莺歌海凹陷梅山组海底扇的沉积特征及控制因素

焦祥燕 罗泉源 张建新 陈 杨 刘 为

(中海石油(中国)有限公司湛江分公司， 广东 湛江 524057)

近年来，在莺歌海凹陷东方区黄流组的钻探结果证明，莺歌海凹陷是富生烃凹陷，发育大量有利储集体。莺歌海盆地发现的油气与浊积水道、海底扇密切相关。海底扇储集体成群、成带分布，显示具有千亿方级天然气勘探潜力，是莺歌海盆地增储上产的重要勘探域[1-4]。

目前对东方区黄流组海底扇的研究，在沉积特征、内部构型、控制因素及控制海底扇发育的坡折带特征等方面，已经取得了一些成果。如谢玉洪等人认为，黄流组低位海底扇主要受控于挠曲坡折带，局部受断裂坡折带的控制[5]。钟泽红等人认为，黄流组大型海底扇由简单扇体、复合扇体和单水道等砂体形式构成，海底扇的分布与内部构成样式由物源供给、构造背景及构造诱导等因素综合控制[6]。陈杨等人对莺东斜坡南段的梅山组海底扇进行了研究，认为海底扇在地震上表现为强振幅、明显的水道化、内部多期叠置的特征，海底扇沉积体系的发育受区域海平面下降、海南岛方向充足的物源、下切谷、断裂坡折、适宜的古地貌五大因素的耦合控制[7]。不过，对东方区梅山组海底扇的研究还很少。我们综合运用有关钻井资料和三维地震、地震属性及方差体资料，分析了梅山组海底扇的沉积特征及成因机制。

1 区域地质概况

莺歌海盆地位于中国南海西北部，为一新生代走滑-伸展盆地。盆地西边，以莺西断裂带(包括黑水河断裂、马江断裂、长山断裂)为界，与昆嵩隆起相接；东北方，为北部湾盆地；东边和东南边，以一号断裂带(包括莺东断层、一号断层)为界，与海南隆起、琼东南盆地相接[8]。盆地总体呈北 — 北西走向菱形状，平面上分为莺东斜坡带、中央坳陷带、莺西斜坡带，为“两隆一坳”构造格局。其中，中央坳陷带包括河内凹陷、临高低凸起及莺歌海凹陷。勘探实践中，将莺歌海凹陷分为东方区和乐东区。莺歌海盆地的构造演化过程，经历了古近纪裂陷阶段和新近纪 — 第四纪裂后热沉降、加速热沉降阶段。根据钻井已发现地层，从古近纪到第四纪，依次沉积了渐新统崖城组、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地层[9-11](见图1)。

图1 莺歌海盆地构造纲要图及充填序列

莺歌海盆地主要发育昆嵩隆起物源和海南隆起物源，它们分别受莺西断裂带和一号断裂带的控制。梅山组时期，莺歌海盆地为浅海 — 半深海环境，岩性为浅灰 — 灰色细砂岩和灰色泥岩，夹薄层粉砂岩[9]。梅山组晚期(距今11.6 Ma前)，莺歌海盆地发生大规模海退，区域海平面(T4W)大幅度下降，为物源的大规模向东方区搬运提供了良好的物质条件。

2 梅山组海底扇沉积特征

梅山组时期，东方区发育双向物源，物源区三角洲规模大，砂质供应充足。由于T4W时期大幅度的海退事件，三角洲不断向凹内推进，碎屑物质被搬运至凹陷内卸载沉积。东方区在这个时期不发育典型的陆架-陆坡体系，但受隐伏断裂控制发育的挠曲坡折带，为海底扇的发育提供了必要的地形条件。

2.1 海底扇物源区特征

中中新世梅山组沉积时期，东方区周边的水系主要分布在昆嵩隆起和海南隆起西部。昆嵩隆起的水系主要是马江和蓝江，从盆地西北部注入东方区。海南隆起西部的水系主要是昌化江和感恩河。昌化江的规模较大，感恩河相对较小，均发育于五指山。昌化江汇水面积较大，从盆地东北部注入东方区。两个隆起的水系注入盆地后均形成了大型三角洲，西部发育昆嵩隆起物源区三角洲，东部发育海南隆起物源区三角洲，均可向盆内提供碎屑物质。说明梅山组时期，东方区发育双向物源。

