瓊東南盆地新近系鶯二段物源體系及其控制下的深水重力流沉積

康麗芳，左倩媚，王振國，何小胡，宋愛學

(1.中海油中聯煤層氣有限責任公司，山西 太原 030000；2.中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

1 引言

近年來在瓊東南盆地超深水領域鶯歌海組陸續鉆獲了良好的油氣顯示[1]，并獲得了多個商業發現氣田，測試日產天然氣超百萬方，具有純烴含量高、無CO2、儲量豐度高、含氣飽和度高的特征，展現了廣闊的勘探前景，并逐漸成為瓊東南盆地深水區油氣勘探的熱點層位。前人對鶯歌海組沉積相和沉積特征方面也做了一系列研究，如呂明[2]對瓊東南盆地整個沉積演化做了分析，認為鶯歌海組總體為典型的陸架、陸坡體系，以淺海?半深海泥巖為主。吳時國和秦蘊珊[3]、黃衛等[4]和付超等[5]對鶯歌海組不同類型的滑塌體沉積特征進行介紹與對比，分析瓊東南盆地深水區水道伴生重力流沉積演化過程，主要依靠地震相特征，識別了鶯歌海組的不同重力流的沉積特征，認為雜亂相為滑塌體，充填相為水道，楔狀下超相為天然堤。一些研究分析了中央峽谷西段鶯歌海組沉積演化，并識別出4 種主要的沉積類型：水道復合體、水道?天然堤、濁積席狀砂、塊體流，認為濁流沉積是峽谷內優良的儲集體，與上部塊體流沉積可以形成良好的儲蓋組合，具有較好的油氣勘探潛力[6-10]。隨著深水油氣勘探進一步推進，關于鶯二段的儲層物性問題日益凸顯，多個構造揭示鉆探儲層規模小、厚度薄、粒度細、泥質含量高、物性條件差，嚴重制約了下一步的勘探進程。

瓊東南盆地深水區在鶯歌海組沉積表現為多物源、相變快、物性變化大等特征，需要提高沉積相研究的精度，明確主力物源供給方向及范圍，從而準確預測有利儲集砂體的分布范圍。為此，本文研究基于前人的研究成果，結合區域地質資料，鉆井、巖芯、測井和三維地震等資料，建立了鶯歌海組的三級層序格架，綜合分析層序格架內物源體系特征及其控制下的重力流沉積體系特征，并總結了鶯歌海組的沉積演化和相模式，為指出下一步有利的勘探區提供了理論依據。

2 區域地質背景

瓊東南盆地位于南海北部大陸邊緣，整體呈NE向展布，是在中生代基底之上發育的一個大型新生代裂谷型大陸邊緣盆地，可劃分為北部坳陷帶、中部隆起帶、中央坳陷帶和南部隆起帶4 個一級構造單元。深水區（水深介于300～1 800 m）覆蓋了瓊東南盆地中央坳陷帶和南部隆起帶，轄樂東?陵水凹陷、松南?寶島凹陷、北礁凹陷、長昌凹陷、陵南低凸起、松南低凸起和永樂隆起等“四凹兩凸一隆”共7 個二級構造單元，面積約5.3×104km2[11-13]。本次研究工區主要位于瓊東南盆地深水西區，覆蓋樂東?陵水凹陷、陵南低凸起以及松南低凸起，面積約20×104km2（圖1）。作為一個新生代沉積盆地，瓊東南盆地經歷了斷陷、斷拗、坳陷、熱沉降期等幾個構造演化階段，發育了斷陷期始新統陸相湖盆沉積和早漸新統崖城組海陸過渡相的半封閉淺海沉積；斷拗期晚漸新統陵水組；坳陷期早中新統三亞組陸表海沉積和中中新統梅山組、晚中新統黃流組、上新統鶯歌海組、更新統樂東組到現今陸架陸坡海相深水沉積等四套沉積組合，厚度超過10 km[14-16]（表1）。瓊東南盆地深水區主要的烴源巖形成于早漸新統崖城組沉積時期，目前鉆井自下而上揭示了早第三系、崖城組、陵水組、三亞組、黃流組和鶯歌海組等6 套主要的儲層，鶯歌海組二段的儲層由于埋深淺，是深水區重要的含氣層段。

