古巴地區(qū)沉積盆地演化與油氣成藏條件

陳 榕，吳朝東，申延平

(1.北京大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院，北京 100871； 2.國(guó)土資源部 油氣戰(zhàn)略研究中心，北京 100034)

古巴地區(qū)沉積盆地演化與油氣成藏條件

陳 榕1，吳朝東1，申延平2

(1.北京大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院，北京 100871； 2.國(guó)土資源部 油氣戰(zhàn)略研究中心，北京 100034)

結(jié)合古巴群島構(gòu)造演化及古地理格局，對(duì)比分析了北古巴前陸盆地和古巴中部盆地的演化過程及油氣地質(zhì)條件，認(rèn)為中新生代加勒比板塊北緣的弧陸碰撞活動(dòng)是控制古巴地區(qū)油氣成藏的關(guān)鍵因素。古巴群島及其周緣地區(qū)在侏羅紀(jì)裂陷期-白堊紀(jì)被動(dòng)大陸邊緣時(shí)期發(fā)育良好的烴源巖，烴源巖分布范圍受到古地理格局的控制。白堊紀(jì)末期-古新世加勒比板塊與北美板塊的碰撞控制了古巴地區(qū)儲(chǔ)蓋組合及其配置關(guān)系，發(fā)育有效區(qū)域蓋層是北古巴前陸盆地油氣成藏的重要條件。白堊紀(jì)末期，古加勒比弧在碰撞作用下推覆北美被動(dòng)大陸邊緣，下部烴源巖受到荷載開始成熟?；￡懪鲎残纬傻拇笮蜎_斷帶及斷層為油氣的聚集提供了良好的運(yùn)移通道，使得油氣聚集在侏羅系-白堊系碳酸鹽巖裂縫、火山巖裂縫、火山碎屑巖以及古近系砂巖等儲(chǔ)層中，并形成了構(gòu)造、地層、巖性及復(fù)合型等油氣藏。

油氣分布；褶皺沖斷帶;板塊邊緣;古巴

加勒比地區(qū)油氣資源多分布于板塊邊緣的含油氣盆地[1]。前人針對(duì)加勒比地區(qū)不同構(gòu)造邊界盆地含油氣性進(jìn)行過許多研究，其中北緣油氣資源主要集中于古巴群島周緣推覆構(gòu)造相關(guān)的盆地[2-4]，但不同盆地間油氣儲(chǔ)量差異較大，分布并不均勻[5-6]。因此研究古巴地區(qū)周緣推覆構(gòu)造與油氣分布特點(diǎn)能夠進(jìn)一步分析板塊碰撞作用對(duì)油氣分布的影響。Itrurrade-Vienent認(rèn)為新生代古加勒比弧拼接北美版塊，島弧推覆形成了古巴群島的雛形[7]。隨后許多學(xué)者同樣認(rèn)為古巴群島是由于晚白堊世—新生代古加勒比弧碰撞北美板塊形成的[8-11]，并且長(zhǎng)期的碰撞作用(晚白堊世—古新世早期)[8,10-11]對(duì)古巴整體地層特征及盆地演化產(chǎn)生了重大的影響[4,12]。

前人在研究加勒比板塊構(gòu)造演化和烴源巖分布的基礎(chǔ)上對(duì)加勒比地區(qū)油氣勘探遠(yuǎn)景進(jìn)行了分析，認(rèn)為古巴-巴哈馬臺(tái)地邊緣地區(qū)屬于加勒比板塊北緣油氣勘探的潛力區(qū)域[4,13]。對(duì)古巴群島及其周緣盆地油氣地質(zhì)條件的研究則集中在古巴群島各盆地的油氣地質(zhì)特征方面，現(xiàn)有研究普遍認(rèn)為古巴地區(qū)主力烴源巖為中、上侏羅統(tǒng)，白堊系具有良好的生烴潛力[5,14]。同時(shí)北古巴前陸盆地海上部分是未來油氣勘探的重點(diǎn)區(qū)域[5,14]。Echevarria-Rodriguez等將古巴劃分為古巴北部油氣區(qū)和古巴南部油氣區(qū)兩部分，并研究了不同油氣區(qū)的基礎(chǔ)地質(zhì)條件，認(rèn)為古巴北部油氣區(qū)擁有良好的生儲(chǔ)蓋條件，古巴南部油氣區(qū)也具備一定的油氣潛力[6]。周道華分析了北古巴前陸盆地三區(qū)塊的石油地質(zhì)條件及勘探潛力，評(píng)價(jià)了該區(qū)塊的油氣藏條件，認(rèn)為區(qū)內(nèi)的前陸沖斷帶是本區(qū)最有利勘探區(qū)帶，南部區(qū)域發(fā)育較厚的古近系，是三區(qū)塊有利遠(yuǎn)景區(qū)[15]。這些研究結(jié)合了板塊動(dòng)力學(xué)演化背景，對(duì)古巴地區(qū)油氣分布有較為準(zhǔn)確的把握，總結(jié)了北古巴前陸盆地的油氣地質(zhì)特征及油氣運(yùn)移問題，但對(duì)于不同盆地油氣儲(chǔ)量及地質(zhì)特征之間的差異仍有待進(jìn)一步分析。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

