蘇北盆地富油氣凹陷形成與分布特征

江 夏，周荔青

(1.中國石油大學，北京 102249； 2.中國石油化工集團公司 外事局，北京 100728；3.中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發研究院，北京 100083； 4.中國石油化工股份有限公司 華北分公司，鄭州 450006)

蘇北盆地是指蘇北—南黃海盆地的陸上部分，位于江蘇省長江以北地區，面積32 800 km2。盆地西界為郯廬斷裂，北接揚子板塊與華北板塊縫合帶，南界為揚子褶皺系的低山丘陵區。它是中國東南部陸地上最大的中新生代近海張性含油氣斷陷盆地[1]。盆地由南往北劃分為東臺坳陷、建湖隆起、鹽阜坳陷三大單元，又可細劃為10個箕狀斷陷和16個凸起、低凸起 (圖1)。

中新生代盆地經歷了由晚白堊世、古近紀斷陷到新近紀—第四紀坳陷的構造演化，發育上、下2套成油氣組合(圖2)。晚白堊世晚期—古新世，盆地強烈沉降，加上氣候溫濕、潮平面上升及海浸，盆地發育河流—三角洲—湖泊沉積體系，沉積了厚2 500 m、生儲蓋層齊全的泰州組和阜寧組，形成下部原生成油氣組合。古新世末期，發生了以區域隆升作用為主的吳堡運動，且氣候干旱、湖平面較低，結束了持續性的河—湖沉積環境。自此，盆地進入沖積—河流—泛濫平原沉積環境，發育厚達3 500 m的多套儲蓋層系，形成上部次生成油氣組合。

目前，該盆地年產原油已達190×104t，已探明儲量約為2.4×108t，探明與控制儲量累計約3.1×108t。盆地中已發現70多個中小型油氣田，單個油氣田探明儲量小于2 000×104t；其中，大于1 000×104t的油田5個，大于500×104t的油田15個，絕大多數為(50～200)×104t的超小型油氣田。規模較大的前20位油氣田的探明儲量占總探明儲量的90%。

蘇北盆地油氣聚集具明顯富集性，已發現的油氣田均分布在南部的東臺坳陷，約95%以上的油氣儲量分布在高郵、金湖、溱潼等3個富油氣凹陷，不同含油氣斷陷的主力產層、油氣成藏特征也有明顯差異。研究表明，盆地沉積中心遷移、沉積體系演變、吳堡運動、巖漿作用、構造演化等因素綜合控制了盆地內富油氣凹陷的形成與分布[2-5]。

1 沉降中心遷移對富油氣凹陷的控制

1.1 發育4類凹陷

晚白堊世晚期—古近紀以來，蘇北盆地的演化受中國東部大陸區域拉張應力和郯廬斷裂右旋運動控制，盆地沉積中心有規律地由西向東遷移，造成各凹陷不同時期的沉積厚度有很大差異[2-3]。

根據蘇北盆地各凹陷鹽城組—東臺組、三垛組—戴南組、阜寧組—泰州組等上、中、下3套地層的厚度，將凹陷分為早期快速沉降型(Ⅰ類)、持續快速沉降型(Ⅱ類)、晚期快速沉降型(Ⅲ類)、持續緩速沉降型(Ⅳ類)等4類凹陷。Ⅰ類凹陷3套地層最大厚度為5 000 m，上、中、下3套地層厚度分別為1 000,1 800,2 200 m，代表性凹陷為金湖、洪澤凹陷。Ⅱ類凹陷沉積建造的最大厚度為7 000 m，上、中、下3套地層厚度分別為2 500,2 700,1 800 m，代表性凹陷為高郵、溱潼凹陷。Ⅲ類凹陷3套地層的最大厚度為5 200 m，上、中、下3套地層厚度分別為2 000,1 400,1 800 m，代表性凹陷為海安、鹽城、白駒凹陷等。Ⅳ類凹陷沉積建造最大厚度為3 500 m，上、中、下3套地層厚度分別為1 100,1 200,1 200 m，代表性凹陷為阜寧、漣南、漣北凹陷等。上述4類凹陷有規律展布，盆地西部以發育Ⅰ類凹陷為主，中部發育Ⅱ類凹陷，東部發育Ⅲ類凹陷，北東部則為Ⅳ類凹陷。

