巴布亞盆地晚古生代—新生代構(gòu)造演化與油氣成藏條件

劉湘，郭建華，張琳婷，蔡文杰，許曉明，李杰，黎彩鳳，劉婉芬，張振

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巴布亞盆地晚古生代—新生代構(gòu)造演化與油氣成藏條件

劉湘1, 2，郭建華1, 2，張琳婷3，蔡文杰4，許曉明4，李杰1, 2，黎彩鳳1, 2，劉婉芬1, 2，張振1

(1. 中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長沙，410083；2. 中南大學(xué) 有色金屬成礦預(yù)測與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測教育部重點實驗室，湖南 長沙，410083；3. 華北理工大學(xué)，河北 唐山，600039；4. 中海油研究總院，北京，100028)

為了進一步系統(tǒng)研究巴布亞盆地構(gòu)造特征及演化史，分析其勘探遠景，通過對二維地震資料進行解釋，并結(jié)合地球化學(xué)特征，分析盆地構(gòu)造演化與油氣成藏條件的關(guān)系。分析構(gòu)造演化對盆地中、新生界主力烴源巖Imburu組、Koi-Iange組、Barikewa組及Magobu組和背斜圈閉與斷層圈閉兩大構(gòu)造圈閉發(fā)育的控制作用，在此基礎(chǔ)上提出古生新儲—垂向排烴—多期次成藏的成藏模式。研究結(jié)果表明：巴布亞盆地經(jīng)歷了陸內(nèi)裂谷階段、岡瓦納大陸裂解階段、珊瑚海擴張階段、美拉尼西亞島弧碰撞階段共4期多旋回的構(gòu)造演化階段。

澳大利亞板塊；巴布亞盆地；構(gòu)造演化史；烴源巖

巴布亞盆地位于巴布亞新幾內(nèi)亞和澳大利亞北部邊緣之間，整體延伸趨勢為北西—南東向，為陸上和近海盆地。盆地覆蓋面積超過6.0×105km2，包括新幾內(nèi)亞南部大部分區(qū)域、西巴布亞的東南部、巴布亞海灣和托雷斯海峽，盆地內(nèi)有多達6 km厚的中生代和新生代沉積物，油氣資源豐富[1]。HILL[2]認為澳大利亞北部邊緣構(gòu)造格局的形成是澳大利亞大陸與相鄰板塊運動所致；駱宗強等[3]認為由于巴布亞盆地北部處于澳大利亞板塊與太平洋板塊交界處，南部處于珊瑚海裂谷的肩部，復(fù)雜的構(gòu)造背景使得盆地東西部地區(qū)的構(gòu)造特征存在明顯的差異性。巴布亞盆地的油氣勘探工作始于20世紀20年代，目前已有鉆井186口，地震測線基本分布全區(qū)，測線密度從1 km×1 km至 8 km×15 km不等。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)2012年評價結(jié)果顯示，目前巴布亞盆地已發(fā)現(xiàn)油氣田38個，天然氣可采儲量為7.1×1011m3，原油可采儲量為1.5×108t，待發(fā)現(xiàn)天然氣資源量為1.0×1012m3，待發(fā)現(xiàn)原油3.1×108t。但由于該盆地地質(zhì)背景及油氣成藏保存條件復(fù)雜，造成勘探難度大，之前的研究主要集中在構(gòu)造演化上，未對構(gòu)造與成藏形成系統(tǒng)認識。為此，本文作者通過對巴布亞盆地晚古生代—新生代的構(gòu)造演化史進行分析，研究構(gòu)造演化對盆地?zé)N源巖、圈閉發(fā)育的控制作用，并總結(jié)成藏模式，以便為下一步勘探提供參考。

