馮　方, 傅　恒, 宋　亮, 鄭麗輝, 王曉杰

(1.中國石化集團 國際石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100083；

2.成都理工大學 能源學院, 成都 610059; 3.中國石油 阿姆河天然氣勘探開發(fā)有限公司，北京 100101)

南美Llanos盆地中生代-新生代構造沉積演化及石油地質特征

馮方1, 傅恒2, 宋亮3, 鄭麗輝1, 王曉杰1

(1.中國石化集團 國際石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100083；

2.成都理工大學 能源學院, 成都 610059; 3.中國石油 阿姆河天然氣勘探開發(fā)有限公司，北京 100101)

[摘要]探討南美Llanos盆地油氣地質特征及成藏規(guī)律。在前人研究的基礎上，通過對構造沉積演化、生-儲-蓋條件、圈閉特征、油氣田分布等分析，總結了Llanos盆地油氣運聚特征及富集規(guī)律，指出有利勘探方向。結果表明，Llanos盆地是中生代弧后裂谷與新生代前陸作用共同形成的疊合盆地，主力烴源巖為白堊系Gacheta組頁巖，儲層包括白堊系、古近系及新近系多套砂巖，已證實有油氣的儲蓋組合有7套；該盆地油氣運聚具有遠距運移混源充注、斷砂立體持續(xù)輸導、近遠灶階梯式捕集成藏的特點，近灶優(yōu)先捕集形成中深層、大中型構造油氣田，遠灶接替捕集形成淺層、小型復合型油氣田。盆地西部發(fā)育逆掩推覆構造圈閉，數(shù)量少、規(guī)模大，可形成大型油氣田，是構造圈閉的有利勘探目標區(qū)；盆地中部和東部主要發(fā)育巖性-構造圈閉、巖性圈閉及水動力圈閉，圈閉類型和數(shù)量多但規(guī)模小，可形成淺層小型油氣田，是地層-構造、水動力-構造等復合圈閉的主要勘探目標區(qū)。

[關鍵詞]Llanos盆地；前陸盆地；構造沉積演化；石油地質；富集規(guī)律

Llanos盆地是中生代弧后裂谷與新生代前陸盆地形成的疊合盆地，是一個富油氣盆地，共發(fā)現(xiàn)油氣田185個，探明石油可采儲量979.04×106t，探明凝析油可采儲量127×106t，天然氣可采儲量265.22×109m3[1,2]。

國內(nèi)外一些學者對Llanos盆地構造沉積演化及石油地質特征分別開展過一些研究[1-8]，但對兩者的系統(tǒng)研究不多，公開發(fā)表的論文較少。筆者利用該盆地的第一手資料，總結Llanos盆地中生代-新生代構造沉積演化及石油地質特征，明確其油氣成藏的控制因素及分布規(guī)律，也為國內(nèi)前陸盆地油氣勘探提供借鑒。

1區(qū)域地質概況

Llanos盆地位于南美洲北部哥倫比亞境內(nèi)，西以科迪勒拉山(Cordillera)為界，東部以圭亞那地盾為界，南部邊界為Vaupes隆起，北部與委內(nèi)瑞拉的Barinas盆地相接，面積0.225×106km2(圖1)。

圖1　Llanos盆地構造區(qū)劃圖、中生界-新生界柱狀圖及地質剖面圖Fig.1　The tectonic zoning maps, Mesozoic-Cenozoic histograms and geological profile of Llanos Basin

1.1　構造單元

Llanos盆地自西向東劃分為5個構造單元，分別為阿瑞-阿培地塊、山前逆掩推覆帶、阿普雷隆起、前淵帶、斜坡帶(走滑斷裂帶、斜坡正斷帶、斜坡無斷帶)。盆地西部3個構造帶受安第斯期構造運動影響，發(fā)育逆斷層及逆掩推覆構造；盆地中部前淵帶和走滑斷裂帶受安第斯期構造運動影響較小，但在前淵帶出現(xiàn)構造反轉，走滑斷裂帶構造部分反轉，2個構造帶依然受擠壓作用影響；盆地東部斜坡正斷帶自西向東發(fā)育由強到弱的再活動正斷層，斜坡無斷帶則基本不發(fā)育斷層，安第斯期構造作用影響最小(圖1)。

