北部湾盆地裂陷期构造及演化特征

张智武 （中海石油 （中国）有限公司，北京100010）

刘志峰，张功成，赵志刚，徐建永 （中海油研究总院，北京100027）

北部湾盆地位于我国南海北部湾海域，面积约3．98×104km2（图1）。北部湾盆地是一个新生代陆内裂谷盆地［1］，经历了古近纪裂陷和新近纪裂后热沉降两个大的演化阶段，并形成了 “下断上坳”的双层结构，其古近系和新近系之间呈区域性角度不整合接触。古近纪是盆地主要裂陷期［2，3］，又可分为3期裂陷幕，其中第1裂陷幕为古新世，第2裂陷幕为始新世，第3裂陷幕为渐新世。

图1 北部湾盆地构造单元划分及主干断裂分布图

北部湾盆地经过近50年的油气勘探，在其中找到了大量油气，但这些油气主要都集中在涠西南凹陷内，其他凹陷内发现的油气较少，有的凹陷至今尚无油气发现。研究旨在从构造地质学的角度，对盆地内的凹陷类型、断层特征、构造演化特征进行分析和总结，并指出有利于形成富生烃凹陷的构造演化阶段、凹陷类型等，以期对该区今后的油气勘探起到参考和借鉴作用。

1 盆地构造特征

以古近纪裂陷期形成的构造格局为依据，自北向南可将北部湾盆地划分为北部坳陷、企西隆起和南部坳陷。其中北部坳陷包括涠西南凹陷、海中凹陷和涠西南低凸起；南部坳陷包括乌石凹陷、迈陈凹陷、海头北凹陷、福山凹陷、雷东凹陷和徐闻凸起、流沙凸起。北部湾盆地具有 “下断上坳”、“下陆上海”的构造和沉积特征，其古近系主要为裂陷，沉积了一套陆相沉积物，沉积的地层包括长流组（E1c）、流沙港组 （E2l）和涠洲组 （E3w）；新近系主要为坳陷，沉积了一套海相沉积物，沉积的地层包括下洋组 （N1x）、角尾组 （N1j）、灯楼角组 （N1d）和望楼港组 （N2w）（图2）。

图2 北部湾盆地地层综合柱状图图

1．1 凹陷特征

北部湾盆地的凹陷受断裂控制较为明显，断裂控制了盆地内凹陷的分布、走向及凹陷规模。依据主干断裂对凹陷的控制作用，可将盆地内的凹陷划分为2种类型：一种是只有一套断裂系统控制的凹陷，迈陈凹陷、企西凹陷、海中凹陷、雷东凹陷属于此类凹陷。该类凹陷在晚中生代发生初始裂陷，发育生长断裂，产生初始箕状断陷，随着伸展作用，箕状断陷不断发育，在中新世发育反转构造。另一种是由两套断裂系统共同控制的凹陷，两套断裂系统中，其中一套为反向正断裂，主要断开层位为基底及E1c、E2l；另一套为顺向正断裂，断开层位主要为E3w，涠西南凹陷和乌石凹陷属于此类凹陷。

由于控凹断裂活动的差异性，使得北部湾盆地在不同时期沉降中心有所不同，从而导致各个凹陷在裂陷期所沉积的地层厚度差别 较 大。 根 据 E1c、E2l、E3w的相对厚度关系，可将北部湾盆地的凹陷划分为3种类型，即：厚长流薄流沙港型、厚流沙港型和厚涠洲薄流沙港型 （图3）。

1）厚长流薄流沙港型凹陷 受NE向控凹断裂控制，断裂活动时间较早，凹陷在E1c沉积时期就强烈断陷，沉积了大套红层沉积物，主要为粗碎屑的砂岩、砂砾岩、红色泥岩；而到了E2l沉积时期，控凹断裂活动性变弱，沉积地层较薄，属于早衰型凹陷。该类凹陷生烃潜力较差，难以形成富生烃凹陷，如海头北凹陷。

