（海洋地质专业论文）南海东北部潮汕坳陷构造演化及油气勘探潜力.pdf

摘要 摘要 本文采用岩石学、元素地球化学分析、有限元分析等多种研究方法对南海东 北部潮汕坳陷中生界地层进行了岩石学特征、沉积环境和物源分析、盆地大地构 造背景和构造演化分析以及利用有限元应力场分析进行有利储层预测等，从而对 潮汕坳陷中生界盆地性质和演变过程有了更深入的认识，获取了系列创新性成 果，同时尝试性的对该区的油气勘探圈定了有利区域。 对潮汕坳陷北坡钻探的l f 3 5 - 1 - 1 井所取的岩屑和旋转井壁取心样品研究表 明：潮汕坳陷中生界地层的岩石类型非常丰富，分属岩浆岩、沉积岩和变质岩等 三大岩石类型。其中岩浆岩含有喷出岩和侵入岩两大类；沉积岩类型丰富，数量 众多，陆缘碎屑岩主要以成分成熟度较低的火山碎屑岩为主，其次为泥岩及粉砂 岩；相比之下，变质岩类型单调且数量很少，以石英岩、大理岩和板岩等为特征。 南海东北部地区从中晚侏罗世到白垩纪深水体经历了由浅到深，后又转为陆 地的一个完整的沉积旋逼。沉积环境经历了由滨浅海相到深海相，又到滨海过渡 和陆相的河湖体系。所钻遇的潮汕中生界地层属中晚侏罗世一白垩纪地层，且侏 罗纪和白垩纪地层之间存在沉积间断。尤其是地层中放射虫化石的发现对判定晚 侏罗世深海一岛弧环境有重要意义。 地球化学资料进行的盆地演化分析表明，潮汕坳陷的沉积地层的物源来自上 地壳，其中部分地层的物源属上地壳下部。大地构造背景判别认为，潮汕坳陷中 生界地层属大陆边缘一岛弧环境。与南海中生代的构造背景完全相符合。 在岩石学研究的基础上并综合地球化学的分析结果推断，潮汕坳陷经历两次 火山活动过程，一次发生在中晚侏罗世末期，另一次是白垩纪早期。其中2 4 2 3 米以下的花岗岩侵入体经同位素年龄测定为1 0 2 m a ，属白垩纪。 通过有限元应力场方法首次对潮汕坳陷中生界应力场分布特征进行了分析， 指明了坳陷中应力聚集特点，划定了有利储层发育区域。明确指出潮汕坳陷内的 找油气目标区，主要为北区、东区和南区，并且北区好于东区和南区，因而北区 是目前钻井条件下潮汕坳陷找油气的主要目标区。潮汕坳陷北区有一系列局部构 造对应的强张应力区和张应力区，这些张应力区内的储层长期在强张应力和张应 力作用下，孔、渗性得到改善，张性微裂缝发育，形成油气良好的储集空间，如 果有充足的油气来源和好的盖层，可能形成油气圈闭和油气藏。需要指出的是， 本文没有从油气系统的角度对该坳陷的油气勘探潜力做整体论述，只是采用几种 技术手段对坳陷的油气前景进行了分析。 摘要 关键词：潮汕坳陷，中生界，岩石学，构造演化，有限元 a b s t r a c t a b s t r a c t t h i st h e s i sa p p l i e sv a r i o u sa n a l y s i sm e t h o d s ，c o n s i s t i n go fg e n e r a l f l a k e ， e l e m e n tg e o c h e m i s t r ya n df i n i t e e l e m e n tm e t h o d o l o g ya n ds oo nt or e s e a r c h m e s o z o i cs t r a t u mo f c h a o s h a hd e p r e s s i o n t h es t u d yc o n t e n tc o v e r sf r o m p e t r o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ，d e p o s i t i o n a le n v i r o n m e n ta n ds o u r c ea n a l y s i st ob a s i n e v o l u t i o na n dr e s e r v o i r p r e d i c t i o n w i t hf i n i t e e l e m e n t g e o m e c h a n i c ss t u d y c o n s e q u e n t l y , f u r t h e ri m p r o v e m e n t sa n dm o r ep r o g r e s sa r em a d eo nt h ep r o p e r t i e s a n de v o l u t i o nr u l e so fc h a o - s h a hd e p r e s s i o n ，o nt h eb a s i so fw h i c ht h ep r o s p e c t i v e a r e a so fo i la n dg a se x p l o r a t i o na r ed e m o n s t r a t e da c c o r d i n g l y b a s e do nt h eg e n e r a lf l a k er e s u l t so fc u t t i