畢素萍 張壽庭 夏朝輝 張文起 徐 寧 李春雷

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院 北京 100083； 2.中國石油勘探開發(fā)研究院 北京 100083；3.中國石油國際投資(新加坡)公司 新加坡 999002)

西納土納盆地K區(qū)塊反轉(zhuǎn)構(gòu)造與油氣成藏*

畢素萍1張壽庭1夏朝輝2張文起2徐 寧3李春雷2

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院 北京 100083； 2.中國石油勘探開發(fā)研究院 北京 100083；3.中國石油國際投資(新加坡)公司 新加坡 999002)

西納土納盆地油氣地質(zhì)條件優(yōu)越，發(fā)育多種類型的反轉(zhuǎn)構(gòu)造。以地震資料解釋為基礎(chǔ)，通過對西納土納盆地K區(qū)塊反轉(zhuǎn)構(gòu)造樣式和形成機制的分析，提出了反轉(zhuǎn)構(gòu)造類型劃分的新方案：根據(jù)先存正斷層是否再活動，先將反轉(zhuǎn)構(gòu)造分為斷層復(fù)活型和撓曲褶皺型；再按照反轉(zhuǎn)的強烈程度和變形樣式，將斷層復(fù)合型反轉(zhuǎn)構(gòu)造細(xì)分為下正上褶式、下正上逆式、下正上逆削截式等3種樣式，按照撓曲褶皺的形成機制和變形樣式，將撓曲褶皺型反轉(zhuǎn)構(gòu)造細(xì)分為逆牽引式、正牽引式等2種樣式。通過對K區(qū)塊反轉(zhuǎn)構(gòu)造對油氣成藏的控制作用分析，認(rèn)為中等反轉(zhuǎn)程度形成的下正上褶式斷層復(fù)活型反轉(zhuǎn)構(gòu)造和撓曲褶皺型反轉(zhuǎn)構(gòu)造對油氣成藏較為有利，特別是逆牽引式反轉(zhuǎn)構(gòu)造規(guī)模大、成藏條件最為有利。

西納土納盆地；反轉(zhuǎn)構(gòu)造；構(gòu)造樣式；控藏作用

地塹或半地塹在受到擠壓作用時往往沿先存斷層發(fā)生構(gòu)造隆起形成反轉(zhuǎn)構(gòu)造[1-2]，同時由于受斷層幾何形態(tài)、應(yīng)力作用等因素的影響，一些先存正斷層在反轉(zhuǎn)過程中并不活動，而主要形成新的逆沖斷層和褶皺[3-6]，由此造成反轉(zhuǎn)構(gòu)造的多樣性和復(fù)雜性。前人根據(jù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造的褶皺形態(tài)、斷層組合型式等提出了多種分類方案[6-11]，如依據(jù)反轉(zhuǎn)構(gòu)造與先存斷裂的關(guān)系分為斷層復(fù)活型和蓋層褶皺型，根據(jù)斷層形態(tài)分為斷展、斷彎、取直型，這些分類方案極大地促進了反轉(zhuǎn)構(gòu)造的研究。反轉(zhuǎn)構(gòu)造對油氣聚集成藏具有重要的控制作用[11-14]。西納土納盆地中新世以來形成了一系列反轉(zhuǎn)構(gòu)造，這些反轉(zhuǎn)構(gòu)造不同程度地控制了圈閉發(fā)育和油氣聚集與分布，目前盆地內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的KF、KG、KH、KRA等多個油氣田均與反轉(zhuǎn)構(gòu)造有關(guān)。前人對該盆地反轉(zhuǎn)構(gòu)造的研究多著重于其形成的大型背斜構(gòu)造[15]，而對不同類型的反轉(zhuǎn)構(gòu)造的系統(tǒng)性研究方面報道較少。本文以西納土納盆地K區(qū)塊地震資料解釋為基礎(chǔ)，系統(tǒng)分析該區(qū)的反轉(zhuǎn)構(gòu)造類型及機制，并探討不同類型反轉(zhuǎn)構(gòu)造對油氣成藏條件的影響。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

