Identification of lithologic traps in block N of Bonaparte Basin, Australia
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摘要: 澳大利亚N区块是海上勘探区块，钻探成本高，存在一定的勘探风险，尽可能地降低风险和找寻可能存在的最大圈闭资源规模，成为勘探的重点和难点。为此，在澳大利亚N区块开展了构造和岩性等多种类型圈闭的识别评价。在构造圈闭落实的情况下，利用澳大利亚N区块二维、三维地震资料，在高精度层序地层格架下，结合物源方向、古地貌和沉积体系空间配置关系分析，建立了岩性圈闭发育模式。通过目标层位的地震叠后属性、叠前同时反演等综合分析，采用纵横波速度比（Vp/Vs）等地震属性预测了岩性圈闭的分布特点及含油气性。在上述工作基础上，开展了岩性圈闭的油气成藏条件研究和圈闭资源量估算，扩大了澳大利亚N区块的资源规模，使其具备了一定的勘探价值。Abstract: The Block N in the Bonaparte Basin of Australia is an offshore exploration target with high drilling cost and exploration risk. The way to reduce the exploration risk as much as possible remains with the discovery of large traps. Therefore, the identification and evaluation of structural and lithologic traps have become a very important task. Based on the high-precision sequence stratigraphic framework established with 2D and 3D seismic data collected from the block, combined with the analysis of provenance directions, paleogeomorphology and spatial distribution of depositional systems, a depositional model for the lithologic traps is established in this paper. Through comprehensive study of post-stack attributes and pre-stack simultaneous inversion of the target horizon, the distribution patterns and oil-gas potential of the lithologic traps are predicted and evaluated using the seismic attributes such as P-wave velocity ratio (Vp/ Vs) etc. On the basis of the above work, we carried out the research again on the hydrocarbon accumulation conditions of the lithologic traps and the assessment of resource potentials. The resource scale of the block is substantially increased, which proves that the block is valuable for further exploration.
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断裂系统是指在一定区域构造应力场内形成的各种不同性质的断裂（断层）组合，是沉积盆地内最为常见的构造样式之一，也是沉积盆地构造研究的核心[1-5]。它们的空间排布、相互交切关系，以及断层的力学机制和位移等信息具有密切的成因关系，反映统一的运动学和动力学规律。盆地内地层的沉积、烃源岩的分布、圈闭的形成及油气藏的演化等都与断层的分布和活动密切相关[6-10]，同时，断裂也控制着盆地的结构和演化。因此，断裂系统研究对于解决东海陆架盆地南部中生代的基础地质问题、深化油气勘探都具有重要的意义。
