金 莉，楊松嶺，柯 嶺，駱宗強，孫翠娟

（中海油研究總院海外評價中心）

1 概 況

新西蘭沉積盆地發(fā)育，共有15個，主要位于北島和南島東西兩側的海上（圖1），總面積達75×104km2。新西蘭的油氣勘探最早始于上世紀初，勘探程度總體較低。近年來，天然氣的短缺促使新西蘭政府開始向國際公司開放油氣探采權，隨著勘探活動的增加，不斷有新的發(fā)現(xiàn)，在塔臘納基（Taranaki）盆地(圖1中的盆地2)發(fā)現(xiàn)了一批油氣田，且已投入開發(fā)，其它盆地目前尚無商業(yè)性突破［1-9］①Q(mào)uinn R K,Bache F,Barker D H N.Petroleum Prospectivity Evaluation of the Reinga,Northland,Deepwater Taranaki,Canterbury and Great South Basins［R］.2012.。為開拓新西蘭的勘探新機會，除塔臘納基盆地外，面積大、且有多處油氣顯示的南大盆地（Great South Basin）成為了重點關注的對象。

南大盆地位于新西蘭南島東南海域（圖1），面積約10.5×104km2，水深100～1 250m。盆地的勘探始于1969年，目前有二維地震近50000 km，2006年后采集的三維地震共6 163 km2，主要分布在中央坳陷和Pakaha隆起；共鉆8口探井，其中，1口井發(fā)現(xiàn)油氣，4口井見油氣顯示，3口井為干井。Kawau-1A井在Wickliffe組（上白堊統(tǒng)—古新統(tǒng)）的砂巖段試獲日產(chǎn)約19×104m3的凝析氣流，因受水深等因素影響，該氣藏尚不具備商業(yè)價值；Tara-1井則因機械故障而未能完成試井［3-9］。前人認為盆地內(nèi)多數(shù)鉆井的失利多與烴源巖不成熟、遠離生烴灶、油氣充注能力差等有關［3］，但具體對烴源巖的論述則比較籠統(tǒng)，對煤系烴源巖生烴機制的認識也有局限［3-5］，這些都制約了對南大盆地這種“有氣無田型”盆地的勘探潛力分析。

本文擬在盆地構造-沉積分析的基礎上，以源熱共控論［10-11］為指導——烴源巖和熱是生烴作用的兩個方面，烴源巖屬于內(nèi)因，熱是外因，內(nèi)因（烴源巖）是變化（生烴）的根據(jù)，外因（熱）是變化的條件，外因（熱）通過內(nèi)因（烴源巖）而發(fā)生作用（實現(xiàn)生烴）——并根據(jù)新收集到的鉆井、地震及實驗分析資料，來深入研究南大盆地的生烴潛力。

2 盆地構造-沉積特征

2.1 盆地構造

南大盆地的演化與新西蘭微地塊的形成、漂移與就位密切相關［12-15］。受區(qū)域地質演化控制，盆地基底由前寒武紀晚期至早古生代的片巖、硬砂巖、泥巖、石灰?guī)r和大理巖以及石炭紀至侏羅紀的硬砂巖和熔巖組成，蓋層由白堊紀—第四紀的沉積構成。就蓋層而言，盆地經(jīng)歷了裂谷期、拗陷期和大陸邊緣期三期構造演化，沉積了陸相、海陸過渡相及海相三套地層（圖2），形成了縱向上的三層結構（圖3）。

下層為裂谷期構造層（K2下部），在強烈的拉張作用下，基底卷入型斷層發(fā)育，斷層規(guī)模普遍較大，斷層平面上主要呈北東、東西向（圖1），斷面傾角大，盆地原型由一系列地塹、半地塹及地壘構成。中層為坳陷構造層（K2上部—E3下部），下部斷層明顯變少，上部斷層不發(fā)育。上層為大陸邊緣期構造層（E3上部—Q），盆地由拉張的環(huán)境轉為擠壓環(huán)境，局部構造發(fā)生反轉，褶皺發(fā)育（圖3）。根據(jù)盆地裂谷期構造層——上白堊統(tǒng)頂面的構造格局，可將盆地劃分為北部斜坡帶、中央坳陷、Pakaha隆起、東部次坳及南部斜坡帶等一級構造單元（圖1，圖3）。中央坳陷沉積厚度最大，超過11 000 m（包括局部的侏羅系）。