1 巴布亞盆地演化與形成特征

1.1 構(gòu)造特征

巴布亞盆地主要由9個二級構(gòu)造單元組成，分別為Papuan褶皺帶、Fly臺地、Aure活動構(gòu)造帶、Papuan活動帶、Moresby凹陷、Owen Stanley復(fù)雜構(gòu)造帶、Milne蛇綠巖帶、Papuan高地和東部高地(見圖1)。其中，Papuan褶皺帶、Fly臺地和Aure活動構(gòu)造帶為盆地的主體。Papuan褶皺帶主要以平臥褶皺和逆沖推覆構(gòu)造為主，其中前展式?jīng)_斷層推覆體上發(fā)育的大量逆掩斷層背斜是中生代主要的儲集層，如晚侏羅世—早白堊世的Toro組砂巖，粒度以細—中粒為主，埋藏深度為2.0~4.0 km，分選性和孔隙度較好，是一套良好的儲集層。已知的沉積巖有中生界邊緣海至廣海相碎屑巖、古近系至新近系下段的大陸架、盆地灰?guī)r和碎屑巖及新近系上段海相至陸相碎屑巖。Fly臺地位于巴布亞盆地西南部相對穩(wěn)定的地區(qū)，以平緩褶皺變形、輕度至中等塊斷和扭斷構(gòu)造為主；發(fā)育大量正斷層，以中生界碎屑巖、古新統(tǒng)—上新統(tǒng)碳酸鹽以及上新 統(tǒng)—更新統(tǒng)碎屑巖和火山巖為主。Aure活動構(gòu)造帶處于Fly臺地東部，其構(gòu)造類型與Papuan褶皺帶類似，但也有一些明顯差別，主要沉積巖有中生界細粒碎屑巖、古近系半深海石灰?guī)r和碎屑巖、中新統(tǒng)濁積巖及上新統(tǒng)—更新統(tǒng)海相至陸相碎屑巖[4?6]。

圖1 巴布亞盆地構(gòu)造單元分布(據(jù)文獻[2])

1.2 構(gòu)造樣式

巴布亞盆地的構(gòu)造樣式復(fù)雜多樣。分析圖1可知，斷裂活動強烈地帶主要集中在北部Papuan褶皺帶與Papuan活動帶的弧—陸碰撞帶和西南Fly臺地地區(qū)以及Aure活動構(gòu)造帶和Owen Stanley復(fù)雜構(gòu)造帶，這些斷層在平面上呈現(xiàn)雁式或平行排列，是劃分二級構(gòu)造單元的重要依據(jù)。在盆地內(nèi)部斷裂系統(tǒng)中，逆斷層主要分布在Papuan褶皺帶和Aure活動構(gòu)造帶，在Papuan褶皺帶逆斷層呈北西向，至Aure活動構(gòu)造帶轉(zhuǎn)為北北西向。這種斷裂系統(tǒng)在盆地內(nèi)部的分布規(guī)律反映了盆地東西部地區(qū)構(gòu)造環(huán)境和動力學(xué)背景的差異性，為深入研究盆地構(gòu)造演化與油氣成藏提供了基礎(chǔ)。本文通過綜合分析，同時結(jié)合地震資料解釋，將巴布亞盆地內(nèi)部主要的斷裂帶特征總結(jié)為以下幾點。

1) Papuan褶皺帶與Papuan活動帶的弧—陸碰撞帶。該斷裂帶北部受到來自太平洋板塊與澳大利亞板塊匯聚邊界俯沖帶的擠壓應(yīng)力作用，逆沖斷層發(fā)育，其中，Papuan活動帶北部以1條長約350 km的北西向左旋走滑斷層為邊界，以變質(zhì)沉積為主；Papuan褶皺帶與Papuan活動帶以1條長約400 km的北西向逆沖斷層為邊界，形成強烈沖斷帶，以中生代泥頁巖為滑脫面，形成以疊瓦式?jīng)_斷構(gòu)造(圖2)、前展式逆沖構(gòu)造以及早期正斷層的強烈反轉(zhuǎn)構(gòu)造為主的構(gòu)造樣式，往南是推覆體的鋒緣，延伸至Fly臺地北部邊界，沖斷褶皺變形有所減弱，規(guī)模逐漸減小。