鉴于此，本文利用最新处理的二维地震资料，对东海陆架盆地南部中生代断裂体系进行了精确、立体的刻画和描述，并在对断裂系统与盆地结构等方面分析的基础上，探讨盆地构造演化的过程，重塑盆地的发育演化历史。
1. 区域地质概况
东海陆架盆地位于欧亚板块东南缘，处于华南板块之上，西邻浙闽隆起带，东至钓鱼岛隆褶带（图1），东西宽约200～300 km，南北长约1 500 km，面积26.7万km2，海水深度50～200 m。
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图 1 东海陆架盆地区域构造及研究区位置Figure 1. Regional tectonic map showing the location of the East China Sea Shelf Basin东海陆架盆地是在元古界、古生界复杂基底上发生、发展形成的中、新生代叠合含油气盆地，钻井揭示的东海陆架盆地沉积地层由老到新为侏罗系、白垩系、古新统、始新统、渐新统、中新统、上新统和第四系（表1）[11-17]。
根据地震反射结构特征和钻井相关的资料，通过海陆对比分析，划分出6个地震反射界面（Tg、T60、T50、T40、T30和T20），对应6个不整合面，其中全区性构造运动为基隆运动、渔山运动、雁荡运动、瓯江运动、玉泉运动和龙井运动。通过海域地震资料解释、钻井资料分析及对比，海—陆中生代的主要构造运动期次基本可以对比，其中基隆运动大致相当于印支运动，渔山运动和燕山运动中期相吻合，而雁荡运动则基本处于燕山运动末期，新生代的瓯江运动相当于喜山运动一幕，玉泉运动相当于喜山运动二幕，龙井运动则为喜山运动三幕。
2. 断裂体系特征
东海陆架盆地南部中生界的断裂系统主体以NE-NNE走向为主，与盆地二级构造单元的展布格局基本一致，局部区带发育NW走向断裂，其延展长度长短不一，既有绵延达200 km的断裂带，也有仅数千米的小断层，平均长度约为50 km，西部的断裂比东部更发育，主要断裂要素见表2。
表 2 东海陆架盆地南部中生界主要断裂要素Table 2. Essential factors of main faults of the Southern East China Sea Shelf Basin断裂名称 断裂性质 垂直断距/m 断裂产状 延伸长度/km 断开层位 T50 T60 Tg 走向 倾向 F2 正断层 1 000～5 000 300～6 000 北东 北西 160 Tg-T50 F1-4 正断层 1 000～3 000 1 000～5 000 北北东 北西 75 Tg-T50 F1-3 正断层 1 000～3 000 1 000～5 000 北东 北西 38 Tg-T50 F1-2 正断层 1 000～3 000 500～5 000 北北东 北西 62 Tg-T50 F1-1 正断层 500～2 000 1 000～3 000 北北东 北西 150 Tg-T50 F3 正断层 500～1 500 1 000～2 500 100～3 000 北北东 北西 250 Tg-T50 2.1 断裂分布特征
东海陆架盆地南部中生界性质多数为张性断裂，表现为正断裂，NE至NNE向断裂数量多，规模大，分布范围广，是盆地内的主控断裂。从中生界顶界断裂平面展布特征看（图2），中生界断裂具有东西分带的特征，西部断裂发育，以NE-NNE向为主；中部断裂较发育，以NE向为主，同时发育NEE、NW向断裂；而东部断裂不发育。断裂从时间上表现为从西向东由老到新，发育在不同的地层中。
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图 2 东海陆架盆地南部中生界断裂的平面及剖面特征Figure 2. The map and cross sections of Mesozoic fault systems in the southern East China Sea Shelf Basin垂向特征上，在同一构造单元的上下不同反射层内，断层的分布存在很好的一致性和协调性，表现为断层的走向、倾向及平面组合方式等都具有很好的相似性。断层在平面上的组合形式常见有平行排列的迭瓦状，斜列分布的雁列式，多种形态组合的树枝状等。
2.2 断裂系统划分
中生界断裂一般发育在凹凸相间处、构造带及局部构造围区及地层转折部位，根据断裂的分布特征及规模，可将断裂分为2大类，即控凹控凸断裂和控制局部构造断裂（图2）。
2.2.1 控凹控凸断裂
这组断裂发育于凹凸相间部位，走向为NE-NNE向，并在全区分布，延伸长，具明显的方向性，断裂规模大，起控制或分割二级构造单元的作用。如F1断裂，由南部NNE向、中部NE向和北部NNE向几条雁列式排列的大断裂组成的断裂带，延伸长度逾325 km，断距近3 000 m（图2a-e）；F3断裂总体呈NE走向，延伸长度达250 km，断距近2 000 m（图2g）；F2断裂呈NE走向，延伸长度逾160 km，断距近4 000 m（图2b）。F1、F2和F3断裂对中生界的形态和结构都具有控制作用。
