中国部分海域中生界油气远景评价

蔡干忠和刘守全

(国土资源部海洋地质研究所,山东青岛266071)

中国近海发现的大部分石油和天然气产于陆相第三纪盆地。虽然取得了突破,但石油地质储量仍然不足,特别是超大型油气田至今未发现。本文提出以朱霞石油地质理论为指导,拓展新的勘探领域,努力勘探中生界油气,加强海相盆地-生烃-成藏研究,并对油气前景进行初步评价。

中生界油气;特提斯残留盆地;前瞻性评估

今年是朱霞先生逝世十周年。他是我国享誉海内外的著名地质学家,一生致力于我国石油地质事业的发展。“活动论”是朱霞长期坚持的最经典的学术思想,有效地指导和应用于中国油气勘探实践。为了缅怀朱霞先生的丰功伟绩,继承和实现他未竟的遗产和对海域中生界油气地质研究的科学预见,我们对我国部分海域中生界油气远景进行了初步评估,以供讨论(图1)。

1南北黄海盆地

早在20世纪70年代,当苏北盆地的油气勘探面临巨大压力时,人们就对该盆地的构造属性提出了许多疑问。讨论的焦点主要是盆地是在沉降带还是在隆起背景之上。这与盆地油气远景评价有关。对此,朱霞在1975发表了《从构造分析的角度看苏北-南黄海盆地的一角》,认为它是华北渤海湾盆地中又一个属于雁翎的沉降带。后来随着苏北戴南、褚家楼、真武、刘庄等一系列油气田的发现,从理论到实践证明了朱霞的论断是正确的。

1.1南黄海盆地

该盆地是在下扬子地台基础上发展起来的中新生代裂谷盆地,总面积约8.5×104km2,由三个构造单元组成,即北边界千里岩隆起以南的北部盆地(北部坳陷)、中央隆起和南边界乌南沙隆起以北的南部盆地(南部坳陷)。

除钻探揭示下扬子晚古生代地层外,还根据[1]证实盆地基底和西缘胶东地块属于下扬子地块;

胶东地块南缘(1)是出露在与苏北交界地区的糜棱岩、榴辉岩和超基性岩,是下扬子板块与华北板块碰撞推覆和强烈构造动力作用的产物,其真实性可在莒南朱边野外地质中查明。

(2)胶东地块东缘——从威海、荣成、文登、乳山、胶南、日照、莒南延伸至苏北,长度400多公里,在NE向剪切断裂之间穿插超高压变质岩系,有大量榴辉岩和石榴石橄榄岩。特别是荣成出露的含柯石英榴辉岩,来自地下65,438+000 ~ 65,438+020 km,属于上地幔上升的超高压物质,其年龄确定为230 ~ 240 Ma,表明超压是在两个大陆碰撞或洋壳俯冲后立即发生的,可以解释为板块构造运动机制、莫霍面性质和大陆推覆构造的重要证据[3];

图1中国海域及邻区中新生代盆地图

1.渤海湾盆地;2.北黄海盆地;3.南黄海北部盆地;4.苏北-南黄海盆地;5.东海陆架盆地;6.冲绳海槽盆地;7.西南台湾盆地;8.台湾省海峡-台西盆地;9.珠江口盆地;10.琼东南盆地;11.北部湾盆地;12.莺歌海盆地;13.加比南部盆地;14.万安盆地;15.南威盆地;16.马来盆地;17.曾母盆地;18.文莱-沙巴盆地;19.里尔盆地;20.西北巴拉望盆地;21.梅贡盆地

(3)胶东地块中部——位于莱阳至诸城一带,在变质基底之上的胶莱晚中生代沉积盆地中,在莱阳组底部的砾岩层中发现了一些属于南方地层的有孔虫和化石。它们的发现对胶东地块属于华北地块的传统观点提出了挑战。毫无疑问,砾石的存在是分子转移到了下扬子地块,成为混合岩体[4];

