曾祥辉 姚永坚 易海
摘要 在南沙中部海域发育了古新统—下渐新统（上渐新统）、上渐新统（下中新统）—中中新统、上中新统一上新统三套油气源岩，其有机质类型以Ⅱ－Ⅲ型为主。根据David.A.Wood（1988）所提出的TTI值和计算方法及Ro值的关系，确定研究区生油、气门限，并分析了有机质成熟度的热演化史。在研究区发育有古新世—晚中新世砂岩、晚渐新世—中新世（或上新世）碳酸盐岩两大类型的储集层，在南部、中部西南侧、西北部均具有良好的区域性盖层，并发现有断块、断背斜、断鼻、背斜、台地生物礁（礁隆）等地层圈闭类型。因此研究区内具有良好的油气地质条件。
关键词 南沙中部海域 源岩 储集层 盖层 有机质热演化
1 引言
南沙中部海域岛礁、暗沙、浅滩密布，地形复杂，水深较大，被称为航海的“危险区”。由于南沙群岛主要的岛礁分布在此海域内，又与周边国家有主权之争，其战略性地位显得十分重要。20世纪90年代中期以前，国内外在该海域尚未系统开展以油气勘探为目的的综合地球物理调查，更未发现有钻探活动，仅进行以综合科考为目的的路线调查，相对于周缘的陆架区，其调查程度甚低。
国外对南沙海域的地质地球物理调查始于20世纪60年代，随后在该区域的调查研究日渐频繁。自20世纪70年代以来，美国拉蒙特一多尔蒂地质观测所在南海5°～25°N,105°～125°E范围内进行了地震调查。1976年，阿莫科—菲律宾石油公司在礼乐滩上钻探了“桑帕吉塔（Sanpaguita）-1井”，井深4123.9m，揭露了下白垩统碎屑岩基底及完整的新生代沉积剖面，在古新统砂岩中获得天然气10.471×104m3/d.以后又完成了六口普查井，但没有重大的突破。进入20世纪80年代，联邦德国地质科学和自然科学“太阳号”船（1982～1983年），在南海东南部和苏绿海的西北部进行了SO-23和SO-27两个航次的地质地球物理调查，其中包括多道地震和海底拖网采样。
20世纪80年代中期，为了加快南海海洋资源的开发，我国对南沙海域进行了一系列的科学调查；在水文、气象、地质、生物资源、海洋环境、油气勘探等领域取得了丰硕的成果。近年来，我局加强对南沙海域以油气勘探为目的的地球物理调查。本文根据已有的大量地球物理资料，对研究区烃源岩及其热演化、圈闭类型、生储盖组合关系予以分析和研究，并进行油气远景预测，以供今后在南沙海域的油气勘探决策服务。
2 地质概况
南沙中部海域地处南海的南部和巽他陆架以北的陆坡区，北邻南海西南海盆和中央海盆，南以南康暗沙为界，西连万安北21区块，东以礼乐滩为界，整体呈NE走向。由于其处于太平洋板块、欧亚板块与印－澳板块的交汇处，北缘拉张、南缘挤压、西缘剪切拉张和东缘消减，地质构造复杂，形成其独特的构造单元。研究区内构造线走向除西南部呈NW向外，均为NE、NNE向。其基底由南沙、曾母、礼乐和中－西沙四个地块组成.主体位于南沙地块上。
盆地主要分布在研究区的南部、西部和东北部，最大沉积厚度超过16000m。由于周缘受到不同力学条件的控制，盆地类型各异，发育有曾母剪切周缘前陆盆地，北康、南薇西、万安和万安北剪切伸展盆地，南薇东、永暑、九章、安渡北断坳盆地和康泰裂谷盆地，其中南沙中部海域以北康盆地和南薇西盆地面积最大。根据构造、沉积和地球物理场特征，北康盆地划分三坳三隆六个二级构造单元，南薇西盆地为二坳一隆三个二级构造单元，曾母盆地北部划分一坳一斜坡二个二级构造单元（图1）。盆地形成大致经历了古新世—中始新世的陆缘裂解、断陷；晚始新世—中中新世断坳、坳陷、挤压改造；晚中新世—第四纪的区域沉降三个演化阶段。
图1 南沙中部海域构造区划示意图
Fig.1 The tectonic subdivision of the middle Nansha area in South China Seas
根据研究区地震资料，结合邻区研究成果，在地震剖面上识别了T2、T3、T4、T5、Tg五个反射界面（见表1），相应划分了五套地层：第四系—上新统（T0—T2）、上中新统（T2—T3）、中中新统—上渐新统（T3—T4）、下渐新统上始新统（T4—T5）和中始新统古新统（T5—Tg）。
表1 南沙中部海域反射界面及层序对比表
中始新统—古新统，在凹陷底部沉积了以陆相为主的地层，随着海水的逐渐侵进，至中始新世，主要以海相沉积为主。
渐新统—上始新统，以滨海浅海相沉积为主的地层，西部为滨海相，往东过渡为浅海砂泥相—浅海偏泥相沉积，物源主要来自西部、西北部和西南部。
