2. 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室, 山东 青岛 266071;
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2. Laboratory for Marine Mineral Resources, Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology(Qingdao), Qingdao 266071, Shandong, China;
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0 引言
东海陆架盆地的油气勘探历程已近50年,在西湖凹陷、瓯江凹陷等新生代地层已取得了较好的勘探成果。但受资料品质的限制以及勘探思路的制约,中生界基础地质研究薄弱,一直没有获得大的油气突破。近年来随着勘探思路的转变以及地震资料采集和处理技术的不断提高,中生界得到了良好的揭示。东海陆架盆地南部中生界具有分布广、厚度大的特点,地球化学方面的研究也表明该区中生界具有较好的烃源岩条件[1-5]。
沉积体系的类型及其展布特征控制着储层及烃源岩的分布,进而影响油气的生成与聚集。虽然目前针对该区中生界沉积环境及沉积体系的研究成果较多,但沉积相类型尚有争议,沉积体系展布特征仍不明确。为此,本文在吸收前人研究成果的基础上,结合新一轮油气选区项目中最新地震资料解释成果,开展地震相研究以及凸起的形成演化史分析,建立东海陆架盆地南部中生界沉积模式,以了解其沉积格局,为下一步油气勘探部署提供借鉴。
1 区域地质背景东海陆架盆地位于欧亚大陆板块东南缘,夹持于欧亚板块、太平洋板块与印度板块之间[6],是在前中生代克拉通基础之上发展起来的中、新生代叠合盆地,盆地呈NNE向展布,“东西分带”的盆地结构明显,整体表现出“凹—凸—凹”的特征。其南部从西到东可划分为瓯江凹陷、雁荡低凸起、闽江凹陷、台北低凸起、基隆凹陷等新生代构造单元(图 1)[7-8]。
2 沉积体系展布特征当前各专家学者对于东海陆架盆地南部中生界沉积环境的认识存在争议,总的来说由上个世纪末期的陆相沉积观点向现今的海陆过渡相、海相观点转变,但研究普遍缺乏有力的沉积相标志[9-12]。目前,整个东海陆架盆地南部钻遇中生界的钻井仅有5口,其中FZ13-2-1井和FZ10-1-1井揭示了较厚的中生界(图 1),FZ13-2-1井在上白垩统闽江组钻取了6 m长的岩心(1 810~1 816 m),FZ10-1-1井在中下侏罗统福州组钻取了4 m长的岩心(3 378~3 382 m),这10 m岩心对整个工区中生界沉积环境的厘定具有重要的指导作用。
胡文博[13]对这两口井的10 m中生界岩心开展了精细的观察描述,结合镜下观察与分析化验资料,重新厘定了东海陆架盆地南部中生界的沉积环境。通过在FZ13-2-1井闽江组6 m灰白色粉砂岩岩心中发现的小型槽状层理、前积层理、双向泥偶层和非对称羽状交错层理、遗迹化石等沉积构造,以及岩心中含量丰富的原生海绿石、丁丁虫化石等认为当时其沉积相类型为滨浅海相。此外,镜下观察发现闽江组岩心的物质成分除了正常的滨浅海碎屑之外,还含有大量的火山岩岩屑以及晶屑,说明沉积当时受到了火山活动的影响,推断白垩系闽江组为受火山活动影响的滨浅海沉积。FZ10-1-1井在3 378~3 382 m取得了4 m岩心,前人[13]通过古生物分析确定该组岩心属于中—下侏罗统福州组。该套岩心整体上为一套暗色的细粒岩系。通过对典型泥岩样品饱和烃气相色谱图、甾烷色谱-质谱图以及萜烷色谱-质谱图所得出的地化指标进行分析,认为沉积当时水体深度中等,为弱氧化、弱还原的环境;泥岩样品具有海相泥岩的特征,有机质来源为低等水生藻类。此外还在该段岩心中发现了颗石藻化石以及海绵骨针化石等钙质超微化石,认为东海陆架盆地南部中—下侏罗统福州组应为滨浅海—半深海相沉积,而不是前人认为的陆相沉积。