n g sa n dr o t a r ys i d e w a l lc o r e sa c q u i r e d f r o ml f 3 5 1 1w h i c hi sl o c a t e di nt h en o r t hs l o p eo fc h a o s h a hd e p r e s s i o n ，i ti s i n d i c a t e dt h a tt h i sm e s o z o i cb a s i ni sr i c hi nr o c kt y p e si n c l u d i n gs e d i m e n t a r yr o c k , m a g m a t i cr o c ka n dm e t a m o r p h i cr o c kr e s p e c t i v e l y v o l c a n i c sc o m p r i s e so fe x t r u s i v e a n di n t r u s i v e s e d i m e n t sa r ea f f l u e n ti nr o c kt y p e sa n da m o u n t s ，c o n t i n e n t a le l a s t i c r o c k sa l em a i n l yv o l c a n i ce l a s t i c sw i 也p o o rc o m p o n e n tm a t u r i t y , t h es e c o n d a l ya r e c l a y s t o n e a n ds i l t s t o n e i n c o n t r a s t ，m e t a m o r p h i c r o c ki s s c a r c e ，w h i c h i s c h a r a c t e r i z e db yq u a r t z i t ea n dm a r b l e f r o mm i d d l e - l a t ej u r a s s i ct oc r e t a c e o u s a g e ，d e p o s i t i o n a le n v i r o n m e n to f n o r t h e a s tp a r to fs o u t hc h i n as e ac h a n g e df r o ms h a l l o wm a r i n et od e 印m a r i n e ， b e f o r er e t u r n i n gb a c kt oc o n t i n e n t a lf a c i e s t h e r ew a sas h a r pb r e a kb r t w e e nd e e p m a r i n ea n dc o n t i n e n t a lf a c i e si n d i c a t i n gas e d i m e n t a t i o nh i a t u s t h ed i s c o v e r yo f m d i o l a r i a n - b e a r i n gs i l i c e o u sr o c k si so fs i g n i f i c a n c ei nd e f i n i n gm a r i n e i s l a n da r c e n v i r o n m e n t t e c t o n i ce v o l u t i o ns t u a yu t i l i z i n gg e o c h e m i s t r yd a t as h o w st h es o u r c eo f c h a o s h a nd e p r e s s i o nc o m e sf r o mu pe a r t hc r u s t ，a l t h o u g hs o m ep a r to fw h i c hm a y b ec l a s s i f i e di nt h el o w e rp a r to fu pe a r t hc r u s t t h ed i s c r i m i n a n c eo ft e c t o n i cs e t t i n g s v e r i f i e dt h ec o n t i n e n t a lm a r g i n - i s l a n da r ce n v i r o n m e n t , w h i c hi sc o n s i s t e n tw i t h t e c t o n i cb a c k g r o u n d so fm e s o z o i ci ns o u t hc h i n as e ar e g i o n a l l y i t i sd e d u c e dt h a tc h a o - s h a nd e p r e s s i o ns u f f e r e dt w oe p i s o d e so fv o l c a n i c a c t i v i t i e s ，o n eh a p p e n e da tt h ee n do fm i d d l e l a t ej u r a s s i c ，t h eo t h e rw a se a r l i e ro f c r e t a c e o u sw h i c hh a sb e e nc o n f i r m e db ym e a s u r e m e n to fi s o t o p ea g eo ng r a n i t e s a m p l e sb e l o w2 4 2 3 m ，t h ea b s o l u t ea g ei s10 2m a s t r e s sf o c u sa r e a sw e r ei d e n t i f i e db yf i n i t e e l e m e n tm e t h o d o l o g yi nd e t a i l ，a n d m a b s t r a c t p r o s p e c t i v er e s e r v o i rs c o p e sa r ea l s op o i n t e do u ta c c o r d i n g l y i nt e r m s o ft h e r e s e a r c hr e s u l t s ，t h ee x p l o r a t i o np o t e n t i a l s o fc h a o s h a h d e p r e s s i o n s h o u l d c o n c e n t r a t eo nt h en o r t h ，e a s ta n ds o u t hp a r t s ，m o r e o v e rn o r t hp a r ti ss u p e r i o rt ot h e e a s ta n dt h es o u t h i nt h en o r t ha r e a ，s o m el o c a ls t r u c t u r e sc o r r e s p o n dt os t r o n g s t r e s s a r e a sa n ds t r e s sa r e a s p o r o s i t i e sa n dp e r m e a b i l i t i e si nt h e s ea r e a sg o tg r e a t l y i m p r o v e du n d e rt h eg e o m e c h a n i s m ，s t r e s sf r a c t u r e sd e v e l o p e dw i d e l ya n dl o c a l l y i f e q u i p p e dw i t he n o u g ho i l s o u r c ea n dq u a l i f i e dc a p r o c k s ，o i l b e a r i n gt r a p sa n d r e s e r v o i r sm a yc o m ei n t ob e i n gi nt h ea f o r e m e n t i o n e dr e g i o n s i ti sn e c e s s a r yt o c l a r i f yt h a t t h i st h e s i si n t r o d u c e ss e v e r a lt e c h n o l o g i e sa n dm e a n st od i s c u s so i l p o t e n t i a lo fc h a o s h a nd e p r e s s i o ni n s t e a do fb yo i l - g a ss y s t e mm e t h o d o l o g y i n t e g r a l l y k e yw o r d s ：c h a o s h a nd e p r e s s i o n ，m e s o z o i c ，p e t r o p h y s i c s ，t e c t o n i ce v o l u t i o n , f i n i t e d e m e n tm e t h o d o l o g y i v 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：无缓多l 砷够月仞日i - - , 4 ， ，i，jy 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在汐年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：呷磊 学位论文作者签名歇 岬年多月勿日知7 年多月砂日 f 。 