0.   引言

番禺低隆起位于珠江口盆地中央隆起带，处于陆架-陆坡转换区和隆起-凹陷的过渡部位，随着坡折带迁移，构造地貌和断裂发育特征、活动期次和强度等在不同时期表现不同。前人对番禺及其周边构造单元如恩平凹陷、白云凹陷和陆丰凹陷等的断裂特征和演变过程等方面已经进行了较多研究^[1-6]，揭示新生代发育NW向和NE向两组断裂，断裂活动性在裂陷期强烈，裂后期减弱；但亦有研究表明，不同构造带断裂活动期次有所差异，番禺周边构造带在裂后沉降期经历了构造复活，断层活动有所增强^[7]。但是对于番禺低隆起，由于其内部凸凹相间结构复杂，且隆起之上裂陷期地层分布范围局限，因此，以往的研究对其没有足够重视，尤其是断裂变形和演化方面的研究非常薄弱。断裂体系对油气成藏有重要控制作用^[8-9]。番禺低隆起新生代的断裂特征和演化，尤其是主干控洼断裂的展布和不同阶段的活动强度，不仅在很大程度上控制着残洼内是否有优质烃源岩发育，对该地区圈闭发育、油气运移和成藏期次等亦有重大影响。目前仅对番禺低隆起西北缘的番禺4洼进行了构造变形分析^{[7, 10]}，而专门针对番禺低隆起内部新生代断裂特征和演化期次的研究十分匮乏，这极大限制了油气勘探向隆起之上残洼等新领域的拓展。鉴于此，本文基于覆盖整个番禺低隆起及其邻区的三维地震资料，分析了番禺低隆起的结构特征、断裂展布和样式、活动期次、演化过程和动力机制，以及该区的油气成藏潜力。通过本文研究，以期深化对番禺低隆起构造变形特征的认识，为进行区域构造对比及下一步油气勘探提供依据。

1.   区域地质概况

珠江口盆地位于南海北部大陆边缘，整体呈NE向展布，自北向南由浅水陆架区过渡为深水陆坡区。盆地内部结构复杂，呈现“隆坳相间”的构造格局，其中，坳陷充填古近系文昌组—恩平组，而隆起大部分区域仅充填渐新统珠海组—第四系，坳陷和隆起内部又可划分多个次级构造单元（图1）。番禺低隆起位于盆地中部的中央隆起带，西为神狐-暗沙隆起，东为东沙隆起，南、北分别为白云凹陷和恩平凹陷^[11-12]。珠江口盆地自新生代以来，经历了包括晚白垩世—古新世神狐运动、古新世—始新世珠琼运动一幕、始新世—渐新世珠琼运动二幕、渐新世中期南海运动及中中新世—晚中新世东沙运动等在内的多期构造活动的叠加改造^[13-14]。受控于珠江口盆地的构造演化^[15-17]，番禺低隆起新生代以来经历了多期构造演化，整体分为断陷和拗陷两大演化阶段，形成了下断上拗、先陆后海的构造沉积响应特征^[18]。番禺低隆起自新近系以来处于三角洲、滨岸和陆棚环境，自下而上发育始新统文昌组、上始新统—下渐新统恩平组、上渐新统珠海组、下中新统珠江组、中中新统韩江组、上中新统粤海组、上新统万山组和第四系，主要含油气层位为珠江组、珠海组及粤海组（图2）。

图  1  番禺低隆起区域构造及地震测线位置

Figure  1.  Structural location of the Panyu Low Uplift and the seismic lines

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图  2  番禺低隆起新生代地层柱状图

Figure  2.  Cenozoic stratigraphic histogram of the Panyu Low Uplift

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2.   番禺低隆起断裂体系发育特征

番禺低隆起基底地貌图显示其内部结构并不均一，可划分为番禺15、番禺24、番禺27和番禺29四个洼陷。这些洼陷均呈现出近EW走向的狭长带状形态，且均为受北倾的边界主干断层控制的“南断北超”结构（图3）。4个洼陷中，番禺15洼和27洼的控洼断裂沿走向连续性较差，番禺24洼控洼断裂连续性较好。

