東海盆地麗水凹陷仙橋低凸起構造特征及其控砂模式

馬清，覃軍，唐賢君，常文琪

中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200335

含油氣盆地復雜構造格局下斷裂的組合樣式、活動強度及其演變規律等構造特征是地質研究的一項重要內容，其中斷陷型盆地基底結構或區域構造格局對盆地的沉積作用、圈閉發育以及油氣運聚起著顯著控制作用[1-2]，前人研究對此做過很好的總結，如王海學等[3]通過對裂陷盆地構造轉換帶的形成、演化研究總結其控砂控藏機理，崔營濱[4]通過分析各類構造樣式內部的沉積類型和疏導體系總結了沾化凹陷構造樣式對油氣分布的控制。因此，深入研究構造條件控制下砂體富集規律，對評價區域勘探潛力及預測油氣藏分布具有重要意義。

東海盆地麗水凹陷古新統是重要的油氣勘探層系，前人對于該層系沉積特征的認識更多是基于復式半地塹構造格局下區域沉積模式及源-匯系統研究。如侯國偉等[5]通過源-匯系統的研究總結出麗水凹陷發育3大物源、3種匯聚通道以及3種控砂模式，孫中強等[6]在各類相標志分析的基礎上認為麗水凹陷古新統發育西北物源的浪控三角洲和西南物源、東部物源的河控三角洲沉積體系，劉正華等[7]在古生物和碎屑鋯石U-Pb年齡譜系綜合分析的基礎上指出麗水凹陷古新統-始新統沉積物主要來自周邊燕山期巖漿巖古隆起。近年來隨著勘探研究資料不斷豐富，尤其是麗西洼陷緩坡低凸起上鉆探的W11井、W15井因主要目的層古新統以泥巖沉積為主未能獲得商業發現，對麗水凹陷區域沉積規律的總結逐步認識到，西部緩坡帶并不僅發育順向斷階，局部還發育有多級反向斷階、次級低凸起及其控制下的局部洼槽，現有研究成果針對這種復雜的斜坡結構對主洼沉積體系和巖性分布控制上的認識仍屬空白。本文以麗水凹陷北部坡壘仙橋低凸起為研究對象，分析其構造演化、結構特征、斷裂體系及對西部緩坡帶沉積的控制作用，在控砂模式總結的基礎上預測低凸起東緣近洼區砂巖富集帶，為麗水凹陷北部下一步油氣勘探部署提供地質依據。

1 區域地質背景

麗水凹陷位于東海盆地西部坳陷帶南段[8-9]，面積超12 500 km2，是中國近海較為重要的含油氣凹陷，現已發現一個氣田及多個含油氣構造[10]。在凹陷結構上，麗水凹陷東西分帶依次發育麗西洼陷、靈峰低凸起、麗南洼陷、麗東洼陷，受靈峰低凸起分割凹陷呈東斷西超、兩洼夾一隆的復式半地塹結構特征[11]；在凹陷充填上，地層主要為新生界碎屑巖沉積，最大沉積厚度約12 000 m，自下而上發育上白堊統石門潭組，古新統月桂峰組、靈峰組、明月峰組，始新統甌江組、溫州組，漸新統缺失，中新統龍井組、玉泉組、柳浪組，上新統三潭組，以及第四系更新統東海群[12](見圖1)，其中烴源巖為古新統月桂峰組和靈峰組，油氣主力勘探層系為古新統靈峰組、明月峰組[13-14]。

麗北凹陷三維地震解釋成果顯示，仙橋低凸起為斷陷期基底反向斷層及順向斷層共同控制下的坡壘低凸起，整體北北東走向，呈條帶狀橫貫凹陷北部斜坡，古新統地層發育多個局部高點(見圖2(a))；低凸起受西傾仙橋大斷裂主控，下降盤發育大規模洼槽，東部為麗水凹陷沉積中心(見圖2(b))?，F有研究認為，麗水凹陷大規模貫穿式通源斷裂發育程度低，油氣仍以源內橫向運移為主[15]，仙橋低凸起及其東部緩坡帶是凹陷西北部油氣運匯指向區，勘探潛力大。

