里奧穆尼盆地重力滑脫構(gòu)造發(fā)育特征及演化規(guī)律

李 濤，胡望水 胡 芳，吳 嬋 長江大學地球科學學院 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室 （長江大學），湖北 荊州434023

張英德 （中海石油研究中心國際研究部，北京100027）

里奧穆尼盆地重力滑脫構(gòu)造發(fā)育特征及演化規(guī)律

李 濤，胡望水 胡 芳，吳 嬋 長江大學地球科學學院 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室 （長江大學），湖北 荊州434023

張英德 （中海石油研究中心國際研究部，北京100027）

筆者論述了西非被動大陸邊緣里奧穆尼盆地重力滑脫構(gòu)造的發(fā)育特征及演化規(guī)律。里奧穆尼盆地晚白堊世至今的被動大陸邊緣構(gòu)造旋回主要發(fā)育重力滑脫構(gòu)造，該盆地重力滑脫構(gòu)造又可分為大陸架至上陸坡頂部的重力滑脫伸展構(gòu)造、上陸坡中下部的重力滑脫底辟構(gòu)造、中下陸坡－深海平原轉(zhuǎn)換區(qū)的重力滑脫沖斷構(gòu)造；其中該盆地以重力滑脫伸展構(gòu)造和重力滑脫沖斷構(gòu)造為主，重力滑脫底辟構(gòu)造僅零星發(fā)育。一期完整的重力滑脫構(gòu)造演化模式為從早到晚由陸向海逐漸發(fā)育的前展式發(fā)育模式，即最早發(fā)育高部位的重力滑脫伸展構(gòu)造，其次發(fā)育中部的重力滑脫底辟構(gòu)造，最后發(fā)育低部位的重力滑脫沖斷構(gòu)造。里奧穆尼盆地總共發(fā)育兩期重力滑脫構(gòu)造，分別是早白堊世阿爾布期 （Albian）-晚白堊世發(fā)育的第1期（早期）重力滑脫構(gòu)造，主要發(fā)育重力滑脫伸展構(gòu)造和重力滑脫沖斷構(gòu)造；古近紀發(fā)育的第2期 （晚期）重力滑脫構(gòu)造，但此期僅發(fā)育活動較弱的重力滑脫伸展構(gòu)造；這2期重力滑脫構(gòu)造之間也呈現(xiàn)出從早到晚由陸向海發(fā)育的前展式結(jié)構(gòu)，即晚期的重力滑脫伸展構(gòu)造疊置在早期重力滑脫沖斷構(gòu)造之上。

里奧穆尼盆地；重力滑脫構(gòu)造；構(gòu)造發(fā)育；構(gòu)造演化

里奧穆尼盆地 （Rio Muni Basin）位于非洲西部被動大陸邊緣中部赤道幾內(nèi)亞沿海，盆地整體呈NNE向展布，北部以坎普 （Campo）斷裂帶與杜阿拉盆地相鄰，南部以North Fang斷裂帶與加蓬盆地相接，東部以前寒武紀基底為界，西部大致以2500m水深線為界（圖1）［1，2］；盆地總面積為2×104km2，主體部分位于海上［3］。西非被動大陸邊緣盆地群的形成和發(fā)育，與中生代以來大西洋裂開和后期的持續(xù)擴張作用有關(guān)［4］，是岡瓦納大陸解體和大西洋擴張形成的大陸裂谷型和被動大陸邊緣型疊合盆地，里奧穆尼盆地就是其中之一。里奧穆尼盆地構(gòu)造體系由晚侏羅世－早白堊世阿普特期 （Aptian）陸內(nèi)裂陷構(gòu)造旋回的伸展構(gòu)造體系和阿普特階鹽巖沉積期至今被動大陸邊緣構(gòu)造旋回的重力滑脫構(gòu)造體系組成［5～7］。

