陆丰凹陷古近系构造-沉积差异性及其对油气成藏的控制*

米立军 张向涛 汪旭东 雷永昌 余一欣 于福生

(1.中海石油(中国)有限公司湛江分公司 广东湛江 524057； 2. 中海石油(中国)有限公司深圳分公司 广东深圳 518000；3.中国石油大学(北京)地球科学学院 北京 102249)

陆丰凹陷是珠江口盆地珠一坳陷内的一个次级构造单元，近年在古近系相继发现了陆丰A-1、陆丰C-1等多个油气田[1-2]，揭示了古近系良好的油气勘探前景，目前已成为珠江口盆地重要的油气勘探领域之一。陆丰凹陷南部地区古近系沉积体系和储层发育特征方面已开展一些研究[3-5]，但由于陆丰凹陷不同构造单元在演化和沉积方面具有差异，制约了对油气富集成藏规律的认识。鉴于此，本文利用陆丰凹陷数十口钻井和最新三维地震资料，通过地震连片解释和编图，对比分析凹陷南、北部地区古近系在构造活动和沉积过程的差异，探寻影响油气富集的主控因素，以期为该地区古近系立体和差异化勘探部署提供科学依据，也为珠江口盆地其他地区的油气勘探思路提供借鉴和参考。

1 地质概况

珠江口盆地是在南海北部准被动大陆边缘基础上发育起来的新生代断陷盆地[6-8]，其形成过程与整个南海北部的演化密切相关[9]。陆丰凹陷位于珠江口盆地珠一坳陷东北部，为北部隆起、惠陆低凸起、东沙隆起和海丰凸起所围限，面积约7 760 km2。受早期NNW向和晚期近SN向应力场影响，陆丰凹陷内的构造形迹主要表现为NEE和EW走向。受中部陆丰中低凸起分割影响，陆丰凹陷可划分为陆丰南次凹和陆丰北次凹，内部又可分为陆丰15洼、陆丰13东洼、陆丰13西洼、陆丰7洼、惠州11洼和惠州5洼等6个次级洼陷(图1)，其中陆丰13洼面积最大、基底沉降最深，陆丰13洼和陆丰15洼是已证实的富生烃洼陷[2,9]。

陆丰凹陷古近系自下而上充填文昌组、恩平组和珠海组，整体为陆相湖盆沉积[9]。文昌组和恩平组分别对应于裂陷I幕和II幕，两幕裂陷都经历了构造活动由初始裂陷到强烈活动，再到最后变弱的过程[3-4]。其中，文昌组主要发育深湖泥岩夹三角洲砂体沉积，恩平组水体变浅，发育砂泥岩互层并夹有薄煤层的河湖、沼泽和三角洲沉积，二者均是目前主要的油气勘探目的层。根据地震、测井、岩心资料的综合分析，可将陆丰凹陷古近系文昌组和恩平组自下而上划分为下文昌组(细分为文六段，文五段和文四段)、上文昌组(文三段，文二段和文一段)、下恩平组(恩四段和恩三段)和上恩平组(恩二段和恩一段)等地层单元(图2)。

图1 陆丰凹陷古近系构造纲要

图2 陆丰凹陷始新统综合柱状图

2 构造特征差异性

2.1 古近系平面展布特点

陆丰凹陷古近系文昌组和恩平组的平面展布表现出明显的南北差异性(图3)。下文昌组分布范围较局限，最厚处位于陆丰13洼东部，约1 600 m；上文昌组分布范围有所扩大，最厚处位于陆丰15洼，约700 m。下恩平组最厚处位于惠州11洼，约1 400 m；上恩平组最厚处位于惠州5洼，约1 000 m。因此，陆丰凹陷古近系的沉积中心具有由南向北迁移的特点，南部地区表现出“厚文昌(组)、薄恩平(组)”的特征，而北部地区则正好相反，表现出“薄文昌(组)、厚恩平(组)”的特点。

2.2 断裂活动特点

陆丰凹陷古近系断层在剖面上主要表现为板式、铲式和坡坪式特征，组合类型包括多米诺式、耙式、铲式扇和X型等(图4)。文昌组内断层优势走向为NEE向，而恩平组内断层优势走向为NWW到EW向。

