阿曼前陸盆地構(gòu)造-沉積特征及其對(duì)油氣成藏的控制*

羅貝維 尹繼全 張興陽 王歡 王自劍 段海崗 張寧寧 楊沛廣

白堊紀(jì)是中東大區(qū)構(gòu)造演化的重要時(shí)期，基于古地磁數(shù)據(jù)開展的大地觀測(cè)解釋結(jié)果，認(rèn)為隨著新特提斯洋持續(xù)向勞亞大陸之下俯沖消減，新特提斯洋洋盆規(guī)模明顯縮小，中東大區(qū)在晚白堊世土侖期進(jìn)入主動(dòng)陸緣演化階段(Alsharhan and Nairn, 1997; 金之鈞和關(guān)德范, 2007)。受非洲-阿拉伯板塊的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)影響，被動(dòng)和主動(dòng)兩種構(gòu)造幕的演化在區(qū)域上具穿時(shí)特征(朱日祥等, 2022)，并在現(xiàn)今的阿曼北部地區(qū)率先發(fā)生洋殼仰沖、前陸褶皺沖斷等構(gòu)造匯聚。阿曼造山運(yùn)動(dòng)記錄了白堊紀(jì)阿拉伯板塊匯聚的地質(zhì)歷程，并對(duì)毗鄰的魯卜哈利盆地和阿曼盆地沉積充填和油氣成藏產(chǎn)生了直接影響。前人借助野外露頭和實(shí)驗(yàn)測(cè)試手段，基本厘定阿曼山的隆升過程和時(shí)間(Al-Lazkietal., 2002; Searleetal., 2014; 張寧寧等, 2021)。魯卜哈利盆地和阿曼盆地是中東較為富油氣的二級(jí)構(gòu)造單元，大量鉆井和三維地震資料為盆地內(nèi)部沉積充填和成藏組合解剖提供了詳實(shí)資料，特別是白堊紀(jì)陸架內(nèi)盆地(Intrashelf Basin)生排烴動(dòng)力學(xué)、儲(chǔ)層成巖機(jī)理及油氣展布規(guī)律的分析(Lvetal., 2018; 羅貝維等, 2020)。晚白堊世之前，持續(xù)、穩(wěn)定、巨厚海相沉積為油氣富集提供了基礎(chǔ)條件(段海崗等, 2014)。特提斯被動(dòng)陸緣期發(fā)育了大量優(yōu)質(zhì)烴源巖，區(qū)域分布的蒸發(fā)鹽巖、泥巖與海相碳酸鹽巖構(gòu)成良好的儲(chǔ)蓋組合，長期弱構(gòu)造活動(dòng)利于油氣在古構(gòu)造、鹽隆等大型圈閉聚集(圖1)。前人對(duì)單一區(qū)塊、單一時(shí)期和階段的構(gòu)造沉積特征進(jìn)行了研究，但缺乏對(duì)構(gòu)造演化與沉積充填耦合的系統(tǒng)分析和梳理。從盆山耦合的角度考量，阿曼造山的持續(xù)隆升導(dǎo)致沉積地層在橫向和縱向上發(fā)生了差異沉積和溶蝕改造，具備了構(gòu)造、巖性、地層不整合等多類型圈閉的發(fā)育基礎(chǔ)。有必要通過阿曼山周緣地質(zhì)地震剖面的對(duì)比性解剖，梳理阿曼造山影響下的沉積耦合效應(yīng)和成藏關(guān)鍵要素。研究工作綜合近2萬平方千米地震資料和區(qū)域地質(zhì)剖面開展跨區(qū)域解剖，目的是恢復(fù)阿曼造山前后的被動(dòng)陸緣和主動(dòng)陸緣沉積體系時(shí)空演化過程，綜合類比陸架內(nèi)盆地和近特提斯洋典型洋盆沉積充填特征，明確白堊系油氣系統(tǒng)關(guān)鍵成藏要素，為新特提斯構(gòu)造域油氣勘探提供依據(jù)。

圖1 阿拉伯-扎格羅斯盆地構(gòu)造要素及白堊系-新生界地層綜合柱狀圖(據(jù)Sharland et al., 2001修改)

1 阿曼造山演化階段

阿拉伯盆地中生代長期處于被動(dòng)大陸邊緣環(huán)境，其構(gòu)造演化過程受新特提斯構(gòu)造域中東段的拉張與閉合影響。白堊紀(jì)之前，新特提斯洋穩(wěn)定拉張，阿拉伯盆地處于威爾遜旋回的成年期，阿曼山所處的阿拉伯板塊東北緣屬于岡瓦納大陸北緣被動(dòng)大陸邊緣盆地的一部分，沉積了巨厚碳酸鹽巖。白堊紀(jì)長達(dá)79Myr的地質(zhì)歷史時(shí)期，新特提斯洋盆規(guī)模逐漸縮小，盡管以碳酸鹽巖為主的沉積充填格局并沒有明顯變化，但應(yīng)力格局已由走滑拉張轉(zhuǎn)變?yōu)閾锨鷶D壓。至古近紀(jì)，盆地演化進(jìn)入了威爾遜旋回的衰退期，盆地性質(zhì)發(fā)生了根本性變化。通過梳理阿拉伯板塊東北緣關(guān)鍵構(gòu)造時(shí)間和應(yīng)力場(chǎng)變化，細(xì)化了白堊紀(jì)-古近紀(jì)阿曼造山運(yùn)動(dòng)全過程，進(jìn)而剖析了阿曼山周緣構(gòu)造演化的時(shí)空差異。

