胡德勝，宮立園，滿 曉，戴伊寧，柳智萱

［中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057］

斷層變換帶是斷裂變形區(qū)發(fā)育的調(diào)節(jié)時(shí)空應(yīng)力差異的構(gòu)造系統(tǒng)，在含油氣盆地中具有重要的油氣地質(zhì)意義［1］，目前已在中國酒泉、渤海灣、北部灣等多個(gè)含油氣盆地獲得豐富的研究成果［2-5］。變換帶在“控儲、控圈、控運(yùn)”3個(gè)方面發(fā)揮著重要作用：變換斜坡為優(yōu)勢的水系注入口，碎屑物質(zhì)經(jīng)過斜坡的搬運(yùn)可以發(fā)育優(yōu)質(zhì)的儲層；變換帶構(gòu)造變形明顯，容易形成多種類型的構(gòu)造型圈閉；變換帶往往處于構(gòu)造高部位，且斷裂體系發(fā)育，油氣匯聚條件好［6-8］。因此，斷層變換帶為裂陷盆地十分重要的油氣富集帶。

南海北部灣盆地為復(fù)雜陸相斷陷盆地，其中的潿西南凹陷是中國重要的原油產(chǎn)區(qū)之一，勘探開發(fā)已歷時(shí)40余年，大型背斜、斷鼻及小型斷塊已鉆探殆盡，近年來勘探逐步轉(zhuǎn)向巖性圈閉和中深層領(lǐng)域。新生界古近系流沙港組一段（流一段）因具備較好的物源、水深、坡折和古地貌環(huán)境，為潿西南凹陷重力流沉積體最為發(fā)育的層段，目前已發(fā)現(xiàn)的重力流沉積體主要位于潿西南凹陷B洼陷。二號斷裂帶位于潿西南凹陷中央的位置，由一組雁列式正斷層組成，斷層相互疊接部位形成變換帶，變換斜坡是西北方向物源越過A洼陷進(jìn)入B洼陷的主要通道，對B洼陷重力流沉積體的發(fā)育具有重要的控制作用。前人針對B洼湖底扇的研究往往重點(diǎn)關(guān)注其類型劃分、儲層特征與沉積模式［9-12］，對斷層變換帶的控制作用尚無全面系統(tǒng)的研究。

本文在二號斷裂帶雁列式斷裂特征及演化研究的基礎(chǔ)上，從源-匯體系的角度出發(fā)重點(diǎn)分析了斷裂變換帶對B洼流一段重力流沉積體的控制作用，進(jìn)一步明確了流一段湖底扇的成因機(jī)制與模式，從而為巖性圈閉下一步勘探方向起到良好的指示作用。

1 區(qū)域概況

潿西南凹陷位于北部灣盆地北部坳陷帶，具有“下斷上坳”的雙層結(jié)構(gòu)，其新生代演化可分為裂陷期和裂后期。裂陷期可分為初始裂陷期、強(qiáng)裂陷期和裂陷消亡期，先后沉積了長流組、流沙港組、潿洲組；裂后期以拗陷作用為主，先后沉積了下洋組、角尾組、燈樓角組和望樓港組

潿西南凹陷具有“北斷南超”的結(jié)構(gòu)特征，北部一號斷裂為控洼邊界斷裂，在流二段沉積時(shí)期強(qiáng)烈活動，控制了流二段烴源層的發(fā)育；二號斷裂為A洼陷和B洼陷的分隔斷層，主要在流一段及潿洲組沉積時(shí)期活動，呈雁列式展布，為潿西南凹陷重要的構(gòu)造變換帶和油氣富集區(qū)（圖1a）。

B洼陷供烴充足，成藏組合多樣，周邊已探明原油地質(zhì)儲量超過3×108m3，呈現(xiàn)為“滿洼富油”的特征。在流一段沉積時(shí)期，B洼陷為半深湖-深湖環(huán)境，周邊被多個(gè)物源區(qū)環(huán)繞，并發(fā)育斷裂坡折、撓曲坡折、斷裂轉(zhuǎn)換坡折等多種坡折類型，具備發(fā)育重力流沉積體的良好條件。流一段可進(jìn)一步劃分為低位體系域、湖侵體系域和高位體系域（圖1b），目前主要在低位體系域和高位體系域發(fā)現(xiàn)了重力流成因的巖性油藏，并獲取了豐富的鉆井資料。

