劉延莉，劉靜靜

1.中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院,北京 102206；2.中國石化 油田勘探開發(fā)事業(yè)部，北京 100020

0 背景

全球共發(fā)育被動大陸邊緣盆地約137個，主要分布于大西洋、印度洋、北冰洋、墨西哥灣和東地中海等地區(qū)。主要涉及巴西、美國、加拿大、塞內加爾、尼日利亞、安哥拉、莫桑比克和澳大利亞等40余個國家，盆地面積為4 876×104km2，其中水深>200 m的海上面積為3 319×104km2[1]。但是全球被動陸緣盆地油氣分布不均，大規(guī)模油氣發(fā)現(xiàn)集中在南大西洋中部盆地、東非魯午馬盆地和澳西北北卡那封盆地等(圖1、2)，有必要系統(tǒng)地分析不同地區(qū)被動陸緣盆地構造沉積演化特征，總結油氣差異聚集原因。筆者以南大西洋和印度洋典型的被動陸緣盆地油氣成藏條件為基礎，解剖被動陸緣盆地成藏條件，總結不同構造演化階段不同類型油氣藏成藏模式，對總結全球不同地區(qū)被動陸緣盆地油氣分布規(guī)律，理清勘探方向和勘探領域具有重要的指導意義，同時對中國西部疊合盆地被動陸緣期油氣勘探也具有借鑒意義。

圖1 南大西洋被動陸緣盆地分布圖Fig.1 Location of passive continental margin basins around South Atlantic Ocean

圖2 印度洋地區(qū)被動陸緣盆地分布圖Fig.2 Location of passive continental margin basins around Indian Ocean

1 被動陸緣盆地構造沉積特征

典型被動陸緣盆地主要由前裂谷、裂谷層序、坳陷層序(過渡層序)和漂移層序組成。

1.1 南大西洋被動陸緣盆地

南大西洋被動陸緣盆地經(jīng)歷3期構造演化，發(fā)育“裂谷層序”、“坳陷層序”和“漂移層序”。

裂谷期由南向北，隨著晚侏羅世—早白堊世岡瓦納大陸裂解，兩岸盆地主要發(fā)生裂谷作用。由于裂谷發(fā)育規(guī)模和形成時間存在差異，南大西洋西岸由南向北，裂谷規(guī)模由寬變窄、沉積厚度由厚變?。粬|岸由南向北，裂谷規(guī)模和沉積厚度逐漸增大。早白堊世裂谷階段發(fā)生的大規(guī)?；灼屏炎饔?，形成了大量壘-塹式構造，沉積河流-三角洲-湖泊地層，發(fā)育了湖相主力優(yōu)質烴源巖。河流三角洲碎屑巖和湖相碳酸鹽巖為優(yōu)質儲層奠定了基礎。

坳陷期(過渡期)主要發(fā)育于白堊系阿普特階，介于裂谷期和漂移期之間，是在裂谷終止、陸殼收縮塌陷和海底擴張開始時沉積的。早阿普特期南大西洋中段湖盆內形成南寬北窄、西深東淺的湖相碳酸鹽巖臺地。西側大坎波斯盆地(含桑托斯盆地、坎波斯盆地和圣埃斯皮里圖盆地)的構造高部位形成臺地相生物礁，兩翼發(fā)育碳酸鹽巖淺灘，隨著后期湖水變淺，礁灘由相對孤立逐漸發(fā)育成連片分布。大坎波斯盆地由南向北碳酸鹽巖臺地規(guī)模由大變小。而在南大西洋東側西非沿岸臺地規(guī)模小，從寬扎盆地到加蓬盆地，巖性則由碳酸鹽巖逐漸過渡到濱岸砂巖。中晚阿普特期由于南大西洋中段沃爾維斯海脊的阻隔，形成了南海北湖的古地理特征,發(fā)育薩布哈蒸發(fā)巖，向南至桑托斯盆地，向北延伸到杜阿拉盆地，形成統(tǒng)一的鹽層，其特征為南寬北窄，南厚北薄,該期鹽對下伏地層中油氣有很好的封蓋作用，同時又可影響上覆地層中各類圈閉的形成。坳陷期沉積背景的差異造成目前西側巴西海岸南段主要發(fā)育大型湖相碳酸鹽巖油氣藏，東側西非海岸主要發(fā)育三角洲-濱岸砂巖油氣藏(加蓬盆地)，碳酸鹽巖油氣規(guī)模相對較小(寬扎盆地)。

