下剛果盆地早白堊世巴雷姆晚期深水重力流沉積的發(fā)現(xiàn)及意義*

余 燁 王 莉 尹太舉 張興強 黃儼然 曹濤濤

1湖南科技大學頁巖氣資源利用湖南省重點實驗室，湖南湘潭 411201 2湖南科技大學資源環(huán)境與安全工程學院，湖南湘潭 411201 3長江大學地球科學學院，湖北武漢 430100

圖 1 下剛果盆地位置(a)及地層綜合柱狀圖(b)(據(jù)范洪耀等，2012；逄林安，2018；修改)Fig.1 Location of Lower Congo Basin (a) and its synthetical stratum histogram (b)(modified from Fan et al.， 2012;Pang，2018)

自從Kuenen和Migliorini(1950)提出了濁流的觀點以來，濁流及相關(guān)重力流的沉積一直是國際沉積學研究的熱點領(lǐng)域；而且由于深水重力流儲集砂體發(fā)育，且臨近深水區(qū)烴源巖，油藏發(fā)育、油氣儲量巨大，是當前及今后油田工業(yè)的重點勘探開發(fā)目標(郭成賢，2000；楊田等，2015；李相博等，2019)。前人經(jīng)過多年的努力，相繼出現(xiàn)了多種重力流理論；然而隨之在油氣深水區(qū)的勘探中或?qū)嶒炇伊黧w機理模擬中又出現(xiàn)新的問題，發(fā)現(xiàn)已有理論模型的缺陷，隨之又有新的觀點涌現(xiàn)。如： Bouma(1962)的鮑馬序列、Dott(1963)碎屑流的概念、Middleton和Hampton(1973)考慮沉積物支撐機制的重力流理論、Lowe(1982)根據(jù)沉積物濃度特征的濁流分類；Shanmugam(1996)強調(diào)流變學特之間的重力流分類；Mulder和Alexander(2001)、Mutti等(2009)、Talling等(2012)等的重力流研究綜述和綜合分類等。這些成果極大地促進了重力流沉積理論的發(fā)展，并建立了經(jīng)典的綜合扇模式(Walker，1978)和非水道—水道體系的碎屑流斜坡模式(Shanmugam，2000)，為深水油氣勘探提供了新的思路。下剛果盆地油氣資源豐富，發(fā)育鹽上深海相和鹽下深湖相2套優(yōu)質(zhì)烴源巖(劉劍平等，2008；趙紅巖等，2013；黃興等，2017)，在淺海區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了上白堊統(tǒng)碎屑巖夾碳酸鹽巖為儲集層的Emeraude等油田(范洪耀等，2012)；在盆地的深水區(qū)，結(jié)合三維地震技術(shù)相繼發(fā)現(xiàn)了上漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)海相深水濁積砂巖復合體為儲集層的Girassol等油田(呂福亮等，2007；鄧榮敬等，2008)；近年加大了淺海陸地區(qū)塊的勘探投入(鄧榮敬等，2008；范洪耀等，2012)，獲得了陸地區(qū)塊湖相深水區(qū)的巖心等資料，為陸地區(qū)塊油氣勘探評價提供了依據(jù)。作者以巴雷姆晚期Pointe Indienne組中段為例，應用沉積學理論，結(jié)合重力流的最新進展，重點利用最新勘探所得的鉆井巖心資料，識別出研究區(qū)廣泛存在的重力流沉積；并對其巖性、沉積構(gòu)造類型、巖石學特征等方面進行了分析，識別出了滑動、滑塌、砂質(zhì)碎屑流、泥質(zhì)碎屑流和濁流5種重力流流體類型及其在垂向上的6種相序組合類型。并綜合考慮重力流的誘發(fā)因素，總結(jié)了重力流的深水沉積過程及其砂體發(fā)育概念模型，研究結(jié)果認為，研究區(qū)重力流砂體規(guī)模大，可形成較大油氣藏。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