通过地震精细解释，精细落实物源区三角洲规模。东部的海南隆起物源区三角洲面积达1 833 km2，碾平厚度达130 m，规模较大。据地震解释，三角洲前积特征明显，推进距离远。HK-1井和LG-2井的资料揭示，三角洲发育含砾砂岩、细砂岩等砂岩储层；砂地比稳定(60%～63%)，砂岩厚度稳定(92～104 m)，表明该三角洲砂质供应充足。西部的昆嵩隆起物源区三角洲被LG-1井钻遇，在梅山组一段上层序揭示，细砂岩、粉砂岩厚度总计为247.12 m，砂地比达52%，表明该三角洲也具备提供砂质碎屑物质的条件。

2.2 海底扇形态及地震相特征

梅山组时期，东方区东西部均发育双坡折。盆缘断裂坡折控制三角洲发育，三角洲前端受下伏隐伏断裂控制发育挠曲坡折带。隐伏断裂带的微弱活动对上覆地层起到了调节作用，在断裂带两侧沉降速率存在差异，导致地层倾角差异，形成挠曲坡折带。该处地层厚度突变，古地形变陡，易形成重力流[12-14]。

梅山组T4W(11.6 Ma)时期，海平面下降规模大，利于碎屑物质搬运至凹陷内卸载沉积。在此时期，发育东、西物源，即西部昆嵩隆起物源区三角洲和东部海南隆起物源区三角洲。三角洲前端，发育受下伏隐伏断裂控制的挠曲坡折，坡度变陡，在外力诱发作用下形成重力流海底扇。碎屑流在较低洼部位卸载，形成了大规模海底扇(见图2)。

图2 T4W沿层方差体与梅一段地层最小振幅属性叠合图

西物源海底扇，发育于低位体系域时期，为大型低位扇。在地震剖面上呈透镜体外形，低部位地震相表现为丘状反射、中强振幅、中低频、连续性较好的特征；高部位振幅明显减弱，推测是储层物性变差的响应。上部地层为平行弱反射、超覆于透镜体之上，海底扇在远物源端向底辟翘倾，形态呈北西 — 南东向展布。

东物源海底扇，第1期和第2期位于低位体系域时期，第3期位于高位体系域时期。地震相表现为振幅较强、中低频、连续性中等 — 较好的特征。地震剖面上，水道下切特征比较明显。随着海平面上升，海底扇不断向物源方向退积，且下切能力逐渐减弱，整体呈北东 — 南西向展布。

2.3 海底扇内部期次划分

东西两个方向的大型海底扇在纵向上均可分为3期，各期扇体在垂向上的相互叠置、内部水道下切特征明显。

在地震剖面上追踪解释落实，东物源海底扇，第1期扇体面积为185 km2，碾平厚度为65 m；第2期扇体面积为506 km2，碾平厚度为58 m；第3期扇体面积为480 km2，碾平厚度为52 m。西物源海底扇，第1期扇体面积为502 km2，碾平厚度为90 m；第2期扇体面积为916 km2，碾平厚度为65 m；第3期扇体面积为950 km2，碾平厚度为60 m。挠曲坡折下，海底扇大面积、多期次分布，且具有断根性，圈闭侧封条件可靠，提供了大型岩性圈闭条件。

3 海底扇形成的控制因素

新近系，莺歌海盆地的断裂活动明显减弱，进入裂后期，以热沉降作用为主；海底扇的形成受坡折带的类型和分布、区域海平面变化及物源供应等综合因素控制。

3.1 坡折带的类型和分布

海底扇的形成要素之一就是地形具有一定的坡度。对于临界坡度的大小学界还有争议，但均认为坡折带是海底扇发育的必要条件。按照成因类型，坡折带一般分为断裂坡折带、挠曲坡折带和沉积坡折带。梅山组、黄流组时期，莺歌海盆地不是典型的陆架-陆坡体型层序，不发育沉积坡折，只可能发育断裂坡折和挠曲坡折。断裂坡折位于盆缘的1号断裂和西部边界断裂处，控制了东西物源三角洲的发育。在三角洲前端处，地层厚度发生明显突变，往下坡度变大。该处下覆地层见早期活动的断层，而梅山组地层沉积时断层已停止活动，即隐伏断裂。受隐伏断裂的控制，在该处发育挠曲坡折。挠曲坡折控制了重力流海底扇的发育，坡折带之上为三角洲沉积，坡折带之下发育海底扇。在莺歌海盆地已发现的水道、海底扇，均位于挠曲坡折带之下，说明挠曲坡折对该区的海底扇沉积具有重要的控制作用。

