王玉華,毛鳳軍,王芝堯,劉 邦,呂明勝,3,鄭鳳云,陳忠民

(1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院 北京 100083；2.中國(guó)石油大港油田公司 天津 300280；3.中國(guó)石油天然氣勘探開發(fā)公司 北京 100034)

“裂谷”概念是GREGERY研究地塹時(shí)提出的[1]。SENGOR等和KHAIN按裂谷成因?qū)⑵浞譃橹鲃?dòng)和被動(dòng)兩種類型[2-3]。中、西非裂谷系屬于典型的被動(dòng)裂谷盆地群是中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司最早、最重要的海外勘探區(qū)塊。經(jīng)過20余年的勘探實(shí)踐，對(duì)其認(rèn)識(shí)逐漸加深。尼日爾的Termit盆地、乍得的Bongor、Doba、Doseo盆地、以及蘇丹的Muglad、Melut盆地等，均具有共同的構(gòu)造特征和成藏規(guī)律[4-7]。本文以尼日爾Termit盆地為例，分析總結(jié)其構(gòu)造演化和構(gòu)造特征，進(jìn)一步探討被動(dòng)裂谷盆地構(gòu)造對(duì)成藏的控制作用。

1 區(qū)域構(gòu)造背景及構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/h2>

Termit盆地屬西非裂谷系北延部分，是發(fā)育于前寒武系變質(zhì)巖基底(基底巖性為片麻巖)上的中、新生代裂谷盆地，位于尼日爾東南部，向南延伸至乍得北部(在乍得境內(nèi)稱Lake Chad盆地)(圖1)。

圖1 Termit盆地區(qū)域構(gòu)造位置

盆地呈NW-SE向長(zhǎng)條形展布，南北長(zhǎng)約300 km，面積約為3×104km2。鉆井揭示地層自上而下為第四系、新近系、古近系(Sokor2段、Sokor1段)、上白堊統(tǒng)(Donga組、Yogou組、Madama組)和下白堊統(tǒng)(K1組)。第四系主要為黏土、粉砂巖、細(xì)砂巖及礫石層，表層為約10 m厚的沙漠覆蓋。新近系為河流相沉積，巖性以砂巖為主，偶見雜色軟黏土。古近系以湖相沉積為主，巖性為砂泥巖互層。上白堊統(tǒng)下部為海相泥巖沉積，上部為陸相砂巖沉積。下白堊統(tǒng)為湖相沉積，巖性為含硅質(zhì)、高嶺石及石英質(zhì)的砂巖、粉砂巖與泥巖互層[8](圖2)。

根據(jù)區(qū)域大斷層的展布和盆地結(jié)構(gòu)，Termit盆地可劃分為8個(gè)主要構(gòu)造單元：兩個(gè)凹陷分別為北部的Dinga凹陷和南部的Moul凹陷，兩個(gè)凸起分別為北部的Soudana凸起和中部的Fana低凸起，西側(cè)斷階帶分為北部的Dinga斷階和南部的Yogou斷階，東側(cè)的斜坡帶分為北部的Araga斜坡和南部的Trakes斜坡(圖3、4、5)。

圖2 Termit盆地沉積地層柱狀圖

圖3 Termit盆地上白堊統(tǒng)Yogou組和古近系

Sokor1組沉積末期構(gòu)造格局

2 構(gòu)造特征

Termit盆地已采集大量的地震資料，完鉆近百口探井。可以進(jìn)行精細(xì)的地震解釋，開展構(gòu)造建模和斷層研究，從而較好地展示該盆地的構(gòu)造特征。

2.1 斷層展布

Termit盆地普遍發(fā)育正斷層，有正斷層200余條，斷層總體呈NW-SE和近N-S向的兩組斷層。前者為早白堊世形成且古近紀(jì)繼承性活動(dòng)的控凹斷層；后者為古近紀(jì)形成的一系列后期斷層。兩組不同走向的斷層組成了斷裂系統(tǒng)的基本格架，使得整個(gè)盆地構(gòu)造具有“南北分塊，東西分帶”的特征。從南到北凹凸相間，從西到東分別發(fā)育斷階帶、凹陷帶和斜坡帶(圖6)。

