下剛果盆地重力滑脫構(gòu)造發(fā)育特征及演化規(guī)律

李濤，胡望水，何瑤瑤，陳川，趙蕓，饒勇

(1.長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北荊州434023;2.中國石化江漢油田分公司 勘探研究院，湖北武漢430023;3.中海石油 研究中心 國際研究部，北京100027)

下剛果盆地重力滑脫構(gòu)造發(fā)育特征及演化規(guī)律

李濤1，胡望水1，何瑤瑤2，陳川1，趙蕓1，饒勇3

(1.長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北荊州434023;2.中國石化江漢油田分公司 勘探研究院，湖北武漢430023;3.中海石油 研究中心 國際研究部，北京100027)

論述了西非被動(dòng)大陸邊緣下剛果盆地重力滑脫構(gòu)造的發(fā)育特征及演化規(guī)律。下剛果盆地早白堊世至今的被動(dòng)大陸邊緣階段主要發(fā)育重力滑脫構(gòu)造，可分為上陸坡的重力滑脫伸展構(gòu)造、中陸坡和下陸坡的重力滑脫底辟構(gòu)造、下陸坡-深海平原轉(zhuǎn)換區(qū)的重力滑脫沖斷構(gòu)造。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。下剛果盆地總共發(fā)育兩期重力滑脫構(gòu)造，分別是早白堊世阿爾布期(Albian)-漸新世的第一期(早期)重力滑脫構(gòu)造，中新世至今的第二期(晚期)重力滑脫構(gòu)造。這兩期重力滑脫構(gòu)造之間呈現(xiàn)出從早到晚由陸向海發(fā)育的前展式結(jié)構(gòu)，即晚期的重力滑脫構(gòu)造位于早期重力滑脫構(gòu)造的向海一側(cè)。

下剛果盆地;重力滑脫構(gòu)造;構(gòu)造發(fā)育;構(gòu)造演化

下剛果(Lower Congo)盆地位于非洲西部被動(dòng)大陸邊緣中南部，沿加蓬、剛果(布)、安哥拉的卡賓達(dá)、剛果(金)和安哥拉海岸西側(cè)分布(圖1)(呂福亮等，2007)?？偯娣e為16.851萬 km2，其中海域面積為15.091萬km2，陸上面積為1.76萬 km2(張樹林和鄧運(yùn)華，2009)。盆地北部以馬永巴高原(Mayumba)為界，南部以安布里什高原(Ambrlz)為界，東部與前寒武系基底相鄰，西部與大西洋洋殼相連(馬君等，2008)。

西非被動(dòng)大陸邊緣盆地群的形成和發(fā)育，與侏羅紀(jì)末以來大西洋裂開和后期的持續(xù)擴(kuò)張作用有關(guān)，是岡瓦納大陸解體和大西洋擴(kuò)張形成的大陸裂谷型和被動(dòng)大陸邊緣型疊合盆地，下剛果盆地就是其中之一。下剛果盆地構(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(dòng)大陸邊緣構(gòu)造旋回的重力滑脫構(gòu)造體系組成(Lavier and Steckler，2000;Savoye and Babonneau，2009;Guiraud and Buta-Neto，2010)。其中陸內(nèi)裂陷構(gòu)造旋回的伸展構(gòu)造體系埋藏深度大，缺乏揭示其構(gòu)造特征的資料，很難確定其對目前油氣勘探的作用(Coward et al.，1999;鄧榮敬等，2008;李莉等，2005)，故本文不做論述。

目前下剛果盆地重力滑脫構(gòu)造的研究主要集中在構(gòu)造格架和構(gòu)造演化階段劃分上，未能對重力滑脫構(gòu)造內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其發(fā)育特征和演化規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)研究，所以本文重點(diǎn)論述下剛果盆地被動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造旋回的重力滑脫構(gòu)造體系(Arthur et al.，2003;Costa et al.，2000)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的發(fā)育特征和演化規(guī)律，為與下剛果盆地重力滑脫構(gòu)造相關(guān)的油氣勘探提供依據(jù)。

