瓊東南-珠江口盆地深水區(qū)構(gòu)造樣式及其分布特征

摘 要

摘要：南海區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，對(duì)其北部深水區(qū)的構(gòu)造樣式及分類標(biāo)準(zhǔn)尚缺乏全面、系統(tǒng)的研究。為此，以該區(qū)瓊東南-珠江口盆地為重點(diǎn)研究對(duì)象，基于區(qū)域地震反射資料，結(jié)合盆地的結(jié)構(gòu)特
摘要：南海區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，對(duì)其北部深水區(qū)的構(gòu)造樣式及分類標(biāo)準(zhǔn)尚缺乏全面、系統(tǒng)的研究。為此，以該區(qū)瓊東南-珠江口盆地為重點(diǎn)研究對(duì)象，基于區(qū)域地震反射資料，結(jié)合盆地的結(jié)構(gòu)特征，分析、總結(jié)了深水區(qū)構(gòu)造樣式和分布特征。結(jié)果表明：①根據(jù)構(gòu)造樣式形成的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，可以將瓊東南-珠江口盆地深水區(qū)劃分為伸展構(gòu)造樣式、走滑構(gòu)造樣式與重力構(gòu)造樣式3類；②伸展構(gòu)造樣式可繼續(xù)劃分為地塹式、平面式半地塹、鏟式半地塹及坡坪式半地塹；走滑構(gòu)造樣式主要表現(xiàn)為剖面上的花狀構(gòu)造、平面上的雁列斷層及馬尾狀斷層等；重力構(gòu)造樣式表現(xiàn)形式多樣，既有以側(cè)向滑動(dòng)為主要特征的滾動(dòng)背斜、重力滑動(dòng)斷層，也有以垂向運(yùn)動(dòng)為主的垮塌構(gòu)造、底辟構(gòu)造；③上述3類構(gòu)造樣式分布于盆地的3個(gè)構(gòu)造層中，與盆地演化過(guò)程中所表現(xiàn)出的動(dòng)力學(xué)機(jī)制密切相關(guān)。伸展構(gòu)造主要分布于盆地的下構(gòu)造層(裂陷期盆地)；走滑構(gòu)造分布于中下構(gòu)造層(裂陷期盆地-裂陷后坳陷期盆地)；重力構(gòu)造樣式分布廣泛，在盆地深層 淺層均有分布，但表現(xiàn)形式不同。這些成果與認(rèn)識(shí)對(duì)該區(qū)后續(xù)勘探開發(fā)具有十分重要的意義。
關(guān)鍵詞：瓊東南-珠江口盆地；深水區(qū)；構(gòu)造樣式伸展構(gòu)造；走滑構(gòu)造；重力構(gòu)造；分布規(guī)律；南海
    南海位于3大板塊的交界處，區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜[1]。新生代，南海及其北部盆地經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為多旋回震蕩式的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)[2]。前人針對(duì)南海北部盆地構(gòu)造樣式進(jìn)行了研究，識(shí)別出伸展構(gòu)造、轉(zhuǎn)換帶構(gòu)造、古潛山披覆構(gòu)造、底辟構(gòu)造、重力背形構(gòu)造、反轉(zhuǎn)構(gòu)造、花狀構(gòu)造、沉積壓實(shí)構(gòu)造等多種構(gòu)造樣式[3～6]。但是總體上對(duì)于南海北部盆地，尤其是深水區(qū)的構(gòu)造樣式及分類標(biāo)準(zhǔn)尚缺乏全面、系統(tǒng)的研究。為此，筆者以南海北部瓊東南珠江口盆地為例，基于深水區(qū)地震反射資料，結(jié)合盆地的結(jié)構(gòu)特征對(duì)構(gòu)造樣式