下剛果盆地是發(fā)育在前寒武紀結(jié)晶基底之上的含油氣盆地，油氣資源非常豐富，已探明石油地質(zhì)儲量約310×108桶油氣當量(Lietal.，2020)。該盆地北鄰加蓬盆地，南接寬扎盆地，西為廣袤的南大西洋，東與加蓬、剛果(布)、卡賓達、剛果(金)和安哥拉接壤(圖 1-a)。該盆地與西非海岸其他盆地類似，其構(gòu)造演化主要經(jīng)歷了裂陷期(晚侏羅世—紐康姆期)、拗陷期(巴雷姆期)、過渡期(阿普特期)和漂移期(阿爾布期—現(xiàn)今)(范洪耀等，2012；逄林安，2018)。下剛果盆地主要發(fā)育有中生界上侏羅統(tǒng)—新生界，以阿普特晚期巖鹽為界，分為鹽下地層和鹽上地層(圖 1-b)，其中鹽下地層包括Wagonerdji組、Sialivakou組、Djeno組、Pointe Noire組、Pointe Indienne組和Chela組，主要為陸相的河流、湖泊和過渡沉積；鹽上地層包括Sendji組、Likouala組、Madingo組、Paloukou組和Cirques組，主要為海相的局限海、碳酸鹽巖臺地、邊緣海和剛果扇沉積(范洪耀等， 2012； 劉亞雷， 2016)。早白堊世巴雷姆晚期Pointe Indienne組沉積時期下剛果盆地拗陷幅度急劇增大，深湖區(qū)發(fā)育范圍快速擴張，湖盆發(fā)展達到鼎盛時期。盆地東北部地區(qū)具有物源近、坡降大、水體深等地質(zhì)特點為重力流沉積的發(fā)育創(chuàng)造了條件(范洪耀等，2012；楊曉娟等，2012)。

a—X3井，1131.59im，灰褐色粗砂巖；b—X1井，1149.31im，棕褐色中砂巖； c—X4井，1173.75im，灰褐色細砂巖；d—X2井，1213.22im，灰褐色粉砂巖；e—X4井，1246.32im，深灰色泥巖圖 2 下剛果盆地下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組巖石類型Fig.2 Lithological types of the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

2 重力流沉積特征

2.1 巖石類型及特征

通過對研究區(qū)取心井巖心的詳細觀察描述，可識別出粗砂巖、中砂巖、細砂巖、粉砂巖及泥巖等巖石類型(圖 2)。(1)粗砂巖： 灰褐色中—粗粒巖屑長石砂巖，巖石的分選差—中等、次棱—次圓狀，顆粒為點接觸方式，略顯粒序?qū)永硖卣?圖 2-a；圖 3-a)；(2)中砂巖： 棕褐色不等粒長石巖屑砂巖，巖石的分選較差、次棱—次圓狀，顆粒為點接觸方式，云母碎屑顆粒排列具定向性，部分長石表面絹云母化，泥質(zhì)被侵染成灰褐色，以塊狀層理為主(圖 2-b；圖 3-b)；(3)細砂巖： 灰褐色極細粒長石巖屑砂巖，巖石的分選差—中等、次棱—次圓狀，顆粒為點—線接觸方式，云母呈定向排列，以塊狀層理、平行層理為主(圖 2-c；圖 3-c)；(4)粉砂巖： 灰褐色粉砂巖，巖石的分選好—中等、次圓—次棱狀，顆粒為點接觸方式，碎屑顆粒主要為石英、長石、云母，云母顆粒具定向排列，以塊狀層理、水平層理為主(圖 2-d；圖 3-d)；(5)泥巖： 深灰色泥巖，發(fā)育水平層理(圖 2-e)。

a—X3井，1131.59im，中—粗粒巖屑長石砂巖，分選差—中等、次棱—次圓狀、顆粒點接觸，單偏光；b—X1井，1149.31im，不等粒長石巖屑砂巖，分選較差、次棱—次圓狀、顆粒點接觸，云母碎屑顆粒排列具定向性，單偏光；c—X4井，1173.75im，極細粒長石巖屑砂巖，分選差—中等、次棱—次圓狀、顆粒點—線接觸，云母呈定向排列，單偏光；d—X2井，1213.22im，碎屑顆粒主要為石英、長石、 云母，云母顆粒具定向排列，分選好—中等、次圓—次棱狀，顆粒點接觸圖 3 下剛果盆地下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組巖石顯微特征Fig.3 Petrological microfeatures of the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