圖1 研究區構造區劃分Fig.1 The structural of study area

3 鶯二段層序地層

通過對研究區鉆遇上新世鶯歌海組的9 口井（位置見圖1）鉆井、測井及古生物等分析資料，結合三維地震剖面，識別出3 個三級層序界面（對應T30、T29、T28、T27 等4 個地震界面）（圖2），可將鶯二段自下而上劃分為II2-ygh2c、II2-ygh2b 和II2-ygh2a 3 個三級層序。在此基礎上，分析了6 口新鉆井的單井層序地層特征，并通過連井剖面結合地震剖面建立了層序地層格架（圖3）。T30 地震界面對應于黃流組和鶯歌海組之間的區域不整合界面（時間為5.7 Ma BP），研究區表現為連續性中等?好、振幅中?強的地震反射特征，局部多見水道下切充填特征。從Y1 井的鉆井和巖心觀察，水道砂巖巖性多為巨厚?厚層灰色細砂巖夾薄層粉砂巖和泥巖，局部含礫，表現為深水陸坡背景下的濁積水道充填沉積特征。T29、T28 地震界面分別對應鶯二段內部的兩個三級層序界面（時間分別為3.8 Ma BP、3.2 Ma BP）。T29 表現為中等?好的連續性、弱?中等的振幅強度，研究區南部T29 界面上可見上超現象，反射較強，界面之下為弱振幅的雜亂反射。T29 界面上也有較多的水道下切充填特征，但下切幅度相對于T30 界面來說，明顯減弱。Y2井鉆遇了厚層灰色細砂巖，屬于濁積水道砂充填沉積；L2、L1 井鉆遇了薄層粉砂巖，與Y2 井差異明顯。T28 表現為中等?好連續性，中等強度振幅的特征，局部地震界面上可見前積體。T27 為鶯一段與鶯二段的分界面（時間為2.5 Ma BP）對應的地震界面，表現為中等?強的連續性和振幅強度特征，研究區界面之上存在明顯的滑塌現象。

4 物源分析

4.1 材料及方法

本文研究主要采用古地貌、地震剖面結合重礦物組合分析方法對研究區鶯歌海組開展物源分析。在構建鶯歌海組層序地層格架的基礎上，利用沉降回剝分析技術，經壓實、沉積物重力均衡沉降等校正后，從而恢復鶯歌海組發育初期古地貌（圖4）。宏觀古地貌分析來區分物源區和沉積區，可以直觀清晰地識別出古隆起（物源區）、溝谷和水道（運輸通道）、沉降中心。從地震剖面中可以識別前積體的下超方向以及下切谷、水道（海底扇）走向和充填方向，并可對重礦物組合特征等分析起到相互印證的作用，也為沉積相解釋提供了環境信息[9]。

表1 瓊東南盆地地層劃分Table 1 Stratigraphic division of the Qiongdongnan Basin

圖2 鶯二段層序地層格架（地震測線位置見圖1）Fig.2 The sequence stratigraphic framework of the Member 2 of Yinggehai Formation (see Fig.1 for the location of seismic survey line)

圖3 鶯二段地層連井對比Fig.3 Stratum comparison of well profiles of the Member 2 of Yinggehai Formation

圖4 鶯歌海組沉積時期古地貌特征Fig.4 Palaeogeomorphological characteristics of the Yinggehai Formation

重礦物組合分析是應用重礦物進行物源分析的常見方法。不同類型的母巖其礦物組分不同，經風化破壞后會產生不同的重礦物組合。在同一沉積盆地中，同時期的沉積物的碎屑組分一致，而不同時期的沉積物所含的碎屑物質不同，據此，利用不同時期水平方向上重礦物種類和含量變化，可指示物質來源的方向，分析不同物源區的地質特征。由于重力流砂體主要發育在鶯二段下、中層序，因此本文研究主要統計了研究區6 口鉆井鶯二段下、中層序的砂巖重礦物樣品分析數據，總共200 余個樣品。通過重礦物代表值法，即用某井位同一層位的全部樣品分析結果中的各重礦物百分含量的算術平均值，來代表該時期井位的重礦物組合類型和百分含量。為了保證統計的準確性，絕大多數代表值的求取都使用了至少3 個以上的樣品數，能夠較可靠地反映重礦物總體特征。