劃分及分布特征進(jìn)行探討。
1 區(qū)域地質(zhì)概況
    南海北部大陸邊緣發(fā)育了北部灣、鶯歌海、瓊東南、珠江口、中建南、雙峰、筆架、臺(tái)西南及臺(tái)西等9個(gè)盆地[7]。其中北部灣盆地與鶯歌海盆地全部位于淺水區(qū)，中建南盆地、臺(tái)西南盆地及筆架盆地等全部位于深水區(qū)，瓊東南盆地及珠江口盆地部分位于深水區(qū)[8]。筆者研究的范圍為瓊東南盆地和珠江口盆地深水區(qū)的開平順德凹陷、白云-荔灣凹陷。
    據(jù)鉆井及地震資料揭示，南海北部陸緣盆地新生代沉積地層自下而上可劃分為：前古近系基底，古近系古新統(tǒng)、始新統(tǒng)及漸新統(tǒng)，新近系中新統(tǒng)、上新統(tǒng)，第四系。盆地構(gòu)造演化階段經(jīng)歷了古近紀(jì)裂陷階段(具體可劃分為3個(gè)裂陷幕)，新近紀(jì)-早、中中新世裂陷后坳陷階段及晚中新世第四紀(jì)裂陷后洋盆沉降期3個(gè)階段(表1)。

    與陸內(nèi)裂谷盆地演化不同，南海北部盆地在裂陷后洋盆沉降期大陸坡發(fā)育成熟，盆地內(nèi)地層明顯向洋盆傾斜，其沉積地層、構(gòu)造樣式等均發(fā)生較大變化。
2 深水區(qū)構(gòu)造樣式
    筆者根據(jù)南海北部盆地構(gòu)造演化過(guò)程中表現(xiàn)出的不同動(dòng)力學(xué)背景，將構(gòu)造樣式劃分為伸展構(gòu)造樣式、走滑構(gòu)造樣式及重力構(gòu)造樣式3種類型。
2.1 伸展構(gòu)造樣式
斷裂是南海北部盆地內(nèi)古近系基本的構(gòu)造變形特征，在區(qū)域伸展作用的控制下，盆地內(nèi)部表現(xiàn)出復(fù)雜的斷塊特征。根據(jù)斷層及地層的組合關(guān)系，伸展構(gòu)造樣式可以分為地塹式(圖1-A)及半地塹式兩種類型(圖1-B1、B2、B3)。
 

    地塹式構(gòu)造樣式主要由兩條相向傾斜斷層及其之間所夾持地層組成。多個(gè)地塹在空間上可以組成地壘-地塹式構(gòu)造樣式(圖1-a1)，一個(gè)地塹也可繼續(xù)破碎形成復(fù)式地塹構(gòu)造樣式(圖1-a2)。還有一類特殊的壘塹式構(gòu)造組合為共軛“X”型構(gòu)造樣式(圖1-a3)，這種構(gòu)造樣式可以看做上部地塹與下部地壘在垂向上的組合，大多表現(xiàn)為局部構(gòu)造，往往出現(xiàn)于盆地的內(nèi)部。
    根據(jù)邊界主干斷層的形態(tài)，可以將半地塹構(gòu)造樣式劃分為平面式、鏟式及坡坪式3種類型。不同形態(tài)半地塹反映出半地塹間的演化程度存在差別[11]。根據(jù)半地塹內(nèi)部沉積地層的層序特征可以判斷半地塹演化過(guò)程是以垂直沉降為主(圖1-b1)，還是以旋轉(zhuǎn)抬升為主(圖1-b2)。在斷層上盤發(fā)育的一系列次級(jí)斷層可以破壞半地塹的原有形態(tài)，形成同向斷層系(圖1-b3)或反向斷層系控制的半地塹(圖1-b4)。
    瓊東南盆地、珠江口盆地古近系內(nèi)分布著廣泛的伸展構(gòu)造，瓊東南盆地內(nèi)的崖北凹陷、崖南凹陷、松東凹陷、松西凹陷及北礁凹陷，珠江口盆地內(nèi)的開平順德凹陷均為半地塹凹陷，在邊界斷層控制下盆地發(fā)生翹傾減薄，在地震剖面上可見明顯的削蝕界面。而瓊東南盆地的中央坳陷帶內(nèi)的樂東-陵水凹陷及寶島長(zhǎng)昌凹陷則表現(xiàn)為明顯的地塹結(jié)構(gòu)，盆地內(nèi)表現(xiàn)為地壘-地塹式及復(fù)式地塹構(gòu)造樣式。白云-荔灣凹陷內(nèi)部伸展構(gòu)造樣式主要表現(xiàn)為由一系列斷層控制的鏟式及坡坪式的復(fù)式半地塹，局部發(fā)育“X”型構(gòu)造樣式。