2.2.2 控制局部构造断裂
主要形成于燕山—喜山期，通常发育于局部构造的陡翼，对局部构造的发生、发展有明显的控制作用。延伸长度具有一定的方向性，主要发育在凹陷内部。如F4断裂，总体呈NE-NEE走向，延伸长度达87 km，是控制凹陷内局部构造的主要断裂（图2h）；F5断裂，总体呈NW走向，延伸长度达33 km，是控制凸起上局部构造的断裂（图2i）。
2.3 断裂构造样式
东海陆架盆地南部中生界在演化过程中受多期构造变形的叠加影响，形成多种构造样式[18-19]，根据不同构造应力可划分为伸展构造、挤压构造、走滑构造及反转构造，按断裂组合样式又进一步划分为半地堑、地堑、挤压背斜、断背斜、花状构造等（表3）。
伸展构造样式主要发育于断陷期盆地内，在凹陷内形成了一系列半地堑、地堑和由正断层不均匀升降引起的掀斜断块构造。挤压型构造样式主要形成于侏罗纪末期和白垩纪末期挤压应力场环境，在凹陷内发育挤压背斜和断背斜。走滑构造样式中负花状构造主要发育于凸起上；而在侏罗纪末期和白垩纪末期挤压应力场环境下形成的正反转构造则发育在凹陷内。
2.4 断裂活动性
断层生长指数可以反映同生断层两盘相对活动的速度大小及时代。根据沉积补偿原理，认为同一时代地层在断层两盘上的差异能够定量地反映该断层的发生和发展过程[20-22]。生长指数（IG）计算公式：IG=(Hh−Hf)/Hf
其中，Hh 为上盘地层厚度，Hf为下盘地层厚度。
选择2条NE向控凹断层F1、F3和1条NW向断层F4，计算其生长指数，并对其活动性进行分析。从断层生长指数的变化可以看出（图3），F1和F3断裂在白垩纪强烈活动，并剥蚀了部分侏罗纪的下盘地层，到古新世活动性减弱，始新世—渐新世再次减弱或几乎不活动；F4断裂有两个变化最明显的构造活动时期，第一次是白垩纪的裂陷活动，造成侏罗系的下盘有强烈的剥蚀；第二次是古新世的南北方向最强烈拉张的时期，始新世—渐新世明显减弱。
2.5 断裂活动期次
通过对地震解释剖面中中生界断裂与地层切割关系的分析，认为其形成时期可分为燕山期和喜山期。
由图2中的剖面可见，侏罗纪没有发生明显的断裂作用，而白垩系的发育及其沉积厚度主要受燕山期断裂控制，燕山期断裂以拉张为主，是区内裂陷、坳陷的主控断裂，也是形成凹陷和凸起的主要断裂。白垩系沉积后，主要受喜山期断裂控制，喜山期断裂除部分为燕山期继承性断裂外，大部分是新的活动断裂，在拉张应力作用下，沉积中心向东南倾斜的幅度增大，但对区内大的沉积构造格局影响不大，区内新生代沉积主要是受控于区域沉降幅度的变化。
3. 断裂对中生界构造与沉积的控制作用
由于东海陆架盆地岩层主要呈刚性，运用层长守恒法则绘制平衡剖面，即假定地层在变形前后的真厚度不变，并且岩层在变形后的长度和初始沉积时的长度是相同的[23]。使用该方法选取横穿研究区内各凹陷的地震测线AA′制作平衡剖面（图4）。
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侏罗纪时期，伊泽奈崎板块开始以低角度向欧亚大陆板块俯冲，受此俯冲作用的影响，东海陆架盆地东缘基底地层遭受挤压作用开始发育低隆起，并遭受剥蚀，在隆起带后缘产生拗陷作用，形成沉降带，接受侏罗纪沉积。由图4可见，在侏罗纪，西部的瓯江断陷带尚未形成，雁荡低凸起带与其西部的浙闽隆起带应该为一个整体，为古剥蚀区，也是东海陆架盆地的主要物源区。大量的碎屑物质从盆地西部注入，盆地开始持续沉降。闽江斜坡带和基隆凹陷带为一整体，沉积中心位于基隆凹陷带，最大厚度近2 000 m，但其中间厚两边薄的地层变化规律反应了其具有拗陷型的结构特征，盆地内部没有发生明显的断裂作用，也没有明显的岩浆活动，沉积充填断裂控制不明显，沉积层序向两侧超覆。到侏罗纪末期，由于受到燕山运动Ⅰ幕影响，构造活动强烈，盆地整体开始抬升，导致侏罗纪地层被大量的剥蚀。此外，雁荡低凸起带也开始慢慢发育，形成一个水下低凸起。
白垩纪时期，太平洋板块向北西方向俯冲的速度和角度增大，受太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲后撤作用的影响，位于陆缘隆起带后侧的东海陆架盆地区受到拉张作用影响，产生伸展变形，形成地堑、半地堑构造组合，控制白垩纪沉积，并伴有局部的岩浆侵入。由图4可见，白垩纪时期，瓯江断陷带为四条雁列式断层控制的东断西超的半地堑结构，表现为四个小型箕状断陷组成的复式断陷，主边界断层表现为上陡下缓的剖面形态，其向下延伸可能拆离到壳幔间的薄弱层内，表现出张扭性的特点。闽江斜坡带和基隆凹陷带在剖面上表现为一种近似箕状断陷的构造样式，地层向西逐渐减薄，超覆特征明显，向东则逐渐加厚。白垩纪地层沉积之后，研究区可能经历短暂的隆升剥蚀，在闽江斜坡带和雁荡低凸起带古近系底界面可见下伏地层削截的现象。
