近年来，在琼东南盆地中央坳陷带的松南—宝岛凹陷接连有多个油气发现，在乐东—陵水凹陷更是取得了天然气的重大突破^[1-2]，这充分说明琼东南盆地中央坳陷带具有较大的勘探潜力。长昌凹陷是琼东南盆地中央坳陷带极具油气勘探潜力但研究与勘探程度仍相对较低的崭新领域之一[3−4]，截至2016年，该凹陷仅有1口钻井，未见油气显示，地质资料匮乏。三亚组是其中重要的储层段，被称为琼东南盆地的“钻石组合”，也是沉积与成岩研究的重点^[5-7]，但是前人研究多集中于中央坳陷带的其他4个凹陷，关于长昌凹陷三亚组的区域沉积相编图却是一个空白，深水区优质储层的识别也一直是国内外研究的难点，系统查明长昌凹陷三亚组的沉积充填特征对于进一步落实勘探前景和明确勘探方向均具有极其重要的理论和实践价值。充分利用研究区的钻井、古生物、重矿物和地震资料，并结合邻区资料进行综合对比与分析，编制琼东南盆地长昌凹陷三亚组的区域沉积相图，以期为下一步的勘探打下基础。

琼东南盆地位于海南岛东南，西沙群岛的北部，莺歌海盆地位于其西部，中间以① 号断层分隔，其东部是神狐隆起，北为海南岛，南临永乐隆起。海域面积约为6万km²，盆地面积约为4.5万km²。前人研究表明，琼东南盆地是一个新生代陆缘拉张型含油气盆地，其基底为前古近系^[8-10]（图 1）。

图 1

Fig. 1

下载eps/tif图 图 1 琼东南盆地构造区划及长昌凹陷位置 Fig. 1 Tectonic units of Qiongdongnan Basin and location of Changchang Sag

琼东南盆地具有“南北分带”的构造特征^[11-12]，可划分为4个一级构造单元，即北部坳陷带、北部隆起带、中央坳陷带和南部隆起带。长昌凹陷位于中央坳陷东部，西与宝岛凹陷相邻，北部为神狐隆起，南部为南部隆起，整体呈近EW向展布，总面积约为1万km²，现今水深为500~2 500 m，凹陷及周缘共部署三维地震资料5 400 km²，二维地震测线12 000 km。长昌凹陷的古构造面貌主要受控于NW，NE和NWW向3组基底断裂的活动，形成了一系列断坳、断隆和断块等构造样式组合。根据断裂类型、走向及分布位置等，前人将长昌凹陷划分为3个大的断裂体系：西部右行张扭走滑断裂体系、东部伸展断裂体系及早—中中新世浅层小断裂体系^[13]。凹陷内充填了巨厚的古近系—新近系，钻井揭示的地层从上到下有第四系乐东组，上新统莺歌海组，中新统黄流组、梅山组和三亚组，渐新统陵水组和崖城组（图 2），且埋藏较深，其中古近系厚度最厚超过8 000 m，新近系一般大于3 000 m，最厚超过6 000 m^[14-19]。

图 2

Fig. 2

下载eps/tif图 图 2 长昌凹陷新生代沉积充填序列、层序地层单元与幕式构造演化 Fig. 2 Cenozoic sedimentary sequences, sequence stratigraphic units and episodic tectonism of Changchang Sag

根据钻井岩性组合类型、沉积构造、古生物、重矿物、测井相和地震相分析，琼东南盆地长昌凹陷三亚组可识别出滨海、浅海、半深海、三角洲、海底扇等沉积相类型。

长昌凹陷内仅有1口钻井（A井）揭示了三亚组，为了研究及对比方便，选取了神狐隆起上的B井和松南低凸起上的C井进行对比研究。

A井三亚组岩性单一，二段是大套灰色泥岩夹泥质粉砂岩，一段是大套灰色泥岩。从岩性以及古生物（钙质超微、有孔虫等）资料可看出主体是浅海相的沉积，所夹泥质粉砂岩为海底扇沉积，砂岩累计厚度为23.5 m，最大单层厚度为21 m，砂地比为8%，储层不发育（图 3）。从R_t曲线上看，曲线较为平直，与大套泥岩对应，显示整体为低能环境，而GR曲线齿化，在三亚组二段有2个漏斗形，三亚组一段有1个漏斗形，反映垂向上有3个反粒序水退层系，表明水流能量增强和物源供应相对丰富。

