Question

南沙海域沉积盆地与油气地质条件

Answer 1

刘振湖

（广州海洋地质调查局，广州，510760）

本研究获得“十五”科研院所社会公益研究专项专题2001DIA50041的支持。

作者简介：刘振湖，男，1956年生，硕士，教授级高级工程师，广州海洋地质调查局战略所副所长，主要从事石油地质综合研究与油气资源评价工作。

摘要　本文在较详细地分析南沙海域区域地质背景的基础上，研究该海域主要沉积盆地地质构造特征，分析不同区域的沉积盆地的油气地质条件，预测盆地的油气远景。研究表明，万安盆地、曾母盆地和文莱-沙巴盆地油气地质条件良好；北康盆地、北巴拉望盆地的油气地质条件次之；礼乐盆地和南薇西盆地的油气地质条件最差。

关键词　南沙海域　沉积盆地　油气地质条件

1　区域地质背景

南沙海域位于东南亚地区，它是由一系列边缘海盆和地块组成（图1）。其中，边缘海按起源大体分为三类：第一类是由海底扩张形成的，如南海海盆和苏禄海盆；第二类是由弧后扩张形成的，如安达曼海盆；第三类是由岛弧圈捕老洋盆而形成的，如班达海。地块的起源也是多种多样的，有从大陆地块破裂分离并随海底扩张而漂移到现今位置的，如南沙地块和礼乐－东北巴拉望地块；有由洋盆俯冲而形成的岛弧及增生楔，如东婆罗－西南巴拉望地块；还有一部分地块在前新生代位于欧亚板块和印澳板块之间，新生代经过一系列构造运动而到达今日位置的，如南部和东部苏拉威西地块（Hall,1997）。这些地块在新生代经过一系列平移、旋转和洋壳俯冲、增生、闭合及最后碰撞缝合在一起的，形成了现今的构造格局。

在地质构造上，南沙海域包括南沙地块和礼乐－东北巴拉望地块两个地块。在新生代海底扩张之前，它们位于古南海北部边缘，南沙地块和西沙－中沙地块相连，礼乐－东北巴拉望地块与南海北部相接。在西南海盆海底扩张时（42～35Ma），南沙地块与西沙－中沙地块分离，在35Ma时，它与加里曼丹地块相撞，此后在造山带前缘产生前陆盆地——曾母盆地。在南海中央海盆发生海底扩张时（32～17Ma），礼乐－东北巴拉望地块与北部陆缘分离并向南运动，大约15Ma时与加里曼丹－苏禄地块碰撞。北康盆地、南薇盆地、礼乐盆地等在新生代早期形成于南沙地块，并随该地块向南运动。万安盆地则是在晚始新世形成于印支地块，它是由南沙地块向南运动时万安断裂右旋走滑活动所派生的走滑拉张应力而形成的。

图1　东南亚地质构造简图（据姚伯初，1996）

Fig.1　The sketch map of geological structure in East Asia（after Yao,1996）

1—南海中央海盆；2—南海西北海盆；3—南海西南海盆；4—苏禄海；5—苏拉威西海；6—班达海；7—安达曼海；8—望加锡海。Ⅰ—西沙－中沙地块；Ⅱ—南沙地块；Ⅲ—礼乐－东北巴拉望地块。T—台湾岛；L—吕宋岛；P—巴拉望岛；S—苏拉威西岛；SL—塞兰岛；HM—哈马黑拉岛；HT—鸟头岛；HN—海南岛；A—红河－莺歌海断裂；B—南海西缘断裂；C—卢帕尔断裂；D—中南－礼乐断裂；E—菲律宾断裂；F—索琅断裂；G—西沙海槽断裂；H—苏门答腊断裂；

a—万安盆地；b—曾母盆地；c—南薇西盆地；d—北康盆地

2　沉积盆地及其地质构造特征

根据南沙海域及其邻区的构造特征、沉积特征，结合新生代沉积厚度，在该区可以圈出万安、曾母、南薇西、北康、南沙海槽、文莱-沙巴、西巴拉望、北巴拉望、礼乐等沉积盆地（图2）。现将南沙海域沉积主要盆地的地质构造特征简述如下。

