三水盆地古近系構(gòu)造演化與層序地層特征

唐鑫萍

（中國(guó)石油大港油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，天津300280）

層序地層學(xué)在地震地層學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，它研究的是有成因聯(lián)系的、具旋回性年代地層格架內(nèi)的、以侵蝕面或無(wú)沉積作用面為界的巖石關(guān)系[1]。前人通過(guò)大量的研究，形成了適用于中國(guó)陸相含油氣盆地的層序地層研究方法，一是在大量盆地演化研究的基礎(chǔ)上，將盆地旋回作為劃分二級(jí)層序的重要依據(jù)[2]；二是充分考慮陸相盆地構(gòu)造演化的復(fù)雜性，總結(jié)了盆地旋回內(nèi)部次級(jí)構(gòu)造旋回與三級(jí)層序的響應(yīng)關(guān)系；三是與各個(gè)油田勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐相結(jié)合，成功地在層序格架內(nèi)尋找了有利的生儲(chǔ)蓋組合[3]。

三水盆地自20世紀(jì)60年代開(kāi)始勘探以來(lái)，取得很多油氣勘探的進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了常規(guī)砂巖油氣、致密油氣、頁(yè)巖油氣等多個(gè)勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域[4-6]。目前該區(qū)層序地層研究還比較少，一定程度上制約了研究人員對(duì)于盆地構(gòu)造—沉積演化的認(rèn)識(shí)。因此，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，開(kāi)展構(gòu)造演化與層序地層專項(xiàng)研究。

1 地質(zhì)背景

三水盆地處于廣東省中部，北起清遠(yuǎn)市，南至佛山市，西抵肇慶市，東至廣州市，面積為3375km2。盆地構(gòu)造位置處于華南大陸南緣，形成于晚白堊世華南大陸的伸展作用與破裂作用[7-8]。在古生界—中生界海相碳酸鹽巖基底之上，盆地沉積了白堊系—古近系陸相地層（圖1）。古近系布心組發(fā)育優(yōu)質(zhì)的暗色泥巖烴源巖，是整個(gè)盆地主要的油氣來(lái)源，使得古近系成為盆地油氣地質(zhì)研究的重點(diǎn)層系。

2 構(gòu)造演化特征

受太平洋板塊、歐亞板塊在中生代以來(lái)多期次的復(fù)雜構(gòu)造演化的影響，三水盆地先后經(jīng)歷了燕山期—喜山期以來(lái)的左旋壓扭、右旋張扭和右旋走滑—伸展等3個(gè)構(gòu)造幕次，分別形成了裂陷早期、裂陷中期、裂陷晚期等3個(gè)盆地演化階段。白堊紀(jì)處于裂陷早期階段；古近紀(jì)處于裂陷中期與裂陷晚期，其沉積地層記錄了盆地?cái)U(kuò)張到最后萎縮的過(guò)程。

在構(gòu)造背景分析基礎(chǔ)上，采用平衡剖面解析的方法，劃分了古近紀(jì)成盆階段（圖2）。其中裂陷中期可分為穩(wěn)定斷坳、斷陷擴(kuò)張、坳陷收縮3個(gè)成盆階段，裂陷晚期對(duì)應(yīng)坳陷萎縮1個(gè)成盆階段。

（1）穩(wěn)定斷坳（布心組一段沉積時(shí)期）。經(jīng)歷白堊紀(jì)的裂陷早期階段后，盆地區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以負(fù)向運(yùn)動(dòng)為主，進(jìn)入穩(wěn)定下沉階段。隨著基底的沉降，到布心組一段沉積晚期，原盆地南北兩個(gè)坳陷已連通（圖2）。

（2）斷陷擴(kuò)張（布心組二段—布心組三段沉積時(shí)期）。布心組二段沉積時(shí)期，盆地沉降幅度最大，沉積范圍最大，是盆地發(fā)育的最強(qiáng)盛時(shí)期，發(fā)育半深—深湖相暗色泥巖。

到布心組三段沉積時(shí)，由于喜山運(yùn)動(dòng)一幕的影響，地層局部抬升。有局部的剝蝕和不整合現(xiàn)象，水體變淺，主要為淺湖相的沉積。

（3）坳陷收縮（西布組沉積時(shí)期）。西布組基本繼承了布心組三段的沉積特征，沒(méi)有太大的構(gòu)造變動(dòng)。但由于盆地受張扭作用，形成走滑斷裂系，使得斷層上升盤(pán)沉積薄，下降盤(pán)沉積厚。

（4）坳陷萎縮（華涌組沉積時(shí)期）。華涌組沉積時(shí)期是三水盆地發(fā)展演化的晚期，褶皺運(yùn)動(dòng)頻繁，派生的斷層急劇增多。期間火山活動(dòng)頻繁，以上升運(yùn)動(dòng)占優(yōu)勢(shì)，地層剝蝕作用嚴(yán)重。

圖2 三水盆地SW-NE向平衡剖面分析圖

華涌組沉積之后，三水盆地隨廣東陸地大幅隆起，盆地沒(méi)有接受新近系沉積。之后，在第四紀(jì)沉積了20～50m的粘土、砂礫層。

3 古近系層序地層

鑒于盆地演化對(duì)于地層沉積的宏觀控制作用，依據(jù)3個(gè)構(gòu)造幕次形成的3個(gè)盆地演化階段，將三水盆地白堊—古近地層劃分為3個(gè)二級(jí)層序。其中古近系地層發(fā)育2 個(gè)二級(jí)層序：分別是盆地裂陷中期形成的TSQ1，形成了布心組—西布組地層；盆地裂陷晚期形成的TSQ2，形成了華涌組地層。