圖1 里奧穆尼盆地位置和構(gòu)造單元劃分圖

里奧穆尼盆地目前已經(jīng)成為西非油氣勘探的熱點地區(qū)，而油氣主要集中在深水區(qū)，如Ceiba油田、Okume油田和G-13含油氣構(gòu)造等［8，9］；又限于深水區(qū)陸內(nèi)裂陷構(gòu)造層埋藏深度大，很難確定其對目前油氣勘探的作用［10，11］。所以筆者重點研究了里奧穆尼盆地被動大陸邊緣構(gòu)造旋回的重力滑脫構(gòu)造體系的發(fā)育特征和演化規(guī)律，為今后里奧穆尼盆地深水區(qū)重力滑脫構(gòu)造相關(guān)的油氣勘探提供依據(jù)。

1 里奧穆尼盆地重力滑脫構(gòu)造體系

西非海岸盆地群自晚侏羅世至早白堊世的陸內(nèi)裂陷型盆地是隨大西洋的裂開而形成的；晚白堊世至今的被動大陸邊緣型盆地受大西洋的持續(xù)擴張作用控制，且受西非板塊構(gòu)造演化的影響，而形成了西非被動大陸邊緣旋回的重力滑脫構(gòu)造。

筆者所研究的重力滑脫構(gòu)造是指在重力作用下的地質(zhì)體沿滑脫面滑動和變形形成的構(gòu)造總和［12～14］。從成因機制來講，是指由于重力不穩(wěn)，在重力勢能降低的過程中所產(chǎn)生的地質(zhì)體變形的構(gòu)造，稱為重力構(gòu)造；當重力構(gòu)造中滑動地質(zhì)體在一定滑脫面上沿側(cè)向滑動而形成的構(gòu)造，則成為重力滑脫構(gòu)造。

圖2 里奧穆尼盆地重力滑脫構(gòu)造地震剖面圖（圖1中AA′剖面，據(jù)文獻 ［5］，有修改）

通過對西非被動大陸邊緣重力滑脫構(gòu)造的研究，根據(jù)構(gòu)造成因及結(jié)構(gòu)特征將重力滑脫構(gòu)造劃分為：重力滑脫伸展構(gòu)造、重力滑脫底辟構(gòu)造和重力滑脫沖斷構(gòu)造。這3種亞構(gòu)造分別發(fā)育在重力滑脫構(gòu)造體系的不同區(qū)域，所以可將重力滑脫構(gòu)造體系劃分為：重力滑脫伸展構(gòu)造區(qū)、重力滑脫底辟構(gòu)造區(qū)和重力滑脫沖斷構(gòu)造區(qū) （圖1）。

里奧穆尼盆地重力滑脫構(gòu)造體系 （圖2）主要由重力滑脫伸展構(gòu)造和重力滑脫沖斷構(gòu)造及零星發(fā)育的重力滑脫底辟構(gòu)造組成［15，16］。

1.1 重力滑脫伸展構(gòu)造

重力滑脫伸展構(gòu)造是指地質(zhì)體在重力作用下形成的正斷裂組合，一般發(fā)育在地質(zhì)體重力勢能快速下降的區(qū)域。里奧穆尼盆地的重力滑脫伸展構(gòu)造主要發(fā)育在現(xiàn)今的大陸架至大陸坡頂部，稱為重力滑脫伸展構(gòu)造區(qū)。該盆地的重力滑脫伸展構(gòu)造主要是以向海傾斜的正斷裂系為主的斷階和低幅型鹽枕組成。