T1—Darai組頂界；T2—Ieru組頂界；T3—Toro組頂界；T4—Imburu組頂界；F1—逆沖斷層；Tg—基底；F2—正斷層

2) Fly臺地地區(qū)。該區(qū)域是巴布亞盆地構(gòu)造運動相對穩(wěn)定的地帶，逆斷層主要發(fā)育在穩(wěn)定臺地北部與Papuan褶皺帶的邊界區(qū)域，走向與Papuan褶皺帶一致，大部分為北西向；Fly臺地中部的構(gòu)造樣式以反轉(zhuǎn)構(gòu)造為主。Fly臺地南部地區(qū)由于遠離擠壓應(yīng)力作用，晚白堊世珊瑚海擴張期發(fā)育的正斷層廣泛分布，斷層剖面組合形式主要以階梯式組合為主(見圖3)，斷面東傾，產(chǎn)狀平直且斷距較短。

3) Aure活動構(gòu)造帶和Owen Stanley復(fù)雜構(gòu)造帶。該區(qū)域是Papuan褶皺—沖斷帶的一部分，是Papuan褶皺帶在巴布亞盆地東部的延伸，在晚中新世受到北部俯沖綜合作用，形成大規(guī)模逆沖斷層和反轉(zhuǎn)斷層。斷裂系統(tǒng)與Papuan褶皺帶相似，但也有一些明顯區(qū)別。Aure活動構(gòu)造帶不發(fā)育大規(guī)模以泥巖為滑脫面的薄皮構(gòu)造，而被基底卷入型逆沖構(gòu)造取代。與Papuan褶皺帶相比，Aure活動構(gòu)造帶的范圍明顯變小，逆沖斷裂帶產(chǎn)狀更加陡直(見圖4)。從地震剖面上看，斷面西傾，上盤發(fā)育強烈的緊閉褶皺，其中T2界面是全盆地中1個廣泛的剝蝕界面，不僅是Ieru組的頂界，同時大致與白堊系頂界重合，作為中生界與新生界的分界面。

T1—Darai組頂界；T2—Ieru組頂界；T3—Toro組頂界；T4—Imburu組頂界；Tg—基底；F2—正斷層

TN2—上新統(tǒng)頂界；TN1—中新統(tǒng)頂界；T1—Darai組頂界；T2—Ieru組頂界；F1—逆沖斷層；Tg—基底；F2—正斷層

1.3 盆地構(gòu)造演化

COLE等[7]認為，巴布亞盆地南部的Fly臺地是澳大利亞陸殼的北部延伸部分，它保存了中生代和部分古生代的構(gòu)造。HILL等[8]認為，伴隨著晚漸新世—中新世的弧—陸碰撞，巴布亞盆地北部陸殼發(fā)生褶皺變形，逆沖斷層發(fā)育，形成巴布亞褶皺帶。HILL等[9]的研究表明，巴布亞盆地受控于太平洋板塊和澳大利亞板塊間的裂離與拼合，經(jīng)歷了裂谷、裂后和前陸盆地三大構(gòu)造演化階段。楊磊等[10]認為巴布亞盆地為澳大利亞板塊邊緣古生界花崗巖基底上發(fā)育的中生代和新生代弧后前陸盆地，在基底之上沉積了一套侏羅—白堊紀的碎屑巖和古近—新近紀的碳酸鹽巖。駱宗強等[3]通過二維構(gòu)造解釋，認為巴布亞盆地現(xiàn)今結(jié)構(gòu)—構(gòu)造存在明顯的東西部差異，盆地西部以薄皮構(gòu)造為主，在此基礎(chǔ)上形成大規(guī)模的沖斷—褶皺構(gòu)造；盆地東部則形成前陸盆地結(jié)構(gòu)，并將盆地構(gòu)造演化歸納為岡瓦納裂谷—裂后階段、珊瑚海裂谷—裂后階段、達賴弧后階段、前陸盆地階段。由此可見，前人對巴布亞盆地構(gòu)造演化的研究主要集中在巴布亞褶皺帶和Fly臺地，范圍比較局限，而且對構(gòu)造演化的表述不夠系統(tǒng)全面。本文在前人研究基礎(chǔ)上，結(jié)合地震資料解釋成果(見圖5)，將巴布亞盆地晚古生代—新生代構(gòu)造演化史系統(tǒng)總結(jié)為4個主要階段(見圖6)，即陸內(nèi)裂谷階段、岡瓦納大陸裂解階段、珊瑚海擴張階段、美拉尼西亞島弧碰撞階段，并分析了每個構(gòu)造演化階段對整個盆地的控制作用。

