南海南部海陸過渡相烴源巖的兩類分布模式

蘭蕾，李友川，王一博

中海油研究總院有限責任公司，北京 100028

南海是西太平洋最大的邊緣海之一，南海中南部是指北緯17°05′以南的海域，可進一步細分為西部盆地群、中部盆地群和南部盆地群，西部盆地群包括萬安盆地和中建南盆地，中部盆地群包括南薇西盆地、北康盆地、南沙海槽盆地、禮樂盆地和巴拉望盆地，南部盆地群包括曾母盆地和文萊-沙巴盆地（圖1）[1-2]，其中南部盆地群油氣資源最為富集。IHS數據庫2012年數據表明，曾母盆地和文萊-沙巴盆地2P油氣可采儲量相當，分別為29.1億t和24.9億t，占南海中南部可采儲量的92%，但盆地間的含油氣性差異巨大，曾母盆地以產氣為主，氣油比為6∶1，文萊-沙巴盆地以產油為主，氣油比為2∶3。盆地內油氣分布也極不均衡，曾母盆地東巴林堅坳陷富集了盆地70%以上的可采原油，而天然氣則集中分布在南康臺地和康西坳陷，文萊-沙巴盆地油氣則均勻分布在盆地內。Wan Hasiah Abdullah團隊對曾母盆地和文萊-沙巴盆地煤系烴源巖做了較為深入的研究，主要從煤相、組分等方面分析了成煤環境、有機質母質來源和生油能力[3-6]，還有很多國內外學者對曾母盆地和文萊-沙巴盆地的油氣開展地球化學分析[7-10]，但鮮有針對兩個盆地油氣性差異巨大和油氣分布不均的解釋報道。本文在前人研究成果的基礎上，從古氣候、古植被、沉積演化與沉積相帶差異等因素綜合考慮，總結了兩個盆地海陸過渡相烴源巖的發育及分布模式，揭示了其對盆地油氣分布的影響，以期對南海中南部油氣勘探起到一定指導作用。

圖 1 研究區位置及地層對比圖Fig.1 The location map and stratigraphic chart of the research area

1 研究背景

曾母盆地和文萊-沙巴盆地同位于南海南部加里曼丹島陸架之上。漸新世以來，曾母盆地和文萊-沙巴盆地近岸持續發育大型三角洲，構造活動弱，發育自生自儲的成藏組合，遠岸構造活動強，主要發育下生上儲式碳酸鹽巖成藏組合。對于曾母盆地，漸新世至早中新世發育的潮上三角洲平原和潮間紅樹林提供了烴源巖發育的有機質來源，從而在三角洲發育煤系烴源巖，并為近海提供了充足的陸源有機質，形成了陸源海相烴源巖。文萊-沙巴盆地與曾母盆地烴源巖具有相似性，但由于南沙地塊與加里曼丹島的碰撞，文萊-沙巴盆地漸新統發生褶皺變質，漸新統烴源巖基本喪失生烴能力，因此中新統是文萊-沙巴盆地主要烴源巖發育層系。與曾母盆地類似，文萊-沙巴盆地中新統烴源巖也包括煤系烴源巖和陸源海相烴源巖。雖然在相同沉積背景下，發育相同類型的烴源巖，但曾母盆地與文萊-沙巴盆地卻有著截然不同的油氣分布特征，究其根本，烴源巖分布模式是重要的控制因素。

2 南海南部盆地烴源巖差異

曾母盆地鉆井揭示的數據表明，煤系烴源巖熱解烴含量（S2）最高可達291 mg/g，具有較大生烴潛力，而海相烴源巖有機碳含量（TOC）為0.3%～5.5%，其中近一半的樣品TOC低于1.0%，S2普遍小于10 mg/g，絕大多數小于2 mg/g，生烴潛力明顯弱于煤系，屬于中等—好烴源巖。文萊-沙巴盆地鉆井的數據也證實其煤系烴源巖具有較大生烴潛力，據IHS（2011）數據，中新統煤、炭質泥巖和泥巖的有機碳含量平均為70.02%、17.89%、1.74%；生烴潛量（S1+S2）平均為289.41、26.92和2.23 mg/g，煤的生烴能力最強，炭質泥巖次之，泥巖生烴能力較差。值得說明的是，受到資料的不完整性制約，這里的泥巖包括了煤系烴源巖中的泥巖和海相泥巖，但仍能反映出文萊-沙巴盆地煤系烴源巖生烴潛力明顯優于海相烴源巖。