西納土納盆地位于南海西南部納土納海域，是印度尼西亞重要的含油氣盆地之一[16]，盆地所處海域水深約70～100 m。西納土納盆地處于歐亞板塊、菲律賓板塊和印度洋板塊的交會處，受新生代印度洋板塊俯沖、印度板塊和歐亞板塊的碰撞擠壓及南海打開等構(gòu)造事件的影響，在巽他陸塊內(nèi)部受剪切、拉張應(yīng)力作用，由陸塊破裂分離而形成的裂谷盆地[17-20]。該盆地在始新世—漸新世發(fā)生伸展斷陷，形成了壘塹相間的構(gòu)造格局(圖1)，這些地塹在中新世晚期都發(fā)生了不同程度的反轉(zhuǎn)，形成了大量的形態(tài)各異的正反轉(zhuǎn)構(gòu)造。其中，K區(qū)塊主要包括North Kakap地塹和South Kakap地塹，處于西納土納盆地和馬來盆地的交界處，受馬來盆地北西向裂谷和西納土納盆地北東向裂谷的雙重控制[20]。

西納土納盆地新生代經(jīng)歷了斷陷、早期拗陷、走滑-擠壓、晚期拗陷等4個演化階段(圖2)。其中，斷陷早期(始新世—早漸新世)，受印度板塊與歐亞板塊的碰撞逃逸作用及南海打開的影響，西納土納盆地基底發(fā)生伸展斷陷，形成了一系列東—西向和北東—南西向的地塹和半地塹(圖1)，沉積了沖積扇、河流、三角洲、湖相地層(Lama和Benua組)，在沉積中心發(fā)育了湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖[21]；斷陷晚期(晚漸新世—早中新世)，斷層活動不斷減弱，沉積范圍不斷擴大，發(fā)育了區(qū)域分布的辮狀河—湖相地層(Gabus、Barat和Pasir組)，其中Gabus和Pasir組河流—三角洲砂巖是良好儲層，而Barat組湖相頁巖是良好區(qū)域蓋層，Gabus組頁巖夾層可作為局部蓋層。早期拗陷階段(早中新世)，全區(qū)以穩(wěn)定的盆地沉降為主，沉積了巨厚的Arang組河流—三角洲沉積。中—晚中新世，西納土納盆地構(gòu)造應(yīng)力場發(fā)生變化，受區(qū)域性擠壓和隆升作用影響而發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，形成了一系列擠壓背斜，并伴有走滑構(gòu)造[15]。晚期拗陷階段(晚中新世至今)，沉積了區(qū)域性的Muda組海相泥巖，封蓋能力強。研究表明，構(gòu)造應(yīng)力的變化可能是由印度板塊和澳大利亞板塊的碰撞、太平洋板塊在中中新世向西匯聚及南海的停止擴張引起的[17-20]；構(gòu)造反轉(zhuǎn)持續(xù)到中新世晚期，形成了Muda組底部的不整合。

圖1 西納土納盆地構(gòu)造單元劃分

圖2 西納土納盆地綜合柱狀圖

2 反轉(zhuǎn)構(gòu)造類型及成因機制

在借鑒前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)反轉(zhuǎn)構(gòu)造變形特征，根據(jù)先存斷層在反轉(zhuǎn)過程中是否活動，將K區(qū)塊反轉(zhuǎn)構(gòu)造分為斷層復(fù)活型和撓曲褶皺型，并依據(jù)活動強度及變形樣式進一步細(xì)分為5種樣式(圖3)。