(4)胶东地块北缘——在烟台栖霞南部地区,沿粉子山群之上南堡至枣林一带的陡崖峡谷两侧出露一套浅变质岩剖面。1958年,原长春地质学院成立“蓬莱群”,区域规模1 ∶ 20万,时代定为震旦系。剖面由宝山口组、普矿组、南庄组和香矿组组成,总揭露厚度5018m。海洋地质研究所对该剖面进行了多次野外调查和研究,在南庄组发现了腕足无窗贝类化石,经南京古生物研究所和杨遵义教授鉴定为晚泥盆世-石炭纪[5]。1992年8月,徐京华教授在青岛召开“构造相”研讨会时,在野外观察到了这条剖面,并结合胶东的地质,认为胶东的构造相具有混杂岩的特征,是下扬子板块与华北板块推覆碰撞的结果,可与盆地东缘朝鲜半岛上的京畿道地块相连。推测北部坳陷黄2井钻遇的原计划为震旦系(千枚岩、硅化灰岩无化石依据)的地层可能是胶东栖霞见到的地层。

南黄海盆地形成时,晚中生代地层首先沉积在下扬子基底上。以黄7井为例,钻井厚度1065m,下段主要为湖相沉积,上段与苏北泰州组相当,其地质时代界定为晚白垩世,上覆古新世阜宁组。英国卡夫石油公司曾在北奥诸城1-2-1井钻遇泰州组,在岩心裂缝中发现液态原油和强沥青荧光,为盆地主要烃源岩。

北澳东部靠近韩国海域,从地震剖面上观察到深部中生代地层沉积。可以预见,南黄海盆地中生界油气具有良好的勘探前景[2]。

1.2北黄海盆地

盆地位于北纬37° 47′~ 39° 02′,西界121° 50′以东,与朝鲜西海相连。盆地面积约5.1×104km2,基底为华北地台。

由于勘探程度低,对盆地结构还没有完全了解。据不完全统计,从1977到1994,朝鲜在西朝鲜湾盆地已钻井13口。其中,澳大利亚子午线石油公司在距离朝鲜西海岸130km处(东经约124)所钻的610井,在2284 ~ 2305 m深的白垩系砂岩中测试,606井在侏罗系-白垩系测试,相当日产油31t。

海上钻井没有钻透完整的三叠纪和下侏罗纪剖面。上侏罗统称为龙城群,分为龙胜组和周心怡组。岩性为砂页岩夹薄煤,是良好的烃源岩。钻遇白垩系最大厚度1536.4m(未射孔),以砂岩为主,为良好储层,可与韩国安州盆地和胶东地区胶莱盆地对比。

西韩湾盆地钻遇以渐新统为底的第三系剖面,但未发现始新统地层,渐新统被古新世火山岩不整合覆盖。

在区域隆起的背景下,盆地内发育了一系列小型凹陷。中生代晚期地层一般厚100 ~ 600 m,仅中部和西南部凹陷可达2000m;古近系为一套含煤地层;新近纪和第四纪的沉积厚度只有300 ~ 600 m [1]。

综合地球物理资料解释,北黄海盆地是一个以地垒、地堑和掀斜断块为特征的中新生代陆内裂谷盆地,北部为海岛隆起,南部为刘公岛隆起。

北黄海盆地的构造分区可分为三个带:南部坳陷带,面积900km2,是盆地内最大的古近系坳陷,底界埋深2700m,中生代下、晚期地层厚度2000m,包括三个次级坳陷;中央坳陷带包括6个次级坳陷,面积992km2,晚中生代地层3500m厚。北部坳陷带包括三个次级坳陷,面积约918km2,是晚中生代的沉积中心。

根据最近的地震调查,进一步认识到北黄海盆地是一个以中生代沉积为主的裂谷盆地。可以确定,在突破石油出口壁垒的基础上,中生代商业化油气指日可待。综上所述,南、北黄海盆地中生代陆相沉积已经具备了生烃成藏的石油地质条件,尤其是北黄海盆地。

南海北部和东海的两个陆架盆地

朱霞在世时,十分重视东海南北分带、南海东西分带、南北分带的区域构造格局的形成。他认为这种特殊的构造格局包括中生代和新生代两个不同的构造体系,反映了南海和东海不同的构造背景分布。