雖然兩個盆地鉆遇的煤系烴源巖質量相似，但鉆井揭示的煤層分布存在顯著差別。在曾母盆地，鉆井揭示的煤層厚度從盆地邊緣向盆地中心減薄，D35井和C2井揭示了漸新世三角洲平原的大量連續煤層，且單層厚度均可達1 m以上，自西向東，在三角洲前緣亞相的North Acis-2井和Yu-1井鉆遇的煤層明顯減薄、不連續，在Sompotan-1和Serunai井則沒有揭示煤層[11]（圖2）。而在文萊-沙巴盆地，即使在半深海環境的遠岸帶都揭示有煤層（圖3），反映了曾母盆地和文萊-沙巴盆地海陸過渡相煤系烴源巖的發育及分布模式存在顯著差異。

這種顯著差異從曾母盆地和文萊-沙巴盆地已發現原油的地化特征上也能體現。在東南亞地區，漸新統至中新統時期，充沛的陸源高等植物是烴源巖有機質的重要來源，雙杜松烷指示高等植物中的達瑪樹脂化合物，而樹脂體抗降解能力最差，只能在原地埋藏或者微距離搬運埋藏的煤系地層中富集，因此雙杜松烷一直是東南亞煤成油的典型鑒別標志[12]。南海南部漸新統—中新統海陸過渡相煤系烴源巖與陸源海相烴源巖在雙杜松烷含量上存在明顯差別，海陸過渡相煤系烴源巖的T-雙杜松烷/C30藿烷（T/C30H）較高，為0.6～2.0，而陸源海相烴源巖的T/C30H均小于0.6（圖4）。

圖 2 曾母盆地不同沉積相帶烴源巖地球化學剖面Fig.2 Geochemical profiles of source rocks in different sedimentary facies in Zengmu Basin

圖 3 沙巴地區不同區帶揭示的烴源巖生烴潛量Fig.3 Hydrocarbon generation potential of source rocks for different belts of Sabah area

圖 4 曾母盆地和文萊-沙巴盆地油巖對比Fig.4 Correlation of oil source rocks between Zengmu and Baram-Sabah Basins

根據這項指標，曾母盆地已發現原油可分為兩種類型，東巴林堅凹陷及周緣原油具有明顯較高的T/C30H指標，為0.6～8，與海陸過渡相烴源巖的特征一致，為海陸過渡相烴源巖來源原油，南康臺地（尤其是靠遠岸一側）原油的T/C30H均小于0.6，最低僅為0.02，為陸源海相烴源巖來源原油，平面上由陸向海，陸源海相烴源巖貢獻增加。這兩類原油的分布也佐證了盆地西南部主要發育海陸過渡相煤系烴源巖，而盆地東南部地區主要發育海相烴源巖。文萊-沙巴盆地已發現原油在生物標志化合物組成上則具有較強相似性，原油的T/C30H均大于0.6，反映為海陸過渡相煤系烴源巖來源，這與遠岸帶也揭示到煤層的結果十分吻合。

3 烴源巖發育的主控因素

3.1 古氣候與古植被

南海南部漸新世—中新世海相泥巖野外露頭樣品的孢粉中檢測出了大量諸如海桑科之弗氏粉（Florschuetzia）、水龍骨科之水龍骨單縫孢（Polypodiaceaesporites）、棕櫚科之雙溝粉（Dicolpopollis）、椴樹科之椴粉（Tiliaepollenites）等指示熱帶、亞熱帶地區的孢粉化石，揭示了當時的炎熱、濕潤氣候。其中重要分子弗氏粉的含量最高，其母體植物海桑屬為熱帶紅樹林植物（圖5），指示漸新世—中新世南海南部濱海的熱帶紅樹林植物繁盛。

紅樹林植物喜鹽，生長在陸地與海洋交界的灘涂地帶，根系異常發達。劉煥杰等對現代紅樹林植物成炭的不同位置的泥炭剖面進行顯微組分研究[13]，認為泥炭坪成煤（原地煤）具有以下顯微組分特征：以鏡質組為主，但殼質組相對豐富，平均可達32%；鏡質組以基質鏡質體和團塊為主；殼質組以角質體、根皮體、藻類體、瀝青質體為主。以上顯微組分特征表明，紅樹林來源的泥炭較一般高等植物來源泥炭具有明顯高的生烴潛力，尤其是生油潛力。