圖1 北部灣盆地潿西南凹陷構(gòu)造位置（a）及流沙港組地層綜合柱狀圖（b）Fig.1 Structural location map（a）and composite stratigraphic column of Liushagang Formation（b）of the south Weixinan Sag，Beibu Gulf Basin

2 二號雁列式斷層變換帶特征及演化

2.1 構(gòu)造樣式

二號斷裂為潿西南凹陷內(nèi)部的一系列繼承性發(fā)育的“張扭性”大型正斷層，平面上呈雁列式排布，規(guī)模上和一號、三號控凹斷裂屬于同一級別，延伸長度約58 km。

剖面上，二號斷裂帶每個(gè)分段式斷層面都大致相似，主斷層表現(xiàn)出“坡坪式”的特點(diǎn)，斷層面中部坡度平緩，形成一個(gè)鏟形面，下降盤發(fā)育一系列次級斷層，斷穿層位主要為潿洲組和流一段，斷層組合大部分表現(xiàn)“復(fù)式Y(jié)字形”結(jié)構(gòu)（似花狀構(gòu)造），是比較典型的頂部塌陷構(gòu)造所派生的斷層組合樣式，體現(xiàn)了早期張性斷裂疊加后期走滑效應(yīng)的特點(diǎn)（圖2c）。

二號斷裂帶各個(gè)分支斷層在上構(gòu)造層內(nèi)的水平斷距具有相似的變化特征（圖2b），均表現(xiàn)為兩側(cè)位移小、中間位移大，分支斷層間的斷距變化是“接力傳遞”的過程，斷距“此消彼長”，各分支斷層間的塊體均扮演傳遞位移的轉(zhuǎn)換帶角色。此外，二號斷裂在演化過程中，分段斷層間的疊覆段為軟聯(lián)接（即非直接相連），但保持著運(yùn)動學(xué)上的成因聯(lián)系，發(fā)育典型的轉(zhuǎn)換斜坡，傾向?yàn)闁|南向，對流一段沉積體系與砂體展布具有較強(qiáng)的控制作用。

2.2 成因機(jī)制

二號斷裂帶是在多裂陷幕背景下發(fā)育的盆內(nèi)控洼斷裂，演化過程分多個(gè)階段。流二段沉積期，一號斷裂繼承性強(qiáng)烈活動，二號斷裂活動性也比較明顯，但活動性較一號斷裂弱，沉降中心位于A洼；流一段沉積期，一號斷裂活動性開始逐漸減弱，二號斷裂活動性增強(qiáng)，沉降中心由一號斷裂下降盤轉(zhuǎn)移至B洼；潿洲組沉積期，二號斷裂強(qiáng)烈活動，且呈雁列式展布，在此期間一號斷裂作為凹陷主控?cái)嗔训牡匚换旧媳欢枖嗔阉〈两抵行耐枷輧?nèi)部遷移，并影響了沉積體系的平面分布［13-14］（圖3）。

圖3 潿西南凹陷一號斷裂和二號斷裂演化過程Fig.3 Evolution process of No.1 fault and No.2 fault in the south Weixinan Sag

二號雁列式斷層變換帶的成因及演化主要是受潿西南凹陷新生代以來兩期伸展活動的影響。第一期為早-中始新世（流三段-流二段沉積期），太平洋板塊沿北西向持續(xù)俯沖后撤，在北西-南東向伸展應(yīng)力場下，潿西南凹陷進(jìn)入北東—北東東向斷裂控凹的強(qiáng)烈裂陷階段，先存二號斷裂復(fù)活（圖2a）；第二期為晚始新世—漸新世（流一段-潿洲組沉積期），受古南海板塊拖曳力的影響，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場轉(zhuǎn)為近南北向，潿西南凹陷優(yōu)勢斷裂走向轉(zhuǎn)變?yōu)榻鼥|西向，先存二號斷裂活動減弱，在斜向拉張的影響下，早期相對連接的斷裂逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗薪鼥|西向次級斷裂，具有明顯的走滑效應(yīng)［13-14］。垂向上各分段斷層差異活動，聯(lián)接部位古落差出現(xiàn)極小值，發(fā)育轉(zhuǎn)換斜坡（圖2b）。