區(qū)域地質(zhì)地震剖面及沉積充填格局對(duì)比結(jié)果表明，阿拉伯板塊東北緣白堊紀(jì)至古近紀(jì)地質(zhì)歷史演化可細(xì)分為被動(dòng)陸緣晚期、洋殼仰沖、前陸造山三個(gè)階段(圖2)。

圖2 阿曼山周緣白堊紀(jì)-古近紀(jì)構(gòu)造演化階段及模式

1.1 被動(dòng)陸緣晚期(145～95Ma)

白堊紀(jì)是全球海盆迅速張裂的時(shí)期，岡瓦納大陸不斷分裂，印度和馬達(dá)加斯加從南極分離。早白堊世早期，中東地區(qū)受持續(xù)性NW-SE向拉張應(yīng)力的影響，構(gòu)造-沉積體系幾乎完全繼承侏羅系的格局。受新特提斯洋局部伸展和海平面升降影響，研究區(qū)在阿普特期發(fā)育Bab陸架內(nèi)盆地，廣泛充填了斜坡相-臺(tái)地相碳酸鹽巖，并向東部的廣海方向與哈瓦西納海盆相接。早白堊世中晚期，被動(dòng)陸緣的穩(wěn)定拉張效應(yīng)逐漸減弱，印度板塊由高緯度向低緯度持續(xù)漂移，特提斯海區(qū)面積縮小，盆地演化處于被動(dòng)陸緣晚期。早白堊世時(shí)期發(fā)育多組層間斷層，其表現(xiàn)為縱向上呈高角度伸展，具層間錯(cuò)動(dòng)的特征。早白堊世晚期，NE向?qū)娱g斷層具有明顯的活化特征，并對(duì)板塊內(nèi)部的構(gòu)造活動(dòng)和沉積充填起調(diào)節(jié)作用。

1.2 洋殼仰沖期(95～70Ma)

晚白堊世南大西洋和印度洋加速擴(kuò)張，特提斯洋進(jìn)一步縮小，阿拉伯板塊內(nèi)部遭受北東-南西向擠壓應(yīng)力影響，盆地演化進(jìn)入衰退期。新特提斯洋的匯聚過程表現(xiàn)為明顯的差異性，洋殼向北往伊朗地塊發(fā)生持續(xù)俯沖-消減，在較淺部位與陸殼熔融誘發(fā)火山活動(dòng)。同時(shí)，向南廣泛仰沖于阿拉伯板塊之上，并大面積出露于現(xiàn)今的阿曼山區(qū)域。盡管大規(guī)模海洋巖石圈仰沖是地質(zhì)學(xué)上仍待解決的謎題，但蛇綠巖的出露無疑證實(shí)了應(yīng)力環(huán)境的顯著轉(zhuǎn)變(吳福元等, 2020)。橄欖巖底部角閃巖變質(zhì)時(shí)間顯示，晚白堊世阿曼地區(qū)發(fā)生了兩期蛇綠巖侵位(Riouxetal., 2012; Tavanietal., 2021)。95～93Ma期間，Semail蛇綠巖發(fā)生NE-SW侵位至阿拉伯被動(dòng)大陸邊緣；72Ma之前，Masirah 蛇綠巖沿ESE-WNW向阿曼東南海岸侵位至巴丹混雜巖之上。晚白堊世早期，阿拉伯盆地以大套碳酸鹽巖撓曲沉降為主，常發(fā)育NE-SW走向?qū)娱g高角度、小段距走滑斷層，斷層傾角普遍大于60°，垂向斷距一般小于50m。晚白堊世坎潘期后，推覆體快速進(jìn)入前淵位置完成侵位，頂部蛇綠巖遭受剝蝕沉積礫巖，現(xiàn)代大陸與海洋的輪廓初步展現(xiàn)。

1.3 前陸造山期(70～0Ma)