图  3  番禺低隆起基底地貌

Figure  3.  Landform of the basement in the Panyu Low Uplift

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2.1   断裂平面展布特征

番禺低隆起新生代断裂的形成演化，受控于珠江口盆地多期成盆过程的改造。番禺地区的断裂体系表现为多期次和多方位的叠加，不同层系的断裂展布特征也存在差异。

在对三维地震资料解释的基础上，分别编制了番禺低隆起Tg、T80、T70三个层面的断裂系统图（图4）。根据断裂对研究区的洼陷结构和沉积作用的控制作用，将断裂级次划分为三级：一级断裂为番禺低隆起内部各洼陷的边界断裂，控制着洼陷沉积中心的展布；二级断裂位于洼陷内部，切割洼陷对其结构有明显改造，使其具多个沉积中心，这些断裂的差异活动导致洼陷沿走向具有分段性；三级断裂为对洼陷形态和沉积控制作用微弱的小规模断裂。3个层位的断裂系统图显示，一级断裂呈弧形弯曲，走向多为近EW或NWW向，倾向为N或NNE向；二级断裂的走向多为近EW或NEE向，三级断裂绝大部分为NW走向，少数为NE走向。这与周缘构造带如西江凹陷、陆丰凹陷等断裂的优势走向有较大不同。番禺地区不同层位断裂的发育特征也有所差异，由深到浅一级控洼断裂由连续变为分段；二级断裂在Tg和T80界面数量较多，T70界面断裂减少；三级断裂数量变化明显，T80界面三级断裂最为发育。断裂在不同界面的展布和发育特征表明：由深至浅，主干断裂的连续性发生破坏，部分断裂向上扩展过程中发生了消亡，而次级断裂随着裂陷作用的持续，不断增多。

图  4  番禺低隆起古近系不同层位断裂系统图

（a）Tg断裂系统图；（b）T80断裂系统图；（c）T70断裂系统图图中不同颜色代表各洼陷范围

Figure  4.  Fault system diagram of the Paleogene sequences in the Panyu Low Uplift

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2.2   断裂剖面变形特征

过番禺低隆起的地震剖面（图5）显示，番禺低隆起4个洼陷一级主干断裂均表现为铲式特征，在铲式断层的上盘，常发育典型的滚动背斜。主干断裂与浅层的次级断裂组合样式呈现多米诺式和“y”型似花状，其中多米诺式断裂组合常将洼陷分割，使其具有多个沉积中心，而“y”型似花状断裂组合对洼陷的结构改造作用较弱。在番禺27洼，控洼断层的上盘发育多条反向调节断层，主次断裂组合呈“包心菜”样式。根据各级断裂所切割的层位，可将断层划分为3类：①长期活动型断层，番禺低隆起各洼陷的边界断层均属于这类断层，从前古近系基底向上一直切割至晚中新统粤海组；②后期消亡型断层，这类断层属于形成时间较早的基底断裂，但在新生代以来的构造活动中，没有发生继承性活动，部分断层向上拓展过程中终止于新生界盆地基底面附近，或终止于恩平组或珠海组层序内部；③晚期活动型断层，这类断层形成时间较晚，主要切割浅部地层，多向下切割至珠江组上段（T50—T40）。地震资料显示多数晚期活动的次级断裂终止于珠江组上段，可能是该层岩性泥质含量丰富，塑性相对较高所致。

图  5  番禺低隆起各残洼地震剖面及解释结果

Figure  5.  Seismic profiles and interpretation results of each residual sag in the Panyu Low Uplift

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断层走向玫瑰花图可反映不同时期断层走向的分布规律，有助于分析断裂演化不同阶段的应力场。番禺低隆起各层位断裂的走向玫瑰花图（图6）显示，4个洼陷和整个番禺地区断裂的优势走向均为NWW—SEE向，其中，Tg层位断裂的优势走向在100°～105°，平均方位角为104°；T70断裂的优势方向在100°～105°，平均方位角为104°；T80层位断裂的优势走向在100°～105°，平均方位角为104°。番禺地区各层位断裂走向的玫瑰花图还揭示了不同时期断裂演化的一个重要特征：自古新世文昌组开始沉积以来，断裂的优势走向发生了明显的顺时针偏转。

图  6  番禺低隆起各残洼不同层位断裂走向玫瑰花图

（a）T70界面断裂系统图；（b）T80断裂系统图； （c）Tg断裂系统图

Figure  6.  Rose diagram of fault strike of different layers of each residual sag in the Panyu Low Uplift

