尼日利亞博爾努盆地沉積地層分布特征

Olabode Solomon O,Adekoya John A,Ola Peter S

（1.Department of Applied Geology,The Federal University of Technology;2.Department of Geological Sciences,Osun State University）

尼日利亞博爾努盆地沉積地層分布特征

Olabode Solomon O1,Adekoya John A2,Ola Peter S1

（1.Department of Applied Geology,The Federal University of Technology;2.Department of Geological Sciences,Osun State University）

利用博爾努盆地內(nèi)23口探井的鉆井、測井資料，借助于Excel、Petrel及Surfer等軟件，確定了盆地Kerri-Kerri組、Gombe組、Fika組、Gongila組和Bima組及整個沉積地層的空間分布。對整個沉積地層空間分布研究發(fā)現(xiàn)，博爾努盆地共有3個主要坳陷（A、C、D）和1個構(gòu)造高點B。坳陷A位于盆地東北部，坳陷C和D分別位于盆地東南部和西南部，構(gòu)造高點B分隔坳陷A和坳陷C。Kerri-Kerri組、Gombe組、Fika組、Gongila組和Bima組在盆地廣泛分布，但地層厚度存在變化；3口深層探井（Kadaru-1井、Herwa-1井及Kinasar-1井）僅鉆揭Bima組上部層段（巖性為中—粗粒長石砂巖），對Bima組下部層段尚未鉆遇。因此建議針對盆地內(nèi)部的潛在含油氣坳陷區(qū)開展深層鉆探。圖14表1參17

博爾努盆地；尼日利亞；地下沉積結(jié)構(gòu)；地層分布特征

1 研究區(qū)概況

乍得盆地屬于克拉通內(nèi)裂谷盆地，是中西非裂谷系的一部分，盆地總面積約2 335 000 km2[1-6]。博爾努盆地位于乍得盆地西南部尼日利亞境內(nèi)（見圖1），約占乍得盆地總面積的十分之一，并與貝努埃地槽相連。博爾努盆地和貝努埃地槽同屬北東—南西走向裂谷系的一部分，受基底拉張構(gòu)造活動和鋸齒狀斷層作用影響，盆地內(nèi)常見地壘、地塹、潛山及侵入型火山巖[7]。斷層主要表現(xiàn)為拉張性質(zhì)，向下通常斷至基底，向上大多終止于白堊系—第三系區(qū)域性角度不整合面之下。

博爾努盆地與乍得和尼日爾境內(nèi)的泰爾米特盆地地質(zhì)背景相似，目前泰爾米特盆地已發(fā)現(xiàn)商業(yè)性油氣藏[8]，受此影響，博爾努盆地成為油氣勘探的熱點地區(qū)。20世紀70—90年代，尼日利亞國家石油公司在博爾努盆地鉆探了23口探井，其中1口井見天然氣顯示，證實了盆地的含油氣性。含油氣盆地的基本要素之一即具有厚層沉積物，就油氣富集要素而言，厚層沉積區(qū)的含油氣潛力通常大于薄層沉積區(qū)。本文旨在應(yīng)用博爾努盆地23口探井的鉆井、測井資料，分析盆地地下結(jié)構(gòu)，進而確定盆地厚層沉積區(qū)。

2 層序地層特征

博爾努盆地發(fā)育裂谷相關(guān)沉積，沉積作用始于早白堊世晚阿普特期—阿爾布期（見圖2）。第1沉積旋回期，博爾努盆地發(fā)育廣泛分布的三角洲層序，沉積含零星化石、分選差的中—粗粒長石砂巖，即Bima

組砂巖。Bima組主要由砂巖組成，局部發(fā)育少量頁巖夾層[10-12]，可作為潛在儲集層，其中頁巖可作為潛在烴源巖。

圖1 博爾努盆地區(qū)域位置及區(qū)內(nèi)探井分布圖

圖2 博爾努盆地地層柱狀圖[9]