1) 陸內(nèi)裂谷階段(二疊紀—早三疊世)。在此時期，地殼活動比較活躍，各板塊間的相對運動加劇，勞亞大陸和岡瓦納大陸拼接形成聯(lián)合古大陸(泛大陸)，巴布亞盆地所在區(qū)域可能受滇緬馬蘇和羌塘擴張的影響，發(fā)育大量的半地塹，此時，盆地處于形成初期，與澳大利亞大陸連接在一起，構(gòu)造變形特征與澳大利亞西北陸架聯(lián)系緊密，盆地東部處于活動大陸邊緣，西部是岡瓦納大陸裂解期的克拉通地塊，東西部大致以塔斯曼線為分界線(圖6(a))。塔斯曼線是由北往南縱穿東部澳大利亞大陸的1條Z字型的線，開始形成于早寒武世，是劃分西部羅迪尼亞超級大陸裂解范圍的構(gòu)造縫合線，隨后沿著東部岡瓦納大陸邊界的造山帶增長[11]。分析表明，該時期地殼的構(gòu)造運動把巴布亞盆地劃分為多個沉積中心，盆地內(nèi)部地塹、半地塹大量發(fā)育，在塔斯曼造山帶，廣泛沉積了一套變質(zhì)巖，并推測該時期盆地沉積了一套潛在的烴源巖。

2) 岡瓦納大陸裂解階段(晚三疊世—早白堊世)。在早三疊世，岡瓦納大陸開始裂解，受其影響，盆地內(nèi)地塹式裂谷廣泛發(fā)育；從巴布亞盆地現(xiàn)今所處的構(gòu)造背景推測(圖6(b))，在中三疊世—晚三疊世，澳大利亞東北部新英格蘭造山帶西南向的俯沖可能沿著邊緣廣泛分布的火山島弧一直延伸到巴布亞島的北部邊界,該地區(qū)局部有花崗巖侵入[7]；在中侏羅世—早白堊世，隨著晚三疊世火山活動延續(xù)，部分島弧區(qū)域開始從澳大利亞板塊分離，在此背景下形成的隆起強烈影響了裂谷作用，巴布亞盆地在此期間為岡瓦納大陸裂后單元，盆地處于被動大陸邊緣，開始熱沉降，是盆地主要的烴源巖(Imburu組、Koi-Iange組、Barikewa組及Magobu組等)、儲層(Toro組、Magobu組等)、蓋層(Ieru組、Chim組泥巖等)的沉積時期。盆地東北部地區(qū)至澳大利亞東部沿線火山活動劇烈，表明該區(qū)域有新的俯沖事件發(fā)生，導(dǎo)致侏羅系洋殼沿海溝向大陸側(cè)形成增生楔[12?13]。

3) 珊瑚海擴張階段(晚白堊世—早中新世)。在晚白堊世，由于太平洋板塊向澳大利亞板塊的俯沖作用，斷裂開始沿著澳大利亞北部邊界發(fā)育，這導(dǎo)致陸殼邊緣分離出來的巖屑在盆地邊緣組合在一起；古新世巴布亞島開始與澳大利亞昆士蘭分離，沿著巴布亞島北部海岸線，使大陸邊緣盆地逐漸形成。南部地區(qū)由于臨近珊瑚海擴張作用強烈地帶(見圖6(c)和圖7)，抬升剝蝕了一部分晚古生代基底之上沉積的中生代地 層[14]。盆地Papuan褶皺帶—Fly臺地—Aure活動構(gòu)造帶的構(gòu)造演化史表明(圖5)：在古新統(tǒng)沉積之前，中生代地層厚度明顯大于上新統(tǒng)沉積之前的厚度，因為巴布亞盆地在接受古新統(tǒng)—中新統(tǒng)沉積之前，盆地正處于晚白堊世的珊瑚海擴張期，中生代地層遭受抬升剝蝕之后，才開始沉積古新統(tǒng)之后的地層，往北西向，抬升剝蝕作用減弱，盆地東部地區(qū)受珊瑚海擴張影響，擠壓變形強烈，中生代地層充填在基底之上，呈現(xiàn)殘洼充填分布。從盆地東部地震剖面(圖7)中可見明顯的上超特征，推斷該部位出現(xiàn)充填現(xiàn)象。在始新世時期，伴隨著珊瑚海擴張，盆地進入裂后熱沉降階段。雖然在盆地南部地區(qū)表現(xiàn)得尤為突出，但在盆地北部的Papuan活動帶和部分Papuan褶皺帶沉積了一套良好的灰?guī)r和碎屑。到漸新世，澳大利亞板塊繼續(xù)向北運動，導(dǎo)致巴布亞盆地邊緣臨近菲律賓—卡羅林海俯沖帶(圖6(c)。該區(qū)域的綜合俯沖作用[15]導(dǎo)致盆地再次隆升，遭受剝蝕，特別是盆地西部地區(qū)影響最大，幾乎缺失整套古近紀地層，東部地區(qū)則廣泛接受了新生代的沉積物。與中生代時期相比，該地區(qū)的沉積特點恰恰相反，即在呈殘洼分布的中生代地層之上覆蓋了巨厚的新生代沉積物。

