珠江口盆地陆丰凹陷南部古近系断裂发育特征与油气成藏.pdf
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1、唐旭,张向涛,余一欣,等.珠江口盆地陆丰凹陷南部古近系断裂发育特征与油气成藏 J.海洋地质与第四纪地质,2023,43(3):132-143.TANGXu,ZHANGXiangtao,YUYixin,etal.FaultcharacteristicsandhydrocarbonaccumulationinthesouthernLufengSag,PearlRiverMouthBasinJ.MarineGeology&QuaternaryGeology,2023,43(3):132-143.珠江口盆地陆丰凹陷南部古近系断裂发育特征与油气成藏唐旭1,2,张向涛3,余一欣1,2,邱欣卫3,鲁明松1,
2、2,3,牛胜利3,何雁兵3,唐海氢41.中国石油大学(北京)地球科学学院,北京1022492.中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京1022493.中海石油(中国)有限公司深圳分公司,深圳5180544.中石油华北油田分公司第三采油厂,河间062450摘要:陆丰凹陷是位于珠江口盆地珠 I 坳陷内的富烃凹陷,凹陷南部地区古近系具有良好勘探潜力。以三维地震资料解释成果和钻井资料为基础,分析陆丰凹陷南部地区断裂发育特征及演化过程,明确断裂对油气运聚成藏的控制作用,划分油气成藏组合类型。陆丰凹陷南部发育 3 个半地堑结构的洼陷,分别受活动性较强的 3 条铲式边界断裂控制。断裂主要发育于
3、古近纪,斜坡带部位发育密度大,平面优势走向由深层 NEE 向至浅层近 S-N 向偏转,断裂密集带自东向西迁移。断裂可分为三级,分别控制洼陷结构、局部构造带和构造圈闭的形成。依据活动期次可划分出文昌期活动断层、恩平期活动断层和文昌-恩平期活动断层。陆丰凹陷南部地区断裂控制着断鼻、断块及断背斜圈闭的形成,断裂与烃源岩的组合类型差异影响着油气运聚效率。综合油气富集层系、输导方式、断裂活动性及源-断组合类型等成藏要素,建立源内自生自储型、源内自生上储型、源外旁生侧储型和源外下生上储型等 4 类油气成藏组合类型,对下一步油气勘探实践具有理论指导意义。关键词:断裂;圈闭;源-断组合;油气成藏;古近系;陆丰
4、凹陷南部中图分类号:P736.1文献标识码:ADOI:10.16562/ki.0256-1492.2022071201Fault characteristics and hydrocarbon accumulation in the southern Lufeng Sag,Pearl River Mouth BasinTANGXu1,2,ZHANGXiangtao3,YUYixin1,2,QIUXinwei3,LUMingsong1,2,3,NIUShengli3,HEYanbing3,TANGHaiqing41.College of Geoscience,China University o
5、f Petroleum,Beijing,102249,China2.State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing 102249,China3.Shenzhen Branch of CNOOC Limited,Shenzhen 518054,China4.The Third Oil Production Plant of Huabei Oilfield Company,PetroChina,Hejian 062450,ChinaAbstract:T
6、heLufengSagisahydrocarbon-richsaglocatedinZhuIdepressionofthePearlRiverMouthBasin,andthePaleoceneinthesouthernsaghasgoodexplorationpotential.Basedonthe3Dseismicdatainterpretationanddrillingdata,weanalyzedthecharacteristicsoffaultdeformationandevolutioninthesouthernLufengSag,andthecontrolsoffaultsonh
