東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)沉積特征及其控源作用

張俊龍，何幼斌，梁建設(shè)，邱春光，吳東勝，李 華，童 樂(lè)

（1.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，武漢 430100；2.長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430100；3.中海油國(guó)際有限公司，北京 100028）

0 引言

東非海岸盆地油氣資源尤其是天然氣產(chǎn)量巨大且勘探潛力日漸提升，自2008 年以來(lái)，盆地內(nèi)勘探發(fā)現(xiàn)不少大型油氣田，該地區(qū)已成為國(guó)際石油公司和石油地質(zhì)學(xué)家不斷研究的重點(diǎn)區(qū)域。雖然盆地的油氣資源潛力不斷得到證實(shí)和提升，但其油氣勘探仍處于初期階段。國(guó)內(nèi)外諸多石油公司和研究機(jī)構(gòu)對(duì)東非海岸盆地的基礎(chǔ)地質(zhì)、油氣地質(zhì)和其他油氣勘探相關(guān)方面進(jìn)行了大量的研究工作，但由于東非海岸盆地鉆井、測(cè)井、地震及地球化學(xué)等資料的缺乏和已勘探區(qū)塊及油氣田開(kāi)發(fā)資料不足，國(guó)內(nèi)外發(fā)表的關(guān)于東非海岸盆地油氣勘探相關(guān)的文獻(xiàn)十分有限。目前對(duì)東非海岸盆地雖有一定的研究基礎(chǔ)，但主要集中在構(gòu)造演化［1-3］、構(gòu)造特征［4-6］、沉積［7-9］及宏觀上的油氣地質(zhì)特征描述或部分宏觀成藏模式［10-13］的研究上，對(duì)于盆地?zé)N源巖層系或主力烴源巖的研究，由于缺乏勘探前期的測(cè)井、鉆井、地震及地球化學(xué)等分析化驗(yàn)資料，無(wú)法確定該區(qū)域烴源巖品質(zhì)或?qū)酉?。如孫海濤等［14］認(rèn)為東非被動(dòng)大陸邊緣盆地形成時(shí)間較早，發(fā)育的烴源巖品質(zhì)可能受其影響發(fā)育較差；周總瑛等［15］認(rèn)為魯伍馬盆地、坦桑尼亞盆地、索馬里盆地的烴源巖發(fā)育較好；許志剛等［16］認(rèn)為，東非海岸侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)2 期裂谷發(fā)育形成了多套烴源巖層。在主力烴源巖的研究上，于璇等［3］認(rèn)為主力烴源巖形成于卡魯裂谷期；陳宇航等［17］認(rèn)為馬達(dá)加斯加漂移期的海相泥巖為深水區(qū)的主力烴源巖；孫玉梅等［18］根據(jù)分析化驗(yàn)資料，認(rèn)為坦桑尼亞盆地雖然發(fā)育3 套烴源巖，但是下—中侏羅統(tǒng)潟湖相和局限海相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，以?xún)A油型為主，天然氣主要來(lái)自下—中侏羅統(tǒng)局限海相腐泥型烴源巖；孫濤等［19］也通過(guò)分析東非坦桑尼亞盆地的天然氣組分特征、成因類(lèi)型和氣源，認(rèn)為其深水區(qū)的天然氣來(lái)自中—下侏羅統(tǒng)烴源巖，至此確定了東非海岸盆地的主力烴源巖為下侏羅統(tǒng)泥巖。由于對(duì)于盆地主力烴源巖發(fā)育的控制因素和發(fā)育模式尚不清晰，無(wú)法確定盆地有利生烴區(qū)帶的范圍，制約了后期盆地成藏規(guī)律及優(yōu)選有力勘探區(qū)帶的研究。

烴源巖是油藏形成的一級(jí)控制因素［20］，利用測(cè)井、鉆井、二維地震和地球化學(xué)等分析化驗(yàn)資料對(duì)東非海岸盆地主力烴源巖的特征、控制因素和發(fā)育模式進(jìn)行研究，并對(duì)有利生烴區(qū)帶進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，以期為東非海岸盆地后期的勘探開(kāi)發(fā)乃至其他被動(dòng)大陸邊緣盆地的油氣勘探提供借鑒。

1 地質(zhì)概況

非洲東海岸地處東非被動(dòng)大陸邊緣地區(qū)，研究區(qū)魯伍馬盆地、坦桑尼亞盆地和拉穆盆地是東非被動(dòng)邊緣型盆地的一部分（圖1）。魯伍馬盆地沿海岸從坦桑尼亞?wèn)|南部一直延伸到莫桑比克東北部，近海部分發(fā)育狹窄的大陸架，寬度為5～30 km。坦桑尼亞盆地南部與魯伍馬盆地相鄰，西南部與Selous盆地接壤，西側(cè)為坦桑尼亞地盾，北部與拉穆盆地毗連，向東延伸至3 km 水深線。拉穆盆地南部與坦桑尼亞盆地相鄰，西接肯尼亞高地的斷層邊緣，北部與索馬里盆地接壤。目前勘探發(fā)現(xiàn)了以魯伍馬盆地斜坡區(qū)為主的16 個(gè)天然氣田和以坦桑尼亞盆地Seagap 構(gòu)造帶為主的17 個(gè)天然氣田，根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)（IHS）統(tǒng)計(jì)［21］，目前已勘探天然氣儲(chǔ)量約為50.5×1012m3。

