(國土資源部海洋地質研究所,山東青島266071)
中國近海發現的大部分石油和天然氣產於陸相第三紀盆地。雖然取得了突破,但石油地質儲量仍然不足,特別是超大型油氣田至今未發現。本文提出以朱霞石油地質理論為指導,拓展新的勘探領域,努力勘探中生界油氣,加強海相盆地-生烴-成藏研究,並對油氣前景進行初步評價。
中生界油氣;特提斯殘留盆地;前瞻性評估
今年是朱霞先生逝世十周年。他是我國享譽海內外的著名地質學家,壹生致力於我國石油地質事業的發展。“活動論”是朱霞長期堅持的最經典的學術思想,有效地指導和應用於中國油氣勘探實踐。為了緬懷朱霞先生的豐功偉績,繼承和實現他未竟的遺產和對海域中生界油氣地質研究的科學預見,我們對我國部分海域中生界油氣遠景進行了初步評估,以供討論(圖1)。
1南北黃海盆地
早在20世紀70年代,當蘇北盆地的油氣勘探面臨巨大壓力時,人們就對該盆地的構造屬性提出了許多疑問。討論的焦點主要是盆地是在沈降帶還是在隆起背景之上。這與盆地油氣遠景評價有關。對此,朱霞在1975發表了《從構造分析的角度看蘇北-南黃海盆地的壹角》,認為它是華北渤海灣盆地中又壹個屬於雁翎的沈降帶。後來隨著蘇北戴南、褚家樓、真武、劉莊等壹系列油氣田的發現,從理論到實踐證明了朱霞的論斷是正確的。
1.1南黃海盆地
該盆地是在下揚子地臺基礎上發展起來的中新生代裂谷盆地,總面積約8.5×104km2,由三個構造單元組成,即北邊界千裏巖隆起以南的北部盆地(北部坳陷)、中央隆起和南邊界烏南沙隆起以北的南部盆地(南部坳陷)。
除鉆探揭示下揚子晚古生代地層外,還根據[1]證實盆地基底和西緣膠東地塊屬於下揚子地塊;
膠東地塊南緣(1)是出露在與蘇北交界地區的糜棱巖、榴輝巖和超基性巖,是下揚子板塊與華北板塊碰撞推覆和強烈構造動力作用的產物,其真實性可在莒南朱邊野外地質中查明。
(2)膠東地塊東緣——從威海、榮成、文登、乳山、膠南、日照、莒南延伸至蘇北,長度400多公裏,在NE向剪切斷裂之間穿插超高壓變質巖系,有大量榴輝巖和石榴石橄欖巖。特別是榮成出露的含柯石英榴輝巖,來自地下65,438+000 ~ 65,438+020 km,屬於上地幔上升的超高壓物質,其年齡確定為230 ~ 240 Ma,表明超壓是在兩個大陸碰撞或洋殼俯沖後立即發生的,可以解釋為板塊構造運動機制、莫霍面性質和大陸推覆構造的重要證據[3];
圖1中國海域及鄰區中新生代盆地圖
1.渤海灣盆地;2.北黃海盆地;3.南黃海北部盆地;4.蘇北-南黃海盆地;5.東海陸架盆地;6.沖繩海槽盆地;7.西南臺灣盆地;8.臺灣省海峽-臺西盆地;9.珠江口盆地;10.瓊東南盆地;11.北部灣盆地;12.鶯歌海盆地;13.加比南部盆地;14.萬安盆地;15.南威盆地;16.馬來盆地;17.曾母盆地;18.文萊-沙巴盆地;19.裏爾盆地;20.西北巴拉望盆地;21.梅貢盆地
(3)膠東地塊中部——位於萊陽至諸城壹帶,在變質基底之上的膠萊晚中生代沈積盆地中,在萊陽組底部的礫巖層中發現了壹些屬於南方地層的有孔蟲和化石。它們的發現對膠東地塊屬於華北地塊的傳統觀點提出了挑戰。毫無疑問,礫石的存在是分子轉移到了下揚子地塊,成為混合巖體[4];