第2沉積旋回期，貝努埃地槽首次溝通特提斯洋與南大西洋，海侵作用延伸至乍得盆地南部，博爾努盆地沉積形成Gongila組（見圖2），其主要由淺海相鈣質(zhì)砂巖和頁巖組成。在部分地區(qū)，Bima組與Gongila組之間還發(fā)育賽諾曼階Yolde組海相地層。Gongila組通常被視為盆地海侵初期階段沉積，此次海侵作用起始于早白堊世晚阿爾布期，并于土侖期達到頂峰，海水淹沒了整個貝努埃地槽—乍得盆地。隨后發(fā)生海退，導(dǎo)致早土侖期的海槽消失。

第3沉積旋回期，再次發(fā)生海侵，博爾努盆地沉積富含菊石的藍黑色開闊海相頁巖（Fika組），此次海侵作用一直持續(xù)至晚白堊世晚森諾期。

晚白堊世土侖期—馬斯特里赫特期發(fā)生了兩次重要的地質(zhì)事件[6,9]，第1次地質(zhì)事件即尼日利亞東北部發(fā)育河流/三角洲相沉積，形成了Gombe組砂巖；第2次地質(zhì)事件即乍得盆地發(fā)生伸展變形，并一直持續(xù)至白堊紀末期[9]，此次變形作用嚴重改變了乍得盆地的構(gòu)造格局。第三紀時期，盆地沉積了Kerri-Kerri組，其與白堊系之間呈不整合接觸[10,13]。鉆井資料表明，Kerri-Kerri組與其上覆Chad組之間亦存在一小型不整合面，不整合面附近存在紅土層（見圖2）。地震資料表明，博爾努盆地的最大沉積地層厚度估計超過10 km[11]。

表1 基于鉆井的地層組頂深及厚度

3 測井曲線解釋

準確認識盆地和鉆井覆蓋區(qū)的地下結(jié)構(gòu)是本次研究的重點。本次研究利用盆地內(nèi)23口井的鉆測井資料，通過分析測井曲線組合樣式進行測井相對比（見表1，圖3、圖4），并細分巖性單元。同時采用反射雙目顯微鏡對錄井鉆屑（取樣間隔為50 m）進行沉積學(xué)分析。最后綜合應(yīng)用測井曲線解釋結(jié)果和鉆屑分析結(jié)果，將沉積層序精細劃分為層組；借助于Excel、Petrel及Surfer等軟件，分別確定了單套層組（Kerri-Kerri組、Gombe組、Fika組、Gongila組和Bima組）和整個沉積地層的空間分布（見圖5—圖11），由此可確定盆地內(nèi)的厚層沉積地層分布區(qū)。

3.1 測井曲線疊加樣式

測井曲線初步研究結(jié)果表明，工區(qū)大多數(shù)測井曲線具有指狀、進積、退積、加積以及新月型疊加樣式（見圖3、圖4），上述疊加樣式反映了沉積過程變化及沉積物供給與可容納空間的變化。指狀疊加樣式指示薄層砂巖與頁巖以不同比例互層；箱狀疊加樣式指示垂向粒度均一的層段，表明沉積物供給與可容納空間增量達到平衡；進積型疊加樣式反映整體向上變淺的趨勢，表明沉積物供給量增大、可容納空間增量減小，對應(yīng)于整體海退；退積型疊加樣式指示海侵，表明可容納空間增大、沉積物供給減少。盆地北部和南部的測井曲線對比剖面還揭示出大量構(gòu)造特征，如地層單元錯斷（見圖3、圖4）。