1986期间,在刘光鼎院士领导下编制中国海域地质-地球物理系列图的同时,还听取了朱霞关于中国大陆边缘构造演化的报告。他说:“我曾经想象在晚白垩世之前有一个活动的大陆边缘从河流延伸穿过海南岛的南部斜坡和大陆架。”"这里的海相三叠纪-侏罗纪是推到华南地块上的外星人吗?"[4]。

南海是中国四海中最大的,属于西北太平洋的边缘海之一。南海被华南大陆、中南半岛、加里曼丹、巴拉望、吕宋和台湾省所环绕,面积约3.5×106km2,属于中国传统海岸线,面积约1.98×106km2,南北长约3000km,东南宽约1600km。

南海北部陆架西起北部湾,东至台湾省海峡,呈东北走向,长约1650km,宽110 ~ 500 km,西宽150 ~ 200 m,外缘水深150 ~ 200 m。大陆架西端的北部湾三面被陆地包围,纵向长约642km,东北和西北海底宽阔平缓,明显反映水下地形是陆地的延伸,具有古三角洲的特征。雷琼以东至珠江口段宽度最大,超过200km,最宽处可达300km。向东变窄,一般只有200km左右,最窄处只有149km。

南海的北部大陆坡向东北方向延伸,西宽东窄,视北部大陆架而定。长约150~450m ~ 450 m,坡度为陆架的50倍,水深3400~3600m m,其最大特点是大陆坡上分布有东沙、西沙、中沙高原。东沙海台北毗邻大陆架,表面平坦,由0000m等深线组成,水深小于1000m,平台上分布有北威滩、南威滩和东沙岛。中沙高原位于较低的斜坡上,高原顶部水深约1000m,东北部水深25003000m的台阶上分布着一个近东西向的中沙北海山群[5]。

65438年至0985年,地矿部广州海洋地质调查局与美国哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地质天文台合作研究大陆边缘构造演化史。在海上综合地球物理调查中,从剖面上观察到,在新生界沉积下显示出中生代沉积的地震反射特征。对比珠江口盆地的地震序列,认为该大陆坡中生代沉积可能属于海相地层。根据位于东沙隆起南部的ESP6地震剖面,这里的水深为800 ~ 1400 m,海底为南坡,有许多冲沟,相对深度为100 ~ 500 m,这些冲沟显示为现代海底底流冲刷的结果。剖面上新生代沉积为1800 ~ 4000 m,以T6(始新统顶界)为界分为上下两个构造层。上构造层从海底到T6,下构造层从T6到Tg。Tg以下有一组反射波,是向北倾斜的。根据速度谱资料,该组反射波的地震层速度为5.05km/s,计算其厚度为5 ~ 7.8 km,具有层状反射。虽然经历了构造变形,但沉积界面依然十分清晰。在剖面的下半部(南部),该层顶部已明显被剥蚀,显示残留地层,其底界标为中生代基底,推测为侏罗系底界。剖面左侧新生代坳陷中地壳厚度23.5km,新生代沉积3km(层速度1.9 ~ 4.7 km/s)。上地壳厚7.5km(层速度5.2 ~ 6.3 km/s),其中5.2km/s层应为中生代沉积;下地壳厚度13km(层速度6.6 ~ 7.3 km/s)。地壳变薄可能是新生代伸展运动造成的(图2)。

图2东沙隆起南上坡地震反射剖面(姚伯初等,1995)

图3是珠江口盆地东部外国石油公司制作的1788线地震剖面图。在剖面上,Tg是新生代沉积的基底,T6是始新世的顶界,T2是中新世的顶界。在Tg以下,有一组表现混乱、能量较弱的反射波。除少数反射波可连续追踪外,其余均为短轴不连续反射。但剖面底部的反射波可以连续追踪,提示可能是中生代沉积。往南,凹陷中心厚3.5公里。在这套沉积中,有一个能量很强、连续追踪的反射波R,推测是中生代的一个不整合面,侏罗系底界应该在它的下面,白垩系沉积可能在它的上面。

综上所述,大陆坡和珠江口盆地东部地震剖面上显示的中生代沉积推测为特提斯残留盆地。在区域分布上以东沙火山弧为界。虽然属于性质不同的弧前和弧后盆地,但都属于海相沉积体系。