圖2 新西蘭南大盆地連井綜合地質剖面圖

圖3 新西蘭南大盆地區(qū)域地震地質解釋剖面(據(jù)文獻②，有修改)

2.2 盆地沉積充填

晚白堊世陸內(nèi)裂谷充填沉積（Hoiho群）發(fā)育（圖2），分布范圍受地塹或半地塹控制，地層厚度變化大。在地塹、半地塹中沉積了陸相的河流相—湖沼相地層，邊界斷層下降盤沉積了粗粒碎屑巖，在低洼部位為煤系沼澤、湖泊相沉積。自早至晚，湖泊相—沼澤相分布范圍有逐漸擴大的趨勢：早期，在盆地的北部和南部呈帶狀展布，中間被Pakaha隆起隔開；晚期，北部沼澤相沉積范圍逐漸擴大，沿湖周緣呈環(huán)帶狀分布，Hoiho群分布面積達5.5×104km2，厚度為100～2 000 m（圖4a），在盆地東翼逐漸萎縮。

進入拗陷期，由于海侵作用增強，在盆地東部發(fā)生海侵，海陸過渡相沉積（Pakaha群）發(fā)育（圖2，圖4b）。在盆地邊緣發(fā)育海岸平原相沼澤煤系地層（Taratu組），分布局限；向盆地內(nèi)部相變?yōu)闉I海相粉砂巖及陸架淺海相泥巖沉積（Wickliffe組）（圖2）。

始新世以來，隨著海退，在盆地西北大陸架沉積了一套進積型層序，巖性以砂巖為主，盆地中部以泥巖為主，東南部的隆起、斜坡帶則發(fā)育石灰?guī)r（圖2）。

圖4 新西蘭南大盆地晚白堊世—古新世巖相古地理及烴源巖厚度

3 “源熱共控”烴源巖生烴潛力

南大盆地發(fā)育Hoiho群、Taratu組煤系烴源巖和Wickliffe組海相泥頁巖三套烴源巖（圖2）③Gibbons M J,Jackson R G.A geochemical review of the Great South Basin (incorporating previously unreported data for Kawau-1 and Toroa-1).New Zealand Unpublished Openfile Petroleum Report,PR902,1980: 26,3 enclosures.［16-17］，其中，Hoiho群煤系烴源巖為主要烴源巖，Taratu組煤系烴源巖、Wickliffe組泥頁巖為次要烴源巖。這里從煤系烴源巖的生烴模式［18］入手來討論盆地的生烴潛力。

3.1 煤系烴源巖生烴模式

在生烴問題上，烴源巖是內(nèi)因，熱是外因，兩者的耦合決定了生烴潛力，這是“源熱共控論”的核心［10-11］。煤系烴源巖是生氣還是生油，既與自身物質組成有關，也與熱演化程度密切相關。據(jù)最新的煤系烴源巖模擬實驗結果，其生烴呈四階段模式［18］：Ro在0.7%以下為低成熟期，生成的是低熟油氣（如低熟油、生物氣）；Ro在0.7%～1.3%之間為成熟期，油氣兼生但以生油為主；Ro在1.3%～2.0%之間為高成熟期，油氣兼生但以生氣為主；Ro大于2.0%為過成熟期，此時還能生成大量的過成熟氣（干氣）（圖5）。據(jù)生烴潛力模擬實驗，在Ro大于2.0%時所生成的天然氣至少占總生氣量的30%以上，在Ro大于3.0%時還至少占總生氣量的20%以上［19］。不同盆地煤系烴源巖的生烴四階段的劃分方案及具體Ro值可能略有不同，但煤系烴源巖總體具有生油高峰早而生氣高峰晚、氣窗寬而油窗窄、生氣多而生油少這些共同的特征。

