鄧運(yùn)華

(中海油研究總院 北京 100028)

試論中國南海兩個(gè)盆地帶油氣地質(zhì)差異性

鄧運(yùn)華

(中海油研究總院 北京 100028)

鄧運(yùn)華.試論中國南海兩個(gè)盆地帶油氣地質(zhì)差異性[J].中國海上油氣，2016,28(6)：1-8.

Deng Yunhua.Difference analyses on petroleum geology between the two basin belts in South China Sea[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(6):1-8.

中國南海北部、西部和南部發(fā)育11個(gè)新生代含油氣盆地，根據(jù)基礎(chǔ)地質(zhì)和油氣地質(zhì)的差異性，可將這些盆地分為2個(gè)盆地帶,2個(gè)盆地帶的構(gòu)造特征、沉積特征、烴源巖特征、油氣藏特征均不相同。靠近陸地的外盆地帶包括珠江口盆地珠一坳陷、珠三坳陷、北部灣、湄公、西納土納等5個(gè)盆地(坳陷)，它們位于陸殼上，主成盆期早(始新世—早漸新世)，經(jīng)歷了斷陷、斷拗、拗陷3期演化，斷陷期湖相泥巖是主力烴源巖，湖泊藻類是主要生烴母質(zhì)，干酪根類型為I—II2型，以生油為主、生氣為輔，斷層圈閉是主要油藏類型，主要含油層系為砂巖儲層；遠(yuǎn)離陸地的內(nèi)盆地帶包括珠江口盆地珠二坳陷、瓊東南、鶯歌海、中建南、萬安、北康、南薇西、曾母等8個(gè)盆地(坳陷)，它們位于洋-陸過渡殼上，主成盆期晚(漸新世—早中新世)，經(jīng)歷了斷陷、拗陷2期演化，海陸過渡相煤、炭質(zhì)泥巖、暗色泥巖是主力烴源巖，陸源高等植物是主要生烴母質(zhì)，干酪根類型為II2—III型，以生氣為主、生油為輔，披覆背斜、底辟背斜、壓擠背斜及生物礁圈閉是主要?dú)獠仡愋?，主要含氣層系為砂巖和生物礁灰?guī)r儲層。認(rèn)清中國南海2個(gè)盆地帶油氣地質(zhì)的差異性，可為該區(qū)域今后的油氣勘探提供借鑒與指導(dǎo)。

中國南海；外盆地帶；內(nèi)盆地帶；油氣地質(zhì)；差異性

中國南海(地質(zhì)上也稱為新南海)面積356萬km2，開始形成于早漸新世，在其北部、西部和南部發(fā)育有珠江口、北部灣、鶯歌海、瓊東南、中建南、湄公、萬安、西納土納、曾母、北康、南薇西等11個(gè)盆地，每個(gè)盆地地質(zhì)條件不同，各有其特點(diǎn)。受勘探程度、地質(zhì)資料的限制，對每個(gè)盆地認(rèn)識程度也不同(圖1)。有些盆地勘探程度高、資料豐富，對地下認(rèn)識比較清楚;而有些盆地勘探程度很低、資料很少，對地下認(rèn)識模糊。近幾年通過對該區(qū)新老資料的綜合研究，認(rèn)識到中國南海11個(gè)盆地可以分為2個(gè)不同的盆地帶,這2個(gè)盆地帶的盆地形成時(shí)間、盆地類型、沉積環(huán)境、古生物種類、烴源巖類型、油氣藏類型明顯不同[1-2]。

靠近陸地的外帶包括珠江口盆地珠一坳陷、珠三坳陷、北部灣、湄公、西納土納等5個(gè)盆地(坳陷)，這些盆地主要形成期是始新世—早漸新世，為斷陷型盆地，主成盆期沉積環(huán)境是湖泊，之后為海陸過渡相，藻類等水生生物是主要生烴母質(zhì)，以生油為主，生氣為輔。遠(yuǎn)離陸地的內(nèi)帶包括珠江口盆地珠二坳陷、瓊東南、鶯歌海、中建南、萬安、曾母、北康、南薇西等8個(gè)盆地(坳陷)，這些盆地主要形成于漸新世—中新世，為坳陷型盆地(圖1)，主成盆期沉積環(huán)境是海陸過渡相，之后為淺海相，高等植物是主要生烴母質(zhì)，水生生物是次要生烴母質(zhì)，以生氣為主，生油為輔。

