如图10所示,中央峡谷黄流组气田之下发育大量的断层及微裂隙,其中早期古近纪断裂规模较大,起到沟通烃源岩的作用;而晚期新近系断裂及微裂隙虽然规模较小,但数量众多,且部分切穿中央峡谷,是深部天然气运移至中央峡谷成藏的重要通道。②东沙运动形成的褶皱变形及断块构造为本区油气的成藏提供了有利的圈闭条件。东沙运动在盆地内形成的构造圈闭多位于黄流组及以下层系,其后在盆地逐渐海侵的背景下形成一套区域性盖层;同时因东沙运动结束,本区断裂活动急剧减弱,对上覆盖层影响较小,从而使进入该期构造活动所形成圈闭内的油气不易散失。因此,东沙运动形成的圈闭多具有良好的聚气条件,如崖城35构造、松涛36构造等大型背斜圈闭,钻井证实均为盆地内重要的含气构造。③东沙运动引起的火山活动在局部加速了烃源岩的成熟与生烃。据唐晓音 等[16]对盆地长昌凹陷侵入体的模拟结果,大型侵入体对温度场有显著影响的时间约1 Ma,可使距其2 km处的地层热流值增加5~25 mW/m2,并使相同距离下崖城组烃源岩的Ro值增加1.6%。因此火山活动极大地促进了本区有机质的热演化,提升了凹陷的资源潜力。此外,东沙运动引起的火山活动还伴生大量的CO2,这些气体在火山活动或冷却过程中可以沿周缘的断层及输导砂体运移至附近的圈闭(图11),形成非烃气藏或对原有油气藏产生破坏,从而对勘探造成困扰。由于东沙运动造成的断裂及火山活动在琼东南盆地具有东强西弱的特征,因此这种破坏作用在盆地东部表现得更为明显(图8)。如位于盆地东部2号断裂带附近的BD19井梅山组气样CO2含量达93%,附近的BD19N井陵水组气样CO2含量也达92%。
图10 中央峡谷气田典型剖面及断裂特征(剖面位置见图1)Fig .10 Typical profile and fault characteristics of Central Canyon gas field(see Fig.1 for location)
图11 BD19井CO2气藏剖面特征与成藏模式(剖面位置见图1)Fig .11 Profile characteristics and reservoir forming model of CO2 gas reservoir in Well BD19(see Fig.1 for location)
6 结论
1) 基于大量地震与钻井资料的分析,指出东沙运动对琼东南盆地的影响主要表现为褶皱变形、沉积间断、地层侵蚀、断裂活动及岩浆活动等。其中,褶皱变形在深水区较陆架区更为显著;沉积间断在盆地西部陆架区规模最大;地层侵蚀在盆地东部陆架区最为明显,其他区域主要表现为水道下切;断裂活动在盆地东部陆架区及宝岛、长昌凹陷最为发育;岩浆活动主要集中于长昌凹陷及各深大断裂带附近。
2) 根据东沙运动的表现形式,明确其对琼东南盆地的影响开始于中中新世中期,约14.5 Ma,而结束于晚中新世中期,约7.2 Ma。
3) 动力学机制的分析表明,琼东南盆地东沙运动主要与菲律宾板块向欧亚板块汇聚及南海板片沿马尼拉海沟俯冲有关。
4) 东沙运动不仅为琼东南盆地内峡谷水道及海底扇等重力流储层的发育提供了物质基础,而且还对油气的输导、圈闭的形成及烃源的演化产生了积极影响;但同时其导致的岩浆活动也增加了盆地油气勘探的CO2风险。