圖2 潿西南凹陷二號雁列式轉(zhuǎn)換斷裂帶構(gòu)造發(fā)育特征（剖面位置見圖1a）Fig.2 Structural development characteristics of No.2 faulttransition zone in en echelon arrangement in the south Weixi′nan Sag（see Fig.1a for the profile location）

整體而言，二號雁列式斷裂變換帶的成因模式如下：①強(qiáng)裂陷階段，基底斷裂復(fù)活，在下部構(gòu)造層形成單一連續(xù)的大斷裂（圖4a）；②裂陷晚期，應(yīng)力場發(fā)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，基底斷裂活動開始減弱，同時(shí)上部蓋層內(nèi)新的斷層呈核部破裂（圖4b，c），二者相互作用，在垂向上和側(cè)向上傳播生長。在上部構(gòu)造層中，平面上形成雁列式展布斷層，剖面上斷層組合表現(xiàn)為“復(fù)式Y(jié)字形”結(jié)構(gòu)（圖4d），上部斷層與基底斷層之間為硬聯(lián)接或軟聯(lián)接。為調(diào)節(jié)各分段斷層的活動差異性，斷層聯(lián)接部位就會形成構(gòu)造變換帶。

圖4 潿西南凹陷二號雁列式轉(zhuǎn)換斷裂帶成因模式Fig.4 Genetic model of No.2 fault transition zone in en echelon arrangement in the south Weixi′nan Sag

2.3 古地貌演化特征

斷層變換帶通?？刂浦镌吹娜肟诩俺练e物搬運(yùn)方向，進(jìn)而對砂體分散體系產(chǎn)生影響［6］。二號斷裂變換帶位于凹陷中央，對局部而非盆地級別的沉積相展布具有控制作用。始新世裂陷消亡期，古地貌表現(xiàn)為多洼陷、多坡折的構(gòu)造格局，此時(shí)凹陷沉積-沉降中心已由一號斷裂下降盤向二號斷裂下降盤遷移。流一段沉積早期，潿西南凹陷水體較深，沉積體系主要分布在凹陷邊緣斜坡區(qū)或陡坡帶，二號斷裂變換帶為非限定型環(huán)境，變換斜坡控制沉積的作用較弱；到流一段沉積晚期，由于發(fā)生持續(xù)湖退，湖泊濱線向盆內(nèi)遷移，西北物源大型三角洲推進(jìn)至洼中，變換帶限定性作用增強(qiáng)，變換斜坡形成二級坡折帶，為三角洲前緣松散沉積物在重力作用下發(fā)生二次搬運(yùn)提供了地貌條件。其中F6及F7斷層相對于其他斜列斷層落差較小，最大古落差在200～400 m，形成的調(diào)節(jié)帶相對平緩，且湖盆沉積中心主要位于F6及F7斷層下降盤，三角洲主要經(jīng)由這兩條分段斷層間的走向斜坡進(jìn)入B洼，并在重力作用下進(jìn)行二次搬運(yùn)，形成富砂湖底扇（B洼濁積體）（圖5）。

圖5 潿西南凹陷流一段古地貌恢復(fù)Fig.5 Paleogeomorphology restoration of the Liu 1 Member in the south Weixi′nan Sag