图3珠江口盆地东部1788线地震反射剖面图。

根据苏乃荣等(1995)对珠江口盆地东部中生界凹陷地质特征的研究,通过地震资料的再处理,结合重、磁、钻井等区域地质资料的综合解释,我们认为珠江口盆地东部第三系下的大倾角反射层属于海相中生界(图4)。

如东山-浅滩凹陷东端至澎湖北港隆起的地震线剖面显示,上部构造层地震反射特征为密集、高频、连续、倾斜、挤压褶皱,推测为k1-J1地层沉积;下部构造层的地震反射特征为稀疏、低频、间歇、倾斜、受岩浆侵入,显示基底性质。

潮汕坳陷-东沙隆起-台湾盆地西南部-联井的A-1B地震剖面显示,在东沙隆起东南部的潮汕坳陷,存在一套倾角较大、连续可追踪波组的地层,推测属于K 1-J 1,与上覆第三系明显不整合。还可以清楚地看到,k1的上部,连同K2(如果有沉积的话)已经被侵蚀,形成了一个“残盆”。从沉积学的角度来看,中、新生代并不是一个完整的叠合盆地,而是上下之间的“蜕变运动”。

从B-B′地震剖面可以看出潮汕坳陷的内部结构,被中央隆起带所分隔。如果隆起形成于晚期,那么凹陷的原型可能是一个晚中生代残留盆地,至今仍有K1-J1的深部沉积(图5)。

图4珠江口盆地东部及邻区构造分区图(根据苏乃荣等1995修改)

潮汕坳陷位于东沙隆起的东南部,与台湾西南盆地相连,面积15000km2以上,厚度4000m以上..值得我们特别注意的是,在下构造层被解释为侏罗系,其地震反射特征“不同寻常”,表现出海相沉积的特征,即波组连续性好,盆形较宽,分布范围远比上构造层(k1)广,应该是一个相对稳定的沉积盆地。

图5 B-B '地震反射剖面图

潮汕坳陷位于大陆架前缘,靠近大陆坡,其地质构造特征似乎不同于东沙隆起以北的其他坳陷,反映了珠江口盆地的成因,其所经历的印支晚期-燕山早期运动具有区域不平衡性。潮汕坳陷在很大程度上位于特提斯海域,潮汕坳陷海相中生代沉积具有典型性。事实上,珠江口盆地周围有广泛的地层出露,钻井过程中遇到可靠的海相化石。

粤东上三叠统小平组和下侏罗统金鸡组均为浅海碎屑岩。德国“苏萨丰”号科考船在美济礁附近捡到灰黑色层状硅质页岩,可与北巴拉望岛和卡拉米安群岛出露的中三叠世对比,属于深海沉积环境。在北巴拉望沿海地区钻探时也发现了含有菊石的晚侏罗世石灰岩。礼乐滩南部礁滩钻探也遇到含珊瑚化石的早白垩世碎屑岩,属于浅海沉积环境。据有关资料显示,台湾西部和西南部盆地已钻井证实了海相白垩系地层。

综上所述,地质和地球物理资料的解释可以证明朱霞关于南海北部陆架斜坡区活动大陆边缘的观点在晚白垩世之前就已经存在。

中生代早期,库拉板块位于中国东部,而不是太平洋板块。此时,从冈瓦纳大陆分离出来的海南陆块首先与华南发生碰撞。海南岛出露枕状构造的玄武岩,是碰撞过程中挤出的洋壳物质。这一时期主要表现为挤压隆升、地壳增厚和褶皱逆冲。大规模的岩浆作用随之而来,形成了巨大的火山岩和巨大的花岗岩基底[6]。

中国地质学家曾提出“特提斯构造域”的理论概念,认为它代表了一个中新生代构造域,西起北非和南欧的阿尔卑斯褶皱带,东经地中海土耳其、高加索、伊朗、阿富汗和巴基斯坦进入中国青藏高原,再南下至马来西亚和印度尼西亚构造带[7]。

由此看来,特提斯构造域不仅离开青藏高原向南延伸,而且沿越南北部红河缝合带从东南方向经莺歌海从喜马拉雅山北侧进入南海,再经南海北部大陆坡槽和东沙、珠江口盆地东部,向东延迟后被台湾省隆起阻挡,分为南、北两支。其南支从珠江口盆地东部至台湾盆地西南部,进入菲律宾海。

