安达曼海丹老盆地油气地质特征及勘探潜力分析

陈建宏， 栾锡武， 魏新元， 叶传红， 何明勇

(1.山东科技大学地球科学与工程学院， 青岛 266590； 2. 中国地质调查局青岛海洋地质研究所， 青岛 266071； 3. 青岛海洋科学与技术试点国家实验室， 海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室， 青岛 266237； 4. 中国海洋大学海洋地球科学学院， 青岛 266100)

东南亚拥有丰富的石油和天然气资源，是世界重要的油气产区[1-5]。近年来，缅甸南部的安达曼海成为东南亚油气勘探的热点地区，区内已经发现了亚德那、耶得贡、扎提卡、4BA-1和SPH等大中型天然气田以及SPT1、SPT2、M-7等多个含气构造[6-9]，表明该区拥有良好的油气地质条件。安达曼海现有油气勘探主要集中于北部马达班湾盆地相对浅水区，深水区勘探程度较低，部分区块已采集二维地震资料，但目前尚无井钻探。

丹老盆地位于安达曼海南部，前人对丹老盆地的盆地属性、层序地层、盆地构造演化研究取得了一些成果。如Polachan等[10]认为晚渐新世-早中新世的弧后伸展作用导致丹老盆地的形成，并将该盆地的地层划分为9个组，提出碳酸盐岩储层是丹老盆地油气勘探的有利目标；Curray[11]提出32 Ma前由于印度-澳大利亚板块与欧亚板块的斜向俯冲碰撞导致丹老盆地开始形成；Niramol等[12]将丹老盆地的构造演化划分为3个阶段：裂谷期，热沉降期和弧后走滑拉分期；Chaina等[13]通过岩心地球化学数据和石油模拟软件，提出也拉组、干当组和塔廊组为丹老盆地的主要烃源岩；Srisuriyon等[14]和Morley[15]认为始新世晚期-早渐新世马鲁伊山走滑断裂和拉廊走滑断裂产生的拉分作用导致丹老盆地开始形成。但是目前丹老盆地的油气地质条件以及成藏要素研究尚显得比较薄弱和模糊。鉴于此，在前人研究的基础上，现从研究区域地质背景和构造演化入手，系统分析丹老盆地的油气地质条件，探讨油气成藏模式；通过将丹老盆地与邻近研究程度较高的北苏门答腊盆地进行比较，分析丹老盆地的勘探潜力，指出未来丹老盆地寻找油气有利的勘探方向，希望能为丹老盆地的油气勘探提供更充分的地质依据。

1 区域地质概况

1.1 区域地质背景

安达曼海位于印度洋东北，北起缅甸，南接北苏门答腊，东起泰-马半岛，西以安达曼-尼科巴岛弧为界与印度洋相隔[16]，面积约为7.9×105km2。从大地构造上分析，该区处于欧亚板块、印度-澳大利亚板块、太平洋板块三大板块的交界处，先后经历了离散型大陆边缘、转换型大陆边缘和汇聚型大陆边缘演化阶段，构造非常复杂[15,17]；基底为三叠-白垩纪时期发育的变质岩和花岗岩，在基底上发育了2～8 km的沉积地层[18-19]；区域内断裂非常发育，其中有大型断裂，如实皆断裂、西安达曼断裂、苏门答腊断裂，也有一系列小型断裂发育[8]，可划分为5个构造单元(图1、图2)，从西往东分别为增生楔构造带、弧前盆地构造带、火山岛弧构造带、弧后盆地构造带、掸邦-马来构造带[19-21]。安达曼海海域可划分为丹老盆地、马达班湾盆地和安达曼盆地3个次级盆地[22]。

图2 安达曼海结构剖面[16]Fig.2 Interpreted seismic profile across the Andaman Sea[16]

研究区丹老盆地位于安达曼海海域南部、泰国西部的海上地区，其南端与油气资源丰富的北苏门答腊盆地相连，盆地的东、西边界分别为丹老陆架(拉廊海脊)和丹老海脊，面积约5×104km2。该盆地由一系列走向为N-S向的半地堑组成，可划分为6个次级坳陷：北丹老次盆、南丹老次盆、东丹老次盆、西丹老次盆、拉廊断槽以及中央坳陷(图3)。其中，东丹老次盆和拉廊断槽以拉廊海脊为界，东丹老次盆和西丹老次盆以中央高地相隔，东安达曼盆地与西丹老次盆以丹老海脊为界(图3、图4)[24-26]。