古巴群島是加勒比板塊北緣大安德列斯島弧帶的一個(gè)重要組成單元，與北美板塊相鄰[16]。古巴群島及其周緣區(qū)域發(fā)育有前陸盆地、弧后盆地及拉分盆地3種類型的盆地，可以劃分為古巴北部油氣區(qū)及古巴南部油氣區(qū)兩大部分[6]①IHS.North Cuban province monitor report.Information Hauding Service,1998.②IHS.South Cuban province monitor report.Information Hauding Service,1998.(圖1)。其中北古巴前陸盆地及北部褶皺帶等構(gòu)造單元位于古巴北部油氣區(qū)，古巴南部油氣區(qū)則包括南部海岸帶的普拉修斯拉分盆地，北部盆地，中部盆地及南部盆地等構(gòu)造單元(圖1)。

早-中侏羅世時(shí)期，泛大陸裂解，北美、南美板塊之間開始形成古加勒比海槽，北美板塊南緣發(fā)育被動(dòng)大陸邊緣。晚白堊世時(shí)期，古加勒比海槽俯沖加勒比板塊形成了古加勒比弧。隨著加勒比板塊北東向移動(dòng)，古加勒比弧在白堊紀(jì)末期—始新世時(shí)期與北美板塊碰撞，形成了古巴褶皺沖斷帶及相關(guān)盆地。古巴地區(qū)含油氣盆地包括北古巴前陸盆地及古巴中部盆地(圖1)，普拉修斯盆地、古巴北部盆地以及古巴南部盆地尚未有油氣發(fā)現(xiàn)[17]。其中北古巴前陸盆地形成于白堊紀(jì)末期，為典型的前陸盆地，包括山前沖斷帶和前淵，發(fā)育侏羅系—新近系，中生界多發(fā)生擠壓變形，上覆新生界呈楔狀[11,18]，整體經(jīng)歷了裂谷期、被動(dòng)陸緣期和前陸盆地期3個(gè)階段，油氣富集程度較高[6]。古巴中部盆地形成于古新世，經(jīng)歷了裂陷期、碰撞造山期以及盆地變形期3個(gè)階段。古巴中部盆地為弧后盆地，基底為中生界火山島弧地層，上部發(fā)育白堊系—新近系，盆地邊界受到一系列正斷層控制，具有一定的油氣儲(chǔ)量②。

截至2010年，古巴石油探明儲(chǔ)量為6.82×108t，天然氣探明儲(chǔ)量2.94×1010m3。其中北古巴前陸盆地石油探明儲(chǔ)量為67.5×106t，占全盆地資源量96.5%，天然氣探明儲(chǔ)量2.72×108m3，占全盆地資源量3.5%。古巴中部盆地石油探明儲(chǔ)量為6.36×106t，占全盆地資源量97%，天然氣儲(chǔ)量2.264×108m3，占全盆地資源量2%。

2 古地理環(huán)境與烴源巖分布

古巴地區(qū)共發(fā)育4套烴源巖，包括中-下侏羅統(tǒng)的泥巖、上侏羅統(tǒng)-下白堊統(tǒng)的深水型碳酸鹽巖及泥巖、上白堊統(tǒng)的深水型碳酸鹽巖以及古新統(tǒng)的泥巖[5,15,19]。古巴地區(qū)古地理演化經(jīng)歷了裂谷期、被動(dòng)陸緣期、碰撞造山期以及弧后穩(wěn)定期4個(gè)階段。早-中侏羅世裂谷階段，古巴群島西北部及中北部地層發(fā)育于古加勒比海槽北緣，主要為含陸相硅質(zhì)碎屑的砂巖及碳酸鹽巖和泥巖沉積。這一時(shí)期北古巴前陸盆地發(fā)育一系列北東-南西向和北西-南東向正斷層控制的半地塹[5,11](圖2a)。下侏羅統(tǒng)烴源巖多分布于尤卡坦臺(tái)地邊緣，主要為陸相和潟湖沉積，含大量有機(jī)物。中-下侏羅統(tǒng)的San Cayetano組為潟湖相深水黑色頁(yè)巖，屬于裂谷沉積，厚約5 000 m，分布在古巴北部沿海地帶及盆地內(nèi)部[5,14](圖2a)。