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3.   断裂体系的形成演化

珠江口盆地早白垩世至今，经历了珠琼运动一幕、珠琼运动二幕、南海运动、白云运动、东沙运动等多期构造运动。番禺低隆起作为其次级构造单元，也具有多期构造叠加特征。断层活性是划分构造演化期次，恢复构造演化史的重要参数。关于断裂活动性的定量表征，前人已经有了系统的阐述^[19]。针对研究区4个洼陷的主干边界断层，采用断层活动速率法定量计算了各控洼断层新生代的活动性。从计算结果（图7）来看，番禺低隆起4个洼陷控洼边界新生代的活动性具有一致的趋势，整体上可将其划分为裂陷期、断拗转换期、裂后沉降期、复活期和构造平静期5个阶段。裂陷期为文昌组沉积期间，断层活动速率较高；断拗转换期为恩平组沉积期间，断层活动速率有所减弱；裂后沉降期为珠海组—珠江下段沉积期间，断裂活动性明显降低；珠江组上段沉积以来，断层复活，在韩江组下段达到第2次活动高峰；构造平静期为粤海组沉积现今，断层活动趋于平静。各洼陷边界断层的活动规律表明，番禺低隆起各次级构造单元形成于统一的应力场环境。

图  7  番禺低隆起各洼陷断裂活动速率

（a）番禺15洼；（b）番禺24洼；（c）番禺27洼；（d）番禺29洼

Figure  7.  Fault activity rate of each secondary sag in the Panyu Low Uplift

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在明确番禺地区各边界断裂活动性的基础上，结合区域构造演化背景，基于平衡剖面技术，利用2Dmove软件，选取过番禺低隆起西部和东部的2条大剖面进行了构造演化史的复原。2条剖面的复原结果（图8）均显示：文昌组沉积期，裂陷开启，局部发生裂陷，沉积范围局限；恩平组沉积期，裂陷作用持续，湖盆变广；珠海组—珠江组下段沉积期，番禺低隆起进入拗陷沉降期，断层活动结束，地层沉积基本不受断层控制，在区域内呈毯状沉积；韩江组沉积期，断层活动有所增强，生长地层特征明显；粤海组至今：断层活动再次减弱。

图  8  番禺低隆起新生代构造演化复原结果

Figure  8.  Restoration results of structural evolution in the Panyu Low Uplift

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4.   断裂演化的动力学机制

前人的研究结果表明，在新生代珠江口盆地裂陷之前，在古太平洋向华南板块俯冲效应导致的逆冲背景下已发育NW-NWW向和NE-NEE向2组先存断裂^[20]，这些先存断裂对珠江口盆地新生代的构造格局和盆地演化起着至关重要的控制作用。番禺低隆起Tg层面的断裂系统图显示，该地区发育多条NWW向断裂。以往的研究大多根据断裂切割地层的层位，将所有切割基底的断裂均视为基底断裂。但这些断穿基底的断裂中，部分是形成于前新生代的先存断裂，而另一部分可能是新生代裂陷作用诱发的向下断穿基底的断裂。根据吴婷婷等^[20]提出的“两方法一特征”的判断方法，结合番禺低隆起地震资料解释成果以及地震剖面的平衡复原结果，将研究区Tg层位的断裂进行分期配套，认为番禺低隆起各洼陷的控洼断层属于基底先存断裂。这些先存构造薄弱面在新生代裂陷初期就发生明显活化，从根源上控制着番禺地区的基本构造格局和后期断裂演化。

新生代初期印度板块向欧亚板块高速俯冲，太平洋板块向中国东部大陆的俯冲速率降低，并发生NNW向俯冲带后撤，拖曳中国东部岩石圈发生减薄，珠江口盆地进入NW－SE向拉张环境^[21-23]。文昌组沉积时期番禺低隆起受NW—SE向拉伸，理论上将诱发NE—SW走向的伸展断裂；但由于NW向基底先存断裂和薄弱面的存在，会造成局部应力场的偏转^[24]，导致新发育的断裂走向非常接近于先存断裂。恩平组沉积期间，印度板块向北与欧亚板块发生硬碰撞并挤入，导致印支地块旋转挤出^[25]。在此期间太平洋板块的运动方向也由NNW向逆时针偏转为NWW向且俯冲速率加大^[26-27]，再加上古南海的拖拽作用，对南海施加了近NS向的伸展应力场^[28]，珠江口盆地遭受了珠琼运动二幕。先存的近EW向和受其影响产生的NWW向断裂，在近NS向应力条件下经历了斜向拉伸，部分断裂发生了消亡，而新生断裂（三级断裂）的走向发生了顺时针的偏转，由NWW向转为NW向。珠海组—珠江组下段沉积期，古南海向南部的加里曼丹-苏禄地区加速俯冲，最终导致古南海消亡而新南海开始扩张形成^[29]，新南海的扩张中心决定着整个南海地区的扩张。此阶段包括珠江口盆地在内的南海北缘块体处于裂后的构造平静期，断裂活动性较弱，部分断裂消亡。