1.2 丹老盆地地层特征

丹老盆地的基底为白垩纪时期形成的花岗岩基底，这些花岗岩基底是由于白垩纪-古近纪时期印度板块向欧亚板块之下俯冲所发育的岩浆弧[10,26]，并由于后期发生构造运动产生强烈错断，在花岗岩基底上发育1 000～8 000 m的新生代沉积地层，其物源来源于泰-马半岛的侵蚀物质，整体上，盆地地层具有南厚北薄的特点，即南部地层沉积较厚，北部地层沉积较薄[7,11]。

图3 丹老盆地构造单元划分[14-15,27]Fig.3 Structural elements of the Mergui Basin[14-15,27]

丹老盆地地层充填的层系被定名为丹老群，从下往上可划分为在晚渐新世发育的拉廊组和也拉组到现代发育的达瓜巴组9个组[10](图5)，其地层发育历史大致经历了三大时段：晚渐新世-早中新世(也拉组、拉廊组)、早中新世-中中新世(干当组、攀牙组、代伊组)、中中新世-至今(董里组、素林组、塔廊组和达瓜巴组)，分别与丹老盆地断陷期、裂陷期和弧后走滑拉分期3个构造演化阶段相对应。由于丹老盆地北部地层厚度资料缺少，丹老盆地地层厚度数据主要来源于盆地南部[12]。

(1)拉廊组。岩性主要为晚渐新世-早中新世砂岩，物源来自泰-马半岛的剥蚀物质，沉积于大陆架沉积环境，在盆地北部和东部地层厚度较厚，平均厚度为1 400 m，该组可与北苏门答腊盆地的布鲁克沙组砂岩对比。

(2)也拉组。岩性主要为晚渐新世和早中新世的海相页岩，在盆地南部地层厚度较厚，平均厚度为1 120 m，该组相当于北苏门答腊盆地的邦波组浅海相页岩。

(3)攀牙组。岩性主要为早中新世浅海相砂岩，在盆地边缘位置最为发育，平均厚度600 m，该组相当于北苏门答腊盆地的贝卢美组砂岩。

(4)干当组。该组年代为早-中中新世，包括两个岩性单元：下部单元主要为海相页岩，偶见薄层粉砂岩、细粒砂岩，沉积于大陆坡到半深海沉积环境；上部单元为海相页岩，夹粉砂岩、细粒砂岩和砂屑灰岩，沉积于中部半深海到海底扇中下部沉积环境；该组主要发育于盆地中部，平均厚度1 300 m，可与北苏门答腊盆地贝卢美组页岩对比。

(5)代伊组。岩性主要为早中新世-中中新世早期发育的碳酸盐岩，在整个盆地的构造凸起部位都有发育；可进一步划分为3个岩性单元：底部为白云岩、硬石膏、泥岩和砂岩；中部为块状藻礁灰岩；上部为砂屑灰岩、页岩和砂岩，平均厚度500 m，该组相当于北苏门答腊盆地的卑图组灰岩。

图4 丹老盆地结构剖面图[10]Fig.4 Interpreted seismic profile across the Mergui Basin[10]

图5 丹老盆地地层柱状图以及与北苏门答腊盆地对比[7,13-14]Fig.5 General stratigraphy of the Mergui Basin and comparison with North Sumatra Basin[7,13-14]

(6)素林组。该组岩性由中中新世砂岩、页岩和灰岩组成，沉积于浅海沉积环境，在盆地北部发育进积三角洲沉积，平均厚度为600 m，该组可与北苏门答腊的巴翁组砂岩对比。

(7)董里组。岩性主要为中中新世海相页岩，可分为两个岩性单元：下部单元主要由海绿石页岩和少量粉砂岩和细砂岩组成，沉积于海岸平原环境；上部单元由海绿石页岩、粉砂岩、细砂岩组成，较粗的碎屑单元被认为沉积于海底扇中下部的分支河道环境，平均厚度为700 m，该组相当于北苏门答腊盆地巴翁组页岩。

(8)塔廊组。该组岩性主要为晚中新世浅海相页岩，夹粉砂岩和细砂岩，偶见灰岩，该组平均厚度200 m，沉积于大陆架-大陆坡沉积环境，该组相当于北苏门答腊盆地吉打邦组。

(9)达瓜巴组。该组岩性主要为上新-更新世发育的浅海相页岩，偶夹粉砂岩，该组平均厚度200 m，沉积于大陆架-大陆坡沉积环境，该组相当于北苏门答腊盆地的瑟留拉组和朱卢拉耶组页岩。

1.3 区域构造-沉积演化

安达曼海的构造演化与晚白垩世以来印度板块向欧亚板块在NNE方向发生多期斜向俯冲密切相关，其构造演化经历了一个漫长而复杂的历史，结合前人研究成果[11,28-30]，将该区域构造-沉积演化划分为以下4个阶段(图6)。