1.2　地層系統(tǒng)

盆地基底由前寒武系巖漿巖和變質巖組成。

古生代為陸相碎屑巖-被動大陸邊緣淺海碳酸鹽巖大陸架沉積期，碎屑巖沉積期長且厚度大，碳酸鹽巖僅發(fā)育于寒武紀、奧陶紀和石炭紀。古生界內(nèi)部存在多個沉積間斷面，缺失二疊系。

三疊紀-侏羅紀，Llanos盆地為弧后裂谷陸相沉積期。三疊系角度不整合于石炭系之上，其間存在較長時間的沉積間斷。白堊紀為弧后沉陷期，發(fā)育東源三角洲-濱淺海沉積，缺失阿爾布階之前的下白堊統(tǒng)，與下伏侏羅系存在至少33 Ma的沉積間斷。白堊系由老到新為Une組砂巖，厚60~300 m；Gacheta組頁巖，厚60~120 m；Guadalupe組砂巖，厚30~90 m。

古新世-始新世伊普里斯階，Llanos盆地為早前陸盆地沉積期，發(fā)育淺海沉積，與下伏白堊系存在約5.1 Ma的沉積間斷。始新世魯?shù)厶仉A-中新世布爾迪加爾階，Llanos盆地為前安第斯期前陸盆地沉積期，發(fā)育東源三角洲-淺海沉積，與下伏地層角度不整合接觸，沉積間斷約8.2 Ma。中新世蘭哥階-現(xiàn)今，Llanos盆地為安第斯期前陸盆地沉積期，發(fā)育西源沖積扇-河流-淺海沉積，與下伏地層為平行或微角度不整合接觸。新生界由老到新發(fā)育Barco組泥巖夾砂巖，厚30~90 m；Los Cuervos組泥巖，厚15~400 m；Mirador組砂巖，厚30~60 m；Carbonera組泥巖與砂巖互層，厚0.5~4 km；Leon組泥巖，厚250~800 m；以及Guayabo組和Necesidad組巨厚的沖積扇沉積[7-11]。

2構造與沉積演化

Llanos盆地在前寒武紀結晶基底之上，經(jīng)歷了古生代被動大陸邊緣、生代弧后裂谷、新生代前陸盆地3個主要演化時期[4]。中生代—新生代沉積與同屬安第斯造山帶的西、中、東科迪勒拉不同時期造山有直接聯(lián)系，主要反映了納茲卡板塊(及其之前的古板塊)向南美板塊俯沖，以及新生代以來加勒比板塊快速東移共同作用的大地構造背景，現(xiàn)今的山盆體系及地貌特征基本反映了新近紀安第斯期(東科迪勒拉造山)構造擠壓變形的結果[7,8](圖2)。

2.1　中生代(中科迪勒拉)弧后裂谷演化階段

三疊紀—侏羅紀南美板塊西緣演變?yōu)榛顒哟箨戇吘?，菲尼克斯板塊向南美板塊俯沖消減，俯沖板塊的后撤作用及弧后(火山弧位于中科迪勒拉)軟流圈熱物質上涌，導致南美仰沖板塊西部褶皺基底發(fā)生張裂，形成大量南北走向的正斷層。

早白堊世晚期向東發(fā)育一系列弧后裂谷，并伴有巖漿活動(圖2-A)。Llanos盆地與東科迪勒拉及Magdalena盆地連通為一體的大盆地，Llanos盆地發(fā)育東源三角洲—濱淺海沉積。白堊系由老到新為Une組、Gacheta組及Guadalupe組，其中全球海侵期形成的Gacheta組海相頁巖是盆地最主要的烴源巖。

