穆格萊德盆地A區(qū)塊構(gòu)造特征對(duì)油氣分布的影響

ALIYEVA Gunay 黃志龍 金振奎 聶其海 張修強(qiáng) 趙 剛

(①中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京102249；②東方地球物理公司研究院，河北涿州072750)

0 引言

穆格萊德盆地位于非洲蘇丹和南蘇丹境內(nèi)，是中非剪切帶走滑拉張形成的中、新生代裂谷盆地[1-3], 面積約為12×104km2。A區(qū)塊位于盆地南端的南蘇丹境內(nèi)，涉及多個(gè)構(gòu)造單元，面積為1.9×104km2。該區(qū)油氣勘探活動(dòng)始于20世紀(jì)70年代，早期研究主要集中在中非剪切帶對(duì)盆地影響[1]、地殼拉張程度對(duì)盆地形成的作用[2]、區(qū)域構(gòu)造對(duì)基底和油氣聚集的控制[4]。自20世紀(jì)90年代后期，深化了生、儲(chǔ)、蓋組合研究[5-7]，分析了油氣成藏主控因素和機(jī)理[8-11]，總結(jié)了盆地的構(gòu)造差異和有效圈閉類型，提出了勘探新領(lǐng)域[3,12-13]。前人研究成果深化了對(duì)穆格萊德盆地構(gòu)造、石油地質(zhì)方面的認(rèn)識(shí)，但是由于A區(qū)塊構(gòu)造位置特殊、斷裂特征復(fù)雜、構(gòu)造樣式多，現(xiàn)有的研究成果不能滿足A區(qū)塊勘探、開發(fā)需求。為此，本文通過綜合分析地震、地質(zhì)資料，重新劃分構(gòu)造分區(qū)、深入研究斷裂活動(dòng)期次、對(duì)比構(gòu)不同造單元之間活動(dòng)差異性、恢復(fù)構(gòu)造演化歷史，總結(jié)A區(qū)塊斷裂活動(dòng)和構(gòu)造特征對(duì)油氣聚集的影響，以期為油氣潛力評(píng)價(jià)提供進(jìn)一步的依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 構(gòu)造背景

穆格萊德盆地北部寬、南部窄，北、南部構(gòu)造帶方向分別為EW、NW向(圖1)。A區(qū)塊位于盆地南部，橫跨凱康西部斜坡、凱康槽以及凱康東部斜坡。穆格萊德盆地是以拉張為主的被動(dòng)裂谷盆地，經(jīng)歷三個(gè)斷坳旋回，即前裂谷期、同裂谷期和后裂谷期[14]，其中同裂谷期又進(jìn)一步劃分為三個(gè)構(gòu)造階段，即早白堊世—晚白堊世、晚白堊世—古新世、始新世—上新世[6, 15-16]。

圖1 穆格萊德盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭D(據(jù)文獻(xiàn)[8]修改)

1.2 地層特征

鉆井揭示A區(qū)塊地層由下至上依次為前白堊系結(jié)晶基底，白堊系河流—半深湖—深湖相Abu Gabra組(AG)、河流—淺湖相Bentiu組、深湖相Darfur群(Aradeiba、Zarqa、Ghazal和Baraka組)，古近系河流—泛濫平原相Amal組、三角洲—湖相Nayil組，新近系湖泊相Tendi、Adok組和第四系(圖2)。

圖2 穆格萊德盆地地層綜合柱狀圖(據(jù)文獻(xiàn)[14]修改)

1.3 油藏特征

A區(qū)塊已發(fā)現(xiàn)16個(gè)油田，其中15個(gè)位于凱康東部斜坡，主要產(chǎn)油層系屬于Bentiu組和Aradeiba組；

中部地區(qū)鉆井較少，只有1個(gè)油田，主要產(chǎn)油層系屬于淺層的Tendi組；凱康西部斜坡未鉆井。

根據(jù)前人研究以及鉆井揭示，A區(qū)塊主要烴源巖為AG組巨厚泥巖，產(chǎn)油地層從淺到深依次為Tendi、Nayil、Baraka、Ghazal、Zarqa、Aradeiba、Bentiu和AG組，從深層到淺層劃分為下組合、下中組合、上中組合、上組合(圖2)四套成藏組合。在凱康東部斜坡和凱康西部斜坡以下組合、下中組合以及上中組合下部為主力成藏組合，上中組合上部以及上組合為次要成藏組合；在凱康槽以上中組合上部和上組合為主力成藏組合，下組合、下中組合以及上中組合下部為次要成藏組合。