圖1 東非海岸盆地區(qū)域地質(zhì)概況Fig.1 Regional geology of coastal basins in East Africa

東非海岸沉積盆地屬于被動(dòng)大陸邊緣盆地，發(fā)育于東、西岡瓦納交界處，形成于岡瓦納大陸的裂解期，大致可分為3 個(gè)構(gòu)造期次［1，15-16，18，22］，分別是裂陷期（二疊紀(jì)—早侏羅世）、走滑期（中晚侏羅世—早白堊世）和漂移期（晚白堊世—現(xiàn)今）（圖2）。

圖2 東非海岸盆地構(gòu)造沉積地層綜合柱狀圖（據(jù)文獻(xiàn)［7］和［22］修改）Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of structural sedimentary strata in coastal basins of East Africa

（1）裂陷期（二疊紀(jì)—早侏羅世）。石炭紀(jì)晚期至三疊紀(jì)末期，在岡瓦納大陸東部（包括非洲、印度、馬達(dá)加斯加、澳大利亞、阿拉伯以及南極洲板塊）發(fā)生強(qiáng)烈的地幔柱活動(dòng)，伴隨著區(qū)域性的地殼隆升、斷裂及火山活動(dòng)，形成了廣泛分布的陸內(nèi)裂谷盆地。自早侏羅世起，岡瓦納大陸由西北向東南開(kāi)始裂解，此時(shí)在現(xiàn)今的東非海岸盆地，發(fā)育大規(guī)模裂陷沉降，海水從東北部大范圍侵入，形成狹長(zhǎng)海灣，類(lèi)似現(xiàn)今的紅海。其中，在二疊紀(jì)至三疊紀(jì)，拉穆盆地、坦桑尼亞盆地和魯伍馬盆地處于裂陷期，區(qū)域上以伸展應(yīng)力為主，正斷裂發(fā)育，控制著局部凹陷的發(fā)育。至早侏羅世，隨著岡瓦納大陸由西北向東南的裂解，海底擴(kuò)張，盆地進(jìn)入過(guò)渡期，充填了過(guò)渡期下侏羅統(tǒng)，裂陷期斷層多終止于下侏羅統(tǒng)。受Karoo 地幔柱開(kāi)始活動(dòng)的影響，Davie 西斷層開(kāi)始活動(dòng)，呈正斷層性質(zhì)發(fā)育。從地震剖面上看，陸間裂谷期以整體熱沉降為主，由早期陸內(nèi)裂谷的斷陷轉(zhuǎn)變?yōu)樵摃r(shí)期的坳陷，地層多以填平補(bǔ)齊為特點(diǎn)。

（2）走滑期（中晚侏羅世—早白堊世）。中—晚侏羅世，大洋中脊出現(xiàn)，進(jìn)入走滑期。該階段馬達(dá)加斯加陸塊由北往南依次與非洲大陸開(kāi)始分離，新特提斯洋海進(jìn)范圍更廣，向南深入，形成狹長(zhǎng)的海灣，類(lèi)似現(xiàn)今的紅海。至早白堊世，馬達(dá)加斯加與非洲大陸完全分離，索馬里和莫桑比克盆地海底擴(kuò)張作用持續(xù)發(fā)展，東非海岸盆地北段以拉張運(yùn)動(dòng)為主，南段以走滑運(yùn)動(dòng)為主。

（3）漂移期（晚白堊世—現(xiàn)今）。晚白堊世，馬達(dá)加斯加、印度板塊南部和相鄰的莫桑比克盆地火山劇烈活動(dòng)，受火山造山影響，東非大陸物源供給更加充分。Davie 構(gòu)造帶北段受印度板塊加速向東非方向漂移同時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的影響，形成Walu-Davie構(gòu)造反轉(zhuǎn)帶。古新世和始新世是東非大陸邊緣的穩(wěn)定期，漸新世至中新世以來(lái)，東非裂谷活動(dòng)劇烈，此時(shí)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)為近東西向的伸展應(yīng)力，非洲東部不斷隆升，受此影響東非海域形成條帶狀展布的多個(gè)斷陷。

