下剛果盆地北部碳酸鹽巖層序地層分析

程 濤，陶維祥，于 水，郝立華，范洪耀

(中海油研究總院，北京 100027)

下剛果盆地北部碳酸鹽巖層序地層分析

程 濤，陶維祥，于 水，郝立華，范洪耀

(中海油研究總院，北京 100027)

以層序地層學理論為基礎，利用地震及鉆井資料，對西非剛果(布)海上下剛果盆地北部海域白堊系Lower Sendji組海相碳酸鹽巖層系進行層序地層與沉積儲層精細研究。研究認為，Lower Sendji組時期，研究區發育淺海碳酸鹽巖緩坡臺地混合沉積體系，該體系以顆粒灰巖的顆粒灘微相沉積為主。自下向上將Lower Sendji組劃分為SQ1～SQ4共4個三級層序。下伏鹽巖與碳酸鹽巖鹽筏塊體發生重力滑動，造成局部地勢微弱起伏，同時控制其上碳酸鹽巖儲層的發育和展布。

層序地層;碳酸鹽巖;沉積儲層;緩坡臺地;鹽巖滑動;下剛果盆地

引 言

西非海上下剛果盆地為一典型被動大陸邊緣含鹽盆地，于20世紀60年代開始海洋石油勘探，具有巨大的油氣勘探潛力［1－3］，本文圍繞白堊系海相碳酸鹽巖，開展層序地層研究，豐富在鹽巖控制下的碳酸鹽巖沉積理論，為研究區油氣進一步勘探提供參考。

1 區域地質概況

從晚侏羅世岡瓦納古陸分裂時期至今，下剛果盆地構造演化經歷了前裂谷期、裂谷期、過渡期和漂移期4個時期［2］。早白堊世Albian階至今處于漂移期;Albian時期，持續的海相碳酸鹽沉積開始占據主導地位;之后地殼進一步拉伸，盆地進入海相沉積環境。由于早白堊系Aptian階蒸發鹽巖沉積的存在，上覆碳酸鹽巖地層沿鹽巖頂面產生重力滑動，控制并影響了陸架邊緣的碳酸鹽巖沉積體系的形成，主要包括鹽體變形塊體、鹽體上拱和滑動形成的筏移塊體，儲層主要集中發育于下白堊統Lower Sendji組。

2 沉積相類型

研究區Lower Sendji組時期處于淺海緩坡陸架環境，發育淺海碳酸鹽巖緩坡臺地混合沉積體系(圖1)，該體系是1個發育在小角度傾斜陸架上的淺海碳酸鹽巖沉積，有少量陸源碎屑間歇性注入，自陸向海可以進一步劃分為混積濱岸、后緩坡、淺水緩坡以及深水緩坡4種亞相。

圖1 淺海碳酸鹽巖緩坡臺地沉積模式

混積濱岸亞相處于濱岸沉積環境，該相帶交替受陸源碎屑流環境與潮坪蒸發環境控制［4－5］，劃分為濱岸砂灘與薩布哈2種微相，巖性組合以蒸發白云巖、砂巖、粉砂巖為主，含有少量硬石膏與石鹽假晶;后緩坡亞相處于濱岸地區到緩坡前緣浪控淺水過渡區，可以劃分為臺內淺灘、砂質淺灘、后緩坡泥與瀉湖等微相［6］，巖性組合為粒泥－泥粒灰巖、砂質灰巖、泥灰巖、砂巖－粉砂巖、顆粒灰巖、白云巖等，含有少量硬石膏與石鹽假晶;淺水緩坡亞相處于緩坡臺地的淺水迎浪部位，具有高能迎浪的特點，發育顆粒灘體［6］，可以劃分為顆粒灘、鮞灘、灘間等微相，巖性組合包括鮞粒、核形石、生屑灰巖、球粒灰巖、粒泥－泥粒灰巖，薄層白云巖與砂巖;深水緩坡亞相處于正常浪基面之下，能量較低，巖相組合為泥粒－粒泥灰巖、泥灰巖為主，可以劃分為斜坡微相與異地微相。