陆丰凹陷文昌组和恩平组沉积期主干断裂活动性分析表明，陆丰15断裂主要活动期为文四段沉积期，其次为文三段和文五段沉积期;陆丰13东断裂在文四段沉积期活动性最强，文三段和文五段沉积期活动强度次之;陆丰13西断裂强烈活动期主要在文四段和恩三段沉积期;陆丰7断裂在文四段和恩三段沉积期活动性最强;惠州11断裂主要在恩四段沉积期发生活动;而惠州5断裂主要活动期在恩三段沉积期，其次为恩二段和恩四段沉积期。

图3 陆丰凹陷古近系等厚图

图4 陆丰凹陷盆地结构和地层发育(剖面位置见图1)

应用断层落差法对陆丰凹陷6条主干控洼断裂的活动强度进行了分析，结果表明文昌组和恩平组沉积期断裂活动存在南北差异：文昌组沉积期，南部地区的控洼断裂活动性较强，并向北依次减弱，至惠州5洼控洼断裂(惠州5断裂)活动性最弱；恩平组沉积期，断裂活动速率发生明显变化，北部地区惠州5洼控洼断裂活动性最强，并向南依次减弱，至陆丰15洼控洼断裂(陆丰15断裂)活动性最弱(图5)。

图5 陆丰凹陷主干断裂古近纪活动史曲线

2.3 洼陷沉降特征

盆地沉降史研究就是通过对不同地质时期盆地沉降量的分析，恢复盆地沉降速率随时间变化的特征，再现盆地的地质历史。沉降史恢复主要有反演回剥技术和正演超压技术，其中反演回剥技术在盆地构造分析中被广为采用[10-11]。反演回剥技术的主要原理是利用现今沉积地层厚度，从上到下逐层恢复到地表，并进行沉积物压实[12]、古水深[13]、负载均衡校正以及海(湖)平面变化校正[14]，最终得到各个时期盆地基底总沉降量和构造沉降量。

本文采用Basinmod盆地模拟系统，选取Airy均衡模型，对陆丰凹陷进行沉降史回剥分析。主要根据钻井资料确定陆丰凹陷古近纪和主要地质年代，其中古近纪30 Ma(T70)之前陆丰凹陷为湖相沉积，模拟过程中可以忽略古水深影响[13]；古近纪30 Ma之后陆丰凹陷演化为海相沉积，古水深主要依据地震层序和沉积相图来确定，并用相邻井资料进行校正。

通过对陆丰凹陷各洼陷最深处6口虚拟井的回剥模拟，得到了各洼陷不同时期的沉降曲线(图6)。总体看来，陆丰凹陷各洼陷的沉降过程具有一定差异性和迁移性：陆丰15洼在文昌组沉积时期沉降速率约为260 m/Ma左右，而在恩平组沉积时期沉降速率只有约70 m/Ma左右；陆丰13东洼在文昌组沉积时期沉降速率约为250 m/Ma，而在恩平组沉积时期沉降速率只有约100 m/Ma；陆丰13西洼在文昌组沉积时期沉降速率约为180 m/Ma，在恩平组沉积时期沉降速率约为160 m/Ma；陆丰7洼在文昌组沉积时期沉降速率约为190 m/Ma，在恩平组沉积时期沉降速率约为150 m/Ma；惠州11洼在文昌组沉积时期沉降速率只有约80 m/Ma，而在恩平组沉积时期沉降速率约为250 m/Ma；惠州5洼在文昌组沉积时期沉降速率只有约60 m/Ma，而在恩平组沉积时期沉降速率约为270 m/Ma。

图6 陆丰凹陷不同洼陷沉降史曲线

综上所述，文昌组沉积时期，陆丰凹陷各洼陷沉降速率由高到低依次为陆丰15洼、陆丰13东洼>陆丰13西洼、陆丰7洼>惠州11洼、惠州5洼，沉降中心位于陆丰南部地区；恩平组沉积时期，陆丰凹陷各洼陷沉降速率由高到低依次为惠州11洼、惠州5洼>陆丰13西洼、陆丰7洼/陆丰15洼、陆丰13东洼，沉降中心位于陆丰北地区，即沉降中心在文昌组和恩平组沉积时期具有从南向北迁移的特点。

3 沉积体系发育特征差异性

响应于差异的断层活动及构造沉降过程，陆丰凹陷文昌组和恩平组各层段的沉积特征各有不同[3-4]。由于研究区钻井数量分布不均衡，本文以可信度较高的地震反射外部形态和内部结构来描述地震相，与岩心及测井资料进行标定来识别沉积相类型。研究表明，陆丰凹陷古近系发育楔形-杂乱充填地震相、楔形-杂乱前积地震相、S形前积反射地震相、平行或亚平行或乱岗席状地震相、丘形地震相等5种地震相类型[4]。通过岩心、测井资料及地震相的标定结果表明，研究区古近系主要发育4种沉积体系类型，包括扇三角洲、辫状河三角洲、滑塌浊积扇和湖泊(深湖和浅湖)(图7)。