圖1 蘇北盆地中新生代構造格局

圖2 蘇北盆地中新生代沉積建造序列

1.2 4類凹陷含油氣性的顯著差異

這4類凹陷成油氣地質條件的差異主要表現在以下3個方面：1)在主要烴源巖沉積期，鄰近沉降中心的凹陷烴源巖厚度大，且以深湖相烴源巖為主，有機質豐度高、類型好；2)在烴源巖沉積后，凹陷若能保持較高的沉降速度，則有利于烴源巖較早成熟，有機質轉化率較高，有效烴源巖的體積也增大；3)在垛一段—戴南組沉積期，烴源巖若能大面積成熟，則當時有較強烈斷裂構造活動的凹陷內，大量原生油氣順同生斷裂向上運移，形成十分豐富的次生油氣藏。

受成油氣地質條件差異影響，4類凹陷的油氣豐度有明顯差異。Ⅱ類凹陷油氣豐度為(4～6)×104t/km2，Ⅰ類凹陷為(2～4)×104t/km2，Ⅲ類凹陷僅為(0.5～1)×104t/km2，而Ⅳ類凹陷尚未發現油氣田。4類凹陷的原、次生油氣資源比例也不同。Ⅱ類凹陷原、次生油氣資源比例為1∶1～2∶1，次生油氣十分豐富；Ⅰ,Ⅲ類凹陷的次生油氣則很少。4類凹陷的勘探層埋深差異也很大。Ⅱ類凹陷超淺層—超深層型油氣藏均十分發育，目的層埋深1 000～5 000 m，含油氣層位垛二段—泰一段均有；Ⅰ類凹陷油氣層埋深800～3 000 m，目的層比較集中在阜三段、阜二段和阜一段；Ⅲ類凹陷油氣層埋深2 400～4 000 m，目的層為阜三段、阜一段和泰一段。

2 沉積體系變遷對富油氣凹陷的控制

受盆地構造演化影響，晚白堊世—古近紀蘇北盆地沉積體系有過很大變遷[1,6-7]。如圖3所示，泰州組—阜四段沉積期，盆地受西高東低地貌影響，發育由西向東的大型軸向水流，河流、三角洲等最有利儲集相帶分布在西部凹陷區，并在阜二段、阜四段沉積期的淺水部分形成生物灰巖儲集層。其他凹陷區則受徑向小型水流控制，由凸起與低凸起等供給物源。

吳堡運動后，盆地構造格局發生重要變遷，東部的小海及曹敝凸起大幅上升，形成東西兩大物源系[1,6]。如圖4所示，戴南組—三垛組沉積時期，盆地發育雙向大型軸向水流，兩大河流分別位于盆地東西兩端，控制盆地平面上粗、細碎屑巖的比例有規律地變化。盆地西部及東部兩端地區，戴南組—三垛組中粗碎屑巖比例高，蓋層不發育，儲蓋組合較差。盆地中部的高郵、溱潼凹陷，由東向西依次發育蓋層不發育區(洪積扇扇根、辮狀河流相)、有利儲蓋組合配置區(扇三角洲—湖相泥巖交替或河流相、泛濫平原相交替區)及儲層不發育區(淺湖相或泛濫平原相)。

受沉積體系變遷影響，盆地不同部位的生油巖情況及有利儲蓋組合有很大區別，加之各區塊其他油氣成藏條件不同，不同地區的勘探層有明顯差異。

圖3 蘇北盆地泰二段—阜二段巖相古地理

圖4 蘇北盆地戴南組—三垛組巖相古地理

2.1 盆地西部地區(包括金湖、洪澤凹陷)

本區處于泰州組—阜寧組沉積期西部大型河流入湖區，泰州組—阜一段為一套紅色碎屑巖、泥巖建造，無生油條件。因其為早期快速沉積型凹陷，后期(Ny—Q)沉積厚度極薄(僅0～500 m)，導致阜四段、阜三段普遍未成熟。因此，僅發育阜二段主力烴源巖。

在金湖凹陷，因發育阜二段優質烴源巖，加之阜寧組儲集相帶有利，發育阜二段上/阜二段下+ 阜一段及阜四段/阜三段有利生儲蓋組合；阜寧組油藏埋藏淺、規模較大，但由于僅有一套烴源巖，該凹陷油氣資源豐度低于高郵、溱潼凹陷。在該凹陷的三河、龍崗深凹部位，阜四段烴源巖進入成熟門限，發育戴一段上/戴一段下儲蓋組合的小型油藏。