2.2　新生代前陸盆地演化階段

古新世-始新世早期，受法拉隆板塊向南美板塊俯沖的影響，白堊紀末西科迪勒拉島弧與南美主大陸碰撞，增生到中科迪勒拉之上(圖2-B)，構造響應使哥倫比亞邊緣海關閉，西科迪勒拉東緣藍片巖相蛇綠巖侵位于中科迪勒拉。西科迪勒拉增生導致Llanos盆地性質發(fā)生轉換，由中生代拉張性質的弧后裂谷向新生代擠壓性質的前陸盆地轉換。Llanos盆地與東科迪勒拉及Magdalena盆地仍為一體的大盆地，Llanos盆地發(fā)育Barco組和Los Cuervos組東源三角洲—淺海相沉積，物源主要來自圭亞那地盾。

始新世中期—中新世早期，法拉隆板塊繼續(xù)向南美板塊俯沖，西、中科迪勒拉繼續(xù)隆升造山，東科迪勒拉形成水下隆起(圖2-C)。西、中科迪勒拉造山阻隔了海水的侵入，海侵主要來自北部加勒比海方向。Llanos盆地與東科迪勒拉及Magdalena盆地仍為一體的大盆地，Llanos盆地發(fā)育Mirador組和Carbonera組東源三角洲—淺海相沉積，物源主要來自圭亞那地盾。

圖2　Llanos盆地及其西緣構造演化[8]Fig.2　The tectonic evolution of Llanos Basin and its western margin據(jù)M.A.Cooper等(1995)修編

中新世中期—現(xiàn)今，納茲卡板塊向南美板塊俯沖，西、中科迪勒拉造山逆沖進一步加強。這一階段最顯著的特征是東科迪勒拉逐漸抬升直至隆起造山，并在東科迪勒拉山前形成磨拉石建造，標志著安第斯期前陸盆地誕生(圖2-D)。來自北部加勒比方向由全球海平面上升引起的海侵在Llanos盆地形成了Leon組淺海沉積的頁巖(區(qū)域蓋層)。中新統(tǒng)托爾通階之后東科迪勒拉強烈隆起造山，山前磨拉石建造在Llanos盆地形成了巨厚的Guayabo組和Necesidad組西源沖積扇沉積(圖1)。伴隨越來越強烈的構造擠壓變形，東科迪勒拉東緣逐漸發(fā)生上沖，盆地內(nèi)中生代拉張應力形成的正斷層主要在這一階段擠壓轉變?yōu)槟鏀鄬?，形成了現(xiàn)今的山盆系統(tǒng)及地貌特征。

3石油地質特征

3.1　烴源巖

Llanos盆地存在多套烴源巖，包括古生界泥質巖、碳酸鹽巖及中生界、新生界泥質巖。主力烴源巖為上白堊統(tǒng)Gacheta組淺海頁巖，烴源巖條件優(yōu)越，Gacheta組頁巖被稱為“世界級”烴源巖[2]。

Gacheta組淺海頁巖主要分布在盆地西部，厚度最大達600 m。此套烴源巖分布廣、厚度大，有機質豐度高、類型好，成熟度處于生油窗內(nèi)，排烴晚，是Llanos盆地主力烴源巖。Gacheta組烴源巖有機質豐度高，有機碳含量(質量分數(shù):wTOC)為0.75%~3.0%，平均為2.2%；盆地西部wTOC>1.0%，生烴能力強。

Gacheta組烴源巖有機質類型好，干酪根以Ⅱ型為主，少量Ⅰ型和Ⅲ型。Gacheta組烴源巖有機質成熟度主要處于大量生油階段，盆地西部Ro值為0.60%~1.25%；盆地東部Ro<0.6%，未進入生油窗(圖3)。Gacheta組烴源巖在26.5 Ma B.P.進入生油窗。Gacheta組烴源巖在盆地西部轉化率較高，而向東隨著埋深減小，地溫降低，厚度減薄，轉化率降低，生烴潛力減小(圖3)。

圖3　Gacheta組烴源巖熱演化史圖Fig.3　Thermal evolution history of the Gacheta source rocks

3.2　儲集特征

Llanos盆地發(fā)育多套儲集層，包括白堊系Une組和Guadalupe組、古近系Barco組和Mirador組及古近系-新近系Carbonera組。主要油氣發(fā)現(xiàn)層位為Guadalupe組、Mirador組和Carbonera組。

