曾母盆地和文莱— 沙巴盆地属于前陆盆地。曾母盆地面积约17× 10⁴ km², 文莱— 沙巴盆地面积约9× 10⁴ km²。两者构造— 演化特征相似, 沉积基底大部分为古南海消减形成的增生楔, 即婆罗洲陆上白垩纪— 晚始新世拉羌群增生浊积岩向海的延伸, 并存在局部浅变质(周蒂等, 2011); 基底之上沉积了巨厚的新生界, 古新统— 始新统发育陆相或海陆过渡相扇三角洲和湖泊, 扇三角洲物源来自于局部古隆起; 晚始新世以来, 盆地遭受自北向南的海侵, 与此同时婆罗洲拉羌— 克拉克冲断带形成, 在盆地南部形成扇三角洲, 北部则为滨浅海— 开阔海沉积; 至中新世, 南部扇三角洲继承性发育, 逐渐过渡为稳定、细粒的潮控三角洲, 北部临海, 在曾母盆地康西凹陷以及南康台地沉积了碳酸盐岩台地和生物礁; 上新世以来, 沉积格局基本没有太大变化, 全新世还发育了著名的曾母暗沙生物礁。

伸展成因的南薇西盆地和北康盆地资料很少。前人对比珠江口盆地和曾母盆地钻井结果, 推断古新世— 始新世, 南薇西盆地为陆相沉积环境(徐行等, 2003), 面积约4× 10⁴ km²。南薇西盆地西部西北部接受来自华南古陆方向的物源, 发育扇三角洲或三角洲, 东部发育局限湖相沉积; 随着永署— 太平块体裂离和南海海侵, 盆地三角洲砂体展布范围逐渐减小, 滨浅海— 半深海沉积范围相应扩大; 考虑到资料精度有限, 前人虽未明确指出, 但笔者认为南薇西盆地在中新世应该还发育碳酸盐岩。北康盆地紧邻南薇西盆地, 位置靠海, 面积约6.2× 10⁴ km²。与南薇西盆地相似, 北康盆地古新世— 始新世发育陆相三角洲和湖泊, 渐新世海侵开始, 盆地中部和东部普遍相变为海相沉积; 中新世全区构造相对平静, 水体温暖干净, 碳酸盐岩台地和生物礁发育; 上新世以来, 盆地主要发育滨浅海和半深海沉积。

与南薇西盆地和北康盆地不同, 钻井揭示礼乐盆地新生代不发育陆相地层。礼乐盆地面积约5× 10⁴ km², 最新的研究认为其古新统— 下渐新统沉积相以滨浅海和扇三角洲、水下扇为主, 碎屑物源来自于盆内高部位; 晚渐新世以来盆地北部碳酸盐岩台地大面积发育。

万安盆地古新世面积较小, 发育有限而狭窄的地垒— 地堑沉积, 主要充填冲积扇、扇三角洲和河流砂砾; 至始新世盆地范围扩大, 发育陆相扇三角洲— 湖泊沉积体系, 物源来自西部; 渐新世开始海侵, 盆地北部和西北部发育三角洲, 中部和东部发育滨浅海; 早中新世沉积格局继承渐新世, 表现西部多砂、东部多泥的特点, 中— 晚中新世盆地中部和东部发育碳酸盐岩台地和生物礁, 东北局部地区发育半深海; 上新世以来, 盆地西部沉积了陆架边缘三角洲, 东部发育陆坡和半深海沉积。

