下剛果盆地鹽下構(gòu)造特征及其對(duì)油氣成藏的控制作用

劉亞雷

(北京博達(dá)瑞恒科技有限公司，北京 100101)

下剛果盆地鹽下構(gòu)造特征及其對(duì)油氣成藏的控制作用

劉亞雷

(北京博達(dá)瑞恒科技有限公司，北京 100101)

通過(guò)對(duì)下剛果盆地不同構(gòu)造部位地震剖面的解釋，總結(jié)了下剛果盆地鹽下構(gòu)造特征，認(rèn)為下剛果盆地鹽下發(fā)育一中央隆起帶，該隆起帶將下剛果盆地劃分為內(nèi)裂谷帶和外裂谷帶，大西洋樞紐斷裂(帶)是中央隆起帶和外裂谷帶的分界線。內(nèi)、外裂谷帶均發(fā)育次級(jí)凸起和凹陷，呈“兩凸三凹”的構(gòu)造格局。下剛果盆地鹽下隆坳格局控制著烴源巖、儲(chǔ)層、蓋層的類型和分布范圍，控制著油氣成藏組合和成藏模式。在上述研究的基礎(chǔ)上，指出下剛果盆地鹽下油氣成藏的主要控制因素為斷裂控制的基底構(gòu)造高部位，下一步勘探方向應(yīng)以尋找基底構(gòu)造高壘塊為主。

下剛果盆地；鹽下構(gòu)造；油氣成藏；勘探方向

1 概 述

下剛果盆地屬西非被動(dòng)大陸邊緣盆地，北鄰加蓬盆地，南接寬扎盆地(圖1)；盆地面積15.7×104km2，其中海上面積約占90%。下剛果盆地從陸向海、從淺水向深水、由深層的白堊系到淺層新近系都獲得了大量的油氣發(fā)現(xiàn)，尤其是鹽下地層勘探，近幾年來(lái)得到了勘探者越來(lái)越多的重視[1-8]。本文從下剛果盆地鹽下構(gòu)造研究出發(fā)，在理清下剛果盆地鹽下構(gòu)造格局的前提下，分析其對(duì)油氣成藏的影響，進(jìn)而指出下剛果盆地下一步的勘探方向。

圖1 下剛果盆地裂陷期構(gòu)造格局(根據(jù)地震解釋成果編制)Fig.1 Structure framework of the rift stage in the Lower Congo Basin

2 區(qū)域地質(zhì)背景

下剛果盆地的演化與西非海岸其他盆地類似，主要經(jīng)歷了裂谷階段(包括裂陷階段和坳陷階段)、過(guò)渡階段和被動(dòng)大陸邊緣階段[3-7,9-15]，可劃分為4個(gè)時(shí)期：裂陷期(早白堊世紐康姆期)、坳陷期(早白堊世巴列姆階)、過(guò)渡期(阿普第期)和漂移期(晚白堊世阿爾必期—現(xiàn)今，詳見(jiàn)圖2)。

下剛果盆地主要發(fā)育有中生代晚侏羅世—新生代地層，可分為鹽下層序、鹽巖層和鹽上層序三個(gè)充填序列(圖2)。鹽下層序不整合上覆于前寒武紀(jì)基底之上，巖性為礫巖、長(zhǎng)石石英砂巖和泥巖，之上為灰?guī)r、砂巖和泥巖互層，橫向相變明顯，為早白堊世紐康姆期和巴列姆期沉積，構(gòu)成了鹽下層序的主體[2,4-5,7-8,11]。

在古坳陷發(fā)育半深湖-深湖相富含有機(jī)質(zhì)的泥巖、頁(yè)巖，為有利烴源巖發(fā)育場(chǎng)所；在古隆起及斜坡部位發(fā)育碳酸鹽巖及砂巖，為有利儲(chǔ)層發(fā)育部位?？梢?jiàn)，鹽下隆坳格局決定著鹽下地層分布，決定著有利烴源巖、儲(chǔ)集層的發(fā)育部位。因此，為分析下剛果盆地鹽下成藏條件，指明鹽下油氣勘探的區(qū)帶，首先需理清下剛果盆地鹽下構(gòu)造格局。

圖2 下剛果盆地綜合地層柱狀圖(據(jù)IHS[2])Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of the Lower Congo Basin (modified after IHS[2])