2.2 沉積構(gòu)造特征

研究區(qū)下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組發(fā)育典型的重力流沉積構(gòu)造，可見正粒序?qū)永?、塊狀層理、平行層理、爬升波紋層理、槽模、包卷層理、重荷模、球枕構(gòu)造、泄水構(gòu)造及火焰狀構(gòu)造等(圖 4)。(1)正粒序?qū)永恚?從底向上至頂部，由灰褐色含礫粗砂巖逐漸過渡為細砂巖(圖 4-a)，單層厚度一般5～30icm，為遞變懸浮沉積的產(chǎn)物，反映濁流能量逐漸減弱的特征(趙澄林和朱筱敏，2001)；(2)塊狀層理： 由棕褐色、灰褐色塊狀中—細砂巖組成，一般分選較差(圖 4-b)，主要發(fā)育在重力流沉積的砂質(zhì)碎屑流沉積之中(Shanmugam，1996，2000)；(3)平行層理： 由灰褐色細砂巖組成(圖 4-c)，表現(xiàn)為鮑馬序列的下平行紋層B段，反映了濁流具牽引流的沉積特征(楊田等，2015)；(4)爬升波紋層理： 由灰褐色粉砂巖組成，反映了小型流水型波紋層理和上攀波紋層理的特征，一般與上部具水平層理的粉砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)粉砂巖共存(圖 4-d)，表現(xiàn)為牽引流特征明顯的鮑馬序列C段和D段的沉積特征；(5)槽模： 在中細砂巖的底面發(fā)育一些半圓錐形凸起構(gòu)造呈舌狀凸起，由窄變寬、變平的方向指示古水流方向(圖 4-e)；(6)包卷層理： 棕褐色薄層砂巖中發(fā)生紋層盤回、扭曲現(xiàn)象，類似倒轉(zhuǎn)褶皺、平臥褶皺的特征(圖 4-f)；(7)重荷模： 灰褐色中細砂，底部呈瘤狀凸起陷入下伏灰褐色泥巖之中(圖 4-g)，由下伏的含水塑性軟泥受不均勻的負載形成；(8)球枕構(gòu)造： 灰褐色中細砂巖陷入灰黑色泥巖中呈橢球狀(圖 4-h)，由上覆沉積的砂層斷裂陷入下伏泥巖中形成；(9)泄水構(gòu)造： 由模糊的形如碟狀的上凹紋層組成，橫向上斷續(xù)分布，垂向上相互重疊，可見泄水通道(圖 4-i)；(10)火焰狀構(gòu)造： 下伏泥巖、泥質(zhì)砂巖的紋層發(fā)生畸變，向上擠入下垂的負載構(gòu)造之間，呈火焰狀特征(圖 4-j)。

a—X2井，1252.70im，正粒序?qū)永?，灰褐色含礫粗砂巖過渡到細砂巖；b—X3井，1131.45im，塊狀層理，棕褐色中砂巖；c—X2井，1217.24im，平行層理，灰褐色細砂巖；d—X4井，1176.37im，爬升波紋層理，灰褐色粉砂巖；e—X1井，1151.34im，槽模，紅箭頭指示水流方向；f—X1井，1170.08im，包卷層理，棕褐色細砂似平臥褶皺；g—X3井，1145.09im，重荷模，灰褐色中細砂底部呈瘤狀凸起；h—X3井，1100.48im，球枕構(gòu)造，灰褐色中細砂巖陷入灰黑色泥巖中呈橢球狀；i—X3井，1144.94im，泄水構(gòu)造，灰褐色細砂巖中可見上 凹碟狀紋層和泄水通道；j—X2井，1230.35im，火焰狀構(gòu)造，灰黑色泥巖、泥質(zhì)砂巖擠入上覆灰褐色中粗砂巖中呈火焰狀圖 4 下剛果盆地下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組沉積構(gòu)造Fig.4 Sedimentary structures of the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

圖 5 下剛果盆地下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組砂巖粒度累積概率曲線(a)和C-M圖(b)Fig.5 Grainsize accumulation probability curves(a)and C-M diagram(b)of sandstones in the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

2.3 砂巖粒度特征

下剛果盆地下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組砂巖主要為中—細砂巖，砂巖粒度累積概率曲線以“一段式”和“兩段式”為主(圖 5-a)，懸浮總體含量較大，達到90%以上，分選相對較差，具有典型的重力流沉積特征(趙澄林和朱筱敏，2001)?！皟啥问健钡奶S總體與懸浮總體的交截點在0.7～2.1Ф之間，跳躍搬運總體含量都在10%以下，分選相對稍好，說明重力流沉積的過程中也存在少量牽引流的沉積特征(圖 5-a)。從下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組的砂巖C-M圖(圖 5-b)上也可以看出，研究區(qū)該砂巖也具有典型的重力流沉積特征，其C值與M值的投點顯示為平行于C=M的基線，反映了以懸浮方式搬運的、流速相對較快的高密度流快速沉積的特征(趙澄林和朱筱敏，2001)。

2.4 重力流沉積類型

通過詳細的巖心觀察描述及上述巖石類型、沉積構(gòu)造及砂巖粒度特征的分析，研究區(qū)可識別出滑動、滑塌、砂質(zhì)碎屑流、泥質(zhì)碎屑流和濁流，其中前兩者為重力作用下形成的異地沉積，后三者為嚴格意義的沉積物重力流，而滑動、滑塌在重力流形成、搬運和沉積過程中不可或缺，故文中將它們與重力流沉積類型一并討論。

