南黄海盆地南五凹陷构造特征及有利勘探区带研究

蒋 彦

（中国石油化工股份有限公司上海海洋油气分公司勘探开发研究院，上海 200120）

南黄海盆地是发育于苏鲁造山带南侧的晚白垩世-古近纪断陷盆地，盆地可划分为北部坳陷、中部隆起和南部坳陷3 个构造单元。南部坳陷包括3 个凸起5 个凹陷，共计8 个三级构造单元[1-3]（图1）。南五凹陷位于南部坳陷的南端，面积1 459.7 km2，沉积了从上白垩统到第四纪的碎屑岩地层。南五凹陷是整个南部坳陷沉积最厚的凹陷（中-新生界地层最大埋深达到8 000 m），具有良好的勘探潜力，是南黄海中新生代盆地最有利的成藏区域之一。南黄海盆地近几十年的勘探历程中，尚未取得工业油气流的突破。制约其取得突破的原因主要包括：（1）断裂体系发育及演化特征较为复杂，（2）区域构造演化与油气运移成藏之间关系不明确。对于南黄海盆地的构造、断裂及演化，已经有许多学者做过较为充分的系统性研究。本文在前人研究成果的基础上，结合新采集的高品质三维地震和区域已钻井资料，通过地震解释和地质综合分析，对整个南五凹陷中-新生界构造特征、断裂系统及构造演化进行了研究，并在此基础上提出有利勘探区带。

图1 南五凹陷位置图Fig.1 Location map of Nanwu Sag

1 地质结构特征

南五凹陷总体呈南断北超的箕状断陷格局，根据南五凹陷发育的几条主要深大断裂，又进一步将凹陷划分为北部斜坡带、中部洼陷带2 个次级构造带（图2）。

图2 南五凹陷地貌图Fig.2 Geomorphological map of Nanwu Sag

南黄海南五凹陷已钻的4 口井及周边已钻井，揭示了凹陷的地层沉积充填特征，中-新生界自下而上依次发育3 个构造层，下构造层为晚白垩统泰州组，中构造层为古近系古新统阜宁组和始新统戴南组、三垛组，上构造层为新近系盐城组和第四系东台组。整个凹陷部分古新统和全部渐新统地层缺失（图3）[4-5]。

图3 南五凹陷沉积地层图Fig.3 Sedimentary stratigraphic map of Nanwu Sag

2 构造演化

南五凹陷自晚白垩世以来，主要经历了断陷和拗陷两大构造演化阶段。在断陷阶段，南黄海盆地经历了四次区域构造运动，分别是晚白垩世的仪征运动、古新世末期的吴堡运动、早始新世末期的真武运动和始新世晚期的三垛运动[6-8]，演化上可以进一步分为断陷早期和断陷晚期。各构造期特征分述如下：

仪征运动之后，南五凹陷进入断陷湖盆沉积阶段，泰州组-阜宁组沉积时期，南五凹陷处于断陷早期。随着一级和二级断裂的发育，整个南五凹陷构造格局开始形成。至阜宁组时期，断陷作用增强，湖盆面积扩大，在这一时期发育深湖相烃源岩。古新世末期发生了地层翘倾为主的吴堡运动，阜宁组顶部地层受到不同程度的剥蚀。

始新世时期，南五凹陷进入断陷晚期，这一时期湖盆萎缩，由湖泊相转为三角洲河流相沉积，进入箕状断陷发育阶段，断陷作用相较于早期更强烈。早始新世末期，发生以左旋走滑为特征的真武运动,这一时期在区域南北方向的拉张应力场作用下，主干断裂活动剧烈，伴随有大量张性断层发育，在洼陷带形成了复杂的花状、Y 字形构造，局部形成构造反转带。整体上形成南断北超复式箕状盆地结构。晚始新世时期，南黄海盆地发生以地层挤压抬升为主的三垛运动，凹陷发生整体抬升。渐新统地层缺失，三垛组顶部遭受剥蚀，形成大的区域不整合界面T2

0。三垛运动之后中新世至现今属于拗陷阶段，这一时期南五凹陷结束了断陷盆地演化阶段，没有发生大规模的构造运动，大多数断裂停止活动，只有少数规模较大的断裂如南五凹陷南断裂依然在活动，断裂生长速率减缓直至停止发育。南五凹陷以整体热沉降为主，盐城组和第四系地层水平等厚沉积，整体构造格局最终定型。