比较本区内不同类型盆地沉积充填特征异同发现, 相同之处在于各盆地均由早期断陷层序发展为中期断— 拗层序, 最终演变为晚期拗陷层序, 自下而上由陆相粗碎屑沉积充填逐渐过渡到海陆交互相和海相沉积, 由河湖、三角洲砂泥岩相转变为滨浅海— 半深海砂泥岩、灰岩相; 不同类型盆地沉积演化受构造— 海平面联合控制, 渐新世南海运动海盆扩张造成区域海平面迅速上升, 区内大多数盆地遭受海侵, 至中中新世末万安运动使盆地回返, 海平面下降, 碳酸盐沉积遭受淋滤和剥蚀。不同之处在于断陷和走滑盆地物源来自于北部, 前陆盆地物源来自于南部; 由于有持续稳定的碎屑供给, 走滑盆地和前陆盆地三角洲较为发育, 相反, 断陷盆地主要沉积海相泥岩和碳酸盐岩; 断陷盆地接受陆源碎屑时间早, 前陆盆地次之, 走滑盆地最晚。

3.1.1 华南古陆南缘造山带古水系控制南薇西和北康盆地扇三角洲分布

通过对南海南北陆缘处的2条地震测线进行解释与对比, 推断南沙海域在中生代为海相沉积环境, 不同于现今南海, 其为印支期未曾消减完的古特提斯残留洋盆, 被命名为“ 古礼乐北海盆” (赵美松等, 2012)。随后礼乐块体受南北向应力作用北漂, 古礼乐北海盆逐渐萎缩, 直至新生代初期, 礼乐块体碰撞华南古陆, 形成“ 古双峰— 笔架” 造山带(赵美松等, 2012), 造山带剧烈隆升, 分割北部珠江口盆地和南部礼乐块体, 分别向两侧注入大量碎屑物质。造山带向北部珠江口盆地持续供源至珠江组早期, 其成分为沉积岩和中基性岩浆岩(余烨等, 2012); 亦向南部南薇西盆地和北康盆地提供物源, 形成分选、磨圆相对较差的粗碎屑近源扇三角洲堆积, 晚始新世— 早渐新世, 现今南海西南次海盆开始扩张, 将永署— 太平块体往南推挤, 随着永署— 太平块体的南移, 造山带对南薇西盆地和北康盆地的供源强度越来越弱。

3.1.2 巽他陆架古水系控制湄公盆地和万安盆地三角洲沉积分布

研究区内巽他陆架主要发育3条河流, 分别为湄公河、湄南河和北巽他河(图 3), 其中湄公河和湄南河控制着万安盆地西北部和西南部三角洲展布。早古近纪湄公河水系向南推进, 在湄公盆地形成了陆相冲积平原— 过渡相三角洲沉积, 渐新世盆地遭受海侵, 沉积环境为海陆过渡相三角洲、潟湖和海岸平原(邱燕, 1996; 孙桂华等, 2010; 张强等, 2012), 新近纪尤其是中— 晚中新世以来, 湄公河供源强度持续增加, 碎屑物充足, 沉积巨厚地层, 三角洲沉积最为发育。

图3

Fig.3

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	图3 巽他陆架古水系分布(据Wright, 2006, 修改)Fig.3 Ancient river systems distribution on Sunda Shelf (modified from Wright, 2006)

万安盆地远离印支地块, 北部昆嵩隆起将其与湄公盆地分隔。受昆嵩隆起阻挡, 中中新世之前湄公河对万安盆地影响很小, 盆地内接受来自于局部隆起的近源碎屑物, 发育扇三角洲和冲积平原等陆相沉积。早中新世以后, 古湄公河水系途经昆嵩隆起中因断裂所形成的凹地而进入万安盆地, 在其西和西北部控制了三角洲沉积体系的发育(邱燕, 1996), 晚中新世以来, 湄公河水系携带大量陆源碎屑越过昆嵩隆起, 持续进积, 充填万安盆地, 形成一套进积反旋回地层, 分析认为其与青藏高原新生代隆升事件密切相关。

湄公河每年输送1.6× 10⁸ t沉积物进入南海, 而湄南河和巴兰河输送的沉积物相加只有0.23× 10⁸ t(Milliman and Meade, 1983)。与湄公河水系相比, 湄南河对万安盆地三角洲分布的影响较小。