圖1 古巴構(gòu)造與盆地類型分布①②[7,14]

圖2 古巴地區(qū)早侏羅世—古新世巖相古地理與烴源巖現(xiàn)今分布范圍圖[14]

晚侏羅世-晚白堊世，古加勒比海槽進(jìn)一步擴(kuò)張，于北美板塊邊緣發(fā)育被動(dòng)大陸邊緣。這一時(shí)期古巴西北部及中北部屬于被動(dòng)陸緣的沉積環(huán)境[20](圖2b)，大規(guī)模接受碳酸鹽巖沉積，盆地大范圍沉積了大于12 000 m的碳酸鹽巖[11]。沉積中心受到侏羅紀(jì)構(gòu)造特征控制，位于北部地塹較為發(fā)育的地區(qū)。上侏羅統(tǒng)-下白堊統(tǒng)于被動(dòng)大陸邊緣時(shí)期沉積了大量的淺水型、深水型碳酸鹽巖及泥巖，主要分布于北部沿岸帶，沉積范圍較中下侏羅統(tǒng)分布區(qū)域小[5-6,14](圖2b)。

晚白堊世古加勒比弧形成[7-8]，古巴中南部地區(qū)及南部地區(qū)開始發(fā)育火山巖及火山碎屑巖地層[21](圖2c)。白堊紀(jì)末期，受到古加勒比弧與北美板塊邊緣碰撞的影響，地層發(fā)生撓曲，逐漸形成北古巴前陸盆地[11]。部分中生界受到古加勒比弧的擠壓推覆作用發(fā)生變形，在古巴北部沿海地帶形成前陸沖斷帶，部分中生界暴露剝蝕，沉積中心開始轉(zhuǎn)移到山前帶所在的北部沿海地區(qū)(圖2d)，盆地內(nèi)部及中北部地區(qū)繼續(xù)發(fā)育海相碳酸鹽巖及碎屑巖混合沉積[11]。上白堊統(tǒng)的烴源巖為深水碳酸鹽巖與泥巖，為被動(dòng)大陸邊緣沉積，厚度未知，主要分布于北部沿岸帶以北的區(qū)域，部分地區(qū)受到剝蝕[5,14](圖2c)。

古新世板塊間進(jìn)一步的碰撞使得北古巴前陸盆地發(fā)育朝山前帶逐漸增厚的楔狀碎屑巖沉積，同時(shí)中生界開始接受埋藏[5,7,10-11]。這一時(shí)期古加勒比弧逆沖推覆于中生界之上，古巴中部盆地形成于島弧后方的拉張背景[6]，以火山碎屑充填為主。古新統(tǒng)烴源巖分布范圍和厚度均較小[5,14]，巖石類型主要為泥巖①IHS.North Cuban province monitor report.Information Hauding Service,1998.(圖2d)。

綜上所述古巴地區(qū)烴源巖發(fā)育主要受古地理格局的控制，侏羅紀(jì)—早白堊世的裂陷-被動(dòng)大陸邊緣階段是烴源巖發(fā)育的重要時(shí)間段，因此侏羅系烴源巖分布較廣，受后期構(gòu)造活動(dòng)的影響，白堊紀(jì)以后烴源巖發(fā)育的有利相帶范圍逐漸縮小，白堊系及古近系烴源巖分布范圍相對(duì)也較小。

