尼日爾三角洲東部斜向背斜形成演化特征

孫永河，李雪松，劉志達，胡光義，范廷恩，高云峰

（1.“斷裂變形、封閉性及流體運移”黑龍江省高等學?？萍紕?chuàng)新團隊，東北石油大學，黑龍江大慶 163318；2.“斷裂控藏”CNPC重點實驗室，東北石油大學，黑龍江大慶 163318；3. 地球科學學院，東北石油大學，黑龍江大慶163318；4. 大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶 163712；5. 中海油研究總院，北京 100027）

0 引言

構(gòu)造反轉(zhuǎn)是指構(gòu)造變形經(jīng)歷伸展變形和收縮變形的疊加，形成的地質(zhì)構(gòu)造稱為反轉(zhuǎn)構(gòu)造[1]。正向反轉(zhuǎn)是指伸展變形疊加收縮變形，逆向反轉(zhuǎn)則是指收縮變形疊加伸展變形[2]。對于盆地反轉(zhuǎn)通常是用來描述伸展盆地后期疊加縮短變形的術(shù)語[3]。世界上存在大量發(fā)生過反轉(zhuǎn)變形的含油氣盆地[4-5]，這些盆地富集的油氣通常與盆地的正向反轉(zhuǎn)變形過程密切相關(guān)[6-8]。然而，盆地反轉(zhuǎn)變形形成的復(fù)雜構(gòu)造往往是很難厘定清楚的，主要原因是盆地的縮短過程多是先存斷層再活動來調(diào)節(jié)變形的，同時該過程往往形成大量新的收縮構(gòu)造和次級伸展構(gòu)造，如褶皺和伴生伸展斷層，使得反轉(zhuǎn)變形后形成的構(gòu)造相對于反轉(zhuǎn)前的伸展盆地發(fā)生了很大的變化[9]，因此研究反轉(zhuǎn)變形的成因及其新生構(gòu)造的形成對認識與反轉(zhuǎn)構(gòu)造相關(guān)的油氣富集規(guī)律及油氣運聚成藏過程至關(guān)重要。前人研究表明，盆地在反轉(zhuǎn)過程中所受的擠壓應(yīng)力通常來自于板塊相互作用產(chǎn)生的水平應(yīng)力場作用[10]，在這種壓性應(yīng)力作用下先存主干伸展斷層通常發(fā)生反轉(zhuǎn)再活動，同時先存伸展盆地發(fā)生隆升、剝蝕，并伴隨著同反轉(zhuǎn)期的沉積充填，最終導致局部地層明顯變薄、發(fā)育局部不整合或局部形成地層進積模式[11]。對于重力滑動構(gòu)造來講，如尼日爾三角洲，構(gòu)造變形的主要作用力是來自三角洲進積體在重力作用下發(fā)生的重力滑動作用，其在收縮構(gòu)造域形成褶皺逆沖構(gòu)造，這種重力滑動收縮構(gòu)造域究竟能否因上述區(qū)域應(yīng)力場極性變化而形成反轉(zhuǎn)構(gòu)造是研究的重點。因此，以尼日爾三角洲東部M區(qū)塊內(nèi)的典型斜向背斜為解剖靶區(qū)，結(jié)合重力滑動的差異褶皺逆沖作用過程，剖析該斜向背斜的反轉(zhuǎn)變形機制和相關(guān)斷裂系統(tǒng)的成因。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

