珠江口盆地東沙隆起早中新世臺(tái)緣帶特征及勘探方向

曾清波，張功成，廖宗寶，印斌浩，王升蘭，紀(jì) 沫

（中海油研究總院）

海相碳酸鹽巖是國(guó)內(nèi)外油氣勘探開發(fā)的重要領(lǐng)域［1-2］。 礁灘，特別是臺(tái)緣礁灘與孤立臺(tái)地礁灘，是碳酸鹽巖儲(chǔ)集體的主要類型，它們?cè)谟蜌饪碧街姓贾匾匚唬?-4］。碳酸鹽巖臺(tái)緣帶面臨廣海，水動(dòng)力條件強(qiáng)，它是礁灘型儲(chǔ)層發(fā)育的有利區(qū)，同時(shí)，臺(tái)緣帶鄰近廣海烴源巖發(fā)育帶，油氣地質(zhì)條件優(yōu)越。 近年來，在塔里木盆地塔中Ⅰ號(hào)帶的上奧陶統(tǒng)良里塔格組臺(tái)緣礁灘體和四川盆地的二疊系長(zhǎng)興組與下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組臺(tái)緣帶儲(chǔ)集體中相繼發(fā)現(xiàn)了大型油氣田［5-8］，這印證了臺(tái)緣帶巨大的油氣勘探潛力。

珠江口盆地東沙隆起早中新世生物礁灘是珠江口盆地重要的勘探領(lǐng)域［9］，目前已發(fā)現(xiàn)了多個(gè)生物礁油氣田或含油氣構(gòu)造。前人圍繞早中新世生物礁開展了大量研究工作，在生物礁的平面分布、層序地層與沉積體系、礁灘儲(chǔ)層特征及主控因素等方面取得了豐富的成果［10-14］，但這些研究多著眼于整個(gè)東沙隆起，未對(duì)隆起內(nèi)不同礁灘發(fā)育帶的結(jié)構(gòu)充填與成藏條件開展系統(tǒng)對(duì)比解剖。本文基于新獲得的地震與鉆井資料，結(jié)合前人研究成果，從鉆井分析入手，通過井震結(jié)合，精細(xì)刻畫了東沙隆起早中新世碳酸鹽巖臺(tái)緣帶的結(jié)構(gòu)與沉積充填特征，并綜合已鉆井的成敗分析，指出了臺(tái)緣帶不同區(qū)段的成藏條件與勘探方向。

1 臺(tái)緣帶的識(shí)別

1.1 碳酸鹽巖臺(tái)地發(fā)育背景

東沙隆起位于珠江口盆地東部，其周緣分別與潮汕坳陷、珠Ⅱ坳陷、番禺低隆起、珠Ⅰ坳陷相鄰（圖1），是一個(gè)南北被坳陷夾持、由東北向西南傾沒的大型鼻狀隆起［12］，面積約3×104km2。始新世至早漸新世（斷陷期），東沙隆起為斷隆區(qū)，未沉積文昌組、恩平組（圖2）。 晚漸新世至早中新世（坳陷期），受南海運(yùn)動(dòng)影響，盆地區(qū)域性整體沉降，海水自西南向東北侵入，東沙隆起逐漸淹沒于水下，珠海組和珠江組下部的濱岸相砂巖（圖2）超覆于隆起之上［12］。珠江組沉積中晚期，東沙隆起整體被海水淹沒，同時(shí)由于珠Ⅰ坳陷的隔擋作用，隆起區(qū)形成了淺水、溫暖、遠(yuǎn)離碎屑物源的清水環(huán)境［16］，廣泛發(fā)育了碳酸鹽巖臺(tái)地（圖1，圖2），并在臺(tái)地中西部發(fā)育了大規(guī)模的生物礁和生物碎屑灘（圖1）。