北巽他河基本上是1条更新世河流(Wright, 2006), 对研究区沉积物展布影响较小, 从地理位置来看曾母盆地西南部三角洲可能与之相关。

3.1.3 婆罗洲古水系控制曾母盆地和文莱— 沙巴盆地扇三角洲与三角洲分布

婆罗洲位于南沙海域南部, 其上自西向东发育3条水系, 分别为卢帕尔河、拉让河和巴兰河。3条水系往北延伸, 其中卢帕尔河和拉让河注入曾母盆地, 与北巽他河联合控制曾母盆地砂体展布, 巴兰河注入文莱— 沙巴盆地, 形成了巴兰三角洲(图 4)。

图4

Fig.4

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	图4 婆罗洲主要水系分布(据Google earth, 2013)Fig.4 Main river systems distribution on the Borneo(from Google earth, 2013)

婆罗洲古水系的形成与演化受南海大地构造活动影响。晚始新世— 中中新世, 南海持续扩张, 将永署— 太平块体和礼乐块体向南推挤, 与此同时, 古南海不断向南俯冲于婆罗洲之下, 在婆罗洲北部形成前陆盆地(曾母和文莱— 沙巴盆地), 碰撞同时形成了拉羌— 克拉克褶皱冲断带(Tongkul, 1994), 冲断带隆升进而遭受剥蚀, 往北形成3条古水系, 往南形成马哈坎河, 注入库太盆地形成中新统三角洲砂岩储集层。由于具备相似的构造背景和沉积环境, 婆罗洲南部库太盆地油气地质条件与北部文莱— 沙巴盆地可以对比。

婆罗洲注入南沙海域的2条古水系中, 拉让河切过巴林坚组富泥的Belaga层在曾母盆地形成三角洲, 三角洲扇体泥质含量较高, 不利于油气聚集。另一条巴兰河形成的所谓“ 巴兰三角洲” 实际上是一个三角洲发育区, 自下而上发育3期三角洲, 分别为古近纪的Meligan三角洲、中新世的Champion三角洲和上新世的Baram三角洲, 三角洲继承性发育, 纵向叠置, 摆动迁移, 其物源来自于“ Western Cordillera” 山, 80%由渐新统— 中新统克拉克组砂岩组成, 砂地比值较高, 成藏条件优越(Hutchison, 2004)。

南沙海域碳酸盐岩发育的主控因素可以概括为4点:“ 水清、水浅、水动、水暖” 。“ 水清” 是指碳酸盐岩台地和生物礁形成与生长在干净的清水环境中, 碎屑物质的注入会破坏碳酸盐沉积; “ 水浅” 是指碳酸盐沉积持续发育于浅水环境, 浅水环境水动力相对较强, 有利于鲕粒和内碎屑的形成, 另外海底下沉速度大于碳酸盐沉积物补偿速度时沉积物易被溶解, 因此碳酸盐多沉积于古凸起等继承性地貌, 正断层上升盘也是碳酸盐岩台地大面积发育地区; “ 水动” 是指水体适度动荡, 有利于形成鮞粒等; “ 水暖” 是指生物礁多生长于热带暖水流区、天气良好的波基面之上。

研究区新生代以来处于东南亚赤道热带环境, 气候和温度为碳酸盐沉积提供了良好条件, 叠合碳酸盐岩分布和各盆地构造单元发现, 碳酸盐岩台地和生物礁几乎全部发育在远离砂砾岩供给的二级正向构造单元之上, 万安盆地北部隆起和中部隆起, 曾母盆地南康台地和塔陶垒堑以及礼乐盆地北部隆起和中部隆起都是碳酸盐岩台地大量发育的场所。