斷層復(fù)活型反轉(zhuǎn)構(gòu)造是指先存正斷層在擠壓或扭壓過程中發(fā)生再活動而形成的相關(guān)構(gòu)造。由于研究區(qū)斷陷階段伸展構(gòu)造活動強烈，Lama組和Benua組沉積厚度大，控凹的正斷層斷距較大，后期雖然發(fā)生了擠壓反轉(zhuǎn)，但斷層下部依舊保持正斷層的屬性，斷距變小。根據(jù)反轉(zhuǎn)強烈程度和變形樣式的不同，研究區(qū)斷層復(fù)活型反轉(zhuǎn)構(gòu)造可細(xì)分為3種樣式：下正上褶式、下正上逆式、下正上逆削截式(圖3)。下正上褶式是早期正斷層以盲沖斷層型式再活動，并造成其上覆地層發(fā)生褶皺而形成斷層傳播褶皺，由于先存斷距大、反轉(zhuǎn)程度低，先存斷層仍主要表現(xiàn)為正斷層，如South Kakap地塹北部的KH構(gòu)造。下正上逆式是早期斷層反轉(zhuǎn)期強烈活動，并向上穿透上覆地層而形成一系列逆沖疊瓦構(gòu)造，其中斷層上部顯示為逆斷層，下部顯示為正斷層，如North Kakap西北部的反轉(zhuǎn)構(gòu)造。下正上逆削截式是由于反轉(zhuǎn)程度更加強烈，造成反轉(zhuǎn)背斜頂部地層被大量剝蝕，如North Kakap地塹西南部的反轉(zhuǎn)構(gòu)造。撓曲褶皺型反轉(zhuǎn)構(gòu)造是指先存正斷層在擠壓或扭壓作用過程中不活動或活動非常微弱，構(gòu)造發(fā)生反轉(zhuǎn)是由地層通過縱彎褶皺產(chǎn)生收縮位移，而主要形成撓曲或褶皺。根據(jù)褶皺形成機制及表現(xiàn)形式可細(xì)分為正牽引式和逆牽引式(圖3)。逆牽引式在靠近斷層的部位表現(xiàn)為上拱，是由早期滾動背斜再活動形成的[11]，如South Kakap地塹南部的KF構(gòu)造。正牽引式在靠近斷層的部位表現(xiàn)為下凹，是在早期向斜基礎(chǔ)上改造形成的，如North Kakap中部的反轉(zhuǎn)構(gòu)造。

從表現(xiàn)特征來看，斷層復(fù)活型反轉(zhuǎn)構(gòu)造的斷層兩側(cè)地層厚度差異較大，以斷層活動為主，褶皺變形為輔；而撓曲褶皺型反轉(zhuǎn)構(gòu)造的斷層兩側(cè)地層厚度差異不大，以撓曲或褶皺變形為主，斷層活動為輔。從形成機理來看，斷層兩側(cè)地層厚度差異較大，則表明斷層很長時期處于活動狀態(tài)，斷裂帶固化膠結(jié)程度弱，這種斷層在擠壓應(yīng)力下更容易復(fù)活，形成的是斷層復(fù)活型反轉(zhuǎn)構(gòu)造；而有些早期控凹的斷層在斷陷晚期基本停止活動，斷層兩側(cè)地層厚度差異較小，又經(jīng)歷了漫長的拗陷期，斷層基本固化膠結(jié)，即使后期發(fā)生擠壓，但先存斷層并未發(fā)生活化，地層仍以撓曲褶皺形式收縮，形成的是撓曲褶皺型反轉(zhuǎn)構(gòu)造。

3 對油氣成藏的控制作用

反轉(zhuǎn)構(gòu)造對油氣成藏具有雙重作用：有利的一面是可以形成圈閉，同時斷層再活動可促進裂隙發(fā)育，從而為油氣運移提供通道；不利的一面是可能破壞蓋層，造成油氣散失，而且構(gòu)造反轉(zhuǎn)造成的抬升剝蝕對烴源巖的成熟生烴有不利影響[12,22-23]。不同反轉(zhuǎn)程度和樣式的反轉(zhuǎn)構(gòu)造對油氣聚集的影響也不同，一般而言，中等反轉(zhuǎn)程度形成的背斜構(gòu)造更有利于油氣聚集[24-25]。研究表明，西納土納盆地K區(qū)塊構(gòu)造反轉(zhuǎn)時間晚于生儲蓋沉積組合的發(fā)育時間，所以反轉(zhuǎn)構(gòu)造對該區(qū)塊生儲蓋沉積組合的形成和展布不具控制作用，而主要影響圈閉、油氣運移和保存條件(圖4)。