Une組儲層巖性主要為石英砂巖，平均厚約100 m，孔隙度為26%~28%，儲集物性好。Guadalupe組儲層巖性主要為砂巖，平均厚約90 m，最厚305 m；西部平均孔隙度為14%，東部平均孔隙度為26%，儲層物性向東變好(圖4-A)。

Barco組儲層主要以厚層砂巖為主，平均厚82 m，西北部最厚365 m，孔隙度為4%~20%，物性較好。Mirador組儲層主要為三角洲前緣細-中粒砂巖，平均厚38 m，北部最厚121 m，孔隙度為12%~30%，物性向東變好(圖4-B)。

Carbonera組儲層包括古近系C7段、C5段及新近系C3段三角洲前緣砂巖。C7段儲層為薄到中層狀細-中粒石英砂巖，平均厚140 m，最厚460 m，盆地東北部孔隙度為28%~30%，西部孔隙度為14%(圖4-C)。C5段儲層主要為細-中粒石英砂巖，平均厚107 m，最厚305 m，孔隙度平均為20%，東北部最高為35%(圖4-D)。C3段儲層主要為細-中粒石英砂巖，平均厚76 m，最厚200 m以上，盆地東部孔隙度平均為24%，盆地西部孔隙度平均為16%。

3.3　蓋層及主要儲蓋組合

Llanos盆地上白堊統(tǒng)Gacheta組頁巖和古新統(tǒng)Barco組、Los Cuervos組泥巖為局部蓋層或半?yún)^(qū)域性蓋層，古新統(tǒng)-中新統(tǒng)Carbonera組C8、C6、C4和C2段泥巖為局部蓋層或半?yún)^(qū)域性蓋層，中中新統(tǒng)Leon組厚層頁巖為區(qū)域性蓋層。Leon組頁巖厚度大、分布廣，該盆地已發(fā)現(xiàn)的油氣藏均位于Leon組之下。

Llanos盆地已證實有油氣發(fā)現(xiàn)的儲蓋組合主要有7套(圖5)。自下而上包括：①Une組砂巖(儲)-Gacheta組頁巖(蓋)；②Guadalupe組砂巖(儲)-Barco組泥巖(蓋)；③Los Cuervos組砂巖(儲)-Los Cuervos組泥巖(蓋)；④Mirador組砂巖(儲)-Carbonera組C8段泥巖(蓋)；⑤Carbonera組C7段砂巖(儲)-C6段泥巖(蓋)；⑥Carbonera組C5段砂巖(儲)-C4段泥巖(蓋)；⑦Carbonera組C3段砂巖(儲)-C2段泥巖(蓋)。

圖5　Llanos盆地地層、構造、沉積、油氣條件綜合柱狀圖Fig.5　Composite column of the formation-structure-deposit-petroleum conditions of Llanos Basin

3.4　圈閉特征

Llanos盆地圈閉類型在不同構造單元具有十分顯著的差異性(表1)。

盆地西部及中部受構造作用影響強烈區(qū)域，主要圈閉類型為構造圈閉，大多受到斷層作用控制(圖6-A)。盆地西部阿瑞-阿培地塊、山前逆掩推覆帶及阿普雷隆起，逆掩推覆構造廣泛發(fā)育，主要形成構造圈閉，圈閉規(guī)模大。盆地中部前淵及走滑斷裂帶，前期發(fā)育的正斷層在后期構造反轉，可形成斷層遮擋的構造圈閉或巖性-構造圈閉，圈閉類型和數(shù)量多但規(guī)模較小(圖6-B、C)。

圖6　Llanos盆地主要圈閉類型Fig.6　The mian trap types in Llanos Basin(A)斷層復雜化構造圈閉; (B)斷層遮擋型構造圈閉; (C)斷層遮擋型構造圈閉; (D)水動力圈閉