2.2 走滑構(gòu)造樣式
    受區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)及深大斷裂的影響，瓊東南盆地與珠江口盆地深水區(qū)均發(fā)育走滑構(gòu)造樣式。剖面上主要為花狀構(gòu)造、壓扭背斜等特征，平面上則表現(xiàn)為雁列斷層、褶皺及馬尾狀斷層等(圖2)。根據(jù)走滑斷層切割地層特征及走滑作用的時(shí)間，深水區(qū)盆地走滑斷層可以分為兩類3種類型。
 

    第一類(Ⅰ)型走滑斷層為早期走滑斷層(圖2-a)，在盆地形成初期即發(fā)生走滑作用，花狀構(gòu)造中淺層的分支斷層切割至基底，走滑斷層兩側(cè)地層厚度差別較小，后期沉積地層中花狀構(gòu)造表現(xiàn)為繼續(xù)向上生長(zhǎng)的特性。第二類(Ⅱ型)走滑斷層為后期走滑斷層，主要發(fā)生于盆地成盆之后，盆地內(nèi)早期沉積地層具有明顯的受伸展斷層控制的生長(zhǎng)地層特性，而花狀構(gòu)造中的分支斷層多集中于盆地的淺層，大多數(shù)沒有切割至基底。后期走滑斷層發(fā)育兩種類型：①新生型走滑斷層，該類斷層發(fā)生于主斷層的上盤塊體內(nèi)，斷層的形成并沒有利用早期形成的正斷層，盆地內(nèi)早期沉積地層仍表現(xiàn)為半地塹的構(gòu)造樣式(圖2-b)；②繼承性走滑斷層，即走滑斷層沿用了早期伸展正斷層，在主斷層的淺層發(fā)育一系列分支斷層[12](圖2-c)。
    瓊東南盆地內(nèi)NE走向的主干斷層多具有走滑分量，從地震剖面上可以觀察到明顯的花狀構(gòu)造樣式(圖3)，根據(jù)花狀構(gòu)造發(fā)育的部位、分支斷層切割層位可以判斷瓊東南盆地內(nèi)走滑構(gòu)造樣式主要以Ⅱ型走滑為主，即盆地內(nèi)走滑作用發(fā)生在盆地成盆期之后。盆地表現(xiàn)為始新世-漸新世早期以伸展作用為主，漸新世中期-中新世盆地在伸展作用的基礎(chǔ)上疊加了走滑作用。珠江口盆地白云荔灣凹陷走滑構(gòu)造樣式主要集中在凹陷西部云開低凸起及北部番禺低隆起之上(圖3)，且大多為工型走滑，說(shuō)明在凹陷的成盆初期即具有明顯的走滑作用，走滑作用開始于始新世。

2.3 重力構(gòu)造樣式
    伸展與走滑構(gòu)造樣式代表著盆地受到水平作用力時(shí)所表現(xiàn)出的構(gòu)造特征。從盆地尺度來(lái)看，這兩種構(gòu)造樣式是盆地內(nèi)主導(dǎo)構(gòu)造樣式，反應(yīng)了區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征。除了受區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響外，深水區(qū)盆地受重力作用影響也很明顯，發(fā)育一系列相關(guān)的構(gòu)造樣式。根據(jù)重力作用方式可以將其劃分為垂直型重力樣式與滑動(dòng)型重力樣式兩類(圖4)。

2.3.1垂直型重力構(gòu)造樣式