尼日爾三角洲位于西非中部地區(qū)（見圖1a），是世界上油氣比較富集的三角洲盆地[12-14]。尼日爾三角洲位于被動大陸邊緣，以發(fā)育重力滑動構(gòu)造為典型特征[15-17]，自水上向深水的盆地方向可分為伸展構(gòu)造區(qū)、平移構(gòu)造區(qū)和收縮構(gòu)造區(qū)[18-19]。過去十多年的勘探鉆井證實，收縮構(gòu)造區(qū)具有廣闊的油氣資源前景[20]。尼日爾三角洲東部的M區(qū)塊位于平移構(gòu)造區(qū)向收縮構(gòu)造區(qū)的過渡區(qū)域（見圖1a），共發(fā)育7個富油背斜，背斜的主體方向是北西西—南東東（見圖1b），表明該區(qū)域三角洲進積方向或重力滑動方向是自北北東向南南西方向。從剖面上看這些主體背斜主要是鏟式逆沖斷層控制的斷層傳播褶皺（見圖1c）。M區(qū)塊內(nèi)還發(fā)育一個走向北東—南西方向的AE背斜（見圖1b），與重力滑動方向近平行而與主體背斜走向近垂直分布，故稱其為斜向背斜。近幾年的最新鉆井揭示斜向背斜的油氣前景優(yōu)于其他主體背斜[21]。AE斜向背斜的地層主要是新生界的三角洲沉積層系[22-23]，三角洲多期進積形成了垂向上具有良好成層性但具有穿時性的地層結(jié)構(gòu)（見圖2）。三角洲底部主要沉積了海相的泥頁巖，稱之為 Akata組。該泥頁巖層序一方面是主要的烴源巖層系[24]，另一方面隨著三角洲的不斷進積，地層通常會形成超壓，成為三角洲重力滑動的主要拆離層[22]。在Akata組之上是Agbada組，該套地層自始新世到現(xiàn)今持續(xù)發(fā)育，是三角洲沉積層系的主體，也是油氣富集的主要層系[25]。該地層為近海三角洲碎屑沉積，主要位于三角洲前緣和前三角洲環(huán)境[26]，水道和盆底扇沉積是主要儲集體[27-28]。在Agbada組之上是Benin組，由始新世—全新世的陸相沉積組成，包括沖積平原和海岸平原沉積。該地層主要發(fā)育在海岸以上或水上區(qū)域。本文解釋的地層是 Agbada組的中新統(tǒng)以上淺層系，包括 H0、H1、H2、H3、H4、H5、H6和R反射層，其中R反射層為AE背斜最為富集油氣的儲集層頂界面。

2 斜向背斜基本特征及生長期次

2.1 背斜幾何學特征

M 區(qū)塊發(fā)育的主體背斜走向為北西西—南東東，包括 AP、AES1、AES2、AEE1、AEE2和AA背斜（見圖1b），從剖面上看為開闊的背斜形態(tài)，褶皺相關(guān)的逆沖斷層其頂部端點一般消失于 H4界面以上的地層內(nèi)部，為斷層傳播褶皺（見圖1c）。

圖1 M區(qū)塊構(gòu)造綱要、褶皺逆沖樣式和主要斷層特征

該區(qū)塊發(fā)育的斜向背斜AE走向為北東—南西，與主體背斜呈高角度且近平行于三角洲重力滑動方向。AE背斜與主體背斜AES1和AEE1均位于逆沖斷層F3上盤（見圖 1b），AE背斜位于逆沖斷層 F3a—F3b連接段北東走向段對應(yīng)的上盤區(qū)域，但背斜在北東向的延伸范圍遠遠超出了F3a—F3b連接段的長度范圍及控制的變形范圍，靠近F3a—F3b連接段的背斜頂部也不位于該斷層的上部端點附近區(qū)域（見圖1b）。與AE背斜相關(guān)的另一條逆沖斷層是北西西—南東東向的F6斷層，該斷層位于背斜的中部。從剖面上看這兩條逆沖斷層頂部端點均消失在 H3—H4地層內(nèi)，跨越斷層兩側(cè)的任意一套地層未看出因為背斜生長而形成的厚度差異（見圖3a）。這說明該2條斷層不是控制背斜生長的主導因素。從剖面上看幾乎無法辨別AE背斜的長短軸，接近等軸背斜（見圖3a、圖3b），但從平面上看，該背斜為北東—南西向展布的短軸背斜（見圖1b、圖4a）。進一步研究發(fā)現(xiàn)，AE背斜之所以從剖面上整體像一個等軸背斜，主要原因是背斜在 H1—H4各套地層內(nèi)的頂部（或樞紐）自下而上逐漸向北西方向遷移（見圖3b），導致背斜在北西—南東方向的范圍整體擴大。因此初步推斷可能存在一條北東走向的斷層控制著該背斜的展布方位，通過精細地震解釋發(fā)現(xiàn)，在AE背斜內(nèi)部發(fā)育一條控制背斜變形的北東—南西走向且傾向北西向的逆沖斷層 F0（見圖 3b、圖 4）。另外，AE背斜區(qū)H4界面上、下的地層厚度變化特征也截然不同。H4以上地層厚度背斜核部小于翼部，代表背斜生長過程中的同沉積現(xiàn)象；而在H4以下的2套地層背斜核部的厚度略大于翼部對應(yīng)的厚度，尤其是背斜東側(cè)向斜區(qū)的地層厚度明顯要略?。ㄒ妶D3b）。該現(xiàn)象表明F0在逆沖變形控制背斜生長之前（至少在H4界面以下地層沉積時期）發(fā)生了伸展變形，在其上盤形成了半地塹盆地，之后疊加了反轉(zhuǎn)變形形成背斜。