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均己在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：茹。茁久 1 年其小日 第l 章前言 1 1 研究的目的及意义 第1 章前言 研究资料显示：从全球油气资源的分布来看，中生界占主要地位。全球油气 资源量按层系分布统计，无论石油或是天然气，中生晃都居第一( 赖万忠，2 0 0 1 ) 。 从二十世纪七、八十年代开始，我国的许多学者对南海的海相中生界进行着广泛 有益的研究，为开辟油气勘探的新领域孜孜探索。 潮汕坳陷位于南海东北部，欧亚板块、太平洋板块和菲律宾海板块交汇拼合 地带，构造演化十分复杂。近年来，许多专家学者根据对周边陆地构造带发育特 征以及地球物理资料的分析研究，在肯定了南海存在海相中生界的同时，对其与 特提斯洋和太平洋的关系提出了截然不同的看法( 黄汲清等，1 9 8 7 ；黄梅英等， 1 9 9 3 ；曾麟等，1 9 9 5 ；陈玲等，1 9 9 5 ：张渝昌等，1 9 9 7 ；王平等，2 0 0 0 ；夏戡原 等，2 0 0 0 ：杨静等，2 0 0 3 ；周蒂等，2 0 0 5 ) 。随着研究的深入，更有许多人推断 在南海东北部存在着中生代晚三叠一早侏罗世和早自垩世的海相地层。郝沪军等 撰文提出如何识别珠江口盆地东部海相中生界，并认为其主要分布范围是在东 沙隆起两侧的坳陷区，特别是潮汕坳陷。潮汕坳陷是个典型的中生代残留坳陷， 中生代地层厚度达7 0 0 0 m 以上，并与上覆的新生代地层为角度不整合关系( 郝沪 军等，2 0 0 1 ，2 0 0 3 ；陈隽等，2 0 0 2 ；吴国碹等2 0 0 5 ) 。然而，由于地质和地球物 理资料的缺乏，目前对潮汕坳陷的盆地属性的看法尚不统一，盆地内所沉积地层 的真正时代确定缺乏有力的证据，岩石组合特点以及沉积环境并不清楚。2 0 0 3 年9 月，随着在潮汕坳陷北坡第一口探索井l f 3 5 一卜1 的钻探，南海中生界的神秘 面纱也逐渐被揭开。钻井取得了大量可供微体古生物、岩石学研究、地球化学分 析等研究急需的岩屑和岩心资料，为我们回答上述问题提供了有力的物质保证。 本次研究工作将利用现有地质、地球物理以及新近钻探的l f 3 5 一卜1 井等资 料，通过对潮汕坳陷进行深入研究，揭示盆地的构造属性、沉积特点，同时分析 火山活动对盆地构造演化的影响等。从而评价和推断潮汕坳陷的石油地质条件和 勘探部署的选择，增强对坳陷周边相同构造背景下形成的其他中生界盆地的认 识，为今后潮汕坳陷以至整个南海中生界的油气勘探提供理论依据。 1 2 勘探历程以及研究现状 对于南海东北部大陆边缘的研究可以追溯到二十世纪的七、八十年代，根据 当时的地质和地球物理资料的分析研究推测该地区发育有海相中生界，但是对其 第1 章前言 与特提斯和太平洋的关系却提出了截然不同的看法。当时朱夏等就认为中生代特 提斯构造体系和太平洋构造体系在南海北部大陆边缘以南北向转换断层错开近 东西向洋中脊的方式而相连通( 张昌渝等，1 9 9 7 ) 。黄汲清则指出，南海在白垩 纪时为一个具薄硅铝层的特提斯浅海( 黄汲清等，1 9 8 7 ) 。从那时起，许多学者 相继提出了南海北部陆架区应存在中生界的观点。 珠江口盆地东北部中生代地层是一个新的勘探领域，由于早期的资料相对较 少，对南海东北部潮汕坳陷地层和时代的研究建立在推测的基础上。潮汕坳陷内 及其邻近尚无探井，实际上对潮汕坳陷的地层属性、成油条件都是根据区域和周 边地质概况推断的。 中国海洋石油总公司对潮汕坳陷的油气勘探始于1 9 7 9 年，并在2 0 世纪8 0 年代早期、中后期和9 0 年代对该坳陷先后进行了3 次大规模的地球物理调查， 其中仅1 9 9 9 - 2 0 0 0 年就进行了地震和重、磁资料采集近7 7 0 0 k i n ，调查测网已基本 覆盖全坳陷。目前，潮汕坳陷共有地震测线近1 4 0 0 0 k m ，实际利用重、磁力剖面近 5 5 0 0 k m 。现有地震测网在坳陷北部地区最密处可达1 5 1 5 k m 。此外，地矿部 广州海洋地质调查局及中科院南海海洋研究所等单位也在本区进行了部分地球 物理调查和研究工作。南海东部石油公司的专家研究认为，潮汕坳陷是一个残留 坳陷，面积大于8 0 0 0 k m 2 ，厚度大于4 0 0 0 m ( 苏乃容等，1 9 9 5 ) 。随着研究的深入， 坳陷的规模也日趋清晰，进一步的评价结果显示其面积约为1 5 6 0 0 k f f ，沉积岩最 大厚度超过7 0 0 0 m ，具备生烃潜力和形成多种类型油气藏的条件。盆地内沉积了 上三叠统一下侏罗统、下白垩统和上白垩统等3 套海相地层，且这套中生界地层 与上覆的第三系地层呈角度不整合接触关系( 郝沪军等，2 0 0 1 ；杨少坤等，2 0 0 2 ) 。 