2.4.1 滑動

a—X4井，1132.56im，滑動巖體，滑移面下部見砂巖噴出、泥巖變形；b—X2井，1204.58im，滑動巖體，滑動砂巖封裝在灰黑色泥質(zhì)單元中，上、下界面呈不規(guī)則突變接觸；c—X2井，1186.57im，滑動巖體，滑移面之上可見明顯的底部剪切作用，泥巖撕裂屑在剪切面上發(fā)育；d—X4井，1202.42im，滑動巖體，主滑移面在砂巖與泥巖的分界，次滑移面發(fā)育于砂巖內(nèi)部；e—X3井，1141.70im，滑塌沉積，中砂巖中扭曲礫石囊；f—X1井，1185.64im，滑塌沉積，旋轉(zhuǎn)火焰構(gòu)造；g—X1井，1199.93im，滑塌褶皺砂巖；h—X2井，1218.26im，滑 塌褶皺泥巖；i—X2井，1189.03im，滑塌沉積，扭曲雜亂砂巖層；j—X3井，1067.04im，滑塌沉積，腸狀褶皺砂巖巖脈圖 6 下剛果盆地下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組滑動、滑塌沉積特征Fig.6 Sedimentary characteristics of slide and slump deposits in the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

滑動是指在外界條件的觸發(fā)作用下沿平板狀滑移面滑動、內(nèi)部無明顯變形的黏性塊體，通常保留原始的沉積構(gòu)造特征，僅在剪切滑移面附近可見少量變形特征(Shanmugam，2012；孫寧亮等，2017)?；瑒訅K體底部通常發(fā)育明顯的剪切滑移面，滑移面之下可見砂噴侵入泥巖的現(xiàn)象(圖 6-a)，同時可以見到滑動巖體封裝在灰黑色泥質(zhì)巖之中，上、下界面呈不規(guī)則的突變接觸(圖 6-b)?；瑒訋r體底部可見明顯的剪切作用，在剪切面上出現(xiàn)大量的泥巖撕裂屑(圖 6-c)，砂巖內(nèi)部可見明顯的不規(guī)則界面，可能為次滑移面(圖 6-d)。由于滑動塊體主要來自三角洲前緣或上陸坡區(qū)地勢較陡的環(huán)境，一般不容易保存，在持續(xù)外力作用下將轉(zhuǎn)化為滑塌沉積(孫寧亮等，2017)。

2.4.2 滑塌

滑塌是指在下凹滑移面上運動、內(nèi)部旋轉(zhuǎn)變形的黏結(jié)性塊體(Shanmugam，2012)。滑塌變形可見于多種巖性，以中細砂巖變形特征最為明顯。常見滑塌褶皺單元與未變形的沉積單元互層，褶皺單元表現(xiàn)為不同規(guī)模的包卷層理(圖 4-f)、滑塌褶皺(圖 6-g，6-h)?；皫r中可見條帶狀的礫石帶，表現(xiàn)為扭曲的礫石囊特征(圖 6-e)?？梢娀皫r對泥質(zhì)粉砂巖的擠壓，造成泥質(zhì)粉砂巖中水平層理的變形，呈旋轉(zhuǎn)火焰構(gòu)造特征(圖 6-f)。隨著變形作用的增強，已扭曲的巖層進一步解體，可形成透鏡狀砂質(zhì)團塊及高度扭曲的雜亂層(鮮本忠等，2016)，多見撕裂狀砂質(zhì)團塊、泥質(zhì)團塊(圖 6-i)和腸狀褶皺砂巖巖脈(圖 6-j)。

a—X2井，1217.85im，砂質(zhì)碎屑流，砂巖頂、底突變接觸，底部可見負載構(gòu)造；b—X1井，1199.63im，砂質(zhì)碎屑流，大型漂浮泥巖碎屑，直徑大于10icm，泥巖碎屑內(nèi)部層理明顯；c—X4井，1172.94im，砂質(zhì)碎屑流，大型漂浮泥巖碎屑，直徑達7icm，泥巖碎屑內(nèi)部褶皺變形；d—X4井，1135.01im，砂質(zhì)碎屑流，正遞變特征，砂層近頂部長條形漂浮泥巖碎屑，具定向排列；e—X4井，1131.56im，砂質(zhì)碎屑流，反遞變特征，砂巖近底部長條形漂浮泥巖碎屑，具定向排列；f—X2井，1185.71im，砂質(zhì)碎屑流，砂巖中部富含細小的漂浮泥巖碎屑；g—X2井，1187.51im，泥質(zhì)碎屑流，長條形漂浮泥巖碎屑，向上逐漸變短；h—X2井，1188im，泥質(zhì)碎屑流，大型扁平狀漂浮泥巖碎屑，長約9icm；i—X4井，1202.62im，泥質(zhì)碎屑流，富含漂浮泥巖碎屑，大型泥巖碎屑內(nèi)部褶皺變形；j—X4井，1130.66im，砂質(zhì)碎屑流，泥包 礫結(jié)構(gòu)，砂質(zhì)團塊直徑約5.5icm，泥巖外殼厚約1.5icm圖 7 下剛果盆地下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組碎屑流沉積特征Fig.7 Sedimentary characteristics of debris flow deposits in the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