3 斷層變換帶控制下的重力流沉積特征

3.1 重力流沉積特征

3.1.1 沉積相標(biāo)志

B洼流一段濁積體為近年來潿西南凹陷的勘探熱點(diǎn)，其沉積物來源、成因機(jī)制相對復(fù)雜，并存在爭議。本次研究針對B洼流一段高位體系域濁積體系進(jìn)行精細(xì)研究，結(jié)果表明濁積砂體主要是砂質(zhì)碎屑流沉積。砂質(zhì)碎屑流的概念是由Hampton提出，并由Shanmugam等學(xué)者進(jìn)一步完善，被定義為一種內(nèi)部具有線性層流的塑性流變沉積物流，屬于賓漢塑性流體，沉積物多為塊狀厚層砂巖疊置［15-16］。近年來國內(nèi)學(xué)者將“砂質(zhì)碎屑流”應(yīng)用于解釋陸相湖盆深水塊狀砂巖沉積機(jī)理，取得了較好的應(yīng)用效果［17-19］。潿西南凹陷B洼流一段高位體系域已有多口井鉆遇砂質(zhì)碎屑流沉積，是近幾年儲量發(fā)現(xiàn)的重要領(lǐng)域。

研究區(qū)鉆井巖心可見砂質(zhì)碎屑流的典型沉積特點(diǎn)：①泥巖以灰黑色泥巖為主，炭質(zhì)泥巖部分水平蟲孔發(fā)育，反映深水沉積環(huán)境；②砂巖以細(xì)砂巖為主，塊狀層理，頂面不規(guī)則，頂、底面巖性變化呈突變接觸關(guān)系，反映事件性沉積；③塊狀砂巖頂部漂浮著大量撕碎的泥質(zhì)碎片，撕碎的泥質(zhì)碎片大小不等（直徑2～8 cm，甚至更大）、形狀各異（橢圓形、不規(guī)則棱角狀）、方向不定（長軸方向平行于層理面或者隨機(jī)分布）；④巖心上偶見懸浮分異沉降的痕跡，發(fā)育薄層的細(xì)粒粉砂巖，形成砂質(zhì)碎屑流-泥巖-濁流的組合特點(diǎn)，說明沉積物隨著搬運(yùn)距離的增加，流態(tài)由層流向紊流變化，因此一般在砂質(zhì)碎屑流沉積物的前方或者頂部發(fā)育少量的濁流沉積（圖6a—e）；⑤粒度累積概率曲線呈兩段式，跳躍組分占絕對優(yōu)勢，C-M圖平行于基線（C值為曲線上顆粒含量1%處對應(yīng)的粒徑，M值為曲線上顆粒含量50%處對應(yīng)的粒徑），同樣表現(xiàn)出重力流沉積特征（圖6f，g）。

圖6 潿西南凹陷流一段砂質(zhì)碎屑流巖心特征照片及粒度分析Fig.6 Photos showing core features and particle size analysis of sandy debris flow deposits of the Liu 1 Member in the south Weixi′nan Sag

此外從測井相來看（圖7a1—a4），砂質(zhì)碎屑流成因的砂巖具有典型的“塊狀”特征，GR曲線呈箱形，與泥巖界面突變接觸，事件性沉積導(dǎo)致相鄰井的巖性組合差異大，無韻律規(guī)律。而重力流沉積的多期次發(fā)育以及流態(tài)的變化會導(dǎo)致砂質(zhì)碎屑流成因的厚層細(xì)砂巖與濁流成因的薄層泥質(zhì)粉砂巖和泥巖的頻繁互層出現(xiàn)。

另外，儲層厚度大是研究區(qū)砂質(zhì)碎屑流成因砂體的另一重要特征，且在同等埋深下，儲層物性有明顯改善。已鉆遇的砂質(zhì)碎屑流成因砂巖儲層埋深約3 000 m，巖性以細(xì)砂巖為主，最大單層砂巖厚度較大，為20～30 m，有效儲層的孔隙度在13%～17%，滲透率在（20～100）×10-3μm2（圖7b，c）。鏡下薄片觀察結(jié)果表明，孔隙主要以粒間孔隙及粒內(nèi)溶孔為主，溶蝕作用發(fā)育，有效改善了儲層物性（圖7d，e）。經(jīng)開發(fā)實(shí)施證實(shí)，砂質(zhì)碎屑流成因砂體具有中等-好的產(chǎn)能特征，儲層凈毛比在0.5以上，比采油指數(shù)達(dá)20.2 m3/（d?MPa），儲層的均質(zhì)性較好，同一套砂體的連通性較好。