本次研究采用經(jīng)典層序地層學(xué)理論為劃分依據(jù)，將層序進(jìn)行三分：即分為低水位體系域（LST）、湖擴(kuò)體系域（EST）、高水位體系域（HST）[1]。LST 多為加積式準(zhǔn)層序組，測(cè)井響應(yīng)特征表現(xiàn)為箱形—鐘形復(fù)合形；EST多為退積式準(zhǔn)層序組，其測(cè)井曲線比較平直，以泥巖為主；LST多為進(jìn)積式準(zhǔn)層序組，自然伽馬曲線多呈漏斗形。河流相沉積一般屬于高水位體系域（HST）沉積。

在構(gòu)造演化與成盆階段劃分的基礎(chǔ)上，結(jié)合沉積旋回、巖相旋回、測(cè)井曲線特征，將三水盆地古近系地層從下至上分為四個(gè)三級(jí)層序。SQ1 對(duì)應(yīng)布心組一段—布心組二段；SQ2對(duì)應(yīng)布三段—西布組一段，SQ3對(duì)應(yīng)西布組二段；SQ4對(duì)應(yīng)華涌組（圖3）。

圖3 三水盆地古近系層序地層劃分柱狀圖

（1）SQ1（布心組一段—布心組二段）。在右旋張扭應(yīng)力作用下，該時(shí)期處于裂陷中期，對(duì)應(yīng)穩(wěn)定斷坳成盆階段、斷陷擴(kuò)張成盆階段的早期。其水體較深，發(fā)育了大套的暗色泥巖，夾薄層的粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等，主要為半深湖、深湖的沉積環(huán)境，沉積了三水盆地主要的烴源巖。

布心組一段為L(zhǎng)ST。從布心組一段底部的濱湖—河流沉積開(kāi)始，發(fā)育淺灰、淺棕色礫巖、砂礫巖，夾紫紅色粉砂質(zhì)泥巖。向上為布心組一段中上部的淺湖、局部半封閉咸化湖的沉積，為一套雜色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，局部含泥灰?guī)r、藻屑灰?guī)r及膏泥巖等，常見(jiàn)石膏薄層和團(tuán)塊。

布心組二段中下部為EST，布心組二段頂部為HST。整個(gè)布心組二段為一套半深湖相暗色沉積，為灰黑色泥巖，夾少量粉砂巖。邊緣地帶有較多碳酸鹽灘坪環(huán)境的碳酸鹽巖。

（2）SQ2（布三段—西布組一段）。在右旋張扭應(yīng)力持續(xù)作用下，該時(shí)期處于裂陷中期的斷陷擴(kuò)張成盆階段的中后期、以及坳陷收縮階段的早期。

布三段下部為L(zhǎng)ST，布三段中部—上部為EST；布心組三段為一套以三角洲—淺湖沉積為主的深灰色泥巖夾灰色泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖，該段上部發(fā)育含膏泥巖，局部為膏鹽、巖鹽層。

西布組一段為HST，西布組一段是一套由濱湖過(guò)渡至三角洲、乃至局部河流環(huán)境的砂泥巖沉積。主要為灰白色、紫灰色砂巖與棕色灰質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖互層。

SQ1與SQ2組成了三水盆地最完整的粗—細(xì)—粗的沉積旋回，賦存了盆地內(nèi)最主要的生儲(chǔ)蓋組合。即布心組一段—布心組二段作為生油巖、布三段下部作為儲(chǔ)層、布三中上部作為蓋層。

（3）SQ3（西布組二段）。該時(shí)期處于裂陷中期的晚期、亦是坳陷收縮成盆階段的晚期。湖盆逐漸萎縮，發(fā)育HST 的河流相相沉積。西布組二段為河流相灰白色礫巖，含礫砂巖、砂巖、棕色粉砂巖、泥巖，少量深灰色泥巖所組成。

（4）SQ4（華涌組）。該時(shí)期處于裂陷晚期，對(duì)應(yīng)成盆階段的坳陷萎縮期。湖盆完全被填平，演化成河流—火山沉積體系。發(fā)育HST 的河流相沉積。以粗碎屑沉積為特征，主要為灰白或棕色礫巖、砂礫巖、含礫粗砂巖，夾雜色泥巖。內(nèi)部發(fā)育多套火山巖?；鹕介g歇噴發(fā)的河流環(huán)境沉積反映湖盆發(fā)展晚期。

4 結(jié)論

研究取得了以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）三水盆地古近紀(jì)經(jīng)歷了右旋張扭和右旋走滑—伸展2 個(gè)構(gòu)造幕次，形成了裂陷中期、裂陷晚期2個(gè)裂陷期次，分別形成了裂陷中期的TSQ1、裂陷晚期的TSQ2兩個(gè)二級(jí)層序。

（2）古近紀(jì)分為穩(wěn)定斷坳、斷陷擴(kuò)張、坳陷收縮、坳陷萎縮4個(gè)成盆階段，結(jié)合沉積旋回、巖相旋回，將三水盆地古近系地層從下至上分為4個(gè)三級(jí)層序；SQ1對(duì)應(yīng)布心組一段—布心組二段；SQ2 對(duì)應(yīng)布三段—西布組一段；SQ3對(duì)應(yīng)西布組二段；SQ4對(duì)應(yīng)華涌組。

（3）SQ1與SQ2組處于裂陷中期，形成了三水盆地最完整的粗—細(xì)—粗的沉積旋回，賦存了盆地內(nèi)最主要的生儲(chǔ)蓋組合；SQ3與SQ4處于裂陷中—晚期，對(duì)應(yīng)成盆階段的坳陷收縮—坳陷萎縮階段。