2.1　万安盆地

万安盆地位于南沙海域西南部万安走滑断裂西侧，盆地近南北向，中间宽，两头窄，形似梭形或纺锤状。盆地最宽约280km，南北长约600km，面积约8.5×10⁴km²。

盆地基底为中生代晚期岩浆岩、火山岩和前始新世变质沉积岩。沉积盖层由西卫组(

-

)、万安组(

)、李准组(

)、昆仑组(

)和广雅组—第四系（N₂—Q）五套地层组成，总厚度达12000m。盆地中断裂极为发育，主要发育于渐新世—中新世地层中，断裂走向以NE向为主，其次为近N-S向和NW向断裂。此外，在盆地东部还发育有明显的褶皱背斜或断背斜。

图2　南沙海域沉积盆地分布图

Fig.2　Sedimentary Basin Distribution of Nansha area，South China Sea.

1—陆地；2—水深线；3—盆地边界

根据地质构造特征，万安盆地可以划分为北部坳陷、北部隆起、中部坳陷、西部坳陷、西北断阶带、西南斜坡、中部隆起、南部坳陷、东部隆起和东部坳陷十个二级构造单元。盆地经历了张扭断陷期、坳陷期、压扭期和区域沉降期四个构造演化阶段。断陷阶段发生于渐新世，是烃源岩形成的主要阶段；坳陷阶段发生于下－中中新世早期，是盆地中储集层形成的主要阶段和次要烃源岩的形成阶段；压扭阶段发生于中中新世—晚中新世，是盆地中构造圈闭形成的重要阶段，也是灰岩储层形成的主要阶段；区域沉降阶段发生于上新世—第四纪，形成了该盆地中油气勘探目的层的区域性盖层。

2.2　曾母盆地

曾母盆地是我国南海最南端的一个大型新生代沉积盆地，面积168712km²，属我国传统疆界线以内的海域面积127208km²。

盆地的基底为早白垩世花岗闪长岩和古新－始新世的变质岩组成。从晚始新世末或早渐新世开始到第四纪，曾母盆地沉积了巨厚的新生代沉积物，最大沉积厚度大于16km。晚始新世末—渐新始是盆地断拗期，最大沉积厚度可达5000m，以河流相砂岩夹泥岩为主，地层大部分已被褶皱变形；中新世为盆地拗陷阶段，以海相及滨海－浅海相沉积为特征；上新世—第四纪为区域沉降阶段，沉积了浅海半深海相沉积。

曾母盆地的构造受控于曾母地块与婆罗洲地块的碰撞和盆地两侧的万安－卢帕尔断裂与廷贾走滑断裂的综合作用，构造活动以断裂为主，发育有少量褶皱。断裂有北西向、北东向和近东西向三组。盆地南部以北西向张剪性断裂为主，这组断裂在盆地南部形成了大量箕状地形，构成了南部隆坳相间的构造格局。而北东向断裂则在盆地东部形成了许多北东向断块，在断块之上则发育了大量礁块。近东西向断裂影响较小，主要发育于盆地康西坳陷。

根据地质构造特征，可将曾母盆地分为索康坳陷、拉奈隆起、塔陶垒堑、西巴林坚隆起、东巴林坚坳陷、南康台地、康西坳陷和西部斜坡8个次级构造单元。

2.3　北康盆地

北康盆地位于南沙中部海域，大地构造位置属于南沙地块的中部，盆地面积6.2×10⁴km²。

盆地的基底为前新生代变质岩及酸性－基性火成岩。沉积盖层由第四系、上新统、上中新统、中中新统、下中新统—上渐新统、下渐新统—上始新统和中始新统七套地层组成，最厚达12000m。