2 構(gòu)造特征

2.1 斷裂特征

2.1.1 平面特征

圖3 A區(qū)塊斷裂展布簡(jiǎn)圖

2.1.2 剖面特征

A區(qū)塊的斷裂具有以下剖面特征(圖4)：①斷面較陡，傾角大于45°，具有重力作用和水平張力作用下形成的正斷層的典型特征；②全區(qū)大部分?jǐn)嗔褦嚅_層位多，從基底一直斷達(dá)古近系、新近系，其中在東部地區(qū)斷裂從基底向上斷達(dá)始新統(tǒng)(Nayil組)，在中西部地區(qū)斷裂從基底一直向上斷達(dá)中新統(tǒng)(Adok組)；③斷層上盤發(fā)育一些小型斷層，與主斷裂斜交，呈“Y”字型組合；在工區(qū)中部地區(qū)發(fā)育“負(fù)花狀”構(gòu)造，反映該區(qū)中新世處于張扭構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境。

圖4 A區(qū)塊典型地震剖面(a)及其地質(zhì)剖面(b)剖面位置見圖3

2.2 構(gòu)造演化

2.2.1 主控?cái)嗔焉L(zhǎng)指數(shù)

同生斷層是在沉積物沉積的同時(shí)或準(zhǔn)同時(shí)連續(xù)發(fā)生的正斷層，其斷距隨深度逐漸增加，同時(shí)下降盤的地層厚度總是大于上升盤的相應(yīng)地層。斷裂生長(zhǎng)指數(shù)是斷層上、下盤地層厚度的比值，可以反映斷裂在某一段時(shí)期的活動(dòng)強(qiáng)度。文中詳細(xì)統(tǒng)計(jì)了A區(qū)塊斷裂生長(zhǎng)指數(shù)(表1)，可以研究斷裂開始發(fā)育時(shí)期、活動(dòng)最強(qiáng)烈時(shí)期及活動(dòng)末期的構(gòu)造特征。

由表1可見，A區(qū)塊的斷裂活動(dòng)分為三個(gè)時(shí)期，分別為AG～Bentiu組、Aradeiba～Amal組以及Nayil組～現(xiàn)今沉積時(shí)期。

表1 A區(qū)塊斷裂生長(zhǎng)指數(shù)統(tǒng)計(jì)

根據(jù)斷裂生長(zhǎng)指數(shù)變化以及斷裂的平面展布特征，認(rèn)為A區(qū)塊中部洼陷斷裂生長(zhǎng)指數(shù)大于東部和西部，說明中部洼陷斷裂活動(dòng)強(qiáng)度較大；北部斷裂生長(zhǎng)指數(shù)大于南部，尤其是在Nayil組沉積時(shí)期，說明中、北部斷裂在Nayil組沉積時(shí)期活動(dòng)強(qiáng)度最大。

Model Builder在建設(shè)用地報(bào)批線狀地物面積自動(dòng)扣除中的應(yīng)用 張海龍，趙耀龍，葉 璐(3-8)

2.2.2 演化特征

根據(jù)前人的研究成果及斷裂生長(zhǎng)指數(shù)變化結(jié)果，可將A區(qū)塊構(gòu)造演化分為前裂谷期、同裂谷期和后裂谷期(圖2)。前裂谷階期(距今約550～130Ma)處于地臺(tái)演化時(shí)期，構(gòu)造穩(wěn)定，長(zhǎng)期隆起遭受剝蝕，僅局部地區(qū)可能有陸相碎屑巖沉積[17-19]；同裂谷期又進(jìn)一步劃分為三個(gè)從裂陷到坳陷的構(gòu)造階段(圖5)；后裂谷期從Adok組地層沉積以來至第四紀(jì)時(shí)期，構(gòu)造活動(dòng)趨于停止，構(gòu)造定型[17]。下面分述同裂谷期的三個(gè)構(gòu)造階段。

圖5 A區(qū)塊構(gòu)造演化剖面 (a)Bentiu沉積前； (b)Aradeiba沉積前； (c)Baraka沉積前； (d)新近系+第四系沉積前； (e)現(xiàn)今

(1)第一構(gòu)造階段(早白堊世—晚白堊世)

該階段包含了裂谷和坳陷兩個(gè)階段，裂谷階段具有快速沉降的特征，沉積的AG組地層厚度變化大，橫向變化快，斷裂生長(zhǎng)指數(shù)大，介于1.2～1.4(表1、圖5a)；坳陷階段沉積的Bentiu組地層橫向變化不大，斷裂生長(zhǎng)指數(shù)不大，小于1.1(表1、圖5a)。