曾母盆地東巴林堅坳陷漸新統煤樣和文萊-沙巴盆地中新統煤樣呈現相似的組分特征：以鏡質組含量為主，其中主要為基質鏡質體和均質鏡質體，殼質組平均分別可達31%和30%[2,14]。前人更是在曾母盆地煤樣中觀察到樹皮鞣質體，是紅樹林成煤的直接證據[15]。此次在沙撈越地區采集到的漸新統—中新統野外露頭樣品中檢出的海桑科之弗氏粉也證實了南海南部紅樹林是重要的成煤母質。因此南海南部漸新統—中新統煤系烴源巖因其有機質以紅樹林來源為主而表現出具有較強的生油能力，是該地區重要的生油巖。

3.2 沉積相帶

沉積環境分析表明，曾母盆地和文萊-沙巴盆地漸新統和中新統三角洲發育的期次多，規模巨大[16-17]。曾母盆地上漸新統沉積時期，其南部發育兩個巨型三角洲，三角洲面積分別為25700和22300 km2；下中新統沉積期，其南部發育的兩個巨型三角洲面積分 別 為34500和29000 km2；中 中 新 統 沉積期，其南部發育的兩個巨型三角洲面積分別為33200和38800 km2。文萊-沙巴盆地則發育三期巨型三角洲，早期為冠軍三角洲，中期為梅麗干三角洲，晚期為巴蘭三角洲，單期三角洲的規模均達到20000 km2以上（圖6）。三角洲平原的沼澤微相由于排水不良，處于停滯的還原環境，植物碎片原地沉積會發生泥炭化，從而形成高有機質豐度的煤層，因此這些巨型三角洲的發育提供了很好的成煤環境，是煤系烴源巖重要的分布區。同時，三角洲作用下，陸源高等植物碎片和陸源有機質還會被帶到濱海、淺海，甚至半深海[18-19]，為海相烴源巖的形成奠定了很好的物質基礎。

圖 5 沙撈越地區漸新統—中新統野外露頭樣品檢出的弗氏孢粉a和b為半瓣弗氏粉，c和d為光極弗氏粉。Fig.5 The florschuetzia detected on the Oligocene-Miocene outcrops in SarawakFlorschuetzia semilobatais shown in a and b, Florschuetzia levipoliis shown in c and d.

圖 6 曾母和文萊-沙巴盆地漸新世—中新世沉積環境演化Fig.6 Sedimentary facies of the Zengmu and Baram-Sabah Basins in Miocene-Oligocene periods

但曾母盆地和文萊-沙巴盆地由于古地理差異，其海陸過渡相煤系烴源巖的分布也存在差異。曾母盆地由于陸架寬、坡度緩，濁積巖不發育，三角洲形成的煤系烴源巖主要分布于盆地南部邊緣，而文萊-沙巴盆地陸架較窄，三角洲沉積物不穩定，極易在盆地內形成濁積沉積，這些濁積巖將三角洲形成的含煤沉積輸送到陸坡或深水沉積下來，導致了不但盆地邊緣的三角洲富含煤系烴源巖，而且盆地內部的濁積巖中也發育煤系烴源巖的這種“滿盆含煤”的現象。

4 海陸過渡相烴源巖分布模式差異

曾母盆地和文萊-沙巴盆地在成煤母質上相同，因此，兩個盆地發育的海陸過渡相煤系烴源巖均具有較強生油能力，但受地質背景和沉積環境差異控制，其煤系烴源巖存在不同的分布模式。

4.1 “三角洲煤系-陸源海相”烴源巖分布模式

曾母盆地烴源巖屬于“三角洲煤系-陸源海相”烴源巖分布模式（圖7），海陸過渡相煤系烴源巖發育和分布均受控于三角洲，主要分布在三角洲平原亞相，濱淺海—半深海地區則發育陸源海相烴源巖。這種烴源巖分布模式具有分帶性，三角洲體系發育的煤系烴源巖，其有機質豐度高，生烴潛量高，因為更加富氫，具有很強的生油能力，前三角洲—濱淺海發育陸源海相泥質烴源巖，有機質豐度明顯較煤系烴源巖低，且由于藻類不發育，有機質以高等植物來源為主，相對貧氫，以生氣為主。受海陸過渡相煤系烴源巖分布的控制，曾母盆地原油大多集中在東巴林堅坳陷及其周緣。

