东海盆地丽水凹陷仙桥低凸起构造特征及其控砂模式

马清，覃军，唐贤君，常文琪

中海石油(中国)有限公司上海分公司，上海 200335

含油气盆地复杂构造格局下断裂的组合样式、活动强度及其演变规律等构造特征是地质研究的一项重要内容，其中断陷型盆地基底结构或区域构造格局对盆地的沉积作用、圈闭发育以及油气运聚起着显著控制作用[1-2]，前人研究对此做过很好的总结，如王海学等[3]通过对裂陷盆地构造转换带的形成、演化研究总结其控砂控藏机理，崔营滨[4]通过分析各类构造样式内部的沉积类型和疏导体系总结了沾化凹陷构造样式对油气分布的控制。因此，深入研究构造条件控制下砂体富集规律，对评价区域勘探潜力及预测油气藏分布具有重要意义。

东海盆地丽水凹陷古新统是重要的油气勘探层系，前人对于该层系沉积特征的认识更多是基于复式半地堑构造格局下区域沉积模式及源-汇系统研究。如侯国伟等[5]通过源-汇系统的研究总结出丽水凹陷发育3大物源、3种汇聚通道以及3种控砂模式，孙中强等[6]在各类相标志分析的基础上认为丽水凹陷古新统发育西北物源的浪控三角洲和西南物源、东部物源的河控三角洲沉积体系，刘正华等[7]在古生物和碎屑锆石U-Pb年龄谱系综合分析的基础上指出丽水凹陷古新统-始新统沉积物主要来自周边燕山期岩浆岩古隆起。近年来随着勘探研究资料不断丰富，尤其是丽西洼陷缓坡低凸起上钻探的W11井、W15井因主要目的层古新统以泥岩沉积为主未能获得商业发现，对丽水凹陷区域沉积规律的总结逐步认识到，西部缓坡带并不仅发育顺向断阶，局部还发育有多级反向断阶、次级低凸起及其控制下的局部洼槽，现有研究成果针对这种复杂的斜坡结构对主洼沉积体系和岩性分布控制上的认识仍属空白。本文以丽水凹陷北部坡垒仙桥低凸起为研究对象，分析其构造演化、结构特征、断裂体系及对西部缓坡带沉积的控制作用，在控砂模式总结的基础上预测低凸起东缘近洼区砂岩富集带，为丽水凹陷北部下一步油气勘探部署提供地质依据。

1 区域地质背景

丽水凹陷位于东海盆地西部坳陷带南段[8-9]，面积超12 500 km2，是中国近海较为重要的含油气凹陷，现已发现一个气田及多个含油气构造[10]。在凹陷结构上，丽水凹陷东西分带依次发育丽西洼陷、灵峰低凸起、丽南洼陷、丽东洼陷，受灵峰低凸起分割凹陷呈东断西超、两洼夹一隆的复式半地堑结构特征[11]；在凹陷充填上，地层主要为新生界碎屑岩沉积，最大沉积厚度约12 000 m，自下而上发育上白垩统石门潭组，古新统月桂峰组、灵峰组、明月峰组，始新统瓯江组、温州组，渐新统缺失，中新统龙井组、玉泉组、柳浪组，上新统三潭组，以及第四系更新统东海群[12](见图1)，其中烃源岩为古新统月桂峰组和灵峰组，油气主力勘探层系为古新统灵峰组、明月峰组[13-14]。

丽北凹陷三维地震解释成果显示，仙桥低凸起为断陷期基底反向断层及顺向断层共同控制下的坡垒低凸起，整体北北东走向，呈条带状横贯凹陷北部斜坡，古新统地层发育多个局部高点(见图2(a))；低凸起受西倾仙桥大断裂主控，下降盘发育大规模洼槽，东部为丽水凹陷沉积中心(见图2(b))。现有研究认为，丽水凹陷大规模贯穿式通源断裂发育程度低，油气仍以源内横向运移为主[15]，仙桥低凸起及其东部缓坡带是凹陷西北部油气运汇指向区，勘探潜力大。