7、ydrocarbontransportandaccumulation.Inaddition,thetypesofhydrocarboncombinationswereclassified.Threehalf-grabensinthesouthernLufengSagwerecontrolledbythreelistricboundaryfaultswithstrongactivity.ThefaultsweremainlydevelopedduringthePaleogene.Thedistributiondensityoffaultsisthehighestintheslopezones,a
8、ndthedominanttrendschangesfromNEEtonearlySNupwards.Also,thedensezoneoffaultsmigratesfromeasttowest.Thefaultscanbedividedintohierarchicalclasses1to3,Class1theformationofsags,Class2determineslocalstructuralbelts,andClass3restrainsstructuraltraps.ThefaultsinthesouthernLufengSagwereactiveduringthedeposi
9、tionperiodsoftheWenchangFormation,theEnpingFormation,andtheWenchang-EnpingFormations.Thefaultscontroltheformationoffaultnoses,faultblocks,andfaultanticlinaltraps,andthedifferenceincombinationmodelsoffaultsandsourcerocksaffectstheefficiencyofhydrocarbonmigrationandaccumulation.Basedonthehydrocarbonac
10、cumulationfactorssuchasenrichmentstrata,transportationmodels,faultactivity,andsource-faultscombinationtypes,fourhydrocarbonaccumulationmodelswereestablished:in-sourceautogenousself-storage,in-sourceautogenousup-storage,out-sourceside-storage资助项目:中海油科技项目“中国近海潜在富油凹陷新生代构造差异研究与构造恢复”(CCL2021RCPS0169KQN)作
11、者简介:唐旭(1994),男,博士研究生,主要从事盆地构造解析及控藏作用研究,E-mail:通讯作者:余一欣(1977),男,副教授,主要从事含油气盆地构造解析方面的教学和研究工作,E-mail:收稿日期:2022-07-12;改回日期:2022-09-16.周立君编辑ISSN0256-1492海洋地质与第四纪地质第43卷第3期CN37-1117/PMARINEGEOLOGY&QUATERNARYGEOLOGYVol.43,No.3andout-sourcedown-storageThisstudyprovidedatheoreticalsupportforfurtheroilandgasex
12、plorationinthesouthernLufengSag.Key words:fault;trap;sourcerock-faultassemblage;hydrocarbonaccumulation;Paleogene;southernLufengSag断裂是含油气盆地的重要研究对象,控制着盆地结构与演化过程,同时与圈闭的形成、分布以及油气运聚过程等关键成藏要素密切相关1-7。而油气成藏模式是对油气藏特征、形成过程等多要素的总结,综合各主控因素建立动态成藏过程,对有利目标勘探具有重要指导意义8-9。陆丰凹陷是珠江口盆地珠 I 坳陷内的一个富油凹陷,近年来在陆丰凹陷南部地区取得多个重要油