圖4 Termit盆地北部東西向地質(zhì)剖面

圖5 Termit盆地南部東西向地質(zhì)剖面

圖6 Termit盆地構(gòu)造單元及斷裂綱要

2.2構(gòu)造樣式

構(gòu)造樣式指同一期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、同一應(yīng)力環(huán)境下所產(chǎn)生的構(gòu)造變形組合。它們應(yīng)具有相似或相同的構(gòu)造特征和變形機(jī)理[9]。不同斷層組合特征可劃分出不同構(gòu)造樣式，從而形成各種圈閉類型[10]。

Termit盆地?cái)鄬咏M合剖面上主要有地壘、地塹、同向斷階、反向斷階、“Y”字型5種樣式(圖4、5)，地塹和“Y”字型，全區(qū)發(fā)育。Fana低凸起以地壘為主，斷階帶以反向斷塊為主，斜坡帶以地塹為主。

斷層組合平面上主要有平行、雁列、斜交3種樣式。平行式主要出現(xiàn)在晚期斷層發(fā)育區(qū)域，F(xiàn)ana低凸起和Moul凹陷分布明顯。雁列式斷層全區(qū)發(fā)育，在Dinga斷階、Yogou斷階和Araga斜坡尤其發(fā)育。Trakes斜坡發(fā)育斜交式斷層。

圈閉類型主要發(fā)育有反向斷塊、斷壘、順向斷塊、背斜4種類型。反向斷塊為主，主要儲(chǔ)集層(Sokor1段砂泥互層)與下降盤的低速泥巖(Sokor2段砂泥)對(duì)接，側(cè)向封擋條件優(yōu)越，利于油氣保存。

在張應(yīng)力作用下，由于裂陷盆地中正斷層的伸展位移而發(fā)生的調(diào)節(jié)性變形，稱為構(gòu)造調(diào)節(jié)帶或構(gòu)造變換帶[11]。Termit盆地發(fā)育兩種典型的變換構(gòu)造樣式，即變換型斷階和變換型地塹(圖7)。

圖7 Termit盆地變換構(gòu)造模式

變換型斷階由多個(gè)具有位移傳遞性質(zhì)的斷層帶組成，各斷層帶的斷層具有相同的發(fā)育歷史，斷層平面上表現(xiàn)為雁列式，剖面上平行式，組合成斷裂帶內(nèi)斷階。斷裂帶間各斷層也組合成斷階，稱斷裂帶間斷階。Termit盆地的Dinga斷階和Yogou斷階表現(xiàn)為變換型斷階帶。變換型地塹由至少兩個(gè)斷裂帶組成，斷裂帶內(nèi)部發(fā)育斷裂帶內(nèi)斷階，斷裂帶間由于主斷裂帶各斷層傾向相反，組合成地塹，稱為變換型地塹。Araga斜坡和Fana低凸起都表現(xiàn)為變換型地塹(圖8)。

圖8 Termit盆地Sokor1頂面構(gòu)造及油藏分布

2.3 構(gòu)造演化

Termit盆地構(gòu)造演化分為白堊紀(jì)的裂谷Ⅰ幕及其后的拗陷階段、古近紀(jì)-新近紀(jì)的裂谷Ⅱ幕及其后的拗陷階段(圖2)。

裂谷Ⅰ幕(早白堊紀(jì)K1)在侏羅紀(jì)穩(wěn)定陸相沉積后進(jìn)入第一次大規(guī)模斷陷階段，區(qū)域伸展應(yīng)力方向與非洲-阿拉伯板塊內(nèi)部伸展方向一致，為NE-SW向，形成了NW-SE走向的Termit斷陷盆地及盆地內(nèi)一系列的地塹和半地塹。斷裂活動(dòng)北強(qiáng)南弱，西強(qiáng)東弱。北部的Dinga凹陷沉降最厚，明顯大于南部的Moul凹陷。凹陷西側(cè)為斷階帶，東側(cè)為較緩斜坡帶，東西向半地塹特征明顯(圖3、4、5)。晚白堊紀(jì)斷拗轉(zhuǎn)換期受區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，開始海侵，隨著區(qū)域中生界坳陷型盆地結(jié)構(gòu)形成，海侵范圍擴(kuò)大，Yogou組繼承性沉積了一套濱淺海相泥巖地層，厚度介于300～1 600 m。晚白堊紀(jì)末為拗陷階段末期，伴隨著海水退卻，沉積了分布廣泛的Madama組辮狀河厚砂巖地層，厚度介于300～1 000 m。