2 仙桥低凸起构造特征

2.1 构造演化期次

丽水凹陷经历的构造演化过程与东海盆地基本一致，晚白垩世至今历经断陷期、拗陷期、隆升剥蚀期、区域沉降4个阶段[16](见图1)。利用过仙桥低凸起中部三维地震开展构造演化分析表明，仙桥低凸起为古近系坡垒构造，其发育集中于凹陷断陷期，后期构造运动对该构造带影响较小(见图3)。受区域应力背景及构造位置的影响，仙桥低凸起断陷期构造演化与主洼存在一定差异，根据主控断层活动强度断陷期可细划分为三幕：

断陷Ⅰ幕：晚白垩世至古新世早期，该时期为凹陷初始裂陷期，构造活动相对弱，断层活动强度和水平拉张规模均较小，主要发育一系列北东、北北东向延伸的正断层，凹陷整体上呈多个半地堑间隔分布，其中石门潭组地震波组反射与基底近乎平行，地层厚度变化小，月桂峰组沉积期断层活动开始增强，对沉积控制明显并形成小型断槽。

注：地震反射界面符号格式来自中海油《石油天然气勘探地质评价规范》(2004版)。图1 丽水凹陷构造单元及充填序列Fig.1 Tectonic units and filling sequence of Lishui Sag

图2 丽水凹陷仙桥低凸起构造位置Fig.2 Tectonic location of Xianqiao Low Uplift in Lishui Sag

断陷Ⅱ幕：古新世中期，该时期断裂活动无论强度还是水平拉张规模均达到顶峰，局部地区最大水平伸展量高达15 km，先存北东、北北东走向正断层进一步演化使得丽水凹陷合并为一个水体连通的统一断陷，同时发育大量次级断层。丽水凹陷中央洼槽沉积超千米的灵峰组地层，地震剖面上呈典型楔形结构，控洼断层对沉积控制作用强烈。

断陷Ⅲ幕：古新世晚期，该时期丽水凹陷断陷活动逐渐减弱，为断拗转换阶段；仙桥大断裂该沉积期基本停止活动，仅对上古新统明月峰组底部地层沉积起控制作用。

2.2 断裂体系特征

2.2.1 构造样式

仙桥低凸起整体上表现为区域伸展作用控制下的坡垒构造特征，受基底性大断层演化和应力背景差异影响，低凸起横向表现出迥异的垒块特征。根据断层及垒块地层的组合关系[17]，仙桥低凸起在三维地震上可识别出地垒及半地垒两种构造样式。地垒构造样式主要由两条背向倾斜断层及其所夹持地层组成，单一地垒之上继续破碎形成复式地垒构造样式，多个地垒在空间上可以组成地垒-地堑构造样式。半地垒构造样式主要由一条主控断层及其上升盘地层组成。

注：K2s为石门潭组；E1y为月桂峰组；E1l为灵峰组；E1m为明月峰组；E2o为瓯江组；E2w为温州组；N为新近系；Q为第四系。图3 丽水凹陷仙桥低凸起构造演化模式Fig.3 Tectonic evolution model of Xianqiao Low Uplift in Lishui Sag

仙桥低凸起构造样式的变化主要取决于东边界东倾正断层的发育程度。东倾正断层主要发育于中南部，其中南段东倾正断层断距明显大于西倾仙桥大断裂，为简单地垒构造样式，地垒受东倾正断层控制；向北东倾正断层活动强度逐渐减弱，西倾断层活动性增强，地垒逐渐转换为受西倾仙桥大断裂主控的简单地垒；中南部至中北部，东倾正断层由单一断层分化为多条叠瓦式断层，低凸起之上调节断层发育，构造样式演变为复式地垒；至中北部可见地垒-地堑-半地垒组合的垒堑式复式地垒；北部东倾正断层不发育，低凸起主要为半地堑构造样式。因应力背景差异，低凸起南部和北部仙桥大断裂为典型伸展作用形成的铲式断层，而低凸起中部受压扭作用的影响，仙桥大断裂断面变形为上陡下缓的特征，局部断面近乎垂直(见图4)。

图4 仙桥低凸起典型构造样式Fig.4 Typical tectonic styles of Xianqiao Low Uplift

图5 仙桥低凸起断裂展布特征Fig.5 Characteristics of fault plane distribution in Xianqiao Low Uplift