2 仙橋低凸起構造特征

2.1 構造演化期次

麗水凹陷經歷的構造演化過程與東海盆地基本一致，晚白堊世至今歷經斷陷期、拗陷期、隆升剝蝕期、區域沉降4個階段[16](見圖1)。利用過仙橋低凸起中部三維地震開展構造演化分析表明，仙橋低凸起為古近系坡壘構造，其發育集中于凹陷斷陷期，后期構造運動對該構造帶影響較小(見圖3)。受區域應力背景及構造位置的影響，仙橋低凸起斷陷期構造演化與主洼存在一定差異，根據主控斷層活動強度斷陷期可細劃分為三幕：

斷陷Ⅰ幕：晚白堊世至古新世早期，該時期為凹陷初始裂陷期，構造活動相對弱，斷層活動強度和水平拉張規模均較小，主要發育一系列北東、北北東向延伸的正斷層，凹陷整體上呈多個半地塹間隔分布，其中石門潭組地震波組反射與基底近乎平行，地層厚度變化小，月桂峰組沉積期斷層活動開始增強，對沉積控制明顯并形成小型斷槽。

注：地震反射界面符號格式來自中海油《石油天然氣勘探地質評價規范》(2004版)。圖1 麗水凹陷構造單元及充填序列Fig.1 Tectonic units and filling sequence of Lishui Sag

圖2 麗水凹陷仙橋低凸起構造位置Fig.2 Tectonic location of Xianqiao Low Uplift in Lishui Sag

斷陷Ⅱ幕：古新世中期，該時期斷裂活動無論強度還是水平拉張規模均達到頂峰，局部地區最大水平伸展量高達15 km，先存北東、北北東走向正斷層進一步演化使得麗水凹陷合并為一個水體連通的統一斷陷，同時發育大量次級斷層。麗水凹陷中央洼槽沉積超千米的靈峰組地層，地震剖面上呈典型楔形結構，控洼斷層對沉積控制作用強烈。

斷陷Ⅲ幕：古新世晚期，該時期麗水凹陷斷陷活動逐漸減弱，為斷拗轉換階段；仙橋大斷裂該沉積期基本停止活動，僅對上古新統明月峰組底部地層沉積起控制作用。

2.2 斷裂體系特征

2.2.1 構造樣式

仙橋低凸起整體上表現為區域伸展作用控制下的坡壘構造特征，受基底性大斷層演化和應力背景差異影響，低凸起橫向表現出迥異的壘塊特征。根據斷層及壘塊地層的組合關系[17]，仙橋低凸起在三維地震上可識別出地壘及半地壘兩種構造樣式。地壘構造樣式主要由兩條背向傾斜斷層及其所夾持地層組成，單一地壘之上繼續破碎形成復式地壘構造樣式，多個地壘在空間上可以組成地壘-地塹構造樣式。半地壘構造樣式主要由一條主控斷層及其上升盤地層組成。

注：K2s為石門潭組；E1y為月桂峰組；E1l為靈峰組；E1m為明月峰組；E2o為甌江組；E2w為溫州組；N為新近系；Q為第四系。圖3 麗水凹陷仙橋低凸起構造演化模式Fig.3 Tectonic evolution model of Xianqiao Low Uplift in Lishui Sag

仙橋低凸起構造樣式的變化主要取決于東邊界東傾正斷層的發育程度。東傾正斷層主要發育于中南部，其中南段東傾正斷層斷距明顯大于西傾仙橋大斷裂，為簡單地壘構造樣式，地壘受東傾正斷層控制；向北東傾正斷層活動強度逐漸減弱，西傾斷層活動性增強，地壘逐漸轉換為受西傾仙橋大斷裂主控的簡單地壘；中南部至中北部，東傾正斷層由單一斷層分化為多條疊瓦式斷層，低凸起之上調節斷層發育，構造樣式演變為復式地壘；至中北部可見地壘-地塹-半地壘組合的壘塹式復式地壘；北部東傾正斷層不發育，低凸起主要為半地塹構造樣式。因應力背景差異，低凸起南部和北部仙橋大斷裂為典型伸展作用形成的鏟式斷層，而低凸起中部受壓扭作用的影響，仙橋大斷裂斷面變形為上陡下緩的特征，局部斷面近乎垂直(見圖4)。

圖4 仙橋低凸起典型構造樣式Fig.4 Typical tectonic styles of Xianqiao Low Uplift

圖5 仙橋低凸起斷裂展布特征Fig.5 Characteristics of fault plane distribution in Xianqiao Low Uplift