3 油氣成藏條件

古巴地區(qū)發(fā)育多種類型的油氣藏，具有良好的烴源巖條件，有利的生儲(chǔ)蓋組合也為古巴地區(qū)油氣成藏打下了基礎(chǔ)。

3.1 主要烴源巖生烴潛力

Morettie等[5]、Magnier等[19]對(duì)古巴北部油氣區(qū)地表露頭的烴源巖樣品及盆地內(nèi)DSDP鉆井巖心進(jìn)行了分析(圖3)，得出區(qū)內(nèi)4套烴源巖的地球化學(xué)數(shù)據(jù)。中-下侏羅統(tǒng)黑色頁(yè)巖殘余有機(jī)碳含量(TOC)為0.7%～3.3%，平均含量為1%，屬于Ⅱ型海相干酪根，地球化學(xué)特征顯示這部分烴源巖處于過成熟階段，Tmax約為495 ℃[5,19](圖3)。上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)烴源巖TOC平均值為3%，最大可達(dá)13.82%，屬于Ⅱ、ⅡS型干酪根，S2值(吸附烴含量)為93.20 mg/g，HI(氫指數(shù))為674 mg/g[5](圖3)。上侏羅統(tǒng)有機(jī)質(zhì)富含硫，因此屬于ⅡS型干酪根[19]，這種干酪根主要形成于生油期早期，具有“未成熟地區(qū)”的低溫環(huán)境的特點(diǎn)[5]。其中Cifuentes組的泥巖具有最好的生烴潛力，該組烴源巖富含共生和后生瀝青的分散有機(jī)質(zhì)，這些有機(jī)質(zhì)集中在層面、裂縫、縫合線及孔洞中[5]。泥巖TOC平均值為1%，Tmax可達(dá)410～420 ℃[19](圖3)。下白堊統(tǒng)TOC平均值約為6%，S2值約為26 mg/g，HI約為600 mg/g[19]。上白堊統(tǒng)烴源巖TOC含量平均為1%，最大可達(dá)3%，HI約為610 mg/g，Tmax平均值約為426 ℃，最大可達(dá)500 ℃[19](圖3)。古新統(tǒng)烴源巖部分樣品TOC含量很高，但整體上來未達(dá)成熟階段[5]。因此上侏羅統(tǒng)-下白堊統(tǒng)的碳酸鹽巖-泥巖組合是古巴地區(qū)重要的優(yōu)質(zhì)烴源巖，白堊系烴源巖同樣具有一定的生烴潛力。

北古巴前陸盆地儲(chǔ)層主要為侏羅系、白堊系及上覆始新統(tǒng)(表1;圖3)，巖性為深水型灰?guī)r、臺(tái)地相灰?guī)r、角礫巖、砂巖以及火山巖。儲(chǔ)集類型主要為碳酸鹽巖縫洞、碎屑巖裂縫及粒間孔[6,17,22]。其中侏羅系及下白堊統(tǒng)儲(chǔ)層孔隙度約為14%，滲透率小于200×10-3μm2，上白堊統(tǒng)孔隙度為12%～18%，平均13%。古巴中部盆地儲(chǔ)層主要為上白堊統(tǒng)火山島弧及上覆沉積巖，包括灰?guī)r、火山碎屑巖、凝灰?guī)r及砂巖[6]。其中上白堊統(tǒng)灰?guī)r孔隙度為10%～25%，平均值為12%。

古巴地區(qū)蓋層主要為儲(chǔ)集層的層間頁(yè)巖[22](圖3)，如古巴北部油氣區(qū)的Carmita組、Constancia組、Esperanza組、Habana組、Margarita組及Vega組的層間泥巖。北古巴前陸盆地下白堊統(tǒng)Constancia組及Trocha群儲(chǔ)層屬于致密灰?guī)r(表1)，亦可以作為蓋層進(jìn)行有效封堵形成巖性地層油氣藏。下白堊統(tǒng)的Santa Teresa組蓋層為層間頁(yè)巖及凝灰?guī)r。中生界火山巖則是一種比較特殊的儲(chǔ)層，裂縫的生成使得地層具有一定孔隙度及滲透率，可以作為油氣儲(chǔ)集體，同時(shí)受到周圍致密蛇紋巖的封堵形成孤立的小型地層油藏[7]，但由于這些儲(chǔ)層規(guī)模較小并且缺乏連通性，因此生產(chǎn)周期較短。

3.2 油氣藏類型

古巴地區(qū)目前已發(fā)現(xiàn)34個(gè)油氣田，其中古巴北部油氣區(qū)27個(gè)，主要位于北古巴前陸盆地前陸沖斷帶陸上部分，古巴南部油氣區(qū)7個(gè)，主要位于古巴中部盆地區(qū)。古巴地區(qū)油氣藏以復(fù)合油氣藏為主,包括構(gòu)造油氣藏、地層油氣藏、巖性油氣藏及不整合油氣藏4種類型(圖4)。

構(gòu)造油氣藏是古巴地區(qū)發(fā)育的最主要的油氣藏類型，在古巴北部油氣區(qū)及南部油氣區(qū)均有發(fā)現(xiàn)。北古巴地區(qū)油氣主要聚集于褶皺沖斷帶中的各個(gè)構(gòu)造地層單元，包括背斜油氣藏、斷層油氣藏等(圖5)，一般發(fā)育于沖斷層上盤扭折帶型褶皺處(圖4)。此類油氣藏代表為Boca De Jaruco,Cantel和Yumuri油田以及古巴南部油氣區(qū)Pina和Cristale油田等大型油氣田①IHS.North Cuban province monitor report.Information Hauding Service,1998.②IHS.South Cuban province monitor report.Information Hauding Service,1998.。