盆地内断层发育，断层走向主要有NE、NW和SN三组，断层以呈雁行排列的NE向断层为主，而NW和近NS向数量较少，但其规模差别较大。在断层活动期间，伴生发育一系列的岩浆活动，尤其盆地东部地区，火成岩体为酸性、中性岩类。盆地中的褶皱比较发育，局部构造以背斜、半背斜和断鼻为主，其次为断块构造，部分为刺穿构造，并且明显地受构造活动控制。西部地区褶皱主要为北西向排列，东部地区褶皱则以北东向展布为主。

根据地质构造特征，北康盆地可分为西部坳陷、中部隆起、东北坳陷、东南坳陷和东南隆起5个二级构造单元。西部坳陷面积大，沉积厚度一般为5000～8000m，最厚达10000m。东北坳陷面积较小，沉积厚度约3000～10000m。东南坳陷整体呈南宽北窄的漏斗状，受断层的控制明显。

2.4　南薇西盆地

南薇西盆地位于南沙中部海域，属陆缘断坳型盆地，呈北北东向展布，面积约为4.3×10⁴km²。

盆地基底为前新生代变质岩及中酸性－基性火成岩，沉积盖层为新生代地层，具南厚北薄、西厚东薄的特征，最大沉积厚度11000m。其中，中始新统—中中新统为盆地断陷阶段和拗陷阶段，构造变形较强烈，厚度变化较大，沉积中心位于西南部，最大沉积厚度达7000m，主要为滨海－浅海相沉积，为油气生成、储集的主要层段；上中新统—第四系为盆地区域沉降阶段的产物，主要为浅海相、半深海相，局部有火山碎屑岩相，地层未变形或轻微变形。

南薇西盆地可进一步划分为北部隆起、中部坳陷、中部隆起和南部坳陷四个二级构造单元。中部坳陷为盆地的主体沉积坳陷，整体呈现西宽东窄特征，厚度一般为3000～6300m。

2.5　礼乐盆地

礼乐盆地位于南沙群岛东北边缘的礼乐滩附近，呈NE走向，属于陆缘张裂－裂离陆块型盆地，面积约5.445×10⁴km²。盆地基底为中生代海相碎屑岩煤系地层，沉积盖层由古新统—中始新统、上始新统—下渐新统、上渐新统—中中新统、上中新统和上新统—第四系五套地层组成。

盆地发育北东、北西和南北向三组断裂，其中大多数北东向断裂为反向正断层，形成于早第三纪。北西向断裂以压剪切断层为主，局部为张性断层。南北向断裂以剪切断层为主，主要形成于早中新世以前。

礼乐盆地可分为三坳一隆：西北坳陷、中部隆起、东部坳陷和南部坳陷。西北坳陷属南断北超的箕状坳陷，沉积厚度在2000～5500m之间，受北西向断裂的切割，坳陷呈现南北厚、中间薄的特点。中部隆起地与西北坳陷沉积格局相反，该隆起南北端薄、中间厚，沉积厚度500～3000m。南部坳陷仍属南断北超的箕状坳陷，坳陷南部为盆地的沉积中心，最大厚度超过6000m。东部坳陷沉积厚度1500～4000m。

2.6　文莱-沙巴盆地

文莱-沙巴盆地位于廷贾断裂以东，沙巴岸外及文莱沿海一带，NE走向，它是南沙地块向巽他地块俯冲所形成的弧前盆地，面积约9.4×10⁴km²。

盆地东部（文莱区）的基底为已经褶皱变形的晚渐新世—早中新世梅利甘组—麦粒瑙组—坦布龙组的三角洲平原－深水页岩地层，盆地西部（沙巴区）的基底为褶皱的晚始新世—早中新世克罗克组深海复理石。沉积盖层为早中新世或中中新世—第四纪地层，其沉积环境为从南向北呈北西向靠近物源区的海岸平原、逐渐过渡为浅海环境至开阔海环境的以海退为主，纵向上表现为后期的较粗沉积物依次叠置在前期较细沉积物之上。在地质构造上，西部主要以近东西向—北东向断层生长断层为主，并发育与之相伴生的滚动背斜、挤压背斜；东部以北东向断层为主，断层多具有走滑断层性质，并发育有扭动构造和泥刺穿构造和背斜。