圖7 潿西南凹陷流一段砂質(zhì)碎屑流測井相特征及儲層物性Fig.7 Logging facies and reservoir physical properties of sandy debris flow deposits of the Liu 1 Member in the south Weixi′nan Sag

3.1.2 地震相特征

砂質(zhì)碎屑流成因砂巖在廣泛沉積的深湖相泥巖背景中表現(xiàn)出較明顯的地震異常，呈丘狀或透鏡狀，并具有雙向下超或尖滅的特點(diǎn)，內(nèi)幕多呈平行-亞平行、低頻、中-強(qiáng)振幅反射，無明顯下切侵蝕特征（圖8）。砂質(zhì)碎屑流成因砂體廣泛分布于B洼中心，縱向上多期延伸、呈疊瓦狀排列，平面上呈舌狀連片分布。

圖8 潿西南凹陷流一段砂質(zhì)碎屑流地震反射剖面特征Fig.8 Seismic reflection characteristics of sandy debris flow deposits of the Liu 1 Member in the south Weixinan Sag

3.2 源-匯體系

3.2.1 源區(qū)特征

地質(zhì)歷史和現(xiàn)代沉積環(huán)境中某一時(shí)期的沉積物往往是多期次沉積物供給的混合，不同期次的沉積物母巖性質(zhì)或物源方向之間會存在一定的差異［20-23］，利用重礦物可以有效區(qū)分不同物源區(qū)。研究區(qū)流一段重礦物分析資料相對豐富，常見的重礦物有8種，分別為鋯石、電氣石、金紅石、白鈦礦、銳鈦礦、石榴子石、磁鐵礦和赤褐鐵礦。

從重礦物組合特征和母巖類型來看，潿西南凹陷流一段主要發(fā)育4大物源體系：西北物源、西物源、東南物源及東物源。西北物源和西物源重礦物組合特征相似，以赤褐鐵礦+白鈦礦+石榴子石+鋯石+電氣石組合為特征，其中不穩(wěn)定礦物（石榴子石+赤褐鐵礦+磁鐵礦組合）平均含量為63%，來自北部萬山隆起區(qū)，母巖類型以巖漿巖+變質(zhì)巖為主；東南物源和東物源重礦物組合特征差別較大，東物源重礦物組合特征以赤褐鐵礦+石榴石+白鈦礦+電氣石+鋯石組合為主，母巖類型以巖漿巖+變質(zhì)巖為主；東南物源重礦物組合特征以鋯石+白鈦礦+電氣石組合為特征，鋯石含量普遍較高，母巖類型以巖漿巖為主，含少量沉積巖，東南物源和東物源都來自南部企西隆起。目標(biāo)區(qū)重礦物組合特征以白鈦礦+鋯石+赤褐鐵礦為主，與西物源、西北物源及東南物源均有相似之處，反映了混源堆積的特征。

3.2.2 斷層變換帶控制沉積作用與沉積模式

潿西南凹陷在流一段沉積時(shí)期，湖盆經(jīng)歷了先擴(kuò)張后萎縮的階段。流一段沉積末期對應(yīng)高位體系域，該時(shí)期湖盆持續(xù)萎縮，沉積范圍大幅縮小，各大物源沉積供給持續(xù)增強(qiáng)。其中，西北部及西部砂體展布范圍大幅擴(kuò)大，鉆遇源區(qū)巖性多為含礫砂巖，且砂地比多在70%～90%，反映供給能力強(qiáng)，以發(fā)育進(jìn)積型長源三角洲沉積體系為主，地震相“S”型前積特征非常明顯，搬運(yùn)距離遠(yuǎn)，為湖盆中心湖底扇巖性圈閉群的發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