圖3 西納土納盆地K區(qū)塊反轉(zhuǎn)構(gòu)造類型劃分

圖4 西納土納盆地K區(qū)塊反轉(zhuǎn)構(gòu)造成藏模式

3.1 斷層復(fù)活型反轉(zhuǎn)構(gòu)造

斷層復(fù)活型反轉(zhuǎn)構(gòu)造的油氣運聚條件較好，但圈閉類型及有效性受斷層再活動強度的控制，3種不同樣式的反轉(zhuǎn)構(gòu)造對油氣成藏的影響作用存在較大的差異。

1) 下正上褶式反轉(zhuǎn)構(gòu)造有利于油氣聚集成藏。以South Kakap地塹北部的KH油田為典型代表，斷陷早期沉積了厚度約800 m的Lama組烴源巖，斷陷晚期沉積了厚度約1 000 m的Pasir、Gabus組砂巖儲層，拗陷期沉積的Arang組泥巖夾層作為蓋層；反轉(zhuǎn)程度中等，反轉(zhuǎn)斷層活動并沒有向上貫穿，儲層、蓋層保存完整，斷層活動為油氣運移提供了通道，同時形成的背斜圈閉直接覆蓋在烴源巖之上，有利于油氣聚集(圖4a)。

2) 下正上逆反轉(zhuǎn)構(gòu)造油氣成藏條件較差。首先，由于斷層向上貫穿上覆地層，形成一系列逆沖疊瓦構(gòu)造，很容易破壞蓋層的完整性；其次，這種反轉(zhuǎn)構(gòu)造形成的圈閉規(guī)模較小，圈閉是否有效很大程度上取決于斷層的封堵性[11]。該類型的反轉(zhuǎn)構(gòu)造在North Kakap地塹西北部發(fā)育，鉆井揭示油氣顯示不佳。

3) 下正上逆削截式反轉(zhuǎn)構(gòu)造油氣成藏條件亦差。這類構(gòu)造反轉(zhuǎn)強烈，形成的背斜規(guī)模較大，但由于其在后期遭受強烈剝蝕，破壞了原有的儲蓋組合。North Kakap地塹南部發(fā)育大型的下正上逆削截式反轉(zhuǎn)構(gòu)造，推測未發(fā)現(xiàn)油氣藏的原因之一是儲蓋組合遭到破壞；此外，由于反轉(zhuǎn)前烴源巖埋深大，造成生排烴高峰期早于圈閉形成時間，也可能是未獲得油氣發(fā)現(xiàn)的另外一個原因。

3.2 撓曲褶皺型反轉(zhuǎn)構(gòu)造

撓曲褶皺型反轉(zhuǎn)構(gòu)造先存正斷層不活動或活動微弱，形成的背斜圈閉直接覆蓋在烴源巖之上，褶皺過程中形成的新斷裂成為溝通油源的通道，較有利于油氣聚集成藏。

1) 逆牽引式反轉(zhuǎn)構(gòu)造是在早期形成的滾動背斜構(gòu)造基礎(chǔ)上繼承性發(fā)育的，其規(guī)模一般較正牽引式反轉(zhuǎn)構(gòu)造大，成藏條件更優(yōu)越，如South Kakap地塹南部的KF油田就是這類構(gòu)造形成油氣藏的典型例證，也是研究區(qū)最大的油氣田。KF背斜圈閉受到一定程度的剝蝕，但層間蓋層和Muda組區(qū)域蓋層保存完好，斷層和裂縫為油氣垂向運移提供了路徑，油氣最終通過Gabus砂體與斷層相互配置形成的輸導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)運移至圈閉聚集成藏(圖4b)。