東非海岸盆地沉積充填物的發(fā)育程度與分布明顯受控于3 個(gè)構(gòu)造演化期次。東非海岸盆地自下而上依次發(fā)育前寒武紀(jì)（基底）、古生代、中生代及新生代，整體呈現(xiàn)西薄東厚、西老東新的特征。其中，西部陸上地層厚度為2.5～9.0 km，以卡魯（Karoo）群為主，后期地層減薄或遭受剝蝕；東部海域地層整體呈西厚東薄的展布趨勢(shì)，平均地層厚度大于11 km，以侏羅系—新近系為主，二疊系—三疊系厚度相對(duì)較薄（圖2）。裂陷期地層主要為晚石炭系—下侏羅統(tǒng)，發(fā)育的Karoo 群地層是典型的陸源碎屑巖沉積，這套沉積與下伏的前寒武紀(jì)基底呈不整合接觸。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料分析，在晚石炭世—下侏羅世，岡瓦納超級(jí)大陸的裂解使非洲東南部發(fā)生陸內(nèi)裂陷，形成一條Karoo 裂谷，沉積的上石炭統(tǒng)—三疊統(tǒng)地層發(fā)育一系列以河流和湖泊為主的陸相沉積，巖性以礫巖、砂巖、頁(yè)巖和煤系為主，且厚度最大可達(dá)3 km。早侏羅世東非海岸盆地從北東方向開(kāi)始海侵，主要發(fā)育河流和局限海相沉積，局部發(fā)育蒸發(fā)巖沉積，巖性以泥巖和鹽巖為主，此時(shí)盆地整體處于海陸過(guò)渡沉積環(huán)境。

2 沉積特征

2.1 單井相分析

目前研究區(qū)僅有3 口井（B1，B5，B6）鉆遇并穿透下侏羅統(tǒng)主力源巖層，以B6 井單井沉積相柱狀圖為例，東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)主要發(fā)育三角洲相、局限海相（淺海相）和潟湖相沉積（圖3）。B6 井位于坦桑尼亞盆地南部海灣，其下侏羅統(tǒng)底部發(fā)育三角洲相的三角洲前緣和前三角洲亞相，巖性為泥巖和砂巖，砂質(zhì)含量向上整體先增大再減?。蛔匀毁ゑR曲線形態(tài)以齒化箱形和齒化漏斗形為主，整體呈細(xì)—粗—細(xì)旋回特征。下侏羅統(tǒng)中部發(fā)育淺海相的局限海亞相，巖性主要為泥巖夾少量膏鹽巖；自然伽馬曲線形態(tài)以低幅微齒形和指形為主，整體呈下細(xì)上粗的特征。下侏羅統(tǒng)上部發(fā)育潟湖相，巖性主要為大套膏鹽巖夾泥巖和粉砂巖，自然伽馬曲線形態(tài)以箱形和低幅微齒形為主，整體為下粗上細(xì)。

圖3 東非海岸盆地B6 井下侏羅統(tǒng)單井沉積相柱狀圖（B6 井位置見(jiàn)圖9）Fig.3 Single well sedimentary facies of Lower Jurassic of well B6 in coastal basins of East Africa

2.2 剖面相分析

在單井沉積相分析的基礎(chǔ)上，以研究區(qū)5 條東西向剖面為例，對(duì)研究區(qū)下侏羅統(tǒng)沉積相的平面展布進(jìn)行分析和描述（圖4）。剖面AA'位于拉穆盆地南部，整體呈南西至北東向展布，該剖面侏羅系主要發(fā)育淺海沉積，中部的局部地區(qū)可見(jiàn)淺灘和碳酸鹽巖臺(tái)地；剖面BB'位于坦桑尼亞盆地北部，整體由西向東展布，該剖面侏羅系主要發(fā)育淺灘和碳酸鹽巖臺(tái)地；剖面CC'位于坦桑尼亞盆地中部，整體由西向東展布，該剖面侏羅系主要發(fā)育淺灘和碳酸鹽巖臺(tái)地；剖面DD'位于坦桑尼亞盆地南部，整體由西向東展布，該剖面侏羅系主要發(fā)育局限海沉積，局部可見(jiàn)淺灘和碳酸鹽巖臺(tái)地；剖面EE'位于魯伍馬盆地北部，整體由西向東展布，該剖面侏羅系主要發(fā)育局限海沉積，局部可見(jiàn)淺灘和碳酸鹽巖臺(tái)地。由于二維地震未能覆蓋盆地西部的部分地區(qū)，所以三角洲相、濱淺湖和潟湖相未能體現(xiàn)在地震剖面上。

圖4 東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)沉積剖面Fig.4 Sedimentary facies profiles of Lower Jurassic in coastal basins of East Africa

2.3 平面相分析

結(jié)合構(gòu)造與地層厚度圖，對(duì)東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)沉積特征的平面展布進(jìn)行了分析。由于研究區(qū)東部發(fā)育Davie 構(gòu)造脊（圖5a），下侏羅統(tǒng)厚度自西向東呈減薄趨勢(shì)（圖5b）。綜合單井與剖面相沉積特征，認(rèn)為研究區(qū)下侏羅統(tǒng)由陸向海依次發(fā)育河流-沖積平原、三角洲、濱岸、淺海（局限海）和淺灘沉積。其中，拉穆盆地主要發(fā)育三角洲、濱岸和淺海沉積；坦桑尼亞盆地和魯伍馬盆地以三角洲、局限海和淺灘沉積為主（圖5c）。