(2)第二構(gòu)造階段(晚白堊世—古新世)

該階段在第一構(gòu)造階段的基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展，除了前期部分?jǐn)嗔言俅位顒?dòng)外，還發(fā)育了新斷裂。早期劇烈的斷陷活動(dòng)沉積了較薄Aradeiba組地層，橫向變化快，斷裂生長(zhǎng)指數(shù)大，介于1.1～1.4(表1、圖5b)；中—晚期的裂陷微弱活動(dòng)沉積了Zarqa-Baraka組地層，斷裂生長(zhǎng)指數(shù)為1.0～1.3(表1、圖5c)，裂谷期基本停止。隨后的坳陷階段沉積了較薄的Amal組地層，斷裂生長(zhǎng)指數(shù)不大，小于1.1(表1、圖5c)。

(3)第三構(gòu)造階段(始新世—上新世)

該階段是一個(gè)新的裂陷(Nayil、Tendi組沉積時(shí)期)到坳陷(Adok組沉積時(shí)期)的構(gòu)造階段。Nayil組地層橫向變化快，斷裂生長(zhǎng)指數(shù)變化很大，介于1.1～2.0；Tendi組地層厚度大，橫向變化快；Adok組地層厚度大，橫向變化快(圖5d)。

2.3 構(gòu)造分區(qū)

通過分析斷裂分布及活動(dòng)特征，依據(jù)同裂谷期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度，A區(qū)塊從東向西可以劃分為繼承穩(wěn)定型及持續(xù)活動(dòng)型兩種構(gòu)造分區(qū)。

繼承穩(wěn)定型區(qū)域在第一和第二斷陷期均發(fā)生了較大的沉降，在第三斷陷期沉降相對(duì)較弱，以凱康東部斜坡以及凱康西部斜坡為典型。該區(qū)域在構(gòu)造演化階段的構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度表現(xiàn)為“強(qiáng)—強(qiáng)—弱”的特征。

與繼承型區(qū)域相比，持續(xù)活動(dòng)型區(qū)域在三個(gè)構(gòu)造階段構(gòu)造活動(dòng)均較強(qiáng)烈，斷坳轉(zhuǎn)換對(duì)該區(qū)域的影響明顯增加，以凱康槽為典型。該區(qū)域現(xiàn)今的殘余地層結(jié)構(gòu)組成變化較大，在構(gòu)造演化階段的構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度表現(xiàn)為“強(qiáng)—強(qiáng)—最強(qiáng)”的特征。

3 構(gòu)造演化和斷裂活動(dòng)與油氣成藏的關(guān)系

3.1 第一構(gòu)造階段控制烴源巖

A區(qū)塊AG組沉積時(shí)期明顯受該期斷裂的控制，斷層上盤和下盤地層厚度差異較大。受早白堊世強(qiáng)烈斷陷的影響，沉積了巨厚的AG組烴源巖。

3.2 第二構(gòu)造階段控制構(gòu)造圈閉

第二構(gòu)造階段為晚白堊世—古新世，具有斷裂繼承性發(fā)育特征。穆格萊德盆地由中非剪切帶走滑拉張形成，具有特殊的多層結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的構(gòu)造演化史，因此構(gòu)造圈閉類型多、樣式復(fù)雜、分布層系廣泛(圖6)。

圖6 A區(qū)塊地質(zhì)剖面上的圈閉分布

根據(jù)A區(qū)塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和斷裂展布特征可知，構(gòu)造圈閉主要包括背斜圈閉和斷層圈閉，斷層圈閉又細(xì)分為順向斷塊、反向斷塊、順向斷鼻和反向斷鼻(圖7)，其中反向斷鼻為最有利構(gòu)造圈閉。

在凱康東部斜坡和西部斜坡構(gòu)造圈閉主要發(fā)育于Bentiu組，Aradeiba、Zarqa組也有分布；在凱康槽構(gòu)造圈閉主要發(fā)育于Tendi、Nayil、Amal、Baraka和Ghazal組，Zarqa、Aradeiba及Bentiu組也有分布。在構(gòu)造圖上均為單條斷層控制的反向斷鼻構(gòu)造(圖7c)。