13、气勘探突破10-12。前人对陆丰凹陷的构造演化、沉积充填及油气成藏等方面均开展过详细研究,并取得一定成果13-18。随着勘探的深入及新油田的不断发现,研究区的基础资料逐渐丰富,但仍存在较多问题,如断裂输导能力的强弱、油气运移路径及运聚效率等因素尚不明确,从而导致油气成藏要素相似、构造位置相邻的钻井勘探成效经常存在较大差别10,15。因此需要对已有的成果认识不断总结完善,对油气成藏的控制因素也需要进一步深化。本文在充分吸收前人研究成果的基础上,以断裂和油气成藏为两个主要研究目标,结合陆丰凹陷南部的最新三维地震解释成果及钻井资料,对陆丰凹陷南部的断裂开展几何学及运动学研究,明确断裂发育特征及其演化
14、过程,并探究断裂对油气运聚成藏的控制作用,总结油气成藏模式,为该地区油气勘探提供理论依据。1区域地质概况珠江口盆地位于南海北部陆缘,整体发育 NE向展布的坳隆相间结构,自北向南包括北部隆起带、北部坳陷带、中央隆起带、南部坳陷带和南部隆起带(图 1a)。陆丰凹陷位于珠江口盆地北部坳陷带的珠 I 坳陷内,南至东沙隆起,北至北部隆起,西接惠陆低凸起,东接海丰凸起。陆丰凹陷内发育多个次级洼陷,其中南部地区发育陆丰 13 西洼、陆丰 13 东洼和陆丰 15 洼(图 1b)。陆丰凹陷在新生代经历了多期构造演化,始新世为裂陷演化阶段,主要沉积文昌组和恩平组,各洼陷在该时期也基本形成;渐新世新近纪转变为拗陷演
15、化阶段,构造活动微弱,沉积了珠海组、珠江组、韩江组、粤海组和万山组,沉积环境也随之由陆相转变为海相(图 2)。珠琼运动 I 幕使陆丰凹陷遭受强烈伸展作用,南部地区的控洼断裂发生强烈活动,形成了欠补偿的沉积环境,洼陷内快速沉积较厚的半深湖-深湖相暗色泥岩,成为该地区的主力烃源岩13,19-20,其中,文昌组烃源岩 TOC 约为 0.6%7.7%,R0值 为 0.7%1.2%,生 烃 潜 力 较 好10,21-22。陆丰凹陷油气大规模成藏期为新近系韩江组沉积期11,19。N100km广州深圳东沙隆起惠陆低凸起陆丰13西洼陆丰13东洼F1F2F3陆丰15洼陆丰中低凸起陆丰东低凸起4km陆 丰13斜带
16、坡N起部北带部北隆起部带珠二拗陷潮汕坳陷南部带坳陷隆南珠三拗陷带坳陷凸起海丰凸起惠陆低起带隆央中东沙隆起研究区CCBBAADDZ-6Z-2Z-5Z-9Z-7Z-1Z-8Z-4Z-3陆 丰斜带坡15变换斜坡图例断层钻井盆地边界圈闭构造单元边界ab图1陆丰凹陷南部构造位置及主要断裂分布Fig.1TectoniclocationanddistributionofmainfaultsinthesouthernLufengSag第43卷第3期唐旭,等:珠江口盆地陆丰凹陷南部古近系断裂发育特征与油气成藏1332断裂发育特征 2.1 剖面变形特征依据断裂规模、活动强度及对沉积的控制作用等,可将陆丰凹陷南部地
17、区的断裂划分为 3 个级别。一级断裂为控洼边界断裂,活动性强,主要包括陆丰 13 西断层、陆丰 13 东断层和陆丰 15 断层(分别对应图 1 中的 F1、F2 和 F3);二级断裂活动性弱于一级断裂,主要控制洼陷内局部构造带的形成演化;三级断裂数量多分布广,多为单期活动且活动性较弱,其形成演化受控于一级或二级断裂。陆丰 13 西断层(F1)为近铲式形态的南倾正断层,断层向下断穿至基底,向上终止于韩江组(图 3a)。陆丰 13 西断层在古近纪持续活动,使陆丰 13 西洼呈北断南超的楔形结构。断裂在新近纪发生微弱活动,并不再控制洼陷结构特征。陆丰 13 西洼的生长地层厚度由下文昌组向上至恩平组逐
18、渐增厚,反映了由裂陷 I 幕至裂陷 II 幕,陆丰 13 西断层的活动性逐渐增强。洼陷内三级断裂发育较少,以南倾板式正断层为主,多分布于文昌组内,以多米诺式断层组合富集于陆丰 13 斜坡带。陆丰 13 东断层(F2)为近铲式形态的低倾角南倾正断层,断层向下断穿至基底,向上终止于珠江组内(图 3b)。陆丰 13 东断层在文昌组沉积期强烈活动,控制着洼陷北断南超半地堑的形成,至恩平组沉积期断层活动性逐渐减弱,断层两盘地层厚度差异明显减小(图 3b)。陆丰 13 东洼内三级断裂发育较多,在陆丰 13 斜坡带发育断穿基底的南倾板式正断层,主要富集于文昌组内;在陆丰 13 东洼内则发育南倾或北倾正断层,
19、构成似花状组合样式,主要富集于恩平组内(图 3b)。陆丰 13 东洼及陆丰13 斜坡带内的三级断裂形成时间存在差异,其中陆丰 13 斜坡带的板式正断层形成于文昌组沉积期,而洼陷内的似花状正断层组则集中形成于恩平组沉积期。陆丰 15 断层(F3)位于凹陷南侧,断层下盘为东年代地震界面构造运动始新统恩平组文昌组古近系古新统前古近系/Ma六五四三二一四三二一珠海组珠江组下上韩江组下上粤海组上新统新近系第四系神狐组万山组中新统渐新统地层系统TgT84T85T83T82T81T80T70T71T72T73T60T50T40T35T32T30T20应力特征演化阶段43缺失神狐运动珠琼运动I幕珠琼运动II幕
