南黃海盆地北部凹陷上白堊統(tǒng)泰州組沉積特征分析

張 喜 林

(中海油研究總院， 北京 100027)

南黃海盆地經(jīng)歷了近40a的油氣勘探，一直沒有商業(yè)性發(fā)現(xiàn)。1986年在ZC1-2-1井泰州組泥巖裂縫中見到油浸，證實了北部凹陷泰州組烴源巖的存在，是南黃海油氣勘探史上的一個突破[1-5]。

到目前為止，對南黃海盆地泰州組的研究成果較少，對其沉積方面的研究也未見報道。本次研究目的是分析北部凹陷泰州組的沉積特征和沉積相分布，特別是有利生油相帶的平面分布范圍和厚度變化，為工區(qū)勘探及資源潛力評價提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

南黃海盆地是蘇北 — 南黃海盆地的海域部分，是在古生界及前古生界基底上發(fā)育起來的中 — 新生代陸相沉積盆地[6-7]。盆地面積約15.1×104km2，包括4個一級構(gòu)造單元：北部坳陷、中部隆起、南部坳陷和勿南沙隆起，南黃海盆地北部凹陷構(gòu)造區(qū)劃圖見圖1。已有的鉆井、地震資料證實，盆地內(nèi)地層發(fā)育有震旦系、古生界、中生界(包括上白堊統(tǒng)泰州組)、古新世阜寧組、始新世戴南組、始新世三垛組、新近系鹽城組和第四系東臺組，其中泰州組由下至上分為泰一段和泰二段。目前，南黃海盆地鉆井21口，約每2 000 km2部署探井1口，且勘探程度不均衡。

南黃海盆地北部凹陷位于蘇北 — 南黃海盆地海域北部坳陷的中北部，面積18 885 km2，是盆地內(nèi)最大最深的一個凹陷，目前已鉆井5口。北部凹陷是一個中 — 新生代斷陷湖盆，其北西側(cè)以邊界大斷層與千里巖隆起為界，南側(cè)以西高凸起與西部凹陷和中部凹陷相隔，北東側(cè)以東高凸起與東北凹陷相隔，南東側(cè)向鞍部與東部凹陷過渡。

圖1 南黃海盆地北部凹陷構(gòu)造區(qū)劃圖

2 泰州組沉積特征

2.1 鉆井沉積特征

北部凹陷鉆達泰州組的井有3口：ZC1-2-1井、HH7井及ZC7-2-1井。其中ZC1-2-1井僅鉆到了泰二段部分地層；HH7井鉆穿了泰州組；ZC7-2-1井僅鉆到了泰一段部分地層，泰州組其余地層被剝蝕。

北部凹陷泰州組僅有一次取心，位于ZC1-2-1井井底3 417 — 3 423 m段(圖2)。該次取心為6 m的深灰色含灰質(zhì)泥巖，質(zhì)較純，性硬；水平裂縫較為發(fā)育，裂隙中有原油滲出；垂直裂縫充填方解石。這次取心證實了北部凹陷泰二段下部中深湖相灰質(zhì)泥巖是優(yōu)質(zhì)烴源巖段，為北部凹陷生烴潛力評價和勘探評價提供了重要依據(jù)。

圖2 ZC1-2-1井第四次取心巖心照片

北部凹陷HH7井泰州組厚度為748.5 m，巖性整體為粗 — 細(xì) — 粗，顏色為紅 — 黑 — 紅的旋回特征。HH7井泰一段砂巖含量31%，其中礫質(zhì)6%；HH7井泰二段砂巖含量7%，不含礫巖。HH7井泰二段中下部(140 m)的泥巖較純，局部含灰，該段泥巖是潛在的優(yōu)質(zhì)烴源巖。