3 鹽下構(gòu)造格局

3.1 地震地質(zhì)剖面特征

經(jīng)過(guò)對(duì)過(guò)下剛果盆地不同構(gòu)造位置不同地震剖面的解釋，認(rèn)為下剛果盆地存在一中央隆起帶，該隆起帶將下剛果盆地劃分為內(nèi)裂谷帶和外裂谷帶，大西洋樞紐線是中央隆起帶和外裂谷帶的界線[2，16]，在內(nèi)、外裂谷帶內(nèi)部發(fā)育次級(jí)凸起。

剖面AA’是過(guò)下剛果盆地外裂谷帶的一條二維地震測(cè)線，從剖面上可以看出，下剛果盆地外裂谷帶裂陷期隆坳格局清楚(圖3，剖面位置見(jiàn)圖1)。剖面最右(東)側(cè)為中央隆起帶，因剖面向東未延至中央隆起帶，結(jié)合內(nèi)裂谷帶盆地范圍以及地震剖面反射特征，在剖面上能大致推斷中央隆起帶的位置。中央隆起帶西側(cè)為大西洋樞紐斷層的下降盤(pán)，屬外裂谷帶次級(jí)凹陷。在外裂谷帶兩個(gè)次級(jí)凹陷之間，發(fā)育一次級(jí)凸起。剖面最左(西)側(cè)，為洋殼發(fā)育位置，亦為一凸起帶。這兩個(gè)凸起帶在裂陷早期可能出露地表，向兩側(cè)凹陷提供物源。在裂陷晚期，該凸起帶被淹沒(méi)在水下，接收裂陷期沉積。從地層厚度變化特征也能識(shí)別出古凸起、古凹陷，裂陷期、坳陷期地層巖性以碎屑巖為主，地層厚度大的地方一般為古凹陷，地層厚度小的地方為古凸起。

圖3 過(guò)下剛果盆地的AA’剖面Fig.3 Seismic profile AA’ in the Lower Congo Basin

圖4 過(guò)下剛果盆地的BB’剖面(據(jù)IHS[2]修改)Fig.4 Seismic profile BB’ in the Lower Congo Basin (modified after IHS[2])

剖面BB’是過(guò)下剛果盆地內(nèi)、外裂谷帶的一條二維地震測(cè)線，該剖面展示了下剛果內(nèi)、外裂谷帶的特征(圖4，剖面位置見(jiàn)圖1)。中央隆起帶(力庫(kù)拉高地)將盆地分為內(nèi)裂谷帶和外裂谷帶，與剖面AA’相比，該剖面展示的中央隆起帶更靠近大陸方向，這是NE—SW向轉(zhuǎn)換斷層影響的結(jié)果[2]。過(guò)中央隆起帶向西(深海方向)，為大西洋樞紐斷裂帶(粉色斷層)，大西洋樞紐帶為地殼和減薄地殼的界線，在下剛果盆地靠陸一側(cè)，大西洋樞紐線為一斷裂帶，斷裂傾向深海方向，下降盤(pán)逐級(jí)地掉向深海。該斷裂帶的下降盤(pán)即為外裂谷帶，裂陷期地層厚度明顯增加。在外裂谷帶，發(fā)育小型次級(jí)凸起，推測(cè)向深海方向仍有次級(jí)凸起(詳見(jiàn)剖面DD’描述)；在內(nèi)裂谷帶，亦發(fā)育兩個(gè)小型次級(jí)凸起，分隔開(kāi)三個(gè)次級(jí)凹陷。剖面最右(東)側(cè)，基底出露地表，為前寒武紀(jì)變質(zhì)褶皺基底[17]。剖面上可以看出，下剛果盆地內(nèi)裂谷帶內(nèi)部呈“兩凸三凹”的構(gòu)造格局。

剖面CC’是過(guò)下剛果盆地內(nèi)、外裂谷帶的另一條二維地震測(cè)線，該剖面大部分在內(nèi)裂谷帶，代表了內(nèi)裂谷帶典型的構(gòu)造特征(圖5，剖面位置見(jiàn)圖1)。中央隆起帶(卡巴高地)向西以大西洋樞紐帶(粉色斷裂帶)為界與外裂谷帶隔開(kāi)，受轉(zhuǎn)換斷層的影響[2]，該剖面展示的中央隆起帶更靠近陸地。中央隆起帶西側(cè)，外裂谷帶裂陷期地層厚度明顯增加，推測(cè)向深海方向，亦發(fā)育次級(jí)凸起(詳見(jiàn)剖面DD’描述)；中央隆起帶以東，為內(nèi)裂谷帶，中間發(fā)育兩個(gè)明顯次級(jí)凸起(奴比高地和莫奈恩高地)，將三個(gè)凹陷(車(chē)博塔地塹、奎盧地塹和庫(kù)拉地塹)分隔開(kāi)，測(cè)線最右(東)側(cè)，基底出露地表，為前寒武紀(jì)變質(zhì)褶皺基底[17]。在該剖面上，內(nèi)裂谷帶內(nèi)部亦展示出“兩凸三凹”的構(gòu)造格局。