(4)膠東地塊北緣——在煙臺棲霞南部地區,沿粉子山群之上南堡至棗林壹帶的陡崖峽谷兩側出露壹套淺變質巖剖面。1958年,原長春地質學院成立“蓬萊群”,區域規模1 ∶ 20萬,時代定為震旦系。剖面由寶山口組、普礦組、南莊組和香礦組組成,總揭露厚度5018m。海洋地質研究所對該剖面進行了多次野外調查和研究,在南莊組發現了腕足無窗貝類化石,經南京古生物研究所和楊遵義教授鑒定為晚泥盆世-石炭紀[5]。1992年8月,徐京華教授在青島召開“構造相”研討會時,在野外觀察到了這條剖面,並結合膠東的地質,認為膠東的構造相具有混雜巖的特征,是下揚子板塊與華北板塊推覆碰撞的結果,可與盆地東緣朝鮮半島上的京畿道地塊相連。推測北部坳陷黃2井鉆遇的原計劃為震旦系(千枚巖、矽化灰巖無化石依據)的地層可能是膠東棲霞見到的地層。
南黃海盆地形成時,晚中生代地層首先沈積在下揚子基底上。以黃7井為例,鉆井厚度1065m,下段主要為湖相沈積,上段與蘇北泰州組相當,其地質時代界定為晚白堊世,上覆古新世阜寧組。英國卡夫石油公司曾在北奧諸城1-2-1井鉆遇泰州組,在巖心裂縫中發現液態原油和強瀝青熒光,為盆地主要烴源巖。
北澳東部靠近韓國海域,從地震剖面上觀察到深部中生代地層沈積。可以預見,南黃海盆地中生界油氣具有良好的勘探前景[2]。
1.2北黃海盆地
盆地位於北緯37° 47′~ 39° 02′,西界121° 50′以東,與朝鮮西海相連。盆地面積約5.1×104km2,基底為華北地臺。
由於勘探程度低,對盆地結構還沒有完全了解。據不完全統計,從1977到1994,朝鮮在西朝鮮灣盆地已鉆井13口。其中,澳大利亞子午線石油公司在距離朝鮮西海岸130km處(東經約124)所鉆的610井,在2284 ~ 2305 m深的白堊系砂巖中測試,606井在侏羅系-白堊系測試,相當日產油31t。
海上鉆井沒有鉆透完整的三疊紀和下侏羅紀剖面。上侏羅統稱為龍城群,分為龍勝組和周心怡組。巖性為砂頁巖夾薄煤,是良好的烴源巖。鉆遇白堊系最大厚度1536.4m(未射孔),以砂巖為主,為良好儲層,可與韓國安州盆地和膠東地區膠萊盆地對比。
西韓灣盆地鉆遇以漸新統為底的第三系剖面,但未發現始新統地層,漸新統被古新世火山巖不整合覆蓋。
在區域隆起的背景下,盆地內發育了壹系列小型凹陷。中生代晚期地層壹般厚100 ~ 600 m,僅中部和西南部凹陷可達2000m;古近系為壹套含煤地層;新近紀和第四紀的沈積厚度只有300 ~ 600 m [1]。
綜合地球物理資料解釋,北黃海盆地是壹個以地壘、地塹和掀斜斷塊為特征的中新生代陸內裂谷盆地,北部為海島隆起,南部為劉公島隆起。
北黃海盆地的構造分區可分為三個帶:南部坳陷帶,面積900km2,是盆地內最大的古近系坳陷,底界埋深2700m,中生代下、晚期地層厚度2000m,包括三個次級坳陷;中央坳陷帶包括6個次級坳陷,面積992km2,晚中生代地層3500m厚。北部坳陷帶包括三個次級坳陷,面積約918km2,是晚中生代的沈積中心。
根據最近的地震調查,進壹步認識到北黃海盆地是壹個以中生代沈積為主的裂谷盆地。可以確定,在突破石油出口壁壘的基礎上,中生代商業化油氣指日可待。綜上所述,南、北黃海盆地中生代陸相沈積已經具備了生烴成藏的石油地質條件,尤其是北黃海盆地。
南海北部和東海的兩個陸架盆地
朱霞在世時,十分重視東海南北分帶、南海東西分帶、南北分帶的區域構造格局的形成。他認為這種特殊的構造格局包括中生代和新生代兩個不同的構造體系,反映了南海和東海不同的構造背景分布。