新生代阿拉伯板塊向基梅里地塊俯沖、碰撞，阿曼山明顯隆升成山，新特提斯洋進(jìn)入消亡期。該階段具有明顯的幕式特征。古近紀(jì)早始新世研究區(qū)未發(fā)生顯著的陸陸碰撞運(yùn)動(dòng)，可劃分為前陸盆地早期。該時(shí)期構(gòu)造相對(duì)平靜、全球海平面下降，研究區(qū)以穩(wěn)定的淺水灰?guī)r沉積和板塊邊緣高地的碎屑巖充填為主。漸新世，隨著陸塊的持續(xù)擠壓收縮和非洲-阿拉伯板塊的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，新特斯洋中東段率先在阿曼山附近發(fā)生閉合和明顯的陸陸碰撞。伊朗地塊一側(cè)的島弧及兩側(cè)部分地層發(fā)生高壓變質(zhì)，研究區(qū)逐漸演化為周緣前陸盆地階段。漸新世至新近紀(jì)，研究區(qū)擠壓應(yīng)力由NE-SW向演變至NNE-SSW方向，阿曼山古近紀(jì)沉積地層變形，快速隆升并遭受剝蝕，北西方向扎格羅斯造山帶明顯隆升。隨著大西洋持續(xù)擴(kuò)張，印度開始撞上亞洲大陸，阿曼山及扎格羅斯-喜馬拉雅造山帶最終定型。

2 前陸盆地構(gòu)造特征

2.1 構(gòu)造單元的劃分

阿曼造山運(yùn)動(dòng)有關(guān)的疊瓦狀逆沖斷層促使Semail蛇綠巖逆沖到阿拉伯半島引發(fā)斜坡沉積物垮塌；同時(shí)，構(gòu)造載荷誘發(fā)的撓曲沉降控制了阿曼山西南側(cè)前淵帶的發(fā)育。地質(zhì)地震剖面解剖、上白堊統(tǒng)Simsima組及基底構(gòu)造對(duì)比結(jié)果顯示，阿曼山周緣地層埋深及地質(zhì)結(jié)構(gòu)差異明顯。Simsima組構(gòu)造頂面埋深在近阿曼山一側(cè)約3000m，Lekhwair隆起和JY(Jarn Yaphour)油田西側(cè)埋藏深度600～1000m，埋藏深度淺且區(qū)域穩(wěn)定展布(圖3a, b)。受Dibba和Maradi走滑斷裂的影響，阿曼造山帶區(qū)域上呈NW-SE向弧形展布，其空間構(gòu)造屬性存在分段特征(圖3c)。北段呈近N-S向，處于晚白堊世蛇綠巖侵位相關(guān)構(gòu)造與新生代沿伊朗扎格羅斯山脈陸-陸碰撞構(gòu)造的過渡位置；中段主要受晚白堊世蛇綠巖侵位相關(guān)的西向和北西方向的沖斷構(gòu)造事件影響，整體呈NE-SW走向；受晚白堊世蛇綠巖侵位、異地逆沖推覆事件以及多期次伸展構(gòu)造事件影響，阿曼山南段主要發(fā)育NW-SE擠壓導(dǎo)致的走滑斷層。

圖3 阿曼山周緣上白堊統(tǒng)Simsima組構(gòu)造頂面(a)、基底深度(b)和構(gòu)造地質(zhì)圖(c)

在晚白堊世洋殼仰充和新生代陸陸造山的疊加影響下，研究區(qū)自阿曼山向盆地方向依次發(fā)育沖斷帶、前淵-斜坡帶和隆后等前陸盆地相關(guān)的地質(zhì)單元(Bretonetal., 2004; Alietal., 2008)(圖4)。

圖4 阿曼前陸盆地盆-山體系地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

晚白堊世隨著蛇綠巖南向侵位，阿拉伯板塊魯卜哈利和阿曼盆地與含島弧增生的印度-阿富汗-伊朗陸塊發(fā)生碰撞，島弧周緣地層發(fā)生區(qū)域性隆升，該時(shí)期的隆升具有水下造山的特征。隨著洋殼的進(jìn)一步消亡和新生代快速隆升成山，阿拉伯盆地東北部和扎格羅斯盆地發(fā)生了強(qiáng)烈陸陸碰撞，阿曼山和扎格羅斯山隆升形成沖斷帶。阿曼山?jīng)_斷帶在剖面上發(fā)育多條大型貫穿中新生界的高角度逆沖斷層，地層發(fā)生強(qiáng)烈撓曲呈卷入式或疊瓦狀疊置關(guān)系，形成一系列褶皺沖斷席。洋殼仰沖和強(qiáng)烈的造山機(jī)制作用下，中生界地層和蛇綠巖在阿曼山周緣大面積出露。