2.4.3 砂質(zhì)碎屑流

砂質(zhì)碎屑流是一種以整體凍結(jié)方式搬運的、具塑性流變特征的砂質(zhì)沉積物流(Shanmugam，2012)。以顆粒間的摩擦產(chǎn)生的強度及浮力作為支撐，沉積物體積濃度25%～95%之間(Shanmugam，1996)，以塊狀砂巖、含漂浮泥巖碎屑砂巖沉積為特征(圖 7-a至7-f)。研究區(qū)下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組砂質(zhì)碎屑流呈塊狀層理，頂、底界面一般與泥巖突變接觸(圖 7-a)，指示整體凍結(jié)沉積作用的特征。砂質(zhì)碎屑流中可見大型漂浮狀態(tài)的泥巖碎屑，該泥巖碎屑內(nèi)部可見水平層理和褶皺變形特征(圖 7-b，7-c)，指示了塊體流的存在，說明碎屑流和塊體流可互換應用。砂質(zhì)碎屑流巖呈正遞變、反—正遞變和無遞變特征(Shanmugam，2012)，正遞變砂質(zhì)碎屑流巖近頂部含長條形定向漂浮排列的泥巖碎屑(圖 7-d)，反映了砂質(zhì)碎屑流向上減弱的水流強度和上浮力特征；反遞變砂質(zhì)碎屑流巖底部含長條形定向漂浮排列的泥巖碎屑(圖 7-e)，主要是由于顆粒的碰撞(分散壓力)，高濃度顆粒流中的大顆粒被向上推擠到水流的自由頂面，而漂浮的泥巖碎屑主要受碎屑流整體凍結(jié)沉積作用的影響仍然保留在最終發(fā)生時所處的位置(Shanmugam，2012)。同時，可見塊狀砂巖中部富含漂浮泥礫碎屑，略顯定向排列特征，進一步指出砂質(zhì)碎屑流整體“凍結(jié)”發(fā)生沉積作用的過程。

2.4.4 泥質(zhì)碎屑流

泥質(zhì)碎屑流是指富含有漂浮泥巖碎屑或砂質(zhì)團塊，以泥質(zhì)為主的沉積物流，其介質(zhì)黏度大，具塑性流變學特征(李相博等，2014；楊田等，2015)。泥質(zhì)碎屑流沉積物主要靠基質(zhì)強度支撐，分選差，垂向上不顯粒序，以厚層塊狀含泥質(zhì)碎屑或砂質(zhì)團塊的泥巖沉積為主要特征(圖 7-g至7-j)。研究區(qū)下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組泥質(zhì)碎屑流沉積表現(xiàn)為無粒序的塊狀，含有暗黑色漂浮的長條形、扁平狀和無規(guī)則泥巖碎屑，泥巖碎屑內(nèi)部可見水平層理(圖 7-h)和褶皺變形(圖 7-i)特征，說明泥巖碎屑經(jīng)歷了一個滑塌變形過程；同時，可見泥巖碎屑具定向排列，并從下往上顯示為由大變小的特征，說明泥質(zhì)碎屑流具有一定的流動性和水動力強度或重力分異，與滑動巖體、滑塌沉積明顯不同。泥巖碎屑流中可見灰色中細砂巖的砂礫，直徑約5.5icm，磨圓較好，外部被厚度約1.5icm的灰褐色粉砂質(zhì)泥巖包裹，表現(xiàn)為“泥包礫”結(jié)構(gòu)的特征(圖 7-j)，說明當時泥質(zhì)碎屑流具有很大的黏度，且砂質(zhì)團塊在塑性狀態(tài)的粉砂質(zhì)泥巖介質(zhì)中發(fā)生過多次滾動或旋轉(zhuǎn)作用(李相博等，2014)。

