珠江口盆地惠州北凹文昌组沉积特征及有效烃源岩展布

关键词：珠江口盆地；惠州北凹；文昌组；沉积特征；烃源岩

中图分类号：P618.130.2+7 文献标志码：A 文章编号：2095-1329（2024）04-0161-05

珠江口盆地是中新生代大陆边缘裂陷盆地，位于珠江口盆地北部的珠一坳陷，自西向东由恩平凹陷、西江凹陷、惠州凹陷、陆丰凹陷和韩江凹陷5个负向构造单元组成。惠州凹陷位于珠一坳陷中部，其北靠北部断阶带，南达中央隆起带的东沙隆起，东西分别与惠陆低凸起和西江凹陷相邻。古近系惠州凹陷由惠西、惠北、惠南、惠东和陆西5个半地堑和惠中及惠东2个低凸起组成[1-10]（图1）。惠州凹陷基底主要为中生代侵入岩，沉积层自下而上发育始新统文昌组、恩平组，渐新统珠海组，中新统珠江组、韩江组、粤海组，上新统及第四系（图1）。发生在文昌组中期惠州运动（T83），将文昌组分割为上文昌（包含文六段、文五段、文四段）、下文昌（包含文三段、文二段、文一段）两个二级层序[9-12]。

惠州凹陷是珠江口盆地东部已经被证实的富生烃凹陷之一，目前在生产油田主要集中于惠州凹陷西南和东沙隆起上。前人针对珠一坳陷整体开展石油地质多个方面的研究[1-8]。针对惠州凹陷的研究，多集中在惠西南成熟区[1，3，10-13]。惠州北凹钻井资料少，目前仅有钻井11井13眼，其中西部的9区和10区钻探了8井10眼，虽有油气显示，但未发现工业油流，仍处于勘探早期阶段，研究程度也较低。本次围绕烃源岩为核心开展工作，重点对惠州北凹系统开展烃源岩层段的沉积特征、烃源特征及烃源岩展布研究，以期推动惠州北凹油气勘探进程，早日取得商业突破。

1区域地质概况

珠江口盆地属于拉张性盆地，其形成演化在新生代经历了5次重要的构造运动：神狐运动、珠琼运动一幕、珠琼运动二幕、南海运动和东沙运动（图1）。

区域研究认为，惠州凹陷可划分为裂陷期和拗陷期两大构造演化阶段。裂陷期（始新世），受北部隆起或周边低凸起控制发育湖泊—三角洲沉积体系，发育文昌组中深湖相泥岩和恩平组湖沼相煤系泥岩两套重要的烃源岩；拗陷期（渐新世至第四纪），北部隆起或周边低凸起逐渐沉没水下，珠海组、珠江组主要受北部华南地块大物源控制发育滨浅海—三角洲沉积体系，发育多套远源三角洲前缘水道砂、滨岸砂坝与滨浅海泥岩构成的区域储盖组合[9-14]。文昌组是一套被区域证实的烃源岩层系，但惠州北凹尚未有钻井揭示深洼区的岩性组合，需通过沉积特征研究落实烃源岩的存在及其展布特征。

2沉积特征

2.1地震反射特征

珠江口盆地多个凹陷开展了地震沉积学研究[13]。惠州北凹文昌组南北两侧的洼陷中心主要有五种地震相：低频连续中强振幅反射，发育在凹陷深洼区，纵向上位于T90之上的文五段和T83之上的文三段，反映了相对稳定的沉积环境，呈楔形，指示为厚泥薄砂的中深湖沉积；中—低频较连续中—弱振幅反射，发育在凹陷深洼区下文昌中下部和上文昌中部，指示滨浅湖相沉积；中—高频弱连续中强振短轴特征，其在西部和东部缓坡带表现为中频中强振前积反射，指示辫状河三角洲沉积；中频弱连续杂乱反射，紧邻辫状河三角洲沉积地震反射，泥岩沉积为主，为洪泛平原；北部陡坡控洼断裂根部局部见低频连续强振幅楔形体，呈前积、杂乱至空白反射（纵剖面呈楔形、横剖面呈丘状），指示重力流性质的浊积扇沉积（图2）。

井震结合，已钻井揭示的文五段、文三段为2套泥岩，对应了低频连续中强振幅反射末端（图3a）。这套反射主体发育在凹陷北部的深洼区，这也印证了这2套低频连续强反射为湖相烃源岩反射。文四段洼陷中心表现为低频较连续弱反射、洼陷边部为中频低连续弱振幅至中强振幅，反映了深部滨浅海泥岩过渡至辫状河三角洲，由此认为文四段深部也具有一定的生烃能力。平面上，惠州运动在惠州北凹表现为断块掀斜、底辟及基底隆升等，南北均发育控洼断裂，且南北双断、北强南弱，形成了北侧惠州10洼（位于惠州10区）、惠州8洼（位于惠州8区）和南侧惠州14洼（位于惠州14区）这3个相对独立的次级洼陷[14]。除了惠州10洼，西北部惠州8洼和南部惠州14洼也发育低频连续中强振幅反射，分布范围和厚度均较北部小，且北部发育文五段、文三段2套，西北部仅发育文五段1套，南部仅发育文三段1套（图3b）。由此可见，断裂边界为这套低频连续中强振幅反射的边界，而断裂强度控制了其发育程度。