在洪澤凹陷，受沉積作用影響，未形成阜寧組的良好生儲蓋組合，導致油氣勘探前景較差。在洪澤的管鎮次凹，阜二段、阜三段均為紅色粗碎屑巖建造，缺乏主力烴源巖。在洪澤順河集次凹，阜二段發育鹽湖型優質烴源巖，烴源巖成熟門限僅800～1 200 m，但因阜三段及阜一段上部儲層不發育，難以形成良好的原生成油氣組合。

2.2 盆地中部地區(包括高郵、溱潼凹陷)

晚白堊世晚期—古新世時期，該區深湖—半深湖與河流—扇三角洲淺湖沉積環境交替出現，既形成阜四段、阜二段、泰二段等多套深湖相生油巖，又發育阜三段、阜一段上部、阜一段下部、泰一段等多套河流—扇三角洲砂體，由此，下部原生成油組合發育多套有利生儲蓋組合。該區塊整體熱演化程度較高，烴源巖普遍進入成熟門限，油氣垂向運移較活躍，上部次生成油氣組合成藏條件極好。上部次生含油組合由垛二段上/垛二段下、垛一段上/垛一段下、戴二段、戴一段上/ 戴一段下等儲蓋組合構成，以中高滲扇三角洲、河流相儲層為主。在河流相及扇三角洲相與湖相、泛濫平原相的相變地帶，發育戴南組—三垛組巖性油氣藏。在兩凹陷的東部地區，戴南組內缺乏區域性蓋層，次生油氣聚集在垛一段上/垛一段下儲蓋組合中[8]。

2.3 盆地東部地區(包括海安、鹽城凹陷)

該區泰州組—阜寧組沉積期遠離主物源區，長期處于淺湖—半深湖環境，烴源巖極發育，尤其是泰州組—阜一段亦發育大套暗色泥巖，但烴源巖有機質豐度普遍較低，母質類型較差，成熟門限較深。由于烴源巖整體熱演化程度低，油氣垂向運移不活躍，該地區主要發育下部含油氣組合，阜一段/泰二段/泰一段及阜四段/阜二段/阜三段2個組合較有利。

3 吳堡運動對富油氣凹陷的控制

發生在古新世末的吳堡運動，使得盆地構造格局發生很大變化，形成東北部強烈隆起區與西南部殘留坳陷區，兩類地區成油氣地質條件差異極大[2]。

3.1 殘留坳陷區成油氣地質條件

盆地西南部為殘留坳陷區，面積約5 000 km2，主要分布在金湖、高郵、溱潼、洪澤凹陷的深凹、內斜坡、樞紐帶，接受戴南組沉積(圖5)。戴南組下部發育一套厚0～600 m、沖積環境下的粗碎屑巖建造；上部發育一套厚0～600 m、河流—三角洲—淺湖環境下的泥質巖、砂泥巖互層建造。在高郵、溱潼凹陷的深凹部位，戴一段上部尚發育湖相暗色泥巖烴源層。殘留坳陷區的分割性極強，各箕狀斷陷的外斜坡及低凸起區均缺失戴南組沉積建造，一般阜四段—阜二段被剝蝕，且越靠近低凸起，剝蝕量越大。在金湖、高郵凹陷，戴南組沉積建造最厚達800～1 200 m，而溱潼凹陷戴南組沉積建造最厚達600 m。

在殘留坳陷區，凹陷持續沉降，戴南組沉積末期，各深凹的泰二段及阜二段下部烴源巖即進入低成熟階段。三垛組沉積期，各凹陷的泰二段、阜二段烴源巖大面積進入成熟生油階段。此時，受三垛組沉積期各級同生斷裂的輸導，深凹帶生成的大量油氣運移到淺部，形成上部次生成油氣組合油氣藏。因此，在殘留坳陷區，既發育一批埋藏較淺(1 000～3 000 m)的次生油氣藏，又發育一系列埋藏較深(2 300～5 000 m)的戴南組—泰州組原生油氣藏[2]。

3.2 強烈隆起區成油氣地質條件

在吳堡運動作用下，盆地東北部各凹陷均成為強烈隆起剝蝕區，除在鹽城、海安凹陷發育極小范圍的殘留凹陷外，古新世沉積建造受到強烈剝蝕。部分凹陷阜二段—阜四段被剝蝕，如白駒凹陷，最大剝蝕厚度可達1 200 m。大多數凹陷的阜三段—阜四段被剝蝕，一般剝蝕厚度達400～1 000 m。各凹陷間的凸起、低凸起區，大多數阜一段—泰州組被剝蝕。在局部的極小型殘留凹陷內，僅發育厚度100～300 m的下粗上細的沉積建造[2]。