(1)前裂谷期(中始新世-早渐新世)。晚三叠-晚白垩世，古印度板块从冈瓦纳大陆分离，并一路向北往欧亚板块方向移动，此时主要为开阔海沉积环境；早古新世，印度洋板块向欧亚板块之下发生俯冲(B型俯冲)，此时为软碰撞阶段，由于俯冲作用造成前端洋壳逐渐消减并造成水下隆起；中始新世(44 Ma)，往北漂移的印度板块与欧亚板块发生碰撞(A型俯冲)，由于板块间的硬碰撞引起掸邦、苏门答腊和缅甸等微地块发生顺时针旋转并导致地壳下坳，沉积盆地开始发育，在下坳盆地内沉积了超几千米的沉积物[20]；晚-中始新世(32 Ma)，实皆-西安达曼走滑断层逐渐形成，该断层是一条走向近N-S向的区域走滑断层，沿该断层发生的最大右行走滑位移量超450 km；此时火山活动也开始变得活跃起来，在丹老海脊和实皆-西安达曼断层一侧发育火山弧岛弧，古老的中-缅盆地被一分为二，弧前和弧后盆地的雏形开始形成，弧前地区为沉积区，弧后地区为隆起区。

(2)断陷期(早渐新世-早中新世)。早渐新世，由于印度板块向缅甸微板块之下持续发生斜向俯冲，受此影响，实皆-西安达曼断层发生右旋走滑运动，并一直持续到早中新世，此时由于地壳伸展作用和快速沉降作用，丹老盆地开始形成一系列走向为N-S向的半地堑；晚渐新-早中新为大规模海侵的初始阶段，海水逐渐由南向北侵进，在丹老盆地南部的花岗岩基底之上发育了海相页岩沉积(也拉组)，而盆地北部发育河流-三角洲砂岩沉积(拉廊组)，其物源来自泰-马半岛的侵蚀物质[图6(a)]。

图6 渐新世-上新世安达曼海板块构造复原图[14-15]Fig.6 Oligocene-Pliocene structural and tectonic reconstruction of the Andaman Sea[14-15]

(3)裂陷期(早中新世-中中新世)。早中新世，印度板块向欧亚板块发生强烈俯冲，由于弧后拉张作用进一步加强，丹老盆地进一步裂陷，此时丹老盆地中部以海相页岩沉积为主(干当组)，盆地边缘则主要为浅海相三角洲砂岩(攀牙组)，而盆地构造凸起部位主要发育碳酸盐岩沉积(代伊组)；同时该时期在安达曼海开始形成海底，并由于在20 Ma发生的大规模玄武岩喷发，在海底形成阿尔科克隆起和赛维尔隆起；由于火山岛弧的隆起导致地势差加大，安达曼海弧前、弧后盆地构造格局基本形成，沉积物主要为浅海相碎屑岩和灰岩，局部发育生物礁沉积[图6(b)]。

(4)弧后走滑拉分期(中中新世-至今)。中中新世，沿实皆-西安达曼、苏里曼和苏门答腊断层发生大规模右行走滑拉分，导致弧后地区构造应力发生改变，由弧后拉张作用变为走滑拉分作用，开始形成安达曼海盆地，丹老盆地由断陷阶段转为坳陷阶段；同时由于中心安达曼海发生坳陷扩张作用，导致阿尔科克隆起和赛维尔隆起发生分离，中央安达曼海盆地开始形成；由于中中新世发生最大海侵事件，丹老盆地以浅海-半深海相泥岩沉积为主(董里组、塔廊组和达瓜巴组)，在盆地边缘发育碎屑岩沉积(素林组)；上新世，缅甸地块沿实皆断裂继续往北移动，导致安达曼海盆地逐渐扩大；更新世，往北移动的缅甸地块与欧亚板块发生碰撞，伸展作用停止，该区由于受到一系列挤压走滑以及拉分改造作用，形成了反转断层、逆冲断层、花状构造以及伸展型盆地，在丹老盆地形成一系列构造型圈闭如背斜、断块等。由于地壳碰撞隆起抬升，导致水体普遍变浅，除了安达曼海盆地为半深海-深海沉积环境，其他地区主要为滨浅海和三角洲沉积环境[图6(c)、图6(d)]。

