南沙海域主要盆地地质特征与油气分布

张厚和 刘 鹏 廖宗宝 赫栓柱 徐庆梅 朱筱敏 漆家福 杨明慧

（ 1中海油研究总院；2中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室 ）

1 地质背景

南沙海域位于中国南海的南部，周缘与越南、印度尼西亚、马来西亚、文莱、菲律宾相毗邻，既是太平洋和印度洋海运的要冲，又是优良的渔场，并蕴藏着丰富的油气资源，在中国的海上交通、国防和资源开发上都具有十分重要的战略地位。

南沙海域地貌复杂，水深在50～3000m之间，大地构造上处于欧亚板块东南边缘，欧亚板块、印度洋—澳大利亚板块和西太平洋板块（含菲律宾海）三大板块结合处[1]。南沙海域受三大板块沿特提斯构造域和滨太平洋构造域的相互作用，发生拉薄、裂解、滑移、旋转、汇聚和碰撞等组合过程，发育了一系列新生代沉积盆地，主要有万安、曾母、北康、南薇西、礼乐、永署、南薇东、安渡北、九章、南沙海槽、文莱—沙巴、北巴拉望、南巴拉望等13个盆地，盆地总面积为62．91×104km2，其中传统疆域内面积为45．11×104km2（图1）。南沙海域在中国南海特别是深水区油气勘探格局中占据举足轻重的地位，其资源量至少占整个南海的一半，具有巨大的勘探潜力。

图1 南沙海域沉积盆地分布图

2 构造演化特征

2.1 三大构造演化阶段

南沙海域新生代构造演化大致分为3个阶段[2-4]，相应发育下部坳陷构造层、中部断陷构造层、上部坳陷构造层。每一阶段又可划分为2～3个构造期次，不同区域盆地构造演化既有共性也有明显差异（图2）。第一阶段是古新世—始新世（Tg—），受南海陆块裂陷、古南海洋壳俯冲作用影响，早期（Tg—T90）局部发育断陷—坳陷盆地，晚期（—）发育“坳陷广盆”，并具有“东海西陆”特征。第二阶段是渐新世—中中新世（—），受新南海洋盆扩张、裂离的南沙陆块漂移、古南海洋盆消亡影响，早期（—）南沙陆块及其周边发育断陷—断坳盆地，中期（或）主要发育断坳—坳陷盆地，晚期（或或）坳陷构造层发育大量断裂，且西部红河断裂走滑活动、南部挤压增生对盆地断裂发育和构造变形的影响逐渐增强。第三阶段是晚中新世—第四纪（至今），受南海洋盆冷却、红河断裂带新构造活动影响，发育挠曲坳陷盆地，西部发生走滑断裂活动，南部发生挤压逆冲断裂变形，中部发生火山活动。以下坳陷构造层反映早期新南海快速扩张前存在独立的一期盆地，原型为坳陷盆地；以上构造层反映区域总体上发育叠合于古坳陷盆地之上的断陷盆地。

图2 南沙海域地层层序划分方案

2.2 两大成盆期

2.2.1 古新世—始新世坳陷成盆期（32Ma以前）

早期由于地层自身重力作用，曾母盆地、北康盆地发生差异压实作用，形成广盆拗陷；曾母地块于45Ma完成碰撞。南沙东北部为隆起山地，为早期曾母、北康广盆提供了物源。

2.2.2 渐新世—中新世断陷成盆期（32—5.3Ma）

该时期又进一步分为早期走滑—拆离（渐新世）、中期反转俯冲改造（早—中中新世）、晚期坳陷盆地定型（晚中新世）3个阶段。早期走滑—拆离（渐新世）阶段（32—23．3Ma），南沙地块深部形成拆离面，上覆地层形成南高北低的箕状盆地群；南沙地块西部与印支地块之间发生走滑运动，形成万安盆地雏形；曾母盆地处于裂陷发展阶段。中期反转俯冲改造（早—中中新世）阶段（23．3—10．4Ma），南沙地块东南部开始向婆罗洲之下俯冲，形成文莱—沙巴前陆盆地和南沙海槽盆地；南沙地块西部与印支地块之间继续走滑运动，万安盆地进一步发育，隆起局部存在不整合；曾母盆地南部和西北部连续沉积，东部和东北部则发生断层挤压褶皱，形成不整合。晚期坳陷盆地定型（晚中新世）阶段（10．4—5．3Ma），南海扩张逐渐停止，南沙地块以热沉降为主，形成坳陷构造层；在盆岭构造带，10．4Ma和5．5Ma发生两期较为广泛的岩浆喷发，火山系进一步切割盆地构造单元（图3）。