相對(duì)于扎格羅斯和喜馬拉雅前陸盆地而言，阿曼前陸的前淵及斜坡帶難以嚴(yán)格區(qū)分。區(qū)域上，前淵-斜坡帶沿阿曼山?jīng)_斷帶往西南方向至Lekhwair隆起一側(cè)，橫向?qū)挾?0～100km，隨著構(gòu)造形變由北向南逐漸減弱前淵帶逐漸變窄?？v向上，靠近阿曼山?jīng)_斷帶主要發(fā)育高角度逆沖斷層和走滑斷層，往斜坡方向逐漸演化為走滑斷層和早期拉張斷層相關(guān)的反轉(zhuǎn)型斷層。前淵-斜坡帶白堊系沉積充填與阿曼造山全過程具有明顯的耦合效應(yīng)，強(qiáng)烈的撓曲沉積作用導(dǎo)致中下白堊統(tǒng)地層厚度超3000m，較高的沉降速率促使上白堊統(tǒng)Shilaif組等富含有機(jī)質(zhì)段成熟生烴。Mishrif組碳酸鹽巖包裹體均一溫度反映了始新世沉積早期(65～60Ma)以及中新世至今(8～0Ma)兩個(gè)成藏期次，峰值時(shí)間與阿曼造山期基本匹配。同時(shí)，造山帶附近地層的撓曲隆升剝蝕導(dǎo)致角度不整合廣泛發(fā)育，地層接觸關(guān)系復(fù)雜化的同時(shí)，也創(chuàng)造了多種類圈閉的孕育條件。

前陸盆地的前隆單元在阿曼前陸體系中難以準(zhǔn)確識(shí)別，空間上其常被看做隆后的一部分或并不發(fā)育(DeCelles and Giles, 1996; 劉和甫等, 2000)。隆后單元涵蓋了魯卜哈利盆地的穩(wěn)定沉積區(qū)，阿曼造山體系對(duì)其發(fā)育沒有直接影響。垂向上，隆后區(qū)域古生界及深部地層發(fā)育加里東期陸內(nèi)克拉通階段形成的多條溝通基底的正斷裂，形態(tài)上具塹壘相間特征。中-新生界與古生界具明顯分異性，主要發(fā)育小段距的走滑斷裂及伴生構(gòu)造。走滑斷裂系統(tǒng)具層間錯(cuò)動(dòng)的特征，地震上難以識(shí)別，但影響了板塊內(nèi)部弱構(gòu)造活動(dòng)及碳酸鹽巖建造作用。

2.2 時(shí)空差異性對(duì)比

阿曼山作為扎格羅斯造山帶南翼的分支，控制了魯卜哈利盆地東北部和阿曼盆地中新生代構(gòu)造-沉積充填過程，但不同構(gòu)造單元的形變強(qiáng)度、斷裂體系存在較大的時(shí)空差異。基于區(qū)域地質(zhì)剖面調(diào)研，結(jié)合兩阿地區(qū)(阿聯(lián)酋、阿布扎比)地震資料開展地質(zhì)地震剖面的區(qū)域性解剖和對(duì)比(圖5)。其中，剖面B-B′近垂直于阿曼山北段，橫跨了阿曼造山帶，構(gòu)造形變最強(qiáng)(Alietal., 2009; Braathen and Osmundsen, 2020)。剖面C-C′拼接自8塊三維地震資料和1條地質(zhì)剖面，其整體斜交于阿曼山南段，反映了阿曼山?jīng)_斷帶、前淵帶和前隆等單元形變差異。剖面D-D′拼接自7塊三維地震資料，近平行于阿曼造山帶，橫切了魯卜哈利和阿曼盆地，構(gòu)造形變相對(duì)較弱。為充分反映被動(dòng)陸緣至阿曼造山的各演化階段，基于平衡剖面原理，恢復(fù)、對(duì)比了三條剖面侏羅系、下白堊統(tǒng)、上白堊統(tǒng)及新近系沉積前的構(gòu)造演化剖面。

圖5 阿曼山周緣北西-南東向構(gòu)造演化剖面

二疊紀(jì)-早白堊世，特提斯洋持續(xù)擴(kuò)張背景下，兩阿地區(qū)總體處于張性構(gòu)造背景。Najd走滑斷裂控制了Dibba等次一級(jí)斷裂的活化，研究區(qū)形成了塹壘相間的構(gòu)造格局。盆地內(nèi)部走滑斷裂的垂向斷距較小，以5～20m為主?？拷⒙鼮骋粋?cè)，主要發(fā)育一系列NE-SW雁列狀正斷層。

晚白堊世，新特提斯洋殼向阿曼一側(cè)的仰沖誘發(fā)逆沖推覆體與蛇綠巖復(fù)合體向西南方向擠壓。持續(xù)的區(qū)域性擠壓導(dǎo)致前陸盆地發(fā)育并在山前發(fā)育Y型或疊瓦狀的逆沖斷層，斷層呈現(xiàn)明顯的壓扭特征且均為高陡傾角的走滑斷層，斷層傾角普遍在60°以上。

早古新世-始新世末期，阿拉伯板塊受新特提斯洋殼再次運(yùn)動(dòng)及伊朗板塊俯沖擠壓，Hagab、Tibat等斷塊進(jìn)一步抬升并在阿曼山前強(qiáng)烈變形并出露地表。阿曼山的形成受先存Dibba斷裂控制，在Dibba斷裂以東形成弧形隆起構(gòu)造(Cooperetal., 2016)。沿Dibba斷裂自北向南，前陸造山背景下的擠壓應(yīng)力逐漸減弱。剖面D-D′顯示以Dibba斷裂為界的東西分異性依舊存在，阿布扎比南部地區(qū)受主斷裂Najd應(yīng)力作用更為明顯，并在阿曼山西南部發(fā)育張性斷裂。

