涠西南凹陷D 洼复杂地质结构成因及成藏主控因素

朱立新

（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）

D 洼处于南海北部湾盆地涠西南凹陷的西部边缘，南与海中凹陷相接（图1），区域构造位置独特，在北部湾盆地不同时期的构造演化过程中，受不同应力影响与沉积充填作用，垂向上形成断陷阶段不同幕及拗陷阶段的地层旋回叠合，断陷阶段二期断裂交错叠加发育，平面上受不同隆起、断裂演化控制，形成不同区带不同的构造发育特征，其复杂的地质结构与演化特征对油气的运聚与富集发挥着重要控制作用。

图1 D 洼构造位置图Fig.1 The structural location map of D Sub-sag

1 地质结构特征

1.1 地层与构造单元

涠西南D 洼发育于前第三系的基岩之上，沉积地层充填序列由下往上可分为：古近系陆相沉积，包括长流组、流沙港组、涠洲组；新近系海相沉积，包括中新统的下洋组[1]、角尾组、灯楼角组和上新统望楼港组以及第四系海相沉积（图2），具有“下陆上海”的沉积特征[2]。

不同于整体呈近北东东走向的涠西南凹陷，D 洼呈北北东向展布（图1），洼陷沉积中心受控于西侧万山隆起边界涠西南大断裂Fw2，北侧受F2-1 断裂控制，东侧为涠西南低凸起，南侧与海中凹陷相连通。构造单元上，从西往东可分为陡坡带、洼槽带与缓坡带（图1）。

1.2 构造特征与圈闭

D 洼同整个北部湾盆地一样具有“下断上拗”的构造特征[2]（图2），断陷层西陡东缓，整体具有西断东超半地堑的结构特点（图3），由北往南整体表现为断阶斜坡，断陷早期发育的断裂与晚期发育的断裂接续发育（图4）。在不同构造带表现为不同的断裂、地层特征，发育了不同类型的圈闭。

图3 D 洼AA′格架地震剖面Fig.3 AA′ seismic frame profile in D Sub-sag

图4 D 洼BB′格架地震剖面Fig.4 BB′ seismic frame profile in D Sub-sag

缓坡带：断陷期，D 洼东部受早期涠西南低凸起影响，长流组变薄超覆于低凸起之上，而流沙港组、涠洲组沉积厚度变化小，后期受低凸起抬升而剥蚀，剖面上见明显削截特征（图3），受南北不同构造脊控制，形成不同级别的断层以及断鼻、断块圈闭（图1）。拗陷期，地层平缓沉积，受控于涠西南低凸起，在下洋组、角尾组形成低幅度背斜圈闭。

洼槽带：断陷早期，D 洼的沉积中心，也是流沙港组烃源层的生烃中心，其内发育有岩性圈闭；涠洲组沉积早期可见明显的地层向东超覆特征，形成地层超覆圈闭（图3）。

陡坡带：断陷早期，受控于Fw2 大断裂，形成厚长流组、流沙港组与涠洲组；涠洲组沉积晚期发育的Fw2-1′、Fw2-2′等断层伸展滑脱与长流组、流沙港组沉积时发育的Fw2-1、Fw2-2 等的伴生羽状断裂形成复杂交接关系，受控于各级断层形成复杂断块、断鼻构造圈闭。拗陷期，地层平缓沉积，受控Fw2 大断裂，在下洋组、角尾组形成断背斜圈闭（图4）。

2 构造演化及成因

2.1 构造演化与应力作用

北部湾盆地经历了古近纪三次张裂（断陷）和新近纪-第四纪的裂后热沉降（拗陷）构造演化阶段[2,5-6]（图2）。

古新世断陷一幕，受神狐运动影响，北部湾盆地在NE-SE 向拉张应力作用下[2]（图2），发育了控盆的万山隆起边界涠西南大断裂，在其控制下沉积了冲积扇-扇三角洲相为主的长流组。涠西南大断裂活动主体位于北段（Fw1），南段（Fw3）活动性较弱，其对沉积厚度有重要的控制作用，沉积中心位于大断裂北段下降盘[5]（图1、图5）。而发育于D 洼西侧的大断裂中段（Fw2），活动性及控沉积作用相对弱，控制D 洼长流组沉积相对弱、厚度薄，同时伴生发育了少量南倾北西西走向的伴生断层（如图1、图4中F2-1、Fw2-1、Fw2-4 断层），具有弱的控沉积作用（图5(b)）。该沉积期涠西南低凸起为水上低隆，受其影响D 洼地层由西向东变薄超覆于低凸起上，形成“西断东超”的半地堑结构特征（图5）。