圖2 尼日爾三角洲地層結(jié)構(gòu)及典型界面地震反射特征

2.2 背斜相關(guān)層序同沉積特征

褶皺在生長過程中形成了核部和翼部地形差異，如果同時也接受沉積且剝蝕僅僅發(fā)生在局部的相對高部位，那么沉積地層的典型特征是核部地層薄、翼部地層厚的同沉積特征。同沉積層序的厚度差異代表了褶皺的生長過程及生長幅度[29]。褶皺生長幅度越大，造成的背斜核部和翼部地層之間的厚度差異也越大。此外，對于被動大陸邊緣的三角洲重力滑動構(gòu)造而言，生長強度較大的褶皺往往會形成核部地層剝蝕和背斜陡翼沉積物的垮塌再遷移，在地震剖面上就會看到局部不整合界面上下的超覆和削截現(xiàn)象，結(jié)合該現(xiàn)象也可更加準確地確定褶皺生長期次。

圖3 AE背斜典型區(qū)域地震剖面（剖面位置見圖1b）

圖4 AE背斜斷裂系統(tǒng)分布及其特征

選取F3逆沖斷層相關(guān)的AES1、AEE1、AE背斜和F4逆沖斷層相關(guān)的AEE2背斜，統(tǒng)計翼部和核部地層厚度并計算其比值（見圖5）。結(jié)果表明，在H4—H6地層沉積時期，生長的背斜主要是F3c斷層對應(yīng)的AEE1背斜和F4斷層對應(yīng)的AEE2背斜，但地層同沉積厚度比相對較小，表明變形程度相對不大，反映了三角洲進積過程中的初始重力滑動變形特征。在AE背斜區(qū)，因H4—H6地層厚度核部大于翼部，故該厚度比小于1，較厚地層位于南西傾向的 F0斷層上盤，故判定該時期AE背斜區(qū)為一個伸展半地塹盆地。在H4反射層之上，AES1、AEE1、AEE2和AE背斜均表現(xiàn)為生長特征。但AEE1和AEE2背斜僅持續(xù)生長到H2—H3地層沉積時期便停止了生長，而且生長強度較弱。相反 AES1和AE背斜則以較大強度持續(xù)生長到H1—H2地層沉積時期，在 H0—H1地層沉積時期生長強度明顯減弱并最終停止生長。另外從地震剖面可見H4、H3和H2界面在古背斜核部發(fā)育不整合面以及對應(yīng)的削截和超覆現(xiàn)象（見圖3b、圖4b），表明AE背斜在H3—H4、H2—H3和H1—H2地層沉積時期是以持續(xù)較大幅度生長的。對比這4個相鄰背斜的生長軌跡可知（見圖5），AE背斜區(qū)在H4之前為伸展半地塹，其形成與其東側(cè)的AEE1和AEE2主體背斜的初始生長有關(guān)。而在H4之后的背斜形成及持續(xù)生長過程中則與 AES1主體背斜的強烈生長有關(guān)。