圖1 珠江口盆地東沙隆起早中新世中晚期沉積環(huán)境與臺(tái)緣帶分布

1.2 臺(tái)緣帶的識(shí)別

碳酸鹽巖臺(tái)緣帶，顧名思義，是指碳酸鹽巖臺(tái)地的邊緣。 臺(tái)緣帶面臨廣海，但水體相對(duì)較淺，水動(dòng)力條件強(qiáng)，能夠?yàn)樯锏纳L(zhǎng)發(fā)育提供足夠養(yǎng)分，并將灰泥帶走，有利于生物大量繁盛及碳酸鹽巖的快速沉積。臺(tái)緣帶向海一側(cè)過渡成陸棚或盆地相，由于陸棚或盆地為欠補(bǔ)償?shù)某练e環(huán)境，故沉積速度慢，地層厚度薄。而從臺(tái)緣斜坡往臺(tái)地方向，則可見到上覆碎屑巖地層（臺(tái)緣帶對(duì)應(yīng)的強(qiáng)波組之上） 厚度急劇變薄，且存在明顯的地層上超現(xiàn)象（圖3）。由此，可根據(jù)沉積相連井對(duì)比剖面、地震剖面等資料，分析目的層地層厚度與沉積充填的空間差異，進(jìn)而可識(shí)別出碳酸鹽巖臺(tái)緣帶。

沉積相連井對(duì)比剖面是揭示臺(tái)緣帶存在的最直接表現(xiàn)形式。由碳酸鹽巖臺(tái)地向陸棚或盆地的過渡，通常表現(xiàn)為由高能相帶向低能相帶的轉(zhuǎn)換，在連井剖面上由臺(tái)地內(nèi)大套厚層碳酸鹽巖逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榕_(tái)緣帶生物礁灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r，在斜坡部位轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗷規(guī)r或泥巖，地層厚度也隨之變薄。 H1井至L4井的連井剖面（圖4）表明，早中新世早期，研究區(qū)主要接受了一套碎屑巖濱岸沉積（珠江組下段），隨著海平面上升，東沙隆起逐漸淹沒于水下，早中新世中晚期形成了分布廣泛的碳酸鹽巖臺(tái)地（珠江組上段）。

臺(tái)地發(fā)育早期，臺(tái)緣帶位于H4井以西一帶。H4井鉆遇大套厚層的生物碎屑灘沉積，巖性主要為生物碎屑灰?guī)r，局部夾泥晶藻灰?guī)r；測(cè)井響應(yīng)上，GR曲線呈低值平直狀，聲波曲線呈低幅鋸齒狀。 西北側(cè)的H1井鉆遇碎屑巖陸棚的大套厚層泥巖夾薄層粉砂巖沉積。

臺(tái)地發(fā)育中晚期，隨著海平面的進(jìn)一步上升，臺(tái)地邊緣向東遷移至L2 井一帶。 L2 井鉆遇了大套厚層的臺(tái)緣礁灰?guī)r，巖性為泥晶珊瑚藻灰?guī)r、珊瑚藻-珊瑚灰?guī)r，局部夾碎屑狀泥晶生物碎屑灰?guī)r；測(cè)井響應(yīng)上，GR 曲線呈低值平直狀，聲波曲線呈箱狀起伏，值較低。 L2 井西側(cè)的H4 井則演變?yōu)殛懪锵嗌澳鄮r沉積，L2 井以東為厚層的臺(tái)地內(nèi)礁灘相與灘間海沉積（圖4）。

圖2 珠江口盆地東部新生界地層綜合柱狀圖

與鉆井分析相對(duì)應(yīng)，臺(tái)緣帶在地震剖面上存在著明顯的地層結(jié)構(gòu)與沉積充填標(biāo)志（圖3）：臺(tái)緣帶向海方向?yàn)殛懪锍练e，表現(xiàn)為地層埋深迅速增大,地層厚度隨之減??； 臺(tái)緣斜坡部位可見多期次向臺(tái)地方向的地層上超，為超覆密集帶；臺(tái)地邊緣的生物礁、生物碎屑灘的地震反射（強(qiáng)振幅波組）明顯區(qū)別于斜坡及陸棚的泥質(zhì)沉積。 早中新世碳酸鹽巖臺(tái)緣帶在東沙隆起中南部穩(wěn)定存在，從隆起中南部的北西—南東向地震剖面上（圖3）可清晰地識(shí)別出兩期臺(tái)緣帶：早期臺(tái)緣帶位于東沙隆起與惠州凹陷鄰接部位，可見臺(tái)緣生物礁的丘狀反射，往臺(tái)地方向過渡為生物碎屑灘的席狀亞平行中強(qiáng)振幅中等連續(xù)反射，向海一側(cè)為陸棚相碎屑巖的席狀平行強(qiáng)振幅連續(xù)反射，斜坡附近可見明顯的地層上超；晚期隨著海平面進(jìn)一步上升，臺(tái)緣帶向東遷移至L3礁體一帶。