圖3 博爾努盆地北部井間地層對比與斷層解釋（GR—自然伽馬；RILD—深感應(yīng)電阻率）

圖4 博爾努盆地西南部井間地層對比、測井曲線疊加樣式及斷層解釋

圖5 博爾努盆地沉積地層總厚度分布圖

圖6 博爾努盆地Bima組沉積厚度分布圖

圖7 博爾努盆地Gongila組沉積厚度分布圖

圖8 博爾努盆地Fika組沉積厚度分布圖

圖9 博爾努盆地Gombe組沉積厚度分布圖

圖10 博爾努盆地Kerri-Kerri組沉積厚度分布圖

圖11 博爾努盆地主要沉積坳陷分布圖

3.2 測井曲線解釋結(jié)果

基于乍得盆地探井的巖性地層單元研究結(jié)果揭示出明顯的地層錯斷現(xiàn)象，導(dǎo)致井間對比十分困難。但鄰井之間存在一定程度的可對比性，鄰井對比結(jié)果顯示（見圖3、圖4），部分區(qū)域存在因斷層作用或不整合面造成的巖性地層單元缺失現(xiàn)象。Carter等[14]和Avbovbo等[9]研究發(fā)現(xiàn)盆地內(nèi)沉積了Bima組、Gongila組、Fika組、Gombe組、Kerri-Kerri組及Chad組。另外，Petters[11]還在Bima組與Gongila組之間識別出Yolde組過渡相。但Moumouni等[15]認為部分井（如Kanadi-1井、Albarka-1井、Gaibu-1井及Kasade-1井）同時缺失Kerri-Kerri組和Gombe組。Olugbemiro等[16]研究也發(fā)現(xiàn)Albarka-1井和Kanadi-1井同樣缺失Kerri-Kerri組和Gombe組。

4 博爾努盆地主要地質(zhì)特征

根據(jù)地層厚度圖（見圖5），可識別出4個明顯的厚層沉積物堆積區(qū)，代表了盆地內(nèi)部4個局部坳陷或沉積中心（見圖5），其中包括3個坳陷（A、C、D）和1個構(gòu)造高點（B）。坳陷A位于研究區(qū)東北部，另外兩個坳陷位于研究區(qū)南部。構(gòu)造高點B分隔坳陷A與坳陷C（見圖5）。此認識與Avbovbo等[9]發(fā)表的論文及其他學(xué)者利用重力數(shù)據(jù)和地震剖面所獲得的博爾努盆地深部構(gòu)造結(jié)構(gòu)研究成果一致。

坳陷A是盆地最主要的沉積中心，從尼日利亞境內(nèi)延伸至乍得境內(nèi)，可能為一南—北向盆地（主體部分位于乍得共和國和尼日爾共和國境內(nèi)）的西翼。該坳陷構(gòu)造特征呈不對稱狀，分布于Kadaru-1井和Herwa-1井周圍，坳陷南部地區(qū)此種構(gòu)造特征逐步變淺，這也可能是由于南部地區(qū)缺乏鉆井數(shù)據(jù)，但在坳陷北部和西部地區(qū)，上述構(gòu)造特征的埋深顯著增加。例如，坳陷西部的Bulte-1井與Kadaru-1井之間，北部的Kadaru-1與Faltu-1/Albarka-1井之間，相同層組的地層厚度存在突變現(xiàn)象。上述兩個區(qū)域的地層厚度突然減小可能為推測的主斷層或其他局部構(gòu)造所致。前人研究結(jié)果表明，受南—北走向主斷層和北東—南西走向次級斷層的影響，北西—南東走向的泰爾米特盆地中斷于乍得湖地區(qū)，形成狗腿型形態(tài)，進而導(dǎo)致乍得盆地終止于尼日利亞與喀麥隆的國界線附近[9,17]。

在研究區(qū)東南部和西南部分別識別出一個深部構(gòu)造（或坳陷，C和D）。坳陷C表現(xiàn)為伸長型深部坳陷，近似呈東—西走向，可進一步細分為兩個洼陷，其中西側(cè)洼陷（位于Kinasar-1井和Ziye-1井附近）規(guī)模相對更大、更深，下凹深度約4 200 m；東側(cè)洼陷（Murshe-1井附近）規(guī)模相對較淺、較小，下凹深約3 800 m。坳陷D位于研究區(qū)西南部（Gubio-1井附近），表現(xiàn)為小型坳陷，下凹深約3 600 m。