圖1 下剛果盆地構(gòu)造位置圖Fig.1 Map showing the location of the Lower Congo basin

1 下剛果盆地重力滑脫構(gòu)造體系

重力滑脫構(gòu)造是在重力作用下，由于重力勢能降低而使地質(zhì)體沿滑脫面滑動(dòng)和變形形成的構(gòu)造總和(馬杏垣，1989;索書田，1983)。下剛果盆地重力滑脫構(gòu)造體系主要由重力滑脫伸展構(gòu)造、重力滑脫底辟構(gòu)造和重力滑脫沖斷構(gòu)造組成(圖2)(Anka et al.，2009，2010)。這三種構(gòu)造的基本含義見本刊本期另文(胡望水等，2012)。

1.1 重力滑脫伸展構(gòu)造

下剛果盆地的重力滑脫伸展構(gòu)造主要發(fā)育在大陸坡的上部，稱為重力滑脫伸展構(gòu)造區(qū)(圖1、2)。該伸展構(gòu)造區(qū)發(fā)育以正斷裂系為主的一系列地壘、地塹和低幅度正三角型鹽構(gòu)造組成(圖2)的重力滑脫伸展構(gòu)造樣式(Gottschalk，2002)。

重力滑脫伸展構(gòu)造下的正斷裂特征:伸展構(gòu)造區(qū)的上部和下部正斷裂傾角小(30°～50°)、垂直斷距小(約200 m)、斷開層位少(阿爾布階和上白堊統(tǒng))、平面延伸短(20～50 km);中部正斷裂傾角大(60°～75°)、垂直斷距大(800～1200 m)、斷開層位多(阿爾布階以上所有層位)、平面延伸長(100～200 km)，說明重力滑脫伸展構(gòu)造由陸向海構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度呈弱-強(qiáng)-弱展布規(guī)律。

重力滑脫伸展構(gòu)造下的地壘、地塹特征:由正斷裂控制形成的地塹和地壘交替發(fā)育，地塹主要發(fā)育在重力滑脫伸展構(gòu)造區(qū)的中部，地壘分布在重力滑脫伸展構(gòu)造區(qū)的上部和下部。其中地塹發(fā)育寬度較窄(約5 km)，地壘相對較寬(10～30 km)。

重力滑脫伸展構(gòu)造下的鹽構(gòu)造特征:該區(qū)域鹽巖層較薄(100～300 m)，鹽構(gòu)造上拱幅度較小(約400 m)，由上部鹽構(gòu)造上拱幅度(210 m)至下部鹽構(gòu)造上拱幅度(700 m)逐漸增大。鹽構(gòu)造多發(fā)育在正斷裂的下盤，與正斷裂密切相關(guān)。

1.2 重力滑脫底辟構(gòu)造

本文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(胡望水和薛天慶，1997)，不包括塑性地層斜向上拱構(gòu)造。下剛果盆地的重力滑脫底辟構(gòu)造主要發(fā)育在大陸坡的中部和下部，稱為重力滑脫底辟構(gòu)造區(qū)(圖1、2)。該構(gòu)造區(qū)發(fā)育由鹽底辟(圖2)組成的重力滑脫底辟構(gòu)造樣式。

重力滑脫底辟構(gòu)造下的鹽底辟特征:該盆地重力滑脫底辟構(gòu)造區(qū)發(fā)育的鹽底辟是典型的底辟構(gòu)造，構(gòu)造區(qū)的兩側(cè)發(fā)育長波長(3～6 km)、低幅度(1～3 km)枕狀鹽底辟;中部發(fā)育短波長(1～2 km)、高刺穿(5～8 km)的柱狀和傘株?duì)铥}底辟，可知重力滑脫底辟構(gòu)造區(qū)由陸向海構(gòu)造活動(dòng)也呈弱-強(qiáng)-弱的變換趨勢。由于重力滑脫底辟構(gòu)造區(qū)鹽巖厚度大(1～2 km)，鹽底辟刺穿幅度高(1～8 km，其中重力滑脫底辟構(gòu)造區(qū)的中部鹽底辟刺穿幅度最大)，可見下剛果盆地重力滑脫底辟構(gòu)造十分發(fā)育(Brun and Fort，2004;Tari et al.，2003;Spathopoulos，1996;余一欣等，2011)。