2）厚流沙港型凹陷 受NEE向控凹断裂控制，在E2l沉积时期，断裂活跃，凹陷沉降幅度大，尤其E2l2沉积时期，控凹断裂强烈活动，凹陷快速沉降，盆地内湖泊广泛发育，沉积了大套暗色湖相泥岩、页岩，具有良好的生烃潜力，有利于形成富生烃凹陷，如涠西南凹陷、乌石凹陷。

3）厚涠洲薄流沙港型凹陷 受近EW向控凹断裂控制，凹陷沉降幅度小，E2l不够发育；而到了E2w沉积时期，断裂开始强烈活动，凹陷快速沉降，沉积了厚层E2w，岩性主要为河流相和滨浅湖相的砂岩、泥岩，这类凹陷生烃潜力较为有限，仅在凹陷内的个别洼陷中能形成小范围油气聚集区，如海中凹陷、雷东凹陷。

图3 北部湾盆地裂陷期凹陷类型及特征

1．2 断层特征

北部湾盆地的断裂按走向可分为3类：NE向、NEE向和近EW向，其中NE向断裂是盆地内最为重要的断裂，控制了盆地的沉积、局部构造形态及构造类型。该类断裂延伸长度一般在30km以上，基底断距一般在3000m左右，最大可达7000m，构成了盆地或凹陷的边界，控制着盆地或凹陷的发育。该类断裂主要在古近纪活跃，在新近纪其活动基本趋于停止，断裂活动具有 “早强晚弱”的特征。以涠西南断裂为例，该断裂发育于北部湾盆地北部，是盆地内最主要的断层［4］，亦为控制盆地西北边界的大断裂 （见图1、图4），呈NE向延伸，断距较大，延伸长度在110km以上，落差大，控制了涠西南凹陷和海中凹陷的沉积。涠西南大断裂形成时期早，古新世就已开始活动，活动期长。该断裂在古新世、始新世和渐新世断裂落差较大，在E2l2沉积时期断裂活动速率较大，沿着断裂的走向，断裂东段的活动速率明显大于西段，可达500m／Ma以上，使得东段所控制的涠西南凹陷沉积厚度、地层埋深均大于西段控制的海中凹陷。到中新世中期，该断裂活动逐渐停止。

图4 过涠西南断裂地震剖面图 （剖面位置见图1）

北部湾盆地的断裂活动控制了沉积沉降中心的迁移，而烃源岩形成期的沉积中心位置，决定了富生烃凹 （洼）陷的分布。北部湾盆地古近纪区域应力场顺时针的旋转，使得沉积沉降中心的空间位置也发生了顺时针方向的迁移 （图5）。E2c沉积时期，沉积沉降中心主要位于NE向的涠西南断层东段以及迈陈凹陷⑧号断层下降盘，E2c厚度均超过2000m。E2l沉积时期，以E2l2为代表，其沉积沉降中心主要位于NEE向的涠西南凹陷①、②号断层、海中凹陷涠西南断层西段、乌石东洼⑦号断层以及迈陈东洼灯楼角断层的下降盘。其中涠西南凹陷、乌石东洼的E2l2厚度均超过2000m；海中凹陷、迈陈东洼的E2l2厚度也超过1500m。E3w沉积时期，沉积沉降中心主要位于近EW向的海中凹陷③号断层、乌石西洼⑥号断层、迈陈凹陷迈④号、迈⑤号断层、雷东凹陷硇洲断层下降盘，其中乌石西洼E3w地层厚度超过3000m，海中凹陷、迈陈凹陷、雷东凹陷的E3w厚度超过2000m。因此，处在E2l沉积沉降中心的凹 （洼）陷，发育湖相烃源岩，有利于形成富生烃凹 （洼）陷；而处在E1c、E3w沉积沉降中心的凹 （洼）陷，形成富生烃凹 （洼）陷的可能性则小很多。

图5 北部湾盆地裂陷期沉降中心迁移分布图 （据文献 ［5］，有修改）

2 盆地构造演化

北部湾盆地裂陷期的构造演化经历了古新世的初始断陷阶段、始新世的断陷鼎盛阶段和渐新世的断－坳转换阶段，分别对应第1、第2、第3期裂陷幕，沉积的地层分别为E1c、E2l和E3w。