圖1 中國南海盆地分布圖

1 兩個(gè)盆地帶構(gòu)造特征

中國南海2個(gè)盆地帶的盆地所處的大地構(gòu)造位置不同、地殼厚度不同、盆地演化史不同、盆地內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同(圖2)，從而決定了它們的沉積環(huán)境不同[3-14]。

1.1 外帶盆地構(gòu)造特征

靠近陸地外帶上的珠江口盆地珠一坳陷、珠三坳陷、北部灣盆地、湄公盆地、西納土納盆地等在盆地開始形成及主要發(fā)育階段(始新世—早漸新世)是位于陸殼上，地殼厚度較大,一般為24～40 km。

處于外帶上的盆地，在裂谷斷陷期斷層數(shù)量多、活動強(qiáng)度大，屬于凹-凸相間的構(gòu)造格局，凹陷多呈半地塹結(jié)構(gòu)，地層厚度變化大，下部斷陷與上部坳陷組成“牛頭”狀結(jié)構(gòu)。

例如，位于外帶上的北部灣盆地發(fā)育11個(gè)凹陷、4個(gè)凸起，凹-凸相間的格局非常清晰，凹陷多為半地塹，地塹內(nèi)地層呈“楔形”，厚度變化大。裂谷斷陷層系內(nèi)斷層非常發(fā)育，拗陷期斷層較少，地層分布穩(wěn)定，“牛頭”狀結(jié)構(gòu)清晰[3-11]。始新世裂谷斷陷發(fā)展階段，北部灣盆地凹陷邊界大斷層活動強(qiáng)烈，沉降速率大于沉積速率，為欠補(bǔ)償半深湖—深湖相沉積。漸新統(tǒng)潿洲組沉積期為斷拗發(fā)展階段，斷層活動減弱，沉降速率與沉積速率相當(dāng)，為河流相—淺湖相沉積。進(jìn)入新近紀(jì)為整體沉降拗陷發(fā)展階段，斷層活動更弱，盆地整體沉降，為濱海相—淺海相沉積。

圖2 中國南海盆地帶構(gòu)造剖面

1.2 內(nèi)帶盆地構(gòu)造特征

遠(yuǎn)離陸地內(nèi)帶上的珠江口盆地珠二坳陷、瓊東南盆地、鶯歌海盆地、中建南盆地、萬安盆地、北康盆地、南薇西盆地、曾母盆地的主要發(fā)展階段為晚漸新世—中新世，它們位于洋-陸過渡殼上(即大陸坡上)，地殼厚度相對較薄，一般為11～28 km。

處于內(nèi)帶上的盆地，斷層相對較少、活動強(qiáng)度弱，盆地結(jié)構(gòu)相對簡單，為隆-坳相間的構(gòu)造格局，坳陷內(nèi)地層厚度橫向變化小，呈平緩的“平底鍋形”。由于斷層少，斷層對沉積的影響也較小[6]。

例如，曾母盆地只有南部隆起、北部坳陷2個(gè)二級構(gòu)造單元，盆地內(nèi)斷層較少，地層厚度穩(wěn)定，經(jīng)歷了晚漸新世—早中新世的斷拗期和中中新世—現(xiàn)今的拗陷期2個(gè)演化階段。