地層油氣藏規(guī)模較小，主要為不整合油氣藏，主要分布于古巴南部油氣區(qū)。古巴南部油氣區(qū)儲(chǔ)集層為火山巖裂縫及島弧序列內(nèi)部的碳酸鹽巖，蓋層為層間頁(yè)巖及上覆凝灰?guī)r。這樣使得油氣聚集于下部的裂縫型火山巖及裂縫型碳酸鹽巖與上覆凝灰?guī)r組成的不整合圈閉中(圖4)，發(fā)育于Cristales及Jatibonico油田②。

巖性油氣藏是古巴地區(qū)分布較為廣泛的油氣藏之一，在上侏羅統(tǒng)、中上白堊統(tǒng)、中生界火山巖及古新統(tǒng)中均有發(fā)現(xiàn)。由于古巴地區(qū)中上侏羅統(tǒng)及中下白堊統(tǒng)的儲(chǔ)層多發(fā)育于烴源巖所在的層位，巖性較為致密，使得油氣主要聚集于碳酸鹽巖裂縫、蛇紋巖裂縫以及砂巖透鏡體中，由層間頁(yè)巖或凝灰?guī)r進(jìn)行封堵，包括儲(chǔ)集巖上傾尖滅油氣藏與透鏡體油氣藏(圖4)。此類油氣藏普遍發(fā)育于古巴地區(qū)各個(gè)油氣田①②。

除上述油氣藏類型外，復(fù)合油氣藏也是古巴地區(qū)主要油氣藏類型之一，主要包括構(gòu)造-地層油氣藏及構(gòu)造-巖性油氣藏兩種類型。古巴北部油氣區(qū)儲(chǔ)層主要是碳酸鹽巖，砂巖和角礫巖以及推覆體中的蛇紋巖[15](表1;圖4)，油氣主要聚集在輕微褶皺的碳酸鹽巖裂縫中，受到上部地層不整合及斷層的側(cè)向封堵而形成構(gòu)造-地層油氣藏(圖4)，同時(shí)在砂巖中則多為由尖滅砂體形成的巖性油氣藏，另一側(cè)為斷層封堵，從而形成了構(gòu)造-巖性油氣藏(圖4)。其中構(gòu)造-地層油氣藏主要發(fā)育于Punta Alegr、Ana Maria地區(qū)(圖4)①IHS.North Cuban province monitor report.Information Hauding Service,1998.②IHS.South Cuban province monitor report.Information Hauding Service,1998.，構(gòu)造-巖性油氣藏則主要發(fā)育于Varadero、Cupey 1X和Yumuri等油氣田[17]。

表1 古巴含油氣盆地儲(chǔ)層特征①IHS.North Cuban province monitor report.Information Hauding Service,1998.②IHS.South Cuban province monitor report.Information Hauding Service,1998.

Table 1 Reservoir characteristics of petroliferous Basins in Cuaba①②

層位巖性孔隙度/%滲透率/(10-3μm2)儲(chǔ)層類型代表油田始新統(tǒng)Sagua組角礫巖砂巖、礫巖粒間孔BocadeJaruca,PenasAltasGrande組碳酸鹽巖角礫巖、砂巖砂巖、礫巖粒間孔BocadeJaruca,PenasAltas上白堊統(tǒng)中生代火山巖單元蛇紋巖蛇紋巖裂縫Bacurana-Cruzverde,Camarioca,Cantel,Jarahueca,Motembo,SantaMariadelMarIsabel組凝灰?guī)r,凝灰角礫巖14～25凝灰?guī)r裂縫CristalesJiquimas組礁體、火山碎屑巖、砂巖碳酸鹽裂縫、火山巖裂縫、砂巖裂縫CristalesCotorro組灰?guī)r、凝灰?guī)r灰?guī)r裂縫,海相凝灰?guī)r裂縫Mamonal,ReformaCatalina組灰?guī)r、礫巖、角礫巖10～25平均12灰?guī)r裂縫、晶間孔、礫巖裂縫CatalinaHabana組致密砂巖、凝灰?guī)r、灰?guī)r砂巖、凝灰?guī)r及淺水灰?guī)r裂縫Bacuranao-CruzVerdeViaBlanca組砂巖、深水灰?guī)r12～18平均15濁流砂巖及深水灰?guī)r裂縫BocadeJarucaAmaro組濁積巖及深水灰?guī)r12～18平均13重力流砂巖、深水灰?guī)r裂縫BocadeJarucaCarmita組破碎深水灰?guī)r深水灰?guī)r裂縫Camarioca,Guasimas,VaraderoSur下白堊統(tǒng)SantaTeresa組灰?guī)r灰?guī)r裂縫Camarioca,Cantel,Guasimas,VaraderoSurEsperanza組深水灰?guī)r深水灰?guī)r裂縫MartinMesaConstancia組碎屑灰?guī)r14<200灰?guī)r裂縫、白云巖粒間孔LitoralPiedra,Marbella,PuertoEscondidoMargarita組深水灰?guī)r灰?guī)r裂縫Marbella,Cupey1X上侏羅統(tǒng)Veloz組深水碎屑灰?guī)r灰?guī)r裂縫PuertoEscondidoTrocha群臺(tái)地相灰?guī)r深水灰?guī)r裂縫LitoralPiedra,MarbellaCifuentes組深水灰?guī)r14<200深水灰?guī)r裂縫PuertoEscondido