盆地東部構造作用逐漸減弱，沉積作用影響增大，水動力作用影響增強。主要發(fā)育巖性-構造圈閉、巖性圈閉、水動力圈閉等，圈閉類型多、數(shù)量較多、規(guī)模小(圖6-D)。

3.5　運聚特征

Gacheta組主力烴源巖成熟較晚，晚于圈閉的形成時間。油氣運聚特征具有遠距運移混源充注、斷砂立體持續(xù)輸導、近遠灶階梯式捕集成藏的特點。油氣通過運載層及斷層進行階梯式立體運移，在平面上自西向東充注圈閉，在垂向上則自下而上充注儲層，呈現(xiàn)出階梯式抬升特點。

遠距運移混源充注。Gacheta組主力烴源巖成熟度較高的部分位于盆地西部靠近山前帶，盆地西部上覆層的快速沉積使其迅速進入生油窗并持續(xù)排烴。而向東由于地層抬升，Gacheta組被逐漸剝蝕，故盆地烴源主要來自盆地西部，即Gacheta組的生烴灶位于盆地西部邊界及東科迪勒拉，盆內(nèi)離烴源灶較遠的油氣聚集具遠源運移的特點。

表1　Llanos盆地不同構造單元的圈閉類型特征Table 1　Trap types of different tectonic units in Llanos Basin

斷砂立體持續(xù)輸導。在油氣長期運移的過程中，輸導體系往往是兩種及以上類型的組合。Llanos盆內(nèi)的疏導體系有3類，斷層輸導體系、砂體-斷層輸導體系和砂體輸導體系。盆地西部由于東科迪勒拉造山運動影響強烈，發(fā)育大量斷層，斷層將烴源巖和儲集層連通，在斷層開啟期成為油氣垂向運移的通道，因此油氣運移以斷層輸導為主；在盆地中部和東部，斷層與側向連續(xù)性好的高孔滲河道砂體共同為油氣運移提供通道。

近遠灶階梯式捕集成藏。盆地油氣田產(chǎn)層位置自盆地西緣向盆地東部階梯式抬升，這種階梯式抬升使得在盆地不同的區(qū)域，油氣聚集的主要儲層呈現(xiàn)出自西向東儲蓋組合時代變新、埋深變淺的特點。盆地西部靠近生烴灶的油田，多以Une組、Guadalupe組、Barco組以及Mirador組為主要產(chǎn)層；盆地中部離生烴灶稍遠的油田，則以Mirador組和Carbonera組C7段為最主要的產(chǎn)層；盆地東部距生烴灶較遠的油田，受地層階梯式抬升的影響，主要產(chǎn)層為埋深較淺的Carbonera組C7段、C5段、C3段。

4油氣富集規(guī)律

Llanos盆地含油氣系統(tǒng)具有生儲蓋及圈閉形成早、而排烴時間晚的特點，有利于盆地內(nèi)油氣的聚集與保存。在油氣運移指向區(qū)，只要具備有效的圈閉條件，就有可能形成油氣藏。

圖7　Llanos盆地含油氣系統(tǒng)剖面圖Fig.7　Sectional view of the petroleum system in Llanos Basin

Llanos盆地油氣聚集規(guī)律可總結為：近灶優(yōu)先捕集形成中深層大中型構造油氣田，遠灶接替捕集形成淺層小型復合型油氣田。Llanos盆地油氣藏類型多、分布廣，目前除在斜坡無斷帶外，其他構造單元都發(fā)現(xiàn)了大量油氣田，油氣儲量豐富：西部3個山前構造單元油藏數(shù)量較少，但是儲量規(guī)模較大；中部及東部的油藏數(shù)量較多，但是儲量規(guī)模較小。在走滑斷裂帶東北部及斜坡正斷帶西北部，存在大型油氣藏富集帶，發(fā)現(xiàn)了大量油氣田(圖7)。盆地西部受安第斯構造運動影響，逆掩推覆構造大量發(fā)育，形成以深層的Une組、Guadalupe組、Mirador組為儲層，以斷層為遮擋的構造圈閉。在這些圈閉中，斷層所斷切的層位多，延伸的長度長，連系范圍廣，所形成的圈閉規(guī)模大，且圈閉離烴源灶較近，能最先捕集最為豐富的油氣，可形成大型油氣田，是構造圈閉的有利勘探目標區(qū)。對于盆地中部和東部，安第斯造山運動影響減弱，斷層規(guī)模和密度減小，埋深較淺的Carbonera組C7段、C5段、C3段為儲層的構造-巖性圈閉、巖性圈閉和水動力圈閉的規(guī)模也較小，圈閉距烴源灶較遠，捕集的油氣為盆地西部圈閉全充滿后的溢出部分，主要以小型油氣田為主。