圖2 下剛果盆地地震、地質(zhì)剖面圖(位置見圖1AA′)(據(jù)Cramez and Jackson，2000)Fig.2 Seismic and geological sections of the Lower Congo basin(For location see Fig.1AA′)(Cramez and Jackson，2000)

1.3 重力滑脫沖斷構(gòu)造

下剛果盆地的重力滑脫沖斷構(gòu)造主要發(fā)育在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)(Jackson et al.，2008;彭美麗等，2011)。該構(gòu)造區(qū)發(fā)育由沖斷裂系、與沖斷裂相關(guān)的褶皺、向海傾斜的不對稱褶皺組成的重力滑脫沖斷構(gòu)造樣式(Rowan et al.，2004)。

重力滑脫沖斷構(gòu)造下的沖斷裂及其相關(guān)的褶皺特征:沖斷裂及其相關(guān)的褶皺集中發(fā)育在重力滑脫沖斷構(gòu)造區(qū)的中部，該區(qū)域構(gòu)造變形強(qiáng)烈，沖斷裂傾角為20°～30°，垂直斷距為500～1000 m，造成鹽巖疊置增厚，但斷開層位較少(阿爾布階);在沖斷裂上盤形成不對稱背斜，沖斷裂上部發(fā)育背斜核部，下部發(fā)育為背斜延伸較長的緩翼，少數(shù)發(fā)育為向斜。沖斷裂及其相關(guān)褶皺的強(qiáng)烈發(fā)育造成早期地層的鹽巖疊置和地層重復(fù)增厚使得上覆沉積層較薄，形成一些次級(jí)褶皺系。

重力滑脫沖斷構(gòu)造下的不對稱褶皺特征:不對稱褶皺主要發(fā)育在重力滑脫沖斷構(gòu)造區(qū)的兩側(cè)，即沖斷裂及其相關(guān)褶皺的兩側(cè)，受較弱的重力滑脫沖斷作用，該區(qū)域未形成沖斷裂，僅發(fā)育向海傾斜的不對稱褶皺，且越靠近沖斷裂系褶皺幅度越大，說明不對稱褶皺發(fā)育區(qū)域(重力滑脫沖斷構(gòu)造區(qū)兩側(cè))為重力滑脫沖斷構(gòu)造弱活動(dòng)區(qū)。

2 下剛果盆地重力滑脫構(gòu)造演化

重力滑脫構(gòu)造的演化可以分為四個(gè)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(Marton et al.，2000;Broucke et al.，2004;Giresse，2005;馬杏垣和索書田，1984)。

下剛果盆地重力滑脫構(gòu)造空間上的演化模式為由早到晚由陸向海發(fā)育的前展式發(fā)育模式(圖3)。即最先在重力滑脫伸展構(gòu)造區(qū)發(fā)育重力滑脫伸展構(gòu)造、其次在重力滑脫底辟構(gòu)造區(qū)發(fā)育重力滑脫底辟構(gòu)造、最后在重力滑脫沖斷構(gòu)造區(qū)發(fā)育重力滑脫沖斷構(gòu)造。

塑性層沉積期:該時(shí)期是由陸相向海相過渡的時(shí)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(yùn)動(dòng)。

重力滑脫伸展構(gòu)造發(fā)育期(圖3a):在塑性層沉積期之后，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(dá)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(qiáng)烈活動(dòng)，形成了以正斷裂、地塹、地壘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。

重力滑脫底辟構(gòu)造發(fā)育期(圖3b):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)造受上覆地層較大差異重力負(fù)載，發(fā)育為刺穿幅度較高的傘株?duì)?、柱狀底辟，成為重力滑脫底辟?gòu)造的主要發(fā)育期(Brun and Fort，2004;賈承造等，2003;王月然等，2009)。該期也發(fā)育重力滑脫伸展構(gòu)造，但活動(dòng)較弱。