图3 北康盆地火山切割改造

2.3 4组断裂系统

区域构造解析表明，南沙海域主要发育4组断裂系统（图4）：一是北北东—南北向走滑断层系统，控制了西部盆地群或盆地；二是北西向转换—变换断裂系统，控制了中、东部盆地群或盆地展布；三是北东向逆冲断裂系统，控制了东、南部盆地群或盆地；四是北东向伸展断层系统，主要控制盆地及二级构造单元。因此，控盆断裂具有明显的分带性[5]。

2.4 3类盆地群

根据盆地动力学、运动学特征，划分出3大类盆地群：一是东、南部压扭型盆地群，包括曾母盆地、文莱—沙巴盆地、南巴拉望盆地、北巴拉望盆地等，其形成过程中除主要受南北向挤压应力场作用外，还受逆时针扭转应力场作用；二是西部张扭型盆地群，主要包括万安盆地、中建南盆地等，受万安走滑断裂带影响具有走滑扭动性质，且在一定程度上受东西向张应力作用；三是北部伸展型盆地，包括北康盆地、南薇西盆地、礼乐盆地等，主要受南北向张应力作用[6]。

图4 南沙海域断裂系统展布

3 沉积特征

3.1 三大古水系控制了新生代沉积体系展布

3.1.1 北部华南陆块方向物源古水系

华南陆块方向物源水系控制了南沙地块早期（古新世—中始新世）南薇西盆地、北康盆地及礼乐盆地西北部三角洲的展布。中生代古南海扩张造成了礼乐地块和华南陆块的碰撞造山，导致了俯冲抬升，剥蚀产生的物源供给源源不断向礼乐盆地输送，形成了礼乐盆地前新生代滨浅海三角洲相沉积。古新世—中始新世，南沙地块位于华南古陆南缘，南薇西盆地、北康盆地、礼乐盆地接受了来自华南古陆方向的沉积物。始新世末—渐新世初，随着南海的扩张，南沙地块南移，华南陆块不再为南沙地块提供物源[6]。

3.1.2 南部婆罗洲水系

图5 婆罗洲物源特征[8]

随着新南海的扩张、南沙地块南移碰撞婆罗洲，发生造山事件，拉羌—克拉克褶皱冲断带不断上隆遭受剥蚀，婆罗洲古水系开始发育，进而控制了曾母盆地、文莱—沙巴盆地南部三角洲的展布。在婆罗洲东部和东南部，拉羌—克拉克褶皱冲断带亦为沉积盆地提供物源（图5）。渐新世，拉羌—克拉克褶皱冲断带隆起，卢帕尔河、拉让河、巴兰河形成。卢帕尔河、拉让河为曾母盆地东南部提供物源，早中新世，从东南方向注入曾母盆地，形成卢帕尔和拉让两个扇三角洲；中中新世以来，在曾母盆地东南部继续发育，形成卢帕尔和拉让两个大型三角洲，特别是晚中新世以来，两个三角洲一直向北推进到巽他陆架北部，终结了北康暗沙地区碳酸盐岩沉积。巴兰河，渐新世以来为文莱—沙巴盆地提供物源，在盆地南部形成大型巴兰三角洲[6-7]。

3.1.3 西部巽他陆架水系

中—晚中新世以来，青藏高原隆升剧烈，巽他陆架上的湄公河下切强烈，携带大量沉积物越过昆嵩隆起进入万安盆地，在盆地西北部形成湄公河三角洲。湄南河在晚中新世—早上新世进入万安盆地，在盆地西部形成湄南河三角洲。北巽他河在更新世从西南部进入曾母盆地，形成三角洲砂体（图6）。目前研究认为，古湄公河是巽他陆架上最重要的古水系，湄南河和北巽他河对研究区的影响要小于古湄公河[6]。

图6 巽他陆架古水系分布图[9]

3.2 新生代盆地经历了陆相—海陆过渡相—海相的沉积演化

南沙海域盆地中的三角洲相、湖泊相、沼泽相形成于古近纪，主要分布于盆地近陆一侧。新近纪以后随着海平面上升，湖泊相、沼泽相均不再发育，三角洲相局部发育。前积地震相由一组向同一方向倾斜的同相轴构成，一般为三角洲沉积，反映三角洲相沉积的前积构型在不同层序内都有发育，由于地震品质较差，地震剖面上仅在较浅层位易于识别。湖泊相、沼泽相的特点是地震反射振幅较弱，横向连续性不好，反映沉积时水体能量较弱且不稳定。碳酸盐台地及生物礁和海相沉积主要形成于新近纪中晚期，在T32反射界面之上易于被识别。碳酸盐台地及生物礁为丘状构型，主要分布于盆地中部；浅海—半深海沉积的地震相振幅稳定，连续性好，大面积分布，易于识别。