1986期間,在劉光鼎院士領導下編制中國海域地質-地球物理系列圖的同時,還聽取了朱霞關於中國大陸邊緣構造演化的報告。他說:“我曾經想象在晚白堊世之前有壹個活動的大陸邊緣從河流延伸穿過海南島的南部斜坡和大陸架。”"這裏的海相三疊紀-侏羅紀是推到華南地塊上的外星人嗎?"[4]。
南海是中國四海中最大的,屬於西北太平洋的邊緣海之壹。南海被華南大陸、中南半島、加裏曼丹、巴拉望、呂宋和臺灣省所環繞,面積約3.5×106km2,屬於中國傳統海岸線,面積約1.98×106km2,南北長約3000km,東南寬約1600km。
南海北部陸架西起北部灣,東至臺灣省海峽,呈東北走向,長約1650km,寬110 ~ 500 km,西寬150 ~ 200 m,外緣水深150 ~ 200 m。大陸架西端的北部灣三面被陸地包圍,縱向長約642km,東北和西北海底寬闊平緩,明顯反映水下地形是陸地的延伸,具有古三角洲的特征。雷瓊以東至珠江口段寬度最大,超過200km,最寬處可達300km。向東變窄,壹般只有200km左右,最窄處只有149km。
南海的北部大陸坡向東北方向延伸,西寬東窄,視北部大陸架而定。長約150~450m ~ 450 m,坡度為陸架的50倍,水深3400~3600m m,其最大特點是大陸坡上分布有東沙、西沙、中沙高原。東沙海臺北毗鄰大陸架,表面平坦,由0000m等深線組成,水深小於1000m,平臺上分布有北威灘、南威灘和東沙島。中沙高原位於較低的斜坡上,高原頂部水深約1000m,東北部水深25003000m的臺階上分布著壹個近東西向的中沙北海山群[5]。
65438年至0985年,地礦部廣州海洋地質調查局與美國哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地質天文臺合作研究大陸邊緣構造演化史。在海上綜合地球物理調查中,從剖面上觀察到,在新生界沈積下顯示出中生代沈積的地震反射特征。對比珠江口盆地的地震序列,認為該大陸坡中生代沈積可能屬於海相地層。根據位於東沙隆起南部的ESP6地震剖面,這裏的水深為800 ~ 1400 m,海底為南坡,有許多沖溝,相對深度為100 ~ 500 m,這些沖溝顯示為現代海底底流沖刷的結果。剖面上新生代沈積為1800 ~ 4000 m,以T6(始新統頂界)為界分為上下兩個構造層。上構造層從海底到T6,下構造層從T6到Tg。Tg以下有壹組反射波,是向北傾斜的。根據速度譜資料,該組反射波的地震層速度為5.05km/s,計算其厚度為5 ~ 7.8 km,具有層狀反射。雖然經歷了構造變形,但沈積界面依然十分清晰。在剖面的下半部(南部),該層頂部已明顯被剝蝕,顯示殘留地層,其底界標為中生代基底,推測為侏羅系底界。剖面左側新生代坳陷中地殼厚度23.5km,新生代沈積3km(層速度1.9 ~ 4.7 km/s)。上地殼厚7.5km(層速度5.2 ~ 6.3 km/s),其中5.2km/s層應為中生代沈積;下地殼厚度13km(層速度6.6 ~ 7.3 km/s)。地殼變薄可能是新生代伸展運動造成的(圖2)。
圖2東沙隆起南上坡地震反射剖面(姚伯初等,1995)
