加蓬盆地鹽下斷裂構(gòu)造樣式及展布特征

潘冬 陳孝端 張金龍

摘 要：裂谷時(shí)期形成的加蓬海岸盆地位于西非被動(dòng)大陸邊緣，地處非洲西海岸，是阿普特時(shí)期形成的眾多鹽盆之一，大體位于北緯1°和南緯4°之間。加蓬盆地中阿普第階鹽構(gòu)造對(duì)后裂谷的沉積物的變形起著重要的作用，在后期逐漸形成了鹽下和鹽上兩種不同的構(gòu)造樣式。由于裂谷內(nèi)鹽下復(fù)合鹽構(gòu)造、伴隨快速相變的鹽上速度場(chǎng)等地震資料問題使得地震資料的地質(zhì)解釋有一定難度，從而造成鹽底、鹽下構(gòu)造落實(shí)遇到問題。通過對(duì)加蓬鹽下地層系統(tǒng)的分析和研究，建立了加蓬盆地鹽下斷裂復(fù)雜構(gòu)造樣式及展布特征，為今后的油氣勘探提供了有利的參考。

關(guān)鍵詞：加蓬盆地 構(gòu)造演化史 斷裂構(gòu)造 斷裂展布

中圖分類號(hào)：P618.13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）09（c）-0244-03

加蓬盆地整體呈現(xiàn)北東高，南西低的格局大體位于北緯1°和南緯4°之間[1-4]，處在古剛果和圣保羅克拉通之間的縫合帶上，是一個(gè)裂谷盆地與被動(dòng)大陸邊緣盆地疊加的大型中新生代復(fù)合型盆地，也是西非海岸盆地群中的一個(gè)富油盆地。前人對(duì)鹽上地層的研究比較全面，而對(duì)于鹽下地層的研究較少，因此，筆者就鹽下地層的斷裂構(gòu)造及結(jié)構(gòu)在該文中做出相對(duì)系統(tǒng)的歸納總結(jié)。

1 加蓬盆地地質(zhì)概況

西非板塊演化起始于晚三疊世～早侏羅世岡瓦納大陸解體。在整個(gè)板塊演化過程中，非洲東西部的大部分被動(dòng)大陸邊緣盆地經(jīng)歷了裂陷期和漂移期兩個(gè)構(gòu)造階段[5-6]，形成了上坳下斷的“雙層結(jié)構(gòu)”，下部裂陷期層序伴隨裂谷和火山活動(dòng)，發(fā)育湖泊和局限海環(huán)境下的碎屑巖、碳酸鹽巖沉積，而上部漂移期層序隨海平面不斷升降變化，發(fā)育海相碎屑巖、碳酸鹽巖臺(tái)地、三角洲和濁流沉積，大西洋的分裂是由南向北的。西非地區(qū)板塊的構(gòu)造演化主要經(jīng)歷了4個(gè)階段，即晚古生代—早中生代大陸克拉通階段（前裂谷階段）、中-晚中生代以來的裂谷階段及過渡階段、中生代末—第三紀(jì)以來的被動(dòng)大陸邊緣階段（或后裂谷坳陷階段）（圖1）。[7]

加蓬盆地可分為北加蓬次盆、南加蓬次盆、內(nèi)陸次盆和南巴雷內(nèi)高地四個(gè)主要的構(gòu)造單元（圖1）。加蓬盆地已開發(fā)的油田152個(gè)，其中北次盆103個(gè)，南次盆47個(gè)，內(nèi)陸次盆2個(gè)。目前盆地探明石油可采儲(chǔ)量為45億桶，天然氣可采儲(chǔ)量為850×108 m3。從待發(fā)現(xiàn)的油氣資源來看，加蓬海岸盆地待發(fā)現(xiàn)的油氣資源豐度為7500萬桶油當(dāng)量（USGS，2000）。從已開發(fā)的油田及儲(chǔ)量來看，北次盆開發(fā)程度高，而同為沉積中心的南次盆開發(fā)程度低，特別是對(duì)南次盆鹽下地層的研究程度低，那么對(duì)南次盆的勘探研究對(duì)整個(gè)加蓬盆地就有了重大的戰(zhàn)略意義。

2 加蓬盆地鹽下斷裂構(gòu)造結(jié)構(gòu)及樣式

與其它大陸內(nèi)裂谷盆地一樣，例如：國(guó)內(nèi)的渤海灣盆地、松遼盆地、海拉爾盆地等東部斷陷盆地，以及國(guó)外的東非裂谷盆地（如阿爾伯特盆地等）、北大西洋邊緣裂谷盆地（如阿斯圖里亞斯等盆地）、南大西洋西緣的巴西坎普斯盆地和桑托斯盆地、澳大利亞的吉普斯蘭盆地等，裂谷時(shí)期形成的加蓬海岸盆地因受非洲、南美板塊旋轉(zhuǎn)漂移產(chǎn)生的NNE-SSW向拉張應(yīng)力影響，具有典型的伸展構(gòu)造特征，在斷裂機(jī)制上發(fā)育一系列的張性斷裂。另外，由于大西洋洋中脊附近廣泛發(fā)育的轉(zhuǎn)換斷層存在，使得區(qū)域在后期又疊加了走滑應(yīng)力場(chǎng)。該文通過解剖加蓬X、Y工區(qū)內(nèi)部斷陷體系特征，對(duì)南加蓬次盆鹽下層序的斷裂構(gòu)造特征解釋具有一定的指導(dǎo)意義。