2 丹老盆地油气地质特征分析

2.1 烃源岩条件

丹老盆地主要发育3套有利烃源岩，分别为上渐新统-下中新统也拉组海相页岩、下中新统干当组海相页岩、中中新统董里组海相页岩[7,25-26]。

(1)上渐新统-下中新统也拉组海相页岩。以生气为主，烃源岩质量为中等-好，总有机碳(total organic carbon，TOC)在0.5%～1.5%，干酪根类型为Ⅲ型，最高热解峰温度Tmax在430～450 ℃，镜质体反射率(R0)在0.6%～1.0%，生烃潜量(PI)在0.1～0.4。也拉组海相页岩主要分布于丹老盆地南部地区，埋深大，在整个盆地已经处于成熟阶段，是丹老盆地主要烃源岩。

(2)下中新统干当组海相页岩。既能生油也能生气，总有机碳(TOC)在0.5%～1.5%，平均值为1%，干酪根类型为Ⅱ、Ⅲ型，Tmax在420～440 ℃，镜质体反射率(R0)在0.2%～0.6%，生烃潜量(PI)在0.02～0.15。干当组海相页岩在丹老盆地中部较为发育，埋深较浅，生烃能力较差。

(3)中中新统董里组海相页岩。总有机碳(TOC)在0.5%～2.0%，平均1.2%，干酪根类型为Ⅱ、Ⅲ型，Tmax在400～430 ℃，镜质体反射率(R0)在0.2%～0.4%，生烃潜量(PI)在0.1～0.14。董里组海相页岩由于埋深浅，处于未成熟阶段。

2.2 储盖组合分析预测

丹老盆地储层包括拉廊组、攀牙组和素林组发育的砂岩储层。其中，拉廊组发育的三角洲-浅海相砂岩储层是丹老盆地勘探潜力最大的储层[12-14]。盖层包括中中新世-第四系发育的海相页岩(董里组、塔廊组、达瓜巴组)。将丹老盆地的储盖组合划分为两套组合：深层储盖组合(上渐新统-下中新统)和浅层储盖组合(下中新统-中中新统)。

(1)深层储盖组合。晚渐新世-早中新世，随着裂谷作用发生，拉廊组河流-三角洲相砂岩开始在丹老盆地北部和东部沉积，其物源来自泰-马半岛的侵蚀物质；早中新世，随着丹老地层发生持续沉降以及发生的大规模海侵，干当组、董里组、塔廊组海相页岩直接覆盖于拉廊组河流-三角洲相砂岩之上，从而形成深层储盖组合。

(2)浅层储盖组合。储层为下中新统-中中新统代伊组碳酸盐岩和攀牙组浅海相砂岩。其中，代伊组碳酸盐岩储层主要在丹老盆地构造凸起部位发育，攀牙组浅海相砂岩储层主要发育于丹老盆地边缘。董里组、塔廊组、达瓜巴组页岩不整合上覆于上述储层之上，从而形成浅层储盖组合。

2.3 圈闭与油气输导条件

丹老盆地发育的圈闭类型多样，既有在先前构造-沉积演化发育的地层圈闭如不整合、碳酸盐岩建隆等，也有在后期构造反转形成的构造圈闭如背斜、断块等[7]。丹老盆地发育多个区域性不整合面，如下中新统、中中新统、上中新统不整合面[12]，另外，丹老盆地断裂非常发育，其中有大型断裂如实皆断裂、丹老断裂、拉廊断裂等，还有上新世以来由于受扭张作用发育的一系列次级张性断裂，这些不整合面和断裂体系为油气运移提供了有利的输导体系。

2.4 成藏模式分析

成藏模式的建立主要根据油气成藏要素特征，是对含油气盆地成藏条件与过程模式化的总结[31]。在丹老盆地中，由下部成熟烃源岩生成的油气，要么通过区域不整合面或者连通性好的砂体侧向运移，要么通过断裂体系垂向运移，从而有效沟通了烃源岩与储集体，并在圈闭中聚集成藏(图7)。可能的成藏模式包括：下生-上储-背斜式，下生-上储-断块式，下生-上储-生物礁滩体(图8)。

图7 丹老盆地含油气系统事件预测Fig.7 Prediction of hydrocarbon accumulations events in the Mergui Basin

3 丹老盆地与北苏门答腊盆地对比

目前丹老盆地整体研究程度较低，而与丹老盆地南部相接的北苏门答腊盆地研究程度较高。由于丹老盆地和北苏门答腊盆地经历了基本相同的构造-沉积演化，在构造、沉积、地层等方面具有很多相似的特征，因此将北苏门答腊盆地与丹老盆地进行比较，可以为丹老盆地的油气勘探提供重要的参考价值和指导意义(表1)。