图 3

Fig. 3

下载eps/tif图 图 3 长昌凹陷A井三亚组综合解释 Fig. 3 Comprehensive interpretation of Sanya Formation for well A in Changchang Sag

神狐隆起上的B井所使用的是珠江口盆地的地层名称，与三亚组大体对应的是珠江组。珠江组一段上部为粉—细砂岩，下部为泥质细砂岩与泥岩、泥质粉砂岩互层，珠江组二段为细砂岩、泥质细砂岩夹泥岩，底部为灰质细砂岩，整体为三角洲—滨海的沉积环境，物源来自神狐隆起。

松南低凸起上的C井三亚组一段缺失，二段是灰色泥岩、粉砂岩、细砂岩不等厚互层，整体是海底扇扇中沉积，是水道和深海泥夹席状砂的互层，砂岩累计厚度为75.5 m，细砂岩厚度为38 m，最大单层厚度为10 m，粉砂岩厚度为37.5 m，最大单层厚度为5 m，合计砂地比为57%，储层发育。

按照地震反射特征的差异，长昌凹陷三亚组可划分为6种地震相（图 4）。

图 4

Fig. 4

下载eps/tif图 图 4 长昌凹陷三亚组地震相 Fig. 4 Seismic facies of Sanya Formation in Changchang Sag

中强振幅中低频连续亚平行丘状相（Ⅰ）。发育在长昌凹陷的中心最低部位，指示海底扇。地震剖面上呈中强振幅连续中低频，亚平行或波状反射，底部平缓，垂直水流方向，呈丘状反射。

中强振幅中频亚平行板状相（Ⅱ）。发育在开阔的海岸地区，指示滨海与广海连通，明显受波浪和海岸流作用。地震剖面上呈中强振幅中频、亚平行或波状反射，反映水体有一定的动荡。

中强振幅中高频连续平行席状相（Ⅲ）。发育在陆架部位，指示浅海。地震反射呈中高频、中强振幅、连续平行反射，反映较稳定水体沉积环境，典型钻井有A井。

中弱振幅中高频连续前积相（Ⅳ）。发育在滨浅海地区，指示三角洲，较为宽缓地带。地震剖面上呈前积或斜交反射，反映沉积物经过一定搬运距离推进到水体中，坡度较大，暂无钻井揭示。中弱振幅中低频连续平行席状相（Ⅴ）。发育在盆地中央坳陷地区，指示半深海。地震反射呈中低频、中弱振幅、连续平行反射，反映稳定水体沉积环境，粒度较细，并伴生有多边形断层，暂无钻井揭示。

强振幅中频半连续亚平行楔状相（Ⅵ）。发育在凹陷三维地震区的北部与南部隆起的斜坡上，整体呈U，V字形下凹结构。内部地震相与周围有较明显差异，并且有强振幅边界，反映出水道对下伏地层的侵蚀切割作用，暂无钻井揭示。

三亚组沉积期，琼东南盆地经历了由裂陷期到坳陷期的转变，表现形式为断裂活动减弱或者终止。随着构造体制的改变、沉积与沉降活动的变化，三亚组的沉积格局也发生了转变，琼东南盆地的分隔性减弱，形成大一统的中央坳陷群，由裂陷期的盆外四大物源体系加盆内的凸起、局部物源同时提供物源，并且由于盆外缺乏大江大河，盆内物源显得更加突出，以近源沉积为主，后期转变为盆内凸起沉入水下，以盆外四大物源为主的远源沉积，形成了与地形地貌相统一的滨海—浅海—半深海沉积格局。