裂谷Ⅱ幕(古近紀(jì)Sokor)出現(xiàn)了一期新的裂陷活動(dòng)，開始形成新生代斷陷型盆地結(jié)構(gòu)，疊加于白堊紀(jì)晚期坳陷型盆地結(jié)構(gòu)之上。區(qū)域伸展應(yīng)力方向隨著非洲-阿拉伯板塊與歐亞板塊碰撞，右旋扭動(dòng)，經(jīng)歷了由白堊紀(jì)正向伸展向古近紀(jì)斜向伸展的轉(zhuǎn)變，由NE-SW向變?yōu)榻麰W向。在盆地邊緣和Dinga斷階帶，早期大斷層繼承性活動(dòng)，且派生出走向一致但傾向相反的后期斷層。在盆地內(nèi)部，近SN向后期斷層大量形成，與早期NW-SE向斷層存在一定的夾角，組合成一系列反向斷塊圈閉。這一時(shí)期，Dinga凹陷西側(cè)斷階帶斷距繼續(xù)加大；東側(cè)斜坡帶之上形成了Araga斜坡地塹帶。南北兩個(gè)凹陷之間的Fana低凸起繼續(xù)隆升，上部發(fā)育復(fù)雜地塹帶，形成“上拗下隆”的構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶。Dinga凹陷東斜坡坡度變陡，盆地沉降中心西移至斷階帶附近(圖3、4)；Moul凹陷東斜坡坡度變化不大，盆地沉降中心沒有變化(圖3、5)。古近紀(jì)晚期(Sokor2)，裂谷深陷期湖相泥巖廣泛分布，厚度介于200～1 000 m。

3 構(gòu)造對(duì)成藏的控制作用

通過構(gòu)造演化了解構(gòu)造發(fā)育史，全面把握盆地構(gòu)造特征，為分析構(gòu)造對(duì)成藏的控制作用打下基礎(chǔ)，從而進(jìn)一步確定盆地的主凹陷、主要成藏組合、油氣富集帶以及含油層系在空間上分布的具體位置。

兩期裂谷疊置的構(gòu)造演化特征決定了上部成藏組合是最主要的成藏組合。構(gòu)造演化表明，Termit盆地早白堊世-晚白堊世-古近紀(jì)經(jīng)歷了“裂谷-拗陷-裂谷-拗陷”的構(gòu)造演化及“陸相-海相-陸相”的沉積演化。早白堊世(K1)和古近紀(jì)(Sokor)兩期裂谷疊置，張性應(yīng)力場(chǎng)使得正斷層非常發(fā)育，形成大量反向斷塊圈閉，反向斷塊是盆地最典型的圈閉樣式。晚白堊世中期(Yogou)拗陷期大規(guī)模海侵，烴源巖廣泛分布。古近紀(jì)晚期的Sokor2拗陷期泥巖發(fā)育，形成良好的區(qū)域蓋層，覆蓋于古近紀(jì)早期的Sokor1湖相砂泥巖互層之上，形成了跨世代的下生上儲(chǔ)的上部成藏組合。該成藏組合內(nèi)反向斷塊的Sokor1儲(chǔ)集層與下降盤的Sokor2砂泥對(duì)接，側(cè)向封擋條件優(yōu)越，利于油氣保存。因此，上部成藏組合是盆地主要的成藏組合。截至目前，該套組合發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)儲(chǔ)量占整個(gè)盆地發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量的85%以上。