在強烈隆起剝蝕區，阜寧組強烈剝蝕，導致一些區塊缺失阜二段、阜四段主力生油層，尤其是東北部的白駒、阜寧、漣南、漣北凹陷及海安凹陷的東北部。因阜寧組被強烈剝蝕，加之缺少戴南組沉積，大大推遲了各生油層的成熟期，一直到鹽城組沉積后期，阜二段、泰二段烴源巖才開始成熟生油，阜三段、阜四段則普遍未成熟。由于成熟烴源巖體積小，且成熟期晚，僅形成下部原生含油氣組合的小型油藏，主要目的層為阜三段、阜一段及泰一段，油藏埋深達2 300～4 500 m[2]。

圖5 蘇北盆地吳堡運動期古地貌與油氣田分布關系

蘇北盆地已發現的油氣藏絕大多數分布在吳堡運動的殘留坳陷區及其附近，且各區塊油氣資源豐度明顯與戴南組沉積厚度呈正相關。目前，僅在海安凹陷發現分布于吳堡運動隆起區的2個泰一段—阜一段小油藏。在高郵、溱潼凹陷的深凹，戴南組殘留厚度最大，殘留坳陷區及其附近發育大量上部次生組合油氣田。

4 巖漿作用與油氣資源豐度的關系

蘇北盆地以玄武質巖漿作用為主，共計有4大期火山活動。如圖6所示，在金湖凹陷與高郵凹陷之間的低凸起區，發生了泰一段—阜寧組第一期火山活動。其中，泰一段末、阜一段末的2次火山活動規模較大，巖漿巖廣布于噴發區，而阜二段、阜三段則為小規模噴發。垛一段時期為第二期火山活動，活動規模最大，尤以中東部的高郵、溱潼、曲塘凹陷最強烈，共計有5～6次噴發。鹽一段時期發生第三期火山活動，主要分布在盆地中東部地區(高郵、溱潼凹陷)，期間共計有3～4次噴發。鹽二段—東臺組時期為第四期火山活動，主要分布于緊鄰郯廬斷裂的金湖凹陷西部地區?；鹕交顒邮歉靼枷菔軣釓姸鹊臉酥?，它在時空上分布的差異與各凹陷的油氣豐度明顯相關。

4.1 烴源巖沉積期火山作用與油氣富集的關系

泰州組—阜寧組烴源巖沉積期，在盆地西部金湖凹陷西緣柳堡—閔橋構造帶一線的繼承性玄武巖噴發帶，由泰州組至阜四段沉積期繼承性活動，形成金湖、高郵凹陷在阜二段、阜四段沉積期相對隔絕的半咸化湖沉積環境(圖7)，促使金湖、高郵凹陷發育優質烴源巖。這種沉積環境既與火山作用形成的地貌分隔有關，也與地表熱力環境和充足的無機營養有關。在這種環境中，生物特別繁盛，且以低等藻類(含豐富脂肪類)為主，有機質保存條件良好，加上可能存在無機加氫作用，形成優質烴源巖，具有有機質豐度高，母質類型好，成熟門限低(1 500～1 800 m)的特征。導致該類凹陷油氣資源豐度較高，勘探層埋深變淺，大部分油田埋深僅1 200～2 000 m。

圖6 蘇北盆地噴發巖分布

4.2 烴源巖沉積期后巖漿作用與油氣富集的關系

巖漿作用反映了各凹陷的受熱狀況，烴源巖沉積后，巖漿作用較多的凹陷，其地溫梯度較高，烴源巖成熟門限明顯下降[9-10]。有2～3期火山活動的凹陷，如金湖、高郵、溱潼凹陷，其地溫梯度約為3.4 ℃/hm，Ⅰ—Ⅱ型干酪根成熟門限為1 500～2 200 m，Ⅲ型干酪根成熟門限為2 500 m。有l～2期較強火山活動的凹陷，如海安凹陷，其古地溫梯度約為3 ℃/hm，Ⅰ—Ⅱ型干酪根成熟門限為2 500 m，Ⅲ型干酪根成熟門限為2 800 m?；鹕交顒訕O弱的凹陷，如鹽城凹陷等，其古地溫梯度約為2.6 ℃/hm，Ⅰ—Ⅱ型干酪根成熟門限為2 800 m，Ⅲ型干酪根成熟門限為3 000 m。