重力滑脫伸展構(gòu)造區(qū)的重力滑脫伸展構(gòu)造由陸向海正斷裂規(guī)模逐漸變小、垂向斷距也逐漸減小，說明由陸向海重力滑脫伸展構(gòu)造活動逐漸減弱。由重力滑脫伸展構(gòu)造區(qū)向海傾斜的正斷裂控制形成的斷階，走向平行海岸線，平行排列，傾向向海 （以NW向為主），由陸向海斷階規(guī)模逐漸變小，與重力滑脫伸展構(gòu)造由陸向海構(gòu)造活動逐漸減弱相一致。重力滑脫伸展構(gòu)造區(qū)的鹽構(gòu)造主要為平行正斷裂走向展布的低幅鹽枕，其中鹽構(gòu)造多發(fā)育在正斷裂的下盤，可知鹽構(gòu)造與正斷裂密切相關(guān)。斷階底部均由阿普特階鹽巖層組成，且所有斷階底部的鹽巖為一連續(xù)整體，構(gòu)成了重力滑脫伸展構(gòu)造的鹽巖滑脫層。

1.2 重力滑脫底辟構(gòu)造

重力滑脫底辟構(gòu)造是指地質(zhì)體在重力作用下形成的底辟構(gòu)造，一般發(fā)育在地質(zhì)體重力勢能相對穩(wěn)定的區(qū)域。筆者所指的重力滑脫底辟構(gòu)造為狹義上上拱幅度較高、構(gòu)造兩側(cè)對稱性較好的刺穿構(gòu)造［17］，不包括塑性地層斜向上拱構(gòu)造。里奧穆尼盆地僅零星發(fā)育由鹽底辟組成的重力滑脫底辟構(gòu)造，主要發(fā)育在大陸坡的中上部，稱為重力滑脫底辟構(gòu)造區(qū)；由于該盆地未形成大規(guī)模的重力滑脫底辟構(gòu)造 （鹽底辟），所以重力滑脫底辟構(gòu)造區(qū)為平行海岸線的狹長條帶，且發(fā)育的鹽底辟構(gòu)造特征差異較大。主要的鹽底辟構(gòu)造為柱狀，刺穿幅度最高可達800m，刺穿阿爾布階－上白堊統(tǒng)。

1.3 重力滑脫沖斷構(gòu)造

重力滑脫沖斷構(gòu)造是指地質(zhì)體在重力作用下形成的沖斷裂及不對稱褶皺組合，一般發(fā)育在地質(zhì)體動能向重力勢能轉(zhuǎn)換的區(qū)域。里奧穆尼盆地的重力滑脫沖斷構(gòu)造主要發(fā)育在中下陸坡至深海平原的轉(zhuǎn)換區(qū)，稱為重力滑脫沖斷構(gòu)造區(qū) （圖1、2）。里奧穆尼盆地的重力滑脫沖斷構(gòu)造主要是以沖斷裂系、與沖斷裂相關(guān)的褶皺和鹽構(gòu)造組成。

重力滑脫沖斷構(gòu)造區(qū)是里奧穆尼盆地構(gòu)造變形最強烈區(qū)，沖斷裂走向平行海岸線 （以NE-SW向為主），斷裂傾向SE向、傾角在20～30°，垂直斷距在200～700m，斷開阿爾布階－上白堊統(tǒng)。重力滑脫沖斷區(qū)沖斷裂十分發(fā)育，不僅是該區(qū)的主要構(gòu)造要素，而且也是里奧穆尼盆地重力滑脫構(gòu)造的重要組成部分。受沖斷裂影響，在沖斷裂上盤形成牽引褶皺 （背斜），沖斷裂上盤上部發(fā)育背斜的核部，沖斷裂上盤下部發(fā)育背斜延伸較長的緩翼，至沖斷裂下盤時少數(shù)發(fā)育為向斜。在沖斷裂上盤背斜的核部發(fā)育有鹽構(gòu)造，多為向海傾斜的鹽丘、鹽柱等。沖斷裂及其相關(guān)褶皺的強烈發(fā)育及鹽巖聚集上拱使得重力滑脫沖斷區(qū)上覆沉積層存在明顯差異，形成一些次級褶皺系 （披覆構(gòu)造）（圖2）。