2.1 盆地結(jié)構(gòu)分析

加蓬盆地南西-北東向結(jié)構(gòu)特征，盆地東部的維阿凹陷與西部的登泰爾凹陷均為半地塹式結(jié)構(gòu)，中部為甘巴凸起，在凸起斜坡帶上發(fā)育一系列南西傾正斷層所組成的斷階（圖2）。

通過對(duì)以上南大西洋加蓬裂谷盆地結(jié)構(gòu)解剖不難看出，加蓬裂谷盆地為典型的結(jié)晶基底卷入式伸展構(gòu)造，其總體構(gòu)造格局由一系列傾向東或西向的基底斷裂控制的地壘、地塹或半地塹相間組合而成。凹陷低地一般為地塹或半地塹結(jié)構(gòu)，局部隆起高地為地壘式結(jié)構(gòu)，次級(jí)凹陷斜坡發(fā)育由一系列西傾的正斷層組成的斷階。

2.2 鹽下斷裂構(gòu)造樣式分析

2.2.1 斷層分級(jí)

前人通過斷裂的延伸長(zhǎng)度、剖面斷距、切割深度或與層位的切割關(guān)系、斷裂兩側(cè)巖性和厚度變化、斷裂形成及持續(xù)活動(dòng)時(shí)間等，結(jié)合斷裂對(duì)盆地（或凹陷）形成演化以及對(duì)盆地（或凹陷）內(nèi)構(gòu)造、沉積、層序及圈閉的控制程度大小來進(jìn)行斷裂級(jí)別劃分。該次研究在斷裂分級(jí)上，主要考慮了以下幾點(diǎn)。

（1）斷裂規(guī)模，即斷裂的平面延伸長(zhǎng)度和剖面斷距大小。

（2）切割深度或與層位的切割關(guān)系。

（3）形成時(shí)間及持續(xù)活動(dòng)時(shí)間。

（4）與構(gòu)造演化的關(guān)系。

（5）對(duì)構(gòu)造格局乃至沉積作用的控制程度大小。

通過以上劃分原則，加蓬海岸盆地?cái)嗔芽煞譃榭刂婆璧剡吔缫患?jí)斷裂、控制盆地二級(jí)構(gòu)造單元（如凹陷及隆起）的二級(jí)斷裂、控制盆地內(nèi)三級(jí)構(gòu)造單元（如洼陷）的三級(jí)斷裂、以及三級(jí)構(gòu)造單元內(nèi)的四～五級(jí)斷裂，而研究區(qū)塊處于南部次盆內(nèi)，所以斷裂主要為二級(jí)～五級(jí)斷裂（如圖3所示）。

2.2.2 斷裂期次分析

在斷裂期次分析上，前人的研究主要包括定性分析和定量分析兩個(gè)方面。該研究在斷裂活動(dòng)期次分析上，現(xiàn)階段基本以定性分析為主。根據(jù)前人研究，大致可以將區(qū)內(nèi)斷裂活動(dòng)分為四期：裂谷早期活動(dòng)基底斷裂、裂谷期持續(xù)活動(dòng)基底斷裂、裂谷期蓋層斷裂及裂谷期后斷裂（即鹽上斷裂）。該文主要討論的是鹽下斷裂結(jié)構(gòu)，所以以前三個(gè)為主要論述對(duì)象。（圖4）

（1）裂谷早期活動(dòng)基底斷裂。

此類斷裂形成時(shí)間早（前裂谷期），屬于基底卷入型斷裂，一般止于基辛達(dá)組，對(duì)早裂谷期地層（基底砂巖及基辛達(dá)組）沉積具有一定的控制作用，但后期停止了活動(dòng)（圖4）。

（2）裂谷期持續(xù)活動(dòng)基底斷裂。

一般為早期卷入型基底斷裂演化而來的深大斷裂，在同裂谷期繼承性生長(zhǎng)，至斷坳轉(zhuǎn)換期乃至裂后期由于構(gòu)造反轉(zhuǎn)可再度復(fù)活，控制洼陷或斷塊的邊界斷層常具備這種特征，例如Y區(qū)塊的F3斷層、X區(qū)塊的F2、F3斷層等。一般終止于埃詹加組鹽巖（圖4）。