2 兩個(gè)盆地帶沉積特征

中國南海2個(gè)盆地帶的盆地類型不同、盆地結(jié)構(gòu)不同、演化歷史不同，因此其沉積環(huán)境也不同[9]。位于油帶上的珠一坳陷、珠三坳陷、北部灣盆地、湄公盆地、西納土納盆地是裂谷斷陷盆地，凸-凹相間，沉積相帶變化較快,裂谷斷陷期為湖相沉積，斷拗期為三角洲相—海陸過渡相沉積，拗陷期為海相沉積(圖3)。位于氣帶上的珠二坳陷、瓊東南盆地、鶯歌海盆地、中建南盆地、萬安盆地、曾母盆地、北康盆地、南薇西盆地是坳陷型盆地，隆-坳相間，沉積相帶較寬，只經(jīng)歷早期斷拗和晚期拗陷2個(gè)演化階段，斷拗期為三角洲相—濱淺海相沉積，拗陷期為淺海相沉積(圖4)。

圖3 始新世—漸新世主成盆期環(huán)中國南海外帶湖相沉積

圖4 漸新世—中新世主成盆期環(huán)中國南海內(nèi)帶海陸過渡相沉積

2.1 外帶盆地沉積特征

外油帶上的5個(gè)盆地(坳陷)具有凹-凸相間的盆地結(jié)構(gòu)，內(nèi)外物源共同作用，具有相變快、相帶窄的沉積特征。此帶上的盆地經(jīng)歷了早期湖泊斷陷發(fā)展階段[10]、中期三角洲—濱淺海(濱淺湖)斷拗發(fā)展階段、晚期淺海拗陷發(fā)展階段的3期演化歷史。

例如，北部灣盆地面積3.5萬km2，可劃分為11個(gè)凹陷、4個(gè)凸起。凸起是盆地早期斷陷階段重要的物源區(qū)，盆外物源是盆地整個(gè)演化階段長期的物源區(qū)。北部灣盆地經(jīng)歷了古新世—始新世斷陷、漸新世斷拗、中新世—上新世拗陷發(fā)展階段：古新世為斷陷初始期，以近源粗碎屑沖積扇—洪積扇為主，凸起是主要物源區(qū)，凸起上風(fēng)化的碎屑物短距離搬運(yùn)，在鄰近凹陷內(nèi)沉積；始新世為主斷陷期，斷層活動強(qiáng)，沉降快，主要沉積半深湖—深湖相暗色泥巖，凹陷邊緣有扇三角洲，近岸水下扇砂體發(fā)育，凹陷中間為厚層泥巖、頁巖夾砂巖沉積。漸新世斷拗期斷層活動減弱，為三角洲相—濱淺湖相沉積，盆外物源長距離搬運(yùn)，在凹陷內(nèi)形成大型湖相三角洲，發(fā)育砂泥巖互層，砂巖是重要儲層。中新世—上新世盆地整體沉降海侵，為穩(wěn)定分布的濱海相—淺海相砂泥巖互層沉積。

2.2 內(nèi)帶盆地沉積特征

內(nèi)氣帶上的8個(gè)盆地(坳陷)具有隆-坳相間的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以盆外物源為主。此帶上的盆地經(jīng)歷了早期斷拗、晚期拗陷2個(gè)發(fā)展階段，斷拗期為海陸過渡相沉積，拗陷期為濱海相—淺海相沉積[11-12]。

例如，曾母盆地面積17萬km2，只有南部隆起、北部坳陷2個(gè)二級構(gòu)造單元。在主成盆期(漸新世—中中新世)，曾母盆地是一個(gè)統(tǒng)一的坳陷型盆地，沉積物源區(qū)是南部和西南部剝蝕區(qū)。河流帶來了豐富的碎屑物質(zhì)，形成了2個(gè)大型三角洲。盆地西部是海岸平原，為砂巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤沉積；盆地中部、北部和東部為淺?！肷詈Ｏ?，巖性為泥巖夾砂巖。中中新世—第四紀(jì)為拗陷期，盆地整體沉降，南部和西南部2個(gè)三角洲繼承性發(fā)育，但范圍縮小，濱海區(qū)為海岸平原砂巖、泥巖沉積，中北部廣大地區(qū)為淺海—半深海相，淺海區(qū)有眾多碳酸鹽巖臺地沉積，其碳酸鹽巖礁體是重要的儲油氣圈閉，不少大氣田為拗陷期形成的生物礁巖性圈閉。