圖5 模擬實驗得到的煤系烴源巖產(chǎn)烴曲線［18］

3.2 Hoiho群煤系烴源巖

Hoiho群有6口井鉆遇，巖性主要為泥巖、碳質泥巖和少量煤。Toroa-1井揭示厚度241.5 m，有1層厚達20 m 的泥炭-煤層及2 層厚約1m 的薄煤層。Kawau-1A井揭示厚度442.5 m，泥巖發(fā)育，有多個泥炭-煤層，合計厚度近20 m。其它井鉆遇的Hoiho群厚度不等，受沉積相帶的控制，煤層薄且少。根據(jù)地震地質解釋，裂谷期發(fā)育的Hoiho群，其沉積范圍和厚度受斷陷結構的控制，面積為7.5×104km2，在中央坳陷，烴源巖最厚可達2 000 m（圖4a）。

Hoiho群煤系烴源巖的TOC值為0.05%～40.6%，總烴含量HC為（20～2 750）×10-6。其中: 碳質泥巖的TOC值為5.2%～40.6%（圖6a），均值18%，有機質豐度較高，氫指數(shù)HI為100～250 mg/g，HC為（1 265～1 635）×10-6，為中等—好烴源巖；泥巖的TOC值為0.5%～5.8%（圖6a），平均1.5%，HC為（20～2 140）×10-6，為中等—很好烴源巖。

Hoiho群烴源巖鏡質組反射率普遍較高，范圍為0.41%～1.68%（圖6a），受構造位置的影響，南部斜坡帶和Pakaha隆起的鉆井，實測Ro隨深度變化不明顯，這里參照中央坳陷的數(shù)據(jù)并按煤系烴源巖熱演化的四階段模式［18］，大致確定Ro=0.7%時相當于埋深3 500m，根據(jù)該生烴門限深度，估算Hoiho群頂面的成熟面積為14066km2，Hoiho群底面的成熟面積為25 369 km2；在Ro達到1.3%進入主力生氣階段，估算烴源巖生氣面積達4850km2，總體上具有較大的生烴潛力。

Kawau-1A井于Wickliffe組的砂巖段獲得日產(chǎn)約19×104m3的凝析氣，估計儲量約130×108m3，應主要來自Hoiho群煤系烴源巖。油源對比分析表明，Kawau-1A井上白堊統(tǒng)Kawau砂巖中的凝析油來源于裂谷期的Hoiho群煤系烴源巖，Toroa-1井中的油斑也來源于此③。

3.3 Taratu組煤系烴源巖

目前只有Tara-1井鉆遇Taratu烴源巖，巖性以煤、碳質泥巖為主，少量為泥巖。TOC值為1.76%～55.5%，HC為（1 385～1 880）×10-6，具有較強的生烴潛力。其中：煤及碳質泥巖的TOC值為6.4%～55.5%（圖6b），均值為21.12%，為好—很好烴源巖；泥巖的TOC值為1.76%～4.98%（圖6b），平均為3.25%，為好—很好烴源巖③。

圖6 新西蘭南大盆地上白堊統(tǒng)—古新統(tǒng)煤系烴源巖實測TOC及Ro值

該井實測Ro值為0.35%～0.78%，烴源巖大多處于低熟—成熟階段（圖6b）。以Ro=0.7%為生油門限計算，生烴門限在3 000 m。根據(jù)地震地質解釋估算，Taratu組底面成熟面積為495 km2，Taratu組烴源巖分布范圍較小，僅分布在盆地西側，在Tara-1井附近厚度最大。其中: 上白堊統(tǒng)Taratu組主要位于盆地西部，最大厚度達1 000 m，純煤層最厚達60 m；古新統(tǒng)Taratu組發(fā)育面積相對較大，地層最大厚度達460 m，純煤厚度達50 m（圖4b）。由于海岸沼澤相分布范圍有限，Taratu組成熟度較低，可能局部有生油潛力。