3 斜向背斜區(qū)斷裂系統(tǒng)特征及活動規(guī)律

3.1 斷裂系統(tǒng)類型及發(fā)育特征

圖5 各套地層單元在典型背斜翼部與核部厚度比直方圖

AE背斜區(qū)發(fā)育大量的不同性質(zhì)的斷層，包括逆沖斷層（F3a—F3b和F6）、正反轉(zhuǎn)斷層（F0）、走滑性質(zhì)斷層（約8條）和正斷層（見圖4a）。逆沖斷層F3a—F3b和F6分別位于背斜的南部傾末端和背斜的中部。這2條斷層剖面上為鏟式，下部斷坪收斂于深部Akata組泥頁巖滑脫層，上部斷坡的頂部端點消失在H3—H4地層內(nèi)部。正反轉(zhuǎn)斷層F0傾向北西、走向北東—南西（見圖3b、圖4）。斷層剖面上平直，向下斷至 Akata組泥頁巖滑脫層，向上其頂部端點消失在 H1—H2地層內(nèi)部，在R反射層上僅能顯示中部斷層段的跡線（見圖 4）。走滑性質(zhì)的斷層主要發(fā)育在靠近背斜南部的傾末端，約8條（見圖4a）。走向近南北向，剖面上近直立，下部消失在Agbada組下部或Akata組，上部消失在H4—H6地層內(nèi)（見圖4b）。

AE背斜區(qū)正斷層最為發(fā)育，斷層規(guī)模較小，斷距小于40 m，個別斷層斷距達50～80 m，延伸長度2～9 km，傾角大多為50°～70°。首先，在背斜的北部發(fā)育的3條傾向南東、走向北東—南西的正斷層（見圖4a），其垂向延伸范圍較大，東部的2條斷層向下斷至Akata組泥頁巖滑脫層，向上最淺斷至 H0—H1地層內(nèi)（見圖4b），與淺部的平直正斷層構(gòu)成了晚期共軛斷層組合的一部分。其次，最為發(fā)育的正斷層主要是由傾向北西正斷層構(gòu)成的多米諾斷層組合（見圖4）。大多數(shù)斷層斷距小于40 m，僅個別斷層能達到70～80 m。剖面上斷層呈平面狀或輕微的彎曲，傾向背斜西翼的下傾方向。斷層上下端點均消失在Agbada組不同層系內(nèi)部。根據(jù)背斜區(qū)多米諾斷層剖面上頂部消失層位及其斷層組合特征，可將其進一步劃分為至少4組，即DFS1、DFS2-1、DFS2-2和 DFS3（見圖 3b）。每一組多米諾斷層的頂部端點均消失在相同地層內(nèi)，DFS1消失在H3—H4地層內(nèi)部，DFS2-1消失在H2—H3地層頂部，DFS2-2消失在H1—H2地層底部，DFS3消失在H1—H2地層頂部。顯然這4組多米諾斷層組合頂部消失層位依次變淺，表明形成的時間是依次變新。每一組斷層下部消失層位不同，但呈規(guī)律性變化，向著背斜西翼方向，斷層消失層位依次變淺，因而每一組斷層整體上呈“三角形”的剖面分布模式。研究表明，盡管這些多米諾斷層現(xiàn)今位于背斜頂部，事實上每一組斷層在形成時均靠近背斜樞紐的西翼發(fā)育，是背斜在H3—H4、H2—H3和 H1—H2地層沉積時期的樞紐位置不同并依次向西遷移控制了上述各多米諾斷層組合的有序分布[30]。再次，由北東走向斷層（2條傾向南東和部分傾向北西斷層）和近南北走向斷層（傾向東）構(gòu)成的共軛斷層組合是除了多米諾斷層以外最為發(fā)育的正斷層類型。和多米諾斷層類似，其規(guī)模也不大，但分布規(guī)律存在一定差異。整體上看，共軛斷層主要集中在 H0—H1地層發(fā)育，即頂部端點位于 H0—H1地層的上部層系或接近海底，下部端點一般消失在H0—H1地層下部，多分布在背斜頂部或海底突出的地形區(qū)域（見圖1c、圖3）。然而，在AE背斜區(qū)共軛斷層集中發(fā)育在背斜東翼并與F0斷層跡線相對應(yīng)（見圖4）。斷層頂部端點也接近海底，但下部端點一般消失在H1—H4之間的不同層系，部分斷層向下與多米諾斷層和2條傾向南東的斷層硬連接，表明這兩類斷層在共軛斷層形成時是先存斷層再活動形成的。從平面上看斷層也呈共軛組合關(guān)系，但近南北向斷層往往被北東向斷層所限制或終止。