值得指出的是,虽然岩心资料给出了有力的海相沉积的证据,但毕竟是“一孔之见”,在工区钻井资料匮乏的情况下,需开展地震相分析来进一步明确东海陆架盆地南部中生界沉积体系的类型及展布特征。通过对研究区地震反射特征的归纳,总结了东海陆架盆地南部地震相解释图版(图 2),整体上可将其划分为三大类,即陆相(冲积扇相、河流相)、海陆过渡相(三角洲相、滩坝相等)及浅海相。陆相主要分布于瓯江凹陷,海陆过渡相主要分布于闽江凹陷缓坡带,浅海相主要分布于闽江凹陷和基隆凹陷。
在地震相解释图版和火山岩相解释图版的指导下,结合FZ13-2-1和FZ10-1-1井钻遇地层的沉积特征,在工区开展了地震-沉积相的解释。从2条主干剖面(剖面位置见图 1)的解释结果(图 3)可以看出:东海陆架盆地南部侏罗系地震反射特征为中—强振幅、断续—连续席状相,以海相沉积为主,可分为滨岸相和浅海相2个沉积体系;白垩系地震反射类型较多样,可以识别出3套沉积体系,即浙闽火山岩带、瓯江凹陷的陆相冲积扇-河流-三角洲-湖泊沉积体系以及闽江—基隆凹陷的滨浅海沉积体系(图 4)。
3 古地理背景研究东海陆架盆地南部闽江凹陷西侧为雁荡低凸起,东侧为台北低凸起(图 1),2个凸起的形成演化历史控制了闽江凹陷乃至整个东海陆架盆地南部的沉积格局。因此对2个凸起形成演化历史的分析是沉积模式建立的基础,通过对凸起的形态、分布以及形成演化过程的分析可以明确中生代盆地的岩相古地理背景。
3.1 雁荡低凸起构造演化分析以往观点认为雁荡低凸起在中生界沉积之前已经存在,其对两侧的闽江凹陷及瓯江凹陷的沉积具有控制作用,而且其上部直接披覆新生界沉积[14-15]。然而,根据最新的地震资料解释成果以及对重磁资料的分析,对雁荡低凸起的形成演化过程有了新的认识。
通过对地震资料的精细解释,明确了雁荡低凸起的分布范围[16](图 5)。可以看出雁荡低凸起由北向南由3个不连续的北东向凸起组成,每个凸起西部以断层为边界,与瓯江凹陷地层呈突变接触,向东以斜坡的方式向闽江凹陷过渡。从由北向南的切过雁荡低凸起的北西向的地震剖面(图 3)可以看出,凸起之上有广泛的中生代地层发育,并非以往观点认为的雁荡低凸起之上直接超覆新生界。从雁荡低凸起两侧的中生代地层分布可以看出,侏罗纪地层由东向西超覆在其上,而瓯江凹陷则缺失侏罗纪地层;说明在侏罗纪沉积时期西部的瓯江凹陷尚未形成,盆地西部应该与浙闽隆起区连为一体,为剥蚀区。雁荡低凸起为侏罗纪时期盆地的西部边界。
综合分析认为:雁荡低凸起在侏罗纪时应与浙闽隆起区连为一体,为剥蚀区,向东部的闽江凹陷提供物源;白垩纪时期由于古太平洋板块向欧亚板块俯冲角度加大[17-18],工区应力场从挤压变为伸展,导致雁荡低凸起形成,表现为3个不连续的凸起,分隔西部的瓯江凹陷与东部的闽江凹陷、基隆凹陷。
3.2 台北低凸起构造演化分析姜亮[8]观点认为,台北低凸起在中生代沉积之前已经形成,其为闽江凹陷的东部边界,分隔闽江凹陷与东部的基隆凹陷。本次研究通过对地震资料的精细解释,结合典型测线的平衡剖面分析,认为中生代时台北低凸起并不存在。