圖5 東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)構(gòu)造-沉積平面展布特征Fig.5 Structural sedimentary distribution characteristics of Lower Jurassic in coastal basins of East Africa

2.4 早侏羅世古環(huán)境分析

根據(jù)盆地早侏羅世區(qū)域構(gòu)造演化特征及沉積特征分析，早侏羅世初期，東非海岸由北向南呈“V”字型逐漸拉開(kāi)，海水沿拉穆盆地、坦桑尼亞盆地和魯伍馬盆地由北東向南西發(fā)生海侵，與西部海岸及東部隆起共同構(gòu)成一個(gè)狹長(zhǎng)而閉塞的海灣。魯伍馬盆地的魯伍馬河、坦桑尼亞盆地的魯菲吉河和拉穆盆地的塔納河為盆地供給物源，整體上發(fā)育三大“源-匯”沉積體系，魯伍馬盆地和坦桑尼亞盆地主要發(fā)育河流-沖積平原-三角洲-局限海-淺灘沉積體系，拉穆盆地主要發(fā)育河流-沖積平原-三角洲-淺海-淺灘沉積體系（圖6）。

圖6 東非海岸盆地早侏羅世古環(huán)境平面示意圖①魯伍馬盆地；②坦桑尼亞盆地；③拉穆盆地Fig.6 Plan of Early Jurassic paleoenvironment of coastal basins in East Africa

早侏羅世早期，海侵導(dǎo)致東非海岸盆地海平面上升，盆地西部發(fā)育河流三角洲相沉積，中南部發(fā)育水體較深的局限海相沉積，北部發(fā)育淺海相沉積。至早侏羅世末期，海平面有小幅度下降，坦桑尼亞盆地西南部發(fā)育的曼達(dá)瓦次盆環(huán)境較局限，沉積了一套潟湖相厚層鹽巖夾薄層泥巖，而中部深水區(qū)發(fā)育大套局限海相泥巖夾砂巖。東非海岸盆地的西部沿岸發(fā)育條帶狀濱海相；陸上發(fā)育河流-沖積平原及三角洲相；坦桑尼亞盆地東部及拉穆盆地東南部發(fā)育水下淺灘。

3 主力烴源巖發(fā)育特征及其控制因素

3.1 主力烴源巖的地球化學(xué)特征

坦桑尼亞盆地南部B6 井鉆井揭示，下侏羅統(tǒng)發(fā)育局限海環(huán)境下蒸發(fā)鹽巖和泥頁(yè)巖，其中下侏羅統(tǒng)發(fā)育300 m 以上的優(yōu)質(zhì)烴源巖。根據(jù)鉆透下侏羅統(tǒng)3 口井44 個(gè)不同深度段樣品的測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)，B1 井下侏羅統(tǒng)取樣數(shù)為6 個(gè)，井中TOC為0.7%～1.7%，自下而上呈不太明顯的減小趨勢(shì)；生烴潛力（S1+S2）為0.69～4.38 mg/g，在層段中部較大，自上而下呈先增大后減小的變化趨勢(shì)；氫指數(shù)（HI）為48～285 mg/g，同樣是在層段中部較大，自上而下呈先增大后減小的變化趨勢(shì)。B5 井下侏羅統(tǒng)取樣數(shù)為24個(gè)，TOC為0.6%～10.9%，在層段中部含量較高，自下而上呈先增大后減小的趨勢(shì)；S1+S2值為0.4～25.8 mg/g，在層段中部較大，自下而上呈先增大后減小的趨勢(shì)；HI為35～447 mg/g，少部分低于100 mg/g，其他深度段基本都在200～450 mg/g，自下而上呈先增大后減小的趨勢(shì)。B6 井下侏羅統(tǒng)取樣數(shù)為14個(gè)，TOC為1.9%～9.8%，在層段下部含量較高，整體自下而上呈減少的趨勢(shì)；S1+S2為3.53～92.58 mg/g，在頂部和底部較大；HI為87～997 mg/g，在層段頂部最高，自下而上呈增大的趨勢(shì)。