3.2 斷層形成及再活動規(guī)律

AE背斜區(qū)發(fā)育的斷層其活動時期和再活動規(guī)律是不同的。通過前面分析可知，逆沖斷層F3a—F3b和F6主要活動時期在H3—H4地層沉積時期，之后活動較弱或停止活動。正反轉(zhuǎn)斷層F0在H4—H6地層沉積時期是持續(xù)伸展變形，在H4—H1地層沉積時期發(fā)生正反轉(zhuǎn)變形，之后在H0—H1地層沉積時期再次活動，其頂部端點向上傳播斷至H1—H2地層內(nèi)。對于AE背斜區(qū)發(fā)育的大量蓋層斷層，斷層上下端點均消失在盆地蓋層內(nèi)部，這類斷層主要采用編制斷距傾向位移剖面，即斷距-埋深曲線來表征斷層的生長成核和再活動規(guī)律[31]。首先對不同類型的斷層選取典型的1～2條斷層編制斷距-埋深曲線（見圖6），結(jié)合背斜在各個層系的不整合發(fā)育特征可以綜合判定斷層的活動時期。研究得到，f1、f3a、f4a、f4b、f5a、f5b和f6是一期活動的斷層，其中，f1代表近垂直的走滑性質(zhì)斷層，其活動時期主要在H4—H5地層沉積時期；f3a代表DFS1斷層，其活動時期在H3—H4地層沉積時期；f4a和f4b代表DFS2-1斷層，活動時期在H2—H3地層沉積早期；f5a和f5b代表DFS2-2斷層，活動時期在H2—H3地層沉積末期；f6代表共軛斷層中近南北走向斷層，活動時期在H0—H1地層沉積時期。而f2和f3b是兩期活動的再活動斷層，其中f2代表3條傾向南東的正斷層，f3b代表共軛斷層中與DFS1連接的正斷層，再活動時期均分別在H3—H4地層沉積時期和H0—H1地層沉積時期。綜合上述，AE背斜區(qū)發(fā)育的眾多斷層中，近垂直的走滑性質(zhì)斷層形成最早，3條傾向南東的正斷層剖面上限制DFS斷層（見圖4b），表明其形成時期不晚于多米諾斷層，多米諾斷層形成時期要早于共軛斷層形成時期。再活動的斷層包括 F0斷層、2條傾向南東的斷層和個別DFS1斷層，這些斷層的再活動是耦合的。

圖6 典型斷層垂向斷距-埋深曲線分布

4 斜向背斜及相關(guān)斷裂系統(tǒng)成因機制與演化

4.1 斜向伸展半地塹形成過程及相關(guān)斷層形成演化

H4—H6地層沉積時期為三角洲沉積體的初始重力滑動階段，主要在局部地區(qū)形成規(guī)模較小的斷層相關(guān)褶皺，即F3b斷層控制的AEE1背斜和F4斷層控制的AEE2背斜（見圖7），AE背斜區(qū)在該時期主要是受F0正斷層控制的伸展半地塹（見圖 8）?；顒拥臄鄬映薋3b、F4和F0外，還有近垂直的走滑性質(zhì)的斷層（見圖8、圖9a）。背斜AEE1和AEE2初始走向北西西—南東東，表明重力滑動的逆沖方向是來自北北東方向，與北東走向的F0斷層和其上盤半地塹成小角度關(guān)系。因此，在進積體向南南西方向滑動過程中，在F0斷層跡線的東部地區(qū)發(fā)生了逆沖褶皺變形形成了 AEE1和AEE2背斜，而在F0斷層跡線的西部地區(qū)則未發(fā)生明顯的逆沖褶皺作用，這就導致了F0斷層跡線東側(cè)發(fā)生相對的地層隆升變形，因此這種差異收縮變形在F0斷層跡線上產(chǎn)生了斜向伸展作用（見圖 10a），形成了傾角較陡的F0斜向伸展斷層和其上盤的伸展半地塹。此外，這種差異重力滑動變形導致在進積體內(nèi)部發(fā)生因撕裂作用而形成近垂直的走滑性質(zhì)斷層。