中中新统上渐新统，该时期盆地连成一片，地层厚度变化大，主要沉积中心位于研究区的西部和南部。以浅海碎屑岩为主，南部由于陆源物质较少，发育台地碳酸盐岩。此时海侵范围继续扩大，由偏砂相过渡为偏泥相，物源主要来自西北部。
上中新统，由西向东沉积了一套浅海砂泥岩相、浅海—半深海偏泥岩相地层，物源来自西部和西南部。该层序厚度普遍较薄。
第四系－上新统，沉积以浅海砂泥岩相、浅海—半深海偏泥岩相为主。物源来自西部和南部。
3 油气地质条件
3.1 生油、气条件
3.1.1 有机质丰度和类型
古新统—下渐新统（上渐新统）：主要为一套滨海、浅海砂泥岩相沉积，局部为三角洲—滨海和海湾—潟湖相沉积。据地震速度资料推算，泥质岩厚度0～3140m，主要分布在研究区的南部和西北部盆地内，具有南厚北薄、西厚东薄的特点。据礼乐盆地钻井揭示该套地层中的暗色泥质岩，有机碳含量0.12%～2.0%（Saldirar Sali等，1980）。研究表明其有机质类型在中、西部为Ⅱ—Ⅲ型，东部为Ⅱ型的干酪根。属差—好的油气源岩。
上渐新统（下中新统）—中中新统：主要为一套浅海—半深海砂泥岩相和浅海碳酸盐岩碎屑岩相沉积。根据地震速度资料推算，研究区泥质岩厚度为0～3700m。宏观上，该套地层除局部缺失外均有分布，与古新统—下渐新统（上渐新统）泥质岩变化规律具有相同的特点。其有机质丰度，在邻区的西纳土纳盆地和北巴拉望盆地钻井中揭示的巴拉特页岩和帕加萨组钙质页岩有机碳含量分别为0.5%～2.0%（Cossey等，1984）和0.33%～2.48%、烃含量（250～9741）×10-6（加藤正和，1984），其有机质类型在西部及南部、北部中侧为Ⅱ—Ⅲ型，北部东侧为Ⅱ型的干酪根。属差—好的油气源岩。
上中新统—上新统：主要为浅海—半深海相和浅海偏泥岩相及浅海砂泥岩相沉积，局部为火山碎屑岩沉积。在西南缘（曾母盆地北部坳陷）物质来源充足，沉积厚度巨大，且岩性较细，据地震速度资料计算，泥质岩厚度190～5300m，平均厚度1860m。其有机质类型在东北部及中部为Ⅱ—Ⅰ型，西部和东南部为Ⅱ型干酪根。
研究区除发育第三系三套油气源岩外，在新生代地层之下的局部地区还存在一套未变质的沉积岩系，据邻区的礼乐盆地桑帕吉塔井－1证实为中生代早白垩世的地层，其暗色泥质岩的有机碳含量为0.4%～1.0%（Saldirar Sali等，1980），具中等生气潜力。
3.1.2 有机质成熟度
①地热场特征
本区的热流值在1—3HFU，相应的地温梯度为3.0～4.5C/100m，属中高异常和中—高地温梯度区，具有较高的地热场，其热演化的特点：从北往南、从东往西地热场逐渐由低变高，与陆－陆碰撞型的盆地有较高的地温梯度是吻合的。
②有机质的热演化
为对研究区有机质成熟度做出定性定量分析，本文采用David.A.Wood（1988）的TTI计算公式及其与镜质体R0%的关系式和刘振湖（1992）的计算程序，预测研究区内有机质成熟度的热演化史。根据计算结果（图2、图3、图4），对各地层的油气演化史进行了分析，有机质热演化取镜质体反射率R0=0.6%～1.3%、R0=1.3%～2.0%和R0＞2.0%为成熟、高成熟和过成熟三个演化阶段作为分界线。由于研究区跨越北康盆地、曾母盆地东北部、西雅隆起区、南薇西盆地、南薇东盆地等13个一级构造单元。所以不同盆地在不同部位均有差异。宏观全区，生油门限为2100～2900m；湿气门限为3400～4500m；干气门限为4000～5100m。
古新统—中始新统：在中始新世末期北康盆地东、西部坳陷、曾母盆地北部坳陷和南薇西盆地南部坳陷深凹部位底部烃源岩开始进入生油门限（R0=0.6%），而北部大部分地区（康泰盆地、安渡北盆地、九章盆地）和南部局部地区有机质尚未成熟（R0＜0.6%）；至早渐新世末期，该套地层的烃源岩除隆起高部位未进入生油门限外，大部分地区该套地层下部已进入到生油门限，且处于生油的高峰期（R0=0.6%～1.3%）。在曾母盆地北部坳陷一带和北康盆地东、西部坳陷、南薇西盆地南部坳陷深凹部位以生干气为主。直至现今北康盆地东北部坳陷、南薇西盆地北部坳陷仍处于高成熟（生湿气）和过成熟（干气）阶段。
图2 南沙中部海域测线沉积构造与油气演化史
Fig.2 The sedimentarv structures and hvdrocarbon evolution in the middle Nansha area,South China Seas