2.2.2 断裂平面分布

仙桥低凸起东西边界为两组控洼断层，西部边界仙桥大断裂平面上中北部为共断面区域大断裂，南部为多条断层硬连接呈帚状组合特征；东部边界断层主要发育于低凸起中南部，为多条断裂硬连接；低凸起之上发育一系列西倾断层将低凸起复杂化。低凸起西部以西倾反向断裂为主，东部则主要为东倾顺向断层(见图5(左))。石门潭组至灵峰组地层，仙桥大断裂由初始裂陷时多条彼此独立的断层生长、连接发育为统一断裂带，分割低凸起与洼槽，至断拗转换期随着伸展作用的减弱，断层活动性横向差异明显，明月峰组底部仙桥大断裂平面上再次表现为多段独立发育的特征(见图5(右))。

2.2.3 断裂活动性分析

断裂活动性分析主要是利用不同的活动性参数，在定量化计算的基础上对同一断裂在不同地质历史时期的活动性强弱开展对比评估。生长断层的最大特点是两盘地层厚度明显不同，现阶段定量研究生长断层活动强度的方法主要有生长指数法、断层活动速率法等[18-19]，其中生长指数反映断层在不同时代的断层活动强度，而活动速率反映特定地质历史时期内平均断层活动强度。三维构造建模对仙桥大断裂定量分析显示，仙桥大断裂最大基底断距超过1 700 m，其中灵峰组下段沉积期仙桥大断裂活动性最强，断层活动中心位于低凸起中部，生长指数达5.3，活动速率520 m/Ma，下降盘沉积厚度约1 000 m；月桂峰组沉积期次之，断层活动中心位于低凸起北部，最大生长指数达3.8，对应活动速率110 m/Ma；活动性最弱为灵峰组上段沉积期，其活动中心位于低凸起中部，最大生长指数2.7，对应活动速率35 m/Ma，局部断层甚至停止活动。(见图6)。

2.3 断裂转换带特征

图6 仙桥大断裂断层生长指数平面分布Fig.6 The fault growth index along Xianqiao Fault

断裂转换带通常指起传递或转换区域应力或应变作用的断层活动区，断裂分段生长及差异运动是转换带主要形成机制。断层分段生长机制可分解为3个动态演化过程：断陷初期，断层孤立成核发育，横向拓展但不相互作用；端部彼此趋近，且相互作用，可视为“软连接”；两条断层连接形成共断面，即处于“硬连接”阶段[20]。差异运动包括断层活动速率差异和构造变形样式差异两种类型，是撕裂断层型转换带的主要成因[3]。

仙桥大断裂组合样式、平面分布及断层活动性特征表明仙桥大断裂断陷期具有3个沉降中心，断层分段生长特征清晰；断陷末期随着断层活动性减弱，沉降中心之间断裂率先停止活动，逐渐形成南北两个大型断裂转换带。北部断裂转换带位于地堑构造样式与半地堑构造样式过渡带，至灵峰组沉积末期仙桥大断裂演化为倾向相同的北、南两条孤立断层，彼此趋近但未连接或叠覆，属趋近型断层转换带；南部断裂转换带位于南部帚状断层组合区，为不同走向断裂通过斜向或横向传递断层连在一起，呈帚状硬连接，属传递断裂型转换带[21]。灵峰组沉积末期转换带断层生长指数小于1.15，甚至不活动。

3 仙桥大断裂控砂模式

丽水凹陷物源主要来自西部浙闽隆起带[5,22]，仙桥低凸起作为坡垒对低凸起东西两侧砂体沉积具有明显的控制作用，主要表现为主断陷期断层控砂和断陷末期断裂转换带控砂两种模式。

3.1 断层控砂

断陷盆地主干控洼断裂控制着盆地的沉降-沉积作用，持续可容纳空间的存在使得物源输入主要沉积于断陷洼槽中，形成洼槽富砂、断层上升盘富泥的沉积模式。晚白垩世至古新世中期，仙桥大断裂持续强烈活动，仙桥低凸起西部洼槽对东部主洼物源输入起到强烈的拦截作用，致使洼槽与低凸起之上地层的岩性组合与地层厚度差异巨大。钻井揭示，低凸起西侧洼槽断陷活动期沉积最大超2 400 m厚度砂泥岩地层，探井W13井月桂峰组钻揭地层厚度达540 m，砂地比高达80%；灵峰组地层厚度达845 m，发育大套粗粒沉积；低凸起之上断陷期地层平均厚度约1 000 m，且古新统整体以泥质沉积为主，低凸起高部位钻探的W15井于古新统钻揭超千米巨厚泥岩，低凸起低部位的W11井同样于断陷地层钻揭超千米的厚泥岩夹薄粉砂岩地层(见图7)。