同時(shí)，凹陷中央二號雁列式斷層變換帶也是該時(shí)期發(fā)育的特殊地貌。流一段沉積時(shí)期，二號斷裂下降盤為潿西南凹陷的沉積-沉降中心，其長軸方向與斷層走向平行。二號斷裂各個(gè)分支斷層間的塊體均扮演傳遞位移的變換帶角色，是湖盆水系匯聚的主要通道。西北物源高建設(shè)型三角洲前緣沉積在斷裂變換斜坡的地貌背景下極易滑動、滑塌，形成以碎屑流和濁流為主要驅(qū)動機(jī)制的重力流，在深水湖區(qū)形成扇體或朵葉體沉積（圖9）。

圖9 潿西南凹陷流一段湖底扇沉積模式Fig.9 Sketch diagram showing the depositional model of sub-lacustrine fansin the Liu 1 Member in the south Weixinan Sag

4 油氣地質(zhì)意義

早期研究認(rèn)為，流一段沉積時(shí)期B洼湖盆中心位于物源遠(yuǎn)端，發(fā)育的儲層厚度薄且物性差，沒有給予重視。經(jīng)過新一輪的研究，認(rèn)為B洼中心深湖區(qū)發(fā)育的三角洲前緣砂體在二號雁列式斷裂變換帶控制下發(fā)生了二次搬運(yùn)，并在物源遠(yuǎn)端形成了砂質(zhì)碎屑流沉積體。這些砂體在平面上連片分布，且由于是重力流事件成因的砂體，砂體與砂體之間相對孤立，可以形成巖性圈閉群，具有極大的勘探潛力。

在流一段沉積時(shí)期，B洼中心為半深湖-深湖環(huán)境，沉積了厚層的灰色泥巖及褐灰色頁巖，總有機(jī)碳含量（TOC）平均為2.5%左右，而且現(xiàn)今埋深超過3 000 m，均已進(jìn)入大規(guī)模生、排烴階段。流一段巖性體被成熟烴源巖包裹，具有“源內(nèi)成藏”的優(yōu)越條件。同時(shí)，取到的巖心證實(shí)流一段發(fā)育豐富的微裂縫體系，為下部流二段烴源層生成的油氣垂向運(yùn)移至巖性圈閉成藏提供了良好的條件［24］（圖10）。

圖10 潿西南凹陷B洼流沙港組一段巖性油氣藏成藏模式Fig.10 Hydrocarbon accumulation model of lithologic reservoir of the Liu 1 Member in Blow of the south Weixinan Sag

目前B洼流一段巖性圈閉領(lǐng)域的油氣成藏條件已被10余口井證實(shí)，單個(gè)油藏含油面積大都在1～2 km2，儲量豐度最高可達(dá)300×104m3/km2。目前該領(lǐng)域已合計(jì)探明原油儲量超千萬方，成為近10年來潿西南凹陷發(fā)現(xiàn)的又一中型規(guī)模以上的油田。

5 結(jié)論

1）潿西南凹陷內(nèi)部發(fā)育大型二號雁列式斷層變換帶，受新生代以來兩期伸展活動的影響：早始新世，基底斷層復(fù)活，形成北東走向的單一、連續(xù)大斷層；漸新世中、晚期，基底斷層活動減弱，上部蓋層內(nèi)發(fā)育分段式、雁列式斷層，斷層聯(lián)接部位形成變換斜坡，控制了B洼流一段重力流沉積體發(fā)育。

2）潿西南凹陷流一段高位體系域B洼濁積砂體主要是砂質(zhì)碎屑流沉積，具有砂體厚度大、儲層物性好、非均質(zhì)性弱的特點(diǎn)，地震反射特征上多為平行-亞平行、低頻、中-強(qiáng)振幅反射，無下切侵蝕特征，容易刻畫追蹤。

3）二號雁列式斷層變換帶在流一段高位體系域沉積期限定性作用增強(qiáng)，西北物源三角洲沉積經(jīng)由各分段斷層間的變換斜坡進(jìn)入B洼，在重力作用下進(jìn)行二次搬運(yùn)，在物源遠(yuǎn)端發(fā)育連片砂質(zhì)碎屑流沉積，形成巖性圈閉群，具有“源內(nèi)成藏”的良好條件，勘探潛力極大。