剖面DD’是過(guò)下剛果盆地北部的一條二維地震測(cè)線，該剖面主要反映外裂谷帶構(gòu)造特征(圖6，剖面位置見(jiàn)圖1)。測(cè)線東側(cè)，中央隆起帶將內(nèi)、外裂谷帶分開(kāi)，由于測(cè)線長(zhǎng)度原因，只能識(shí)別出內(nèi)裂谷帶的些許特征；大西洋樞紐斷層(粉色斷層)將中央隆起帶和外裂谷帶分隔開(kāi)，斷層下降盤(pán)，裂陷期地層厚度明顯增加，為外裂谷帶。在外裂谷帶坳陷中，能識(shí)別出兩個(gè)明顯的次級(jí)凸起，凸起兩側(cè)各有一次級(jí)凹陷，使得外裂谷帶亦呈現(xiàn)“兩凸三凹”的隆坳格局。該剖面代表了下剛果盆地外裂谷帶的隆坳特征。

圖5 過(guò)下剛果盆地的CC’剖面(據(jù)IHS[2]修改)Fig.5 Seismic profile CC’ in the Lower Congo Basin (modified after IHS[2])

圖6 過(guò)下剛果盆地的DD’剖面Fig.6 Seismic profile DD’ in the Lower Congo Basin

3.2 裂陷期構(gòu)造演化特征簡(jiǎn)述

通過(guò)上述幾條過(guò)下剛果盆地不同構(gòu)造部位的地震地質(zhì)剖面分析可得出，下剛果盆地鹽下構(gòu)造格局清楚：中央隆起帶將盆地劃為內(nèi)裂谷帶和外裂谷帶，大西洋樞紐斷裂為中央隆起帶和外裂谷帶的界線。裂陷作用初期，研究區(qū)主要發(fā)生陸內(nèi)裂谷作用，此時(shí)，中央隆起帶已然存在，為一基底古隆起。在該古隆起的西側(cè)(即現(xiàn)今深海方向)，受裂谷作用的影響，塊體被急劇拉開(kāi)，快速沉降接收裂陷期沉積物，在基底隆起和快速沉降的塊體之間，形成斷距很大的斷裂或是逐級(jí)下降的斷裂帶，此即為大西洋樞紐斷裂(帶)，斷裂的下隆盤(pán)，即為外裂谷帶。在隆起帶東側(cè)，受裂谷作用影響，也形成一系列斷陷盆地，接收裂陷期沉積物，此即為內(nèi)裂谷帶。內(nèi)裂谷帶—中央隆起帶—外裂谷帶呈東西相間排列，此為下剛果盆地一級(jí)構(gòu)造單元；在內(nèi)、外裂谷帶內(nèi)部，受裂谷作用和盆地基底隆坳影響，發(fā)育次一級(jí)的凸起和凹陷，凸起和凹陷呈條帶狀展布。內(nèi)、外裂谷帶均呈現(xiàn)出“兩凸三凹”的隆坳格局。

4 鹽下成藏特征

綜合前人對(duì)西非的研究成果及已有油田認(rèn)識(shí)[1,3-7，14-15]，同時(shí)對(duì)比南美的研究成果[18-19]，分析了下剛果盆地的油氣地質(zhì)特征，認(rèn)為下剛果盆地鹽下隆坳特征與各成藏要素、成藏組合和成藏模式息息相關(guān)，鹽下凸起和凹陷對(duì)烴源巖、儲(chǔ)集層的控制作用，以及對(duì)油氣成藏的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

4.1 烴源巖

烴源巖的有利發(fā)育部位為不同構(gòu)造部位的次級(jí)凹陷。下剛果盆地最重要的鹽下烴源巖為下白堊統(tǒng)紐康姆階—下阿普第階深湖相頁(yè)巖，主要以Bucomazi組(安哥拉)、Marnes Noires組(剛果)為代表，TOC平均值可達(dá)7%，最高可達(dá)30%，主要為Ⅰ型和Ⅰ-Ⅱ型干酪根，烴源巖的厚度可達(dá)1 800 m，是區(qū)域上一套優(yōu)質(zhì)烴源巖[1-6,9,15，20-21]。淺水區(qū)Takula、Emeraude等油田鉆探資料揭示，下白堊統(tǒng)紐康姆階—巴列姆階的湖相泥頁(yè)巖有效厚度約為430 m，TOC值為5%～11%，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ型干酪根，含Ⅱ型[6]。盆地成熟度研究表明，鹽前烴源巖生烴門(mén)限在2 000～3 000 m之間，整個(gè)盆地都已達(dá)到成熟，部分深水區(qū)已具備生氣能力[4-8]。