20、惠州运动南海运动东沙运动NNW向伸展近SN向伸展NNE向伸展裂陷裂陷裂陷拗陷期南海扩张后期前裂陷期岩性剖面沉积相浅海-半深海沉积三角洲-浅海沉积三角洲-台地碳酸盐岩浅海沉积滨岸-三角洲-浅海沉积湖沼、河流-三角洲平原沉积滨浅湖-中深湖沉积源岩 储层 盖层II幕Ib幕Ia幕断拗转换海底扩张4966.53833.92.65.510.013.816.023.019.1砂岩泥岩碳酸盐岩变质岩沉积岩岩浆岩不整合面(E2w)(E3e)(E3z)(N1z)(N1h)(N1y)(N2w)(E1sh)图例图2陆丰凹陷地层综合柱状图Fig.2Correlationofstratigraphic,sedimenta
21、ry,andtectonichistogramoftheLufengsag134海洋地质与第四纪地质2023年6月沙隆起,是一条近铲式形态的大型北倾正断层(图 3c)。断层纵向断穿层位最多,向下断穿至基底,向上终止于万山组内。陆丰 15 断层在古近纪强烈活动,使陆丰 15 洼呈南断北超的半地堑结构。生长地层厚度变化表明断层在下文昌组沉积期活动性最强,随后逐渐减弱。三级断裂集中发育43212kmTWT/s04321TWT/s 02km2kmAA2031TWT/s5BB4CCTgT83T80T72T70T60T50T40T30T32TgT83T80T72T70T60T50T40T30T32TgT8
22、3T80T72T70T60T50T40T30T32abcF3F2F1东沙隆起陆丰15洼陆丰15斜坡带陆丰13斜坡带陆丰13东洼陆丰中低凸起陆丰13斜坡带陆丰13西洼陆丰中低凸起陆丰北 地区一级断裂二级断裂三级断裂图例E2wE3eE3zN1zN1hN1yN2wE2wE3eE3zN1zN1hN1yN2wE2wE3eE3zN1zN1hN1yN2w图3陆丰凹陷南部洼陷结构及断裂发育特征剖面位置见图 1b。Fig.3CharacteristicsofgeologicalstructureandfaultsdevelopmentinthesouthernLufengSagThesectionlocatio
23、nisseeninFig.1b.第43卷第3期唐旭,等:珠江口盆地陆丰凹陷南部古近系断裂发育特征与油气成藏135于陆丰 15 斜坡带,以断穿基底的南倾板式或铲式正断层为主,形成于文昌组沉积期,部分断层在恩平组沉积期继续活动,与新形成的断层构成“Y”型组合样式(图 3c)。2.2 平面展布特征陆丰凹陷南部主要发育 NNE、NWW 两组基底断裂23-24,部分基底断裂在古近纪再活化,走向与基底断裂基本一致,因此断裂在 Tg 反射层上以 NEE、NWW 为主(图 4a)。在 Tg 反射层,一级断裂延伸距离远,水平断距大,走向以 NWW-EW 为主,其中陆丰 13 东断层的东段为 NE 走向。三级断裂
24、主要分布于陆丰 13 东洼和陆丰 15 洼的斜坡带处,断裂平面延伸短,水平断距小,与一级断裂的走向基本一致。裂陷 I 幕为 NNW 向伸展(图 2),在凹陷内形成较多三级断裂,T80 反射层的断裂优势走向变为NNE 向(图 4b)。此外,Tg-T80 反射层的断裂密集带也由陆丰 15 斜坡带迁移至陆丰 13 东断层南部的斜 坡 带(图 4b)。裂 陷 II 幕 转 为 近 S-N 向 伸 展(图 2),T70 反射层的断裂优势走向变为近 EW 向(图 4c)。断裂平面延伸距离较长,但水平断距小,且在该反射层未见明显的断裂密集带,而是在凹陷各处零散分布(图 4c)。3断裂活动期次与演化陆丰凹陷南
25、部地区的断裂主要在古近纪发生活动,但不同断裂的活动期次及强度存在一定差异。断裂生长指数广泛应用于对断裂活动期次及活动强度的判别25-27。以位于研究区中部的地震剖面为例进行断裂生长指数分析,其中断层 f1-f5 在文昌组沉积期活动,生长指数大于 1。断层 f1、f2 和f5 断穿基底且在文四段活动强度较大;断层 f3 的活动强度由下文昌至上文昌组沉积期逐渐增大;断层f6 在恩平组沉积期形成并活动。断层 F2 和 f7 分别为控洼边层和与之对倾的反向调节断层,在文昌-恩平组沉积期持续活动且活动强度较大(图 5)。整体来看,陆丰凹陷南部地区断裂的活动时期与凹陷整体演化阶段基本一致,在裂陷 I 幕和
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