2.4.5 濁流

a—X1井，1189.51～1189.66im，灰褐色粉砂巖、灰白色泥質(zhì)粉砂巖與灰色、黑色泥巖互層，發(fā)育鮑馬序列CDE段、DE段；b—X4井，1176.32～1176.74im，灰褐色中砂巖過渡到暗色泥巖，發(fā)育完整鮑馬序列ABCDE段、CDE段；c—X3井，1137.01～1137.21im，灰褐色粗砂巖過渡到棕褐色細砂巖，底部見負載構(gòu)造，發(fā)育鮑馬序列AB段；d—X2井，1250.38～1250.74im，灰褐色粗砂巖過渡到灰黑色泥巖， 發(fā)育完整鮑馬序列ABCDE段圖 8 下剛果盆地下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組濁流沉積特征Fig.8 Sedimentary characteristics of turbidity deposits in the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

濁流是一種受外力作用后，以懸浮方式搬運沉積物的牛頓流體，當外力逐漸降低時，懸浮物質(zhì)逐級遞減泄載，形成彌散分布的正粒序?qū)永砩皫r(邵龍義等，2017)。伴隨后期的能量減弱，逐漸向牽引流轉(zhuǎn)換，形成完整的或不完整的鮑馬序列(楊田等，2015)。研究區(qū)下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組濁積巖底部常見槽模(圖 4-e)、重荷模(圖 4-g)、火焰狀構(gòu)造(圖 4-j)等底模和負載構(gòu)造，以發(fā)育正粒序砂巖為特征(圖 4-a)，頂部一般為漸變巖性接觸關(guān)系。在正粒序砂巖的上部可見依次發(fā)育平行層理、流水波紋層理和水平層理構(gòu)成完整和不完整的鮑馬序列(圖 8-a至8-d)。

圖 9 下剛果盆地下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組重力流沉積序列Fig.9 Sedimentary succession of gravity flow deposits in the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

2.5 垂向沉積序列及組合

重力流沉積的垂向變化及組合特征反映了不同流體之間的轉(zhuǎn)換以及同種流體不同期次的疊置，對探討重力流成因及沉積過程具有重要作用(鮮本忠等，2013；孫寧亮等，2017)。綜合研究區(qū)特征井的詳細巖心觀察描述(圖 9)，按照重力流類型及其垂向上的組合類型，將研究區(qū)發(fā)育的重力流沉積序列總結(jié)為6種組合類型。(1)多期砂質(zhì)碎屑流疊置： 該種組合比較常見，由時間相隔較短的2期或多期相對穩(wěn)定的砂質(zhì)碎屑流垂向疊置形成，累計砂體厚度較大，橫向連續(xù)性也好，是優(yōu)質(zhì)的油氣儲集層。(2)砂質(zhì)碎屑流與泥質(zhì)碎屑流疊置： 該種組合也較為常見，泥質(zhì)碎屑流多見漂浮泥礫或泥巖撕裂屑，其上部或下部緊鄰含灰黑色泥巖撕裂屑及漂浮狀泥礫的塊狀砂質(zhì)碎屑流，該組合可能為同一期碎屑流(既有泥巖，也有砂巖)形成，也可能由不同的2期碎屑流疊置組成。(3)砂質(zhì)碎屑流與濁流疊置： 該種組合也較為常見，濁流可由砂質(zhì)碎屑流濃度的降低而形成，這種上部濁流、下部砂質(zhì)碎屑流的疊置關(guān)系，一般由同一期次重力流類型在流動過程中的流體轉(zhuǎn)換而成，也可能由不同期次重力流類型在同一地點疊置形成；當下部為濁流、上部為砂質(zhì)碎屑流時，一般指示了時間間隔較短的不同期次重力流類型在同一地點的疊置關(guān)系。(4)多期濁流疊置： 該種組合也比較常見，由時間間隔較短的2期或多期濁積砂體在同一位置疊置形成，橫向連通性較好，但累計厚度相對較薄，甚至垂向上局部存在鮑馬序列D段和E段的粉砂質(zhì)泥巖、泥巖隔層。(5)泥質(zhì)碎屑流與濁流疊置： 該種組合比較少見，可能為同一期次重力流類型在流動過程中的流體轉(zhuǎn)換形成，也可能為時間間隔較短的不同期次重力流類型在同一位置的疊置。(6)砂質(zhì)滑塌與砂質(zhì)碎屑流疊置： 該種組合也比較少見，下部為砂質(zhì)滑塌、上部為砂質(zhì)碎屑流的疊置組合，可能由同一期次重力流類型在流動過程中的流體轉(zhuǎn)換而成，也可能由時間間隔較短的不同期次重力流類型在同一地點疊置形成，此時也可能形成下部砂質(zhì)碎屑流、上部砂質(zhì)滑塌的疊置關(guān)系。

3 重力流成因及過程分析

圖 10 下剛果盆地SW-NE地質(zhì)剖面圖(據(jù)楊曉娟等，2012修改；剖面位置見圖 1-a)Fig.10 Geological profile distributed in SW-NE direction in the Lower Congo Basin(modified from Yang et al.， 2012;profile location in Fig.1-a)