3 兩個(gè)盆地帶烴源巖特征

中國南海發(fā)育2個(gè)盆地帶，靠近陸地的為裂谷斷陷盆地帶，遠(yuǎn)離陸地的為被動陸緣盆地帶。在南海的中央是近代的洋盆，洋殼之上只有400～1 100 m的沉積層，面積約53萬km2。裂谷斷陷盆地帶經(jīng)歷了早期斷陷、中期斷拗、晚期拗陷等3個(gè)演化階段。被動陸緣盆地帶是坳陷盆地，具有早期斷拗、晚期拗陷的演化特征。外帶上的盆地早期為湖相沉積，中期為海陸過渡相沉積，晚期為海相沉積，發(fā)育了湖相和海陸過渡相2套烴源巖，以湖相烴源巖為主。內(nèi)帶上的盆地早期為海陸過渡相沉積，晚期為海相沉積，發(fā)育了海陸過渡相和海相2套烴源巖，以海陸過渡相烴源巖為主。外帶上的盆地生烴母質(zhì)以湖相水生生物為主，過渡相高等植物次之；有機(jī)質(zhì)類型主要是Ⅰ—Ⅱ1型，產(chǎn)物主要是石油，天然氣次之。內(nèi)帶上的盆地生烴母質(zhì)以過渡相高等植物為主，海洋水生生物次之；有機(jī)質(zhì)類型主要是Ⅱ2—Ⅲ型，生烴產(chǎn)物以氣為主，油次之。

3.1 外帶烴源巖特征

外帶上的5個(gè)盆地(坳陷)的主成盆期均為湖相斷陷，半深湖—深湖相泥巖是主力烴源巖[9、13-15]，少數(shù)盆地發(fā)育斷拗期的煤系烴源巖，主力烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ—Ⅱ1型為主(圖3，表1)。

表1 中國南海外帶優(yōu)質(zhì)湖相烴源巖地球化學(xué)特征

例如，北部灣盆地只發(fā)育始新統(tǒng)流沙港組烴源巖，流沙港組沉積于裂谷斷陷期，控凹邊界斷層活動強(qiáng)，沉降速率大于沉積速率，主要為半深湖—深湖相，以深灰色泥巖、油頁巖為主，厚度大，凹陷中心最厚可達(dá)2 000 m;藻類是主要生烴母質(zhì)，干酪根類型為Ⅰ—Ⅱ1型，以生油為主，有機(jī)碳含量為0.6%～33.8%，生烴潛力為2.5～52.2 mg/g，其良好的生油條件為該盆地的烴類富集奠定了基礎(chǔ)。

3.2 內(nèi)帶烴源巖特征

內(nèi)帶上的8個(gè)盆地(坳陷)的主成盆期是漸新世—中中新世。此時(shí)盆地為斷拗階段，海陸過渡相沉積，高等植物是其主要生烴母質(zhì)，Ⅱ2—Ⅲ型干酪根，產(chǎn)物主要是天然氣，伴生有輕質(zhì)油(圖4、表2)[8,16]。晚中新世—第四紀(jì)為拗陷發(fā)展階段，以濱海相—淺海相為主，海洋水生生物和陸地高等植物同時(shí)并存于沉積巖內(nèi)，在埋藏較深、達(dá)到生烴門限的地區(qū)生成了輕質(zhì)油和天然氣。