漂移期早漂移期(早白堊世)，發(fā)育淺海碳酸鹽巖臺地，隨著海平面上升，形成深海缺氧環(huán)境，發(fā)育黑色泥頁巖，局部形成深水濁流；晚漂移期(第三紀)，海平面升降和大陸抬升差異形成不同規(guī)模陸坡，大型河流攜帶大量碎屑物質入海，形成以淺海陸架三角洲為主的沉積體系[2-4](如尼日爾三角洲盆地)和以深水濁積扇為主的砂巖沉積體系(如下剛果-剛果扇盆地)。

南大西洋被動陸緣盆地自北向南可分為3段。①赤道段轉換型被動陸緣盆地，以科特迪瓦盆地為代表，主要發(fā)育早白堊世裂谷期地層和晚白堊世及其以上的漂移層系，特征為陸架窄，陸坡陡。②中段被動伸展型被動陸緣盆地，以桑托斯盆地、坎波斯盆地、寬扎盆地、下剛果-剛果扇盆地以及加蓬盆地等為代表，發(fā)育3層結構，主要包括早白堊世紐康姆期至巴雷姆期鹽下裂谷期陸相地層、早白堊世阿普特期坳陷期鹽層和阿爾布期之后漂移期海相地層。③南段火山巖發(fā)育主動伸展型被動陸緣盆地，以西南非海岸盆地和佩羅塔斯盆地為代表，裂谷期火山活動劇烈，發(fā)育由大量溢流相玄武巖和凝灰?guī)r組成的厚層巖漿，形成向海傾斜反射體(SDR)，裂陷沉積規(guī)模較小。

1.2 印度洋被動陸緣盆地

印度洋被動陸緣盆地主要由克拉通陸內裂谷、裂谷層序和漂移層序組成。

印度洋地區(qū)裂谷發(fā)育時間早于南大西洋，造成其被動陸緣盆地主要構造演化階段發(fā)育時期早于南大西洋，該地區(qū)坳陷期并不發(fā)育，澳西北陸架發(fā)育克拉通陸內裂谷階段，為油氣賦存提供了較好的基礎。裂谷期和漂移期層序廣泛發(fā)育。

克拉通陸內裂谷期主要發(fā)育于澳西北陸架，克拉通內演化階段發(fā)育于古生代—三疊紀，總體表現(xiàn)為多期的斷陷-坳陷旋回，三疊世大規(guī)模發(fā)育的河流-三角洲沉積體系為該階段提供了較好的烴源巖和儲層基礎。

裂谷期發(fā)育于整個東非海岸、澳大利亞西北陸架的被動陸緣盆地。不同地區(qū)進入裂谷階段的時間存在差異，整體為東非最早、澳西北陸架次之、印度西緣最晚。東非海岸盆地裂谷期發(fā)育于中三疊世—早侏羅世；澳西北緣裂谷期發(fā)育于早侏羅世—早白堊世早期；印度西緣進入邊緣裂谷期的時間最晚，為古新世—始新世早期。該階段斷裂活躍，形成了水體不暢的地塹，地塹內沉積傾油型烴源巖，同時該階段的大量碎屑巖也是目前主要儲層的物質基礎。

漂移期與南大西洋類似，開放海沉積環(huán)境，富有機質海相泥頁巖和深水濁積扇是這一階段的沉積主體。根據(jù)大洋拉開規(guī)模和大型水系發(fā)育差異，漂移期可以分為早期和晚期，漂移早期(晚白堊世)以淺海-深海沉積為主。漂移晚期(第三紀)為開放海，有大規(guī)模水系注入。

2 含油氣系統(tǒng)