圖4 古巴主要油田油藏類型

4 討論

北古巴前陸盆地和古巴中部盆地作為古巴地區(qū)兩大含油氣盆地，二者油氣成藏模式有著較大差異。從構(gòu)造演化角度來看，北古巴前陸盆地形成時(shí)間較早，和古巴中部盆地相比演化時(shí)間長(zhǎng)，并且具有較長(zhǎng)的被動(dòng)陸緣演化時(shí)間，可以劃分出前陸沖斷帶和前陸盆地兩套含油氣系統(tǒng)(圖5)。侏羅紀(jì)—早白堊世北美被動(dòng)大陸邊緣沉積的大套泥頁(yè)巖及碳酸鹽巖給北古巴前陸盆地打下良好的烴源巖基礎(chǔ)。在前陸沖斷帶含油氣系統(tǒng)中，白堊紀(jì)末期—古新世的古加勒比弧推覆作用使得前陸盆地開始形成，所造成的動(dòng)力荷載及沉積物荷載促使褶皺沖斷帶地區(qū)的烴源巖開始成熟[11]，為盆地的

熱演化過程提供了有利的地質(zhì)條件。同時(shí)強(qiáng)烈的推覆形成的褶皺沖斷帶破壞了侏羅系及白堊系的地層結(jié)構(gòu)，所形成的斷層成為了油氣運(yùn)移的重要通道，為盆地油氣的二次運(yùn)移提供了優(yōu)越的條件。前陸盆地區(qū)同樣有著良好的石油地質(zhì)條件，Mognier[19]認(rèn)為北部地區(qū)海域烴源巖主要為中-下侏羅統(tǒng)裂陷沉積地層及中上白堊統(tǒng)被動(dòng)陸緣， DSDP鉆井巖心中也發(fā)現(xiàn)了古巴北部沿海露頭區(qū)下白堊統(tǒng)Pons組及Carmita組同層段的烴源巖[5,17]。中-下侏羅統(tǒng)裂陷沉積埋藏深度約為2 500～3 000 m，已達(dá)到生油窗[15]，因此北古巴前陸盆地海上地區(qū)的前陸盆地含油氣系統(tǒng)也具有一定的勘探潛力。

古巴中部盆地屬于弧后拉張盆地，形成于晚白堊世古加勒比弧碰撞北美板塊邊緣之后[6]，屬于走滑推覆帶含油氣系統(tǒng)。根據(jù)古巴中部盆地內(nèi)油田有限的烴源巖數(shù)據(jù)，推測(cè)其烴源巖主要為在島弧推覆過程中被卷入島弧帶的北部侏羅系被動(dòng)陸緣地層，并在上部島弧荷載作用下開始成熟。始新世之后，隨著碰撞作用的減弱，古巴中部盆地開始發(fā)生明顯的走滑，發(fā)育了貫穿盆地的La Trocha斷層以及一系列小型走滑斷層[7]。

圖5 古巴地區(qū)油氣成藏模式(剖面位置見圖1)

古巴中部盆地的油氣運(yùn)移通道也是后造山期形成的一系列大型走滑斷層及相關(guān)斷層系，使得下部油氣運(yùn)移并聚集在上部火山碎屑巖地層，與北古巴前陸盆地相比油氣運(yùn)移和聚集的較晚。盡管有足夠的地?zé)釛l件，但古巴中部盆地的烴源巖的分布范圍和北古巴前陸盆地相比較小，盆地儲(chǔ)層多為火山碎屑巖及白堊系碳酸鹽巖，儲(chǔ)層規(guī)模也較小，蓋層多為層間頁(yè)巖及凝灰?guī)r，缺乏區(qū)域性蓋層。古巴中部盆地在盆地油氣條件上不如北古巴前陸盆地，但盆地在烴源巖成熟、儲(chǔ)層形成及油氣運(yùn)移的過程中同樣也受到了古加勒比弧推覆作用的影響，因此中新生代加勒比板塊北緣的弧陸碰撞活動(dòng)是控制古巴地區(qū)油氣成藏的關(guān)鍵因素。