4) 美拉尼西亞島弧碰撞階段(中新世中期—現(xiàn)今)。自中新世以來，由于澳大利亞板塊北部與美拉尼西亞島弧碰撞[8]，導(dǎo)致主要的板塊重組，處于澳大利亞西北大陸和古大洋俯沖帶之間的巴布亞盆地開始進入前陸盆地演化階段，盆地普遍接受了1.0~2.0 km厚的中新世碳酸鹽沉積物。盆地北部隨著所羅門海附近火山和島弧的活動，沉積了大量火山碎屑巖。在晚中新世，隨著盆地北部俯沖帶的活動，Papuan褶皺帶因強烈擠壓而變形、遭受剝蝕，基底沖斷層發(fā)育，形成逆沖推覆構(gòu)造一直持續(xù)至今(見圖2)。在此期間(見圖6(d))，盆地東西部地區(qū)呈現(xiàn)了截然不同的演化階段，西部地區(qū)受控于北部弧—陸碰撞的影響，以侏羅系底界為滑脫面，形成大規(guī)模逆沖推覆構(gòu)造，東部地區(qū)則以Aure活動構(gòu)造帶為中心，形成前陸盆地系統(tǒng)。

(a) Fly臺地—Papuan褶皺帶構(gòu)造演化剖面；(b) Fly臺地—Aure活動構(gòu)造帶構(gòu)造演化剖面

(a) 二疊紀—早三疊世；(b) 晚三疊世—早白堊世；(c) 晚白堊世—早中新世；(d) 中中新世—現(xiàn)今

TN2—上新統(tǒng)頂界；TN1—中新統(tǒng)頂界；T1—Darai組頂界；T2—Ieru組頂界；Tg—基底；F2—正斷層

2 構(gòu)造演化與油氣成藏條件

2.1 對烴源巖的控制

巴布亞盆地發(fā)育了中生界、新生界共2套主要烴源巖。中生界烴源巖主要發(fā)育在侏羅系，新生界烴源巖主要發(fā)育在新近系[16]。中生界烴源巖包括白堊系Ieru組和侏羅系Imburu組、Koi-Iange組、Barikewa組及Magobu組等，主要巖性為泥巖、頁巖、碳質(zhì)泥巖，烴源巖有效分布面積為1.26×105km2，主要分布于Fly臺地和Papuan褶皺帶(見圖8)，平均厚度為 350 m，主要為三角洲相、濱岸相、淺海陸棚相沉積。其中Fly臺地東部地區(qū)烴源巖沉積最厚，普遍厚度為500~1 000 m；Papuan褶皺帶烴源巖亦較發(fā)育，厚度為200~700 m；新生界烴源巖主要分布于Fly臺地東部及Moresby地槽，以新近系Orubadi組為主，灰色泥巖、灰色頁巖及少量頁巖砂巖互層，連續(xù)性強，厚度為200~2 100 m，平均厚度為900 m，有效分布面積約2.45×104km2(見圖8)。以Dibiri-1—Pasca C1—Orokolo-1井區(qū)附近烴源巖最為發(fā)育，為一套三角洲相、淺海陸棚相泥巖、頁巖、碳質(zhì)頁巖沉積，厚度為700~2 100 m，見表1。從表1可見：Dibiri-1井Orubadi組烴源巖累計厚度達2 151.0 m，占地層厚度的92.6%，烴源巖發(fā)育條件好；而在Dibiri-1井以西，烴源巖沉積相對較小，厚度為200~500 m。Moresby地槽因缺乏鉆井資料不能定量評價，但運用外推法與類比法可推測該區(qū)烴源巖沉積厚度較大。