根據(jù)烴源巖發(fā)育特征，結合構造發(fā)育階段，被動陸緣盆地整體上可以分為克拉通陸內裂谷期含油氣系統(tǒng)，裂陷期含油氣系統(tǒng)，漂移早期含油氣系統(tǒng)和漂移晚期含油氣系統(tǒng)。

2.1 南大西洋被動陸緣盆地

南大西洋被動陸緣盆地發(fā)育裂陷期(裂谷-坳陷期)含油氣系統(tǒng)、漂移早期含油氣系統(tǒng)和漂移晚期含油氣系統(tǒng)。

在南、中和赤道段盆地表現(xiàn)不一，整體南段盆地演化階段比中段和赤道段盆地早，造成其含油氣系統(tǒng)形成時間南早北晚。

2.1.1 裂陷期(裂谷-坳陷期)含油氣系統(tǒng)

主要發(fā)育于裂谷和坳陷期，廣泛分布于南大西洋東岸的加蓬盆地、下剛果-剛果扇盆地、寬扎盆地，以及南大西洋西岸的桑托斯盆地、坎波斯盆地和圣埃斯皮里圖盆地。

烴源巖發(fā)育于裂谷期和坳陷期，裂谷作用在現(xiàn)今西非大陸邊緣形成了一系列地塹、半地塹湖盆，沉積了有機質豐度高、類型好的暗色頁巖，這為該期烴源巖提供了物質基礎。烴源巖的分布范圍受裂陷規(guī)模控制(圖3)。

儲層包括裂陷期和漂移期多套儲層。裂陷期碎屑巖和碳酸鹽巖儲集層均有發(fā)育，分布范圍不同，碎屑巖在西非側分布較廣，物性好，主要分布于加蓬盆地和寬扎盆地；碳酸鹽巖發(fā)育于南美一側，目前主要發(fā)現(xiàn)于坎波斯盆地和桑托斯盆地。漂移期儲層包括早期臺地相碳酸鹽巖和晚期濁積砂巖。

南大西洋赤道段、中段和南段盆地含油氣系統(tǒng)形成時間各異。赤道段盆地(科特迪瓦盆地)裂谷期湖相烴源巖，在坎潘階生油， 始新世進入生氣窗[5]，油氣沿砂質層段橫向運移或通過斷裂向上運移到裂陷至被動陸緣期碎屑巖儲層。中段盆地該套烴源巖一般在阿爾布期達到生烴高峰，生成的油氣通過斷層和不整合面運移至下白堊統(tǒng)碎屑巖和碳酸鹽巖兩類儲層，最終形成斷塊砂巖油藏、基底高控制的碳酸鹽巖油藏，以及濁積砂巖油藏。南段盆地裂谷期烴源巖推測已進入成熟-過成熟階段。

2.1.2 漂移早期含油氣系統(tǒng)

發(fā)育于漂移早期，目前主要分布在赤道段和中段被動陸緣盆地。

烴源巖賽諾曼—土侖階發(fā)育海相泥頁巖，形成以Ⅰ～Ⅱ型有機質為主的高品質烴源巖，生烴潛力為西非側優(yōu)于南美側，北段盆地優(yōu)于南段盆地[5]。熱演化程度是制約該套烴源巖有效性的關鍵(圖3)。

儲層主要漂移期碎屑巖和碳酸鹽巖儲層。

該套含油氣系統(tǒng)烴源巖在晚白堊世坎潘期至第三紀烴源巖進入生烴窗[6-7]，油氣通過斷層或者鹽邊等通道運移至白堊系—第三系砂巖。早漂移期沉積的臺地相碳酸鹽巖和晚漂移期沉積的濁積巖及三角洲砂巖都是很好的儲層，如加蓬盆地Anguille組濁積砂、下剛果—剛果扇盆地第三系濁積扇。濁積體的展布主要取決于古河流的發(fā)育及陸架、陸坡的坡度。上覆地層厚度控制下的成熟烴源巖和有效砂體圈閉是勘探的關鍵因素。