圖7 蘇北盆地烴源巖沉積期火山活動與優質烴源巖形成分布

由于凹陷受熱作用的差異，上述3類凹陷的油氣豐度有明顯不同。發育2～3期強烈火山活動的溱潼、高郵、金湖凹陷是盆地的主要油氣富集區。發育1～2期較強火山活動的海安凹陷，目前僅發現3個小型油氣田，地質儲量僅占總儲量的3%?；鹕交顒訕O弱的鹽城凹陷，盡管新生界累厚超過5 000 m，但絕大多數深探井未見油氣顯示。

5 主要結論

蘇北盆地已發現的油氣田主要分布在南部的東臺坳陷的高郵、金湖、溱潼等3個富油氣凹陷，且不同含油氣斷陷的主力產層、油氣成藏特征有明顯差異。其具有如下形成與分布特征：

1)在蘇北盆地沉降中心由西向東遷移中，形成早期快速沉降型、持續快速沉降型、晚期快速沉降型、持續緩速沉降型等4類凹陷，其中的早期快速沉降型(金湖凹陷)和持續快速沉降型(高郵、溱潼凹陷)烴源巖厚度大，有機質品質好，熱演化程度高。

2)沉積體系演變對形成富油氣凹陷的有利生儲蓋組合起重要作用。處于盆地西部大型河流入湖區的金湖、高郵凹陷西部，形成了與阜二段優質烴源巖相配套的阜寧組有利儲集相帶，發育阜二段上/下+ 阜一段上部及阜四段/阜三段有利生儲蓋組合。而溱潼、高郵凹陷東部地區，除發育下部原生成油氣組合外，油氣垂向運移較活躍，上部次生成油氣組合成藏條件良好。

3)在吳堡運動的殘留坳陷區——高郵、金湖、溱潼凹陷，烴源巖整體埋藏深度大，熱演化程度高，油氣資源豐度高。且凹陷持續沉降，烴源巖成熟早，在各級同生斷裂的輸導下，大量油氣運移到淺部，形成上部次生成油氣組合油氣藏。因此，在殘留坳陷區，既發育一批埋藏較淺(1 000～3 000 m)的次生油氣藏，又發育一系列埋藏較深(2 300～5 000 m)的戴南組—泰州組原生油氣藏。而在吳堡運動的剝蝕區，油氣資源豐度低，且次生油氣藏很少。

4)在金湖、高郵、溱潼等中西部凹陷，阜寧組二段主力烴源巖沉積期的火山作用較強烈，地表熱力環境以及豐富的無機養分，促使低等水生生物特別發育，形成優質烴源巖。同時，在巖漿作用較多的凹陷，如有2～3期火山活動的金湖、高郵、溱潼凹陷，其地溫梯度較高，烴源巖成熟門限明顯下降，使烴源巖熱演化程度高、轉化率高。

參考文獻:

[1] 張渝昌,衛自立. 蘇北—南黃海盆地[G]//朱夏. 中國含油氣盆地.北京：人民出版社,1989:100-123.

[2] 周荔青,劉池陽. 深大斷裂與中國東部新生代盆地油氣資源分布[M]. 北京:石油工業出版社,2006.

[3] 馬立橋,陳漢林,董庸,等. 蘇北—南黃海南部疊合盆地構造演化與海相油氣勘探潛力[J] . 石油與天然氣地質,2007,28(1):35-42.

[4] 吳向陽,夏連軍,陳晶. 蘇北盆地高郵凹陷構造再認識及對油氣勘探的意義[J]. 石油實驗地質,2009,31(6)：570-575.

[5] 劉玉瑞,劉啟東,楊小蘭. 蘇北盆地走滑斷層特征與油氣聚集關系[J]. 石油與天然氣地質,2004,25(3):279-283.

[6] 張國棟,王慧中. 中國東部早第三紀海侵和沉積環境：以蘇北盆地為例[M]. 北京:地質出版社,1987.

[7] 任紅民,陳麗瓊. 蘇北盆地晚白堊世泰州期原型盆地恢復[J]. 石油實驗地質,2008,30(1):52-57.

[8] 周荔青,吳聿元. 蘇北盆地淺層油氣藏類型及分布特征[J]. 石油實驗地質,2007,29(4):334-339.

[9] 李賢慶,包建平,王文軍. 蘇北盆地下第三系烴源巖熱演化研究[J]. 石油實驗地質,1996,18(1):96-105.

[10] 陳安定.蘇北盆地第三系烴源巖排烴范圍及油氣運移邊界[J]. 石油與天然氣地質,2006,27(5):630-636.