根據(jù)前面構(gòu)造演化分析，裂谷作用和碰撞作用對盆地的形成產(chǎn)生了重要的影響。在岡瓦納大陸裂解階段，以裂谷作用強烈為主要特征，F(xiàn)ly臺地為主要沉降中心，處于淺海陸棚沉積環(huán)境，有利于烴源巖沉積，白堊系Ieru組和侏羅系Imburu組、Koi-Iange組、Barikewa組及Magobu組等盆地主力烴源巖沉積于該時期；自中新世以來，澳大利亞板塊北部與美拉尼西亞島弧的弧—陸碰撞加劇，盆地進入前陸盆地演化階段，普遍接受沉積，沉積了該時期較厚的Orubadi組烴源巖(見表2)。

根據(jù)表2中的烴源巖鏡質(zhì)體反射率(o)可以有效地分析其有機質(zhì)成熟度，由此可知：中生界烴源巖主要發(fā)育在Fly臺地，大部分處于低熟—成熟階段，少數(shù)到高成熟階段如Magobu組，o最高達2.6%，有機碳質(zhì)量分數(shù)((TOC))范圍為0.77%~6.62%，是一套很好的烴源巖；新生界烴源巖分布較局限，由于北部的弧—陸碰撞，導(dǎo)致新生界地層抬升剝蝕，該時期盆地東部沉積的碳酸鹽雖然(TOC)高，但由于其埋深淺，o＜0.4%，大部分處于未成熟階段。

Dibiri-1井地史模擬結(jié)果見圖9。分析圖9可知：該井區(qū)在白堊紀晚期以前為連續(xù)沉積，厚度達6.0 km；其后，上部地層遭剝蝕，至始新世晚期，共剝蝕3.7 km厚的沉積物，被剝蝕掉的沉積物為晚侏羅世至白堊紀的沉積物；在上升剝蝕時期(白堊紀晚期至始新世晚期)，剝蝕層段以下各沉積層深度變淺，但厚度不變；在始新世晚期，盆地又恢復(fù)下降，接受沉積，沉積的厚度遠遠小于先前剝蝕掉的沉積物厚度，不整合面以下地層沒有受到壓實作用的影響；在漸新世期間，既無沉積作用，又無剝蝕作用，為沉積間斷，在此期間，各層厚度不變，深度也不變；至漸新世末期，盆地又恢復(fù)下降，接受沉積，沉積的厚度等于先前剝蝕掉的沉積物厚度，不整合面以下地層基本沒有受到壓實作用的影響。

圖8 巴布亞盆地中生界—新生界烴源巖等厚圖

表1 巴布亞盆地?zé)N源巖厚度

表2 巴布亞盆地?zé)N源巖地球化學(xué)特征

注；(TOC)為有機碳質(zhì)量分數(shù)；1+2為生烴質(zhì)量分數(shù)；o為鏡質(zhì)體反射率。

圖9 Dibiri-1井埋藏史和熱史圖

該井區(qū)中—上侏羅統(tǒng)主力烴源巖在白堊紀早期進入早成熟階段，o范圍為0.5%~0.7%；在白堊紀中晚期，已全部進入成熟—高成熟階段，o范圍為0.7%~1.3%，部分烴源巖進入過成熟階段，o范圍大于1.3%；在上升剝蝕時期(白堊紀晚期至始新世晚期)與沉積間斷期(漸新世)，該井區(qū)主力烴源巖的成熟度變化不明顯；在漸新世末期至現(xiàn)今，盆地又恢復(fù)下降，接受沉積，該井區(qū)主力烴源巖全部進入過成熟階段，o范圍為1.3%~2.6%。