2.2古环境特征

古盐度：Sr、Mg/Al、Sr/Ba常作为古盐度的判别指标。通常Sr/Ba＜0.6指示淡水，Sr/Ba＞1.0指示咸水，Sr/Ba介于0.6～1.0指示半咸水；高的B/Ga比值（＞5.0）指示咸水的沉积环境。惠州北凹文昌组泥岩Sr/Ba＜0.2（图4）、Mg/Al＜0.1，综合判断文昌组沉积时期古湖泊总体为淡水环境[15]。

古氧相：无机元素V/Cr、Ni/Co、V/（V+Ni）等常被用来判别氧化还原条件，一般V/Crlt;2指示氧化环境，V/Crgt;4.25指示还原环境，2.00＜V/Cr＜4.25指示弱氧化—弱还原环境。惠州北凹文昌组泥岩V/Cr比值介于2.0～4.0（图4），反映文昌组沉积时期处于弱还原条件[15]。

古水深：古水深恢复方法很多，如古生物方法、沉积学方法、元素地球化学、地层频谱属性趋势分析等。工区元素地球化学La-Co法、TOC法及Th/U比值法得到的绝对值存在一定差异，但整体趋势一致，均反映文昌组下段和上段各有1期水体加深，如图4，La-Co法反映了2990m、3125m附近水深高值，对应的层段为文五段中部和文三段中部的泥岩发育段。

古生物：文昌组孢粉组合变化小，藻类变化反映了水体变化。藻类以淡水藻类为主，主要为球藻、局部富集盘星藻，河湖相藻类主要集中在文五段中部和文三段中部的富泥层段，这与古水深反映文昌组下段和上段各发育1期较深水体相一致。

孢粉相：与古生物、古水深反映的趋势一致，文昌组有机质整体以煤质—木质为主，文五段中部和文三段中部的泥岩发育段无定型有大幅增长，反映了水体、生物变化，该层段具备较好的生油潜力。

综上所述，并结合已钻井岩性组合、测井相、地震相特征，文五段、文三段藻类发育、弱还原条件、古水深较大，由此认为下文昌文五段、上文昌文三段具备发育2套湖扩期中深湖相烃源岩的条件。

2.3沉积相特征

已钻井中，H-9d井揭示了相对较全的文昌组地层（图5），其文五段下部以含砾粗砂—砂砾岩为主，见绿灰色至杂色泥岩，测井相为齿化箱型、钟型—箱型，砂地比为79.3%，分选差、磨圆差，粒度分析见跳跃组分，反映一定牵引流特征，为叠置三角洲平原分流河道[9]。

文五段上部为厚层灰色泥岩为主，GR平直、100～120，砂地比为18.8%，指示了稳定的较深的水体环境。文三段上部泥岩类似，砂地比为36.5%。如前所述，文昌组文三段、文五段中部相对富泥，结合钻井位置、古地貌、上下地层岩性组合特征，判定其沉积微相为前三角洲—浅湖沉积，也指示凹陷内部发育厚层湖相泥岩。

文四段富砂，以中砂岩—细砂岩为主，部分含砾，夹灰色薄层泥岩，测井相为箱型、钟型—箱型、偶见漏斗型，砂地比为79.6%，磨圆较好，粒度分析见跳跃组分和悬浮组分，沉积微相为三角洲前缘叠置水下分流河道、部分河口坝—水下分流河道。文三段下部砂岩同文四段相似、粒度稍细、厚度稍薄，磨圆较好、含相对较高的悬浮组分，测井曲线为钟形、部分漏斗—钟型，沉积微相为三角洲前缘的水下分流河道、部分河口坝—水下分流河道叠置。

3烃源岩特征及展布

3.1地球化学特征

（1）文昌组烃源岩有机质丰度

有机质丰度是衡量烃源岩品质优劣的直接指标。结合各段有机质丰度特征，对各段烃源岩有机质丰度进行了精细评价。惠州10洼多口井钻遇文昌组烃源岩，烃源岩有机质丰度特征显示，上文昌泥岩TOC含量为0.86%～3.26%，平均为1.42%；S1+S2含量为3.7～16.1mg/g，平均为6.0mg/g；氯仿沥青“A”为0.0548%～0.4194%，平均为0.1959%；总烃含量为243～1968ppm，平均为850ppm；氢指数为256～502mgHC/gTOC，平均为376mgHC/gTOC（表1）。下文昌泥岩TOC含量为0.35%～5.98%，平均为2.15%；S1+S2含量为1.1～31.3mg/g，平均为12.0mg/g；氯仿沥青“A”为0.0462%～0.9927%，平均为0.3994%；总烃含量为82～4224ppm，平均为2068ppm；氢指数为240～689mgHC/gTOC，平均为459mgHC/gTOC（表1）。总体上，上文昌和下文昌均发育优质烃源岩，整体评价为好—很好烃源岩[6]。

