南海北部珠江口盆地新生代构造特征及其演化

【摘要】：珠江口盆地是位于南海北部大陆边缘上的一个新生代含油气盆地。分析珠江口盆地的构造特征,不仅有助于理解南海北部陆缘的形成及演化,也是评价盆地石油地质条件、揭示油气成藏规律必不可少的基础地质研究内容。本文遵循构造解析原则,利用地质-地球物理资料分析珠江口新生代盆地的构造几何学、运动学和动力学。论文研究以盆地中不同构造单元的代表性地震剖面解释和油田构造图分析为基础,通过定量分析盆地几何学、运动学(包括断裂活动性、断陷盆地剖面面积、拆离深度、伸展量等)揭示盆地不同区段构造演化及其时空差异特征,建立盆地不同区段的地壳伸展模型、分析地壳伸展减薄的动力学机制,并从构造变形角度探讨了其对油气聚集的影响。取得以下5方面的地质认识:(1)珠江口新生代盆地具有东西分区、南北分带和垂向分层的三维结构差异特征。盆地自下而上可分为盆地基底、断陷构造层(主要为文昌组和恩平组)、断拗~*过渡构造层和陆阶-斜坡构造层等4个构造层,而且构造层结构具有东西分异、南北不对称的特征。在盆地轴向上,自西向东划分为结构不同的三个区域,西部总体上为在古生界变质岩基底上发育的NE向断层控制的小-中型断陷,中部总体上为在燕山期岩浆岩和沉积岩基底上发育的由NE向、近EW向断层控制的中-大型近对称断陷,东部为燕山期盆地沉积层基础上发育的NE向、EW向或NWW向曲边边界断层控制的不对称中型断陷,不同区段间以NNW向构造(深大断裂、隆起或凸起)分隔。南北向上,盆地为三隆夹两坳的构造格局,北部坳陷带为边界断层控制的断陷结构,南部坳陷带的边界断层多为断阶带,具有断拗结构特征。垂向上,除基底和断陷构造层有明显差异外,断拗过渡构造层在西部包括珠海组、中部包括珠海组和珠江组、东部则不发育;北部坳陷带断裂较少,为拗陷结构,而南部坳陷带则为“拗断”或“断拗”结构。陆阶-斜坡构造层向北上倾超覆北部隆起带、在南部隆起带具有向洋下超的斜坡结构。(2)珠江口盆地断裂活动主要为文昌组沉积期、恩平组沉积期和珠海组沉积期3期,断裂系统具有“优势走向由NE向发生顺时针旋转为近EW向或NWW向”的时空差异特征,伸展强度具有“早期强晚期弱、北部强南部弱”的时空差异特征,伸展断层系统控制的拆离深度具有“北部浅南部深、早期浅后期深”的时空变化规律。由断层位移造成的盆地整体平均伸展率约为12%～23%。文昌组沉积期,NE向断层活动强,盆地平均伸展率在北部、南部分别约为8%～15%和4%～5%,平均拆离深度在白云凹陷约为27km,白云凹陷外约为2～8km。在恩平组沉积期,近EW向或NWW向断层活动强,盆地平均伸展率在北部、南部分别约为5%和3%～4%,平均拆离深度在北部、南部分别约为8～20km和23～47km。(3)珠江口盆地演化划分为断陷期(包括断陷一期和二期)、断拗过渡期和拗陷期等3个主要的演化阶段,构造演化阶段的时限、构造活动特征及强度等表现出空间差异性,总体上具有早强晚弱、北强南弱、由东北向西南迁移的特征。盆地经历断陷一幕(文昌组)和断陷二幕(恩平组),分别受控于NW-SE向和近S-N向伸展断陷作用,断裂活动和伸展作用早期强晚期弱、北部强南部弱。不同区域进入拗陷阶段的时限不同,西部和中部分别经历珠海组沉积期、珠海组—珠江组沉积期的断拗过渡阶段进入拗陷阶段,东部在断陷二幕之后直接进入拗陷期。(4)综合盆地构造及区域地壳、岩石圈结构构建的珠江口盆地地壳伸展构造解释模型表明南海北部珠江口盆地区段的伸展构造变形具有分层次、分区带、分时期的时空差异特征。盆地伸展变形北强南弱,地壳变形北弱南强。珠江口盆地东、中、西部受控于不同样式的拆离断层系统,上盘伸展构造变形存在空间差异,下盘地壳伸展薄化程度则具有“中部强(剖面地壳伸展系数2.15)、东部次之(1.38)、西部最弱(1.25)”的空间差异。白云凹陷地壳伸展系数约为2.62,环绕其发育的各凹陷则分布在1.22～1.38内。珠江口盆地区段的构造变形具有“脆性(早期)向韧性(晚期)转变、由上地壳向下地壳甚至地幔迁移”的规律。文昌组沉积期,东、西部拆离断层系统在上地壳发育,中部白云凹陷可能卷入到下地壳中;在恩平组沉积期,拆离断层系统受韧性下地壳甚至上地幔的影响。自北西向东南的地幔侧向流动可能是陆缘破裂的主动力源,太平洋板块俯冲作用、印度-欧亚大陆的碰撞以及南海自东向西扩张是盆地裂陷演化过程中差异变形的被动力源。(5)珠江口盆地不同区段、不同时期的盆地结构演化及断裂演化影响沉积相演变,进而影响油气成藏要素的分布与分配方式。一般来说,盆地经历断陷、断拗、拗陷的演化过程,控制沉积相由陆相向海相转变,由窄深湖相沉积体系向宽浅湖相沉积体系转变。在两幕裂陷过程中,早期断层控制盆地结构及烃源岩分布,晚期新生断层在洼漕中发育并沟通深部源岩和浅层储层。