南黃海盆地南部坳陷對沖擠壓變形與拉張斷陷疊加特征分析

黃建軍，牛華偉

(中國石化上海海洋油氣分公司，上海 200120)

0 引 言

南黃海盆地位于中國黃海海域南部坳陷，構造位置上位于下揚子板塊。對于該盆地的油氣勘探隨著油氣地質研究的深入，逐漸由淺部新生界單一層系勘探轉變為深部中—古生界與淺部新生界兼顧勘探的階段，但從前人的研究來看，深淺兼顧的研究視角較少，比如前人從盆地或板塊視角宏觀分析南黃海盆地所經歷的4個盆地發育階段[1-3]，其研究層系多為海相震旦系—中下三疊統[4-6]或陸相中上三疊統—第四系[7-9]。該文結合區域與局部的地震剖面，在構造精細解釋及地質結構綜合分析的基礎上，對南黃海盆地南部坳陷進行深—淺層構造疊加特征研究。認為南黃海盆地古生界—中生界—新生界在南部坳陷形成了不同時期的構造疊加，發育了一系列在中深—淺層疊加發育的構造。根據區域烴源巖層系分布認識及疊合盆地油氣藏改造、富集、保存的特點，認為中深層推覆擠壓背斜構造與淺層拉張斷塊構造縱向疊加區帶應成為南黃海盆地南部坳陷重點勘探突破方向。

1 南部坳陷對沖擠壓變形與拉張斷陷疊加特征

在三疊紀及之前，南部坳陷所處的南黃海盆地與下揚子陸域同處于下揚子板塊，先后經歷了加里東期的陸緣海盆地和海西期的陸表海盆地階段，發育了淺海陸棚相—開闊臺地相，沉積相和地層厚度的變化較小，構造分異性也較弱[10-12]。在三疊紀末期，由于揚子板塊向華北板塊逐漸靠攏碰撞、俯沖拼接，伴隨著秦嶺—大別山—蘇魯造山帶印支期的造山運動，在印支—燕山旋回期間，由于受到來自東南(華南板塊)和北西(華北板塊)2個對峙方向的擠壓作用，在南黃海的南部地區，以勿南沙隆起的北部(南部坳陷區域)為對沖中心，形成對沖構造格局[13]，推覆逆沖構造的發育使海相中—古生界原型盆地受到強烈的改造變形(圖1)。

圖1 南黃海盆地中—古及新生界構造區劃

1.1 南黃海盆地中深層對沖擠壓構造分布及變形特征

通過對區域地震剖面的構造解釋及地質分析表明，中深層的地質結構在南黃海盆地表現出明顯的北強南弱對沖擠壓構造格局。在南黃海盆地東部，源自蘇魯造山帶的擠壓應力強度大，影響范圍廣，北部沖斷構造帶發育一系列規模大、切穿層系多的逆沖推覆斷層(圖2a)，受逆沖推覆斷層影響，中—古生界地層發生劇烈的褶皺變形，甚至被劇烈抬升剝蝕；而源自華南板塊的由南向北的擠壓應力的作用強度較弱，在南部沖斷構造帶形成的由南向北的逆沖推覆斷層規模較小，切穿層系以中—古生界上部地層為主，逆沖推覆斷層控制的地層褶皺變形強度較弱；在對沖弱變形構造帶，逆沖推覆斷層發育的強度和密度均大幅度減弱，其逆沖方向也表現出一定的隨機性，由逆沖斷層控制形成的中—古生界褶皺變形更弱，通常表現為寬緩的擠壓背斜變形，在對沖弱變形構造帶內，中—古生界地層由于受南北方向的對沖擠壓，整體表現為明顯的隆升。在南黃海盆地西部，蘇魯造山帶由北向南的擠壓應力作用強度更大，形成的北部沖斷構造帶的范圍更廣(圖2b)，幾乎延伸至南黃海海域的大部分區域，自南向北的擠壓應力在該區域表現較弱，對沖弱變形構造帶并沒有表現出明顯隆升，而是整體表現為自北向南的逆沖推覆變形。

圖2 南黃海海域不同部位對沖擠壓變形及拉張斷陷疊加特征對比

南部坳陷為新生界構造區劃單元之一，由于該區域已經處于北部沖斷構造帶的末端(圖2c)，逆沖推覆強度明顯減弱，中—古生界地層形變明顯減弱，多表現為低幅寬緩的擠壓背斜，在南北方向上，逆沖推覆強度表現出由北向南逐漸減弱趨勢。

1.2 南黃海盆地淺層拉張斷陷構造分布及其疊加特征

南黃海盆地南部坳陷新生界斷陷發育南三、四、七及南二、五、六2排近東西走向的凹陷(圖1)，它們均疊加發育于中—古生界推覆構造之上。南五凹陷為其中規模較大的一個典型箕狀斷陷(圖2c)，其南部的邊界拉張斷裂在區域拉張應力場作用下活動劇烈，形成較大規模的沉積可容空間，沉積了較厚的晚白堊及第三系地層，從該邊界拉張正斷裂的發育特征來看，其向深部消失于先存的一條逆沖推覆斷層之上；南五凹陷北部中—新生界地層超覆于下伏的中—古生界對沖弱變形構造帶擠壓背斜之上，向隆起高部位(新生界的南二、三凸起)超覆減薄。南四凹陷位于南部坳陷的北排凹陷群，在區域拉張應力場作用下，相向發育系列正斷層(圖2c)，形成地塹，內部充填了一定厚度的晚白堊及第三系地層，相向發育的系列正斷層通常終止于早期發育的推覆逆斷層之上，形成中深層為逆沖推覆結構，淺層為斷陷結構的縱向疊加特征。