4.2 古地貌和地震剖面特征

盆地古地貌特征控制了物源供給的形式，進而會影響到盆地中深水儲集體的平面和縱向展布特征[17-18]。從圖4 中可以看出，研究區總體表現為“兩高一槽”古地貌格局，對應北（海南隆起）、南（永樂隆起）、軸向（紅河和越南昆嵩隆起東部）三大物源體系。研究區的沉降中心位于樂東?陵水凹陷中央位置，對應黃流組中央峽谷的發育區。研究區北部為典型的陸架陸坡地貌特征，但不同的地貌特征也控制了海底峽谷、濁積水道的發育以及海底扇的空間展布特征。西北部陸架寬緩，陸坡斜度低，發育的峽谷水道緩而長，峽谷內以濁積水道砂巖充填為主；東北部陸坡較陡，延伸至陸架區的峽谷不太發育，主要以滑塌為主。研究區的南部主要為深海斜坡的地貌特征，在斜坡向凹陷中央的轉折點，坡度突然急劇變陡，發育一系列陡而短的峽谷，峽谷內主要充填海相泥巖。海底扇等沉積體系主要發育在兩個凹陷的中央位置。

從地震剖面上看，南、北物源海底扇砂體的接觸關系和地層樣式存在明顯的區別。南物源海底扇砂體先沉積在樂東凹陷中央，地震同相軸短而粗。北物源海底扇砂體上超在南物源海底扇砂體之上，且砂體特征與地震振幅強弱有很好的相關性，隨著海底扇體系向盆地中央延伸，振幅逐漸減弱，砂體的厚度和巖性也逐漸減薄、變細（扇端）。

4.3 重礦物組合特征

鶯歌海組的重礦物總體可識別出39 種，其含量變化較大。一般來看，顆粒百分含量大于10%（平均值）的礦物有：鋯石、磁鐵礦、赤褐鐵礦、白鈦礦和黃鐵礦；顆粒百分含量（平均值）在5%～10%之間的礦物有電氣石、重晶石或局部富集的簾石類；石榴石、金紅石和銳鈦礦普遍出現在各時期井位中，但是含量一般較低；含量極少或只在個別時期的井位出現的礦物有：十字石、榍石、板鈦礦、輝石、紅柱石、磷灰石和獨居石等（表2）。

據區域調查認識來看，海南隆起物源區主要以出露海西?印支期和燕山晚期花崗巖和基性?超基性火山巖為特征，重礦物組合呈現為高含量的鋯石、電氣石、白鈦礦及黃鐵礦的組合特征，軸向（紅河和越東）物源受高級變質巖的影響大，以磁鐵礦+石榴石+鋯石+電氣石含量偏高為特征。關于南部物源的重礦物特征，受資料限制等因素，目前甚少有資料涉及，根據區域地震地質資料及西沙島礁少量鉆井揭示，基底主要為晚白堊世的角閃斜長片麻巖和黑云母二長花崗巖。

從鶯二段下和鶯二段中層序統計的重礦物組合特征來看，樂東凹陷北坡以磁鐵礦+白鈦礦+鋯石+電氣石含量偏高為特征，受低級變質巖、中基性巖漿巖影響大，推測主要受到海南隆起物源的影響；陵南低凸起區以石榴石+白鈦礦+鋯石+赤褐鐵礦，局部輝石含量偏高為特征，受中高級變質巖、中基性巖漿巖影響大，推測受南部隆起基底物源的影響較大，還可能與南部隆起局部由火山活動形成的海山影響有關。而鶯二段中層序凹陷中央的鉆井揭示砂巖重礦物組合以磁鐵礦+白鈦礦+赤褐鐵礦+鋯石組合為主，與紅河、越東物源的重礦物特征更相似，同時又具有受南、北、軸向3 個方向物源混源的影響（圖5，圖6）。