斷裂的時(shí)空演化與區(qū)域構(gòu)造演化密切相關(guān)，白堊紀(jì)前后的斷裂系統(tǒng)表現(xiàn)為截然不同的地質(zhì)特征。白堊紀(jì)之前的中生代碳酸鹽巖地層為斷壘型正斷裂，變形相對(duì)較弱且沉積地層間以整合接觸為主。白堊系內(nèi)部斷層以壓扭斷層或反轉(zhuǎn)型逆斷層為主，地層撓曲下沉明顯，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和全球海平面影響，地層見常為平行不整合接觸。晚白堊世晚期，區(qū)域上構(gòu)造形變強(qiáng)度差異性逐漸顯露。剖面B-B′展現(xiàn)為疊瓦狀逆沖斷層，往剖面C-C′逐漸演化為壓扭斷層，走滑斷裂及伴生構(gòu)造的規(guī)模較小。剖面D-D′構(gòu)造形變最弱，整體呈單斜特征。

3 白堊系沉積充填響應(yīng)

沉積序列的演變是盆地構(gòu)造演化的物質(zhì)反映，阿曼造山主要影響了Lekhwair隆起東側(cè)土倫期及后期的沉積充填效應(yīng)。

二疊紀(jì)至早白堊世被動(dòng)陸緣演化階段，中東地區(qū)普遍發(fā)育具弱鑲邊特征的陸架內(nèi)盆地(羅貝維等, 2019)。白堊系優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層沿陸架內(nèi)盆地呈帶狀，進(jìn)而控制了多個(gè)大規(guī)模油藏沿陸架內(nèi)盆地兩側(cè)展布，呈現(xiàn)出顯著的“源控”特征。中東地區(qū)早白堊世阿普第期和晚白堊世塞諾曼、馬斯特里赫特期發(fā)育三期陸架內(nèi)盆地(Pratt and Smewing, 1993; Masseetal., 1998)。以塞諾曼期Shilaif陸架內(nèi)盆地為例。Shilaif組以厚層塊狀灰色粒泥灰?guī)r和灰黑色泥晶灰?guī)r充填為主，在阿布扎比南部有多個(gè)次級(jí)沉降中心，地層總厚度在180～230m，平均200m，區(qū)域展布穩(wěn)定。地球化學(xué)分析結(jié)果顯示，Shilaif組干酪根以Ⅱ型為主，部分Ⅲ型；中下段烴源巖品質(zhì)優(yōu)越，TOC平均1%，Ro值0.9%～1.2%，以生油為主。作為同期異相沉積單元，Shilaif組在阿布扎比西側(cè)和東南臺(tái)緣帶方向逐漸變薄并相變?yōu)镸ishrif組灰?guī)r，該套沉積單元在阿曼地區(qū)命名為Natih組，其儲(chǔ)層主要分布在陸架內(nèi)盆地的臺(tái)緣發(fā)育區(qū)。區(qū)域上，阿布扎比 Mishrif組和阿曼Natih組發(fā)育多期臺(tái)地邊緣沉積，儲(chǔ)層受有利相帶控制，物性總體較好。早中期發(fā)育鑲邊型礁灘復(fù)合體，受海平面遷移過程中填平補(bǔ)齊作用的影響，晚期以大面積分布的緩坡型顆粒灘沉積為主。盡管Shilaif陸架內(nèi)盆地與北部的新特提斯洋不存在深水連通，但過阿曼山向東與哈瓦西納海盆相接，為一套介于淺水碳酸鹽巖臺(tái)地-深水盆地之間的新特提斯洋斜坡沉積，區(qū)域沉積充填格架仍具可對(duì)比性(Searle, 2007; Searleetal., 2014；圖6)。

圖6 阿曼山周緣白堊系地層格架對(duì)比剖面

晚白堊世早期，研究區(qū)發(fā)生了關(guān)鍵的構(gòu)造-沉積分異作用。受特提斯洋殼仰沖影響，Musandam半島一側(cè)向阿曼山及魯卜哈利盆地方向構(gòu)造撓曲，阿拉伯板塊邊緣隆升剝蝕、局部發(fā)生垮塌和張裂構(gòu)造。阿曼山及西阿曼一側(cè)地層逐漸抬升，下伏地層碳酸鹽巖撓曲隆升剝蝕甚至地層缺失，形成了瓦西亞-阿魯馬間斷。

晚白堊世中期(90～84Ma)，隨著構(gòu)造載荷的持續(xù)加強(qiáng)，研究區(qū)發(fā)育有限的深水遠(yuǎn)洋頁巖沉積，沉積物向陸內(nèi)方向超覆相變?yōu)镕iqa組下部。Fiqa組為一套海侵旋回沉積，巖性以粘土質(zhì)頁巖、泥灰質(zhì)粘土與結(jié)晶灰?guī)r互層充填為主。該套沉積物沉積厚度大且具塑性特征，在阿曼山往前淵方向逆沖推覆過程中起到了很好的塑性滑脫作用。