4.2 斜向背斜的反轉(zhuǎn)成因、生長過程及相關(guān)斷裂系統(tǒng)形成演化

圖7 M區(qū)塊不同時期殘余厚度及主干活動斷層分布

在 H3—H4地層沉積時期，重力滑動變形進入了強烈的褶皺逆沖變形階段（見圖7），M區(qū)塊所有主體背斜陸續(xù)形成。對比發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)3斷層不同段的收縮變形程度明顯不同（見圖 5），F(xiàn)3a斷層相關(guān)的 AES1背斜變形強度明顯大于與F3b斷層相關(guān)的AEE1背斜。這樣在仍是來自北北東方向的擠壓逆沖作用下，在先存F0斷層跡線上就會形成因差異逆沖而產(chǎn)生的斜向收縮逆沖變形（見圖10b），先存的伸展斷層F0和上盤半地塹發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)而形成 AE背斜的初始形態(tài)（見圖 8、圖7）。F0在斜向逆沖過程中充當了斜斷坡的作用，其上盤半地塹發(fā)生褶皺式反轉(zhuǎn)而形成背斜構(gòu)造[4]。受背斜形成過程中地層彎曲和旋轉(zhuǎn)的影響，F(xiàn)0斷層傾角變緩。該時期也形成了兩類斷層（見圖9a）：一類是3條傾向南東方向的斷層，這 3條斷層均位于背斜的北部，形成原因推測是差異逆沖和背斜隆升共同作用下形成的撕裂正斷層；另一類斷層是多米諾正斷層（DFS1），斷層在靠近背斜樞紐線的西翼發(fā)育且傾向翼部，斷層的形成動力來源于翼部地層傾角由緩逐漸變陡時形成的差異重力驅(qū)動作用[30]。在 AE背斜的東翼，其地層產(chǎn)狀比西翼要陡，Morley[30]研究認為當坡度角達到12°～13°時，則不會形成重力驅(qū)動的多米諾斷層系統(tǒng)，而是發(fā)生沉積物質(zhì)的遷移運動，因此在較陡的東翼主要表現(xiàn)為剝蝕留下的不整合面，隨后沉積的上覆地層則超覆在該不整合面上（見圖3b、圖4b）。

H2—H3地層沉積時期持續(xù)的重力滑動褶皺逆沖變形主要集中在F3a、F5和F3c斷層及其相關(guān)的褶皺（見圖7），其中F3a逆沖變形程度最強，AE背斜也隨著 F3a強烈褶皺逆沖作用而進一步持續(xù)生長，背斜的范圍擴大，背斜頂部或樞紐線逐漸向北西方向遷移（見圖 8）。其中在 H2—H3地層沉積早期，在靠近 H2—H3地層樞紐線位置的西翼形成了DFS2-1多米諾斷層（見圖8、圖9a），在H2—H3地層沉積末期，因西翼下部地層傾角的進一步變陡，在靠近DFS2-1的下傾翼部地區(qū)又相繼形成了DFS2-2多米諾斷層。該時期東翼仍主要表現(xiàn)明顯因剝蝕而留下削截和超覆的不整合界面。

在 H1—H2地層沉積時期，逆沖斷層的收縮變形強度明顯減弱，但AE背斜范圍持續(xù)擴大（見圖 7），背斜頂部也進一步向西遷移。與DFS1和DFS2的成因類似，在背斜西翼進一步形成了與 H1—H2地層背斜樞紐相關(guān)的DFS3多米諾斷層（見圖8）。在背斜生長過程中，受地層傾角逐漸變小影響，DFS1、DFS2-1、DFS2-2和DFS3斷層的間隔越來越大，斷層密度越來越小[30]。