2.7　北巴拉望盆地、西巴拉望盆地

北巴拉望盆地位于乌鲁根断裂以东的巴拉望岛和卡拉棉岛西北大陆架及大陆坡上，面积约1.68×10⁴km²。

从区域地质资料来看，北巴拉望地块和礼乐地块是连贯的大陆碎块，它们曾作为亚洲大陆的一部分，从中国大陆分离出来的，因此北巴拉望盆地属于裂离陆块型盆地。盆地基底为晚古生代—中生代变质岩、沉积岩和酸性深成岩所组成，沉积盖层为上侏罗统—白垩系海相碎屑岩、凝灰质页岩、上始新统—第四系海相碎屑岩、碳酸盐岩等地层，碳酸盐岩主要发育于上渐新统—下中新统、中、上中新统和第四系中。断层以北东向为主，北西向断层少量，并发育地垒、地堑和断背斜构造。

西巴拉望盆地位于乌鲁根断裂西南、与北巴拉望盆地相邻，地质构造特征与北巴拉望盆地相似。

2.8　中建南盆地

中建南盆地位于南海中建岛以南，主体坐落在陆坡区，为剪切拉张型盆地，呈NNE走向。盆地基底为前第三系，盆地最大沉积厚度9000m，主要为古新统—中始新统、上始新统—渐新统、下中新统—中中新统、上中新统和上新统—第四系组成。

盆内主要发育有北东向、北西向、北北西向、东西向和南北向几组断裂系。南北向断裂系分布在盆地西缘，由一系列大致南北向的断层组成。北东向断裂系大多分布在盆地的中部和东北部，主要为正断层，基本上控制了盆地的地堑沉降区。北西向和北北西向断裂系主要出现在南部和中部，盆地南部的北西向断裂系推测为绥河剪切带的延伸，该断裂具负花状构造，具有走滑性质。

根据地质构造特征，盆地划分为西北部隆起、北部坳陷、北部隆起、中部坳陷、南部隆褶带和南部坳陷六个二级构造单元。

在南沙海域除了上述沉积盆地外，还发育有南薇东盆地和南沙海槽盆地，由于这两个盆地面积较小，油气资源潜力较差，并且水深较大，因此在这里不再进一步讨论。

3　油气地质条件

3.1　烃源岩

国外油气勘探表明，在南沙海域及邻近的沉积盆地中，烃源岩主要有古近系（以渐新统为主）湖相泥岩和新近系（主要为下中新统）海陆过渡相泥岩、含煤泥岩，个别盆地中存在海相泥岩烃源岩（Todd等，1997。表1；图3，图4，图5）。

图3　东南亚不同类型烃源岩地油气产量（据Todd et al.,1997）

Fig.3　Approximate volume of different petroleum（oil and gas）types,SE Asia.

湖相烃源岩包括裂谷期的湖泊和泛滥平原上的湖泊。东南亚地区早第三纪处于低纬度热带气候，许多沉积盆地中始新世/渐新世发育的大陆边缘裂谷转化为湖泊，沉积了富含有机质的沉积物，以富含淡水藻类薄层为特征的泥岩烃源岩厚度可达数十米。其中，深湖或半深湖泥岩一般含有盘星藻和葡萄藻，它们是该区的主要成油母质类型，浅湖边缘相也发育有烃源岩，但是比深湖相烃源岩的生烃潜力小。湄公盆地和西纳土纳盆地等发育这类湖相烃源岩。泛滥平原湖泊一般发育期短，水深小于50m，通过潮汐或潟湖与海洋联系，这类湖相烃源岩对东南亚沉积盆地的油气储量贡献不大。