2 臺(tái)緣帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

通過對(duì)研究區(qū)內(nèi)珠江組灰?guī)r段的單井以及連井的沉積相分析，本文結(jié)合精細(xì)地震相解釋，明確了珠江組沉積中晚期的沉積環(huán)境與臺(tái)緣帶的平面分布（圖1）。受控于東沙隆起東北高、西南低的古地貌，海水自西南向東北侵入，臺(tái)地分布于隆起的中西部，臺(tái)緣帶圍繞臺(tái)地呈環(huán)帶狀分布： 南部近北西向分布于L7井至H6井一帶，西部北東向展布于H4井一帶，北部近東西向分布于F1井以北一帶。 根據(jù)斜坡形態(tài)與沉積充填特點(diǎn)，可把臺(tái)緣帶進(jìn)一步劃分為四個(gè)區(qū)段（圖1，表1，圖5）。

圖3 東沙隆起區(qū)域地震剖面及珠江組上段碳酸鹽巖臺(tái)地

圖4 東沙隆起珠江組沉積相連井對(duì)比剖面

表1 東沙隆起早中新世臺(tái)緣帶四個(gè)區(qū)段的特征對(duì)比

圖5 東沙隆起臺(tái)緣帶不同區(qū)段結(jié)構(gòu)與充填特征

臺(tái)緣帶東南段 位于白云凹陷與東沙隆起的過渡帶（圖1）。 斜坡表現(xiàn)為大型、均一斜率的陡坡，橫向?qū)挾却?、地?shì)陡，最寬可達(dá)7 km，地形高差達(dá)1 200 m（表1），斜坡部位可見多期次地層超覆（圖5a）。 斜坡頂部發(fā)育臺(tái)緣礁灘相：向斜坡一側(cè)見丘形體，內(nèi)部以雜亂—弱振幅充填為主，為生物礁沉積，規(guī)模較大，橫向?qū)捈s5 km，厚度約170 m（表1），呈兩翼不對(duì)稱丘狀，頂部較平；丘形體東側(cè)主要為席狀亞平行中振幅中頻中等連續(xù)反射，可見小型丘形體，主要為臺(tái)緣灘沉積（圖5a）。

臺(tái)緣帶中南段 位于東沙隆起中南部，東起L6井以西，西至L1井以西（圖1）。 斜坡表現(xiàn)為受單條或多條繼承性斷層控制的斷坡，寬度約2 km，地形高差為180 m（表1），規(guī)模相對(duì)較小。臺(tái)緣礁發(fā)育于斷層上升盤，礁體呈丘狀，兩翼不對(duì)稱，坡折下傾方向較陡，丘形體內(nèi)部為一套雜亂—弱振幅反射（圖5b）；臺(tái)緣礁規(guī)模較大，礁體寬8.1 km，高約420 m（表1）。 向臺(tái)地一側(cè)過渡為席狀平行中強(qiáng)振幅中頻連續(xù)反射，為灘間海沉積；向海一側(cè)則發(fā)育礁前塌積，地震響應(yīng)為楔形雜亂充填（圖5b）。

臺(tái)緣帶西段 位于東沙隆起西部H6井以東至H4井之間（圖1）。斜坡表現(xiàn)為繼承性的地貌傾斜，寬度變窄，約1.2km，坡度較緩，高差減小至120m（表1）。 臺(tái)緣帶主要發(fā)育生物礁和生物碎屑灘，生物礁外形呈低幅丘狀（圖5c），規(guī)模較小，礁體寬1.3km，高約130m（表1），礁體向臺(tái)地一側(cè)分布有較廣的生物碎屑灘。