圖8 AE背斜形成演化過程及斷層發(fā)展過程

4.3 斜向背斜生長停止后相關(guān)斷裂系統(tǒng)形成演化

在H0—H1地層沉積時期，M區(qū)塊的褶皺逆沖變形趨于停止，AE背斜也停止了生長，進入了后褶皺逆沖演化階段。重力滑動的擠壓作用變?nèi)?，之前的強烈隆升導致物質(zhì)收縮回返，在局部地形高部位形成重力垮塌伸展機制的共軛正斷層[30]（見圖3），斷層主要集中在H0—H1地層內(nèi)部。然而在AE背斜區(qū)發(fā)育的共軛斷層主要集中在背斜的東翼（見圖8、圖9b），剖面和平面均為共軛斷層組合模式。其中近南北走向的斷層為新生正斷層，北東走向的斷層除了新生正斷層外，還包括 2條再活動的傾向南東的先期撕裂成因正斷層和少部分再活動的重力成因的DFS1斷層。從斷層的分布區(qū)來看，主要是沿著F0斷層軌跡方向和延伸范圍分布。研究得到，該共軛斷層除了與局部重力回返的垮塌機制有關(guān)外，還與先存F0斷層斜滑變形有關(guān)系。該時期F0斷層發(fā)生了再活動，斷層位移向上傳播，最終斷層頂部端點消失在H1—H2地層內(nèi)，與此同時F0斷層的再活動控制著共軛斷層系統(tǒng)的形成與分布，因此，其變形在運動學上是耦合的。促使這種耦合變形的原因是，在后褶皺逆沖演化時期，盡管大規(guī)模的收縮變形很少，但隨著三角洲沉積體的不斷進積，局部物質(zhì)的差異滑動變形仍是存在的。F0斷層作為先存構(gòu)造是變形的薄弱帶，易于發(fā)生再活動，因此來自北北東向的進積體作用在北東走向F0斷層上，導致F0斷層和部分先存北東走向的斷層發(fā)生斜滑再活動，同時控制與其共軛關(guān)系的近南北向斷層的形成，因此近南北向斷層多被限制或終止在北東向斷層上。由此可見，物質(zhì)回返引起的重力塌陷和局部重力滑動作用在先存構(gòu)造F0斷層區(qū)產(chǎn)生斜滑運動共同控制著AE背斜區(qū)晚期共軛斷層的形成和分布。

圖9 AE背斜區(qū)不同時期活動斷層分布（R反射層）

圖10 重力滑動過程中差異收縮變形下的伸展半地塹和斜向側(cè)斷坡形成模式

5 油氣地質(zhì)意義

斜向反轉(zhuǎn)背斜之所以是油氣富集的相對有利場所，是由于具備了相對有利地質(zhì)條件及有效成藏過程。從成藏地質(zhì)條件來看，斜向背斜區(qū)具有更大范圍的儲集體。尼日爾三角洲儲集層主要發(fā)育在H4—H5和H5—H6層系內(nèi)，優(yōu)質(zhì)儲集層主要發(fā)育在H4—H5層系內(nèi)。通過前面的研究可知，H4—H6地層沉積時期是大規(guī)模褶皺逆沖變形之前，相對弱的差異逆沖變形形成了斜向伸展斷層F0和上盤半地塹，由于F0和半地塹走向與三角洲沉積體進積方向近平行，且半地塹是相對的構(gòu)造低部位，來自北北東—北東方向的三角洲、盆底扇和水道（據(jù)勘探實踐證實）受地勢影響而沿著F0斷層上盤的半地塹發(fā)育。從盆底扇東部區(qū)域部分跨越了F0主干斷層可判定，此時的 F0斷層規(guī)模不大，但斷層至少中部區(qū)域斷至了 H4—H6地層，盡管向兩端呈現(xiàn)盲斷特征，但斷層中部的半地塹和斷層端部的強迫褶皺足以導致古地表（海底）形成地形差異，進而影響水系主要沿著F0斷層上盤區(qū)域流過。另外，北北東—北東向的水系形成的儲集體，在后期背斜形成之后，水系的寬度常常小于背斜的范圍，這就導致主體背斜區(qū)的儲集層展布方向與背斜走向成高角度或近垂直關(guān)系，而斜向背斜（AE背斜）區(qū)的儲集層展布方位與背斜走向呈小角度或近平行關(guān)系，斜向背斜區(qū)的儲集層范圍明顯有大于主體走向背斜區(qū)的儲集層范圍。因此，斜向背斜區(qū)具有更優(yōu)的儲集層發(fā)育條件[32]。此外，從油氣成藏過程來看，正反轉(zhuǎn)斷層F0斷層貫穿背斜內(nèi)部，其控制著晚期再活動斷層的分布，晚期再活動斷層往往溝通了烴源巖和圈閉構(gòu)造，有利于形成有效的供烴通道。另外，盡管AE背斜是一個完整的閉合背斜構(gòu)造，但從油水分布關(guān)系角度考慮，規(guī)模較大的斷層往往錯斷砂體概率較大或形成有效的側(cè)向封閉，易于將整裝背斜圈閉分割成具有獨立油水系統(tǒng)的復(fù)雜斷塊。