3 断裂特征

南五凹陷中-新生界经历了多期次的构造活动，具有较为复杂的断裂系统。

3.1 断裂期次

自晚白垩世开始，南黄海盆地进入断陷演化阶段，主要发育两期（断陷早期、断陷晚期）共三组正断裂，断裂走向以NW 方向为主，同时伴随有EW 和NE 两组走向，具有成带成片发育的特点。

断陷早期主要是泰州组-阜宁组沉积时期，这一时期主要发育扭张性断裂，具有东西分块的特征，凹陷西部断裂走向多为近EW 向，东部的断裂走向多为近NW 向，这期断裂多数具有持续活动性，其规模较大。

断陷晚期主要为戴南组-三垛组沉积时期，这一时期主要发育张扭性断裂，断裂走向以近EW向为主，主要分布于洼陷带。这一时期断裂数量较多，但多为小断裂，部分断裂在早期基础上继承性发育，使得整个凹陷的构造特征复杂化。

3.2 断裂分级

根据断裂对构造格局、地层沉积形成所起的控制作用，以及断裂的断距规模、活动时间及延伸长度等因素，可将南五凹陷断陷期发育的断裂划分为四个级别（图4）。

图4 南五凹陷断裂及构造圈闭分布图Fig.4 Distribution map of faults and structural traps in Nanwu Sag

一级断裂：主要为控凹边界断裂，其断距最大、平面延伸长度最远（可达数十公里）、活动期次时间最长。一级断裂对凹陷结构及地层沉积起主要控制作用。整个南五凹陷发育唯一的一条一级断裂是最南端的边界断裂，命名为南五凹陷南断裂。

二级断裂：控制南五凹陷各个区带的断裂，其规模较大，平面延伸中等（一般在十几公里）、活动时间较长。南五凹陷发育五条二级断裂（编号F1～F5），分别控制洼陷带、斜坡带、凸起带的边界。

三级断裂：控制局部构造的断裂，其规模、平面延伸距离中等、活动时间短。三级断裂对地层沉积的控制作用较弱，这些断裂进一步分割各个区带，对南五凹陷发育的断块、断背斜、断鼻等多类型圈闭起控制作用。

四级断裂：主要是对构造和沉积均不起控制作用的层间小断裂，其规模小、断距小、延伸长度短、活动时间最短。四级断裂大多发育于断陷晚期，数量众多，这些小断裂大多数发育于洼陷带，使整个洼陷带的构造更加复杂化。

3.3 断裂组合样式

南五凹陷断裂有多种组合样式。在平面上，主干断裂与其伴生断裂的组合样式有平行状、梳子状、雁列状等（图4）。剖面上断裂主要有断阶状、花状、多级Y 字等组合样式（图5）。其中，F1 和F2 走向为EW 向，控制了中部洼陷带和北部斜坡带的分界。F3 走向为NEE 向，控制北部斜坡带在北部与凸起区的分界，F4 和F5 走向为NW 向，控制了斜坡带东部与凸起区的分界。

图5 南五凹陷近南北向断裂样式剖面（剖面位置见图4A-A′）Fig.5 Near-N-S fracture style section of Nanwu Sag (see Fig.4 A-A′ for profile location)

断陷早期发育的断裂以断阶状为主，伴随有扫帚状和树枝状。受到NE 方向的拉张应力作用，断裂走向主要是NW 向和NE 向，其中大断裂这一时期开始发育并持续活动，这些断裂控制了北部斜坡带和中部洼陷带的形成。

始新统时期进入断陷晚期，这一时期南黄海盆地主要受到近南北方向的拉张作用，凹陷中部发育大量的小规模张性断裂，在剖面上多为花状、复式Y 字形组合样式，集中分布中部洼陷带，走向以近EW 向为主，断裂数量较多。

3.4 断裂活动

断层在不同时期活动的强度可以由断层活动速率反映。断层活动速率是指地层单元在一定时期内，断裂活动形成的落差与相应沉积时间的比值。

南五凹陷南断裂属于大型同沉积断裂，长期持续活动，断距规模大。本次研究选取6 条垂直于该断层的地震剖面，统计断距在平面上的变化特征。从断距分布统计上看（图6），南断裂中部断距大，向两端逐渐减小。总体断距基本都达到3 000 m，中部断距最大达到5 000 m 以上，断距最大处正对南五凹陷的沉积中心。