1—地震反射界面；2—R0/%等值线
图3 南沙中部海域测线沉积构造与油气演化史
Fig.3 The sedimentary structures and hydrocarbon evolution in the middle Nansha area,South China Seas
1—地震反射界面；2—R0/%等值线；3—火成岩体
图4 南沙中部海域测线沉积构造与油气演化史
Fig.4 The scdimentary structures and hydrocarbon evolution in the middle Nansha area,South China Seas
1 地震反射界面；2 R0/%等值线；3—火成岩体
上始新统—下渐新统：早渐新世末期在北康盆地东、西部坳陷及廷贾断裂以西地区和南薇西盆地南部坳陷该套地层的下部烃源岩已开始进入到生油门限，至中中新世末期，在南部大部分地区该套地层中、下部有机质已演化到高成熟（生湿气和干气）阶段，直至晚中新世末该套地层上部仍处于高成熟和过成熟阶段。在北康盆地东北部坳陷和南薇西盆地北部坳陷正处于成熟（生油高峰期）阶段。而在隆起部位及北部大部分地区尚未成熟，直至现今仍在生油。
上渐新统—中中新统：中中新世末期北康盆地东、西部坳陷和曾母盆地北部坳陷一带大部分地区该套地层底部有机物质成熟，而在其局部深凹内已进入到生油的高峰期。到晚中新世末期该套地层中部和下部则分别处于成熟、高成熟和过成熟（生油、湿气和干气）的阶段，在高部位该套地层底部则刚刚进入到生油门限。直至现今北康盆地西部坳陷大部分地区该套地层中部仍处于生油的高峰期，而东北部坳陷该套地层底部则刚进入到生油门限。但在北部广大地区该套地层的有机质均未成熟。
3.2 储集条件
据邻区的曾母、文莱—沙巴和礼乐盆地钻探证实，古新统—上新统均有储层分布。按岩性可划分为砂岩和碳酸盐岩两大类储层。
砂岩储层的时代主要为中新世，是本区重要储集层之一。据砂岩百分含量图分析：研究区的砂岩百分含量为12.5%～75%，局部大于75%，其中古新统下渐新统（上新统）砂岩百分含量一般为50%～75%.局部（西北部和中北部）大于75%，主要为偏砂相或砂岩相沉积。上渐新统（下中新统）中中新统砂岩百分含量主要为25%～75%，其中北部和西部砂岩百分含量为50%～75%，局部（西北部）大于50%，亦属偏砂相或砂岩相，而中部和南部砂岩百分含量，前者25%～37.5%，为偏泥相沉积.后者35.7%～50%，为偏泥相或偏砂相沉积。邻区钻探证实.砂岩储层物性良好.曾母盆地渐新统—下中新统海岸平原及滨海相砂岩，其孔隙度达10%～30%，渗透率（100～600）×103μm2；文莱三角洲中—上中新统（上部为诗里亚组，下部为米里亚组）海退层系的砂岩，其孔隙度和渗透率分别为20%和200×103μm2。
据邻区地质资料揭示，碳酸盐岩的储层发育时代主要为晚渐新世一中新世。据研究区沉积相分析，碳酸盐岩发育的时代主要为中中新世，分布在南部北康盆地东南部隆起、中部隆起、西部坳陷西部边缘和曾母盆地北部坳陷东部边缘上。
3.3 盖层条件
上新世—第四纪在南海是广泛的海侵期，研究区亦受到强烈的海侵，形成稳定的半深海相沉积。据地震速度计算泥质岩厚度一般为60～6000m。从泥质岩分布图可见，大约以7°30'N分成南北两区，南部泥质岩厚度大，在120～6000m之间变化，其中曾母盆地北部坳陷和西部斜坡厚度最大，为680～6000m，平均厚度2960m。北部除南薇西盆地泥质岩厚度（60～1950m.平均厚度690m）较大外，南薇东、康泰、九章等六个盆地泥质岩厚度均数十米至数百米（55～660m）。宏观全区.泥质岩的分布特征为：由北往南、由东往西厚度增大；从隆起区往盆地沉积中心厚度增大（图5、图6）。
上新世—第四纪构造活动微弱，该套泥质岩厚度适中，可作为良好的区域性盖层。而T3之下各层组同时期的泥质岩既可生成油气，又是局部性良好的盖层。
3.4 圈闭条件
地震资料解释成果显示，研究区内断块、断背斜、断鼻及背斜等构造十分发育，还存在与沉积有关的岩性圈闭。据区域地质和地震资料推测可能发育台地生物礁（礁隆）。这些不同类型的构造和地层圈闭，为油气聚集提供了良好场所。
4 小结