南部坳陷（C和D）與北部坳陷（A）之間發(fā)育一個構(gòu)造高點B。構(gòu)造高點B近似呈南—北走向，下凹規(guī)模不足2 600 m。

5 討論

坳陷A和坳陷D的測井曲線研究結(jié)果表明，大多數(shù)探井可能并未鉆遇Bima組砂巖（見圖12—圖14）。Bima組測井曲線疊加樣式通常呈指狀，可能歸因于薄層砂巖與頁巖以不同比例互層，偶見箱型疊加樣式（反映具有均一粒度的層段）。然而，與北部坳陷區(qū)的探井相比，南部坳陷區(qū)的探井所揭示的頁巖厚度通常更大（大于30 m）。上述探井的最頂部可識別出相似的指狀測井曲線疊加樣式，對應(yīng)于Chad組，其余層段（對應(yīng)于Gongila組、Fika組、Gombe組及Kerri-Kerri組）常見進積型和退積型測井曲線疊加樣式，偶見指狀疊加樣式（見圖3、圖4），其中發(fā)育厚逾300 m的厚層頁巖（Fika組）和厚約150 m的砂巖（Gombe組），厚層頁巖內(nèi)通?？梢姳由皫r和粉砂巖。

博爾努盆地的最老沉積物為陸相沉積[13]，相應(yīng)沉積層段的底部主要由礫巖和粗砂巖組成，偶見黏土層。隨著海侵作用延伸至博爾努盆地，其上覆蓋頁巖。本次研究所涉及的測井曲線疊加樣式特征進一步證實了上述觀點。

5.1 總厚度

前已述及，博爾努盆地的沉積地層主要集中分布于3個坳陷（A、C、D）（見圖11），其中坳陷A的沉積地層厚度最大，部分井揭示其沉積地層總厚度超過5 000 m。坳陷C由兩部分組成，其總沉積地層厚度次之，其中坳陷西側(cè)沉積地層厚度相對較大，Kinasar-1井揭示坳陷C沉積地層厚度超過4 600 m；向東沉積地層厚度減薄，Murshe-1井揭示沉積地層厚度為3 900 m。西南部地區(qū)（即坳陷D）Gubio-1井揭示的沉積地層厚度約為3 600 m，在其他地區(qū)，沉積地層厚度通常不足2 800 m（見圖5、圖11）。

5.2 Bima組

盆內(nèi)23口探井的鉆井數(shù)據(jù)表明（見表1），Bima組廣泛分布于整個盆地，大多數(shù)探井均有鉆遇（見圖6）。

圖12 博爾努盆地北部坳陷A中Kuchalli-1井—Albarka-1井地層對比剖面

圖13 博爾努盆地南部地區(qū)坳陷C中Krumta-1井—Saa-1井地層對比剖面

圖14 博爾努盆地西南部地區(qū)坳陷D中Ngor-1井—Gubio-1井地層對比剖面

Bima組沉積厚度最大的區(qū)域即位于前文所提及的3個坳陷（A、C、D）（見圖5），其中坳陷A和坳陷C沉積厚度最大，Bima組厚度超過1 500 m（見圖6、圖11），西南部區(qū)域（即坳陷D）Bima組的厚度次之，不足1 000 m。盆地其他區(qū)域的探井也鉆遇Bima組，但厚度更薄，一般為500～800 m（見圖6）。

5.3 Gongila組

Gongila組廣泛分布于博爾努盆地所有坳陷，但其厚度從北部向東南部、從西南部向東南部逐漸增大（見圖7）。在北部（坳陷A）及西南部地區(qū)，Gongila組厚度約為750 m，而在東南部地區(qū)，Gongila組厚度超過1 150 m。

5.4 Fika組

Fika組與Gongila組一樣，廣泛分布于整個博爾努盆地，鉆井揭示最厚區(qū)位于盆地西南部（見圖8），即Tuma-1井和Saa-1井附近，約為1 900 m，而在北部地區(qū)，F(xiàn)ika組的厚度約為1 600 m。北部與南部厚層沉積區(qū)（即坳陷A和C）之間的構(gòu)造高點區(qū)域（構(gòu)造高點B），F(xiàn)ika組的厚度一般不足1 000 m。在東南部地區(qū)，F(xiàn)ika組視地層厚度偏低的原因可能是由于該區(qū)域缺乏鉆井數(shù)據(jù)。

