2019, Vol. 28
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反转构造是指同一地质体在不同的演化阶段，由于应力场性质的改变，造成伸展或挤压构造上的叠加. 20世纪80年代由Glennie和Boegner（1981）提出了经典的反转构造概念[1]，国内外学者通过数学及物理模拟、几何学及运动学特征定量描述、油气勘探意义探讨等方面对反转构造进行了系统的研究[2-8].反转构造形成的圈闭在国内获得商业发现[9-11]，引起石油勘探者的广泛关注.
琼海凹陷是珠江口盆地珠Ⅲ拗陷的一个次级凹陷，位于中国南海北部浅水区（图 1）.南海北部陆坡新生代构造形成于海底扩张，并受欧亚板块、印度-澳大利亚板块和菲律宾海板块三大板块的联合作用[12-13]，晚期受到菲律宾板块的挤压作用，形成了印支地块沿近南北向的莺西断裂和中建断裂对盆地进行挤压产生的构造反转.整个南海北部的部分凹陷大量反转构造由此形成，琼海凹陷就是其中之一.反转构造圈闭作为重要的构造圈闭类型，在渤海湾盆地、珠江口盆地及北部湾盆地都已经发现了较大的储量规模，因此加强琼海凹陷反转构造的研究对于该区油气勘探具有重要的意义.
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图 1 琼海凹陷构造位置图 Fig.1 Tectonie location map of Qionghai Sag 1-大陆边缘(continental margin); 2-一级构造界线(first-order tectonie boundary); 3-二级构造界线(second-order tectonie boundary) |
一般认为反转构造是由同一构造的两期力学性质和作用方向相反的构造作用叠加所形成，如早期沉降晚期上隆者称为正反转，其地质过程为伸展后的挤压.而早期上隆晚期沉降者称为负反转，其地质过程为挤压后的伸展[14-15].琼海凹陷反转构造发育于凹陷西侧控凹断层周缘（图 2a，下文简称琼海西断层）.琼海西断层形成于古近纪，新近纪受新构造运动重新活动，并受到挤压作用，在该区形成正反转构造.
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图 2 琼海凹陷反转构造带代表性剖面 Fig.2 Representative profiles of the inversion structural belt in Qionghai Sag a-剖面线位置(position of profile); b, c. d-过反转断层地震剖面(seismic profiles crossing inverted fault); 1-拗陷边缘(depression border); 2-凹陷 边界(sag boundary); 3-断层(fault); 4-剂面线(section line) |
琼海西断层是位于琼海凹陷西侧边缘的控凹断层，为正断层，作为断陷盆地的控凹断层，具有高角度、大断距、平面发育范围广及地层纵向控制范围大等特征.琼海西断层平面上呈NE向展布，断层产状较陡，倾角为45~80°，平面发育范围60 km，新生界底部界面断距达2 km以上.由于琼海西断层的发育加上东部古隆起的存在，剖面上体现了凹陷西部为西断东超的结构特征.琼海西断层古近纪的活动控制了该期地层的发育，中新世的活动使得断层向浅部发育，遭受挤压后在中新统及以上地层形成构造反转.该区反转构造形成过程受到琼海西断层限制，形成了逆断层上盘发育挤压背斜的构造样式.
1.2 琼海凹陷反转构造运动学特征本研究琼海凹陷反转构造带中间位置的3条代表性剖面（图 2）为定量分析对象，从生长指数及位移-距离曲线两个指标揭示琼海反转构造的运动学特征：琼海西断层反转构造是在中新世晚期构造发生的反转，且反转程度较小.
1.2.1 生长指数生长指数是研究断层的一种重要方法，其公式为：
| $ GI = ({t_{\rm{h}}} - {t_{\rm{f}}})/{t_{\rm{f}}} $ | (1) |
式中，th和tf分别为断层上、下盘同一层位地层的垂直厚度[16]，且紧靠断层位置测量.选取琼海凹陷发育反转构造的代表性剖面，利用公式（1）计算了断层在不同时期的生长指数.
断层生长指数为正，表明其处于拉张期，反之则处于挤压期，指数绝对值越大表明活动强度越大.由于琼海西断层下盘新生界仅存晚渐新世以来的地层，因此生长指数研究只能揭示该断层珠海组及以上地层发育时期的生长情况.需要指出的是，生长指数以及下面进行的位移距离曲线的数学模式中都涉及到剥蚀量的问题，本文采用的是地层趋势恢复法.
对琼海西断层各期的生长指数分析显示，珠海组断层生长指数（GI值）为7.39，表明晚渐新世断层活动较强，处于拉张期.珠江组下段、上段的GI值为0.19和0.12，表明断层的生长活动非常弱.进入韩江组，GI值进一步减小，从中渐新世至中中新世断层近乎停止生长活动.粤海组的GI值为-0.45，表明中新世晚期构造发生了反转，反转程度较小（表 1）.
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表 1 琼海西断层生长指数 Table 1 Growth index of west Qionghai fault |
位移-距离曲线图是研究反转强度及发生时期的一种有效方法，可以更加直观地反映正反转作用程度.选取断陷期层序顶部作为基准点，纵坐标为该点到断层上盘各地层的距离（平行于断层面测量或计算）.以零点位置为界，横坐标右边表示断层上盘地层对应于下盘相应地层在断面上的伸展位移量，左边则表示地层的挤压位移量（图 3）.