4.2 “三角洲-濁積含煤”烴源巖分布模式

文萊-沙巴盆地烴源巖屬于“三角洲-濁積含煤”烴源巖分布模式（圖8），海陸過渡相煤系烴源巖發育受控于三角洲，而分布受控于濁積巖。文萊-沙巴盆地不僅近岸三角洲沉積區發育煤系烴源巖，而且由于中新世沉積時期物源十分充足，三角洲規模巨大，陸架坡折帶較窄，導致深水濁積沉積十分發育[20]。大量高等植物葉片及植物碎屑通過崩塌或者濁流的形式搬運至深水區，并伴隨濁積巖埋藏而保存下來，形成富有機質的濁積巖，早期形成的富氫煤層也會通過濁流的形式搬運至深水區再次伴隨濁積巖埋藏，形成夾雜在濁積巖中的含煤濁積巖。在沙巴Labuan地區野外露頭觀察到的夾雜在大套砂巖中、缺乏根土巖的透鏡狀煤層就是煤層被搬運的直接證明[21]。在這種模式控制下，文萊-沙巴盆地富氫煤系廣泛分布，在三角洲體系下發育的煤系烴源巖，有機質豐度高、富氫，具有很強生油能力；在陸坡—半深海地區，濁積巖中的煤層與三角洲體系的煤層一樣，也具有很強的生油能力。全盆地的烴源巖地球化學特征一致，均表現出很強的生油能力，且在盆地內廣泛分布，這是文萊-沙巴盆地富油的重要原因。

圖 7 曾母盆地“三角洲煤系-陸源海相”烴源巖分布模式Fig.7 The “deltaic coaly facies -terrestrially sourced marine facies ”source rocks model in Zengmu Basin

圖 8 文萊-沙巴盆地“三角洲-濁積含煤”烴源巖分布模式Fig.8 The “deltaic- turbidite -coaly source rocks” model in Baram-Sabah Basin

5 南海南部烴源巖分布規律

基于對曾母盆地和文萊-沙巴盆地烴源巖和油氣地球化學特征的系統剖析，認為漸新世—中新世三角洲-淺海沉積體系下的海陸過渡相煤系烴源巖和陸源海相烴源巖的發育嚴格受控于沉積相帶。在曾母盆地，受控于三角洲分布，海陸過渡相煤系烴源巖主要分布在盆地南緣，同時發育較好的陸源有機質貢獻為主的海相烴源巖，而文萊-沙巴盆地不但在近岸三角洲發育煤系烴源巖，在濁積體中同樣發育煤系烴源巖，由于濁積體廣泛發育，相應的煤系烴源巖分布也十分廣泛。由此，筆者推測在文萊-沙巴盆地北部的南沙海槽盆地可能具有比較好的烴源巖發育。

6 結論

（1）受到古氣候、古植被控制，南海南部曾母盆地和文萊-沙巴盆地烴源巖有機質雖以高等植物來源為主，但相對富氫，具有較強生油能力。

（2）受沉積演化和沉積相帶差異影響，曾母盆地和文萊-沙巴盆地海陸過渡相煤系烴源巖具有不同的發育與分布模式，曾母盆地為“三角洲煤系-陸源海相”烴源巖分布模式，從三角洲平原到半深海，烴源巖有機質豐度和類型依次變差，海陸過渡相煤系烴源巖局限分布在三角洲平原，文萊-沙巴盆地為“三角洲-濁積含煤”烴源巖分布模式，不但陸上的三角洲相含煤，受濁積影響，陸地煤和富氫陸源有機質夾雜在砂巖中被濁流帶到半深海、甚至深海沉積，造成海陸過渡相煤系烴源巖“滿盆分布”的現象。

（3）海陸過渡相烴源巖分布模式控制了油氣平面分布。東巴林堅凹陷煤系烴源巖分布在三角洲，因此曾母盆地已發現原油集中分布在東巴林堅坳陷及其周緣，而文萊-沙巴盆地煤系烴源巖伴隨濁積體“滿盆分布”，因此文萊-沙巴盆地已發現原油亦“滿盆分布”。