总体来说, 南沙海域古水系发源于大陆, 延伸至海洋, 近陆地区以扇三角洲、三角洲相碎屑岩沉积为主, 近海地区远离古水系供给, 以碳酸盐岩台地和生物礁沉积为主。海平面下降或物源供给增大, 碎屑岩进积冲蚀、破坏碳酸盐沉积, 相反, 碎屑岩退积则给碳酸盐岩生长提供空间。研究区沉积物分布具有环带特征, 即“ 外砂(砂岩)内灰(灰岩或白云岩), 有序分布” 。

以大量事实资料为基础, 对南沙海域13个大中型盆地以及相邻海域湄公盆地、库太盆地等的烃源岩特征进行综合分析, 总结归纳这些盆地有利烃源岩形成年代、岩石类型和沉积环境。

根据公开出版的文献资料, 得出有利烃源岩主要分布于渐新统, 其次为始新统和中新统(Todd et al., 1997; 刘振湖, 2005; 李金有和郑丽辉, 2007); 从油气田资料(这些数据大多来自于已经勘探开发的曾母盆地和文莱— 沙巴盆地)来看, 有利烃源岩则集中分布在中新统, 其次为渐新统和上新统。进一步分析认为, 造成矛盾的主要原因在于不同盆地有利烃源岩分布层位不同, 而油气田数据集中在个别盆地, 形成偏差。

根据发育层位差异将本区烃源岩划分为古近系(含白垩系)烃源岩和新近系烃源岩。以古近系烃源岩为主力源岩的盆地有礼乐盆地(早白垩系)、北康盆地(中始新统— 下渐新统)、南薇西盆地(中始新统— 下渐新统)、西北巴拉望盆地(白垩系— 始新统)等, 以新近系烃源岩为主力源岩的盆地有万安盆地(下中新统)、曾母盆地(中新统)、文莱— 沙巴盆地(中新统— 更新统)等(图 5)。

图5

Fig.5

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	图5 南沙海域主要盆地烃源岩发育层位Fig.5 Source rock strata of different basins in Nansha area

研究区烃源岩岩性共有3类:泥岩(灰泥、黏土、页岩、碳质页岩)、灰岩(灰岩、泥灰)和煤, 其中泥岩约占统计总数的81%, 煤和煤层泥质烃源岩其次, 约占统计总数的18%, 灰岩烃源岩样本较少, 约占统计总数的1%。

烃源岩沉积相类型无对应资料, 对比研究样本地质年代和研究区海侵时间, 认为海相烃源岩稍占优势, 湖相烃源岩其次, 海相烃源岩具有分布广的特点, 湖相烃源岩品质相对较好, 但分布局限。

湄公盆地和万安盆地在上渐新统— 下中新统均发育煤系或煤层烃源岩, 尤其在万安盆地发育多套煤系烃源岩, 反映半封闭、水动力静滞的沉积环境, 如沼泽、潟湖等。在南沙海域南部, 东纳土纳油气区、北卢卡尼亚不发育煤系烃源岩, 西卢卡尼亚和中卢卡尼亚发育多套煤系烃源岩, 南部塔陶地区发育灰岩烃源岩(灰岩或灰泥), 东侧巴林坚、巴兰地区、西南巴拉望地区均发育泥质烃源岩, 巴兰地区沉积物迅速注入南海, 相对海平面持续升高, 可容空间增长, 海面开阔, 三角洲平原相或者潟湖相的煤系地层不发育, 主要发育三角洲前缘相砂岩储集层和滨浅海相烃源岩(图 2)。

以大量调研资料为基础, 对南沙海域13个大中型盆地以及相邻海域湄公盆地、库太盆地等的储集层特征进行综合分析, 总结归纳这些盆地主力储集层形成年代、岩石类型和沉积环境。

统计发现, 南沙海域大中型盆地储集层从古新统到更新统都有分布, 主力储集层发育层段为中新统(中— 上中新统及下中新统), 其次为上新统、上渐新统、下渐新统和更新统, 万安盆地发育花岗岩基底储集层(图 6)。