研究表明，三亚组沉积期处于上渐新阶以来以外浅海—半深海为背景的低幅缓慢变化期（渐变期）。自渐新统至第四系，浮游有孔虫比例总体保持在90%以上，同时底栖有孔虫以标志陆架—半深海环境的Heterolepa-Uvigerina组合大量发育为特征，表明该时期的古水深呈现以外浅海—半深海为背景的渐变式变化。浮游有孔虫比例与有孔虫丰度（高丰度背景下）变化在该时期表现为明显的同步性，也证实了深水（外浅海—半深海）的沉积背景，同时两者数值上的变化与琼东南盆地浅水区海平面的变化规律一致，说明该构造区有孔虫丰度的增减及组合面貌的改变与古水深的变化有关。

物源体系分析是沉积盆地研究的重要内容之一，也是沉积相研究的基础^[20]。琼东南盆地所处地理和构造位置及周缘古水系分布控制其物源体系，分析认为，盆地主要有四大物源体系，即海南岛、南部隆起、越南及神狐隆起物源体系。通过文献调研^[21-26]可知，海南岛东南部母岩以花岗岩为主，强烈的风化作用产生钛铁矿−锆石型重矿物组合，以锆石、电气石、白钛矿及黄铁矿为主，次为磁铁矿、榍石、独居石和红柱石等。琼东南盆地西部的莺西物源和红河物源，母岩中沉积岩分布较广，以高级变质岩为主，推测重矿物组合应以高含量磁铁矿、石榴石及低含量锆石为主要特征。神狐隆起及南部隆起区由于缺乏钻井，长期以来关于其沉积环境和物源等方面的认识有限。三亚组沉积期，海南岛及越南物源影响不到长昌凹陷，南部隆起没入水下，在其上发育有大套的三亚组，且有小洼陷分隔，不会形成大型的物源注入。神狐隆起相对于南部隆起地势更高，更能够提供物源。A井位于神狐隆起向长昌凹陷过渡的二台阶上，其重矿物体积分数大于10%的有黄铁矿、白钛矿、赤褐铁矿、锆石，反映物源为神狐隆起。

在长昌凹陷三维地震区北部，通过任意线可见到地层下切，展示了北部物源向凹陷推进的通道，也就是海底扇的物源通道（图 5）。再向北，神狐隆起上，三亚组一段和二段都存在明显的三角洲前积反射特征，显示有大型三角洲的存在，这样就自北向南构成了一个完整的源—坡—沟—扇体系^[27]。综上所述，长昌凹陷三亚组沉积期的主体物源来自于北部神狐隆起，东部也有小型三角洲发育，南部对凹陷的中央部位没有物源贡献，可能会有局部物源充填于南部隆起的小洼陷中，但并不能推进很远。

图 5

Fig. 5

下载eps/tif图 图 5 长昌凹陷三维区北部地震剖面和均方根振幅属性 Fig. 5 Seismic section and RMS amplitude attribute of 3D seismic blocks in Changchang Sag

在地震均方根振幅属性分析中，数据高值、低值区与地震剖面强反射的匹配关系代表了富砂区及砂体发育趋势，因此在三维地震区通过振幅属性可以刻画砂体在平面上的展布^[28-29]。从图 5可以看出，三亚组一段的扇主体位于南部，是一个整体，而三亚组二段的扇主体位于北部，较为分散。由三亚组一段、二段海底扇的分布及沉积演化的规律也可以看出北部物源的重要性。