5 結(jié)論

1) 古巴地區(qū)主要含油氣盆地為北古巴前陸盆地和古巴中部盆地，發(fā)育侏中下侏羅統(tǒng)、中上侏羅統(tǒng)、白堊系、古近系4套烴源巖。油氣主要以自生自儲(chǔ)、下生上儲(chǔ)等形式聚集在侏羅系-白堊系碳酸鹽巖裂縫、火山巖裂縫、火山碎屑巖以及古近系砂巖等儲(chǔ)層中。

2) 加勒比板塊北緣弧陸碰撞事件形成的褶皺沖斷帶是控制古巴地區(qū)油氣成藏的關(guān)鍵因素。碰撞作用使得古加勒比弧推覆北美被動(dòng)大陸邊緣，下部烴源巖受到荷載開始成熟，同時(shí)推覆形成的斷層是古巴地區(qū)重要的油氣運(yùn)移通道。

3) 古巴北部油氣區(qū)是較有潛力的勘探區(qū)，原因包括4個(gè)方面：較大規(guī)模烴源巖及儲(chǔ)層；發(fā)育有效區(qū)域蓋層；弧陸碰撞形成的大型沖斷帶為烴源巖的成熟提供了有利條件；沖斷作用形成的斷層為油氣運(yùn)移提供了良好的通道。

致謝：在本文研究過程中北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院郭召杰教授和中國(guó)地質(zhì)大學(xué)能源學(xué)院何登發(fā)教授在構(gòu)造演化方面提供了建議和幫助，李林林同學(xué)在成文過程中提供了幫助，張晨晨、房亞男等同學(xué)在資料收集及處理等方面提供了幫助，在此一并感謝。

[1] 程小島，李江海，高危言.南美板塊北部邊界作用對(duì)其含油氣盆地的影響[J].石油與天然氣地質(zhì),2013,34(1):112-119. Cheng Xiaodao,Li Jianghai,Gao Weiyan.Impact of the northern South America Plate boundary evolution upon petroliferious basins[J].Oil & Gas Geology,2013,34(1):112-119.

[2] Aguilera R F.Oil supply in Central and South America[J].Energy Policy,2009,37(8):2916-2925.

[3] Larue D K,Warner A J.Sedimentary basins of the Caribbean plate boundary zone and their petroleum potential[J].Journal of Petroleum Geology,1991,14(3):275-290.

[4] Pindell J L.Geologic rationale for hydrocarbon exploration in the Caribbeam and adjacent region[J].Journal of Petroleum Geology,1991,14(3):237-257.

[5] Schenk C J.Jurassic-Cretaceous composite total petroleum system and geologic models for oil and gas assessment of the North Cuba Basin[M].Cuba:Denver Publishing Service Center,2008.

[6] Echevarria-Rodriguez G,Hernandez-Perez G,Lopez-Quintero J O.Oil and gas exploration in Cuba[J].Journal of Petroleum Geology,1991,14(3):259-274.

[7] Iturralde-Vinent M A.Cuban geology:A new plate tectonic synthesis[J].Journal of Petroleum Geology,1994,17(1):36-69.

[8] Pindell J L,Kennan L.Tectonic evolution of the Gulf of Mexico,Cari-bbean and northern South America in the mantle reference frame:an update[J].Geological Society,London,Special Publications,2009,328(1):1-55.

[9] Rojas-Agramonte Y,Neubauer F,Garcia-Delgado D E.Tectonic evolution of the Sierra Maestra Mountains,SE Cuba,during Tertiary times:From arc-continent collision to transform motion[J].Journal of South American Earth Sciences,2008,26(2):125-151.

[10] Pindell J,Maresch W V,Martens U.The greater antillean arc:Early Cretaceous origin and proposed relationship to Central American subduction melanges:implications for models of Caribbean evolution[J].International Geology Review,2012,54(2):131-143.

[11] Escalona A,Yang W.Subsidence controls on foreland basin development of northwestern offshore Cuba,southeastern Gulf of Mexico[J].AAPG Bulletin,2013,97(1):1-25.

[12] Kerr A C,Iturralde-Vinent M A,Saunders A D.A new plate tectonic model of the Caribbean:implications from a geochemical reconnaissance of Cuban Mesozoic volcanic rocks[J].GSA Bulletin,1999,111(11):1581-1599.