4.2 儲(chǔ)集層

下剛果盆地發(fā)育鹽下和鹽上兩套儲(chǔ)層，鹽下主要發(fā)育碎屑巖儲(chǔ)層，碳酸鹽巖儲(chǔ)層也有一定的儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)。鹽下碎屑巖主要為裂谷期早期Luculla組、Vandji組和Erva組。鹽下碳酸鹽巖儲(chǔ)層主要為巴列姆期-阿普第期的Toca組，以藻丘或湖泊邊緣建造形式出現(xiàn)，由石灰?guī)r、白云巖和泥灰?guī)r以及稍少的頁(yè)巖和砂質(zhì)碳酸鹽巖組成[4-5]，主要發(fā)育在凸起帶或斜坡帶等構(gòu)造相對(duì)高部位。鹽上儲(chǔ)層主要為阿爾布階碳酸鹽巖和中新統(tǒng)碎屑巖。第三系河道濁積砂體儲(chǔ)層主要發(fā)育于下剛果盆地深水區(qū)。近年來(lái)下剛果盆地主要的油氣大發(fā)現(xiàn)便集中于漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)濁積巖儲(chǔ)層中[1，8]。

4.3 蓋層

Loeme組鹽層是下剛果盆地重要的區(qū)域蓋層，可以為鹽下提供極好的封蓋條件。鹽下裂谷層系中，Bucomazi組湖相頁(yè)巖廣泛分布，其厚度也足以形成封閉，可以作為封蓋夾層。鹽上蓋層包括白堊系和第三系海相頁(yè)巖。另外，鹽底辟形成過(guò)程中移動(dòng)的鹽也為鹽頂封閉的形成提供了有利條件[1，4]。

4.4 鹽下裂谷期成藏組合

圖7 下剛果盆地鹽下成藏模式(據(jù)文獻(xiàn)[15，22]修改)Fig.7 Pre-salt hydrocarbon accumulation model of the Lower Congo Basin (modified after references of [15] and [22])

下剛果盆地鹽下成藏組合的源巖為Bucomazi組湖相有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖，儲(chǔ)層為鹽下的Luculla、Vandji、Toca和Chela組，蓋層為鹽巖和湖相頁(yè)巖。圈閉類型主要與裂谷期斷層活動(dòng)相關(guān)，包括早期裂谷系翹傾斷塊、壘塊、斷背斜、斷鼻、基底隆起及低幅度背斜圈閉等構(gòu)造高部位。其中，斷塊圈閉儲(chǔ)層為L(zhǎng)uculla/Vandji組砂巖，早、中裂谷期發(fā)育的頁(yè)巖為其源巖和蓋層；基底隆起的儲(chǔ)層為早白堊世中、晚裂谷期Toca組湖相碳酸鹽巖；低幅度背斜主要發(fā)育于過(guò)渡階段，儲(chǔ)層為Chela組砂巖，蓋層為阿普特階鹽巖[5]。

4.5 鹽下成藏模式及成藏主控因素分析

根據(jù)上述生儲(chǔ)蓋分析和已知油田資料，可總結(jié)下剛果盆地鹽下成藏模式如圖7所示。對(duì)于鹽下油氣藏，以鹽下紐康姆階—阿普第階凹陷內(nèi)的湖相泥頁(yè)巖為烴源巖，油氣沿裂陷期形成的斷裂和不整合面運(yùn)移，在鹽下湖相碎屑巖和碳酸鹽巖儲(chǔ)層中運(yùn)聚成藏，鹽巖及鹽下湖相泥巖為蓋層。大陸裂谷作用形成的構(gòu)造高壘塊是主要的油氣聚集場(chǎng)所，是油氣成藏的主控因素，鹽下隆坳格局是控制基底高壘塊分布的關(guān)鍵。受裂谷期拉伸構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制，鹽下地層形成由正斷層引起的一系列地壘、地塹、半地塹等，圈閉類型較多，可以形成多種與伸展構(gòu)造有關(guān)的油氣藏類型[7]。鹽下油氣主要分布于裂谷構(gòu)造的陡坡帶和地壘上，地壘發(fā)育區(qū)是形成多層系油氣富集的有利地區(qū)(見(jiàn)圖7)。