2.2.2 斷裂平面分布

仙橋低凸起東西邊界為兩組控洼斷層，西部邊界仙橋大斷裂平面上中北部為共斷面區域大斷裂，南部為多條斷層硬連接呈帚狀組合特征；東部邊界斷層主要發育于低凸起中南部，為多條斷裂硬連接；低凸起之上發育一系列西傾斷層將低凸起復雜化。低凸起西部以西傾反向斷裂為主，東部則主要為東傾順向斷層(見圖5(左))。石門潭組至靈峰組地層，仙橋大斷裂由初始裂陷時多條彼此獨立的斷層生長、連接發育為統一斷裂帶，分割低凸起與洼槽，至斷拗轉換期隨著伸展作用的減弱，斷層活動性橫向差異明顯，明月峰組底部仙橋大斷裂平面上再次表現為多段獨立發育的特征(見圖5(右))。

2.2.3 斷裂活動性分析

斷裂活動性分析主要是利用不同的活動性參數，在定量化計算的基礎上對同一斷裂在不同地質歷史時期的活動性強弱開展對比評估。生長斷層的最大特點是兩盤地層厚度明顯不同，現階段定量研究生長斷層活動強度的方法主要有生長指數法、斷層活動速率法等[18-19]，其中生長指數反映斷層在不同時代的斷層活動強度，而活動速率反映特定地質歷史時期內平均斷層活動強度。三維構造建模對仙橋大斷裂定量分析顯示，仙橋大斷裂最大基底斷距超過1 700 m，其中靈峰組下段沉積期仙橋大斷裂活動性最強，斷層活動中心位于低凸起中部，生長指數達5.3，活動速率520 m/Ma，下降盤沉積厚度約1 000 m；月桂峰組沉積期次之，斷層活動中心位于低凸起北部，最大生長指數達3.8，對應活動速率110 m/Ma；活動性最弱為靈峰組上段沉積期，其活動中心位于低凸起中部，最大生長指數2.7，對應活動速率35 m/Ma，局部斷層甚至停止活動。(見圖6)。

2.3 斷裂轉換帶特征

圖6 仙橋大斷裂斷層生長指數平面分布Fig.6 The fault growth index along Xianqiao Fault

斷裂轉換帶通常指起傳遞或轉換區域應力或應變作用的斷層活動區，斷裂分段生長及差異運動是轉換帶主要形成機制。斷層分段生長機制可分解為3個動態演化過程：斷陷初期，斷層孤立成核發育，橫向拓展但不相互作用；端部彼此趨近，且相互作用，可視為“軟連接”；兩條斷層連接形成共斷面，即處于“硬連接”階段[20]。差異運動包括斷層活動速率差異和構造變形樣式差異兩種類型，是撕裂斷層型轉換帶的主要成因[3]。

仙橋大斷裂組合樣式、平面分布及斷層活動性特征表明仙橋大斷裂斷陷期具有3個沉降中心，斷層分段生長特征清晰；斷陷末期隨著斷層活動性減弱，沉降中心之間斷裂率先停止活動，逐漸形成南北兩個大型斷裂轉換帶。北部斷裂轉換帶位于地塹構造樣式與半地塹構造樣式過渡帶，至靈峰組沉積末期仙橋大斷裂演化為傾向相同的北、南兩條孤立斷層，彼此趨近但未連接或疊覆，屬趨近型斷層轉換帶；南部斷裂轉換帶位于南部帚狀斷層組合區，為不同走向斷裂通過斜向或橫向傳遞斷層連在一起，呈帚狀硬連接，屬傳遞斷裂型轉換帶[21]。靈峰組沉積末期轉換帶斷層生長指數小于1.15，甚至不活動。

3 仙橋大斷裂控砂模式

麗水凹陷物源主要來自西部浙閩隆起帶[5,22]，仙橋低凸起作為坡壘對低凸起東西兩側砂體沉積具有明顯的控制作用，主要表現為主斷陷期斷層控砂和斷陷末期斷裂轉換帶控砂兩種模式。

3.1 斷層控砂

斷陷盆地主干控洼斷裂控制著盆地的沉降-沉積作用，持續可容納空間的存在使得物源輸入主要沉積于斷陷洼槽中，形成洼槽富砂、斷層上升盤富泥的沉積模式。晚白堊世至古新世中期，仙橋大斷裂持續強烈活動，仙橋低凸起西部洼槽對東部主洼物源輸入起到強烈的攔截作用，致使洼槽與低凸起之上地層的巖性組合與地層厚度差異巨大。鉆井揭示，低凸起西側洼槽斷陷活動期沉積最大超2 400 m厚度砂泥巖地層，探井W13井月桂峰組鉆揭地層厚度達540 m，砂地比高達80%；靈峰組地層厚度達845 m，發育大套粗粒沉積；低凸起之上斷陷期地層平均厚度約1 000 m，且古新統整體以泥質沉積為主，低凸起高部位鉆探的W15井于古新統鉆揭超千米巨厚泥巖，低凸起低部位的W11井同樣于斷陷地層鉆揭超千米的厚泥巖夾薄粉砂巖地層(見圖7)。