綜合研究認(rèn)為，東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)烴源巖以局限海相泥巖為主，泥/頁(yè)巖厚度大，橫向分布穩(wěn)定，且早侏羅世晚期的厚層鹽巖也是優(yōu)質(zhì)烴源巖。其中，坦桑尼亞盆地下侏羅統(tǒng)TOC為1.1%～10.9%，平均值達(dá)4.2%；HI為35～1 000 mg/g，平均值約為316 mg/g；S1+S2為1.47～26.70 mg/g，局部達(dá)60.00 mg/g，最高可達(dá)92.00 mg/g；有機(jī)質(zhì)成熟度Ro最高達(dá)1.2%，存在從未熟—成熟的多種成熟度。坦桑尼亞盆地的海上區(qū)域有機(jī)質(zhì)都已達(dá)過(guò)成熟演化階段，在盆地東北部部分區(qū)域處于低成熟階段，陸上部分Ro為0.6%～1.0%，處于成熟生油階段，油氣藏范圍內(nèi)下伏烴源巖處于高成熟階段，盆地內(nèi)烴源巖Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型有機(jī)質(zhì)均有發(fā)育，以Ⅰ—Ⅱ型為主［18，23］，有機(jī)質(zhì)埋深約1 000 m 時(shí)開(kāi)始成熟生油，埋深達(dá)3 500 m 時(shí)開(kāi)始高成熟生氣。魯伍馬盆地下侏羅統(tǒng)烴源巖TOC為0.6%～10.9%，平均值為4.7%［23］，局部最高可達(dá)26.0%，成熟度為高成熟—過(guò)成熟，部分已進(jìn)入生氣窗，以生氣為主。魯伍馬盆地及坦桑尼亞盆地下侏羅統(tǒng)烴源巖Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型有機(jī)質(zhì)均有發(fā)育，以Ⅰ—Ⅱ2型為主。魯伍馬盆地、坦桑尼亞盆地、拉穆盆地深水區(qū)域烴源巖處于過(guò)成熟演化階段（圖7）。陸上部分Ro多為0.6%～1.0%，達(dá)到成熟生油階段。有機(jī)質(zhì)在埋深約為1 000 m 時(shí)成熟生油，在3 500 m 時(shí)高成熟生氣。

圖7 東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)烴源巖成熟度平面圖Fig.7 Maturity of Lower Jurassic source rocks in coastal basins of East Africa

3.2 主力烴源巖的沉積-地化響應(yīng)

依據(jù)3 口鉆透下侏羅統(tǒng)井的地化數(shù)據(jù)，對(duì)不同沉積相對(duì)應(yīng)的TOC含量、S1+S2和HI以及生產(chǎn)指數(shù)（PI）等地化指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。3 種沉積相烴源巖的有機(jī)地化指標(biāo)具有明顯的分異性（圖8）。潟湖相烴源巖的TOC為2%～10%，S1+S2為10～93 mg/g，HI為400～1 000 mg/g，PI為0.02～0.05；局限海相烴源巖的TOC為2%～11%，S1+S2為1～26 mg/g，HI為35～450 mg/g，PI為0.05～0.25；三角洲相烴源巖的TOC為1%～2%，S1+S2為1.4～4.5 mg/g，HI為100～300 mg/g，PI為0.07～0.14。其中，局限海相烴源巖的TOC含量與潟湖相烴源巖相近，而局限海相烴源巖的PI高于潟湖相烴源巖，潟湖相烴源巖的S1+S2及HI均高于局限海相烴源巖；局限海相烴源巖的S1+S2，TOC含量，HI，PI均高于三角洲相烴源巖，而潟湖相烴源巖除了PI低于三角洲相烴源巖外，其他3 種指標(biāo)均高于三角洲相烴源巖。整體而言，東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)潟湖相烴源巖有機(jī)地化指標(biāo)最好，局限海相烴源巖次之，三角洲相烴源巖最差。

圖8 東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)烴源巖地球化學(xué)指標(biāo)相關(guān)性Fig.8 Scatter diagram of geochemical indexes of Lower Jurassic source rocks in coastal basins of East Africa

3.3 主力烴源巖發(fā)育控制因素

東非海岸盆地主力烴源巖為下侏羅統(tǒng)局限海相泥質(zhì)烴源巖，研究該套優(yōu)質(zhì)烴源巖形成的主控因素具有重要意義。目前認(rèn)為海相烴源巖生油影響因素主要是大洋缺氧事件、大洋上升洋流和獨(dú)特的海灣沉積環(huán)境［24-25］。

大洋缺氧事件是一種突發(fā)地質(zhì)事件，它是指白堊紀(jì)古海洋中大洋底層水多次處于貧氧乃至缺氧狀態(tài)，造成富有機(jī)質(zhì)黑色頁(yè)巖沉積，并廣泛分布在各大洋盆中。大洋缺氧事件一方面導(dǎo)致海洋生物的死亡，為黑色頁(yè)巖的沉積提供了充足的有機(jī)質(zhì)源；另一方面大洋缺氧事件導(dǎo)致水體呈還原環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)的保存。

現(xiàn)代海洋學(xué)研究表明，上升洋流是全球大洋活動(dòng)中比較重要的一種方式。上升洋流是指將底層較高密度的水體帶入到較淺的低密度水層中的現(xiàn)象。在海岸地區(qū)上升洋流的活躍為表層水體帶來(lái)富營(yíng)養(yǎng)元素（如P，N，S，F(xiàn)e 等），富營(yíng)養(yǎng)元素的水體為表層浮游生物提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致海洋生物大量生長(zhǎng)和繁殖。