圖 11 下剛果盆地下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組重力流沉積過程概念模型(據(jù)鮮本忠等，2013；修改)Fig.11 Conceptual model for depositional process of gravity flow deposits in the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin(modified from Xian et al.， 2013)

通過對下剛果盆地下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組沉積構(gòu)造及垂向沉積序列的研究分析，該區(qū)域廣泛發(fā)育深水重力流沉積，表明該區(qū)域存在特定的地質(zhì)條件(物源供給、地形坡度和觸發(fā)機制)，這些條件控制了重力流的形成與沉積演化過程。早白堊世紐康姆期(裂陷期)，下剛果盆地河湖相沉積體系發(fā)育，以發(fā)育淺水三角洲沉積為特征，三角洲前緣砂體厚度大、分布廣，為深水重力流砂體奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)(范洪耀等，2012)。早白堊世巴雷姆晚期受構(gòu)造活動的影響，下剛果盆地沿北東—南西方向繼續(xù)伸展擴張，形成了整體朝南西方向傾斜、局部陡傾的寬緩地形，而研究區(qū)位于靠近北東物源的陡坡帶(圖 10)，為深水重力流的形成提供了地形坡度條件。重力流形成的觸發(fā)機制因素很多，而研究區(qū)發(fā)育軟沉積變形構(gòu)造(砂巖侵入體、球枕構(gòu)造)，此類構(gòu)造多數(shù)學者認為是由地震誘發(fā)形成(喬秀夫等，2016)，表明研究區(qū)深水重力流沉積可能與地震活動有關(guān)；而且，地震活動可引發(fā)湖嘯、風暴、涌浪等作用，促使三角洲前緣砂體的進一步滑動、滑塌；此外，季節(jié)性洪水也可能是觸發(fā)研究區(qū)深水重力流形成的一種機制，下剛果盆地東部陸域地區(qū)屬熱帶雨林氣候，年均降雨量達2000imm，主要集中在雨季(10月份至次年5月份)，且10月初至12月中旬為小雨季，1月中旬至5月中旬為大雨季，這也是現(xiàn)今剛果深水扇沉積很厚、延伸很長的原因之一。

圖 12 下剛果盆地下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組重力流砂體連通剖面圖(剖面位置見圖 1-a)Fig.12 Connected profile of gravity flow sand-body in the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin(profile location in Fig.1-a)

經(jīng)過上述綜合研究分析，對下剛果盆地下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組深水重力流的沉積過程有了較為全面的認識，可以概括為以下4個過程(圖 11): (1)在季節(jié)性洪水、地震及沉積體自身重力等觸發(fā)機制的作用下，先前沉積的三角洲前緣斜坡砂體沿平直的滑移面向深湖發(fā)生滑動、滑塌變形，一部分在上凹的滑移面堆積下來，形成具有砂巖侵入體、扭曲雜亂砂巖、包卷層理、旋轉(zhuǎn)火焰構(gòu)造及褶皺變形構(gòu)造(圖 6)的滑動、滑塌沉積體，而另一部分則繼續(xù)向深湖方向滑塌；(2)在液化或湖水的稀釋作用下，繼續(xù)滑塌的砂質(zhì)沉積體速度不斷加快，在底部發(fā)生剪切變形，形成泥巖碎屑、砂質(zhì)團塊并連同外源“砂泥礫”卷入上覆砂體之中，以層流方式(牽引毯、高速懸浮)搬運，形成沉積物濃度較高、富含大型漂礫、泥巖碎屑定向排列的塊狀砂質(zhì)碎屑流(圖 7)；(3)同樣在液化或湖水的稀釋作用下，繼續(xù)滑塌的泥質(zhì)沉積體或砂質(zhì)碎屑流分異出的泥流在底部發(fā)生剪切變形，形成還原色泥巖碎屑并連同外源“砂泥礫”卷入上覆泥巖之中，以層流方式(牽引毯、高速懸浮)搬運，形成沉積物濃度較低、偶含大型漂礫、還原色泥巖碎屑定向排列塊狀泥質(zhì)碎屑流(圖 7)；(4)砂質(zhì)碎屑流、泥質(zhì)碎屑流在逐漸向深湖方向搬運的過程中，沉積物濃度進一步降低，以低速懸浮方式、呈紊流狀態(tài)搬運，形成具槽模、重荷模和火焰狀構(gòu)造，發(fā)育正粒序?qū)永?、平行層理、爬升波紋層理及水平層理的完整和不完整的鮑馬序列濁流沉積(圖 8)。