研究区内新生代地层发育齐全（T0—Tg），最大沉积厚度可达成16000m。其中发育有古新统—下渐新统（上渐新统）、上渐新统（下中新统）—中中新统和上中新统—上新统差—好的三套烃源岩，有机质类型以Ⅱ－Ⅲ型的干酪根为主，有砂岩和碳酸盐岩两大类储层，储集物性和圈闭条件良好，为断块、背斜、断背斜、断鼻及岩性圈闭等，可捕捉到垂向（断层）和横
图5 南沙中部海域T0—T2（N2+Q）泥质岩横向变化
Fig.5 Lateral thickness variation of T0—T2（N2＋Q）in the middle Nansha area,South China Seas
图6 南沙中部海域T0—T2（N2+Q）泥质岩横向变化
Fig.6 Lateral thickness variation of T0—T2（N2+Q）in the middle Nansha area,South China Seas向不整合面（T3、T4、T5、Tg区域不整合面）远距离运移而来的油气，盖层条件中等—良好，对油气可起到良好的封闭作用。研究区内具有中—高地温梯度区，有利于有机质快速向烃类转化，具备良好的生、储、盖组合条件，有利于有机质的生成、运移和储藏。
参考文献
1.吴进民.1991.南沙群岛地质构造特征及油气展望.南海地质研究（三）.广州：广东科技出版社.
2.白志琳等，1996.南沙海域东南部地质地球物理综合研究专辑.武汉：中国地质大学出版社.
3.盛志伟等.1989.我国陆相生油层定量评价，中国含油气盆地烃源岩评价.北京：石油工业出版社.
4.金庆焕等.1989.南海地质与油气资源.北京：地质出版社.
5.周效中等.1991.礼乐滩及邻近海区地层划分对比.南沙群岛及其邻近海区地质地球物理及岛礁研究论文集.北京：海洋出版社.
PETROLEUM GEOLOGY AND EVALUATION OF THE MIDDLE NANSHA AREA，SOUTH CHINA SEAS
Zeng Xianghui Yao Yongjian Yi Hai
Abstract
Paleocene to lower Oligocene（upper Oligocene）,upper Oligocene（lower Miocene）to middle Miocene,upper Miocene to Pliocene contained ⅡB—Ⅲ type kerogene,may be three suites of oil and gas-bearing rock in the middle Nansha area,the South China Seas.Based on the thermo-evolution history of organic material and put forwarod TTI method and R0values according to David A.Wood’s method（1988）,the writers confirm the oil and gas and analyse the maturity of organic material hot evolution histories.Two kinds of reservoirs,i.e.,sandstones of Paleocene-late Miocene and late Oligocene-Miocene（Pliocene）may be discovered in the region.Good caprocks,tectonic traps and stratum traps and faulted blocks,faulted anticlines,anticlines and platform reefs（reef rises）,also have been found at the southern,southwestern of the middle and northwestern.Therefore,there is good petroleum geology study in the region.
Key words:Middle Nansha area,source rock,reservoir layers,cap layers,organic thermo-evolution
注释