2.2 構(gòu)造演化對圈閉的控制

受多期構(gòu)造影響，Papuan褶皺帶和Aure活動構(gòu)造帶主要發(fā)育逆沖擠壓推覆褶皺，構(gòu)造樣式主要是基底卷入型和蓋層滑脫型；Fly臺地西部構(gòu)造不太發(fā)育，可能存在一些低幅斷塊構(gòu)造；盆地東部臺地邊緣發(fā)育生物礁及部分濁積體。在構(gòu)造演化控制下，盆地主要發(fā)育以下2類構(gòu)造圈閉(見表3)：

1) 背斜圈閉，為盆地主要的圈閉類型，其中Juha-1井、Hides-1井等圈閉與Papuan褶皺帶的逆沖推覆構(gòu)造活動有關(guān)，自晚白堊世以來，一直受到擠壓應(yīng)力影響，在此背景下形成的擠壓背斜圈閉是該區(qū)最有利的油氣聚集區(qū)； Elevala-1井、Stanley-1井等圈閉的形成受Fly臺地地區(qū)底辟拱升影響，在以廣泛分布的泥頁巖為塑性層與其上下的剛性灰?guī)r和基底組成的“三明治”式地層結(jié)構(gòu)上，發(fā)育底辟拱升背斜圈閉，Orubadi組厚度大，分布廣，為該區(qū)域主要的蓋層，Imburu組為局部蓋層。

2) 斷層圈閉，主要分布在Papuan褶皺帶及Fly臺地北部，其中Papuan褶皺帶受晚中新世盆地北部俯沖帶活動影響，因強烈擠壓而變形、遭受剝蝕，基底沖斷層發(fā)育，發(fā)育大量逆掩斷層，以斷層圈閉為 主，為油氣成藏提供了良好的先決條件；Ieru組多為泥巖，為該區(qū)域提供了良好的封蓋條件，局部蓋層為Toro組。

2.3 分布規(guī)律

從控制因素分析，控制本區(qū)中生界油氣分布和富集的重要因素為構(gòu)造圈閉與斷裂的共同作用，而控制本區(qū)新生界油氣分布和富集的重要因素為構(gòu)造與地層作用。Papuan褶皺帶和Aure活動構(gòu)造帶主要發(fā)育逆沖擠壓推覆褶皺，構(gòu)造樣式主要是基底卷入型和蓋層滑脫型；Fly臺地西部構(gòu)造不太發(fā)育，可能存在一些低幅斷塊構(gòu)造；盆地東部臺地邊緣新生界發(fā)育生物礁及部分濁積體。從已發(fā)現(xiàn)的油氣藏類型統(tǒng)計結(jié)果可 知[17?22]：盆地內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的油氣藏類型主要是構(gòu)造油氣藏(背斜油氣藏)(表3)，因此，巴布亞盆地中生界油氣藏分布受構(gòu)造控制明顯，大的油氣藏發(fā)現(xiàn)主要集中在Papuan褶皺帶及Aure活動構(gòu)造帶。該區(qū)帶圈閉條件好，烴源巖成熟度高，油氣富集，是盆地的勘探重點區(qū)。盆地新生界油氣藏分布受構(gòu)造與地層的共同控制，該時期形成的碳酸鹽巖生物礁油氣藏也具有較大潛力。

表3 巴布亞盆地構(gòu)造圈閉類型

根據(jù)以上綜合分析，將油氣成藏模式歸結(jié)為古生新儲—垂向排烴—多期次成藏，即本區(qū)中生界(Ieru組、Toro組、Imburu組等)油氣主要來自下部主力烴源區(qū)中、上侏羅統(tǒng)烴源巖(Barikewa組、Magobu組、Koi-Iange組等)，通過白堊紀中晚期長期生烴、排烴，沿不整合面及斷裂垂向運移至中生界Ieru組、Toro組等圈閉中，在白堊紀晚期、新近紀晚期聚集成藏；本區(qū)新生界(Darai組、Puri組等)油氣主要來自下部主力烴源區(qū)中、上侏羅統(tǒng)烴源巖，Orubadi組為主要蓋層，通過白堊紀中晚期長期生、排烴，沿不整合面及斷裂垂向運移至新生界Darai組、Puri組等生物礁與構(gòu)造圈閉中，在更新世中晚期聚集成藏，見圖10。