图5 D 洼AA′演化史剖面Fig.5 AA′ evolutionary history profile in D sub-sag

始新世断陷二幕，受珠琼运动影响，应力顺时针旋转，在NNW-SSE 向拉张应力作用下[2]（图2），D 洼沉积同样受控于Fw2 大断裂，继承及发育了少量羽状伴生断层（如图1、图4 中F2-1、Fw2-1、Fw2-4 及Fw2-2、Fw2-3 断层），具有弱的控沉积作用（图6）。这一时期D 洼与北东部涠西南主洼以及西南部的海中凹陷相连通，涠西南低凸起为水下古隆起[7]（图6）。

图6 D 洼BB′演化史剖面Fig.6 BB′ evolutionary history profile in D sub-sag

中晚渐新世断陷末期，应力继续顺时旋转，在近SN 向张扭应力作用下[2]（图2），D 洼在拉张作用下断层活动增强，形成系列南倾近东西向展布伸展滑脱断层（如图2、图4 中Fw2-1′、Fw2-2′、Fw2-3′、Fw2-4′等断层），分析认为这些断层主要为断坡同沉积活动控制下的一套断裂系统，由一系列台阶式断块沿流沙港组成岩作用较弱的泥岩层滑脱而形成[8]，向下滑切至流沙港上部地层，大部分断层与始新世发育的羽状断裂在空间上相交接。渐新世晚期，受南海运动影响，随着西部万山隆起及东南涠西南低凸起的南强北弱的差异隆升，在伸展滑脱与差异隆升共同作用下使涠洲组往南翘倾形成翘倾断阶，并使沉积的涠洲组上部地层遭受不同程度的削截，形成不同角度的剥蚀，而由于涠西南低凸起抬升强烈，使东部缓坡带形成大角度强烈剥蚀（图3、图5），同时在右旋剪切主应力及派生挤压应力作用下，形成张性断层（如W 油田的Fc 断层）和走滑断层（如图1 中W 油田的Fd断层），在涠西南低凸起周缘形成一系列复杂断块、断背斜与背斜圈闭[7]。

新近纪进入热沉降拗陷阶段（图2），沉积范围较断陷期明显扩大。该时期断裂活动微弱，D 洼的大部分断层基本停止活动，只有Fw1、Fw2 和F3 大断裂局部有继承性活动。中新世末期，受东沙运动影响，构造应力发生反转，在近NW-SE 向的挤压应力作用下[2]，在Fw2 断裂上盘形成宽缓、低幅的褶皱。该时期，沉积环境由陆相沉积演化为滨海-浅海-海相沉积，D 洼地层表现为简单披盖或披覆式沉积（图3～图6）。

2.2 复杂地质结构形成的关键控制因素

D 洼复杂地质结构的形成明显受控于应力作用下复杂断裂活动以及隆起与低凸起差异演化。

应力作用是动因。从构造演化分析可见，D 洼形成过程遭受多期构造运动下应力变化作用，从右旋张裂、走滑到左旋挤压，从而形成了不同构造带的不同等级的断裂活动与隆起发育演化，控制了洼陷的沉积时空演化。

隆控作用是基础。早期盆地张裂形成的先存基底古隆起是D 洼的原型结构背景，是洼陷继承性沉积发育的基础。从D 洼演化分析可见，西部万山隆起作为长期古隆，有效控制了D 洼的西部边界；东部涠西南低凸起作为断陷沉积期低隆，限制了断陷期地层向东的扩张发育，形成东部缓坡沉积。而渐新世晚期万山隆起与涠西南低凸起南强北弱的差异隆升，形成了涠洲组往南的翘倾，也使地层受到了严重削截。

断控作用是关键。涠西南大断裂是控制D 洼断陷结构的关键因素，大断裂控制着洼陷地层沉积、西部沉积边界、北北东向展布形态与规模，由于控洼断裂活动性、控制性相对弱，形成的D 洼具有相对埋深浅、厚度薄、规模小等特点。

D 洼受边界大断裂与隆起的共同控制，形成断陷期西陡东缓的半地堑式结构。

3 油气成藏主控因素

D 洼为一个小而肥的生烃洼陷，具备一源多储、纵向多套储盖组合成藏特征，主力烃源层为始新统流沙港组一、二段[3]（图2），平面上生烃中心主要分布在洼槽带与陡坡带（图1），往东部缓坡带随着埋深变浅而成熟度降低。围绕生烃中心周边的圈闭发育带是油气成藏最有利的区带，包括西部的陡坡带及东部的缓坡带，而中部洼槽带则是寻找隐蔽圈闭与页岩油气的有利区带。