如上所述，大洋缺氧事件有利于海相烴源巖的形成，大洋上升洋流可提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)使藻類(lèi)得以勃發(fā)，這是海相烴源巖形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。然而大洋缺氧事件只是有利于有機(jī)質(zhì)的保存，并不利于有機(jī)質(zhì)的生長(zhǎng)，且缺氧事件的全球性與烴源巖發(fā)育的區(qū)域性并不協(xié)調(diào)；大洋上升洋流也只在少數(shù)特殊的盆地存在。目前，在研究區(qū)并未找到早侏羅世存在大洋缺氧事件以及上升洋流的證據(jù)。

鄧運(yùn)華［26］通過(guò)對(duì)全球主要海相含油盆地研究后提出，板塊伸展運(yùn)動(dòng)背景下形成的海灣是優(yōu)質(zhì)海相烴源巖發(fā)育的場(chǎng)所，并認(rèn)為河流是藻類(lèi)生長(zhǎng)的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源。東非海岸盆地形成初期，由于馬達(dá)加斯加—印度板塊與非洲板塊分離，形成了一個(gè)NE 向狹長(zhǎng)的海灣，在海灣周邊大陸上發(fā)育的河流注入海灣形成了三角洲—濱淺海—局限?；驕\海沉積環(huán)境。河水中溶解的礦物質(zhì)也被帶入海灣，使藻類(lèi)大量生長(zhǎng)并在封閉的海灣里得以保存，成為東非海岸盆地主要的生油母質(zhì)。同時(shí)，鉆井資料也揭示了東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)泥巖中的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.9%～8.7%，組分以無(wú)定型藻類(lèi)為主，屬腐泥型和腐殖腐泥型干酪根。

在東非海岸盆地由北向南依次取B1，B2，B3，B4，B5 及B6 等6 口井及次盆1 和次盆2的下侏羅統(tǒng)烴源巖有機(jī)地化指標(biāo)進(jìn)行分析，得出下侏羅統(tǒng)烴源巖有機(jī)地化指標(biāo)TOC含量、HI及S1+S2在東非海岸盆地均呈由北向南變高的趨勢(shì)（圖9）。其中TOC含量、HI及S1+S2的分布范圍和平均值均以南部最高，并向北逐漸變低，但由北向南存在2 個(gè)變低的次級(jí)變化。這反映了東非海岸盆地由于早侏羅世受到由北向南的海侵形成狹長(zhǎng)而閉塞的海灣，導(dǎo)致烴源巖的生烴潛力由北向南逐漸變好，而且越往南，環(huán)境越局限，水體交換能力越差，形成的烴源巖質(zhì)量就越好。

圖9 東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)沉積相分布（a）和連井烴源巖地球化學(xué)指標(biāo)對(duì)比（b）Fig.9 Sedimentary facies distribution（a）and well-tie comparison of geochemical indexes of source rocks（b）of Lower Jurassic in coastal basins of East Africa

由于早侏羅世東非海岸呈“V”字型由北向南拉開(kāi)，海水由北向南入侵，海平面上升，后期海水逐漸穩(wěn)定且有小幅度下降，水體由早期弱氧化變?yōu)橥砥谌踹€原環(huán)境，早期主要形成厚層泥巖夾薄層鹽巖或砂巖，先對(duì)凹陷部位進(jìn)行填平補(bǔ)齊，有機(jī)質(zhì)指標(biāo)較低；后期海侵減弱，水體穩(wěn)定且有小幅度下降，主要形成厚層鹽巖夾薄層泥巖，泥巖厚度逐漸減小，有機(jī)質(zhì)指標(biāo)較好。西部陸地與東部隆起共同構(gòu)成一個(gè)狹長(zhǎng)而閉塞的海灣，由北向南由氧化—弱氧化逐漸變?yōu)檫€原環(huán)境，水體交換能力變差，還原性增強(qiáng)，有機(jī)地化指標(biāo)變好。拉穆盆地接近開(kāi)闊淺海環(huán)境，水體交換能力強(qiáng)，地化指標(biāo)差，盆地環(huán)境向南、向北均愈發(fā)局限閉塞，地化指標(biāo)好。同時(shí)盆地水體由中部向東西側(cè)逐漸變淺，巖性由泥巖夾砂巖或鹽巖變?yōu)樯啊⒛鄮r互層，泥巖厚度變??；曼達(dá)瓦次盆發(fā)育大段鹽巖夾泥巖，地化指標(biāo)較盆地中部好，但泥巖發(fā)育受到制約。因此，東非海岸盆地?zé)N源巖的發(fā)育與展布總體受早侏羅世區(qū)域獨(dú)特的海灣環(huán)境影響和控制。