圖10 巴布亞盆地油氣成藏模式示意圖(根據(jù)Paua-1X井)

3 結(jié)論

1) 巴布亞盆地東西部構(gòu)造差異明顯，西部地區(qū)廣泛分布中生代地層，在東部地區(qū)中生代地層呈殘洼分布，巨厚的新生代沉積物覆蓋在中生代殘洼之上，自西向東，沉積中心發(fā)生遷移；縱向上，自北東向南西擠壓強度變?nèi)?，?gòu)造分帶明顯，以沖斷帶、褶皺帶為主，局部分布背斜、斷鼻、斷塊構(gòu)造等。

2) 巴布亞盆地經(jīng)過四期多旋回的構(gòu)造演化，即陸內(nèi)裂谷階段、岡瓦納大陸裂解階段、珊瑚海擴張階段、美拉尼西亞島弧碰撞階段，這使得盆地自晚古生代以來，沿塔斯曼造山帶東西兩側(cè)出現(xiàn)明顯的構(gòu)造差異，這一點明顯控制了盆地形態(tài)及含油氣系統(tǒng)，奠定了現(xiàn)今的構(gòu)造格局。

3) 構(gòu)造演化對該區(qū)油氣成藏條件有明顯的控制作用，首先多期的構(gòu)造運動控制烴源巖的發(fā)育，在盆地岡瓦納裂解階段，盆地大部分地區(qū)處于沉積中心，沉積了盆地的主力烴源巖Imburu組、Koi-Iange組、Barikewa組及Magobu組等；其次，在構(gòu)造演化的控制下，盆地主要發(fā)育了背斜圈閉和斷層圈閉，其中Papuan褶皺帶和Aure活動構(gòu)造帶發(fā)育的大量構(gòu)造圈閉是盆地的勘探重點?？偨Y(jié)出古生新儲－垂向排烴－多期次成藏的成藏模式，可為該區(qū)下一步勘探提供指導(dǎo)。

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(編輯 陳燦華)

Late Paleozoic—Cenozoic tectonic evolutions and hydrocarbon accumulation conditions of Papuan basin

LIU Xiang1, 2, GUO Jianhua1, 2, ZHANG Linting3, CAI Wenjie4, XU Xiaoming4, LI Jie1, 2, LI Caifeng1, 2, LIU Wanfen1, 2, ZHANG Zhen1

(1. School of Geosciences and Info-physics, Central South University, Changsha 410083, China; 2. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring of Ministry of Education, Central South University, Changsha 410083, China;3. North China University of Science and Technology, Tangshan 600039, China;4. CNOOC Research Center, Beijing 100028, China)

In order to research tectonic characteristics and evolutions and analyze the exploration prospect, the relationship between the tectonic evolution and hydrocarbon accumulation conditions was analyzed based on the interpretation of the 2D seismic data. The tectonic evolution of Papuan basin on the control action of the Mesozoic-Cenozoic hydrocarbon source rock, Imburu Fm, Koi-Iange Fm, Barikewa Fm and Magobu Fm and the tectonic traps of anticline and fault was analyzed. The patterns of hydrocarbon accumulation for generation were proposed from Mesozoic and accumulation in Cenozoic to vertical hydrocarbon expulsion and multiple accumulation. The results show that Papuan basin undergones tectonic evolution of four polycyclic tectonic evolution stages, i.e. intracontinental rift, gondwana continent dissociation, the Coral Sea expansion, Melanesia arc collision.

Australian plate; Papuan basin; tectonic evolution history; source rock

TE112

A

1672?7207(2018)01?0131?10

10.11817/j.issn.1672-7207.2018.01.018

2016?12?20；

2017?03?06

國家科技重大專項(2011ZX05030-002-005) (Project(2011ZX05030-002-005) supported by the Major Project of National Science and Technology)

郭建華，博士，教授，從事沉積學(xué)、儲層地質(zhì)學(xué)及層序地層學(xué)研究；E-mail: gjh796@csu.edu.cn