4. 中生代盆地结构特征
中生界构造层在东海陆架盆地南部几乎都有分布，由两个亚构造层组成，即侏罗系亚构造层和白垩系亚构造层。受上述断裂体系的控制，中生界构造层在平面上呈现NE向展布，具有“东西分带”的结构特征，在剖面上表现为由坳陷向断陷的发展，呈现“三凹两凸”的构造格局，自西向东分别为瓯江断陷带、雁荡低凸起带、闽江斜坡带、台北转折带和基隆凹陷带（图5）。从横穿研究区内各凹陷的地震测线AA′和BB′可以看出（图6），各构造单元的结构存在明显差异。
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图 5 东海陆架盆地南部中生界构造区划图Figure 5. Mesozoic tectonic division of the Southern East China Sea Shelf Basin![]()
4.1 瓯江断陷带
瓯江断陷带受F1-1、F1-2、F1-3、F1-4雁列式排列的西倾正断层控制，为东断西超的箕状断陷。凹陷内主要为白垩系亚构造层，断裂较发育，总体呈NE走向，倾向NW。根据凹陷内发育的F2-1和F2-2断裂，可进一步划分为东西2个次凹（图6）。
4.2 雁荡低凸起带
该构造带主要由呈雁列式排列的3个古凸起所组成，位于F1-1、F1-2、F1-3、F1-4断裂的上升盘，呈NE条带状展布，从西往东呈一斜坡。凸起上北部主要为白垩系亚构造层，南部为白垩系亚构造层和侏罗系亚构造层（图6），该构造带中生界断裂较少，总体呈NE、NEE走向。
4.3 闽江斜坡带
该构造带呈NE走向，从西往东呈一斜坡，由白垩系亚构造层和侏罗系亚构造层组成。从剖面上看（图6），凹陷最深处位于东侧F3断裂的下盘，但F3断裂对中生界基本没有控制作用。凹陷内部出现火成岩，主要形成于燕山晚期和喜山期，发育在北部。中生界断裂较发育，总体呈NE、NEE和NNE走向。
4.4 台北转折带
该构造带位于F3断裂的上升盘，呈NE向展布，从西往东呈一斜坡，由白垩系亚构造层和侏罗系亚构造层组成（图6）。凸起上火成岩较发育，主要为喜山晚期的中基性—基性侵入岩。中生界断裂不发育，总体呈NE、NEE和NNE走向。
4.5 基隆凹陷带
位于东海陆架盆地南部的东侧，呈NE走向，由白垩系亚构造层和侏罗系亚构造层组成。西侧与台北转折带以斜坡过渡接触，为中生界的沉积中心。该构造带断裂不发育，主要以伸展构造样式为主。
5. 结论
（1）东海陆架盆地南部中生界断裂系统十分发育，具有多期活动的特点，在平面上断裂主要走向为NE-NNE，与盆地三级构造单元的展布格局基本一致。根据断裂的分布特征，可分为控凹控凸断裂和控制局部构造断裂；断层在平面上的组合形式常见有平行排列的迭瓦状，斜列分布的雁列式，多种形态组合的树枝状等。
（2）NE和NNE向断裂体系的发育控制了中生界盆地的“东西分带”结构特征，呈现“三凹两凸”的构造格局，自西向东分别为瓯江断陷带、雁荡低凸起带、闽江斜坡带、台北转折带和基隆凹陷带。
（3）侏罗纪时期，盆地内部没有发生明显的断裂作用，也没有明显的岩浆活动，沉积充填断裂控制不明显；白垩纪时期，控坳断裂开始发育，控制白垩纪沉积，并伴有局部的岩浆侵入。
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图 2 S1井层序地层格架及沉积相精细解剖
Figure 2. Stratigraphic framework and sedimentary facies of well S1
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图 3 N区块Cleia组底界古地貌图
Figure 3. Paleogeomorphologic map of the bottom boundary of Cleia Formation for Block N
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图 5 N区块内三维区的Cleia组沉积体系分析
a. 古地貌, b. 均方根振幅属性, c. 地震相分布, d. 沉积体系平面展布。
Figure 5. Sedimentary system analysis of Cleia Formation for the 3D area of N block
a. paleogeomorphology, b. root mean square amplitude attribute, c. seismic facies distribution, d. plane distribution of sedimentary system.