3.4 Wickliffe組海相泥巖烴源巖

Wickliffe組是與Taratu組同時異相的一套海相泥巖沉積，分布廣泛，地層厚度大，最厚處在Toroa-1井以東地區(qū)（圖2）。盆地內(nèi)8口鉆井均鉆遇Wickliffe組，巖性主要為石灰?guī)r、泥巖、灰質泥巖，少量碳質泥巖。烴源巖TOC值為0.05%～10.7%，HC為(10～1815)×10-6。其中:石灰?guī)rTOC值為0.6%～3.7%，均值為1.4%，HC為(125～1 815）×10-6，為中等—好烴源巖；泥巖的TOC值為0.3%～5.5%，均值為1.1%，HC為(10～1 700)×10-6，為中等—好烴源巖；灰質泥巖的TOC值為0.6%～1.4%，均值0.9%，HC為（15～85）×10-6，為較差—中等烴源巖。

Wickliffe組海相泥巖樣品的實測Ro為0.22%～1.15%。這套泥巖在盆地南部斜坡帶和東部次坳的上覆地層薄，整體埋藏淺（圖1，圖3），大部分處于未成熟—低熟階段；在中央坳陷埋深較大，可以達到成熟生油生氣階段。以前述Taratu組烴源巖生烴門限3 000 m計，Wickliffe組烴源巖成熟區(qū)多分布于中央坳陷，面積達25 855 km2。

4 類比與討論

新西蘭南大盆地與塔臘納基盆地以及澳大利亞的吉普斯蘭（Gippsland）盆地，在侏羅紀—白堊紀構造位置相鄰，具有相似的構造-沉積演化特點，均發(fā)育陸內(nèi)裂谷期陸相河流—湖沼相和拗陷期海陸過渡相，并且烴源巖熱演化程度相當。目前在勘探程度較高的塔臘納基盆地及吉普斯蘭盆地已找到裂谷期—拗陷期煤系地層所生成的大量煤型油氣［20］。南大盆地晚白堊世和古新世烴源巖TOC平均值大于2%，煤系烴源巖廣泛發(fā)育，尤其是Hoiho群Ro達到1.3%以上的區(qū)域面積有4 850 km2，應有很大的生氣潛力，足以形成商業(yè)性油氣藏［17］。

如果單從煤系烴源巖分布面積的角度，與中國南海的油氣勘探相類比，推測南大盆地Hoiho群是個巨大的生氣灶，研究區(qū)應能發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的天然氣藏。瓊東南盆地崖南凹陷西北部三角洲（含煤系烴源巖）面積只有200 km2，但在其周邊已發(fā)現(xiàn)了包括崖城13-1大氣田在內(nèi)的上千億立方米天然氣；珠江口盆地白云凹陷北坡煤系三角洲面積約4 000 km2，發(fā)現(xiàn)的天然氣已超過2 000×108m3［21］。

5 結 語

新西蘭南大盆地主要發(fā)育了晚白堊世—古新世三套烴源巖，即裂谷期Hoiho群陸相湖沼煤系烴源巖、拗陷期Taratu組海岸平原相—沼澤煤系烴源巖以及Wickliffe組海相泥巖。其中，中央坳陷的Hoiho群煤系烴源巖有機質豐度高、成熟體積大，非常值得探索。

［1］童曉光，關增淼.世界石油勘探開發(fā)圖集（亞洲太平洋地區(qū)分冊）［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001：243-265.

［2］李國玉，金之鈞.世界含油氣盆地圖集(下冊)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2005: 573-575.

［3］Cook R A,King P R.The Taranaki Basin: A summary of the hydrocarbon potential and geology with particular emphasis on onshore Taranaki［C］// Ministry of Energy.Petroleum Exploration in New Zealand News.Wellington，1987.