凹陷的發(fā)育程度決定了油氣分布的富集程度。凹陷越發(fā)育，烴源巖的分布范圍越廣，品質(zhì)越好，且斷裂越發(fā)育，油氣運(yùn)移越便捷，斷裂帶內(nèi)油氣越富集。Termit盆地北部主凹陷Dinga凹陷地層沉積厚，烴源巖非常發(fā)育，斷距大(300～1 000 m)，溝通油源能力強(qiáng)。其短軸方向東西兩側(cè)的Fana低凸起和Dinga斷階勘探成功率非常高，分別93%和83%，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)儲(chǔ)量合計(jì)占整個(gè)盆地的80%。

區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律決定了油氣富集帶分布的具體位置。區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)分布決定了盆地和凹陷的走向。Dinga凹陷的走向與Termit盆地走向一致，為NW-SE向，垂直于主區(qū)域張應(yīng)力方向。在凹陷短軸方向東西兩側(cè)油氣特別富集，但長(zhǎng)軸方向北端由于靠近盆地邊緣，遠(yuǎn)離生烴中心，完鉆7口探井均無勘探發(fā)現(xiàn)。由于受到區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)分布差異的影響，Dinga凹陷東西兩側(cè)斷裂發(fā)育程度不同，導(dǎo)致油氣分布差別也較大。凹陷西側(cè)Dinga斷階斷距大，斷裂密集，油氣沿?cái)嗔汛瓜蜻\(yùn)移為主，致使油氣緊鄰凹陷中心富集。凹陷東側(cè)Araga斜坡和Fana低凸起斷層斷距相對(duì)變小，斷裂稀疏，東西向分布范圍較寬，油氣沿Madama組厚砂巖側(cè)向運(yùn)移和沿?cái)嗔汛瓜蜻\(yùn)移同時(shí)進(jìn)行，致使油氣分布范圍較廣。

斷裂展布除了控制油氣平面分布外，對(duì)縱向含油層系的分布也具有控制作用。在Termit盆地，南北向主、次凹陷的含油層系明顯不同。北部Dinga凹陷斷距大，溝通油源能力強(qiáng)，上白堊統(tǒng)Yogou組油氣容易垂向運(yùn)移至古近系Sokor組儲(chǔ)層，含油層系以Sokor組為主。而南部Moul凹陷斷距小，溝通油源能力弱，上白堊統(tǒng)Yogou組油氣不易垂向運(yùn)移至古近系Sokor組儲(chǔ)層，僅從Yogou組中下部油源運(yùn)移至Yogou組上部砂泥互層內(nèi)，含油層系以Yogou組上部?jī)?chǔ)層為主。

古構(gòu)造背景下的變換型構(gòu)造是油氣富集帶。Araga斜坡和Fana低凸起是典型的變換型地塹，經(jīng)歷白堊紀(jì)、古近紀(jì)構(gòu)造演化和地層沉積，形成“上坳下隆”的變換型地塹構(gòu)造，有利于裂谷盆地反向斷塊圈閉油氣聚集。Dinga斷階和Yogou斷階是典型的變換型斷階，緊鄰盆地西南部長(zhǎng)期繼承性發(fā)育的古隆起構(gòu)造，白堊系油氣通過同沉積斷層運(yùn)移至古近系油藏，形成多個(gè)高產(chǎn)油藏。目前，這四個(gè)變換型構(gòu)造單元發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)儲(chǔ)量占整個(gè)盆地儲(chǔ)量的97%以上(圖8)。

4 結(jié)論

(1)Termit盆地構(gòu)造具有“南北分塊，東西分帶”的特征，長(zhǎng)軸方向凹凸相間，不斷轉(zhuǎn)換，短軸方向呈半地塹構(gòu)造形態(tài)，從西到東分別為斷階帶、凹陷帶和斜坡帶。

(2)Termit盆地構(gòu)造經(jīng)歷了白堊紀(jì)和古近紀(jì)兩次裂谷演化，兩期裂谷疊置的構(gòu)造演化特征決定了上部成藏組合是最主要的成藏組合，凹陷的發(fā)育程度決定了油氣分布的富集程度，斷裂的空間展布規(guī)律控制了油氣空間展布規(guī)律，古構(gòu)造背景下的變換型構(gòu)造是油氣主要富集場(chǎng)所。