图7 仙桥低凸起周边古新统已钻地层序列Fig.7 Drilled lithological sequences of Paleocene strata around Xianqiao Low Uplift

3.2 断裂转换带控砂

图8 丽水凹陷仙桥低凸起断裂转换带控砂模式Fig.8 Sand controlling model of relay ramp of Xianqiao Low Uplift in Lishui Sag

伸展断裂控制下的构造带，由于下降盘沉降导致上升盘相对均衡上升，转换带位置的位移相对较小，从而形成转换带局部地形相对低势区[23]。断裂转换带对沉积体系的控制首先体现在对物源通道的控制上，地形低势区往往是流体运移的优势通道和指向，进而控制砂体的分布；另外，断裂转换带所对应的断层下降盘古地貌低势区可容纳空间大，对水系起着汇聚和引导作用，可发育大型扇三角洲或浊积扇[24]，是砂体发育最为有利的区带。至断陷末期，仙桥大断裂整体活动性急剧下降，平均生长指数小于1.3，南北断裂转换带断层甚至停止活动，各出现一条宽约5 km的低势区，使得西部物源在断陷洼槽沉积的同时，可经此地形低势区越过低凸起输入其东部缓坡带的物源通道，进而发育三角洲沉积(见图8)。

4 仙桥低凸起东部斜坡砂体分布预测

三维地震资料显示，仙桥低凸起以西洼槽内断陷期地层呈地震同相轴成层性好、中高频-中强振幅响应特征，上超、前积等沉积现象丰富，与实钻井砂泥岩互层岩性组合特征较为符合；低凸起及以东斜坡区尤其是灵峰组地层地震同相轴成层性明显变差，呈低频-中低振幅响应特征，未见典型沉积结构，与井上厚泥岩段地层地震响应特征一致。根据井震标定结果及平面地震相特征推测，西部物源在仙桥低凸起的拦截作用下，砂体主要沉积于仙桥大断裂下降盘洼槽，难以翻越低凸起进入东部主洼，低凸起及以东斜坡区主要为泥岩沉积。

仙桥低凸起南北断裂转折带以东斜坡，断陷末期灵峰组上段可见大规模高频-强振幅地震响应沉积体，沉积体呈丘形结构特征发育于低频-弱振幅背景中，可见典型同相轴侧向尖灭和上超沉积特征，为物源沿断裂转换带越过仙桥低凸起输入主洼发育大型三角洲沉积的结果(见图9)。沿物源方向三角洲与低凸起以西钻揭砂泥岩地层地震响应特征一致，预测三角洲发育一定规模的砂体，且优势沉积相带储层能保持较好的物性[25]，是仙桥低凸起东部斜坡油气勘探的重要方向。

图9 仙桥低凸起东部斜坡断陷末期三角洲发育特征Fig.9 Characteristics of deltas on the gentle slope to the east of Xianqiao Low Uplift during the waning rifting stage

5 结论

1)仙桥低凸起形成于凹陷断陷期，发育地垒和半地垒两种构造样式，主控断层仙桥大断裂灵峰组沉积期活动性最强，平面上具有分段发育特征，断陷末期北部构造样式过渡带和南部帚状断层组合区演化为两个大型断裂转换带。

2)断陷期仙桥大断裂活动性强，断层控砂形成大断裂下降盘洼槽富砂而低凸起之上及其东部主洼富泥的岩性组合特征；断陷末期水系沿断裂转换带越过低凸起输入主洼，表现为典型的断裂转换带控砂。

3)断陷末期仙桥低凸起东部斜坡发育南、北两支大型三角洲，沉积体为高频-强振幅地震响应，呈丘形结构特征，预测内部发育一定规模的砂体，是低凸起东缘近洼区油气勘探的重要方向。