1 9 9 7 - - 2 0 0 1 年间，针对潮汕坳陷中生界的沉积特点，在地震采集过程中采用合 理的采集参数，避开恶劣的海况：在处理过程中，结合地质解释反复试验，选择正 确的速度去除多次波，消除礁和火成岩体的干扰，提高了地震资料的信噪比和分 辨率，从而使地震资料的品质得到很好的改善。在此基础上，结合区域地质研究结 果，在潮汕坳陷总计发现了4 4 个大中型构造圈闭，并提供了一口探井井位( 陈隽 等，2 0 0 2 ) 。与此同时，老资料重处理以及蘑磁资料在研究过程中也得到了广泛 的应用( 陈冰等，2 0 0 1 ，2 0 0 5 ；陈隽等，2 0 0 2 ) 。另外有学者提出，潮汕坳陷位 于俯冲增生带与火山弧之间，出现强的负磁异常，钻探或地震揭示有中生界沉 积存在，它们在中生代时是不是弧前盆地尚不能断定( 周蒂等，2 0 0 6 ) 。 m z - 1 构造的发现：m z - 1 构造的发现于可追溯至1 9 9 6 年。在此之前，潮汕坳 陷地区的勘探活动一直循用珠江口盆地东部的勘探模式，将寻找上第三系t 5 反 射层的构造圈闭油气藏作为勘探重点。1 9 9 5 年在潮汕坳陷不同部位的下构造层 内发现了挤压背斜的构造形迹。特别是在现在的m z - 1 部位还发现了逆掩断层。 1 9 9 6 年对测线进行了重处理后确认了挤压背斜和逆掩断层的存在，并初步勾绘 出了m z - 1 构造的大致轮廓。这是在潮汕坳陷进行油气勘探的认识上的一次重大 突破，它不仅开拓了潮汕坳陷新的勘探前景，并对潮汕坳陷下构造层是中生界的 2 第l 章前言 推论找到了有力的旁证。在1 9 9 8 年5 月，经过综合研究又进一步落实了m z 一1 构 造，并对潮汕坳陷的成油体系进行了初步分析研究，认为m z l 构造是探索珠江口 盆地东部中生代地层的含油气前景较为有利的局部构造( 郝沪军，2 0 0 3 ) 。 2 0 0 3 年9 月，台南一潮汕石油作业公司在潮汕坳陷北坡钻探了l f 3 5 一卜1 井。 这是在南海中生界地层中寻找油气和了解珠江口盆地东部中生代地层石油地质 条件的区域探索井。在钻井过程中取得了大量数据和实物资料，钻后对这些资料 进行了微体古生物，岩石学，地球化学，有机地化，同位素年龄测定等多方面分 析，从中获取了突破性认识。本文将在前人研究的基础上，利用现有的最新资料 对潮汕坳陷的中生界地层性质，油气生成潜力进行重新的认识和评价，为南海中 生界地层的勘探前景以及地质研究起到有力的推动作用，同时指明油气勘探方 向。 1 3 技术路线 在前人研究的基础上对潮汕坳陷的大地构造背景，断裂性质等进行详细地总 结。利用钻井过程中取得的岩屑和岩芯等资料结合测井等信息，通过岩心观察， 薄片鉴定，微体古生物分析，地球化学和有机地化分析等方法对潮汕坳陷的沉积 特征、岩石学特征、沉积环境、盆地构造演化及火山活动规律等特征进行深入细 致的分析研究，另外借助有限元分析的方法划定应力聚集区，从而探讨潮汕坳陷 的盆地演化规律，圈定远景勘探区域。 主要研究内容包括： 潮汕坳陷的地层岩石学特征，以及地球化学特征。 潮汕坳陷的中生代地层性质，时代划分以及沉积环境、气候环境等。 潮汕坳陷的盆地演化，以及该地区的火山活动规律以及与油气的关系等。 潮汕坳陷有限元应力分析以及珠江口盆地东部中生代油气勘探潜力评价。 第2 章材料与方法 2 1 研究材料 第2 章材料与方法 ll5 。o o ll7 。00 ll9 00 ll5 。o o ll7 。0 0 7 l19 。o o 图2 1 珠江口盆地东北部潮汕坳陷盆地以及l f 3 5 - 1 - 1 井位置图 本次研究工作主要集中在珠江口盆地东北部的潮汕坳陷中生代盆地。由 于现有钻井资料的局限，在借鉴前人研究成果的基础上，充分利用新近钻探的 l f 3 5 - 1 - 1 井采集的资料进行研究，内容包括：数据资料的收集、旋转井壁取心 观察，岩心及岩屑样品的分析化验等。以上所收集的材料均围绕南海东北部大陆 边缘中生界地层展开，所取样品的层位也都集中在早晚侏罗一早白垩的中生界 ( 图2 1 ) 。 所收集的资料包括地球化学数据、有机地化数据、岩石同位素年龄数据、测 井数据、地球物理资料等。 2 2 研究方法 本次研究对研究区域内新近钻探的l f 3 5 - 1 - 1 井所采集的资料进行了系统的 分析，所分析样品覆盖了所钻遇中生界地层的所有井段( 采样间隔：1 样品3 4 第2 章材料与方法 米) ，这是南海中生界所钻的第一口探索井，所以分析格外详尽和细致。内容涉 及地球化学分析、岩石学镜下分析。地球化学分析从1 0 0 5 - - 2 4 9 9 米的井段选取 样品4 8 1 个分别用色普和质谱仪进行常量和微量分析，分析获得常量元素数据 4 2 3 9 个，微量元素数据1 8 2 7 8 个，共制作图件1 3 幅；岩石学分析选取了5 5 2 个 样品( 其中井壁取心5 2 个，岩屑样品5 0 0 个) 进行正交偏光显微镜下鉴定，并 将其中有代表性的特征岩性制作图件2 4 幅。另外，还采取了潮汕坳陷的t g 、红 层和紫层等三个地震反射构造层进行构造应力场的有限元分析，处理数据节点 1 7 2 5 1 3 个，制作图件1 5 幅。所有样品均在同济大学海洋地质国家重点实验室完 成。