截至目前的勘探已經(jīng)證實，AE背斜區(qū)至少有4～5個具有獨立油水系統(tǒng)的斷塊圈閉。其中F6逆沖斷層和再活動的正斷層是規(guī)模較大斷層，F(xiàn)6斷層將整個背斜分割成南北兩部分，從背斜生長過程其生長強度南部（DD′剖面）明顯大于北部（CC′剖面）也可以側(cè)面反映出F6斷層具有一定分隔性（見圖5）。因此，從分割油水方面考慮應(yīng)重點關(guān)注規(guī)模較大斷層斷距和砂體厚度關(guān)系，結(jié)合斷層的側(cè)向封閉性和砂體物性橫向遞變規(guī)律可對具有獨立油水系統(tǒng)多斷塊進行劃分界定。此外，注水開發(fā)過程中隨著注水壓力增加容易使斷層再活化而造成開發(fā)事故，因此對于分割斷塊的斷層，尤其是受F0斷層控制的再活動斷層易于再活化，對其進行穩(wěn)定性評價是保證油氣安全開采的關(guān)鍵。

6 結(jié)論

在三角洲重力滑動收縮變形背景下，AE斜向背斜的形成演化整體上經(jīng)歷了 3個大的階段：①背斜形成前的伸展半地塹發(fā)育階段（H4—H6地層沉積時期），半地塹主邊界斷層 F0為差異逆沖變換的斜向伸展成因。該時期的差異收縮變形形成了近垂直的走滑性質(zhì)的撕裂斷層。②半地塹反轉(zhuǎn)形成背斜及生長階段（H1—H4地層沉積時期），構(gòu)造反轉(zhuǎn)機制為逆沖強度差異導致的先存變換構(gòu)造（F0及上盤半地塹）斜向擠壓作用。該時期的差異逆沖作用形成了局部撕裂正斷層和翼部斜坡傾角控制的重力驅(qū)動作用下的多期多米諾正斷層。多米諾斷層受古背斜頂部（或樞紐）控制并隨著頂部的向西遷移而有序排列分布。③后褶皺逆沖的停止生長階段（H0—H1地層沉積時期），地表局部的構(gòu)造高部位因重力回返垮塌而形成零散分布、規(guī)模不大的共軛正斷層。在AE背斜東部發(fā)育的共軛正斷層受控于褶皺后局部重力回返垮塌和先存F0斷層斜向壓扭變形的共同作用。F0斷層的斜向再活動與共軛斷層耦合控制著共軛斷層的平面組合樣式及其分布。

斜向反轉(zhuǎn)背斜具有廣闊的油氣前景，伸展半地塹時期的主邊界斷層上盤控制三角洲水道和盆底扇的經(jīng)過，水道與盆底扇的展布與后期背斜展布平行匹配，有利于形成優(yōu)質(zhì)且范圍更大的儲集層發(fā)育區(qū)。背斜形成后的再活動斷層（F0斷層和與其耦合再活動的正斷層）通常溝通了烴源巖和儲集層，其位于背斜主體部分并沿著背斜長軸方向分布，有利于烴類向圈閉充注并聚集成藏。背斜區(qū)規(guī)模較大的斷層是逆沖斷層 F6和受 F0控制的再活動正斷層，更容易形成儲集層砂體的錯斷或者形成有效的側(cè)向封閉，易于將整體背斜圈閉分割成多個具有獨立油水系統(tǒng)的復(fù)雜斷塊圈閉。這些分割油水系統(tǒng)的斷層的穩(wěn)定性也是油氣安全開采的關(guān)鍵。

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