5.5 Gombe組

Gombe組亦廣泛分布于整個博爾努盆地，最大沉積厚度約500 m（見圖9），位于坳陷A附近（即Herwa-1井和Kadaru-1井附近）。南部地區(qū)存在兩個中等厚度區(qū)（厚度小于350 m），其間由一個近似北西—南東走向的厚度低值帶所分隔。在盆地其他區(qū)域，Gombe組的厚度偏低，通常不足200 m。

5.6 Kerri-Kerri組

Kerri-Kerri組沉積期，沉積中心向盆地北部遷移，厚層沉積物分布于坳陷A附近，Kerri-Kerri組最大厚度約為1 000 m（見圖10），而在盆地南部，Kerri-Kerri

組的沉積厚度往往不足300 m。

6 結(jié)論

本次研究利用博爾努盆地內(nèi)23口探井的鉆測井數(shù)據(jù)，分別確定了單套層組（Kerri-Kerri組、Gombe組、Fika組、Gongila組和Bima組）和整套沉積地層的空間分布，由此可確定盆地內(nèi)的厚層沉積地層分布區(qū)。研究發(fā)現(xiàn)，博爾努盆地沉積地層存在3個沉積坳陷（A、C、D）和1個構(gòu)造高點B，從白堊紀開始，上述3個坳陷便成為博爾努盆地的沉積中心。構(gòu)造高點B分隔坳陷A和坳陷C，坳陷A內(nèi)部靠近乍得境內(nèi)的Kadaru-1井鉆揭的Bima組厚度超過1 500 m，盆地內(nèi)其他探井也鉆遇Bima組，但是厚度偏薄。坳陷C最深的探井（Kinasar-1井）所鉆揭的沉積地層厚達4 663 m。坳陷D內(nèi)有3口探井，其中Ngor-1井和Ngamma-1井鉆揭的Bima組厚度分別為1 059 m和475 m。由于盆地內(nèi)最深探井尚未鉆遇Bima組下部層段，因此建議針對盆地內(nèi)部的潛在含油氣坳陷區(qū)開展深層鉆探。

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（編輯 黃昌武）

Distribution of sedimentary formations in the Bornu Basin,Nigeria

Olabode Solomon O1,Adekoya John A2,Ola Peter S1
(1.Department of Applied Geology,The Federal University of Technology,P.M.B.704 Akure,Nigeria;2.Department of Geological Sciences,Osun State University,P.M.B.4494,Osogbo,Nigeria)

By using drilling data and geophysical wireline logs of twenty-three wells in the Bornus Basin,the overall distribution of stratigraphic formations(Kerri-Kerri,Gombe,Fika,Gongila and Bima)in the basin have been simulated with software of Excel,Petrel and Surfer etc.Three major depressions,labeled A,C and D and a structural high B,have been identified.Depression A is located in the northeast,while depressions C and D are located in the southeast and southwest of the basin,respectively,structural high B separates depression A from depression C.All the existing stratigraphic formations(Kerri-Kerri,Gombe,Fika,Gongila and Bima)are widespread in the basin,but with variation in thickness.Drilling data of three deep wells(Kadaru - 1,Herwa - 1 and Kinasar - 1)showed that only the upper part of Bima Formation(middle to coarse grained arkose)have been penetrated,while the lower part of Bima Formation is not drilled yet,therefore,it is suggested that the deep formations in the depressions be drilled to find their hydrocarbon potential.

Bornu Basin;Nigeria;subsurface sediment configuration;formation distribution features

尼日利亞國家石油技術(shù)發(fā)展基金會項目（PTDF）

TE122.2

A

1000-0747(2015)05-0615-09

10.11698/PED.2015.05.08

Olabode Solomon O(1987-)，男，尼日利亞人，尼日利亞阿庫雷聯(lián)邦科技大學(xué)在讀博士研究生，主要從事構(gòu)造地質(zhì)及石油勘探方面研究。地址:Department of Applied Geology,The Federal University of Technology,P.M.B.704,Akure,Ondo State,Nigeria。E-mail:soolabode@futa.edu.ng;bodesolomon@yahoo.com.

2014-08-08

2015-06-10