具体工作内容见下表： 表2 1 研究工作量统计表 分析论文完成样品( 个)数据结果( 个)制作图件( 幅) 常量元素分析 4 8 1 4 ，3 2 9 1 微量元素分析 4 8 1 1 8 ，2 7 8 1 2 岩石薄片分析 5 5 25 5 22 4 有限元应力场分析3 ( 层) 1 7 2 ，5 1 3 ( 节点)1 5 2 2 1 地球化学分析 下： 地球化学分析过程是在同济大学海洋地质国家重点实验室完成，基本步骤如 l 、将样品烘干磨碎后，在高温炉中保持6 5 0 。c 恒温两小时后，用小纸包装好 放入干燥皿中待用。 2 、取样品3 0 m g 左右，放入溶样器中。 3 、将样品蒸干后，先加1 ：1 的h n 0 3 约l m l ，再加入3 m l h f ，然后放到加热 板上保温7 天( 7 0 。c - - 一8 0 0 c ) ，在此期间用超声波仪振荡两次，每次振荡- - 4 时。 4 、保温完毕后，将样品蒸于，然后再加1 ：l 的h n 0 3 约4 m l ，超声波振荡3 0 分钟。 5 、用2 的h n 0 3 将样品稀释至样品称重的1 0 0 0 倍用于光谱测试，稀释至样 品称重的1 0 0 0 0 倍用于质谱测试。 光谱测试所用仪器为电感耦合等离子光谱测试仪( i r i sa d v a n t a g e 第2 章材料与方法 i c p a e s ) ，共测试9 种主量元素的含量，质谱测试所用仪器为电感耦合等离子质 谱仪( v g x t i c p - m s ) ，共测试了4 6 种微量元素的含量。在样品处理过程中，每批 样品都加了一个空白样，一个重复样和两个标样，最后样品测试结果都根据标样 的数据进行了校正，提高数据的准确性。而且，测试结果显示，空白样中各元素 含量都接近于零，重复样的测试结果非常接近误差小于4 ，说明了测试结果是 可靠的。 2 2 2 岩石矿物学分析 利用l f 3 5 - 1 - 1 井的钻井岩屑以及旋转井壁取芯样品，将样品制成薄片，采 用正交偏光显微镜进行矿物以及岩石学鉴定。重点鉴定岩石中主要矿物组成，百 分含量，经历的主要成岩作用，进行岩石准确定名，分析沉积环境。对于砂岩的 分类采用f o l k ( 1 9 6 8 ) 的三角图解，确定的三端元组分为：石英( q ) ；长石 ( f ) ；云母+ 岩屑+ 燧石( r ) ，分类偏重于母岩类型和矿物成熟度两个因素。 2 2 3 有限元应力场分析 本次分析主要求出t g 、红层和紫层三个构造层的主张应力强度分布图，再 根据主张应力分布图及其数值，求出主张应力方向，作出主张应力方向矢量图， 并求出构造位移量，作出构造位移分布图，以此来表示本区构造层的构造应力场 特征并进一步分析区内油气储集规律。 6 第3 章区域地质背景 3 1 潮汕坳陷概况 第3 章区域地质背景 潮汕坳陷位于南海东北部， 珠江口盆地的东南缘。珠江口盆 地处于华南大陆的南缘呈n e 走 向，它是华南大陆的水下延伸部 分。潮汕坳陷西北侧和西南侧与 东沙隆起相接，东北侧为台西南 盆地，东南侧紧邻南部隆起带( 二 者界限尚不明确) 坳陷总体成 北东走向，面积约为1 5 6 0 0 平方 千米，沉积岩最大厚度超过7 0 0 0 米( 圈31 ) 。 一 垮露锚少i 群- 纠竣。o 一i n m * 磊；m x 警乏! ! 兰二：-：j 图3l 潮汕坳陷位置图( 据杨少坤等，2 0 0 2 ) 潮汕坳陷离岸距离远全区 的海水深度较大，由西北向东南逐渐加深平均水深超过3 5 0 米。其中大部分区 域的水深在2 0 0 - - 5 0 0 米之间，东南部的水深超过千米。 3 2 潮汕坳陷的地质及构造特征 潮汕坳陷总体呈北东一南西走向，凹陷内沉积层以t g 不整合面为界，可划分 为上、下两大构造层( 圈32 ) 。t g 不整合面以上为新生代，主要是第三纪的上构 造层沉积，t g 不整合面以下的前第三系下构造层为坳陷内沉积，在坳陷四周与 上构造层呈角度不整合接触一l f 3 5 1 1 图32 过l f 3 5 一卜l 井地震剖面囤( 据吴国逭等。2 0 0 6 第3 章区域地质背景 3 2 1 盆地性质 近年来的研究表明：潮汕坳陷是珠江口盆地的一个大型残留坳陷，其内沉积 了上三叠统一下侏罗统、下白垩统和上白垩统等3 套海相地层。潮汕坳陷中生界 地层整体构造形态简单，地层从坳陷中央向边缘上倾，呈明显的向斜状，并在坳 陷边缘和隆起上遭受强烈剥蚀，与上覆地层呈角度不整合接触。这表明坳陷在形 成后曾大幅度抬升，从而暴露地表并遭受剥蚀。中生界的总体走向为n e 向，表 明地层在隆升过程中曾遭受n w 向的水平挤压，并导致作为背斜的隆起缺失了部 分中生界地层。 3 2 2 潮汕坳陷的断裂结构 本区断裂较发育，按走向可大致划分为n e 向、近e w 向和肿e w 向3 组( 图3 3 ) 。其中，n e 向断裂可分为压性和张性两类，e w 向和n i w e w 向断裂则均 为张性或张扭性。n e 向压性断裂主要分布于坳陷北部，断裂只切割下构造层地层， 表明其时代较老；n e 向张性断裂主要分布于坳陷东南部，规模一般较大，主要切 割了t g 不整合面以上的地层：e w 向和n w w - e w 向断裂遍布全区，主要切割t 5 以上 的上构造层的地层。 