圖7 仙橋低凸起周邊古新統已鉆地層序列Fig.7 Drilled lithological sequences of Paleocene strata around Xianqiao Low Uplift

3.2 斷裂轉換帶控砂

圖8 麗水凹陷仙橋低凸起斷裂轉換帶控砂模式Fig.8 Sand controlling model of relay ramp of Xianqiao Low Uplift in Lishui Sag

伸展斷裂控制下的構造帶，由于下降盤沉降導致上升盤相對均衡上升，轉換帶位置的位移相對較小，從而形成轉換帶局部地形相對低勢區[23]。斷裂轉換帶對沉積體系的控制首先體現在對物源通道的控制上，地形低勢區往往是流體運移的優勢通道和指向，進而控制砂體的分布；另外，斷裂轉換帶所對應的斷層下降盤古地貌低勢區可容納空間大，對水系起著匯聚和引導作用，可發育大型扇三角洲或濁積扇[24]，是砂體發育最為有利的區帶。至斷陷末期，仙橋大斷裂整體活動性急劇下降，平均生長指數小于1.3，南北斷裂轉換帶斷層甚至停止活動，各出現一條寬約5 km的低勢區，使得西部物源在斷陷洼槽沉積的同時，可經此地形低勢區越過低凸起輸入其東部緩坡帶的物源通道，進而發育三角洲沉積(見圖8)。

4 仙橋低凸起東部斜坡砂體分布預測

三維地震資料顯示，仙橋低凸起以西洼槽內斷陷期地層呈地震同相軸成層性好、中高頻-中強振幅響應特征，上超、前積等沉積現象豐富，與實鉆井砂泥巖互層巖性組合特征較為符合；低凸起及以東斜坡區尤其是靈峰組地層地震同相軸成層性明顯變差，呈低頻-中低振幅響應特征，未見典型沉積結構，與井上厚泥巖段地層地震響應特征一致。根據井震標定結果及平面地震相特征推測，西部物源在仙橋低凸起的攔截作用下，砂體主要沉積于仙橋大斷裂下降盤洼槽，難以翻越低凸起進入東部主洼，低凸起及以東斜坡區主要為泥巖沉積。

仙橋低凸起南北斷裂轉折帶以東斜坡，斷陷末期靈峰組上段可見大規模高頻-強振幅地震響應沉積體，沉積體呈丘形結構特征發育于低頻-弱振幅背景中，可見典型同相軸側向尖滅和上超沉積特征，為物源沿斷裂轉換帶越過仙橋低凸起輸入主洼發育大型三角洲沉積的結果(見圖9)。沿物源方向三角洲與低凸起以西鉆揭砂泥巖地層地震響應特征一致，預測三角洲發育一定規模的砂體，且優勢沉積相帶儲層能保持較好的物性[25]，是仙橋低凸起東部斜坡油氣勘探的重要方向。

圖9 仙橋低凸起東部斜坡斷陷末期三角洲發育特征Fig.9 Characteristics of deltas on the gentle slope to the east of Xianqiao Low Uplift during the waning rifting stage

5 結論

1)仙橋低凸起形成于凹陷斷陷期，發育地壘和半地壘兩種構造樣式，主控斷層仙橋大斷裂靈峰組沉積期活動性最強，平面上具有分段發育特征，斷陷末期北部構造樣式過渡帶和南部帚狀斷層組合區演化為兩個大型斷裂轉換帶。

2)斷陷期仙橋大斷裂活動性強，斷層控砂形成大斷裂下降盤洼槽富砂而低凸起之上及其東部主洼富泥的巖性組合特征；斷陷末期水系沿斷裂轉換帶越過低凸起輸入主洼，表現為典型的斷裂轉換帶控砂。

3)斷陷末期仙橋低凸起東部斜坡發育南、北兩支大型三角洲，沉積體為高頻-強振幅地震響應，呈丘形結構特征，預測內部發育一定規模的砂體，是低凸起東緣近洼區油氣勘探的重要方向。