摘要：综合利用重力、磁力、三维地震、海底地震和深水油气探井、南海大洋钻探井等资料，开展了陆缘地壳伸展薄化与白云深水区凹陷结构、构造及油气地质之间关系的研究。研究表明，深水区裂陷期经历了早期上地壳脆性伸展高角度断裂控制的箕状半地堑断陷、中期地壳脆韧性差异伸展低角度拆离断裂控制的宽深断陷、晚期以韧性地壳流变为主的碟形断坳盆地演化过程；受穿过地壳的大型拆离断裂控制而发育的宽深断陷是深水区盆地结构的重要特征。陆缘地壳强烈拆离薄化形成的白云凹陷宽深断陷为大型三角洲一湖相沉积体系和规模烃源岩的发育提供了可容空问；陆缘岩石圈薄化程度的差异导致了裂后拗陷期热沉降差异，进而控制了拗陷期陆架坡折带的发育和深水储集层沉积环境；岩石圈强烈薄化、幔源上升导致的高热流背景，使得深水区的储集层成岩作用、烃源岩成烃过程和油气成藏条件具有特殊性。
关键词：南海北部,珠江口盆地,白云凹陷,深水区,陆缘地壳,拆离断层,宽深断陷,陆架坡折带,油气地质
0引言
油气勘探经历了先陆地后海洋、先浅水后深水的发展，这不但是基于勘探工程技术的发展，也与基础地质和油气地质的认识程度有关。长期以来，人们对陆缘深水区盆地结构的认识主要来自易于获取资料的浅水陆架盆地。按照传统伸展模式，认为陆缘深水区盆地具有与陆内盆地和浅水区盆地相似的结构样式，即以高角度正断层控制的断陷盆地系为特征，深水盆地的油气地质特征与陆内和浅水盆地相似，浅水区的勘探模式可以用于指导深水区的勘探。然而，南海北部深水区珠江口盆地白云凹陷经过近10年的勘探实践和研究，在发现了一批油气藏的同时，也揭示出一系列与浅水区盆地迥异的特殊地质现象：①白云凹陷高角度控洼断裂并不明显，为何能形成又宽又深的断陷，属坳陷还是断陷长期存疑。②根据传统的伸展模式，断陷盆地形成及其力源机制应是多幕次，并且是迁移的；据此曾认为，南海北部新生代断陷盆地沉积具有从陆向洋逐渐迁移和变新的趋势，并推断陆内盆地的沉积始于古近纪早期，向洋逐渐变新，白云凹陷开始沉积的时间较晚，为始新世晚期。按照上述认识，尽管白云凹陷沉积巨厚，但应当缺少多数断陷主要烃源岩发育期的中下始新统文昌组；若如此，烃源潜力的评价结果就要大打折扣。但是近年的深水勘探已经钻遇了文昌组，表明传统模式存在问题。③地震解释结合重磁震联合反演，发现并证实了由几乎断穿地壳的大型低角度拆离断裂系控制的洼陷结构特征。白云凹陷的结晶地壳厚度很薄，仅几千米，地壳减薄与莫霍面(Moho面)上隆呈镜像关系，且下地壳伸展程度大于上地壳。明显不同于陆内和浅水区的盆地。地壳薄化程度以及与浅水区典型半地堑不一样的凹陷结构特征，意味着深水区的油气地质条件具有特殊性。④断陷期地壳薄化最为强烈的白云凹陷，在随后的拗陷期也出现了高于陆架浅水区正常断陷盆地的强烈热沉降，不但沉积了厚达6000m的地层，而且演化为持续的深水盆地，显现出受特殊的沉降机制控制。⑤深水钻探揭示了白云凹陷具有极高的地温梯度，表现出高地温梯度作用下的烃源岩生烃、砂岩储集层成岩作用和油气成藏等的特殊性。
在长期从事白云深水区的油气勘探研究中，笔者一直尝试认识这种深水盆地的油气地质特征，但过去的理解和认识明显受传统伸展结构模式的制约。基于伸展陆缘地壳拆离薄化新模式，本文试图探讨陆缘地壳伸展拆离薄化背景下的白云凹陷深水区油气地质特征，期望能对正在快速推进的南海深水油气勘探有所裨益。