图6 断距柱状分布图Fig.6 Column distribution diagram of fault distance

结合断层活动速率分析（图7），南五凹陷的主要断裂在泰州组时期已经开始活动，阜宁组及戴南组时期活动强度大，这一时期属于断陷构造活动的高峰期。此时盆地拉张规模大，沉积厚度大。三垛组时期断裂生长速率开始下降，三垛运动之后的中新世开始进入拗陷期，二级断裂停止发育，南五凹陷南断裂作为一级断裂，其活动速率也大幅下降，并逐渐停止活动。

图7 主要断层活动速率分布图Fig.7 Activity rate distribution of major faults

4 局部构造特征

在区域性伸展拉张作用的影响下，南五凹陷发育了一系列构造圈闭，主要是伴随断层形成的断块及断鼻构造。受古地貌及始新世时期的近南北向张扭应力影响，构造圈闭在平面上有成带分布的特征，不同时期圈闭上下具有叠合性。南五凹陷纵向上可划分为3 个局部构造带，自西向东排列（图4）。

1 号构造带位于凹陷西部，主要受凹陷西部近东西向一组断层F1、F3 及其伴生断层控制，圈闭类型主要是断鼻，圈闭数量较多且面积较大。构造带走向近南北向，垂直于主控断层方向。

2 号构造带位于南五凹陷中部，集中在斜坡带东西、北西走向两组断层的生长连接处，圈闭类型主要是断块，分布数量相对较少。

3 号构造带位于凹陷东部，受近北西向及东西向一组断层F2、F4、F5 及其伴生断层控制，圈闭类型主要断鼻及断块，圈闭数量较多，面积较大，构造带走向近北北东向。

构造圈闭的分布特征与南五凹陷区域性伸展拉张作用相关，其形态及规模受断裂影响明显。断裂规模大的区域，构造圈闭就越发育。

5 有利勘探区带

周边已钻井证实了泰州组上段、阜宁组二段和四段发育的深湖相泥岩可作为主力烃源岩，戴南组泥岩为次要烃源岩。整个南五凹陷发育三套储盖组合，下组合为泰州组，中组合为阜宁组，上组合为戴南组。泰州组下段、阜宁组一段和三段及戴南组砂体发育，同时戴南组和阜宁组四段的泥岩可作为南五凹陷的区域盖层[9-10]。

洼陷带是整个南五凹陷的地层沉降排烃中心，但是洼陷带的断裂更多是断陷晚期形成的三级和四级断裂，缺乏深大断裂作为油气向上运移的条件。而在北部斜坡带集中发育了数条控带的二级断裂，可作为有效疏导油气的通道，同时受这些断裂控制，形成了断阶状分布的断鼻、断块圈闭构造，斜坡带成为油气聚集成藏的有利区带。

经综合分析认为，北部斜坡带是南五凹陷油气运移、聚集成藏的有利目标区，其主要依据如下：（1）在斜坡带上主要的深大断裂发育，可作为有效的油源运输通道；（2）在斜坡带断阶状构造背景下发育的数个断块、断鼻状构造可以形成油气聚集的良好圈闭；（3）在南五凹陷的洼陷中心，上白垩统泰州组和古新统阜宁组烃源岩从始新世末期至现今一直处于生排烃阶段，此时南五凹陷大规模构造运动已结束，圈闭构造已成型，油气可沿深大断裂向上运移，遇到砂体及小断裂可侧向运移，在泰州组一段、阜宁组一段、阜宁组三段和戴南组储集物性较好的圈闭中聚集成藏（图8）。

图8 南五凹陷油气成藏模式图Fig.8 Pattern of hydrocarbon accumulation in Nanwu Sag

6 结论

（1）南五凹陷是中新生界发育的断陷盆地，可划分为北部斜坡带和中部洼陷带2 个次级构造单元，经历了断陷和拗陷两个大的构造演化阶段，三垛运动之后构造格局基本定型。

（2）南五凹陷发育两期、三组正断裂，按发育规模分为四个级别，断裂组合样式有断阶状、似花状、Y 字状等，受断裂作用的控制发育一系列构造圈闭。东西方向根据控圈断裂的特征，可分3 个圈闭发育带，以断鼻、断块圈闭为主，圈闭因断而生，断裂规模越大，圈闭越发育。

（3）南五凹陷油气成藏具有近源近断成藏的特点，其中深大断裂的发育是油气输导的关键因素，其中北部斜坡带深大断裂发育、圈闭条件好，为南五凹陷有利成藏区带。