2 里奧穆尼盆地重力滑脫構(gòu)造演化

重力滑脫構(gòu)造的演化一般可以分為4個階段：塑性層沉積期、重力滑脫伸展構(gòu)造發(fā)育期、重力滑脫底辟構(gòu)造發(fā)育期和重力滑脫沖斷構(gòu)造發(fā)育期［4～6，10］。

1）塑性層沉積期 （圖3（a）） 該時期是由陸相向海相過渡的時期，主要是沉積一套塑性鹽巖滑脫層，不發(fā)育區(qū)域性構(gòu)造運動。

2）重力滑脫伸展構(gòu)造發(fā)育期 （圖3（b）） 在塑性層沉積期之后繼續(xù)沉積了一套上覆地層。隨著上覆地層的繼續(xù)沉積，重力滑脫構(gòu)造體系開始發(fā)育，首先在重力滑脫伸展構(gòu)造區(qū)開始發(fā)育伸展正斷裂，上覆地層在沉積了較大厚度之后，地層傾斜程度達到一定高度，重力處于極不平衡狀態(tài)下，正斷裂在早期基礎(chǔ)上強烈活動，形成了以正斷裂、地塹、地壘、斷階為主的重力滑脫伸展構(gòu)造，重力滑脫伸展構(gòu)造格架形成。

3）重力滑脫底辟構(gòu)造發(fā)育期 （圖3（c）） 在重力滑脫伸展構(gòu)造發(fā)育期，重力滑脫底辟構(gòu)造即開始發(fā)育，但僅發(fā)育低幅度、長波長的丘狀隱刺穿底辟；到了重力滑脫底辟構(gòu)造發(fā)育期，已沉積了較厚的上覆地層，早期隱刺穿底辟構(gòu)造受上覆地層較大的差異重力負載，發(fā)育為刺穿幅度較高的傘株狀、柱狀底辟；成為重力滑脫底辟構(gòu)造的主要發(fā)育期［18］。該期也發(fā)育重力滑脫伸展構(gòu)造，但活動較弱。

4）重力滑脫沖斷構(gòu)造發(fā)育期 （圖3（d）～ （e）） 在重力滑脫底辟構(gòu)造發(fā)育期，重力滑脫沖斷構(gòu)造即開始發(fā)育，如，不對稱向海傾斜的褶皺等。重力滑脫沖斷構(gòu)造發(fā)育期，由于強烈的重力滑脫作用遷移至重力滑脫沖斷構(gòu)造區(qū)，造成該區(qū)強烈的沖斷作用，在早期不對稱褶皺的基礎(chǔ)上，進一步發(fā)育為沖斷裂，且沖斷裂發(fā)育位置和早期的重力滑脫沖斷褶皺一致，形成了重力滑脫構(gòu)造體系下的重力滑脫沖斷構(gòu)造。該期重力滑脫底辟構(gòu)造仍在活動，但活動強度明顯減弱，而重力滑脫伸展構(gòu)造活動更加微弱，基本定型。至此，形成了1期完整的重力滑脫構(gòu)造體系。

里奧穆尼盆地發(fā)育2期重力滑脫構(gòu)造，分別是早白堊世阿爾布期－晚白堊世發(fā)育的早期重力滑脫構(gòu)造和古近紀發(fā)育的晚期重力滑脫構(gòu)造。

2.1 阿爾布期－晚白堊世發(fā)育的早期重力滑脫構(gòu)造

里奧穆尼盆地在阿爾布期－晚白堊世發(fā)育早期 （第1期）重力滑脫構(gòu)造。該期重力滑脫構(gòu)造主要發(fā)育重力滑脫伸展構(gòu)造和重力滑脫沖斷構(gòu)造，是里奧穆尼盆地重力滑脫構(gòu)造最主要的活動期。由于里奧穆尼盆地位于大西洋多條轉(zhuǎn)換斷層控制的狹長轉(zhuǎn)換帶上，是造成該盆地主要發(fā)育重力滑脫沖斷構(gòu)造和重力滑脫伸展構(gòu)造、而不發(fā)育重力滑脫底辟構(gòu)造的重要因素；也是該盆地重力滑脫構(gòu)造發(fā)育不均衡的重要控制因素。