海陆过渡相沉积体系包括河流、海岸平原（三角洲平原）、滨前、分流间湾、河口湾、三角洲前缘和前三角洲等沉积环境，其烃源岩主要由高等陆生植物及少量藻类物质组成，岩性主要有页岩、含煤（炭质）泥岩和煤层。下海岸平原－滨海潮上带的煤层和泥岩由于细菌改造，具有高的生油气潜力，最佳烃源岩为富含异地煤的三角洲相泥岩。上海岸平原的煤层通常只具有生气潜力。前三角洲相－海相泥岩（除了海盆相泥岩外）也是气源岩。

图4　曾母盆地巴林坚坳陷生烃潜量P：与沉积相的关系（据Todd等，1977）

Fig.4　Baligian Province:P₂petroleum yield versus depositional facies

图5　曾母盆地巴林坚坳陷HI和GOGI与沉积相的关系（据Todd等，1977）

Fig.5　Balingian Provinces:HI＆GOGI versus depositional facies

根据曾母盆地东部地区（即巴林坚地区）地球化学研究（Todd等，1997），沉积相明显地控制了烃源岩的质量（图4，图5）。如果以产烃率（P₂）为5kg·t^-1作为良好烃源岩的下限，上渐新统—中新统海陆过渡相沉积具有良好烃源岩潜力，而海相泥岩生烃潜力较差。在某些冲积平原/海湾相页岩，由于含有海相标志物，它们明显地受到海相环境影响，其产烃率（P₂）可达50kg·t^-1，但是那些未受到海侵影响的冲积平原相页岩，尤其是煤层，明显地具有最高的生烃潜力（图4）。在产烃率（P₂）＞5kg·t^-1的样品中，不同沉积环境的样品的氢指数（HI）和生油气指数（GOGI值）变化范围很大，但是大多数下海岸平原的煤岩样品具有生油潜力（图5）。

此外，含煤（炭质）泥岩通常也是具有高生烃潜力的烃源岩，海岸平原和河口湾相页岩也具有排油和排气的潜力，其生烃潜力与含有大量红树林的沉积体系有关，因为含红树林的沉积体系具有高的有机物生成量，可以形成具产油能力的含蜡质碎屑，这类泥岩大多数分布于潮间带或潮下带/下河口湾相。

据研究，东南亚地区的湖相泥岩的有机质类型为Ⅰ—Ⅱ干酪根，以产油为主；海相泥岩的有机质类型为Ⅱ—Ⅲ干酪根，以产气为主；海陆过渡相含煤泥岩的有机质类型也为Ⅱ—Ⅲ干酪根，但以产油为主。

在南沙海域西部（万安盆地和中建南盆地），渐新统湖相、海陆过渡相泥岩和下中新统海相泥岩为主要烃源岩，前者处于过成熟阶段，以生气为主，后者处于成熟－高成熟阶段，可以生成大量的油气；中中新统海相泥岩为次要的烃源岩，处于成熟阶段，生烃潜力较差。

在南沙海域南部（曾母盆地和文莱－沙巴盆地），烃源岩为渐新统—中新统海陆过渡相炭质泥页岩、煤层和海相泥岩，其中海陆过渡相烃源岩具有良好的生油气潜力，海相泥岩以生气为主。

在南沙海域东部，烃源岩的形成时代较老。礼乐盆地以古新统泥岩和始新统海相泥岩为主要的烃源岩，北巴拉望盆地以早－中中新世钙质泥岩为主要生油岩。此外，在这两个盆地中都发育了白垩系页岩烃源岩，并且以生气为主。

在南沙中部海域（北康盆地、南薇西盆地和南薇东盆地），主要发育中始新统湖相、海陆过渡相泥岩和上始新统—下渐新统海陆过渡相泥岩两套烃源岩，前一烃源岩处于高成熟－过成熟阶段，以产气为主，后一烃源岩则成熟－高成熟阶段，可以大量的产油气。