晚白堊世晚期(84～72Ma)，阿曼山及以西主要充填海相頁巖、碳酸鹽巖，Musandam半島陸上基本缺失，海上以碳酸鹽巖沉積建造為主，夾泥質(zhì)巖和泥灰?guī)r。沉積地層在東部上超于推覆體，西部上超于Fiqa組下部；圣通期晚期推覆體快速進(jìn)入前淵并完成侵位，其頂部蛇綠巖遭受剝蝕沉積一套砂礫巖。該時(shí)期尚未發(fā)生顯著前陸造山過程，地層剝蝕相對(duì)有限且未形成顯著的地理屏障。

晚白堊世馬斯特里赫特期早期(70Ma)沉積的Qahlah組礫巖呈泥石流或混雜堆積，以蛇綠巖和燧石為主，指示深海-斜坡相的構(gòu)造侵位剝蝕。除局部隆起遭受剝蝕(存在沉積間斷)，晚白堊世晚期以較穩(wěn)定的陸架環(huán)境-淺水灰?guī)r為主，沉積過程趨于平靜。該時(shí)期沉積的Simsima組碳酸鹽巖底部灰?guī)r中出現(xiàn)蛇綠巖碎屑顆粒，整體以淺?；?guī)r為主，指示較弱的構(gòu)造作用和洋殼仰沖構(gòu)造結(jié)束。

4 對(duì)油氣成藏的控制

板塊運(yùn)動(dòng)各個(gè)時(shí)期對(duì)應(yīng)著特定的原型盆地，前人基于威爾遜旋回原理對(duì)全球范圍內(nèi)的原型盆地進(jìn)行分類及恢復(fù)(竇立榮和溫志新, 2021)，尋求原型盆地的形成、疊加發(fā)展，進(jìn)而對(duì)油氣地質(zhì)要素時(shí)空演化進(jìn)行科學(xué)梳理。毗鄰阿曼前陸盆地的兩阿地區(qū)油氣資源主要富集在三類圈閉，受鹽隆影響而形成的穹隆及披覆構(gòu)造、NE-SW向擠壓走滑背斜和白堊系碳酸鹽巖巖性地層型圈閉。其中，后兩類圈閉主要受新特提斯構(gòu)造域背景下阿曼造山運(yùn)動(dòng)影響。阿拉伯板塊中新生代經(jīng)歷了伸展-擠壓旋回，為典型被動(dòng)陸緣和前陸盆地的疊合盆地。中生代為穩(wěn)定拉張應(yīng)力控制下的被動(dòng)陸緣盆地階段，板內(nèi)受拉張作用形成北西向分布的系列凹陷，控制了中生代油氣藏的分布。晚期以擠壓應(yīng)力控制下的前陸盆地為主，控制了兩伊(伊朗、伊拉克)和兩阿(阿聯(lián)酋、阿曼)造山帶及前淵單元優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層進(jìn)一步改造和多類型圈閉的定型。

4.1 表生巖溶下的儲(chǔ)層改造

阿拉伯板塊在白堊紀(jì)時(shí)期長期處于低緯度，為海洋造礁的繁盛和巨厚碳酸鹽巖沉積提供了基礎(chǔ)。全球海平面的旋回性變化控制了生物建隆在阿普第、塞諾曼、馬斯特里赫特階的穩(wěn)定發(fā)育。

塞諾曼期晚期，新特提斯洋洋殼向兩阿東北部仰沖，全球海平面處于下降旋回。兩阿地區(qū)Mishrif組沉積單元與上覆地層間呈明顯的角度不整合接觸(圖7a)，該現(xiàn)象在兩阿地區(qū)普遍存在，并向阿曼山方向地層夾角逐漸增大。Mishrif組沉積末期，兩阿地區(qū)接受不同程度暴露和淋濾影響，并在地層頂部出現(xiàn)地層下切和高孔滲灰?guī)r普遍發(fā)育的特征。Mishrif組頂部發(fā)育內(nèi)緩坡相亮晶厚殼蛤灰?guī)r，巖石組成主要為亮晶方解石、含大量厚殼蛤碎屑，巖石儲(chǔ)集空間以鑄模孔、粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔為主(圖7b, c)。壓汞實(shí)驗(yàn)和巖心微米CT掃描結(jié)果顯示，該套儲(chǔ)層排驅(qū)壓力0.003～0.055MPa，中值壓力0.09～0.85MPa(葉禹等, 2022)，孔隙和吼道間聯(lián)通程度較高，為高孔高滲孔隙型儲(chǔ)層(圖7d)。