圖3 南大西洋主要被動陸緣盆地演化階段與源儲配置對比圖Fig.3 Comparison of evolution and source-reservoir configuration of key passive continental margin basins around South Atlantic Ocean

2.1.3 漂移晚期含油氣系統(tǒng)

該含油氣系統(tǒng)目前主要在尼日爾三角洲盆地，伴隨三角洲進積入海，三角洲前緣泥巖為主要烴源巖[6-7]，多期疊置，古新世開始生烴，現(xiàn)今仍活躍。溝通烴源巖和儲層的斷裂體系以及橫向連通性較好的砂體為油氣運移提供了良好的運移通道，廣泛發(fā)育的同沉積同生斷裂以及斜坡區(qū)的重力滑脫擠壓形成了盆地的圈閉和保存條件。

2.2 印度洋被動陸緣盆地

印度洋被動陸緣盆地發(fā)育克拉通陸內裂谷期含油氣系統(tǒng)、裂谷期含油氣系統(tǒng)和漂移期含油氣系統(tǒng)。

2.2.1 克拉通陸內裂谷期含油氣系統(tǒng)

該含油氣系統(tǒng)主要分布于澳大利亞西北陸架。

烴源巖三疊系發(fā)育克拉通陸內裂谷，三角洲平原環(huán)境下沉積富有機質暗色泥巖和煤層為烴源巖提供了物質基礎[7]，受陸源有機質控制，主要為氣源巖。具體包括澳大利亞北卡那封盆地下三疊統(tǒng)Locker組頁巖和上三疊統(tǒng)Mungaroo組三角洲相和海相泥頁巖(圖4)。

儲層克拉通陸內裂谷和裂陷期儲層包括三疊世至早白堊世的多套儲集層(圖4)。

該含油氣系統(tǒng)的烴源巖早侏羅世開始生烴，早白堊世進入生油高峰，中新世進入生氣高峰，通過斷層或者不整合運移至早白堊世地層。頂部海相頁巖構成了區(qū)域蓋層。

2.2.2 裂谷期含油氣系統(tǒng)

該含油氣系統(tǒng)在印度洋被動陸緣盆地廣泛發(fā)育。裂谷期烴源巖生成的油氣通過運移通道向裂谷期儲層和漂移期儲層運移并聚集。

東非、澳大利亞和印度板塊由于裂谷發(fā)育時間不同，含油氣系統(tǒng)形成時間有差異。東非海岸被動陸緣烴源巖主要為中下侏羅統(tǒng)湖相頁巖-局限海相頁巖(圖4)，目前多處于生氣階段。通過斷層或者砂體運移至構造高部位構造圈閉中。澳西北陸架地區(qū)被動陸緣烴源巖主要為侏羅系—下白堊統(tǒng)三角洲泥巖[8]，在裂谷期封閉缺氧環(huán)境下可形成油源巖，相對開放環(huán)境可形成氣源巖，基本在早白堊世晚期—第三紀生油；在晚新近紀—全新世為生氣高峰。油氣通過斷層或砂體運移至侏羅系—白堊系碎屑巖構造圈閉。印度西海岸烴源巖主要為古新世—早始新世泥巖及含煤層系。生油高峰在晚始新世—漸新世，油氣聚集于與基底高有關的構造圈閉、構造巖性圈閉。

2.2.3 漂移期含油氣系統(tǒng)

主要分布于印度東海岸克里希納盆地，受大物源影響，上古新世至漸新世氣源巖在晚漸新世至早中新世成熟，油氣富集于古近系三角州-前海-深海砂巖儲層。

3 成藏模式

根據(jù)南大西洋和印度洋地區(qū)油氣成藏規(guī)律和油氣發(fā)育特征，總結出10類成藏模式(表1)，為方便表述，裂陷期在南大西洋地區(qū)指裂谷-坳陷期；在印度洋地區(qū)由于坳陷期并不發(fā)育，主要指裂谷期。