3 2 2 构造单元划分 根据地震资料，潮汕坳陷自北向南可划分为北部斜坡带、北部坳陷带、中央 隆起带和南部凹陷带等四大构造单元( 图3 4 ) 。 图3 3 潮汕坳陷断裂结构图 ( 据郝沪军等，2 0 0 1 ) - 图3 4 潮汕坳陷构造单元划分图 ( 据郝沪军等，2 0 0 1 ) 第3 章区域地质背景 3 3 潮汕坳陷中生代沉积和构造演化史 潮汕坳陷所在的南海北部大陆边缘处于欧亚板块、印度洋一澳大利亚板块和 太平洋板块等三大板块之间。并因特提斯构造体系和太平洋构造体系在此相通而 备受专家和学者的瞩目。随着研究的深入，在肯定了南海存在海相中生界的同时， 学者们对其与特提斯洋和太平洋的关系提出了截然不同的看法( 周蒂等，2 0 0 5 ) 。 一种意见认为南海的海相中生界代表特提斯的东延，但对其进入南海的通道以及 到底是“主特提斯 或者是“残留特提斯”等有不同的意见( 蔡乾忠等，1 9 9 8 夏戡原等，2 0 0 0 ) ；另一种意见责认为南海东北部的海相中生界主要受太平洋的 影响，其古地理、古气候特征与特提斯域并不相同( 杨静等，2 0 0 3 ) 。 根据目前的研究结果，有关潮汕坳陷的构造演化过程人们普遍接受如下看 法：晚三叠世，以雅鲁藏布江缝合带为遗迹的新特提斯洋在不断北移的冈瓦纳大 陆北缘开始扩张。属于特提斯构造域东延部分的原始华南大陆南缘此时也下陷并 接受沉积，海水由南向北侵入，沉积了一套滨浅海相及海陆交互相的碎屑岩。至中 晚侏罗世，库拉一太平洋板块向北西俯冲至亚洲大陆之下，由于区域挤压应力的作 用，本区发生挤压、隆起和坳陷，并形成一系列n e 向的宽缓长轴褶皱。晚侏罗世 末一早白垩世初，新特提斯洋再次强烈张开，本区亦开始沉降，海水再次由南向北 侵入，并沉积了一套滨浅海相地层，不整合超覆于上三叠统一下侏罗统之上。其时 在华南沿海一带沉积了一套滨浅海相碎屑岩，在台西南盆地沉积了一套海陆过渡 相砂泥岩。早白垩世末，本区开始隆升，海水向南退出，但局部地区仍有海水残存。 到晚白垩世末，潮汕坳陷已完全隆起，并长期暴露地表，遭受风化剥蚀。直至早第 三纪末，本区才开始沉降，接受晚第三纪沉积。 本论文在结合前人研究成果的基础上，通过最新的资料分析和研究方法对潮 汕坳陷的构造演化等开展了深入细致的研究工作，获得了一批新的认识和成果， 下面将详细论述。 9 第4 章潮汕坳陷中生界地层及沉积环境 第4 章潮汕坳陷中生界地层及沉积环境 本次研究对潮汕坳陷范围内新近钻探也是唯一的一口探索井l f 3 5 - 1 - 1 井所 采集的5 2 个旋转井壁取心和5 0 0 个岩屑样品进行了系统地岩石矿物学薄片鉴定 工作，发现这些样品岩石类型组成丰富，共有十二种岩石类型，分属岩浆岩，沉 积岩及变质岩三大类岩石。 4 1 样品及沉积岩分类标准 样品及分布 样品分为井壁取芯和岩屑样品两类。井壁取芯样品自1 0 6 8 米开始，以大约 5 0 米的间距取样5 2 个，其中2 1 3 3 米处为重复样品。岩屑样品则从1 0 0 5 米至2 4 9 9 米，每3 米取一个样品，共计5 0 0 个样品。 样品制成薄片，采用正交偏光显微镜进行矿物及岩石学鉴定工作。重点鉴定 岩石中主要矿物组成，百分含量，经历的主要成岩作用，进行岩石准确定名。 岩石分类标准 1 ) 沉积岩的分类依据我国石油工业中通用的十进位制方法进行 2 ) 对于砂岩的分类采用福克( 1 9 8 0 ) 的三角图解，确定的三端元组分为： 石英( q ) ；长石( f ) ：云母+ 岩屑+ 燧石( r ) ( 图4 1 所示) ，分类偏重于母岩 类型和矿物成熟度两个因素。 q ( 单晶石英) ( 单 图4 1 本文采用的砂岩定名方案 l o 第4 章潮汕坳陷中生界地层及沉积环境 1 一石英砂岩( q u a r t zs a n d s t o n e ) ：2 长石石英砂岩( f e l d s p a t h i cq u a r t zs a n d s t o n e ) ： 3 一岩屑石英砂岩( 1 i t h i cq u a r t zs a n d s t o n e ) ：4 一长石砂岩( f e l d s p a rs a n d s t o n e ) ：5 一岩屑长石砂岩( 1 i t h i cf e l d s p a rs a n d s t o n e ) ：6 一长石岩屑砂岩( f e l d s p a rl i t h i c s a n d s t o n e ) ：7 一岩屑砂岩( 1i t h i cs a n d s t o n e ) 3 ) 灰岩分类采用“冯曾昭的石灰岩结构分类 4 2 岩石类型 l f 3 5 - 1 - 1 井所揭示的中生代地层岩石类型组成丰富，共有十二种岩石类型， 分属岩浆岩，沉积岩及变质岩三大类岩石。 岩浆岩含喷出岩及侵入岩两大类，喷出岩以基性喷出岩为主，少量为中性及 酸性喷出岩，具体可分为玄武岩( 细碧岩) ，安山岩，流纹岩以及凝灰岩。 