1）阿爾布期－晚白堊世發(fā)育的重力滑脫伸展構(gòu)造 里奧穆尼盆地重力滑脫伸展構(gòu)造在早白堊世阿爾布期開始發(fā)育 （圖4）。該盆地不同區(qū)域的重力滑脫伸展構(gòu)造存在很大差異，在盆地東北部的重力滑脫伸展構(gòu)造相對發(fā)育，正斷裂延伸長 （40～60km）、斷距大 （500～600m）、斷開阿爾布階-上白堊統(tǒng)；盆地西南部重力滑脫構(gòu)造相對較弱，正斷裂延伸在30～50km之間、斷 距 較 小 （100～400m）、僅斷開阿爾布階－三冬階。從圖1可以看出，奧穆尼盆地的重力滑脫構(gòu)造在平面上并不是連續(xù)分布，可以得知該盆地內(nèi)部構(gòu)造存在一定差異。

2）阿爾布期－晚白堊世發(fā)育的重力滑脫底辟構(gòu)造 里奧穆尼盆地的重力滑脫底辟構(gòu)造僅在此期發(fā)育，且只是零星發(fā)育。零星發(fā)育的鹽底辟在前面已有敘述，這里就不再贅述。

3）阿爾布期－晚白堊世發(fā)育的重力滑脫沖斷構(gòu)造 在阿爾布期－晚白堊世重力滑脫沖斷作用下，發(fā)育了里奧穆尼盆地的重力滑脫沖斷構(gòu)造 （圖4），形成了一系列疊瓦狀、前展式?jīng)_斷裂及其相關(guān)鹽構(gòu)造和褶皺組成的重力滑脫沖斷構(gòu)造。該盆地不同區(qū)域的重力滑脫沖斷構(gòu)造也存在很大差異，在盆地東北部的重力滑脫沖斷構(gòu)造發(fā)育較弱，沖斷裂延伸短 （10～30km）、斷距小 （50～200m）、斷開阿爾布階－上白堊統(tǒng)；盆地西南部重力滑脫構(gòu)造相對較強，沖斷裂延伸在30～50km之間、斷距較大 （200～700m）、斷開阿爾布階－上白堊統(tǒng)。此時期發(fā)育的重力滑脫沖斷構(gòu)造是構(gòu)成里奧穆尼盆地構(gòu)造格架的主體，即里奧穆尼盆地的重力滑脫構(gòu)造最主要的組成部分就是此時期發(fā)育的重力滑脫沖斷構(gòu)造。

圖3 西非被動大陸邊緣重力滑脫構(gòu)造演化模式 （示意）圖

2.2 古近紀發(fā)育的晚期重力滑脫構(gòu)造

里奧穆尼盆地古近紀發(fā)育晚期 （第2期）重力滑脫構(gòu)造，該期重力滑脫構(gòu)造持續(xù)活動時間短，構(gòu)造活動微弱，僅發(fā)育重力滑脫伸展構(gòu)造，是在里奧穆尼盆地晚期弱構(gòu)造作用下形成的，之后該盆地的構(gòu)造活動基本停止，沉積了始新世－全新世一套穩(wěn)定的地層。

古近紀發(fā)育有重力滑脫伸展構(gòu)造 （圖4）。古近紀里奧穆尼盆地構(gòu)造活動較弱。受此期弱構(gòu)造作用影響，僅在早期重力滑脫沖斷構(gòu)造區(qū)上方發(fā)育以小規(guī)模正斷裂為主的重力滑脫伸展構(gòu)造。此期正斷裂延伸短 （5～15km）、斷距小 （30～100m），僅斷開古近系。