重力滑脫沖斷構(gòu)造發(fā)育期(圖3c):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(qiáng)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(qiáng)烈的沖斷作用，在早期不對稱褶皺的基礎(chǔ)上，進(jìn)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(dòng)，但活動(dòng)強(qiáng)度明顯減弱，而重力滑脫伸展構(gòu)造活動(dòng)更加微弱，基本定型。至此，形成了一期完整的重力滑脫構(gòu)造體系。

下剛果盆地發(fā)育兩期重力滑脫構(gòu)造，分別是早白堊世阿爾布期-漸新世發(fā)育的早期重力滑脫構(gòu)造和中新世至今發(fā)育的晚期重力滑脫構(gòu)造。

圖3 下剛果盆地重力滑脫構(gòu)造演化簡圖(位置見圖1BB′)Fig.3 Maps showing the structure evolution of the gravitational décollement of the Lower Congo basin(For location see Fig.1BB′)

2.1 阿爾布期-漸新世發(fā)育的早期重力滑脫構(gòu)造

該期重力滑脫構(gòu)造在早白堊世阿爾布期開始發(fā)育，主要發(fā)育重力滑脫伸展構(gòu)造和重力滑脫沖斷構(gòu)造。最先開始發(fā)育重力滑脫伸展構(gòu)造(圖4)。不過此時(shí)重力滑脫伸展構(gòu)造活動(dòng)較弱，形成了重力滑脫伸展構(gòu)造區(qū)兩側(cè)的正斷裂，這些正斷裂在漸新世之后停止活動(dòng)。

在晚白堊世重力滑脫沖斷作用下，在早期重力滑脫沖斷構(gòu)造區(qū)形成了一系列疊瓦狀、前展式?jīng)_斷裂(圖5)，但這些沖斷裂在漸新世末期停止活動(dòng)。

該期重力滑脫底辟構(gòu)造很少發(fā)育，僅在重力滑脫底辟構(gòu)造區(qū)零星發(fā)育一些低幅度、長波長的隱刺穿丘狀底辟。

2.2 中新世至今發(fā)育的晚期重力滑脫構(gòu)造

該期重力滑脫構(gòu)造是下剛果盆地最主要的構(gòu)造活動(dòng)期，形成了下剛果盆地完整而典型的重力滑脫構(gòu)造體系。

中新世，重力滑脫伸展構(gòu)造(圖6)在早期基礎(chǔ)上再次活動(dòng)，發(fā)育在重力滑脫伸展構(gòu)造區(qū)早期重力滑脫構(gòu)造的向海一側(cè)，且該期重力滑脫伸展構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈。中新世是下剛果盆地重力滑脫伸展構(gòu)造的主發(fā)育期，正斷裂斷開了阿爾布階以上所有地層，形成了一系列地塹和地壘。

圖4 下剛果盆地早期重力滑脫伸展構(gòu)造(位置見圖2A)Fig.4 Early gravitational décollement extensional structure of the Lower Congo basin(For location see Fig.2A)

圖5 下剛果盆地早期重力滑脫沖斷構(gòu)造(位置見圖2B)Fig.5 Early gravitational décollement thrust structure of the Lower Congo basin(For location see Fig.2B)

圖6 下剛果盆地晚期重力滑脫伸展構(gòu)造(位置見圖2C)Fig.6 Late gravitational décollement extensional structure of the Lower Congo basin(For location see Fig.2C)

圖7 下剛果盆地晚期重力滑脫沖斷構(gòu)造(位置見圖2D)Fig.7 Late gravitational décollement thrust structure of the Lower Congo basin(For location see Fig.2D)

下剛果盆地典型的重力滑脫底辟構(gòu)造在中新世開始活動(dòng)，分布在中陸坡至下陸坡的重力滑脫底辟構(gòu)造區(qū)(Fort et al，2004)。重力滑脫底辟構(gòu)造最主要的發(fā)育期是晚中新世-早上新世，形成了一系列高刺穿的蘑菇狀底辟，可以看出重力滑脫底辟構(gòu)造活動(dòng)是很劇烈的;但在上新世之后重力滑脫底辟構(gòu)造活動(dòng)逐漸減弱。