通过对三维地震区三亚组一段大型海底扇的精细刻画，发现其面积可达1 264 km²，厚度约为270 m，高点埋深为4 000 m，水深为2 400 m。同为海底扇沉积的C井三亚组二段平均孔隙度为28.6%，渗透率为4 103 mD，砂地比为57%，高于琼东南盆地北部浅水区的大多数钻井，显示出海底扇储层的孔渗优势，加上三亚组埋藏适中，是深水区难得的优质储层，相对于深部储层有明显的优势。三亚组大型海底扇的沉积模式如图 6所示。

图 6

Fig. 6

下载eps/tif图 图 6 长昌凹陷三亚组海底扇沉积模式 Fig. 6 Sedimentary model of submarine fan of Sanya Formation in Changchang Sag

琼东南盆地深水区有海底扇、峡谷水道和碳酸盐岩台地等3种储层。对于长昌凹陷来讲，峡谷水道远离物源且埋藏过浅，储层和成藏条件均欠佳，碳酸盐岩台地在南部隆起上并未得到证实，海底扇成为长昌凹陷最重要的储层。琼东南盆地深水区新近系海底扇平面上连片分布，成群成带；垂向上相互叠置，具有良好的油气成藏条件^[30]。由于海底扇位于凹陷的最深部位，与排烃中心距离近；其上覆为三亚组半深海相泥岩可以作为优质盖层，形成深水区难得的储盖组合；且有多条沟源大断层切穿烃源岩与海底扇，沟通了烃源岩与海底扇的油气运移通道。综上可知，与海底扇相关的有利目标具有近排烃中心、储盖组合良好、运移路径完备的三大成藏优势，是长昌凹陷下一步油气勘探获得突破最现实的领域。

通过对区域构造-沉积背景的分析，结合钻井、测井、地震、重矿物、古生物等资料，绘制了琼东南盆地长昌凹陷三亚组的沉积相图（图 7）。

图 7

Fig. 7

下载eps/tif图 图 7 琼东南盆地深水区东段三亚组沉积相 Fig. 7 Sedimentary facies of Sanya Formation in deepwater area of Qiongdongnan Basin

三亚组在构造体制和物源供应约束下的沉积背景类似，相序分布呈继承性有规律的变化，主体为滨海、浅海、三角洲、半深海、海底扇，半深海沿中央坳陷带轴向展布，松南、宝岛与长昌三大凹陷的半深海相形成一个统一的整体，向西与陵水凹陷相接，向东在长昌凹陷东部收敛过渡为浅海相。浅海与滨海在凹陷两侧呈镜像对称分布，浅海展布面积大，滨海在琼东南盆地北部连片分布，在南部隆起上围绕凸起或剥蚀区分布，在长昌凹陷北部神狐隆起及南部隆起分别识别出1个三角洲，北部神狐隆起上的三角洲分布面积大，物源供应充足，南部隆起上的三角洲分布面积小，物源供应少，北部物源起主导作用，在三亚组一段沉积期形成规模巨大的沿中央坳陷带展布的海底扇体系，三亚组二段沉积期物源供应减少，形成近物源分散型海底扇，并已被钻井证实。三亚组一段沉积期相对于三亚组二段沉积期半深海及浅海面积增大，滨海面积减小，反映了水体加深的过程，与此同时，整个琼东南盆地北部深水区东段的三角洲却更为发育，其深层次的影响因素值得进一步研究。

（1）首次编制了琼东南盆地长昌凹陷三亚组的区域沉积相图，共识别出滨海、浅海、三角洲、半深海、海底扇共5种沉积体系。在三亚组沉积期长昌凹陷是中国南海北部一个大型坳陷型海盆，以海相沉积为主，形成了与地形地貌相统一的滨海—浅海—半深海的沉积格局。

（2）大型海底扇发育是三亚组沉积的特色，海底扇形成受控于古地貌、物源输入等因素。三亚组大型海底扇是琼东南盆地长昌凹陷最重要的储集层，厚度大，物性好，其与构造叠合所形成的构造-岩性油气藏是长昌凹陷油气勘探获得突破最现实的领域。