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图 3 琼海西断层位移距离曲线图 Fig.3 Displacement distance curve of west Qionghai fault |
琼海凹陷反转构造位移距离曲线图中，拉伸地层位移量从新生界底至韩江组顶为正值，数值在持续减小，体现了断层在新生代早期至中中新世为张性断层，且拉张活动强度持续或者阶段性减弱.地层位移量零点位于中中新统地层内，表明琼海西断层反转活动开始于中中新世，主反转期为晚中新世（T20以上地层沉积时期）（图 3），挤压地层位移量较小，反映了反转强度较弱.
2 反转构造带--有利的油气勘探方向琼海凹陷位于珠江口盆地珠Ⅲ拗陷，在其中发现了大量反转构造.前人研究认为，该区反转构造的油气成藏主控因素包括烃源岩条件、运移条件、断层封闭性及时空配置关系[17].通过对琼海凹陷成藏主控因素进行分析，笔者认为琼海凹陷反转构造具备较好的成藏条件.以琼海凹陷为代表的珠江口盆地北部凹陷带反转构造普遍发育，但是针对此类圈闭的勘探程度较低.如果加大勘探力度，有可能发现有利的构造圈闭类型.
2.1 始新统烃源岩及上部储盖组合珠江口盆地目前已发现大量油气，是中国南海的油气主产区.这些油气主要来源于两套重要的烃源岩--始新统文昌组及渐新统恩平组.其中始新统的发育与否对于凹陷的勘探潜力评价是最为重要的.琼海凹陷内钻井两口，虽然未钻遇始新统，但是凹陷周缘隆起已经发现中深湖相烃源岩的油气贡献，间接证实了琼海凹陷始新统烃源岩的存在.通过区域对比、古地貌分析及地震相识别等方法综合研究，认为琼海凹陷文昌组发育中深湖相、滨浅湖相、曲流河相、辫状河相等，中深湖相和滨浅湖相有一定面积.
从平面分布来看，凹陷中部与东部的有效烃源岩与西部的反转构造带距离在20 km以上，这对于同处一个凹陷内生烃潜力优良的湖相烃源生产的油气而言是有效的运移距离.
琼海凹陷反转构造发育于韩江组及珠江组地层内，埋深浅，有利于储层物性的保护.琼海凸起上已经发现的数个油田及含油构造，为背斜、断背斜圈闭类型，它们与凹陷反转构造带发育相同的地层充填，同处于凹陷始新统烃源灶供烃范围，因此反转构造在烃源及储盖组合上与这些已发现油田及含油构造具有可比性.始新统烃源岩在下，渐新统-中新统储盖组合在上，油气通过断层疏导运聚成藏，凹陷反转构造带具备较好的生储盖配置关系.
2.2 反转构造与主力烃源岩排烃时空匹配距离位移曲线分析表明琼海凹陷反转活动开始于中中新世，主反转期为晚中新世（图 3）.在反转构造形成之后，文昌组烃源岩的生排烃情况决定了反转构造能否捕获油气.凹陷内无钻井钻遇文昌组地层，因此在琼海东洼发育深湖相的区域建立了一口虚拟井来模拟分析琼海文昌组烃源岩的排烃历史，以烃源岩中单位质量的有机碳生成有机质并被排出的比例（即HC值）作为排烃强度进行分析.虚拟井的层位深度计算参数包括地震剖面的双程反射时间及凹陷周边实际钻井的VSP数据.烃源岩评价指标包括TOC、HI、S1+S2及类型等，是根据珠江口盆地钻遇文昌组中深湖相烃源岩钻井实验数据的统计平均值（表 2）.由于凹陷内文昌组地层较厚，埋深达到成熟的持续时间长，将其分为上（Ew1）、下（Ew2）两段来精细模拟不同深度段的文昌组烃源岩生排烃时期.
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表 2 珠江口盆地文昌组烃源岩指标统计 Table 2 Source rock indexes of Wenchang Formation in Pearl River Mouth Basin |
模拟结果表明，琼海凹陷文昌组中部烃源岩排烃期为晚渐新世至早中新世；下部烃源岩由于成熟度更高，排烃结束时期较中部更早；然而文昌组上部烃源岩中中新世至今仍然在大量排烃（图 4）.琼海凹陷反转构造形成期与文昌组上部烃源岩匹配良好，从时间上具有捕获文昌组油气的条件.另外，文昌组中下段烃源岩早期生成的油气在晚期构造活动中可以发生二次运聚.对于二次运聚的油气而言，发育在中浅层的渐新统及以上地层的反转构造断背斜、断鼻圈闭是十分有利的聚集场所.
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图 4 琼海凹陷文昌组烃源岩排烃史 Fig.4 Source rock expulsion history of Wenchang Formation in Qionghai Sag 1-排油强度（oil expulsion）；2-排气强度（gas expulsion） |
1）琼海西断层形成于新生代早期剧烈的断陷活动，新生代早期至中中新世为张性断层，控制了古近系的沉积，中中新世构造开始反转，主反转期为晚中新世，反转强度较弱.
2）琼海凹陷反转构造具有良好的烃源及储盖组合，圈闭与主力烃源岩文昌组上段具有良好的时空匹配关系，琼海凹陷的反转构造是该区有利的勘探区带.
3）目前中国近海盆地已经发现的反转构造油气藏并不多，加强对反转构造的理论研究和勘探实践，有利于寻找潜在的储量替代新领域.
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