5 物源體系控制下的重力流沉積特征

5.1 鶯二段重力流沉積體系的空間展布特征

鶯歌海組二段下層序（NII2-ygh2c）沉積時期，菲律賓海板塊由向西俯沖轉為北西西向俯沖，受此影響，研究區總體進入加速熱沉降階段，南、北物源加強，大量碎屑沉積物經海底峽谷首先注入到瓊東南盆地西部樂東凹陷，發育大規模的重力流沉積體系。南北陸坡區均發育海底峽谷，陵南低凸起區在海底斜坡底部發育多條陡而短的海底峽谷，來自南部物源的碎屑物質在峽谷口下方迅速堆積形成海底扇群，峽谷后期則被深海泥巖充填。樂東凹陷北坡也發育一條緩而長的海底峽谷，來自北物源（海南隆起）的碎屑物質源源不斷地通過峽谷堆積到樂東凹陷中央，形成樂東凹陷北坡海底扇，同時由于物源充沛，海底峽谷后期也被粗碎屑充填（圖7a，圖8）。

表2 樂東?陵水凹陷鉆井鶯二段重礦物統計（%）Table 2 Heavy mineral statistics of the Yinggehai Formation from wells of the Qiongdongnan Basins（%）

圖6 鶯二段中層序（II2-ygh2b）砂巖重礦物組合特征Fig.6 Heavy mineral assemblages of II2-ygh2b

圖7 鶯二段重力流沉積體系空間展布特征Fig.7 Spatial distribution characteristics of gravity flow sedimentary system of the Member 2 of Yinggehai Formation

鶯歌海組二段中層序（NII2-ygh2b）沉積時期，盡管水深進一步加大，但來自軸向、南、北隆起物源供給能力進一步加強，樂東凹陷、陵水凹陷都處于“多源匯聚”有利地區，重力流沉積體系規模相較鶯歌海組二段下層序（NII2-ygh2c）明顯增大，砂體展布范圍廣。由于前期樂東凹陷峽谷基本被充填滿，南北海底峽谷帶來的沉積物順著盆地中央的低洼地形，搬運至更遠的陵水凹陷堆積起來。樂東凹陷主要表現為水道?溢岸漫灘沉積，而最終沉積在陵水凹陷的海底扇由于混合更多南、北、軸向物源的影響，海底扇的面積超1 200 km2，扇體中間厚兩邊薄，最厚達120 m。扇體南北兩側均受到早期中央峽谷內壁的限制，在平面上表現為拉長的朵體形態，其邊緣形態同早期中央峽谷內壁相吻合。同時，該沉積時期，南部隆起物源也持續供砂。在研究區南部陵南低凸起和松南低凸起區發育“點源供應”的小型海底扇（群）（圖7b，圖8）。

鶯歌海組二段上層序（NII2-ygh2a），水深進一步增加，各方向物源供給減弱，研究區無穩定濁流供給。由于構造運動的影響，北部陸坡區的泥質沉積物發生滑塌，使得研究區的海底扇受到了兩期塊體流改造（圖7c），第一期塊體流對海底扇頂界面侵蝕作用明顯，使其頂界面表現為明顯的不整合界面；第二期塊體規模較大，能量較強，在扇體中部形成明顯的疊瓦狀逆沖斷層，這種逆沖斷層使得部分扇體沉積物發生明顯的高角度傾斜。這兩期塊體流造成了部分扇體沉積物的侵蝕，但是塊體流混雜的巖性、極差的側向連續性和垂向連續性使其能夠形成良好的蓋層條件，有效的保存了海底扇中儲集的油氣。

5.2 物源體系控制下的重力流沉積特征

鶯二段下、中層序的重力流沉積體系可進一步劃分為海底峽谷濁積充填沉積、水道?溢岸漫灘沉積、海底扇等沉積單元，通過對深水鉆井的巖芯觀察、測井、地震相分析，可以發現不同物源體系不同沉積單元砂巖的沉積特征差別較大。