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图 7 过Cleia组岩性圈闭的地震剖面
a. 联络测线方向, b. 主测线方向。
Figure 7. Seismic profile passing through lithologic trap of Cleia Formation
a. direction of crossline, b. direction of main line.
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图 8 Cleia组岩性圈闭厚度图（a）和最大负振幅地震属性图（b）
Figure 8. Lithologic trap in the Cleia Formation
a. thickness map, b. maximum negative amplitude seismic attribute map.
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图 9 Cleia组岩石物理参数交会分析
Figure 9. Intersection analysis of petrophysical parameters of the Cleia Formation
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图 10 虚拟井井震标定
a. 虚拟井纵波曲线，b. 合成记录标定剖面。
Figure 10. Well seismic calibration of virtual well
a. P-wave curve, b. synthetic record calibration section.
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图 11 横波预测
a. 拟合横波与实测横波的对比，b. 横波与纵波的拟合关系式。
Figure 11. S-wave prediction
a. comparison between simulated S-wave and measured S-wave, b. fitting relationship between S-wave and P-wave.
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图 12 Cleia组岩性圈闭储层预测结果
a. Vp/Vs属性剖面图，b. Vp/Vs属性平面图。
Figure 12. Prediction results of lithologic trap reservoir in Cleia Formation
a. Vp/Vs attribute section, b. Vp/Vs attribute plane.
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图 13 Cleia组岩性圈闭AVO流体因子含油气性预测结果
Figure 13. Prediction results of AVO fluid factor of lithologic trap in the Cleia Formation
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图 14 N区块Cleia组岩性圈闭地质剖面
Figure 14. A geological section of the lithologic trap of Cleia Formation in Block N
表 1 Cleia组岩石物理参数统计表
Table 1 Statistical table of petrophysical parameters of Cleia Formation
岩性 纵横波速度比Vp/Vs 泊松比 纵波阻抗/（m·s−1·g·cm−3） 横波阻抗/（m·s−1·g·cm−3） 密度/（g·cm−3） 泥岩 1.75～1.9 0.26～0.31 9300～11000 4800～5700 2.55～2.71 水砂 1.6～1.7 0.18～0.22 10700～11100 6400～6700 2.58～2.65 气砂 1.5～1.6 0.12～0.17 10000～10500 6400～6700 2.48～2.55 
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