表1 被動陸緣成藏模式總結

①克拉通陸內裂谷源-克拉通陸內裂谷/裂陷期古生新儲成藏模式

發(fā)育于澳大利亞西北陸架，三疊系源巖供烴、斷層及側向疏導，油氣主要聚集在同期或上覆碎屑巖儲層，三角洲相帶控烴,陸源烴源巖主要伴隨三角洲沉積體系由陸向海推進，不同相帶生烴能力不同，遠端三角洲平原中-薄層分支流水道砂巖與碳質泥巖、薄煤層頻繁互層，生烴能力最強(圖5)； 三角洲前緣至更深水地區(qū)陸源有機質含量降低，生烴潛力降低[6],其烴源巖分布范圍將決定后期油氣田的分布[6,8-9]。

圖5 北卡那封盆地成藏模式Fig.5 Petroleum accumulation models of North Carnarvon Basin

②裂陷期源-裂陷早期火成巖新生古儲成藏模式

裂陷湖相烴源巖生成的油氣通過斷層、流體勢等運移至裂陷早期的儲集空間較好的火山巖，在古構造高地聚集成藏，裂谷期-坳陷期厚層泥巖是主要蓋層[10-11]，屬于新生古儲成藏模式。目前在坎波斯盆地Pao de Acucar油田已發(fā)現(xiàn)此類油氣藏 (圖6)。

圖6 南大西洋被動陸緣盆地主要油氣成藏模式Fig.6 Petroleum accumulation models for passive continental margin basins around South Atlantic Ocean

這類成藏模式的主控因素為“裂陷控烴、古構造高控圈閉”，裂陷期坳陷決定了該階段湖相烴源巖的分布范圍，古構造高地及上覆的高物性火山巖決定了油氣的分布。

③裂陷期源-裂陷期砂巖古生新儲成藏模式

裂陷期烴源巖生成的油氣運移至裂陷早期碎屑巖或者裂后坳陷期碎屑巖儲層，在古基底高或者斷壘高地聚集成藏。坳陷期頂部鹽巖為主要蓋層[11-13]。

屬于自生自儲或古生新儲油氣藏。在下剛果、加蓬、澳大利亞西北陸架等盆地，此類油氣藏廣泛存在(圖6)。

成藏模式的主控因素為“古構造高控圈閉，高品質砂體控制油氣”，在烴源巖發(fā)育的基礎上，坳陷期高品質砂巖及古構造高地控制了油氣分布，上覆鹽層成為優(yōu)質蓋層。

④裂陷期源-裂陷期鹽下礁灘型碳酸鹽巖古生新儲成藏模式

裂陷期烴源巖生成的油氣運移至裂谷早期孤立基底構造高或緩坡臺地型碳酸鹽巖儲層，在古基底構造高或者臺地的高部位或斜坡部位聚集成藏。裂陷期頂部鹽巖為主要蓋層[11,13-15]，屬于自生自儲或者古生新儲油氣藏。根據(jù)碳酸鹽巖生長環(huán)境和碳酸鹽油氣藏分布形態(tài)，又可分為基底構造高控制的點礁碳酸鹽巖油氣藏、臺地內高部位等寬緩礁灘型碳酸鹽巖油氣藏，在巴西桑托斯和坎波斯等盆地，此類油氣藏廣泛存在(圖5)。

成藏模式的主控因素為“構造高部位高品質碳酸鹽巖控制油氣”，坳陷決定了湖相烴源巖的分布范圍，裂陷期的碳酸鹽巖控制油氣分布。上覆鹽為優(yōu)質蓋層，有利于油氣聚集保存。

⑤裂陷期源-漂移早期鹽上濱岸/臺地型碳酸鹽巖古生新儲成藏模式

油氣藏主要分布在西非下白堊統(tǒng)Albain階，裂谷期烴源巖供烴，通過斷層、鹽窗聚集至鹽筏區(qū)碳酸鹽巖儲層，構造圈閉賦存，致密層封蓋，屬于古生新儲油氣藏(圖6)。