海底峽谷充填主要發育在鶯二段下層序，是沉積物從陸地和陸架搬運到深海的主要通道，表現出強烈的“V”形或“U”形的侵蝕特征，后期可被砂巖或者泥質充填。不同物源不同位置的海底峽谷水道，其侵蝕特征和沉積充填方式呈現出明顯的差異。陵南低凸起區海底峽谷主要發育在海底斜坡的下端，下切深度大，表現為明顯的“V”形或“U”形下切特征，后期主要充填弱振幅、雜亂反射的陸坡滑塌泥巖。北物源海底峽谷水道也表現為明顯的“V”形或“U”形下切特征，峽谷后期充填的濁積水道砂巖表現為強振幅、低頻、連續反射特征。研究區有多口鉆井（Y1 井）鉆遇海底峽谷充填的厚層砂巖，厚度超百米，以厚層塊狀深灰色、灰色中砂巖、細砂巖為主，局部可見深灰色泥質粉砂巖、泥巖夾層。發育塊狀層里，底部可見沖刷面。粒度概率圖上表現為明顯的三段式，C-M 圖反映為典型的重力流特征（圖9）。測井曲線自然伽瑪為微齒化箱形或鐘形，孔隙度達到7.8%～18.2%，滲透率為20×10?3～465×10?3μm2，物性較好。

圖9 鶯二段下層序（II2-ygh2c）海底峽谷沉積充填特征（地震測線位置見圖1）Fig.9 Sedimentary characteristics of submarine canyon of II2-ygh2c (see Fig.1 for the location of seismic survey line)

溢岸漫灘沉積主要發育在樂東凹陷鶯二段中層序，主要受到軸向物源的影響。溢岸漫灘沉積是伴隨著水道的發展而相伴相生的。該區的水道早期是陵水凹陷大型海底扇的輸砂通道，平面上表現為明顯的蛇曲特征，曲率大，在地震剖面上表現為寬緩的“U”形特征，后期被泥質沉積所充填，水道內部為弱振幅、較雜亂的反射特征（圖10）。溢岸漫灘沉積位于水道兩側，特別是在水道彎道外側，具有較強振幅，極好連續性的反射特征。它們是濁流沉積物中細粒組成部分，往往以粉砂巖為主。溢岸沉積往往不是單次沉積事件，而是多期次溢岸沉積相互疊加，因此具有一定的沉積厚度，同樣可以作為良好的油氣儲層。L2 井揭示巖性以粉砂巖為主，共鉆獲兩套砂體（分別厚14 m、24 m），伽瑪曲線呈齒化鐘型及齒化箱型，電阻率曲線表現為高幅度漏斗型、箱型及低幅度弱齒化特征，平均孔隙度為35%，平均滲透率超過1 000×10?3μm2，含水飽和度為93.2%，為中高孔儲層。

圖10 鶯二段中層序（II2-ygh2b）溢岸漫灘沉積特征（地震測線位置見圖1）Fig.10 Sedimentary characteristics of flood plain of II2-ygh2b (see Fig.1 for the location of seismic survey line)

海底扇是鶯二段深水重力流沉積體系的最重要的沉積單元，在鶯二段下、中層序均有發育。不同物源體系的海底扇，即使在同一區域同一層系，其沉積特征也存在較大區別。鶯二段下層序的海底扇主要發育在樂東凹陷，地震剖面上可以看到來自南北物源的海底扇在樂東凹陷中央匯聚。南物源的海底扇砂體表現為低頻、中?強振幅、同相軸連續特征，但經過L1 井鉆探證實，砂體總厚度為22 m，單層厚度19 m，巖性以泥質粉砂巖為主，泥質含量為14%～38%，平均孔隙度為11%，平均滲透率僅為0.22×10?3μm2。北物源的海底扇與Y1 井鉆探的濁積水道砂體的地震反射軸有很好的連續性，隨著海底扇體系向盆地中央延伸，扇端振幅逐漸減弱，砂體的厚度和巖性也逐漸減薄、變細。L6 井鉆遇了該套海底扇扇端砂體，總厚度約45 m，最大單層厚度約20 m，巖性為粉砂巖和細砂巖，泥質含量為7%～12.8%，孔隙度為21%～25%，滲透率超過49×10?3～62×10?3μm2(圖11)。