表1　南沙海域主要盆地烃源岩特征

（据郑之逊，1993;Todd等，1997;Lee等，1998；等人资料综合整理）

3.2　储层

南海南部沉积盆地中的储层主要为渐新统—中新统砂岩和中—上中新统碳酸盐岩/礁灰岩，个别盆地还见基岩储层（表2；图6）。

表2　南沙海域主要盆地的储层、盖层特征

（据郑之逊等资料编，1993）

图6　东南亚不同储层的油气储量与油气来源（据Todd et al.,1997）

Fig.6　Stratigraphic distribution of petroleum,SE Asia

砂岩储层主要有河流相、三角洲相、浊积相等相带的砂岩，孔隙度为10%～29%，渗透率为0.001～7.0μm²，具有良好的储集性能。万安盆地目前的砂岩产油层以下中新统的砂岩储层为主，渐新统砂岩储层则以产气为主。在曾母盆地巴林坚地区，渐新统和中新统砂岩为主要产油层。在文莱－沙巴盆地，中中新统—上新统砂岩为主要产油层。在礼乐盆地，古新统—始新统砂岩为产油气层。在北巴拉望盆地，中新统砂岩储层也产一定数量的石油。

灰岩储层主要有台地相灰岩、生物礁灰岩和礁缘塌积相碎屑灰岩，孔隙度为8%～40%，渗透率为0.01～4.0μm²，储集性能良好。在万安盆地、曾母盆地，中中新统—上中新统灰岩为重要的产气层。在北巴拉望盆地，上渐新统—下中新统礁灰岩为重要的产油气层。

基岩储层主要为裂缝性/风化洞穴的花岗岩、花岗闪长岩、变质岩等基岩。其孔隙度15%～20%，目前，这类储层仅在大熊油田中获得少量的油流。

3.3　区域盖层

在南沙海域，沉积盆地的油气田的区域盖层主要为上新统—第四系泥岩，个别盆地的区域盖层为下—中新统泥岩和始新统—渐新统泥岩。上新世—第四纪期间，该区处于区域沉降阶段，沉积了一套富含泥质的浅海—外浅海相碎屑岩，泥岩特别发育，构成大多数盆地的良好区域性盖层。此外，在勘探目的层段中发育的泥岩为含油气构造的局部盖层。

4　结束语

通过上述对南沙海域区域地质背景、主要沉积盆地地质构造特征、不同区域沉积盆地的油气地质条件的研究，表明在南沙海域万安盆地、曾母盆地和文莱－沙巴盆地具有良好的油气地质条件，北康盆地、北巴拉望盆地和中建南盆地的油气地质条件次之，礼乐盆地和南薇西盆地的油气地质条件最差。

参考文献

刘振湖.1995.万安盆地油气成藏地质条件的研究.南海地质研究（七），武汉：中国地质大学出版社，45～52

刘振湖.1998.南海万安盆地含油气系统及油气分布.长春科技大学学报，28:126～133

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刘振湖,吴进民.1997.南海万安盆地油气地质特征.中国海上油气（地质），11（1）：153～160

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郑之逊.1993.南海南部海域第三系沉积盆地石油地质概况.国外海上油气，（3）

Hall R.1997.Cenozoic plate tectonics reconstructions of SE Asia.In:Matthews.A J et al.（eds）Petroleum Geology of Southeast Asia,Geol.Soc.Special Publ.,126:1～23

Todd S P et al.1997.Characterizing petroleum charge systems in the Tertiary of SE Asia.In:Fraser A J,Matthews S J,Murphy R W（eds），Petrolem Geology of Southeast Asia,Geological Society Special Publication（126）:25～47

Basin Distribution and Petroleum Potential of Nansha Waters,South China Sea

Liu Zhenhu

（Guangzhou Marine Geological Survey,Guangzhou,510075）

Abstract:The geological structure of several sedimentary basins is studied based on the detailed analysis of the geological setting in southern South China Sea.Petroleum geology is studied also.The study shows that there is best petroleum geology in Wan'an basin,Zengmu basin and Borneo-Subah basin,and better petroleum geology in Beikang basin and northern Palawan basin,and bad petroleum geology in Liyue basin and Nanweixi basin.

Key Words:Nansha Waters　Sedimentary Basin　Petroleum Geology