根据夏玉元等人近期的研究(2000),地震相特征分析表明,南海北部东山-浅滩凹陷中生界地层厚度普遍在4000米以上,潮汕坳陷中生界厚度在5000米以上,韩江坳陷中生界厚度在3000-4500米,三个坳陷中生界坳陷面积约25000km2。从周边地区发现的化石特征来看,具有太平洋动物群的特征,说明特提斯海当时可能与太平洋相通。

另一条特提斯水系通过台湾省海峡进入东海台北凹陷及其以东海域。

在1984 ~ 1987期间,原上海海洋石油局在瓯江凹陷文东构造带中部先后钻探了灵峰1井、石门滩1井和明月峰1井。结果灵峰1井首次揭示了一套古新世和始新世海相地层,富含有孔虫、甲藻和钙质超微化石,可与国际标准化石带对比。后来在石门滩1井再次发现,在瓯江凹陷广泛分布,形成古新世“灵峰海”,止于始新世[8]。

1997年,中国海洋石油总公司东海石油公司与英国超标石油公司合作,在文东丽水凹陷丽水36-1-1探井,古新统海相油气取得新突破,日产天然气27.96×104m3,凝析油18.67m3。

根据新兴石油公司上海海洋石油局最近完成的东海陆架区地震剖面解释,在第三系之下增加了一套沉积层,划归为中生代地层。剖面穿过台北凹陷至文东,钻井未直接确认其属性为海相或海陆交互作用。据笔者推测,从台北凹陷北部到九尾-玉山断裂南部,中生代沉积相将由海相逐渐变为海相。地震调查表明,该区存在中生代“残留特提斯”沉积,并向东侵入基隆坳陷,成为未来油气勘探新领域的热点。

3结论

根据不同的沉积相和地质环境,中国海域中生界油气可初步划分为两个远景区。

(1)北部海域以陆相为主。北黄海盆地应列为今后的主要勘探区,目的层为晚侏罗世-早白垩世(JBOY3乐队-K1)。其次是南黄海盆地,目的层主要是泰州组(K2),其下的中生界地层尚未揭示。

(2)南部海域以海相为主。珠江口盆地东部的潮汕坳陷应列为重点。为了快速了解被解释为海相的中生代地层的含油气性,应在早晨在凹陷的中央隆起处进行钻井。这对近期该区(潮汕坳陷、北部陆坡和西南台湾盆地西端共约3×104km2)的油气远景评价非常重要。

(3)我国包括渤海湾盆地在内的海上油气勘探一直是在第三纪沉积盆地进行的,获得的油气大多属于陆相油气,产量远不能满足国民经济发展的需要。因此,扩大勘探领域,勘探中生界油气,加快海域油气产量和储量的增加,将是一项战略决策。

目前对该海域中生界油气资源前景了解甚少,特别是对区域地质背景和中生界盆地了解甚少。希望在新世纪到来之际,国家加大中生代油气勘探力度,从区域地质调查入手,选择重点,力争在较短时间内评估出有可能取得突破的地区,推动海上油气开发取得重大突破,为我国国民经济的快速发展做出贡献。

参考

【1】蔡乾忠。中国东部和朝鲜构造单元的相应划分[J].海洋地质与第四纪地质,1995,13(1):10 ~ 14。

蔡甘忠。中国海域及邻区主要含油气盆地及成藏地质条件[J].海洋地质与第四纪地质,1998.18 (4): 2 ~ 3。

蔡峰。北黄海盆地山源岩及其勘探领域[J].海洋地质动力学,1995,(7): 4 ~ 6。

朱霞。论中国大陆边缘的构造演化[J].海洋地质与第四纪地质,1987,7(3):118 ~ 119。

徐红。南海新生代沉积盆地地质及油气资源评价[M].山东青岛:青岛海洋大学出版社,1998。

金星春。板块构造基础[M]。上海:上海科学出版社,1984。

齐飞。西藏特提斯构造域海相油气远景[J].地学,1996,21 (2): 113。

蔡甘忠。“剩余特提斯”猜想。中国地质,1998,(4):41。