注： 圖中紅色與黃色表示砂體。圖 13 下剛果盆地下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組砂層組①(a)和砂層組②(b)砂體分布特征Fig.13 Distribution characteristics of sand-bodies in the first sand sets(a)and the second sand sets(b) of the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

4 討論

深水重力流沉積廣泛發(fā)育于內(nèi)陸湖盆和深海盆地之中，由于其被富含有機質(zhì)的深湖(海)相泥頁巖包裹，擁有豐富的油氣資源(李相博等，2019)。下剛果盆地早白堊世巴雷姆晚期Pointe Indienne組形成于拗陷幅度急劇增大、深湖區(qū)發(fā)育范圍快速擴張的拗陷晚期(范洪耀等，2012；楊曉娟等，2012)，沉積了一套厚度約700im的深湖相細粒沉積巖，其中下段沉積的泥頁巖厚度約120im、中段沉積的砂巖厚度約180im、上段沉積的泥頁巖厚度約400im(圖 12)。Pointe Indienne組下段、上段泥頁巖中富含浮游生物和藻類，有機質(zhì)豐度較高，總有機碳含量達2.17%，具有巨大的生烴潛力(Harrisetal.， 2004)，同時，上段巨厚的泥頁巖可作為良好的蓋層，為油氣資源的大量聚集提供了生、蓋組合條件。Pointe Indienne組中段重力流砂巖廣泛發(fā)育，以中細砂為主，多表現(xiàn)為油浸、油斑的含油級別(圖 12)。根據(jù)測井曲線旋回及地震反射特征，可以將中段劃分為砂層組①和② 2個砂層組，其中砂層組②以砂質(zhì)碎屑流砂體為主，且橫向連續(xù)性較好，4口探井巖屑錄井統(tǒng)計的單層砂巖厚度2～25im(平均9.12im)，地震均方根振幅屬性反映的砂體在整個研究區(qū)都有分布(圖 12；圖 13)；砂層組①以濁流砂體為主，橫向連續(xù)性相對較差，4口探井巖屑錄井統(tǒng)計的單層砂巖厚度1～13im(平均4.15im)，但地震均方根振幅屬性反映的砂體(紅黃色標示)主要分布在研究區(qū)的東北部和西南部(圖 12；圖 13)；經(jīng)巖心實測該重力流砂體孔隙度在11.22%～20.5%(平均15.9%)，滲透率在(0.22～12.9)×10-3μm2(平均1.17×10-3μm2)，為中孔低滲儲集層，結(jié)合現(xiàn)有的壓裂開采技術(shù)，具有良好的勘探前景。綜合上述分析可知，Pointe Indienne組具備良好的生、儲、蓋組合條件，且發(fā)育的重力流砂體疊置厚度較大、儲集物性較好，可以形成規(guī)模較大的油氣藏。該重力流儲集砂體油氣藏的發(fā)現(xiàn)對繼續(xù)深化下剛果盆地湖相深水重力流沉積地質(zhì)認識、加快下剛果盆地陸地區(qū)塊的油氣勘探步伐具有重要意義。

5 結(jié)論

1) 下剛果盆地下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組重力流沉積以中—細砂巖為主， 砂巖底部發(fā)育槽模、 重荷模、 火焰狀構(gòu)造及球枕構(gòu)造， 砂巖內(nèi)部有正粒序?qū)永怼?平行層理、 爬升波紋層理、 包卷層理、 泄水構(gòu)造及漂浮泥礫， 具典型的重力流沉積特征。

2) 重力流砂巖主要為長石巖屑質(zhì)石英砂巖，分選差、次棱—次圓狀，以懸浮搬運機制為主，砂巖粒度累積概率曲線有“一段式”和“兩段式”，指示了重力流不同流體類型的搬運沉積過程。識別出了滑動、滑塌、砂質(zhì)碎屑流、泥質(zhì)碎屑流、濁流等5種重力流流體類型及其在垂向上的6種相序組合類型，以多期砂質(zhì)碎屑流疊置、砂質(zhì)碎屑流與泥質(zhì)碎屑流疊置、砂質(zhì)碎屑流與濁流疊置最為常見。

3) 綜合考慮重力流的誘發(fā)因素，總結(jié)了下剛果盆地下白堊統(tǒng)巴雷姆階Pointe Indienne組深水重力流的沉積過程及其砂體發(fā)育概念模型。研究區(qū)重力流砂體橫向連續(xù)性較好，垂向疊置厚度較厚，可以形成規(guī)模較大的油氣藏，該重力流儲集砂巖油氣藏的發(fā)現(xiàn)對加快下剛果盆地陸地區(qū)塊的油氣勘探步伐具有積極的意義。