1）古新世，第1裂陷幕 北部湾盆地开始形成初始断陷，在北西向区域拉张应力作用下，NE向基底断裂复活，形成裂谷型地堑，充填了E1c粗碎屑沉积物。

2）始新世，第2裂陷幕 北部湾盆地内的断陷发育达到鼎盛阶段，区域拉张应力方向顺时针偏转到NNW－SSE向，受其影响，主要控凹断裂走向为NEE向，约为NE60°，控制E2l沉积中心的走向和分布。盆地内的涠西南凹陷南次凹、乌石凹陷东次凹、迈陈凹陷东一洼和福山凹陷主洼内，E2l都比较发育，厚度可达2600m，充填了大套湖相泥岩、砂岩，有利于形成烃源岩。

3）渐新世，第3裂陷幕 盆地呈现出断－坳转换的特征，区域拉张应力方向继续顺时针偏转至近SN向，伴随有NW向右行扭动，受其影响，该阶段形成的断裂走向主要为近EW向，控制E3w沉积沉降中心的走向和分布；同时，始新世断裂在该时期有不同程度的继承性活动，但其活动强度远小于第2裂陷幕。该阶段形成的洼陷，E3w沉积厚度较大，可达2000m以上，充填了大套河流相、滨浅湖相砂岩、泥岩，生烃潜力有限，但可形成良好的储层、盖层。

4）渐新世晚期 北部湾盆地发生了一期右行挤压的构造运动，在原来的拉张应力场上叠加了剪切应力场，构造活动也由原来单一的断裂变为挤压、褶皱及断裂的平移、走滑。这次构造运动形成了断块、断鼻、反转构造等局部构造，成为盆地内最为重要的圈闭形成期。

5）渐新世末期 北部湾盆地的裂陷期结束。中新世以来，盆地进入相对静止期，断裂基本不再活动，整个盆地进入拗陷沉降阶段。

3 结 论

1）断裂控制了北部湾盆地内的凹陷分布、走向及规模，依据主干断裂对凹陷的控制作用，可将盆地内的凹陷划分为只有一套断裂系统控制的凹陷和由两套断裂系统共同控制的凹陷。

2）由于控凹断裂活动的差异性，使得北部湾盆地在不同时期沉降中心有所不同，各凹陷在裂陷期所沉积的地层厚度差别较大，根据地层相对厚度关系，可将凹陷划分为厚长流薄流沙港型、厚流沙港型和厚涠洲薄流沙港型。

3）北部湾盆地的断裂按走向可分为3类：NE向、NEE向和近EW向，其中NE向断裂是盆地内最为重要的断裂，控制了盆地的沉积、局部构造形态及构造类型。

4）北部湾盆地裂陷期的构造演化经历了古新世的初始断陷阶段、始新世的断陷鼎盛阶段、渐新世的断－坳转换阶段，不同阶段在区域构造应力场、断裂走向、形成的局部构造、沉积沉降中心展布、沉积充填特征等方面均有所差异。

［1］卢林，汪企浩，黄建军 ．北部湾盆地涠西南和海中凹陷新生代局部构造演化史 ［J］．海洋石油，2007，27（1）：25～29，57．

［2］胡望水，吴婵，梁建设，等 ．北部湾盆地构造迁移特征及对油气成藏的影响 ［J］．石油与天然气地质，2011，32（6）：920～927．

［3］杜振川 ．南海北部湾盆地构造特征及对沉积的控制作用 ［J］．河北建筑科技学院学报，1997，（1）：55～59．

［4］魏春光，何雨丹，耿长波，等 ．北部湾盆地北部坳陷新生代断裂发育过程研究 ［J］．大地构造与成矿学，2008，32（1）：28～35．

［5］徐建永，张功成，梁建设，等 ．北部湾盆地古近纪幕式断陷活动规律及其与油气的关系 ［J］．中国海上油气，2011，23（6）：362～368．