圖4 里奧穆尼盆地重力滑脫構(gòu)造演化剖面圖 （圖2剖面）

分析可知里奧穆尼盆地共發(fā)育2期重力滑脫構(gòu)造，主要以阿爾布期－晚白堊世的重力滑脫構(gòu)造為主；古近紀的第2期重力滑脫構(gòu)造僅發(fā)育一些重力滑脫伸展構(gòu)造下的正斷裂；始新世之后里奧穆尼盆地構(gòu)造活動基本停止。

3 結(jié) 論

1）里奧穆尼盆地阿爾布期至今的被動大陸邊緣構(gòu)造旋回主要發(fā)育重力滑脫構(gòu)造體系，該體系主要由重力滑脫伸展構(gòu)造和重力滑脫沖斷構(gòu)造組成，零星發(fā)育一些重力滑脫底辟構(gòu)造 （鹽底辟）。

2）里奧穆尼盆地重力滑脫構(gòu)造受大西洋轉(zhuǎn)換斷層的控制具有一定的特性：重力滑脫構(gòu)造平面分布的不連續(xù)性；東北部重力滑脫伸展構(gòu)造強于西南部，而重力滑脫沖斷構(gòu)造弱于西南部。

3）里奧穆尼盆地僅在阿爾布期－古近紀發(fā)育了2期重力滑脫構(gòu)造，第1期阿爾布期－晚白堊世的早期重力滑脫構(gòu)造，此期發(fā)育的重力滑脫構(gòu)造是該盆地最主要的重力滑脫構(gòu)造；第2期古近紀的晚期重力滑脫構(gòu)造，僅在早期重力滑脫沖斷構(gòu)造區(qū)上方發(fā)育較弱的重力滑脫伸展構(gòu)造?？梢钥闯?期重力滑脫構(gòu)造從早到晚由陸向海的前展式發(fā)育模式，即晚期重力滑脫構(gòu)造覆蓋在早期重力滑脫構(gòu)造的向海一側(cè)。

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Gravitational Decollement Structural Development Characteristics and Its Evolutionary History of Rio Muni Basin

LI Tao，HU Wang-shui，HU Fang，WU Chan，ZHANG Ying-de（First Author’s Address：College of Geosciences，Yangtze University；Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources（Yangtze University），Ministry of Education，Jingzhou434023，Hubei，China）

The gravitational decollement structural development characteristics and its evolutional rules of Rio Muni Basin of the West African passive continental margin were described.From Late Cretaceous to present days，the gravitational decollement structures were mainly developed in passive continental-margin structural cycle，the gravitational decollement structures could be divided into the gravitational decollement extensional structures on upper continental slope，the gravitational decollement diapir structures on the middle and the gravitational decollement thrust structures on lower continental slope-deep sea plain.A complete tectonic evolution pattern of the gravitational decollement structures was a forward developmental pattern where the gravitional structures were developed from land to sea from early to late period.That was to say，the gravitational decollement extensional structures were first developed，then the gravitational decollement diapir structures were developed，finally the lower gravitational decollement thrust structures were developed.The Rio Muni Basin totally develops two-stage gravitational decollement structures：the first phase（early）gravitational decollement structure is developed from the Early Cretaceous Albian to Oligocene；the second phase（late）gravitational decollement structure is developed from Miocene up to now.Both gravitational decollement structures present a forward developmental structure is developed from land to sea from early to late period.That is，later gravitational decollement structures are developed on the seaward side of the early gravitational decollement structures.

Rio Muni Basin；gravitational decollement structure；tectonic development；tectonic evolution

TE121.2

A

1000-9752 （2012）04-0001-06

2011-11-22

國家科技重大專項 （2008ZX05030-003）。

李濤 （1982-），男，2006年大學畢業(yè)，博士生，現(xiàn)主要從事油氣構(gòu)造學與盆地分析方面的研究工作。

胡望水，Tel：＋86-0716-8062073；E-mail：huwangshui＠126.com。

［編輯］ 宋換新