4 主力烴源巖成因模式及分類(lèi)評(píng)價(jià)

4.1 主力烴源巖成因模式

由于東非海岸自拉穆盆地開(kāi)始由北向南呈“V”字型拉開(kāi)，海水入侵，在東非海岸形成一南北向長(zhǎng)條形海灣，由拉穆盆地的淺海環(huán)境逐漸向坦桑尼亞盆地及魯伍馬盆地的局限海環(huán)境過(guò)渡。坦桑尼亞盆地及魯伍馬盆地中部水體較深，為缺氧—弱氧化環(huán)境，主要發(fā)育局限海相厚層泥巖夾薄層砂巖或鹽巖。坦桑尼亞盆地南部往近岸一側(cè)水體變淺，為缺氧蒸發(fā)環(huán)境，發(fā)育潟湖相厚層鹽巖夾薄層泥巖。東非海岸盆地西部近岸發(fā)育濱海及沖積平原，坦桑尼亞盆地東部及拉穆盆地東南部發(fā)育水下淺灘，均發(fā)育砂泥巖互層沉積，沒(méi)有生烴潛力。由于具有豐富的物源供應(yīng)，在東非海岸盆地的西部斜坡上均發(fā)育泥巖夾砂巖。由于海水由北向南入侵，水體交換能力逐漸變差，還原性增強(qiáng)，沉積地層中地化指標(biāo)逐漸變好，烴源巖生烴潛力變好。盆地中部深水區(qū)向東西兩側(cè)水體變淺，局限海環(huán)境的還原性也逐漸減弱，地化指標(biāo)變好，但巖性由以泥巖為主變成以砂、泥巖互層或鹽巖為主，泥巖厚度變小，生烴潛力變差，因此共存在3 種烴源巖成因模式（圖10）。

圖10 東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)烴源巖成因模式圖Fig.10 Genetic model of Lower Jurassic source rocks in coastal basins of East Africa

（1）局限海相沉積型：是盆地優(yōu)質(zhì)烴源巖的主要成因類(lèi)型，巖性以穩(wěn)定分布的厚層泥巖為主間夾薄層砂巖，總體評(píng)價(jià)為好烴源巖。南部以缺氧環(huán)境為主，TOC為4.365%～4.710%，HI為178～526 mg/g，S1+S2為10.45～29.64 mg/g；北部變?yōu)槿毖酢跹趸h(huán)境，TOC為1.14%～1.93%，HI為80.45～129.5 mg/g，S1+S2為1.37～2.07 mg/g。

（2）潟湖相沉積型：巖性以大套鹽巖為主夾薄層泥巖，TOC為2%～10%，HI為400～1 000 mg/g，S1+S2為10～93 mg/g，為干旱蒸發(fā)條件下的缺氧—厭氧環(huán)境。

（3）三角洲相沉積型：巖性以砂、泥巖互層為主，TOC為0.7%～1.7%，HI為100～300 mg/g，S1+S2為1.4～4.5 mg/g，為弱氧化環(huán)境。

4.2 主力烴源巖分類(lèi)評(píng)價(jià)

根據(jù)上述分析，建立沉積相與生烴潛力之間的關(guān)系，對(duì)東非海岸盆地生烴區(qū)帶進(jìn)行評(píng)價(jià)，并確定有利生烴區(qū)帶的分布。

大套泥巖夾薄層鹽巖的局限海相在地震剖面上表現(xiàn)為連續(xù)、弱振幅甚至空白反射特征，其TOC為2%～11%，S1+S2為1.0～26.0 mg/g，HI為35～450 mg/g，有機(jī)地化指標(biāo)較好。大套鹽巖夾薄層泥巖的澙湖相在地震剖面上表現(xiàn)為差連續(xù)、強(qiáng)振幅或雜亂丘狀、強(qiáng)振幅的反射特征，其TOC為2%～10%，S1+S2為10.0～93.0 mg/g，HI為400～1 000 mg/g，有機(jī)地化指標(biāo)最好（表1）。以大套泥巖夾薄層砂巖、煤層為特征的三角洲相表現(xiàn)為較連續(xù)、中—強(qiáng)振幅的反射特征，其TOC一般為1%～2%，S1+S2為1.4～4.5 mg/g，HI一般為100～300 mg/g，有機(jī)地化指標(biāo)相對(duì)較差。以鹽巖為主的潟湖相為厭氧—缺氧環(huán)境沉積，地化指標(biāo)相對(duì)最好，但其發(fā)育的泥巖厚度較小，生烴潛力中等。局限海相為弱氧化環(huán)境沉積，地化指標(biāo)較好，其泥巖厚度大且體積大，生烴潛力大。三角洲相地化指標(biāo)較差，且泥巖厚度也較小，生烴潛力較差。拉穆盆地的淺海環(huán)境開(kāi)闊，發(fā)育的泥巖地化指標(biāo)差，生烴潛力也差。坦桑尼亞盆地及魯伍馬盆地深水中心區(qū)域的下部泥巖段生烴潛力較好，近陸方向的相對(duì)淺水上部鹽巖段地化指標(biāo)好，但不具備生烴潛力，即早侏羅世初期以泥巖為主的深水中心區(qū)域的局限海相沉積生烴潛力好。