综合分析了南沙海域主要盆地沉积相演化史，认为万安盆地晚始新世—早渐新世主要发育河流相和湖泊相，晚渐新世主要发育滨岸相，早中新世以来经历了滨浅海—半深海的环境变化；曾母盆地主要发育碎屑岩沉积区、碳酸盐岩沉积区和混合沉积区，其沉积演化受控于海平面的升降及物源供给变化；南薇西盆地早期以湖泊相沉积为主，晚始新世南沙地块开始南移，盆地接受大规模海侵，发育滨浅海—半深海相沉积；北康盆地沉积演化与南薇西盆地较为相似，早期以湖泊相沉积为主，之后发育滨浅海—半深海相沉积。

4 基本油气地质条件

4.1 3套烃源岩

南沙海域主要盆地在新生界下陆上海的地层沉积发育过程中，形成3套烃源岩：一是古新统—始新统，以湖相泥岩、碳质泥岩和煤层为主；二是渐新统，以湖相泥岩、海陆过渡相泥岩、碳质泥岩和煤层为主；三是中新统，以海陆过渡相和海相泥岩、碳质泥岩为主[10]。各盆地主要烃源岩分布层位有所差别，万安盆地、曾母盆地为渐新统、下—中中新统[11-13]，文莱—沙巴盆地为下—中中新统，礼乐盆地、北巴拉望盆地为始新统、渐新统。从沉积相来看，烃源岩主要为海陆过渡相沉积，其次为滨浅海相沉积。

南沙海域主要盆地烃源岩有机质类型主要为Ⅰ—Ⅱ型（图7），TOC一般介于0．5%～2．0%之间，一般为中等—好烃源岩。尽管有机质丰度不高，但烃源岩分布面积广、沉积厚度大、成熟度相对较高，因此南沙海域主要盆地均具有较强的生烃能力。据有机地球化学分析，在海相烃源岩中检测到双杜松烷、奥利烷等陆生高等植物生物标志化合物，表明南沙海域海相烃源岩有机质主要来源于陆生高等植物，因此其为陆源海相烃源岩。

图7 南沙海域主要盆地烃源岩有机质类型

4.2 3套储层

南沙海域主要发育3套储层，即渐新统—中新统砂岩、中—上中新统碳酸盐岩/礁灰岩、前古近系基岩，主力储层是中新统砂岩和礁灰岩。此外，始新统、上新统也有储层分布。砂岩储层主要为河流相、三角洲相、浊积相、浅海相等相带的砂岩，孔隙度一般为10%～29%，渗透率一般为100～2000mD，具有良好的储集性能。区域性盖层主要为上新统—第四系海相泥岩。

古新世—始新世，除礼乐盆地西北部发育的三角洲平原相和三角洲前缘亚相的砂体形成储层外，其他地区地层往往被剥蚀。渐新世，万安盆地西北部隆起提供物源，形成短距离搬运的河流—三角洲相碎屑岩储层，储集性能不佳；同时曾母盆地南部发育扇三角洲相、三角洲相碎屑岩储层[12]。早中新世，万安盆地西部发育三角洲，形成前缘席状砂等类型的储层，主要产油；曾母盆地南部则发育三角洲相、滨岸相砂岩储层[14]。中中新世以后，随着古湄公河水系供给加大和海平面上升，万安盆地西部、曾母盆地南部发育三角洲前缘席状砂、河口坝等砂体，形成有利储层；同时在万安盆地中部和东南部、曾母盆地中部、北部和北康盆地西南部，发育碳酸盐岩储层，主要产气[15]；文莱—沙巴盆地中—上中新统砂岩为主要产油层[16]。

4.3 3套生储盖组合

南沙海域新生界主要发育3套生储盖组合：一是滨浅海相碳酸盐岩生储盖组合，即滨浅海相泥页岩—台地相（生物礁相）碳酸盐岩—海相泥灰岩[17]；二是海陆过渡相碎屑岩生储盖组合，即湖泊相、海岸湖沼相泥页岩、煤—三角洲相砂岩—前三角洲相、滨浅海相泥岩；三是海相碎屑岩生储盖组合，即滨浅海相、湖泊相煤系泥岩—滨浅海相砂岩—浅海、半深海相泥岩。此外，也发育上生下储组合，即近岸湖沼相、海湾相泥岩—前古近系基岩—三角洲相和湖沼相、海湾相泥岩。