3.1 下文昌组沉积体系

文六段、文五段对应湖盆初始发育时期，地形较为平缓，水体较浅。惠陆低凸起、陆丰东低凸起供源强烈，在陆丰南地区东西缓坡区发育了大面积的辫状河三角洲沉积，延伸较远(达20 km)。陆丰北地区盆地沉降速率慢，地震反射结构以弱振幅-不连续平行反射为特征(图7、8a)，发育多个小规模的扇三角洲-浅湖沉积体系，不发育深湖亚相(图8a)。

文四段沉积时期陆丰南和陆丰北地区沉积差异大。由于控洼断层活动性最强，陆丰15和陆丰13洼沉降幅度达到最大，三角洲向物源区发生强烈后退[15]。洼陷整体表现为欠补偿特征，发育大套深湖泥岩，地球化学分析证实为研究区优质烃源岩[16]。在边界断层下降盘附近发育延伸距离近的扇三角洲沉积。与陆丰南地区强烈沉降相反，陆丰北地区湖盆虽然面积扩大，但沉降速率整体较弱，湖水整体较浅，北侧发育面积局限的扇三角洲，西侧对应大面积的三角洲沉积体系(推进距离8～12 km)，深湖亚相较为局限或者缺失[4]。

图7 陆丰凹陷惠州11洼和惠州5洼恩平组典型地震相及其沉积解释(剖面位置见图1)

图8 陆丰凹陷古近系沉积体系演化

3.2 上文昌组沉积体系

文三段和文一+二段对应构造裂陷减弱阶段，该时期边界断层活动性逐渐减弱，洼陷沉降幅度开始减小，可容纳空间减小，洼陷逐渐形成充填沉积，湖水相对变浅(图8b)。此阶段，陆丰南地区以南北高、东西低的地貌背景为特征，物源更加集中，轴向形成大物源供给的辫状三角洲，以连续性好的S形前积地震反射为特征[15]，推进距离远(最大可达20 km)，展布面积大(图8b)。陆丰北地区东侧以冲积扇-辫状河三角洲发育为特征(图7)，西侧以扇三角洲充填为主，推进距离4～6 km，湖盆中心发育滨浅湖泥岩，深湖泥岩局限或者缺失。文一+二段沉积末期遭受珠琼II幕抬升剥蚀，至此文昌期的断陷活动结束。

3.3 下恩平组沉积体系

下恩平组沉积时期，沉积主要分布在陆丰北地区，沉积中心分布在惠州11洼和惠州5洼，而陆丰南地区包括陆丰15洼、陆丰13东洼和陆丰13西洼的地层较薄。该时期陆丰南地区整体构造沉降较弱，填平补齐作用明显，湖水较浅，发育滨浅湖-辫状河三角洲(S形-斜交型前积)-扇三角洲沉积体系；来自东沙隆起带、惠陆低凸起和陆丰东低凸起上的辫状河三角洲长轴物源分别向各个洼陷推进，规模较大，基本覆盖了整个湖盆的砂体，其中辫状河三角洲延伸距离可达约25 km(图8c)。而陆丰北地区则表现出不同的沉积特征，惠州5断裂和惠州11断裂的强烈活动，形成了陡坡带扇三角洲、面积局限的轴向辫状三角洲、广泛的深湖和滑塌扇沉积组合(图8c)。由于陆丰北地区湖盆扩张，惠州11洼和惠州5洼边界断层附近发育强振幅好连续席状地震相，主要为深湖沉积(图7)；东西两侧的辫状河三角洲面积较小，延伸距离一般小于12 km。

3.4 上恩平组沉积体系

始新世晚期，陆丰凹陷逐渐进入弱裂陷阶段，发育了上恩平组(恩二段和恩一段)。由于研究区主要的断层活动整体较弱，地层厚度横向较小，惠陆低凸起完全淹没于水下而演变为沉积区。此时的地形渐趋平缓，水体浅，华南褶皱带物源的强劲供给使得全区广泛发育大面积展布的辫状河三角洲，且位于陆丰北地区的三角洲推进距离远(最远达40 km)(图8d)；洼陷整体被辫状河三角洲充填，湖泊萎缩甚至淤浅，沉降和沉积中心仅局限分布在惠州5断裂附近，发育规模局限的深湖沉积(图8d)。