玄武岩( 细碧岩) 具典型粗玄结构，交织结构，在不规则排列的斜长石长条 状微晶所形成的间隙中充填着磁铁矿等暗色矿物颗粒( 版4 - 1 ) 。岩石普遍具有气 孔一杏仁构造。部分玄武岩基质中含有火山玻璃，构成玻基玄武岩；部分基性喷 出岩矿物成分由钠长石、绿泥石、绿帘石及方解石等组成，长柱状钠长石组成格 架，间隙中充填着绿泥石、绿帘石，为典型细碧岩( 版4 2 ) 。 安山岩( 版4 - 3 ) 具斑状结构，玻晶交织结构，玻基斑状结构等，气孔一杏仁 构造发育。斑晶由具环带构造的自形一半自形的中长石组成，常见熔蚀结构，常 经钠长石化而具有洁净的钠长石净边。基质为浅灰色玻璃质，具隐晶结构。 流纹岩( 版4 - 4 ) 具斑状结构，岩石由酸性火山玻璃及火山尘组成，含石英、 长石斑晶，常具熔蚀结构。部分流纹岩不具有流纹构造，岩石中常含有放射虫等 生物化石。 侵入岩主要为花岗岩( 版4 - 5 ) 及花岗闪长岩( 版4 6 ) ，部分为闪长岩( 版 4 - 7 ) 。样品中正长岩( 版4 - 8 ) 极少，仅发现一个样品，可能为脉状侵入体，岩石 由具文象结构的正长石组成，呈镶嵌状，半自形一它形粒状结构为主，文象结构 极发育。 本钻井沉积岩类型丰富，数量众多，构成分析样品的主体部分。既有内源碳 酸盐岩沉积，放射虫硅质岩沉积，也有正常陆源碎屑沉积，以及与火山喷出岩过 渡的沉凝灰岩( 版4 9 ，1 0 ) 沉积。 陆源碎屑沉积范围广泛，包括砾岩，砂岩，粉砂岩，泥岩以及沉火山碎屑岩。 砂岩是分析样品中数量较大的岩石类型，共占分析样品的2 3 左右。在对1 2 6 个 砂岩样品进行统计中( 图4 2 ) ，发现砂岩主要以岩屑砂岩为主，其次为长石岩 第4 章潮汕坳陷中生界地层及沉积环境 屑砂岩( 版4 - 11 ) ，部分为岩屑长石砂岩和长石砂岩，反映其成分成熟度较差。 按碎屑粒径可分为粗粒砂岩，一冲粒砂岩以及细粒砂岩。相当一部分砂岩杂基含量 大于1 5 ，为杂砂岩类，分选较差，表现出较低的结构成熟度。 q p 7 异 f f j 二r i 九j o 、o 。 厂 、 pi | i 3|4i r 1 长石砂岩2 岩眉长石砂岩3 长石岩眉砂岩4 岩属砂岩 图4 2 l f 3 5 - 1 - 1 砂岩成分分类( 分类据f o l k ，1 9 8 8 ) 砂岩碎屑颗粒多数以次棱一次圆状为主，岩屑以各种火山岩碎屑和泥岩、粉 砂岩岩屑为主，发育少量板岩、片岩、石英岩及大理岩等变质岩岩屑( 版4 1 2 ) 。 杂基主要由绿泥石等粘土组成，构成孔隙、基底式胶结，岩屑常构成杂基( 版 4 1 3 ) 。胶结物以碳酸盐胶结物为主，可形成连晶式胶结，石英次生加大常见( 版 一1 4 ) 。在中生界顶部1 0 0 5 1 2 0 0 米左右发育石膏连晶式胶结( 版4 - 1 5 ) ，另有少 量白云母、绿泥石等粘土组成栉壳式胶结。在2 3 0 0 米以下，岩石压溶作用普遍， 形成镶嵌式胶结( 版4 1 6 ) 。 粉砂岩中碎屑含量大于5 0 9 6 ，常含有一定粘土级颗粒或泥质粘土矿物。颗粒 粒径介于o 1 0 0 5 m m 之间。颗粒中除石英，长石，云母外，常含有少量绿帘石、 。榍石、绿泥石。颗粒为次棱一次圆状，少数为棱角状。岩石主要为基底式胶结， 常与泥岩互层，颗粒定向排列，具层理构造。具生物扰动构造，有时富含有机质 碎屑( 版4 - 1 7 ) ，岩石常发生碳酸盐化。 泥岩以粉砂质泥岩及纹层状泥岩为主，有少量为含火山碎屑泥岩，纹层构造 常见( 版4 - 1 8 ) ，在1 7 7 6 - - 2 4 2 0 米层段，泥岩中普遍含有有机质碎片，岩石常发 生碳酸盐化，可见方解石细脉。 含火山碎屑泥岩一般含较多的火山玻璃碎屑( 约1 0 ) ，火山玻璃常发生脱 玻化作用，由微晶一细晶状石英组成，另含少量长石单晶颗粒，常发生方解石化 及绿泥石化。 纹层状泥岩主要由石英及粘土矿物组成，岩性均一细腻，基本不含粉砂质碎 第4 章潮汕坳陷中生界地层及沉积环境 屑，富含有机质碎屑，纹层发育。岩石常发生碳酸盐化，发育少量方解石细脉。 部分泥岩中含大量海绿石矿物( 版4 - 1 9 ) ，有聚集出现的现象，同时，岩石中含 较多粉砂级f e 质颗粒。 硅质岩，样品中硅质岩分为两类，一种为主要由硅质生物化石组成，主要为 硅质放射虫化石，另_ 种质纯不含杂质，由隐晶质玉髓组成。 由硅质生物化石组成的硅质岩( 版4 - 2 0 ) ，主要为硅质放射虫化石( 版4 - 2 1 ) ， 化石壳体由玉髓组成，岩性细腻，岩内常含火山碎屑物质。部分岩石发生弱的变 质作用，具定向排列。不含生物化石的硅质岩质纯，不含粉砂质，但含较多粘土 级火山碎屑，具弱的脱玻化作用，由隐晶质玉髓组成。 沉火山碎屑岩，岩石由火山碎屑物质组成，在粘土级火山玻璃中包含较多石 英、长石单晶颗粒，这些颗粒呈棱角状，未经过磨蚀搬运作用，常见熔蚀结构， 岩石含有少量生物化石，一般具弱的层理构造，常发生碳酸盐化，火山玻璃常发 生脱玻化作用。 样品中碳酸盐岩可分为三种类型：泥晶灰岩，微晶灰岩及鲕粒灰岩( 版 4 - 2 2 ) 。泥晶灰岩中常含有少量长石、石英碎屑，碎屑多呈次棱角一棱角状，岩 石中细粒部分为泥晶质方解石。微晶灰岩中矿物主要由微一细晶质方解石组成，