    該構(gòu)造樣式主要受垂向重力作用影響，構(gòu)造變形主要集中在與沉積地層垂直的方向，即包括垂直向下垂作用力引起的構(gòu)造變形如垮塌構(gòu)造、壓實(shí)披覆構(gòu)造，還包括由于沉積地層密度差異或垂直向上作用力引起的底辟構(gòu)造，深水盆地內(nèi)底辟構(gòu)造主要表現(xiàn)為“泥巖”底辟及火山底辟兩種(受資料限制，尚不能確定底辟體的性質(zhì)，根據(jù)鶯歌海盆地普遍發(fā)育泥巖底辟體，推測(cè)瓊東南盆地深水區(qū)可能存在泥巖底辟構(gòu)造)，其中火山底辟構(gòu)造樣式分布廣泛[13]。而垮塌構(gòu)造主要受盆地內(nèi)巖匿性影響，與沉積作用密切相關(guān)[14]，與地塹式構(gòu)造相比，垮塌構(gòu)造多發(fā)生于斷層上盤地塹內(nèi)，主要表現(xiàn)為一系列由重力所引起的次級(jí)斷裂，規(guī)模明顯小于邊界斷層。壓實(shí)披覆構(gòu)造的影響因素有兩種，一是存在先存的古隆起，在古隆起上沉積地層形成頂薄翼厚的披覆構(gòu)造；另一類主要是不同地層間差異負(fù)載引起下伏地層發(fā)生變形而形成的一類構(gòu)造。第一類披覆構(gòu)造主要受盆地先存構(gòu)造的控制，而第二類披覆構(gòu)造則主要與沉積地層的巖性、流體及巖石物理性質(zhì)等相關(guān)。
2.3.2滑動(dòng)型重力構(gòu)造樣式
   該構(gòu)造樣式形成的前提條件是要具有重力不穩(wěn)定性[15]，地質(zhì)體可沿斜坡下滑而形成重力構(gòu)造[16]。中中新世第四紀(jì)南海洋盆強(qiáng)烈沉降，南海北部盆地發(fā)生向洋傾斜，形成了大陸架-大陸坡-深海平原構(gòu)造體系，受其影響大陸坡附近地層具有明顯的重力不穩(wěn)定性，為重力滑動(dòng)構(gòu)造的形成提供了有利條件[17]，沿大陸坡廣泛發(fā)育滑坡陡壁、滑塌溝谷、滑移面、滑坡臺(tái)階等典型滑坡地貌[17]。
    另一種滑動(dòng)型構(gòu)造樣式系指當(dāng)盆地內(nèi)伸展作用強(qiáng)烈時(shí)，在盆地主干斷層上盤形成潛在空間，在重力作用下可形成沿?cái)鄬用婊瑒?dòng)的滾動(dòng)背斜構(gòu)造，這類構(gòu)造在瓊東南盆地5號(hào)斷裂帶上盤表現(xiàn)明顯(圖5)，主要發(fā)育于盆地的裂陷構(gòu)造層內(nèi)。
    但上述兩種構(gòu)造樣式并非孤立存在，垂直型重力構(gòu)造樣式也可以表現(xiàn)出側(cè)向運(yùn)動(dòng)特征，例如底辟作用所產(chǎn)生的順層侵入構(gòu)造；同時(shí)滑動(dòng)型構(gòu)造樣式也具有垂向上的分量，在實(shí)際工作中應(yīng)仔細(xì)甄別加以劃分。
 

3 構(gòu)造樣式分布特征
    3類構(gòu)造樣式反應(yīng)了不同類型盆地間的動(dòng)力學(xué)特征。伸展構(gòu)造主要分布于盆地的下構(gòu)造層裂陷期盆地內(nèi)，該時(shí)期在強(qiáng)烈伸展作用下形成瓊東南盆地北部坳陷帶、南部坳陷帶等一系列半地塹盆地，瓊東南盆地中央坳陷帶則發(fā)育成明顯的地塹構(gòu)造(圖5)。而珠江口盆地內(nèi)的開平順德凹陷，白云-荔灣凹陷則主要發(fā)育半地塹盆地，局部可見地塹型盆地(圖5)，盆地內(nèi)發(fā)育大量伸展斷層。
    走滑構(gòu)造樣式由于形成時(shí)間、類型上的差異，在兩個(gè)盆地中分布區(qū)域不同。瓊東南盆地邊界斷層走滑作用多發(fā)生在漸新世晚期，早期伸展斷層發(fā)生沿走向滑動(dòng)，在斷層的兩盤形成一系列走滑作用的相關(guān)構(gòu)造，因此垂向上走滑構(gòu)造樣式多分布于裂陷期盆地上部及裂陷后坳陷期盆地內(nèi)，平面上則分布在盆地內(nèi)NE走向的5號(hào)斷裂、2號(hào)斷裂兩側(cè)及NW走向斷層附近。