4 构造-沉积差异性对油气成藏的控制

4.1 烃源岩条件

烃源岩是形成油气的物质基础，油气藏的分布和富集程度受控于优质烃源岩的发育条件，而烃源岩系的发育与构造-沉积背景密切相关。在断陷湖盆中，优质烃源岩的发育往往和构造-沉积演化旋回中的特定阶段相对应。陆丰地区古近纪经历了2个完整的构造演化旋回，2个旋回都具有初始裂陷—强烈裂陷—弱裂陷阶段的演化特征：初始裂陷阶段，凹陷沉降速率较低，控洼断层活动性较弱，湖盆水体较浅，湖盆表现为过补偿特征，不利于有机质的形成、保存；强烈裂陷阶段，凹陷沉降速率增加，控洼断层活动性增强，湖盆水体加深，有机质形成和保存条件良好，深湖烃源岩广泛发育；弱裂陷阶段，凹陷沉降速率降低，控洼断层活动性减弱，可容纳空间减小的同时陆源碎屑供给增强，湖相泥岩分布范围有限而烃源条件不佳。因此，强烈裂陷阶段沉积的文四段和恩三段是陆丰凹陷烃源岩发育条件最好的层段。陆丰南地区F1-1-1钻井揭示，强烈裂陷阶段沉积的文四段泥岩厚度大(逾百米)，有机质丰度高(TOC达5%)，有机质类型好(图9)，是油气富集的重要因素。

构造-沉积演化的旋回性导致了不同层位烃源岩发育条件的差异性，而同一时期凹陷内不同洼陷之间的构造沉降差异性则直接导致了各个洼陷烃源岩发育的空间差异。从文昌组沉积期到恩平组沉积期，沉降中心具有从陆丰南地区向陆丰北地区迁移的特征，文昌组沉积期强裂陷阶段(文四段沉积时期)沉降中心位于陆丰南地区，这一时期深湖亚相烃源岩集中发育于陆丰南地区；恩平期强裂陷阶段(恩三段沉积时期)沉降中心位于陆丰北地区，这一时期深湖亚相烃源岩主要发育于陆丰北地区(图8)。

4.2 储集条件

沉积体系明显受沉积古地貌和构造活动强度的控制。陆丰凹陷主要发育以下几类砂体：陡坡带断层下降盘扇三角洲砂体和近岸水下扇砂体、缓坡带辫状河三角洲砂体、洼陷长轴方向辫状河三角洲砂体、转换带辫状河三角洲砂体、浅水辫状河三角洲砂体以及泥岩中的浊积砂体。

图9 陆丰凹陷F1-1-1井泥岩地球化学参数剖面

砂体的发育和特定的构造演化阶段相对应。在构造演化的初始裂陷阶段和弱裂陷阶段，构造活动较弱，沉降速率较低，物源供给充分，大型三角洲砂体广泛发育，砂体推进距离大，分布范围广，是陆丰地区主要的油气富集体。以文五段沉积时期为例，陆丰13东洼南部的东沙隆起供源强烈，在缓坡带发育长距离搬运的辫状河三角洲沉积，其中前缘多期水下分流河道砂体叠置，岩性以含砾中粗砂岩为主，分选与磨圆均较好，储层抗压实能力较强，储层物性较好(文昌组平均孔隙度9.6%，恩平组14.7%)，为较优质储层的形成提供了沉积基础[15]。

4.3 源储配置关系和运聚特征

在构造-沉积演化作用的控制下，陆丰地区发育旁生侧储式、自生自储式、下生上储式等3种典型的源储配置关系(图10)。初始裂陷阶段沉积的文五段辫状河三角洲砂体之上，文四段湖相泥岩广泛分布，在洼陷斜坡地带文四段泥岩和文五段砂体侧向直接接触，构成旁生侧储式的源储组合关系，LFC-1油田文五段油气聚集便属于此类；文四段烃源岩层内部，尽管砂体厚度较薄、分布局限，但由于同烃源岩直接紧密接触，具有良好的运聚条件，构成了陆丰地区自生自储式油藏；主力烃源岩层文四段之上的上文昌组和恩平组储层，与烃源岩构成了下生上储式的源储配置关系，LFB-1油田恩平组油藏便属于此类。