图6

Fig.6

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	图6 南沙海域大中型盆地储集层发育层位(“ 新、老” 指地层年代跨度区间)Fig.6 Reservoir strata distribution of main basins in Nansha area

油气赋存于多类型岩石中, 包括砂岩、碳酸盐岩、火山岩、煤层和泥页岩。南沙海域大中型盆地储集层岩性多以碎屑岩(砂岩、砾岩、钙质砂岩)为主, 约占统计总数的79%, 碳酸盐岩(生物化学灰岩/白云岩/泥灰岩等)其次, 约占统计总数的19%, 碎屑岩— 碳酸盐岩混合储集层以及煤系地层和基底花岗岩储集层总计约占统计总数的2%。

研究区储集层沉积环境多样, 以海相环境为主(58.2%), 海陆过渡相环境其次(35.4%), 形成于古近系陆相环境的储集层较少(6.4%)。储集层多形成于浅海— 大陆架环境, 约占统计总数的35%, 沉积相类型为浅海砂体及碳酸盐岩台地和生物礁; 滨海沉积其次, 约占统计总数的8%, 其中包括了河口湾、潮汐和海岸砂体沉积等; 三角洲过渡相沉积约占统计总数的35%, 河流、冲积平原及湖泊沉积约占统计总数的6%; 值得注意的是, 本区还发育一定比例的深海沉积(约占16%), 主要为陆架斜坡— 深海海盆的重力流储集体(图 7)。

图7

Fig.7

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	图7 南沙海域大中型盆地储集层沉积环境Fig.7 Depositional environment of reservoirs of main basins in Nansha area

曾母盆地主力储集层分布于中新统, 下中新统— 上中新统砂岩集中在盆地南部, 中中新统— 上中新统灰岩集中在盆地中部和东北部。砂岩储集层孔隙度12%~29%, 渗透率0.001~7.00 μ m², 灰岩储集层孔隙度10%~40%, 渗透率0.1~4.0 μ m²(郑之逊, 1993; Woden et al., 1997; 刘振湖, 2005; 李金有和郑丽辉, 2007)。南部巴林坚油气区主要发育早— 中中新统碎屑岩储集层, 以三角洲和滨浅海沉积为主, 中卢卡尼亚油气区主要发育中新统碳酸盐岩和碎屑岩储集层, 沉积环境以浅海为主; 北卢卡尼亚油气区主要发育中中新统碎屑岩储集层, 滨浅海沉积为主; 西卢卡尼亚油气区主要发育中新统碎屑岩储集层, 为滨浅海成因; 东纳土纳油气区主要发育中— 上中新统碳酸盐岩储集层, 以浅海相为主。

文莱— 沙巴盆地储集层以碎屑岩为主, 层位为中— 上中新统和上新统, 储集层形成于海陆过渡相三角洲— 浅海沉积环境, 孔隙度12%~35%, 渗透率0.1~2.2 μ m²(郑之逊, 1993; Woden et al., 1997; 刘振湖, 2005; 李金有和郑丽辉, 2007)。婆罗洲南部库太盆地与之类似, 发育中新统三角洲砂岩储集层。

南薇西盆地无可信资料; 北康盆地主力储集层为中— 上中新统灰岩和礁灰岩; 目前礼乐盆地勘探目的层系为古新统— 上始新统滨浅海相砂岩, 而Sampaguita-1井揭示了盆内沉积2000余米的灰岩— 白云岩, 孔缝十分发育, 垂直分布; 西北巴拉望盆地发育下中新统浅海、深海灰岩和碎屑岩储集层。

南沙西部万安盆地主力储集层分布于中新统, 岩性以三角洲相砂岩为主, 碳酸盐岩其次, 另外还发育基岩储集层(图 8)。

图8

Fig.8

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	图8 南沙海域主要盆地储集层岩性分布Fig.8 Reservoir lithology of different basins in Nansha area