韩江组沉积后期，研究区又经历了一次重要的构造运动−东沙运动。该时期南海已停止扩张，菲律宾海板块运动方向由NW向转变为NWW向，同时吕宋岛弧与欧亚板块发生弧-陆碰撞^[30-31]。由于受到来自东部NWW向挤压及弧-陆碰撞联合作用下，造成了NE向展布的珠江口盆地由NW、NWW向挤压转变为NE向剪切，从而在南海北部大陆边缘表现为NE向右旋走滑应力场。在此背景下，番禺低隆起先存的NWW向和近EW向断裂复活，并在浅层粤海组及上覆地层产生新的断裂，这些断裂相对于早期深层发育的断裂，走向发生了偏转。

5.   油气勘探潜力分析

珠江口盆地裂陷期主要发育文昌组和恩平组2套烃源岩，前者为湖相生油型烃源岩，后者为煤系油气兼生型烃源岩。由于番禺低隆起之上文昌组和恩平组发育相对局限，其油气潜力在以往的勘探中没有受到足够重视。番禺低隆起的结构分析表明，番禺低隆起发育4个洼陷，为烃源岩发育提供了可容空间。断裂发育和演化特征显示，番禺低隆起不同级次断裂十分发育，边界断裂在裂陷期活动性很强，为烃源岩的发育提供了可能。番禺低隆起烃源岩主要形成于于文昌组沉积时期的中深湖相，其中，文昌组下段烃源岩主要发育于番禺27洼西次洼和东次洼；文昌组上段烃源岩分布范围较广，在番禺27洼、15洼和24洼都有分布。番禺27洼发育了整个区域范围最广和厚度最大的烃源岩，其中，文一、二段中深湖相烃源岩面积149 km²，厚度最大达800 m；文三段中深湖相烃源岩面积141 km²，厚度最大达1 000 m。根据目前的模拟结果，该区烃源岩的R_o热演化值普遍超过1%，深洼处超过2%，已到达高成熟—过成熟阶段，具有较好的生烃潜力。此外，番禺低隆起两侧的恩平和白云两大凹陷，也可为其提供丰富的烃源来源。在储层方面，番禺地区在海陆过渡相三角洲平原-三角洲前缘沉积环境下，广泛发育珠海组储层。在油气运聚方面，番禺低隆起周边的番禺4洼的研究结果显示，文昌组烃源岩在珠江组沉积后期成熟并开始开始生烃，在韩江组沉积末期达到高成熟发生大规模生排烃^[32-33]。根据前文关于番禺低隆起断裂活动期次的分析，在韩江组下段断层发生复活，强烈的断层活动为圈闭和油气输导体系的就位提供了良好条件。综上分析，番禺低隆起具备一定的勘探潜力，目前在研究区已有部分油气显示，其中，番禺27洼烃源岩条件相对最佳，可作为有利勘探区带。

6.   结论

（1）番禺低隆起由4个带状洼陷组成，均呈EW展布、“南断北超”的半地堑结构，主要受近EW向北倾边界断裂控制；除番禺24洼外，其他洼陷受控洼断裂沿走向不连续性和二级断层的改造，导致洼陷结构沿走向具有分段性。

（2）番禺低隆起各残洼和番禺地区整体的断裂优势走向与周缘构造单元有较大不同；断裂的优势走向自深层向浅层呈顺时针旋转，与周缘构造带相似。番禺低隆起地区控洼断裂活动性具有明显脉动式特征，划分为初始裂陷期、加速裂陷期、裂后沉降期、构造复活期和平静期。恩平组沉积期和韩江组下段沉积期为断层活动的高峰，珠海组—珠江下段沉积期和粤海组沉积期至今为断层活动的低谷。

（3）根据主干断裂活动差异划分为早期活动型（裂陷期活动裂后期消亡）、持续活动型（裂陷期+沉降期+构造复活期均活动）和晚期活动型（构造复活期新生断裂）。断裂的展布和不同时期的活动，严格控制着各洼陷沉降中心的展布。

（4）番禺低隆起断裂裂陷期的强烈活动为文昌组—恩平组烃源岩的发育提供了可容空间，晚期断裂复活发生在油气大规模运聚前，为构造圈闭和油气输导体系的发育提供了有利条件；其中，27洼为有利勘探区。