陆丰地区古近系原油普遍具有近源运聚的特征，断裂和砂体是主要的运移通道，在不同的源储配置关系下，原油的运移输导方式也存在比较明显的差异。对于旁生侧储式油藏来讲，砂体的侧向输导是主要的运移方式，这类油藏形成于缓坡带的扇三角洲砂体和长轴方向的辫状河三角洲砂体中，源岩和储层侧向直接接触，供烃条件优越，砂体的侧向输导能力是原油能否成藏的关键因素。对于自生自储式油藏来讲，强烈裂陷阶段的近岸水下扇砂体和滑塌作用形成的浊积砂体是主要的储集层，储层直接包裹在烃源岩层段内部，供烃及运移条件良好，储层的发育是成藏的主要因素。对于下生上储式油藏来讲，文昌组沉积期弱裂陷阶段和恩平组沉积期初始裂陷阶段及弱裂陷阶段形成的辫状河三角洲砂体可以作为储集层，通源断裂是原油重要的运移通道，空间上断裂和砂体的良好配置是形成油藏的关键因素。

图10 陆丰凹陷陆丰13东洼成藏模式(剖面位置见图1)

4.4 有利勘探方向

近几年，以复式油气聚集带理论为指导，加强了对陆丰南地区含油带的整体解剖，以及对互有成因联系的多含油层系、多种类型油气藏的勘探，发现了陆丰A-1、陆丰C-1等古近系油田和多个含油构造，提交了数千万立方米石油探明+控制储量。陆丰凹陷古近系构造活动和沉积过程的差异导致凹陷的南、北部地区断裂活动、沉降史、沉积体系特征明显不同。在明确构造、沉积特征差异性的基础上，应用“富洼找优、差异勘探”思路对该地区的勘探进行整体部署，进一步在成熟区增储挖潜[17],同时兼顾新区重点突破，促进勘探可持续发展。

陆丰凹陷陆丰北地区投入的探井工作量少，至今还未取得商业突破，属于勘探新区。与陆丰南地区古近系“厚文昌(组)、薄恩平(组)”特征不同的是，陆丰北地区的惠州11洼和惠州5洼古近系表现为“薄文昌(组)、厚恩平(组)”特征，而陆丰7洼文昌组与恩平组呈等厚特征。因此，按照“富洼找优、差异勘探”的思路，定洼选带阶段应优先对陆丰7洼周边的二级构造带展开评价，落实洼陷生烃规模(已钻井揭示有生烃能力)；惠州11洼面积与陆丰7洼相当，也发育较厚的文昌组，洼陷的斜坡带和陡坡带均发育大型鼻状构造带，是主要的运汇单元，下一步应加强对构造带的整体解剖、择优钻探。相比较而言，惠州5洼沉积充填主要以恩平组为主，由于靠近北部隆起带，物源充分，长期的过补偿沉积使洼陷的烃源岩不甚发育，属于勘探高风险区。需要特别指出的是，陆丰北地区恩平组厚度大、平面分布广，埋深也超过排烃门限，如果证实其生烃潜力，将对推动该地区的勘探具有十分重要的意义。

5 结论

1) 陆丰凹陷古近纪构造活动具有差异性，其中文昌组沉积期南部地区的控洼断裂活动性较强，并向北依次减弱；恩平组沉积期北部地区控洼断裂活动性最强，并向南依次减弱。沉降中心从文昌组到恩平组具有从南向北迁移的特点。

2) 陆丰凹陷沉积充填受构造演化控制，纵向上具有旋回性，平面上则表现为迁移性，从文昌组沉积期至恩平组沉积期，沉降和沉积中心由南往北迁移，陆丰南地区发育文昌组深湖泥岩，不发育恩平组深湖泥岩，在陆丰北地区虽然不发育文昌组深湖泥岩，但恩三段时期发育深湖泥岩。洼陷缓坡和长轴方向发育辫状河三角洲，构成物性良好的有利储层。

3) 在构造-沉积作用的共同控制下，陆丰凹陷烃源岩和储集层空间分布呈现出多种类型，文昌组沉积时期陆丰南地区发育文四段烃源岩和辫状河三角洲等沉积储层，构成了旁生侧储式、自生自储式和下生上储式等3种典型的源储配置关系。陆丰南地区古近系成藏条件优越，需要进一步加强研究，深挖油区潜力；与此同时，加快陆丰北新区勘探进程，根据“富洼找优、差异勘探”的思路，对惠州11洼与陆丰7洼周边有利二级构造带进行整体解剖，择优钻探，力争取得领域性突破。