[13] Leahy K,Lawrence S,Thrift J.Caribbean source rocks may point toward buried treasure[J].Oil & Gas Journal,2004,102(8):35-39.

[14] Moretti I,Tenreyro R,Linares E.Petroleum system of the Cuban northwest offshore zone[M]//The Circum-Gulf of Mexico and the Caribbean:Hydrocarbon habitats,basin formation,and plate tecto-nics.AAPG Memoir 79,2003,675-696.

[15] 周道華.古巴前陸盆地三區(qū)塊石油地質(zhì)特征及勘探潛力分析[J].海洋石油,2009,(4):10-18. Zhou Daohua.Petroleum geological characteristics and exploration potential in Block Ⅲ of Foreland Basin,Cuba[J].Offshore Oil,2009,(4):10-18.

[16] Mann P.Classification and tectonic setting from Jurassic to Present[M]//Caribbean Sedimentary Basins,Elsevier,1999,3-31.

[17] Brust J,Huneke H,Meschede M.Facies and provenance of basin-margin deposits in the Los Palacios Basin(Capdevila Formation,Cuba)[J].Facies,2011,57(1):73-92.

[18] Saura E,Verges J,Brown D.Structural and tectonic evolution of western Cuba fold and thrust belt[J].Tectonics,2008,27(TC4002):1-22.

[19] Magnier C,Moretti I,Lopez J O.Geochemical characterization of source rocks,crude oils and gases of Northwest Cuba[J].Marine and Petroleum Geology,2004,21(2):195-214.

[20] Iturralde-Vinent M A.Meso-Cenozoic Caribbean Paleogeography:implications for the historical biogeography of the region[J].International Geology Review,2006,48(9):791-827.

[21] Schneider J,Bosch D,Monie P.Origin and evolution of the Escambray Massif(Central Cuba):an example of HP/LT rocks exhumed during intraoceanic subduction[J].Journal of Metamorphic Geology,2004,22(3):227-247.

[22] 張發(fā)強(qiáng)，殷進(jìn)垠，王駿.北古巴地區(qū)構(gòu)造沉積演化及含油氣特征[C]//第八屆古地理學(xué)與沉積學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.大慶：2004:76.Zhang Faqiang,Yin Jinyin,Wang Jun et al.Tectonic and sedimantary evolution of northern Cuba and its oil-bearing characteristics[C]//The 8th paleogeography and sedimentology academic conference proceedings,[The 8th paleogeography and sedimentology academic conference abstract.Daqing:2004:76.

(編輯 張亞雄)

Sedimentary basin evolution and hydrocarbon accumulation conditions in Cuba

Chen Rong1,Wu Chaodong1,Shen Yanping2

(1.SchoolofEarthandSpaceScience,PekingUniversity,Beijing100871,China;2.StrategicResearchCenterofOilandGas,MinistryofLandandResources,Beijing100034，China)

This paper compared the evolution and petroleum geological conditions of the foreland basin in northern Cuba and the basin in central Cuba based on the evolution history and paleogeography setting of the Cuba islands.The Meso-Cenozoic arc-continent collision of northern boundary of Caribbean Plate is thought to be the key factor controlling the oil and gas accumulation in Cuba.High quality source rocks were developed in Cuba islands and its surrounding platforms during the Late Jurassic rifting and the Cretaceous passive continental margin periods.The distribution of the source rocks was controlled by the paleogeography setting.The reservoir-cap rock assemblages were controlled by the collision between the Caribbean plate and North America plate in the Late Cretaceous-Paleocene.The effective regional cap rock was an important condition for oil accumulation in the foreland basin of northern Cuba.At the end of Cretaceous,the thrust of the Caribbean Arc over the North America plate promoted the maturation of the source rocks.The large thrust fault zone and faults resulted from arc-continent collision provided the pathways for hydrocarbon migrating to and accumulating in the reservoirs such as the fractured Jurassic-Cretaceous carbonates,fractured volcanic rocks,pyroclastic rock and Paleocene sandstone,leading to the formation of structural,stratigraphic,lithological and composite reservoirs.

oil and gas distribution,fold thrust belt,plate boundary,Cuba

2014-01-10;

2015-04-20。

陳榕(1987—)，女，博士研究生，沉積學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)。E-mail:rongrong@pku.edu.cn。

國(guó)土資源部全球油氣地質(zhì)綜合研究與區(qū)域優(yōu)選項(xiàng)目(GT-YQ-QQ-2011-6-21)。

0253-9985(2015)03-0385-08

10.11743/ogg20150306

TE122.2

A