圖7 斷層圈閉類型(Bentiu組)(a)反向斷塊； (b)順向斷鼻； (c)反向斷鼻等值線數(shù)值單位為m

3.3 第三構(gòu)造階段控制油氣運(yùn)移

第三構(gòu)造階段為始新世—上新世。在東部斜坡和西部斜坡區(qū)斷裂活動(dòng)較弱；在凱康槽以主斷裂的復(fù)活及相關(guān)派生斷裂產(chǎn)生為標(biāo)志，斷裂活動(dòng)較第一構(gòu)造階段強(qiáng)，導(dǎo)致凱康槽構(gòu)造及斷裂復(fù)雜化，同時(shí)對(duì)早期油藏具破壞作用。因此，在第三構(gòu)造階段發(fā)育的斷裂是凱康槽油氣運(yùn)移的主要控制因素。

結(jié)合試油結(jié)果(表2)和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征，在A區(qū)塊存在兩種成藏模式，即“斷裂活動(dòng)減弱型深層”和“斷裂活動(dòng)持續(xù)型的晚期調(diào)整多層系”。

表2 A區(qū)塊試油結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

第一種成藏模式常見于凱康東部斜坡和凱康西部斜坡。由于斷裂早期活動(dòng)較強(qiáng)，AG組烴源巖生成的油氣沿開啟的斷裂運(yùn)移至上覆的Bentiu和Aradeiba組圈閉中成藏； 后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)較弱導(dǎo)致凱康東部斜坡和凱康西部斜坡的斷裂活動(dòng)明顯減弱，以封閉作用為主導(dǎo)，不足以破壞早期形成的油氣藏或斷裂達(dá)不到油氣運(yùn)移的要求，油氣不能從深層向淺層繼續(xù)運(yùn)移，因此在淺層不具備油氣成藏的條件(圖8a)。

凱康槽中發(fā)育多條斷穿Tendi組至基底的大斷裂，可作為油氣垂向運(yùn)移的通道，因此產(chǎn)生第二種成藏模式。根據(jù)Y-1井區(qū)試油結(jié)果，在凱康槽深層的AG和Bentiu組見到油跡油斑，在淺層的Tendi組見到工業(yè)油流，推測(cè)可能存在二次運(yùn)移成藏。當(dāng)生烴中心的烴源巖開始排烴，油氣沿著大斷裂向上運(yùn)移，通過AG組頂?shù)牟徽厦婧虰entiu組的砂巖輸導(dǎo)層向高部位側(cè)向運(yùn)移，在構(gòu)造高部位形成油氣藏。由于凱康槽受第三構(gòu)造階段斷裂活動(dòng)的影響，部分早期形成的油氣藏遭到破壞，油氣再次沿?cái)嗔严蛏线\(yùn)移，在上覆地層的構(gòu)造圈閉中形成新的油氣藏(圖8b)。

圖8 A區(qū)塊油氣成藏模式(a)斷裂活動(dòng)減弱型深層； (b)斷裂活動(dòng)持續(xù)型的晚期調(diào)整多層系

4 結(jié)論

本次研究對(duì)A區(qū)塊重新劃分構(gòu)造分區(qū)、深入研究斷裂活動(dòng)期次、對(duì)比不同構(gòu)造單元之間活動(dòng)差異性、恢復(fù)構(gòu)造演化史，并分析構(gòu)造演化與油氣成藏的關(guān)系，取得以下認(rèn)識(shí)：

(1)研究區(qū)構(gòu)造演化過程經(jīng)歷三個(gè)斷坳旋回，即前裂谷期、同裂谷期和后裂谷期。同裂谷期又進(jìn)一步劃分為三個(gè)構(gòu)造階段，即早白堊世—晚白堊世、晚白堊世—古新世、始新世—上新世，分別控制烴源巖、構(gòu)造圈閉、油氣分布。

(2)研究區(qū)從東向西可以劃分為繼承穩(wěn)定型和持續(xù)活動(dòng)型兩種構(gòu)造分區(qū)。前者以凱康東部斜坡和凱康西部斜坡為典型，在演化階段構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度具有“強(qiáng)—強(qiáng)—弱”的特征；后者以凱康槽為典型，在演化階段構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度具有“強(qiáng)—強(qiáng)—最強(qiáng)”的特征。

(3)研究區(qū)存在兩種油氣成藏模式，分別為“斷裂活動(dòng)減弱型深層”和“斷裂活動(dòng)持續(xù)型的晚期調(diào)整多層系”。前者多見于凱康東部斜坡和凱康西部斜坡，后者常見于凱康槽。