1陆缘地壳强烈伸展拆离薄化作用与盆地结构
1．1伸展背景下的拆离断层
本研究中的拆离断层是指伸展背景下断面呈犁式或坡坪式，倾角为100～30。，水平断距两倍以上于垂直断距的正断层。针对挤压应力背景下叠瓦状逆冲断层的底板断层，最早由Pierce提出拆离断层(detachmentfault)，到20世纪80年代，才逐步形成伸展背景下拆离断层发育机制的认识，并成为岩石圈伸展薄化破裂理论的重要基础。
Wernicke通过对北美西部盆岭区伸展拆离断层的研究，提出了岩石圈伸展变形的简单剪切变形模式，与McKenzie的纯剪切伸展变形模式一起构成了岩石圈伸展变形理论的两种端元模式。Miller等提出拆离断层是上盘的脆性变形和下盘韧性变形之间的分界面，并认为伸展拆离断层初始都是以低角度(<30。)形成并活动的。Spencer发现伸展断层的去载作用所引起的均衡回跳会导致下盘发生旋转，这意味着拆离断层是由高角度正断层在伸展过程中上盘断块掀斜、多米诺式旋转的结果。之后，前人深入分析了岩石圈随深度、温度、压力、组分等的不同而呈现出的脆．韧性流变结构差异变化，提出了低角度正断层发育的滚动枢纽模式，认为拆离断层一旦形成，上盘伸展应变就会集中在拆离面上，并产生大规模、远距离的位移，而断层面之下的应变则表现为韧性伸展变形。
1．2地壳拆离薄化机制
经典的板块构造模型认为被动大陆边缘的伸展和破裂是一种深度均匀、瞬时的过程，可划分为同裂陷伸展和裂后热沉降两个阶段。这一模式认为陆缘深水区断陷盆地具有与陆内裂谷或浅水陆架区裂谷相似的地质结构和构造，断陷盆地之间的类比是指导深水区油气勘探行之有效的办法。然而，南海北部被动陆缘深水区白云凹陷的勘探实践表明，无论是地壳厚度、盆地结构、沉积充填、热流演化，还是油气的成烃成藏等方面都表现出与浅水陆架区裂谷盆地极大的不同。
大陆岩石圈的伸展破裂不是一个瞬时过程，而是经历了横向上从陆到洋，纵向上从地表到Moho面，最终到岩石圈底界破裂的序列变形过程。断层的发育也随着地壳岩石圈的薄化，从小型高角度的正断层，逐渐向下深切人中下地壳，发育演变为低角度的大型拆离断层。
研究发现白云凹陷是由位于南侧的一组断面北倾、倾角上陡下缓、断面延伸至Moho面附近的地壳深部拆离断裂系控制的断陷。一些典型剖面上显示为较复杂的坡．坪式交互的断层几何形态，主断层面往往发育多条次级的同向铲式断层，这些次级铲式断层呈扇形、“Y”形向下延伸，最终汇聚于主拆离面之上。拆离断层带构成了白云凹陷断陷期的南部边界，平面上总体呈近东西向展布，地震剖面上可追踪的延伸长度逾200km。与拆离断层带相伴生，其上盘的挠曲变形作用形成了大型滚动背斜，卷入了早期的断层。拆离断层滑距的水平分量最大超过40km，其与落差的比值最大可以达到5：1。在南海北部陆坡深水和超深水区，均普遍发育了这类拆离断层，如鹤山凹陷、荔湾凹陷、兴宁一靖海凹陷，以及琼东南盆地的深水区等。可以认为，白云凹陷巨大的水平位移分量是中下地壳发生强烈韧性伸展在凹陷结构中的表现，拆离断裂则构成了下地壳韧性流变、强烈伸展薄化与脆性上地壳差异变形的分界。
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