2.2 地震沉積特征

工區(qū)僅有二維地震資料，根據(jù)地震剖面反映的外部幾何形態(tài)、內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)，以及振幅、頻率、連續(xù)性等參數(shù)對地震相進行分析，并結(jié)合鉆井資料進行沉積相分析。分析結(jié)果表明：在北部凹陷北部陡坡帶下降盤可見前積地震相和差連續(xù)充填相，這2類地震相在泰一段中發(fā)育更充分，推測為扇三角洲沉積。中央深洼帶泰二段低頻連續(xù)強反射地震特征，該類地震相發(fā)育面積1 163 km2，推測為半深 — 深湖相沉積。在凹陷南部斜坡等地區(qū)發(fā)育中頻 — 中振中等連續(xù)席狀相，泰一段和泰二段均有出現(xiàn)，推測為濱淺湖相沉積。凹陷南部斜坡局部在泰一段發(fā)育上超地震相，是泰州組沉積中期水體上升的有力證據(jù)。

需要強調(diào)的是，在北部陡坡帶地區(qū)，泰二段和泰一段地震反射特征差異較大，泰一段多出現(xiàn)前積地震相和差連續(xù)充填相，泰二段多發(fā)育中振 — 中連席狀相反射特征，說明該地區(qū)泰一段扇三角洲物源較為發(fā)育，泰二段主要為濱淺湖沉積。

3 沉積環(huán)境及沉積相綜合分析

3.1 沉積環(huán)境分析

根據(jù)HH7井測試分析，熱帶、亞熱帶花粉在泰一段的出現(xiàn)及紅色地層均說明其處于炎熱干燥的古氣候中。泰二段孢粉的出現(xiàn)也反映出該地區(qū)曾有過熱帶和亞熱帶古氣候，大套暗色泥巖含豐富有機質(zhì)，說明是溫暖潮濕的古氣候。

對北部凹陷泰州組浮游藻類進行分析，得知其以淡水綠藻類的盤星藻為主，普遍含球藻類。盤星藻為淡水藻類；球藻類為主的孢粉藻類組合說明水體的礦化度低。由此可見，泰州組的富藻沉積層段主要形成于低礦化度的淡水湖泊。北部凹陷泰州組除了一些殼變厚、殼飾變多的半咸水化石外，更多的是一些淡水屬種化石。

微量元素分析結(jié)果說明北部凹陷泰州組局部有咸化特征。在HH7井泰一段上部發(fā)現(xiàn)6處含有海綠石，其含量為0.27%～0.58%，經(jīng)分析該井段古鹽度為34‰。HH7井泰二段出現(xiàn)了2 m的鮞狀灰?guī)r，表明當(dāng)時碳酸鹽含量達到過飽和。

北部凹陷泰州組主要為淡水湖，局部有咸化，且咸化層段與水體最深的層段基本對應(yīng)。

3.2 沉積相及沉積演化

根據(jù)沉積特征及沉積環(huán)境的分析結(jié)果可知，北部凹陷泰州組發(fā)育扇三角洲、濱淺湖、半深湖等沉積相類型(圖3)。

泰一段為斷陷盆地發(fā)育初期，沉積水體較淺，北部陡坡帶發(fā)育規(guī)模不等的扇三角洲，其余地區(qū)為濱淺湖沉積。

泰二段沉積水體加深，北部陡坡帶的扇三角洲由于受到湖水的頂托作用向后退縮，中央深洼帶出現(xiàn)了半深 — 深湖，其面積約1 160 km2(圖4)。

由泰州組各段沉積相平面圖可知，泰一段的扇三角洲沉積相與泰二段的半深 — 深湖相在垂向上呈疊置關(guān)系，因此可形成新生古儲的良好生儲蓋組合，是北部凹陷泰州組最有利的勘探區(qū)。

圖3 北部凹陷泰一段沉積相分布圖

4 與蘇北盆地泰州組類比

將北部凹陷泰州組與蘇北盆地進行對比，垂向上巖性都具有粗 — 細(xì) — 粗，紅 — 黑 — 紅的特征,說明蘇北 — 南黃海盆地泰州組沉積期經(jīng)歷了統(tǒng)一的水進 — 水退的變化[8-11]。