臺(tái)緣帶北段 位于東沙隆起中北部，西起H1井以東，東至潮汕坳陷（圖1）。 斜坡規(guī)模較小，寬約1.1 km，高差140 m（表1）。 該段早中新世處于背風(fēng)帶，生物礁相對(duì)不發(fā)育，僅西部臨近惠州凹陷一帶發(fā)育臺(tái)緣灘，地震響應(yīng)為席狀亞平行中強(qiáng)振幅中頻中等連續(xù)反射（圖5d）。

從早中新世臺(tái)緣帶的斜坡形態(tài)看，東南段斜坡寬和陡，最大寬度達(dá)7 km，地形高差達(dá)1 200 m，往西，斜坡規(guī)模減小，橫向?qū)挾炔粩嘧冋匦我仓饾u變緩，西段斜坡寬約1.2 km，高差僅為120 m。 受古地貌與海侵的影響，沿臺(tái)緣帶生物礁灘的發(fā)育程度存在差異：東南段、中南段生物礁灘發(fā)育，生物礁呈串珠狀分布，大小不一；西段發(fā)育中小規(guī)模的生物礁和較大規(guī)模的生物碎屑灘；北段處于背風(fēng)面，水動(dòng)力條件較弱，礁灘相對(duì)不發(fā)育。

3 臺(tái)緣帶的勘探方向

碳酸鹽巖臺(tái)緣帶在東沙隆起油氣勘探中具有重要意義，已發(fā)現(xiàn)多個(gè)生物礁油氣田或含油氣構(gòu)造。考慮到烴源條件（與周緣生烴凹陷的距離）、輸導(dǎo)條件（溝通烴源巖與礁灘體的珠海組—珠江組下段濱岸砂體的發(fā)育程度）的差異，臺(tái)緣帶不同區(qū)段的油氣成藏條件有所不同。

臺(tái)緣帶中南段及西段是勘探重點(diǎn)，目前已發(fā)現(xiàn)L2、L3等多個(gè)油氣田或含油氣構(gòu)造，主力含油層系為珠江組上段的生物礁灘灰?guī)r。 油源分析表明，L3油田的油氣來源于惠州凹陷文昌組，原油含有豐富的C304-甲基甾烷，雙杜松烷化合物的含量普遍很低，Pr/Ph值一般小于3，與惠州凹陷文昌組烴源巖特征［17］一致。 惠州凹陷文昌組以深湖—半深湖相沉積為主，最大厚度達(dá)2 400 m，有機(jī)質(zhì)豐度高，有機(jī)碳含量平均為2.35%，S1+S2平均為11.81 mg/g，HI平均可達(dá)329 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1型，是凹陷主要的烴源巖［17］。 輸導(dǎo)與運(yùn)移條件研究表明，早中新世晚期—中中新世，惠州凹陷內(nèi)的斷層活動(dòng)微弱或不活動(dòng)，文昌組烴源巖生成的油氣以側(cè)向運(yùn)移為主，在由珠海組—珠江組下部濱岸砂巖組成的輸導(dǎo)層內(nèi)部穿越邊界斷層，向隆起上傾方向沿構(gòu)造脊運(yùn)移，并在合適的生物礁灘中聚集成藏［15］（圖6，圖7a)。 從勘探成效上看，臺(tái)緣帶中南段已發(fā)現(xiàn)多個(gè)油氣田或含油氣構(gòu)造，說明油氣來源充足；同時(shí)，在位于構(gòu)造脊方向上的圈閉中所鉆的井均獲得油氣發(fā)現(xiàn)，如L1、L3、L4等，這表明構(gòu)造脊是一個(gè)關(guān)鍵要素。 因此，中南段下一步勘探應(yīng)圍繞構(gòu)造脊附近的生物礁灘體展開。

臺(tái)緣帶西段礁灘體目前尚未獲得商業(yè)油氣發(fā)現(xiàn)。 H4井為油氣層井，鉆遇了大套厚層生物碎屑灰?guī)r，儲(chǔ)層粒間孔隙發(fā)育，物性好，但由于所鉆圈閉規(guī)模不大，故未形成商業(yè)規(guī)模。綜合分析看，臺(tái)緣帶西段鄰近惠州凹陷，油氣來源較充足，也是油氣運(yùn)移的有利指向區(qū)（圖6），捕獲油氣的幾率大，因此，西段的生物礁灘構(gòu)造-巖性復(fù)合圈閉應(yīng)是下一步的勘探重點(diǎn)。