5 未來(lái)勘探方向

下剛果盆地油氣勘探經(jīng)歷了多個(gè)階段，淺水區(qū)和深水區(qū)均有所發(fā)現(xiàn)[8]，對(duì)于鹽下勘探來(lái)說(shuō)，主要集中在靠陸一側(cè)的淺水區(qū)，有利目標(biāo)為斷層控制的基底高壘塊(圖7)。下剛果盆地勘探實(shí)踐已經(jīng)證實(shí)，鹽下淺水區(qū)有良好的裂陷期烴源巖和儲(chǔ)集層，以及蓋層封蓋條件，所以淺水區(qū)仍會(huì)持續(xù)成為鹽下勘探的重點(diǎn)。由前文對(duì)生儲(chǔ)蓋和成藏模式的分析可得，鹽下有利勘探部位為裂陷期斷裂控制的鹽下基底高部位，即本文所描述的次級(jí)凸起；對(duì)深水區(qū)鹽下勘探來(lái)說(shuō)，由于地層較深，圈閉落實(shí)存在風(fēng)險(xiǎn)，勘探費(fèi)用較高等原因，導(dǎo)致深水區(qū)鹽下尚未取得大的突破。但本文研究已證實(shí)，下剛果盆地深水區(qū)亦存在有利構(gòu)造高部位，同時(shí)有來(lái)自鹽下的烴源巖、儲(chǔ)層，有上覆鹽巖作為良好的區(qū)域蓋層，有斷層溝通油氣源，因此深水區(qū)鹽下地層仍然存在一定的勘探潛力[3，8]，鹽下基底高壘塊可作為有利勘探目標(biāo)，因此，深水區(qū)可作為下剛果盆地鹽下勘探的潛在突破區(qū)。

6 結(jié) 論

(1)下剛果盆地鹽下隆坳格局清楚，中央隆起帶將其劃分為外裂谷帶和內(nèi)裂谷帶。內(nèi)裂谷帶—中央隆起帶—外裂谷帶呈東西向隆坳相間排列。內(nèi)、外裂谷帶發(fā)育次級(jí)凸起，均呈現(xiàn)“兩凸三凹”的隆坳格局。

(2)下剛果盆地鹽下構(gòu)造特征控制著烴源巖、儲(chǔ)集層、蓋層類型的分布范圍，控制著鹽下油氣成藏組合和成藏模式。

(3)對(duì)下剛果盆地鹽下勘探來(lái)說(shuō)，重點(diǎn)勘探區(qū)帶應(yīng)放在內(nèi)裂谷帶和外裂谷帶靠陸一側(cè)的淺水區(qū)，有利勘探部位為斷裂控制的構(gòu)造高壘塊；外裂谷帶深水區(qū)亦具備油氣成藏條件，有一定的勘探潛力，可作為下剛果盆地鹽下勘探的潛在突破區(qū)。

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Pre-salt Structure Characteristics and Its Control on Hydrocarbon Accumulation in the Lower Congo Basin

LIU Yalei

(PST Service Corp., Beijing 100101, China)

Based on the seismic interpretation of different structural profiles, the pre-salt structure characteristics of the Lower Congo Basin is studied and summarized, which can be divided into two sub basins by a central uplift,i.e. the inner and the outer rift-basins, while the Atlantic hinge line is the boundary fault between the central uplift and the outer rift-basin. In both outer and inner rift-basins, the structure characteristics can be described as two humps developed in three sags. The structure framework controls the type and distribution of the source rocks, reservoir rocks and the cap rocks, as well as the source-reservoir-cap combination and accumulation model. Based on the above-mentioned research, this paper points out that the uplift controlled by faults is the clear goal for the next exploration of the pre-salt layer in the Lower Congo Basin.

the Lower Congo Basin; pre-salt structure; petroleum accumulation; exploring strategy

2015-11-16；改回日期：2016-10-10；責(zé)任編輯：潘令枝。

“西非深水鹽下成藏條件分析與勘探區(qū)帶優(yōu)選”項(xiàng)目(1021-2013-EM-PS-0025)。

劉亞雷，男，高級(jí)工程師，博士，1984年出生，礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，主要從事區(qū)域構(gòu)造和石油地質(zhì)等方向的研究工作。Email：liuyalei@ldocean.com.cn。

P618.13；TE121.1

A

1000-8527(2016)06-1311-07