圖7 塞諾曼階Mishrif組頂部地層接觸關(guān)系(a)、巖心(b)、薄片(c)和微米CT(d)特征

薄片觀察、陰極發(fā)光特征及成巖流體恢復(fù)表明，Mishrif組頂部碳酸鹽巖儲(chǔ)層受到溶蝕作用、構(gòu)造破裂和烴類充注等多種建設(shè)性成巖作用影響。其中，成巖早期的大氣淡水溶蝕作用產(chǎn)生了大量的溶蝕孔、晶間孔等次生孔隙，同時(shí)也為后續(xù)的成巖改造奠定了基礎(chǔ)。碳酸鹽巖中的碳同位素組成受成巖作用和溫度等外界條件的影響較小，主要與不同碳來源的流體及混合作用有關(guān)。研究區(qū)篩選了Mishrif組不同沉積環(huán)境的19個(gè)樣品，通過碳氧和鍶氧同位素分析，進(jìn)一步明確成巖流體特征。

不同成巖環(huán)境中的碳酸鹽巖具有不同的碳、氧同位素特征，其中，氧同位素對(duì)溫度更具敏感性。一般來說，成巖礦物-水系統(tǒng)溫度越高，成巖礦物的氧同位素值越小。本文的碳氧同位素測(cè)試在成都理工大學(xué)地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。樣品烘干后與純磷酸在真空系統(tǒng)中70℃反應(yīng)2h產(chǎn)生氣體，后進(jìn)入MAT253氣體穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀測(cè)試。碳氧同位素比率均換算為Vienna Pee Dee Belemnite (V-PDB)標(biāo)準(zhǔn),樣品的分析精度為±0.3‰。鍶同位素測(cè)試在成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室同位素分析室完成，樣品經(jīng)10%稀醋酸反復(fù)消解蒸干，直至無氣泡產(chǎn)生。樣品消解后的溶液經(jīng)離心后利用AG-50W陽離子樹脂分離富集鍶元素，蒸干后利用熱電離質(zhì)譜儀(TIMS)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試精度為千萬分之一。碳氧同位素測(cè)定結(jié)果表明，Mishrif組碳酸鹽巖δ13C值介于-2.57‰～5.34‰，均值3.37‰；δ18O值介于-8.81‰～-5.33‰，均值-6.47‰。與同期海水的碳、氧同位素組成(δ13C值介于0‰～2.3‰，δ18O值介于-4‰～-1.3‰)相比，研究區(qū)樣品具δ13C值偏正、δ18O值偏負(fù)的特點(diǎn)，表明成巖流體受到了大氣淡水影響(圖8a)。全球海水的鍶含量和來源相對(duì)穩(wěn)定，主要受大陸殼的硅鋁質(zhì)石和洋中脊熱液系統(tǒng)影響。研究區(qū)樣品87Sr/86Sr比值介于0.707279～0.707569，平均值0.707466，基本處于該時(shí)期古海水值0.70725～0.7075之間，少部分受溶蝕改造強(qiáng)烈的樣品87Sr/86Sr比值稍大于古海水值(圖8b)。表明成巖流體為古海水，同時(shí)受到大氣淡水改造。

圖8 Mishrif組不同沉積環(huán)境碳氧(a)和鍶氧(b)同位素交匯圖

白堊紀(jì)中晚期阿曼造山背景下的壓扭及斷層活動(dòng)影響了緩坡型碳酸鹽巖沉積環(huán)境的演變，促進(jìn)了Mishrif/Natih組礁灘相碳酸鹽巖儲(chǔ)集空間的進(jìn)一步改造。盡管不同環(huán)境沉積物淡水改造程度可能存在差異，但樣品普遍具δ13C值偏正，δ18O偏負(fù)的特征，同時(shí)，87Sr/86Sr比值處于同期海水范圍內(nèi)或稍高于同期海水值，也證實(shí)不同沉積環(huán)境的碳酸鹽巖成巖流體均受到大氣淡水淋濾的影響，并最終在巖心上表現(xiàn)為大孔大喉的儲(chǔ)集空間和高孔高滲的儲(chǔ)集物性。

4.2 造山旋回下的多類型圈閉

兩阿地區(qū)白堊系已發(fā)現(xiàn)Shuaiba組礁灘巖性、Natih組中段反向斷塊、Natih組頂部巖溶殘丘及白堊系頂部地層不整合4類圈閉和油藏類型，各圈閉受阿曼山周緣白堊紀(jì)-古近紀(jì)三期演化階段控制(圖9)。

圖9 Lekhwair隆起東部NW-SE向地震剖面(a)及白堊系碳酸鹽巖圈閉發(fā)育模式圖(b)

早白堊世被動(dòng)陸緣沉積背景下，下白堊統(tǒng)頂部Shuaiba組與下覆下白堊統(tǒng)Kahmah組整合接觸，頂部為全球海平面影響的區(qū)域性平行不整合面，上覆阿爾布階Nahr Umr組泥頁巖作為區(qū)域蓋層。Shuaiba組沉積時(shí)期，研究區(qū)主要受到垂直海岸的潮流沖刷作用和NNW-SSE方向古季風(fēng)作用的影響，在潮間帶附近的潮下帶發(fā)育了一套顆粒分選中-良好的包殼顆?；?guī)r和泥?；?guī)r。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層構(gòu)成的淺灘亞相呈SSW-NNE向發(fā)育，具有厚度薄、成帶展布的特點(diǎn)(王鋒等, 2007)。