圖6 東沙隆起中部珠江組上段底面時(shí)間構(gòu)造圖與構(gòu)造脊分布

臺(tái)緣帶東南段處于白云凹陷與東沙隆起結(jié)合帶，礁灘儲(chǔ)層發(fā)育，同時(shí)鄰近富生烴凹陷——白云凹陷［18］，捕獲油氣的幾率大，但從目前的勘探結(jié)果來看，L6、L7兩口探井均為干井，無油氣顯示。 白云凹陷的烴源巖為文昌組與恩平組，恩平組是主力烴源巖，包括煤系三角洲與海相泥巖兩種類型，凹陷東北部主要發(fā)育海相泥質(zhì)烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2—Ⅲ型，有機(jī)碳含量平均1.0%～1.5%，HI平均280 mg/g［19］。從輸導(dǎo)與油氣運(yùn)移條件分析，在白云凹陷東北部，向西面的番禺低隆起一側(cè)是油氣運(yùn)移的主要方向，珠海組、珠江組沉積的早期發(fā)育三角洲砂巖，并存在油源斷裂，這為油氣運(yùn)移提供了有利通道（圖7b）；東沙隆起一側(cè)，珠海組、珠江組沉積時(shí)期水體較深，以泥質(zhì)沉積為主，白云凹陷與東沙隆起結(jié)合帶雖有濱岸相砂巖發(fā)育，但分布局限，加上斷裂不發(fā)育，難以有效溝通烴源巖與上部的生物礁儲(chǔ)層，這些因素阻礙了油氣向東沙隆起運(yùn)移。 L6井在珠江組上段鉆遇大套厚層礁灰?guī)r，儲(chǔ)集物性好，孔隙度20%～30%，滲透率大于100×10-3μm2，所鉆圈閉落實(shí)可靠，綜合分析認(rèn)為，L6井的無油氣顯示與缺乏油氣的有效運(yùn)移有關(guān)。 因此，臺(tái)緣帶東南段的油氣勘探存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

臺(tái)緣帶北段生物礁相對(duì)不發(fā)育，與惠州凹陷鄰接部位發(fā)育有一定規(guī)模的生物碎屑灘，應(yīng)具有一定的勘探潛力。 F1井在珠江組上段鉆遇厚層礁灘灰?guī)r，在下段鉆遇厚層三角洲相砂巖。 F1井為油氣顯示井，推斷這與該井點(diǎn)所在位置距離構(gòu)造脊較遠(yuǎn)、且不在油氣運(yùn)移的主要路徑上有關(guān)。因此，臺(tái)緣帶北段的油氣勘探需要圍繞構(gòu)造脊展開。

圖7 東沙隆起中部珠江組生物礁灘油氣成藏模式

4 結(jié) 論

（1）基于鉆井、地震資料分析，珠江口盆地東沙隆起早中新世臺(tái)緣帶沿L7井、H6井及F1井一帶呈環(huán)帶狀分布。根據(jù)斜坡結(jié)構(gòu)與沉積充填的差異，臺(tái)緣帶可以劃分為四個(gè)區(qū)段，由東南段向北段，斜坡寬度、高差逐漸變小，臺(tái)緣礁灘集中發(fā)育在東南段、中南段和西段，北段礁灘規(guī)模較小乃至不發(fā)育。

（2）臺(tái)緣帶中南段、西段油氣成藏條件好，位于構(gòu)造脊附近的礁灘中所形成的構(gòu)造-巖性復(fù)合圈閉是有利勘探目標(biāo)； 臺(tái)緣帶東南段由于缺乏有利的輸導(dǎo)體，存在一定勘探風(fēng)險(xiǎn)；臺(tái)緣帶北段與惠州凹陷鄰接部位發(fā)育一定規(guī)模的生物碎屑灘，具有一定的勘探潛力。

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