圖3是珠江口盆地東部外國石油公司制作的1788線地震剖面圖。在剖面上,Tg是新生代沈積的基底,T6是始新世的頂界,T2是中新世的頂界。在Tg以下,有壹組表現混亂、能量較弱的反射波。除少數反射波可連續追蹤外,其余均為短軸不連續反射。但剖面底部的反射波可以連續追蹤,提示可能是中生代沈積。往南,凹陷中心厚3.5公裏。在這套沈積中,有壹個能量很強、連續追蹤的反射波R,推測是中生代的壹個不整合面,侏羅系底界應該在它的下面,白堊系沈積可能在它的上面。
綜上所述,大陸坡和珠江口盆地東部地震剖面上顯示的中生代沈積推測為特提斯殘留盆地。在區域分布上以東沙火山弧為界。雖然屬於性質不同的弧前和弧後盆地,但都屬於海相沈積體系。
圖3珠江口盆地東部1788線地震反射剖面圖。
根據蘇乃榮等(1995)對珠江口盆地東部中生界凹陷地質特征的研究,通過地震資料的再處理,結合重、磁、鉆井等區域地質資料的綜合解釋,我們認為珠江口盆地東部第三系下的大傾角反射層屬於海相中生界(圖4)。
如東山-淺灘凹陷東端至澎湖北港隆起的地震線剖面顯示,上部構造層地震反射特征為密集、高頻、連續、傾斜、擠壓褶皺,推測為k1-J1地層沈積;下部構造層的地震反射特征為稀疏、低頻、間歇、傾斜、受巖漿侵入,顯示基底性質。
潮汕坳陷-東沙隆起-臺灣盆地西南部-聯井的A-1B地震剖面顯示,在東沙隆起東南部的潮汕坳陷,存在壹套傾角較大、連續可追蹤波組的地層,推測屬於K 1-J 1,與上覆第三系明顯不整合。還可以清楚地看到,k1的上部,連同K2(如果有沈積的話)已經被侵蝕,形成了壹個“殘盆”。從沈積學的角度來看,中、新生代並不是壹個完整的疊合盆地,而是上下之間的“蛻變運動”。
從B-B′地震剖面可以看出潮汕坳陷的內部結構,被中央隆起帶所分隔。如果隆起形成於晚期,那麽凹陷的原型可能是壹個晚中生代殘留盆地,至今仍有K1-J1的深部沈積(圖5)。
圖4珠江口盆地東部及鄰區構造分區圖(根據蘇乃榮等1995修改)
潮汕坳陷位於東沙隆起的東南部,與臺灣西南盆地相連,面積15000km2以上,厚度4000m以上..值得我們特別註意的是,在下構造層被解釋為侏羅系,其地震反射特征“不同尋常”,表現出海相沈積的特征,即波組連續性好,盆形較寬,分布範圍遠比上構造層(k1)廣,應該是壹個相對穩定的沈積盆地。
圖5 B-B '地震反射剖面圖
潮汕坳陷位於大陸架前緣,靠近大陸坡,其地質構造特征似乎不同於東沙隆起以北的其他坳陷,反映了珠江口盆地的成因,其所經歷的印支晚期-燕山早期運動具有區域不平衡性。潮汕坳陷在很大程度上位於特提斯海域,潮汕坳陷海相中生代沈積具有典型性。事實上,珠江口盆地周圍有廣泛的地層出露,鉆井過程中遇到可靠的海相化石。
粵東上三疊統小平組和下侏羅統金雞組均為淺海碎屑巖。德國“蘇薩豐”號科考船在美濟礁附近撿到灰黑色層狀矽質頁巖,可與北巴拉望島和卡拉米安群島出露的中三疊世對比,屬於深海沈積環境。在北巴拉望沿海地區鉆探時也發現了含有菊石的晚侏羅世石灰巖。禮樂灘南部礁灘鉆探也遇到含珊瑚化石的早白堊世碎屑巖,屬於淺海沈積環境。據有關資料顯示,臺灣西部和西南部盆地已鉆井證實了海相白堊系地層。
綜上所述,地質和地球物理資料的解釋可以證明朱霞關於南海北部陸架斜坡區活動大陸邊緣的觀點在晚白堊世之前就已經存在。
中生代早期,庫拉板塊位於中國東部,而不是太平洋板塊。此時,從岡瓦納大陸分離出來的海南陸塊首先與華南發生碰撞。海南島出露枕狀構造的玄武巖,是碰撞過程中擠出的洋殼物質。這壹時期主要表現為擠壓隆升、地殼增厚和褶皺逆沖。大規模的巖漿作用隨之而來,形成了巨大的火山巖和巨大的花崗巖基底[6]。