4.4 圈闭类型多样

南沙海域圈闭类型十分丰富，既有以构造作用为主形成的构造圈闭，又有以地层因素为主形成的地层圈闭[18-19]，也有构造、地层因素共同作用形成的复合圈闭（图8）。

构造圈闭有滚动背斜、披覆背斜、断背斜、断块和断鼻等，地层圈闭有生物礁隆、碳酸盐岩隆、古潜山、地层尖灭、三角洲砂体、浊积砂体和不整合圈闭等，构造—地层圈闭主要有断块—生物礁隆、断块—碳酸盐岩隆、古潜山—披覆背斜带等。目前，已发现的油气田和含油气构造的圈闭类型有滚动背斜、披覆背斜、断背斜、断块、生物礁隆、碳酸盐岩隆、浊积砂体等。其中，生物礁隆、碳酸盐岩隆等地层圈闭主要发育于曾母盆地南康台地[20]、万安盆地；背斜、断背斜等构造圈闭主要分布于万安盆地[21]、沙巴—文莱盆地陆棚和曾母盆地巴林坚地区；构造—地层、地层—构造等复合圈闭则见于曾母盆地的中带、文莱—沙巴盆地的内带（包括深水扇地层—构造圈闭）以及礼乐盆地和北巴拉望盆地[22]，大体具有内带以地层圈闭为主、外带则以构造圈闭为主的特征。

5 油气资源分布

5.1 大中型油气田分布

图8 南沙海域已发现油气田圈闭类型分带分区图

截至2014年6月，南沙海域主要盆地已发现油田41个、气田157个、油气田158个，合计356个。按地质储量大于1000×104t油当量统计，其中大中型油田18个、气田56个、油气田79个，合计153个。按盆地统计，油田、气田、油气田及其油气储量主要集中于曾母盆地、文莱—沙巴盆地，其次为万安盆地、北巴拉望盆地。

南沙海域大中型油气田分布特点表现为“外带富砂岩油气藏、内带富碳酸盐岩气藏”，或“外带以砂岩油气藏为主、内带以碳酸盐岩气藏为主”。受烃源岩成熟演化控制，大中型油气田在平面上呈“下外带富油、内带富气”的半环带状分布（图9）。外环砂岩油气带包括万安盆地西北断阶带、西部坳陷和西南斜坡，曾母盆地东巴林坚坳陷，文莱—沙巴盆地陆架区以及巴拉望盆地浅水外侧，以油藏、油气藏为主；内环碳酸盐岩气带包括万安盆地中部坳陷，曾母盆地南康台地、西部斜坡和文莱—沙巴盆地、巴拉望盆地深水内侧，以气藏为主[2]。

南沙海域油气分布不仅在纵向上具有分层性，而且在横向上具有分段性。根据已发现大中型油气田地质储量统计，南沙主要盆地油气集中分布在曾母和文莱—沙巴两个盆地（图9），这与北西向的廷贾断层、巴拉巴克断层的分隔性有关。在东西方向上，不仅储盖组合分布有差异，构造样式有不同，而且油气产出的相态也有不同。其中，最值得关注的是廷贾断层，其东侧文莱—沙巴盆地以三角洲沉积为主，富油；西侧曾母盆地以碳酸盐台地或生物礁沉积为主，富气。

5.2 油气资源潜力

根据南沙海域主要盆地的勘探程度、最新收集的大量分析化验资料，以及近年来综合地质最新研究成果与认识，应用盆地模拟法、油气田规模序列法、规模概率分布法、勘探效率分析法、地质—统计模型综合法、面积丰度类比法等6种方法分别计算了油气资源量，并采用对数正态概率法获得各盆地油气资源综合评价结果。南沙海域主要盆地累计石油地质资源量为 201×108t，天然气地质资源量为 32．4×1012m3；其中，传统疆域内石油地质资源量为116×108t，天然气地质资源量为26．3×1012m3。从资源分布的盆地来看，传统疆域内石油地质资源主要分布于文莱—沙巴盆地、曾母盆地、万安盆地；天然气地质资源主要集中于曾母盆地，其次分布于万安盆地、礼乐盆地、文莱—沙巴盆地、北康盆地、南薇西盆地。从资源分布的深度（h）来看，传统疆域内石油地质资源量主要分布于中深层（2000m≤h＜3500m）、浅层（h＜2000m），占比分别为62．9%、27．0%，深层（3500m≤h＜4500m）、超深层（h≥4500m）相对较少；天然气地质资源量也主要分布于中深层、浅层，占比分别为57．7%、33．0%。

图9 南沙海域大中型油气田分布图

6 结语

南海是中国的核心利益，南沙则是南海核心利益的本质所在。然而目前中国在南沙海域尚无一口钻井，因此开展南沙海域主要盆地油气地质特征与资源潜力研究，可以为国家编制南沙油气勘探开发规划、制定相关政策、开展共同开发或划界谈判乃至自营开发等提供技术支持，对于维护中国领土完整，保障国家权益具有重大的现实意义。南沙海域主要沉积盆地油气地质条件优越，资源潜力巨大，可以成为中国重要的油气资源接替区。

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