2 南部坳陷油氣勘探突破方向分析

2.1 中—古生界構造圈閉發育特點及其原生油氣藏保存分析

擠壓變形強度決定被擠壓地層構造圈閉發育的類型及其內部油氣富集成藏之后的保存程度[14]。從不同構造帶發育的擠壓構造圈閉類型來看(圖3)，在北部沖斷構造帶，擠壓強度較大，地層變形劇烈，逆沖推覆作用重疊明顯，主要形成疊瓦沖斷構造、雙重構造等類型。

地層在擠壓作用下形成斷彎褶皺或高幅擠壓褶皺，被推覆上滑的地層通常遭受剝蝕，造成各種擠壓構造的上盤減薄或缺失，對于構造圈閉自身的保存性能造成較大的破壞。在對沖弱變形構造帶，擠壓作用逐漸減弱，地層變形程度也隨之減弱，主要形成低幅寬緩的擠壓褶皺，可以形成大型擠壓背斜構造，由于擠壓逆沖推覆減弱，上盤逆沖抬升隨之減弱，上盤地層的剝蝕程度降低，低幅擠壓褶皺形成的擠壓背斜圈閉油氣保存條件較好。

圖3 對沖擠壓構造背景下不同構造帶發育的構造類型分布

南部坳陷下伏的中—古生界地層主要處于對沖弱變形構造帶，從該區域的中—古生界局部地震剖面所揭示的地層結構來看(圖4)，地層擠壓褶皺以幅度低、形態完整為主要特點，上部地層保存較為完整，因此，該區域中—古生界擠壓背斜圈閉的油氣保存條件較好，利于中—古生界原生油氣藏長期保存。

圖4 南部坳陷中—古生界典型低幅擠壓構造地震地層結構特征

2.2 新生界具備油氣資源潛力

南四凹陷在始新統戴南組和古新統阜寧組三段鉆獲原油[15]，證實南四凹陷阜寧組烴源巖為有效烴源巖，阜寧—戴南組可以構成南部坳陷中—新生界有效的生儲蓋組合。南五凹陷規模較大，阜寧—戴南組沉積厚度大、埋藏深，烴源巖的油氣資源潛力要大于南四凹陷[16-20]。從南部坳陷已有的鉆井來看，其目的層系以中—新生界為主，鉆探位置主要集中在凹陷的陡坡帶和凸起區，各凹陷的斜坡帶及凹陷中心鉆探程度較低。

2.3 南部坳陷油氣勘探突破方向分析

南部坳陷新生界凹陷斜坡帶為油氣勘探突破優先方向(圖5)，其具備以下有利條件：①下部海相古生界—中生界處于北部沖斷構造帶末端及對沖弱變形構造帶，主要發育低幅擠壓褶皺背景下的寬緩擠壓背斜圈閉，擠壓抬升變形過程中遭受剝蝕程度較低，圈閉油氣保存條件好，尤其是在北部沖斷構造帶末端，后期斷陷疊加改造作用范圍局限(南四凹陷規模局限)、強度小(以斷陷沉降為主)，中—古生界基本保持了印支期擠壓低幅背斜構造，以海相烴源巖為油氣來源的原生油氣藏得以保存，在南五凹陷疊加區域，中—古生界原生油氣藏被一定程度地改造，由于南五凹陷陡坡帶邊界斷裂活動強度、發育規模均較大，中—古生界地層在拉張沉降的同時，對南五凹陷斜坡帶下伏中—古生界形成局部反向逆沖推覆，形成系列逆沖推覆擠壓背斜構造，先存的中—古生界油氣藏被改造，并在新形成的反向逆沖推覆背斜構造中聚集成藏；②上部陸相中生界—新生界主要發育斷塊圈閉，南四凹陷已經證實該套生儲蓋組合的含油氣性，南五凹陷具備較大的油氣資源潛力，且其北部斜坡帶目前尚無鉆井，中—新生界之下為油氣成藏條件較好的反向逆沖推覆背斜構造，因此，凹陷斜坡帶具備上下儲蓋組合兼探的有利條件。

圖5 南黃海盆地南部坳陷凹陷斜坡帶具備上、下兼探的有利條件

3 結 論

(1) 南黃海盆地南部坳陷下伏的深部中—古生界地層處于南北對沖擠壓作用明顯減弱區帶，其地層變形弱，以發育低幅擠壓背斜構造為主，地層抬升剝蝕較弱，中—古生界原生油氣藏得以較好的保存。

(2) 南黃海盆地南部坳陷上覆的中—新生界斷陷疊加于中—古生界擠壓背斜之上，斷陷的主要邊界斷裂通常發育于先存的推覆逆沖斷裂部位，隨著斷陷拉張作用增強，下伏的中—古生界擠壓構造被一定程度的改造，但中—古生界油氣藏并未被明顯破壞。

(3) 根據對沖擠壓變形與拉張斷陷在南部坳陷的疊加特征，認為凹陷斜坡帶具備上下構造層系兼探的有利條件，且目前在凹陷斜坡帶尚無鉆井，尤其是南五凹陷北部斜坡帶，將是南黃海盆地南部坳陷尋求勘探突破的有利區帶。