中國地質學家曾提出“特提斯構造域”的理論概念,認為它代表了壹個中新生代構造域,西起北非和南歐的阿爾卑斯褶皺帶,東經地中海土耳其、高加索、伊朗、阿富汗和巴基斯坦進入中國青藏高原,再南下至馬來西亞和印度尼西亞構造帶[7]。
由此看來,特提斯構造域不僅離開青藏高原向南延伸,而且沿越南北部紅河縫合帶從東南方向經鶯歌海從喜馬拉雅山北側進入南海,再經南海北部大陸坡槽和東沙、珠江口盆地東部,向東延遲後被臺灣省隆起阻擋,分為南、北兩支。其南支從珠江口盆地東部至臺灣盆地西南部,進入菲律賓海。
根據夏玉元等人近期的研究(2000),地震相特征分析表明,南海北部東山-淺灘凹陷中生界地層厚度普遍在4000米以上,潮汕坳陷中生界厚度在5000米以上,韓江坳陷中生界厚度在3000-4500米,三個坳陷中生界坳陷面積約25000km2。從周邊地區發現的化石特征來看,具有太平洋動物群的特征,說明特提斯海當時可能與太平洋相通。
另壹條特提斯水系通過臺灣省海峽進入東海臺北凹陷及其以東海域。
在1984 ~ 1987期間,原上海海洋石油局在甌江凹陷文東構造帶中部先後鉆探了靈峰1井、石門灘1井和明月峰1井。結果靈峰1井首次揭示了壹套古新世和始新世海相地層,富含有孔蟲、甲藻和鈣質超微化石,可與國際標準化石帶對比。後來在石門灘1井再次發現,在甌江凹陷廣泛分布,形成古新世“靈峰海”,止於始新世[8]。
1997年,中國海洋石油總公司東海石油公司與英國超標石油公司合作,在文東麗水凹陷麗水36-1-1探井,古新統海相油氣取得新突破,日產天然氣27.96×104m3,凝析油18.67m3。
根據新興石油公司上海海洋石油局最近完成的東海陸架區地震剖面解釋,在第三系之下增加了壹套沈積層,劃歸為中生代地層。剖面穿過臺北凹陷至文東,鉆井未直接確認其屬性為海相或海陸交互作用。據筆者推測,從臺北凹陷北部到九尾-玉山斷裂南部,中生代沈積相將由海相逐漸變為海相。地震調查表明,該區存在中生代“殘留特提斯”沈積,並向東侵入基隆坳陷,成為未來油氣勘探新領域的熱點。
3結論
根據不同的沈積相和地質環境,中國海域中生界油氣可初步劃分為兩個遠景區。
(1)北部海域以陸相為主。北黃海盆地應列為今後的主要勘探區,目的層為晚侏羅世-早白堊世(JBOY3樂隊-K1)。其次是南黃海盆地,目的層主要是泰州組(K2),其下的中生界地層尚未揭示。
(2)南部海域以海相為主。珠江口盆地東部的潮汕坳陷應列為重點。為了快速了解被解釋為海相的中生代地層的含油氣性,應在早晨在凹陷的中央隆起處進行鉆井。這對近期該區(潮汕坳陷、北部陸坡和西南臺灣盆地西端共約3×104km2)的油氣遠景評價非常重要。
(3)我國包括渤海灣盆地在內的海上油氣勘探壹直是在第三紀沈積盆地進行的,獲得的油氣大多屬於陸相油氣,產量遠不能滿足國民經濟發展的需要。因此,擴大勘探領域,勘探中生界油氣,加快海域油氣產量和儲量的增加,將是壹項戰略決策。
目前對該海域中生界油氣資源前景了解甚少,特別是對區域地質背景和中生界盆地了解甚少。希望在新世紀到來之際,國家加大中生代油氣勘探力度,從區域地質調查入手,選擇重點,力爭在較短時間內評估出有可能取得突破的地區,推動海上油氣開發取得重大突破,為我國國民經濟的快速發展做出貢獻。
參考
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