5結 論

Llanos盆地在前寒武紀結晶基底之上，經(jīng)歷了古生代被動大陸邊緣、中生代弧后裂谷、新生代前陸盆地3個主要演化時期，盆地劃分為5個構造單元，即山前逆掩推覆帶、前淵、斜坡(斜坡走滑斷裂帶、斜坡正斷帶、斜坡無斷帶)、阿普雷隆起、阿瑞-阿培地塊。

Llanos盆地主力烴源巖是白堊系Gacheta組海相頁巖，白堊系Guadalupe組、古近系Mirador組和古近系—新近系Carbonera組是主要儲層。盆地內(nèi)有油氣發(fā)現(xiàn)的儲蓋組合有7套。

Llanos盆地圈閉類型在不同構造單元具有十分顯著的差異性，油氣運聚具有遠距運移混源充注、斷砂立體持續(xù)輸導、近遠灶階梯式捕集成藏的特點，油氣富集具有近灶優(yōu)先捕集形成中深層大中型構造油氣田、遠灶接替捕集形成淺層小型復合型油氣田的特點。

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[第一作者] 王鵬萬(1981-),男,碩士,工程師,主要從事石油地質綜合研究工作, E-mail：wangpw_hz@petrochina.com.cn。

Mesozoic-Cenozoic tectonic and sedimentary evolution and

petroleum geological features in Llanos Basin, South America

FENG Fang1, FU Heng2, SONG Liang3, ZHENG Li-hui1, WANG Xiao-jie1

1.InternationalPetroleumExploration&ProductionCorporationofSINOPEC,Beijing100083,China;

2.CollegeofEnergyResources,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;

3.CNPCInternational(Turkmenistan),Beijing100101,China

Abstract:Based on the tectonic and sedimentary evolution, hydrocarbon plays condition, trap characteristics and oil fields distribution, etc., the paper illustrates the geological features and hydrocarbon accumulation patterns in Llanos Basin, South America, and points out the exploration prospect areas. Llanos Basin is a composite basin after the Mesozoic back-arc rift and the Cenozoic foreland basining. The main source rock is the Cretaceous Gacheta shale. Several sets of reservoir rocks develop in Cretaceous, Paleogene and Neogene sandstones and seven reservoir-cap sets containing oil and gas are confirmed. The hydrocarbon migration and accumulation features are the long distance migration, the mixed-source charge, continuous the three-dimensional transporting of breaking sands, and the stepped catching integrated reservoirs of near and far hydrocarbon stoves. The traps close to the hydrocarbon stove have the priority of trapping to form medium-large structures fields in the medium deep formations. The traps far from the hydrocarbon stove succeed trapping and form small complex structures fields in shallow formations. A few but large scale overthrust structural traps develop in the west of the basin. They can form large fields. This area is a target area for exploring structural traps. In the center and the east of the basin, there develop lithologic-structural traps, lithologic traps and hydrodynamic traps. The traps have a high number and multiple types but small scales. They can only form small shallow oil and gas fields and become a target area for combination traps exploration.

Key words:Llanos Basin; foreland basin; tectonic and sedimentary evolution; petroleum geology; accumulation regularity

[基金項目]中國石油天然氣股份有限公司科技部項目(2012B-0504)。

[收稿日期]2015-02-05。

[文章編號]1671-9727(2015)05-0530-09

DOI:10.3969/j.issn.1671-9727.2015.05.03

[文獻標志碼][分類號] TE121.1 A