表1 東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)有利生烴區(qū)帶劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Division criteria of favorable hydrocarbon generating zones of Lower Jurassic in coastal basins of East Africa

結(jié)合以上烴源巖發(fā)育的控制因素與成因模式分析，可根據(jù)沉積相特征和有機(jī)地化指標(biāo)來(lái)確定東非海岸盆地生烴區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)。局限海相沉積型，巖性以穩(wěn)定分布的厚層泥巖為主，間夾薄層砂巖，TOC含量高，HI中等，S1+S2中等，為弱氧化—缺氧環(huán)境，是研究區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖的主要成因類(lèi)型。潟湖相沉積型，巖性以大套鹽巖為主夾薄層泥巖，TOC含量、HI和S1+S2均較高，為干旱蒸發(fā)條件下的缺氧—厭氧環(huán)境。三角洲相沉積型，巖性以砂、泥巖互層為主，TOC含量較低，HI中等，S1+S2較低，為弱氧化環(huán)境?？傮w而言，東非海岸盆地南部局限海相沉積型以缺氧環(huán)境為主，北部為缺氧—弱氧化環(huán)境，TOC含量、HI及S1+S2逐漸變低。

根據(jù)對(duì)東非海岸盆地生烴區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)的確定，認(rèn)為以大套泥巖夾薄層鹽巖或砂巖為特征的局限淺海相，其地層厚度大于800 m 的區(qū)域?yàn)棰窦?jí)生烴區(qū)，地層厚度為400～800 m 的區(qū)域?yàn)棰蚣?jí)生烴區(qū)。以大套鹽巖夾薄層泥巖為特征的潟湖相，其地層厚度達(dá)到800 m 時(shí)，由于發(fā)育的地層中泥巖厚度仍較小，生烴潛力仍然受到限制，因此其地層厚度在400 m 以上的區(qū)域均為Ⅱ級(jí)生烴區(qū)。大套泥巖夾薄層砂巖的三角洲相，由于其有機(jī)地化指標(biāo)相對(duì)較差，地層厚度在800 m 以上時(shí)生烴潛力有限，因此認(rèn)為地層厚度在400 m 以上的三角洲相均屬于Ⅲ級(jí)生烴區(qū)。根據(jù)這3 種級(jí)別的烴源巖平面分布圖（圖11），東非海岸盆地最有潛力的優(yōu)質(zhì)烴源巖主要分布于魯伍馬盆地和坦桑尼亞盆地深水區(qū)的中心區(qū)域。

圖11 東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)有利生烴區(qū)帶平面分布Fig.11 Plan distribution of favorable hydrocarbon generation zones of Lower Jurassic in coastal basins of East Africa

5 結(jié)論

（1）東非海岸盆地早侏羅世初期，東非海岸由北向南呈“V”字型逐漸拉開(kāi)，形成了一個(gè)狹長(zhǎng)而閉塞的海灣，拉穆盆地發(fā)育三角洲-濱海-淺海沉積體系，坦桑尼亞盆地和魯伍馬盆地發(fā)育三角洲-局限海-淺灘沉積體系。

（2）東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)烴源巖厚度大，分布廣泛，其有機(jī)質(zhì)豐度高，TOC為1.1%～10.9%，平均值為4.2%，生烴潛力大，S1+S2為1.47～60.00 mg/g，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅰ—Ⅱ1型為主，有機(jī)質(zhì)已達(dá)成熟—過(guò)成熟演化階段，總體評(píng)價(jià)為好烴源巖。下侏羅統(tǒng)潟湖相烴源巖有機(jī)地化指標(biāo)最好，局限海相烴源巖次之，三角洲相烴源巖最差。

（3）東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)主力烴源巖的發(fā)育與展布總體受控于區(qū)域構(gòu)造演化背景下獨(dú)特的海灣環(huán)境。水體環(huán)境由北向南由氧化—弱氧化逐漸變?yōu)檫€原環(huán)境，水體交換能力變差，還原性增強(qiáng)，有機(jī)地化指標(biāo)變好。

（4）東非海岸盆地下侏羅統(tǒng)烴源巖可劃分為3種成因模式：局限海相沉積型、潟湖相沉積型和三角洲相沉積型。其中，局限海相沉積型烴源巖分布廣泛，生烴潛力大，是盆地優(yōu)質(zhì)烴源巖的主要類(lèi)型。東非海岸盆地最有潛力的優(yōu)質(zhì)烴源巖主要分布于魯伍馬盆地和坦桑尼亞盆地深水區(qū)的中心區(qū)域。