在烃源岩方面，北苏门答腊盆地主要烃源岩为邦波组、贝卢美组和巴翁组浅海相页岩[32,34]，分别对应于丹老盆地的也拉组、干当组和董里组海相页岩。

在储层方面，北苏门答腊盆地主要储层为卑图组以及贝卢美组碳酸盐岩，其中卑图组碳酸盐岩储层物性优良，孔隙度7%～23%，渗透率达1 500×10-3μm2，是阿隆气田的主要产层，可采储量达3 879.429×108m3[32]，该储层对应于丹老盆地的代伊组。

在盖层方面，北苏门答腊盆地既有巴翁组页岩作为区域盖层，也有吉打邦组页岩作为层间盖层[34]，分别相当于丹老盆地达瓜巴组、塔廊组页岩和董里组页岩。

在圈闭类型和油气输导体系方面，北苏门答腊盆地圈闭类型不仅发育岩性圈闭如不整合、碳酸盐岩建隆等，也有构造圈闭如背斜圈闭、断块断闭发育[2,32,34]。连通性好的砂体、不整合面以及断裂体系为油气的运移提供了良好的输导条件。在丹老盆地下中新统地震剖面中，可观察到丘状外形、内部呈杂乱地震反射特征，地震响应解释为碳酸盐岩生物礁[7,26]；盆地中发育的断裂体系及多个区域不整合面构成了油气运移的有利运移通道[8-9]，因此丹老盆地具备油气成藏的基本要素和条件。

以北苏门答腊盆地阿隆气田为例，烃源岩为邦波组浅海相页岩，储层为卑图组碳酸盐岩，盖层为巴翁组页岩和吉打邦组页岩，油气可以通过断裂和不整合面运移到碳酸盐岩聚集成藏。该气田面积在86.6 km2以上，原始地质储量为4.77×108t(油当量)，约占北苏门答腊盆地总油气储量的85%[32-33]。

表1 丹老盆地与北苏门答腊盆地油气地质特征对比Table 1 Comparison of hydrocarbon geological characters between Mergui Basin and North Sumatra Basin

图8 丹老盆地油气成藏模式图Fig.8 Hydrocarbon accumulation models in the Mergui Basin

在丹老盆地的地震剖面上也见有类似的碳酸盐岩建隆[7,26]，但未进行钻探，推测这些碳酸盐岩建隆是丹老盆地进行油气勘探理想的目标。

4 丹老盆地勘探潜力分析

通过对丹老盆地油气地质特征进行系统分析以及与北苏门答腊盆地进行对比，丹老盆地具备油气成藏的基本要素和条件，但对丹老盆地进行勘探开发时，在勘探层系和区带的选择上需要进行更加精细的分析和研究。

(1)从勘探层系上来看，丹老盆地主要发育浅层(下中新统-中中新统)和深层(上渐新统-下中新统)2套勘探层系。其中，浅层勘探层系由于埋深深度较浅，潜在烃源岩(董里组、塔廊组、达瓜巴组页岩)大多处于未成熟阶段，生烃能力有限，并且浅层勘探层系受新近纪以来扭张作用强烈，发育一系列次级张性断裂，不利于圈闭的形成和保存。深层勘探层系埋深大，有利于烃源岩热解生烃，同时由于中深层断裂发育比较稀少，受断层破坏小，有利于油气圈闭的形成和保存。因此深层层系是丹老盆地寻找油气的有利目标。

(2)从勘探区带分布来看，丹老盆地南部地层较厚，且主要烃源岩(也拉组海相页岩)分布于丹老盆地南部较深部位，因此丹老盆地南部是丹老盆地寻找油气的首选目标；同时，丹老盆地发育的碳酸盐岩建隆也是寻找油气应重点关注的目标。

5 结论

(1)从研究区域地质背景和构造演化入手，将区域构造-沉积演化分为前裂谷期、断陷期、裂陷期以及弧后走滑拉分期4个时期。

(2)对丹老盆地油气地质特征进行了系统性研究，认为也拉组为盆地的主要烃源岩，拉廊组河流-三角洲相砂岩为主要储层，盆地发育的圈闭类型多样，既有构造圈闭发育，也有岩性圈闭发育，断裂和不整合面是油气有利的疏导体系，油气通过断裂和不整合面进行运移，从而有效沟通源岩与储集体，盆地可能的成藏模式包括：下生-上储-背斜式，下生-上储-断块式和下生-上储-生物礁滩体。

(3)通过将丹老盆地与北苏门答腊盆地进行比较，综合认为盆地南部的中深层层系以及碳酸盐岩建隆是丹老盆地寻找油气理想的勘探目标。