鶯二段中層序的大型海底扇主要發育在陵水凹陷，由于它同時受到南、北、軸向物源區的影響，規模龐大。可進一步分為主水道、分支水道和朵體等沉積微相。其主水道位于海底扇的頭部，在均方根振幅屬性上，表現為明顯的強振幅特征，水道寬度逐漸增大，并平滑連接到扇朵體上。內部為明顯上凸強振幅充填特征，是典型的富砂質水道充填特征（圖12a）。隨著主水道向前延伸，逐漸分支演變為寬緩的“U”形結構，下蝕作用逐漸減弱。海底扇朵體沉積則位于分支水道盡頭，是最終濁流沉積的產物，其在均方根振幅屬性上表現為明顯的強振幅特征。順沉積方向上表現為平行的強振幅、連續反射特征。多口深水鉆井也揭示了這套海底扇的沉積特征。以L4 井為例，該井鉆遇了海底扇的分支水道砂體，巖性為厚層粉砂巖夾泥質粉砂巖，總厚度為77 m，平均孔隙度為38%，平均滲透率為1 203×10?3μm2，為特高孔?特高滲儲層，平均含氣飽和度為83.1%，為優質氣層。盡管這套海底扇巖性較細，但由于它處在中央凹槽區，受到了深水底流改造的影響，提高了重力流砂體的砂地比，改善了儲集砂體物性。

在L4 井南側，位于松南低凸起的S1 井揭示了來自南部隆起物源小型海底扇砂巖的沉積特征（圖12b）。鉆井共鉆獲2 套砂巖，厚度分別為18 m 和17 m，平均測井孔隙度為23%，兩套砂巖但由于其泥質含量較高，且鈣質膠結嚴重，滲透率偏低，從而導致其含氣飽和度低，平均含氣飽和度僅有25%。鉆后分析認為，這是由于鶯二段中沉積時期，南部隆起物源供給能力有限，碎屑物在經過較長距離搬運后，形成扇體規模較小，砂體單層厚度小，巖性偏細，泥質含量較高所致。

圖11 鶯二段下層序（II2-ygh2c）海底扇沉積特征（地震測線位置見圖1）Fig.11 Sedimentary characteristics of submarine fan of II2-ygh2c (see Fig.1 for the location of seismic survey line)

圖12 鶯二段中層序（II2-ygh2b）海底扇沉積特征（地震測線位置見圖1）Fig.12 Sedimentary characteristics of submarine fan of II2-ygh2b (see Fig.1 for the location of seismic survey line)

6 結論

（1）研究區鶯歌海組的重力流沉積體系主要發育在鶯二段下、中層序，具有北（海南隆起）、南（永樂隆起）、軸向（紅河和越南昆嵩隆起東部）三大物源體系。樂東凹陷北坡主要受北物源的影響，陵南低凸起、松南低凸起區受南部隆起基底物源和局部火山活動形成的海山的影響較大，樂東?陵水凹陷中央的重力流沉積具有受南、北、軸向3 個方向物源混源的影響。

（2）不同的物源體系控制了重力流沉積的類型、空間展布。陵南低凸起海底斜坡區的多條峽谷受南部物源匱乏的影響，后期則被深海泥巖所充填，而受北物源控制的樂東凹陷北部海底峽谷充填的厚層濁積水道砂巖，孔滲物性好，是良好的儲集層。樂東凹陷受軸向物源影響的溢岸漫灘沉積，由于物性條件好，也可以作為良好的油氣儲層。而不同物源體系的海底扇砂體，即使在同一區域同一層系，其沉積特征也存在較大區別。南物源控制海底扇砂巖的厚度薄、粒度細、泥質含量較高。而北物源和軸向物源供應的海底峽谷和海底扇朵體的砂體面積廣、厚度大、粒度粗、物性好，是深水區鶯二段最重要的優質產氣儲層。