例如，曾母盆地主要烴源巖位于漸新統(tǒng)—下中新統(tǒng)，次要烴源巖位于中中新統(tǒng)，在盆地的斷-拗發(fā)展階段，南部和西部的三角洲平原、海岸平原上沉積的煤、炭質(zhì)泥巖和暗色泥巖構(gòu)成了盆地主要烴源巖，盆地中—東部濱淺海相泥巖是次要烴源巖，烴源巖具有從下向上有機(jī)質(zhì)豐度變低、類型變差的規(guī)律。漸新統(tǒng)暗色泥巖有機(jī)碳含量為1.0%～2.0%，煤與炭質(zhì)泥巖有機(jī)碳含量為30%～60%，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ1—Ⅲ型。中中新統(tǒng)暗色泥巖有機(jī)碳含量一般為1%左右，少數(shù)泥巖和炭質(zhì)泥巖有機(jī)碳含量為1%～40%，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2—Ⅲ型，而上中新統(tǒng)有機(jī)質(zhì)豐度較低，有機(jī)碳含量一般都小于1%，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主。上述有機(jī)質(zhì)類型決定了該盆地以生氣為主，生油很少。

表2 中國南海內(nèi)帶海陸過渡相烴源巖地球化學(xué)特征

4 兩個(gè)盆地帶油氣藏特征

中國南海2個(gè)盆地帶所在的大地構(gòu)造位置不同、盆地類型不同、演化史不同、沉積環(huán)境不同、古生物不同、干酪根類型不同，決定了油氣藏特征不同。外帶以油為主、氣為輔，主要圈閉類型有斷塊圈閉、斷鼻圈閉、斷背斜圈閉、潛山圈閉等，主要儲層是砂巖；內(nèi)帶以氣為主、油為輔，主要圈閉類型為披覆背斜圈閉、擠壓背斜圈閉和生物礁巖性圈閉，儲層為砂巖和碳酸鹽巖(圖5)。

4.1 外帶油藏特征

外帶上的盆地經(jīng)歷了斷陷、斷拗、拗陷3期演化，斷陷期湖相泥巖是主要的烴源巖，湖泊水生生物是重要的生烴母質(zhì)，有機(jī)質(zhì)組成中無定形含量高，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ—Ⅱ1型，以生油為主，所以該帶上以油藏為主。外帶上的盆地?cái)鄬臃浅６?、活動時(shí)間長，斷塊、斷鼻、斷背斜是重要的儲油氣圈閉，其次是潛山、巖性圈閉[8,17-18]。

例如，油藏沿大斷裂分布是北部灣盆地重要的特征，油藏主要類型是斷塊、斷鼻、逆牽引背斜，其次是披覆背斜、巖性圈閉和潛山。該盆地內(nèi)最大的油田——潿洲12-1油田是一個(gè)斷塊油藏，儲層是漸新統(tǒng)三角洲砂巖，探明地質(zhì)儲量4 600萬m3。該盆地主力含油層系是斷陷期的流沙港組砂巖儲層。在該盆地已發(fā)現(xiàn)儲量中，石油占99%，只發(fā)現(xiàn)2個(gè)小氣藏。

圖5 中國南海兩個(gè)盆地帶分布圖

4.2 內(nèi)帶氣藏特征

內(nèi)帶上的盆地經(jīng)歷了早期斷拗、晚期拗陷2個(gè)發(fā)展階段。斷拗期的海陸過渡相煤、炭質(zhì)泥巖和暗色泥巖是主要烴源巖，有機(jī)質(zhì)組成中鏡質(zhì)體、惰質(zhì)體含量高，無定形含量低，干酪根類型以Ⅱ2—Ⅲ型為主，能生成大量天然氣?？碧阶C實(shí)內(nèi)帶上的盆地以含氣為主[19-20]。

例如，曾母盆地主力烴源巖是漸新統(tǒng)—中中新統(tǒng)三角洲-海岸平原上的海陸過渡相煤、炭質(zhì)泥巖及暗色泥巖，干酪根類型為Ⅱ2—Ⅲ型，陸源高等植物是主要生烴母質(zhì)，生成了大量天然氣，已發(fā)現(xiàn)儲量中天然氣占90%。中新統(tǒng)生物礁是曾母盆地最重要的儲層和圈閉，如L大氣田地質(zhì)儲量達(dá)1.1萬億m3(其中CO2占70%)，是中新統(tǒng)生物礁大氣田。