成藏模式的主控因素為鹽筏構造和鹽窗發(fā)育以及優(yōu)質碳酸鹽巖儲層。鹽窗的發(fā)育為下伏裂谷期烴源巖向上運移提供了通道，鹽筏區(qū)構造為圈閉聚集提供場所[3-11]，優(yōu)質碳酸鹽儲層是油氣聚集成藏的保證。

⑥裂陷期源-漂移期濁積砂巖古生新儲成藏模式

在巴西和東非海岸盆地發(fā)育，主要是裂谷期湖相烴源巖通過斷層或鹽窗向上運移至海相濁積砂巖，形成構造巖性圈閉，海相泥巖或頂部鹽蓬為蓋層[13-15]，屬于古生新儲油氣藏類型(圖6)。

成藏主控因素為裂谷期湖相烴源巖供烴的油氣藏，鹽窗和斷穿鹽層的斷層控制了運移通道，早漂移期高品質大規(guī)模濁積砂巖控制了油氣藏。

⑦漂移早期源-漂移期陡坡濁積砂巖古生新儲成藏模式

赤道段轉換型被動陸緣受控于轉換斷層影響，具有“窄”陸棚“陡”陸坡特征，發(fā)育陡坡下的坡底扇[11-15]。在漂移期可形成較為典型的陡坡型濁積砂巖成藏模式，晚白堊世海相烴源巖生成的油氣運移至陡坡下裙邊狀濁積砂體聚集成藏(圖6)。

⑧漂移早期源-漂移期緩坡濁積砂巖古生新儲/自生自儲成藏模式

主要分布于大西洋中段盆地。這類地區(qū)在漂移期整體上屬于寬緩陸架(陸架寬度40～90 km，陸坡坡度3°～8°)，濁積砂體發(fā)育規(guī)模受控于物源大小，分布范圍較廣。在西非一側主要為早漂移期海相烴源巖生成的油氣運移至濁積砂巖等構造巖性圈閉，屬于古生新儲油氣藏類型(圖6)。

成藏主控因素為早漂移期海相烴源巖供烴，有效烴源巖及與鹽相關的濁積砂巖控制了油氣分布。

⑨漂移早期源-漂移期大型濁積扇砂巖古生新儲成藏模式

主要發(fā)育剛果扇盆地[7-8,14-15]，早漂移期晚白堊世—第三紀海相烴源巖生成的油氣，通過鹽邊或斷層向在多級古地形控制下的濁積砂體供烴，形成構造巖性圈閉(圖6)。

成藏主控因素為有效烴源巖和大物源控制下的濁積砂。

⑩漂移期源-漂移期大型三角洲/前三角洲遠端濁積砂巖古生新儲成藏模式

主要分布于尼日爾三角洲盆地，晚白堊世—第三紀三角洲前緣泥頁巖生成的油氣通過斷裂和泥底辟在三角洲平原-前三角洲濁積砂巖聚集成藏[6,14-15]。根據(jù)泥底劈的構造形態(tài)和應力性質，可形成滾動背斜、斷背斜、泥頂部的塌頂構造和底劈背斜等構造圈閉，在深水前三角洲以外地區(qū)可形成遠端濁積砂巖油氣藏(圖6)。

4 結論

(1)被動陸緣盆地發(fā)育3層結構。南大西洋被動陸緣盆地裂谷期、坳陷期和漂移期地層。印度洋被動陸緣盆地演化階段復雜，主要發(fā)育克拉通陸內裂谷期、裂谷期和漂移期地層。

(2)被動陸緣盆地主要發(fā)育3期含油氣系統(tǒng)。南大西洋發(fā)育裂陷期(裂谷-坳陷期)含油氣系統(tǒng)，漂移早期含油氣系統(tǒng)和漂移晚期含油氣系統(tǒng)。印度洋地區(qū)發(fā)育克拉通陸內裂谷期含油氣系統(tǒng)，裂谷期含油氣系統(tǒng)和漂移期含油氣系統(tǒng)。

(3)根據(jù)南大西洋被動陸緣盆地和印度洋被動陸緣盆地成藏類型，可以歸納為10類油氣成藏模式，其成藏受構造沉積特征影響，主控因素各有差異。