（3）裂谷期蓋層斷裂。

此類斷裂屬于沉積蓋層型斷裂，形成時(shí)間較晚，一般為斷坳轉(zhuǎn)換期以及裂后期形成的。斷坳轉(zhuǎn)換期形成的蓋層斷裂對(duì)沉積具有一定的控制作用，但規(guī)模有限，對(duì)克拉伯組及登泰爾組地層沉積厚度具有一定的影響。裂后期形成的蓋層斷裂不控制沉積作用。強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可使該類斷層下切很深甚至接近基底（圖4）。

2.2.3 斷裂的剖面組合樣式及構(gòu)造幾何形態(tài)分析

加蓬海岸盆地裂谷時(shí)期以發(fā)育廣泛的張裂構(gòu)造為顯著特點(diǎn)，以正斷層為主。這些中-高角度正斷層與東部的盆地邊緣近于平行，組成一系列地壘、地塹、半地塹以及掀斜斷塊。盆地早期發(fā)育壘、塹相間構(gòu)造，晚期則以斷面西傾的“多米諾”式構(gòu)造為主。

斷裂組合特征可以概括為同向型和反向型兩大類。同向型斷裂構(gòu)造樣式是指一組傾向相同或相近的斷裂組合，而反向型是指一組傾向相反的斷裂組合（圖2）。研究區(qū)斷裂幾何形態(tài)主要有旋轉(zhuǎn)平面式和鏟式兩種（圖5）。

（1）旋轉(zhuǎn)式平面斷層。

旋轉(zhuǎn)式平面正斷層是南大西洋兩岸裂谷盆地?cái)嗔训闹饕獦?gòu)造樣式之一，根據(jù)斷層與被斷巖塊的組合關(guān)系可分為反向旋轉(zhuǎn)式平面正斷層和順向旋轉(zhuǎn)式平面正斷層，可分別形成反向掀斜構(gòu)造和順向掀斜構(gòu)造，掀斜構(gòu)造可進(jìn)一步發(fā)展為多米諾式構(gòu)造，甚至半地塹或地塹構(gòu)造。Ⅲ級(jí)斷層和Ⅳ級(jí)斷層可能具有旋轉(zhuǎn)平面式正斷層特征。這類斷層在兩岸諸盆地深水和淺水區(qū)均普遍發(fā)育，尤其在次級(jí)洼陷斜坡上特征更明顯。

（2）鏟式斷層。

加蓬裂谷盆地?cái)嗔褬?gòu)造的另一類樣式就是鏟式斷層，一般為盆地或次級(jí)洼陷邊緣控制沉積和構(gòu)造格局的邊界斷層。

2.2.4 斷裂展布特征

平面上，受裂谷期北東-南西向拉深應(yīng)力影響，形成的一系列張性斷裂走向應(yīng)力與盆地邊緣海岸線近于平行，與古拉張應(yīng)力垂直。通過斷裂構(gòu)造地震解釋方法的不斷試驗(yàn)，以地質(zhì)模式為指導(dǎo)，對(duì)全區(qū)斷裂系統(tǒng)進(jìn)行了剖面解釋，完成了主要斷裂的平面組合。共解釋出3條控制洼陷的二級(jí)斷裂，9條控制局部斷塊的三級(jí)斷裂。研究區(qū)內(nèi)斷裂的分布主要有兩個(gè)方向，即北北西-南南東及北西-南東向，而且Y工區(qū)主要發(fā)育北北西-南南向斷裂，X工區(qū)北北西-南南東及北西-南東向斷層均有發(fā)育，而以北西-南東向斷層為主。

3 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）盆地類型及盆地結(jié)構(gòu)特征：均為基底卷入型伸展盆地，盆地結(jié)構(gòu)由地壘、地塹或半地塹相間組合而成。凹陷低地一般表現(xiàn)為地塹或半地塹結(jié)構(gòu)，局部隆起高地一般表現(xiàn)為地壘式結(jié)構(gòu)。

（2）通過定性分析得出鹽下地層發(fā)育一系列受伸展作用控制的斷層，主要為旋轉(zhuǎn)式平面斷層以及鏟式斷層，主干斷裂走向垂直古應(yīng)力方向，后期隨著板塊旋轉(zhuǎn)漂移，大致與現(xiàn)今海岸線平行，傾向主要向海傾斜。這一系列斷層組成了地塹、半地塹、地壘以及掀斜斷塊。

（3）通過整個(gè)工區(qū)斷裂體系剖面解釋及平面組合，明確了研究區(qū)主要斷裂展布特征。區(qū)內(nèi)斷裂的分布主要有兩個(gè)方向，即北北西-南南東及北西-南東向，而且Y工區(qū)主要發(fā)育北北西-南南東向斷裂，X工區(qū)北北西-南南東及北西-南東向斷層均有發(fā)育，而以北西-南東向斷層為主。

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