通过对地震资料的精细解释,圈定了台北低凸起的分布范围(图 6),台北低凸起由北向南由几个不连续的北东向凸起组成。从近由北向南切过雁荡低凸起的北西向地震剖面CX09(图 3)可以看出,台北低凸起上断裂和火成岩体发育。在火成岩发育部位,在岩体顶部可以看到其上部的地层发生上拱,在两侧可以看到中生代地层厚度基本相等。在断裂发育部位,可以看出中生界的厚度在断层的上下盘几乎相等,而古近系厚度在断层上下盘差别极大;因此断层形成于白垩系沉积之后,古新世时应为同生断层。
这些现象均可以说明火山活动于中生界沉积之后。如果忽略火山活动和断裂活动的影响,中生界整体为一向东倾斜的斜坡,整体上由西向东稳定加厚。
构造演化分析认为:侏罗纪时闽江凹陷和东部的基隆凹陷连为一体,整体坳陷,最大沉积厚度可达2 000余米,此时西部的瓯江凹陷尚未形成,为隆起区,遭受剥蚀;白垩纪瓯江—丽水断陷开始形成,表现为东断西超的小型箕状断陷盆地,物源来自西部的浙闽隆起区,沉积了千余米厚的陆相沉积;闽江凹陷和东部的基隆凹陷整体表现为一个斜坡,地层向东逐渐加厚;台北低凸起在中生代尚未形成,表现为几个断续的火成岩体,此时闽江凹陷和东部基隆凹陷仍然连为一体,为一个连续的斜坡,直到晚白垩世末—古近纪时台北低凸起才在大规模的火山活动和断裂活动的作用下连为一体,成为分隔闽江凹陷和基隆凹陷的一个NNE向的低凸起。
4 东海陆架盆地南部沉积模式结合工区的层序地层学、沉积学以及构造演化史等的研究成果,分别总结了东海陆架盆地南部侏罗纪和白垩纪沉积模式(图 7)。侏罗纪时西部的瓯江凹陷尚未形成,此时雁荡低凸起与西部的浙闽隆起带为一个整体,为古剥蚀区,也是当时东海陆架盆地的主要物源区;台北低凸起此时也未形成,闽江凹陷和东部的基隆凹陷连为一体,其形成一个稳定的向东倾斜的斜坡。FZ10-1-1井揭示下侏罗统福州组为海相泥岩,结合地震相的分析,认为侏罗纪整体为滨浅海沉积体系。随着太平洋板块俯冲角度的加大,白垩纪末期东海陆架盆地南部的应力背景由挤压变为伸展,雁荡主断裂形成,导致西部瓯江凹陷形成。瓯江凹陷在早期表现为几个小型的不连续的陆相断陷湖盆,后期随着断陷作用的加剧而连为一体,沉积了陆相的冲积扇-河流-三角洲-湖泊沉积体系;雁荡低凸起分隔西部的瓯江凹陷和东部的闽江—基隆凹陷,它可向东部的闽江凹陷提供物源(局部暴露剥蚀),但闽江凹陷物源主要来自西部的浙闽隆起区。台北低凸起在白垩纪晚期开始形成,表现为几个不连续的水下火山,随着火山活动的加剧以及断陷作用的加剧,台北低凸起在古新世逐渐连为一体,成为分隔闽江凹陷与基隆凹陷的一个北北东向凸起。结合闽江凹陷FZ13-2-1井上白垩统闽江组取心层段岩心的详细观察及分析化验结果,认为闽江沉积时期闽江凹陷为滨浅海的沉积环境,且受火山活动影响强烈。
5 结论1) 通过地震-沉积相综合分析,认为东海陆架盆地南部中生界沉积相类型主要有冲积扇相、三角洲相、河流相以及滨-浅海相,发育陆相的冲积扇-河流-三角洲-湖泊沉积体系以及滨浅海沉积体系,沉积过程受火山作用影响较大。结合对雁荡低凸起以及台北低凸起发育演化历史的研究,提出了研究区侏罗纪—白垩纪的沉积模式。
2) 综合认为瓯江凹陷从浙闽隆起上裂陷而成,主要为白垩纪的陆相沉积,其自身的烃源条件和储集条件较差,而雁荡低凸起又阻挡了来自东侧的油气输入,故油气不易成藏。而闽江凹陷与基隆凹陷从侏罗纪到晚白垩世持续发育,构成向东倾斜的斜坡,且烃源岩条件较好,油气闽江凹陷处于斜坡顶部,局部构造发育,是东海陆架盆地南部有利的勘探目标区。
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