［4］Funnell R H,Allis R G.Hydrocarbon maturation potential of offshore Canterbury and Great South Basins［C］// Ministry of Economic Development.New Zealand Petroleum Conference Proceedings.Wellington，1996: 22-30.

［5］Killops S D,Cook R A，Sykes R.Petroleum potential and oilsource correlation in the Great South and Canterbury Basins［J］.New Zealand Journal of Geology and Geophysics，1997，40(4): 405-423.

［6］Pearson A R.The Great South Basin-Antrim International′s exploration strategy［C］// Ministry of Economic Development.New Zealand Petroleum Conference Proceedings.Wellington，1998: 123-139.

［7］Jillett D N.Diagenesis of the Late Cretaceous Kawau Sandstone,Great South Basin,New Zealand［C］// Ministry of Economic Development.New Zealand Petroleum Conference Proceedings.Wellington,2000: 334-345.

［8］Baillie P，Uruski C.Reassessment of the prospectivity of the New Zealand Cretaceous: Navigating with an Astrolabe［C］//Crown Minerals,Ministry of Commerce.New Zealand Petroleum Conference Proceedings，Publicity Unit.New Zealand，2004:1-11.

［9］Uruski C I.New Zealand′s deepwater frontier［J］.Marine and Petroleum Geology，2010，27(9): 2005-2026.

［10］張功成，朱偉林，米立軍，等.“源熱共控論”：來自南海海域油氣田“外油內(nèi)氣”環(huán)帶有序分布的新認識［J］.沉積學報，2010，28(5)：987-1005.

［11］張功成.源熱共控論［J］.石油學報，2012，33(5)：724-738.

［12］Sutherland R，King P，Wood R.Tectonic evolution of Cretaceous rift basins in South-Eastern Australia and New Zealand:Implications for exploration risk assessment［C］// PESA Eastern Australasian Basins Symposium.Melbourne，2001: 25-28.

［13］Collot J，Herzer R，Lafoy Y，et al.Mesozoic history of the Fairway-Aotea Basin: Implications for the early stages of Gondwana fragmentation［J］.Geochemistry，Geophysics，Geosystems.2009，10(12): doi: 10.1029/2009GC002612.

［14］Cook R A,Sutherland R,Zhu H,et al.Cretaceous-Cenozoic geology and petroleum systems of the Great South Basin,New Zealand［C］// Hutt L.Institute of Geological & Nuclear Sciences Monograph，20.New Zealand，1999: 188，2 enclosures.

［15］Crampton J，Laird M，Nicol A，et al.Palinspastic reconstructions of southeastern Marlborough，New Zealand,for Late Cretaceous to Eocene times［J］.New Zealand Journal of Geology and Geophysics，2003，46(2): 153-175.

［16］Schi?ler P，Rogers K，Sykes R，et al.Palynofacies,organic geochemistry and depositional environment of the Tartan Formation(Late Paleocene)，a potential source rock in the Great South Basin，New Zealand［J］.Marine and Petroleum Geology，2010，27(2): 351-369.

［17］Cook R A，Beggs J M.The exploration potential of the Great South Basin［C］//Ministry of Commerce.New Zealand Petroleum Conference: Proceedings.New Zealand.1990: 1，55-61.

［18］張功成，楊海長，陳瑩，等.白云凹陷——珠江口盆地深水區(qū)一個巨大的富生氣凹陷［J］.天然氣工業(yè)，2014，34(1)：11-25.

［19］魏國齊，李劍，張水昌，等.中國天然氣基礎地質理論問題研究新進展［J］.天然氣工業(yè)，2012，32(3)：6-14

［20］Shanmugam G.Significance of coniferous rain forests and related organic matter in generating commercial quantities of oil，Gippsland Basin，Australia［J］.AAPG Bullitin，1985，69(8):1241-1254.

［21］張功成，苗順德，陳瑩，等.“源熱共控”中國近海天然氣富集區(qū)分布［J］.天然氣工業(yè)，2013，33(4)：1-17.