   白云-荔灣凹陷走滑作用受基底斷裂走滑作用控制明顯，主要分布與云開低凸起及番禺低隆起之上。由于走滑斷層形成時(shí)間較早，因此在垂向上走滑構(gòu)造主要分布于裂陷期構(gòu)造層內(nèi)，而后期在區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)影響下，部分?jǐn)鄬涌苫顒?dòng)至裂陷后坳陷期構(gòu)造層內(nèi)。
   重力滑動(dòng)構(gòu)造樣式多分布于具有明顯地勢(shì)差的大陸斜坡部位，主要分布于盆地中淺層。而與沉積作用相關(guān)的壓實(shí)構(gòu)造、多邊斷層及層內(nèi)斷層等構(gòu)造樣式[18～19]，大多位于裂陷后坳陷期盆地及裂陷后洋盆沉降期盆地內(nèi)。底辟構(gòu)造主要分布于盆地南部，火山底辟體活動(dòng)強(qiáng)烈，自下之上可切穿至海底，而泥巖底辟體相對(duì)影響范圍較少，僅影響了古近紀(jì)地層的變形。
   南海北部深水區(qū)盆地垂向上發(fā)育多套儲(chǔ)蓋組合[8,20]，在不同構(gòu)造層內(nèi)均有油氣發(fā)現(xiàn)。目前已有成果表明，局部構(gòu)造樣式分布特征仍是控制油氣聚集的主要因素。因此筆者所提出的構(gòu)造樣式的劃分方案對(duì)于油氣勘探工作具有一定指導(dǎo)作用，建議在下一步工作中根據(jù)不同構(gòu)造樣式的類型及分布特征開展有針對(duì)性的研究，尋找潛在圈閉，不斷推進(jìn)深水區(qū)盆地的油氣勘探進(jìn)程。
4 結(jié)論
   1) 南海北部深水區(qū)盆地自下而上可劃分為裂陷期盆地、裂陷后坳陷期盆地及裂陷后洋盆沉降期盆地三層結(jié)構(gòu)。不同期次盆地構(gòu)造活動(dòng)特征不同，裂陷期以強(qiáng)烈伸展作用為主要特征，裂陷后坳陷期表現(xiàn)為盆地垂直沉降作用，而裂陷后洋盆沉降期以南海中央海盆單側(cè)沉降特征為主。
   2) 受盆地動(dòng)力學(xué)機(jī)制影響，盆地構(gòu)造樣式可以劃分為伸展構(gòu)造樣式、走滑構(gòu)造樣式及重力構(gòu)造樣式。每一種構(gòu)造樣式均反映了不同的動(dòng)力學(xué)背景。其中伸展構(gòu)造樣式在盆地內(nèi)占主要地位，走滑構(gòu)造樣式及重力構(gòu)造樣式主要分布于盆地局部。
   3) 伸展構(gòu)造樣式主要分布于下構(gòu)造層裂陷盆地構(gòu)造層內(nèi)；走滑構(gòu)造樣式主要分布于裂陷盆地構(gòu)造層及裂陷后坳陷盆地構(gòu)造層內(nèi)；重力構(gòu)造樣式分布廣泛，自盆地深層至盆地淺層均有分布，但表現(xiàn)形式不同。
   致謝：撰寫過(guò)程中，中海石油研究中心的秦長(zhǎng)文、沈懷磊提供了大量資料，同時(shí)得到中國(guó)石油大學(xué)(北京)陳書平、何春波的指導(dǎo)和幫助。在此一并表示感謝!
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(本文作者：能源1,2 吳景富3 漆家福1 張功成3 何玉平3 蘇克露1 廖晶1 1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.中國(guó)石油塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院；3.中海石油研究總院勘探院)