但北部凹陷與蘇北盆地泰州組厚度差異較大。北部凹陷泰州組鉆井證實厚度為748.5 m(HH7井)。蘇北盆地泰州組厚度為150～520 m，平均厚度為200～300 m，沉積中心位于東部海安凹陷。

分析認(rèn)為，蘇北 — 南黃海盆地構(gòu)造演化上具有“蹺蹺板”性質(zhì)。以陸上蘇北盆地為例，在盆地發(fā)育早期的泰州組沉積期，沉積中心在盆地東部海安、高郵凹陷；在盆地發(fā)育后期的阜寧組 — 戴南組沉積期，沉積中心逐漸向西遷移到高郵、金湖等凹陷。推測在泰州組沉積期，位于蘇北 — 南黃海盆地東北部的北部凹陷沉降幅度最大，是整個蘇北 — 南黃海盆地的沉積 — 沉降中心。這也預(yù)示著北部凹陷泰州組可能具有比陸上蘇北盆地更大的生烴潛力。

5 結(jié) 論

(1)南黃海盆地北部凹陷泰州組沉積期呈北陡南緩的箕狀斷陷，總體屬于淡水沉積環(huán)境，局部有咸化。北部凹陷泰州組發(fā)育扇三角洲、濱淺湖和半深 — 深湖沉積。

(2)北部凹陷泰州組經(jīng)歷了與蘇北盆地相似的沉積演化過程，均經(jīng)歷了一個水體由淺 — 深 — 淺的完整旋回。但北部凹陷泰州組沉積厚度遠(yuǎn)大于蘇北盆地，是整個蘇北 — 南黃海盆地的沉積沉降中心。

(3)北部凹陷泰二段發(fā)育厚度達140 m、面積約1 160 km2的半深 — 深湖相含灰質(zhì)泥巖，是北部凹陷乃至南黃海盆地最有利的烴源巖，同時也是良好的蓋層，其與泰一段扇三角洲砂巖可形成新生古儲的良好生儲蓋組合。

[1] 朱平.南黃海盆地北部凹陷含油氣系統(tǒng)分析[J].石油實驗地質(zhì)，2007，29(6):549-553.

[2] 李雙林，李興，趙青芳，等.南黃海盆地北部凹陷海底沉積物酸解烴類氣體及其碳同位素地球化學(xué)[J].石油天然氣學(xué)報，2012，34(12)：6-11.

[3] 翟光明.中國石油地質(zhì)志：沿海大陸架即毗鄰海域油氣區(qū)[M].北京：石油工業(yè)出版社,1992:56-69.

[4] 肖國林.南黃海盆地油氣地質(zhì)特征及其資源潛力再認(rèn)識[J].海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，2002，22(2)：81-87.

[5] 溫珍河，張金川.南黃海盆地找油新方向的探討[J].海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，1989，9(2)：27-33.

[6] 劉東鷹.蘇北 — 南黃海盆地的構(gòu)造演化分析[J].石油天然氣學(xué)報，2010，32(6)：27-31.

[7] 邱海峻，許志琴，喬德武.蘇北盆地構(gòu)造演化研究進展[J].地質(zhì)通報，2006，25(9-10):1117-1120.

[8] 陸英，孫自明.蘇北盆地東部凹陷上白堊統(tǒng)泰州組沉積相[J].古地理學(xué)報，2008(6)：261-270.

[9] 劉平蘭.蘇北海安凹陷泰州組烴源巖評價[J].石油實驗地質(zhì)，2009，31(4):389-393.

[10] 牟榮.蘇北盆地鹽阜拗陷晚白堊世泰州組沉積相與沉積演化[J].石油天然氣學(xué)報，2006，28(4)：161-166.

[11] 魏祥峰,張廷山,梁興，等.白駒凹陷泰州組層序地層及沉積特征[J].中國地質(zhì)，2012，39(2):400-411.