5 結(jié)論

1) 南海及鄰區(qū)發(fā)育2個(gè)盆地帶，其中外帶是陸內(nèi)裂谷盆地，經(jīng)歷了斷陷—斷拗—拗陷3期演化，呈凹-凸相間的構(gòu)造格局；內(nèi)帶是被動大陸邊緣盆地、走滑盆地，經(jīng)歷了斷拗—拗陷2期演化，呈坳-隆相間的構(gòu)造特征。

2) 外帶盆地主成盆期是始新世—早漸新世，為湖相沉積；內(nèi)帶盆地主成盆期是晚漸新世—中新世，為海陸過渡相—海相沉積。

3) 湖相水生生物是外帶盆地主要生烴母質(zhì)，Ⅰ—Ⅱ1型干酪根，以生油為主；三角洲-海岸平原高等植物是內(nèi)帶盆地主要生烴母質(zhì)，Ⅱ2—Ⅲ型干酪根，以生氣為主。

4) 南海油氣資源具環(huán)帶分布的特點(diǎn)，淺水區(qū)以找油為主，深水區(qū)以找氣為主；洋盆中心53萬km2為洋殼，沉積物薄(300～1 100 m)，常規(guī)油氣資源不富集。

致謝：此文編寫過程中得到了中海油研究總院曾清波、陳瑩、謝曉軍、朱石磊、蘭蕾等工程師的大力幫助，在此深表謝意！

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(編輯：周雯雯)

Difference analyses on petroleum geology between the two basin belts in South China Sea

Deng Yunhua

(CNOOCResearchInstitute,Beijing100028,China)

Eleven Cenozoic petroleum bearing basins are developed in the north, west and south part of South China Sea (SCS). Based on the differences of basic and petroleum geology, these basins are divided into two basin belts with different characteristics of structure, deposits, source rocks and accumulations. The outer basin belt close to the continent consists of such five basins (depressions) as Zhu I and Zhu III depressions, Beibuwan basin, Mekong basin and West Natuna basin. These basins or depressions located on the continental crust mainly form in the Eocene-Early Oligocene and experience three evolution stages of rifting, transfer and post-rifting, respectively. The lacustrine mudstone developed in rifting stage is the major source rock, and is characterized by type I-II1kerogen of algae in which the oil is mainly generated and supplemented by gas. Fault-related traps are the main reservoir types and sandstone reservoirs are the primary oil-bearing layers in this belt. The inner basin belt away from the continent consists of such eight basins as Zhu II depression, Qiongdongnan basin, Yinggehai basin, Zhongjiannan basin, Wan’an basin, Beikang basin, Nanweixi basin and Zengmu basin. These basins located on the ocean-continental transition crust, mainly form in the Oligocene-Early Miocene and experience two evolution stages of rifting and post-rifting. The coal, carbonaceous mudstone and dark mudstone of transitional facies are the major source rocks, and are characterized by type II2-III kerogen of terrestrial plants which mainly generate gas and supplemented by oil. Within inner basin belt, sandstone and reef limestone are the primary reservoirs, and drape anticline, diapiric anticline and organic reef traps are the major traps. Identifying the petroleum geology differences of two basin belts in SCS can provide reference and guidance for hydrocarbon exploration in this area.

South China Sea; outer basin belt; inner basin belt; petroleum geology; difference

1673-1506(2016)06-0001-08

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.06.001

鄧運(yùn)華，男，中國工程院院士，教授級高級工程師，1985年畢業(yè)于原江漢石油學(xué)院并獲學(xué)士學(xué)位，1988年畢業(yè)于石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院并獲碩士學(xué)位，現(xiàn)任中國海洋石油總公司副總地質(zhì)師兼中海油研究總院副院長，長期從事海上油氣勘探研究及技術(shù)管理工作。地址：北京市朝陽區(qū)太陽宮南街6號院(郵編：100028)。

TE12

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2016-04-22