晚白堊世早期洋殼仰沖階段，受NE-SW壓扭應(yīng)力影響，上白堊統(tǒng)Natih組內(nèi)部發(fā)育斷塊型油藏。Natih組內(nèi)部由下往上劃分為A、B、C、D、E、F和G等7段，以夾薄層頁巖的灰?guī)r為主，灰?guī)r主要為灰泥巖、粒泥灰?guī)r和泥粒灰?guī)r。其中，位于E段下部和B段上部的兩套盆地相泥灰?guī)r作為烴源巖。NW-SE向小斷層與向西抬升地層構(gòu)成一系列斷塊、斷鼻和斷背斜圈閉。這些圈閉處于油氣由東部生烴灶向西運(yùn)移的路徑上，易于捕獲油氣并聚集成藏。

受晚白堊世洋殼仰沖階段的持續(xù)擠壓，Natih組頂部與上覆Fiqa組為不整合接觸。該套不整合在阿曼沖斷帶往Lekhwair隆起方向?yàn)榈湫偷慕嵌炔徽?，往西至隆后一?cè)，則演化為平行不整合為主(Terken, 1999)。受長期暴露及淡水淋濾影響，Natih組頂部地層遭受強(qiáng)烈剝蝕，局部形成丘狀隆起并廣泛出現(xiàn)下切特征。反射軸的下切特征是淡水淋濾背景下溶蝕水道(Channel)的地震響應(yīng)。地震切片及振幅屬性分析結(jié)果顯示，溶蝕水道呈彎曲形態(tài)，橫向?qū)挾?00～1200m，下切深度大于60m。受下切溶蝕的影響，Wasia群上覆Fiqa組地層常發(fā)生垮塌并對(duì)溶蝕水道進(jìn)行充填，溶蝕充填Fiqa組泥巖對(duì)Natih組頂部碳酸鹽巖儲(chǔ)層形成有效的側(cè)向遮擋，并為最終演化為溶蝕殘丘型圈閉。

晚白堊世晚期至古近紀(jì)，強(qiáng)烈的阿曼造山過程促使阿曼山至Lekhwair隆起周緣地層遭受大幅度的擠壓抬升。由于地層大幅隆升導(dǎo)致Fiqa組泥巖遭受剝蝕，F(xiàn)iqa組蓋層有效性的破壞為油氣向上運(yùn)移至白堊系頂部和古近系地層創(chuàng)造了條件。古近系Rus組泥灰?guī)r可作為區(qū)域性直接蓋層，并與Shilaif組泥灰?guī)r、白堊系頂部灰?guī)r和海相砂巖間形成有效的生-儲(chǔ)-蓋配置關(guān)系。該類圈閉主要發(fā)育在Fiqa組地層剝蝕線附近，為典型的地層不整合油藏。

5 結(jié)論

晚白堊世以來的阿曼造山運(yùn)動(dòng)控制了被動(dòng)陸緣和主動(dòng)陸緣兩種沉積體系，記錄了威爾遜旋回成年晚期至消亡期的全過程，并對(duì)兩阿地區(qū)白堊系沉積充填和多類型圈閉定型都具重要影響。

(1)阿拉伯板塊東北緣白堊紀(jì)至古近紀(jì)可細(xì)化為被動(dòng)陸緣晚期、洋殼仰沖、前陸造山三個(gè)演化階段。早白堊世之前受穩(wěn)定拉張的應(yīng)力背景影響，發(fā)育正斷裂構(gòu)造體系和整合接觸為主的沉積體系。晚白堊世至今受擠壓應(yīng)力背景影響，演化為壓扭或逆沖斷層構(gòu)造體系和不整合接觸為主的沉積體系。

(2)阿曼山向盆地方向可劃為沖斷帶、前淵-斜坡帶和隆后等地質(zhì)單元?？臻g上，阿曼前陸盆地的前淵和斜坡帶、前隆和隆后單元不易區(qū)分，且構(gòu)造形變由北東向南西逐漸減弱。盆-山體系主要影響了Lekhwair隆起帶周緣前淵-斜坡及隆后單元的構(gòu)造-沉積過程，并在白堊系記錄了被動(dòng)陸緣穩(wěn)定沉降、主動(dòng)大陸邊緣撓曲剝蝕和穩(wěn)定沉降等三期沉積建造。

(3)晚白堊世的持續(xù)匯聚促使塞諾曼階Mishrif/Natih組暴露剝蝕，碳酸鹽巖儲(chǔ)集空間遭受不同程度淡水淋濾等建設(shè)性成巖改造。受阿曼造山運(yùn)動(dòng)影響，白堊系已證實(shí)存在礁灘巖性、反向斷塊、巖溶殘丘及地層不整合四類圈閉的勘探潛力。