（2）有机质类型及成熟度

烃源岩有机质类型和成熟度是衡量有机质生烃演化性质的度量标志。从干酪根镜检结果来看，文昌组烃源岩显微组分以腐泥组和壳质组为主，反映其I-II₁型干酪根的富生烃特征（图6a）。烃源岩HI-Tmax交会图亦揭示研究区文昌组以II₁型干酪根为主（图6b），具有优质的生烃潜力。下文昌烃源岩同比上文昌组烃源岩品质更佳，相对富集I型干酪根（图7b）。本次文昌组烃源岩样品Tmax处于423～446℃，整体处于生油窗，为有效成熟烃源岩（表1，图6b）。

3.2边界断裂控制湖相烃源岩发育

文昌组沉积期属于断陷一幕，惠州运动发生在上下文昌之间，主要表现为文昌组下段与上段不整合接触，局部位置能看到基底隆升、岩浆底劈、断块掀斜导致的削截。

文昌组沉积时期惠北凹陷属于典型的断陷湖盆，早期发育浅湖，随着伸展作用不断增强，湖盆面积增大，水体加深，发育半深湖—深湖泥岩。惠北凹陷的发育主要受控于北部控凹大断裂和南部控洼断裂，其中北部边界断裂对凹陷发育控制作用最强。对该断裂的运动学特征研究发现，北边界断裂存在明显的分段活动特征，控制了8洼和10洼的发育：在上文昌时期，控制8洼段的断层活动速率可达75m/Ma，控制10洼段的可达200m/Ma;在下文昌时期，控制8洼段和控制10洼段的断层活动速率均能达到250m/Ma（图7）。南边界仅发育控制惠州14洼的断裂，整体上在下文昌时期活动性较弱，最大活动速率20m/Ma左右，上文昌时期最大活动速率可达80m/Ma，为主要活动期。

根据惠州运动的研究，印证在上下文昌各发育一期湖扩，以北部大断裂带中深湖相烃源岩最发育，分别在文三段和文五段沉积时期。其中文五段北部惠州10洼和惠州8洼均发育中深湖相，文三段中深湖相分布更加广泛，在惠州10洼分布范围进一步扩大，惠州8洼由于断裂活动性减弱，以三角洲和滨浅湖为主；南部的惠州14洼发育文三中深湖相，但范围较小。

3.3烃源岩展布特征

惠州运动在上下文昌期均有活动，南北两侧、上下文昌期活动强度均存在差异，各发育一期湖扩，控制了烃源岩展布，演化符合陆相断陷湖泊的一般演化规律。其中文五段北部惠州10洼和惠州8洼均发育中深湖相，惠州10洼局部与陆丰连通，洼中隆发育浅湖，西侧沟谷是凹陷主要输砂通道、在凹陷西部形成辫状河三角洲，东侧形成短物源的辫状河三角洲；文三段与文五段具类似格局、中深湖相分布更加广泛，在惠州10洼分布范围进一步扩大，南部惠州14洼发育部分中深湖相，惠州8洼北侧断裂活动减弱，以三角洲和滨浅湖沉积为主[14]。总体上北部大断裂带活动性最强，其控制的中深湖相烃源岩最发育（图8）。

总之，断陷一幕文昌组沉积期，适中的控洼断层活动速率、温暖湿润古气候和藻类母质输入联合控制文昌组发育中深湖相优质烃源岩。烃源地化指标揭示文昌组烃源岩丰度高，HI最高可达690mgHC/gTOC，类型以I-II₁型为主，成熟且有效供烃。该时期箕状断陷中心靠北，中深湖相I-II₁型主力烃源岩主要发育在北部，同时优质烃源岩地震相具备低频、连续、强振幅特征。

4结论

（1）惠州北凹文昌组以辫状河三角洲和半深湖—深湖沉积为主，在文三段和文五段沉积期间各有一期湖侵，文三段中部和文五段中部各发育一条湖相泥岩。

（2）惠州北洼文昌组沉积时期发育I-II1型中深湖相优质烃源岩，具备藻类勃发和理想的有机质保存条件。有机质丰度评价整体指示文昌组为好—很好烃源岩，其中下文昌烃源岩干酪根类型和有机质丰度参数均优于上文昌烃源岩。

（3）惠北凹陷优质烃源岩的发育受断层活动性大小控制明显，断层活动性超过150m/Ma易发育半深湖—深湖沉积。

（4）文五段北部惠州10洼和惠州8洼均发育中深湖相，惠州10洼局部与陆丰连通；文三段在惠州10洼分布范围进一步扩大，南部惠州14洼发育部分中深湖相，惠州8洼不发育中深湖相。南北大断裂带活动控制的中深湖相烃源岩范围。