2) 正牽引式反轉(zhuǎn)構(gòu)造是在早期向斜構(gòu)造基礎(chǔ)上發(fā)生反轉(zhuǎn)而形成局部背斜構(gòu)造，有利于油氣聚集成藏，但一般規(guī)模較小。

4 結(jié)論

1) 通過對西納土納盆地K區(qū)塊反轉(zhuǎn)構(gòu)造樣式和形成機制的分析，提出了反轉(zhuǎn)構(gòu)造類型劃分的新方案，即根據(jù)先存正斷層在反轉(zhuǎn)過程中是否活動，先將研究區(qū)反轉(zhuǎn)構(gòu)造分為斷層復(fù)活型和撓曲褶皺型；再根據(jù)反轉(zhuǎn)活動強度和變形樣式將斷層復(fù)活型反轉(zhuǎn)構(gòu)造細(xì)分為下正上褶式、下正上逆式、下正上逆削截式等3種樣式，根據(jù)撓曲褶皺的形成機制和變形樣式將撓曲褶皺型細(xì)分為正牽引式、逆牽引式2種樣式。

2) 通過對K區(qū)塊反轉(zhuǎn)構(gòu)造成藏典型實例的分析，認(rèn)為研究區(qū)中等反轉(zhuǎn)程度形成的下正上褶式斷層復(fù)活型反轉(zhuǎn)構(gòu)造和撓曲褶皺型反轉(zhuǎn)構(gòu)造對油氣成藏較為有利，特別是逆牽引式反轉(zhuǎn)構(gòu)造形成的圈閉規(guī)模大，運移聚集條件最好。

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(編輯：張喜林)

Inversion structures and their controls on hydrocarbon accumulation in Block K, West Natuna basin

Bi Suping1Zhang Shouting1Xia Zhaohui2Zhang Wenqi2Xu Ning3Li Chunlei2

(1.SchoolofEarthSciencesandResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China； 2.PetroChinaResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,Beijing100083,China； 3.PetroChinaInternationalInvestmentCompany,Singapore999002，Singapore)

West Natuna basin has favorable geological conditons for hydrocarbon generation and entrapment, and develops several styles of inversion structures. Based on seismic interpretations, the development styles and mechanism of inversion structures in Block K of West Natuna basin are analyzed, and a new classification scheme of inversion structures is proposed. The structures are classified as fault reactivated and flexural folded inverions based on previous normal faults reactivity. The fault reactivited inversions are further subdivided into normal fault accompanied with fold in the hangwall, normal to reverse slip upward, and normal to reserve slip upward with truncation based on the degree and intensity of inversion and deformation patterns. The flexural folded inversions are further subdivided into normal dragged and reverse dragged types based on deformation mechanism and patterns. Hydrocarbon accumulation analyses reveal that the moderate inversion structures, including the normal fault accompanied with fold inversion and the cover folded inversion, especially the reverse dragged cover folded inversion structures, are most favorable structures for hydrocarbon accumulation.

west Natuna basin; inversion structure; structure style; hydrocarbon accumulation control

*“十二五”國家科技重大專項“海外重點風(fēng)險項目勘探綜合配套技術(shù)(編號：2011ZX05029)”部分研究成果。

畢素萍，女，2008年畢業(yè)于南京大學(xué)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)為中國地質(zhì)大學(xué)(北京)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)博士研究生，主要從事開發(fā)地質(zhì)及地質(zhì)地球物理綜合研究。E-mail:bisuping2013@163.com。

1673-1506(2016)04-0024-06

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.04.004

TE121.2；P618.130.2

A

2015-10-15 改回日期：2016-01-12

畢素萍,張壽庭,夏朝輝，等.西納土納盆地K區(qū)塊反轉(zhuǎn)構(gòu)造與油氣成藏[J].中國海上油氣，2016,28(4)：24-29.

Bi Suping,Zhang Shouting,Xia Zhaohui,et al.Inversion structures and their controls on hydrocarbon accumulation in Block K, West Natuna basin[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(4):24-29.