下剛果盆地晚期重力滑脫沖斷構(gòu)造(圖7)主要發(fā)育在下陸坡至深海平原轉(zhuǎn)換區(qū)的重力滑脫沖斷構(gòu)造區(qū)，主要發(fā)育期是上新世，上新世之后活動(dòng)強(qiáng)度有所減弱，但仍在活動(dòng)。中新世至今下剛果盆地發(fā)育的重力滑脫沖斷構(gòu)造以沖斷裂為主，形成了巨厚的疊置鹽巖層。在重力滑脫沖斷構(gòu)造的頂部，由于后期沖斷作用的減弱，還發(fā)育一些次級(jí)張性正斷裂，但仍以褶皺為主。

3 結(jié) 論

(1)下剛果盆地阿爾布期至今的被動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造旋回發(fā)育由重力滑脫伸展構(gòu)造、重力滑脫底辟構(gòu)造和重力滑脫沖斷構(gòu)造組成的重力滑脫構(gòu)造體系。

(2)重力滑脫構(gòu)造體系的發(fā)育模式為從早到晚由陸向海發(fā)育的前展式發(fā)育模式，即最先發(fā)育重力滑脫伸展構(gòu)造，其次發(fā)育重力滑脫底辟構(gòu)造，最后發(fā)育重力滑脫沖斷構(gòu)造。

(3)下剛果盆地在阿爾布期-漸新世發(fā)育第一期重力滑脫構(gòu)造、中新世至今發(fā)育第二期重力滑脫構(gòu)造，兩期重力滑脫構(gòu)造具有一定的繼承性。

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Developing Characteristics and Evolution Pattern of the Gravitational Décollement Structures in the Lower Congo Basin

LI Tao1，HU Wangshui1，HE Yaoyao2，CHEN Chuan1，ZHAO Yun1and RAO Yong3
(1.Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources，Ministry of Education;Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China;2.Geophysical Exploration Institute，Jianghan Oilfield Company，SINOPEC，Wuhan430023，Hubei，China;3.International Research Dept.CNOOC Research，Beijing100027，China)

This article discusses gravitational décollement structure developing characteristics and evolution pattern of the Lower Congo basin in the West African passive continental margin.Lower Congo basin lies in passive continental margin from Early Cretaceous to present，and mainly developed gravitational décollement structure which was made up of the gravitational décollement extensional structure on upper continental slope，the gravitational décollement diapir structure on the middle and lower ones，the gravitational décollement thrust structure on lower continental slope to deep sea plain.Base on structure analysis，the advance tectonic evolution pattern on the gravitational décollement structure was established from land to sea.The pattern includes three parts:gravitational décollement extensional structure which formed firstly and lied at the high point，gravitational décollement diapir ones in the middle，gravitational décollement thrust ones at the lower part which formed finally and lied at the bottom.Since early Cretaceous，Lower Congo basin developed two stages gravitational décollement structures，the first phase(early)gravitational décollement structure was active from the Early Cretaceous Albian period to Oligocene，the second phase(late)gravitational décollement structure is active from the Miocene to now.Both of the two phases gravitational décollement structures presented a advanced developmental structure developed from land to sea，and later gravitational décollement structure was on the seaward side of the early ones.

gravitational décollement structure;tectonic development;tectonic evolution;Lower Congo basin

P542;TE121.1

A

1001-1552(2012)02-0197-007

2011-07-10;改回日期:2011-11-01

項(xiàng)目資助:國家重大專項(xiàng)(2008ZX05030-003)“西非被動(dòng)大陸邊緣盆地海底扇等勘探目標(biāo)評(píng)價(jià)與優(yōu)選”部分成果。

李濤(1982-)，男，博士研究生，油氣構(gòu)造學(xué)與盆地分析專業(yè)。Email:ltm817@163.com

胡望水，Email:huwangshui@126.com