3.2 区域海平面变化

莺歌海盆地进入新近系后，受到升降频繁的海平面变化的影响。区域海平面下降时，导致滨岸线向盆地中心迁移，东方区三角洲分布范围变大，滨浅海范围变小，沉积物不断向凹陷内推进，有利于大型海底扇发育。T4W时期(11.6 Ma)遇中新世最大规模的海退，南海地区大规模海平面下降。在此时期，东方区为盆地最大的沉降中心，有利于碎屑物质搬运至凹陷内卸载沉积。这个时期，沉积了西物源海底扇和东物源海底扇一二期。到高位体系域早期，海平面再次下降，但下降幅度明显减弱，沉积了东物源第3期海底扇。

3.3 物源供应

梅山组时期，发育的西部昆嵩隆起物源区三角洲，面积超过2 000 km2，钻井解释的三角洲厚度超过200 m；发育的东部海南隆起物源区三角洲，面积达1 833 km2，碾平厚度达130 m。在11.6 Ma附近，随着区域海平面下降，最大临滨线大幅度向盆地中央方向迁移，最大临滨线在较长时期低于坡折边缘，三角洲推进到挠曲坡折带附近，坡度变陡，碎屑物质在外力诱发作用下越过挠曲坡折而进入凹陷，在较低洼部位卸载，形成了大规模海底扇。

3.4 沉积模式

梅山组沉积时期，东方区发育双向物源。物源区三角洲的发育受盆缘断裂坡折控制，三角洲前端发育挠曲坡折而控制海底扇的发育。在外力的触发作用下，碎屑物质越过挠曲坡折向梅一段沉降中心搬运，在较低洼部位卸载而沉积，形成的海底扇平面分布广、规模大(见图3)。基于对源、坡、扇各要素的研究，可知“东西物源、坡折控扇、低洼汇聚”为其沉积模式。

4 梅山组海底扇勘探潜力

东方区梅山组时期发育东西物源大型海底扇，垂向上各期相互叠置，具有良好的油气成藏条件。这主要体现在以下几个方面。

(1) 大面积分布的海底扇，向凹陷内延伸至东方1-1底辟周缘，处于生烃中心区，紧邻中新统、渐新统烃源岩层。生烃模拟结果表明，东方1-1底辟周缘，中新统、渐新统烃源层成熟度均大于1.3%，烃源基础雄厚[15]。在该区域的浅层和中深层均发现有千亿方级气田，证实该区成藏条件优异。

(2) 梅山组海底扇源汇系统清晰，扇体规模较大，为继承性发育。各期扇体内部发育水道微相，下切特征明显。该区梅山组时期发育异常超压对储层孔隙有保护作用，预测发育有利储层。周缘LG-1井钻探证实，海底扇上覆盖层为广泛分布的梅一段海侵 — 高位域浅海相泥岩，底板为梅二段海侵 — 高位域泥岩，具备良好的顶底板条件；挠曲坡折下海底扇大面积、多期次分布，且具有断根性，圈闭侧封条件可靠，提供了大型岩性圈闭条件。

(3) 东西物源海底扇均具有构造脊背景，低部位近底辟，断裂、微裂隙发育，提供了优越的运聚条件。

整体看来，梅山组海底扇依靠中新统、渐新统烃源岩供烃，以构造脊、断裂隙作为运移通道，发育海底扇水道储集体，并依靠厚层浅海相泥岩超压封盖，形成高温高压岩性气藏的概率较大。

5 结 论

(1) 受东西物源供给影响，东方区梅山组时期发育东西物源海底扇。东西两个方向的大型海底扇在纵向上均可分为3期扇体，各期扇体在垂向上相互叠置，内部水道下切特征明显。

(2) 梅山组时期，莺歌海盆地进入裂后期，以热沉降作用为主，只在盆地边缘受早期边界断层持续活动的影响发育断裂坡折，控制了三角洲的发育。在三角洲前端，下覆的断层基本不活动，为隐伏断裂。受隐伏断裂的控制发育挠曲坡折，挠曲坡折控制了海底扇的发育。海底扇的形成，还受区域海平面变化及充足物源供应等因素控制。

(3) 梅山组海底扇的扇体规模大，紧邻烃源，运聚条件优，具备形成大规模气藏的有利条件。因此，可将东方区梅山组作为下一步勘探的重点区域。