D 洼目前勘探以次生油气藏为主，烃源、输导、封堵是油气成藏的关键。当前在东部缓坡带涠洲组中发现的千万吨级W 油田，近源是其油气成藏的基础，古隆背景下的断砂有效输导以及顺向、反向断层有效封堵是W 油田油气成藏的主要控制因素。

3.1 古隆背景

缓坡带：以涠西南低凸起为古隆背景的构造高带，是油气长期侧向运聚的优势指向，而低凸起发育的东西向展布的三个构造脊为油气最有利的汇聚区，在构造脊上发育的圈闭则是油气最终的汇聚点，而W 油田就是发育于南部最大构造脊上的具有较大规模的涠洲组复杂断块油藏（图1）。

洼槽带：D 洼沉积与生烃中心，不发育古隆背景。

陡坡带：受控于万山隆起与涠西南大断裂，靠近洼槽带，局部发育断面脊，油气汇聚能力相较缓坡带要差。

3.2 断砂输导与断层封堵

北部湾盆地已发现油气藏主要以断裂封堵的油藏为主，并沿主要断裂分布，其地质储量占凹陷已发现地质储量的80%以上[4,9]，而断砂输导与断层侧向封堵是复杂断块油藏成藏的主要控制因素。

缓坡带：D 洼内与流二段烃源岩沟通的断裂，在油气主运移时期受构造运动影响活动，同来自涠西南低凸起物源向洼陷推进的涠洲组不同规模三角洲朵叶体优质砂体、不整合面等一起形成有效输导体系，油气由构造低带高势区向构造高带低势区运移，并在涠洲组有效圈闭内汇聚成藏。如W 油田涠洲组复杂断块油藏，渐新世末的右旋走滑作用形成的北东东方向的正断层（如Fd 断层），其侧向封堵能力强，同近东西向的反向正层（如Fc、F3 断层）一起控制了W油田的油藏分布（图1），具有纵向上沿断层“牙刷”状多层油层连续叠合分布的特点，从而构成了涠洲组的复杂断块油藏（图7）。在油气运移过程中不同层受不同断层封堵能力及涠二段区域盖层有效保存作用下，形成了W 油田涠洲组油藏的平面和纵向的油气差异富集特征[3]。

图7 W 油田油藏成藏模式（剖面位置见图1C-C'）Fig.7 Hydrocarbon accumulation model of W oilfield(profile location shown in Fig.1C-C')

洼槽带：涠洲组内发育的地层超覆及岩性等圈闭，成藏的关键同样是断层垂向输导与圈闭的保存；而流沙港组发育的岩性等圈闭以源内油气成藏为主。

陡坡带：涠洲组油气成藏的关键是断层垂向输导，但由于在油气主运移时期活动的滑脱断层（如Fw2-1′、Fw2-2′等）下切流沙港烃源层浅、且与流二段烃源岩沟通欠佳，另外涠洲组沉积相以陡坡扇为主，储层砂体欠发育，使涠洲组及以上层系油气成藏困难，目前勘探成效差。陡坡带潜力层系在下构造层，源内发育的流一、二段湖底扇及流三段陡坡扇形成的复合或岩性圈闭为下步有利的勘探目标。

4 结论

（1）D 洼具有复杂的地质结构，纵向上断陷及拗陷阶段不同沉积时期的地层旋回叠加，断陷阶段早期与晚期断裂交错叠加发育，平面上不同构造带受不同隆起、断裂演化控制，形成不同区带不同的构造发育特征，影响着洼陷的空间结构。

（2）D 洼的地质结构与演化受到北部湾盆地的多期构造运动与应力变化影响，特别是断与隆共同控制了洼陷的结构和演化，形成D 洼断陷层长流组、流沙港组、涠洲组各不相同的地层形态、断裂及圈闭发育特征。

（3）古隆背景、断砂输导与断层封堵是复杂断块圈闭的油气成藏的主要控制因素。D 洼的缓坡带与陡坡带是重要的油气成藏有利区带，多层系油气运聚条件与成藏关键因素存在差异，具备不同的勘探潜力，而洼槽带同样具备隐蔽油藏与页岩油的勘探潜力。