3 碳酸鹽巖層序地層分析

3.1 層序界面特征

研究區下白堊統Lower Sendji組中共識別出5個沉積間斷面和不整合面作為層序界面，自下而上分別是 SB1、SB2、SB3、SB4、SB5。

圖2 SB1層序界面特征

SB1為Albian階Lower Sendji組與Aptian階Loeme組的分界，該界面為1個一級層序界面，標志著西非被動大陸邊緣過渡期的結束與漂移期的開始，沉積環境完成從陸相到海相的轉變，在地震剖面上該反射界面之上具有明顯的上超與下超現象(圖2)，界面上下巖性組合差異大(圖3);SB2為SQ1與SQ2的分界，為1個三級層序界面，界面之上為1套弱振幅雜亂反射，界面之下為1套低頻中強振幅連續平行反射，界面上下巖性發生變化;SB2為SQ1與SQ2的分界，為1個三級層序界面，界面之上為1套弱振幅雜亂反射，界面之下為1套低頻中強振幅連續平行反射，界面上下巖性發生變化;SB3為SQ2與SQ3分界，為1個三級層序界面在地震剖面上該反射界面之上具有頻率較低、振幅較強、連續性較好的波阻特征，界面之下則為1套弱振幅雜亂反射，在測井曲線上表現為突變;SB為SQ3與SQ4分界，為1個三級層序界面，在地震剖面上該反射界面之上為1套低頻強振幅連續平行反射，界面之下具有頻率較低、振幅較強、連續性較好的波阻特征，組合差異大，在測井曲線上，界面之上相對光滑界面之下齒化嚴重(圖3);SB5為Lower Sendji組與UpperSendji組的分界，為1個三級層序界面，在地震剖面上該反射界面之上具有頻率較低、中等振幅、連續性較好的波阻特征，界面之下則為1套明顯低頻強振幅連續平行反射，測井曲線上表現突變，在該界面之下的Lower Sendji組發育有毛刺溝藻屬(Trichodinium)，界面之上則不發育(圖3)。

圖3 研究區層序地層劃分

3.2 體系域界面特征

體系域是以其在層序內的位置以及海泛面為界的準層序疊加方式來定義的［7］。研究區主要可以識別出4種類型的體系域，分別是低位體系域、陸架邊緣體系域、海進體系域以及高位體系域(圖3)。體系域的界面分別為初始海泛面與最大海泛面［8］。

3.3 層序劃分

根據上述層序劃分識別標志，將下剛果盆地北部海域下白堊統Lower Sendji組劃分為4個三級層序，12個體系域。其中SQ1屬于I型層序，發育有低位體系域、海侵體系域及高位體系域;SQ2～SQ4均屬于II型層序，發育陸架邊緣體系域、海侵體系域與高位體系域(圖3)。

SQ1為西非被動大陸邊緣漂移期開始時沉積的第1套三級層序，處在南大西洋裂后期和被動大陸邊緣離散時期。SQ1沉積在蒸發鹽巖頂面之上，由于該時期相對海平面整體較低，SQ1在研究區內發育范圍非常有限，該時期研究區東北廣泛發育暴露剝蝕區，首先發育低位體系域，之后發育海侵與高位體系域。早期低位體系域時，研究區發育混積濱岸亞相;海侵體系域時期，自陸向海發育混積濱岸亞相—后緩坡亞相;高位體系域時期，自陸向海發育混積濱岸—后緩坡亞相。

SQ2對應于海平面大幅上升，相對海平面較高，首先發育陸架邊緣體系域，之后發育海侵與高位體系域。陸架邊緣低體系域時，研究區范圍自陸向海發育混積濱岸—后緩坡亞相;海侵體系域時，研究區自陸向海發育后緩坡—深水緩坡亞相;高位體系域時自陸向海發育混積濱岸—淺水緩坡亞相。

SQ3與SQ4發育時期，海平面繼續上升，相對海平面較高，首先發育陸架邊緣體系域，之后發育海侵與高位體系域。陸架邊緣低體系域時，研究區范圍自陸向海發育后緩坡—淺水緩坡亞相;海侵體系域時期，研究區自陸向海發育后緩坡—深水緩坡亞相;高位體系域時期，自陸向海發育后緩坡—深水緩坡亞相。

研究區已發現油田的主要儲層段一般都發育于高水位體系域與低水位(或陸架邊緣)體系域，說明相對海平面變化對碳酸鹽巖儲層發育影響較大。在同一灘發育區，水位高低控制了顆粒灘發育與否以及規模大小。水體較深時，顆粒灰巖整體不發育;水體較淺時，鹽筏頂部低凸起范圍發育顆粒灘。在SQ4的高位水位沉積期，碳酸鹽巖儲層最為發育，區內廣泛發育淺水緩坡顆粒灘微相、鮞灘微相、后緩坡臺內淺灘微相和砂質淺灘微相，為碳酸鹽巖沉積儲層的發育提供了良好的沉積背景條件。

3.4 淺海緩坡層序地層控制因素分析及層序地層演化模式

全球海平面升降變化與構造沉降結合產生了相對海平面變化。綜合分析認為，二者結合控制研究區可容納空間變化、層序發育模式以及相帶分布。下剛果盆地Lower Sendji組時期，西非被動大陸邊緣構造演化過渡期結束，盆地開始發生沉降相對海平面不斷上升，從SQ1至SQ4混積濱岸亞相帶濱岸砂灘、薩布哈微相沉積發育區逐漸向陸退積，直至在研究區不發育。而早期在研究區發育較差的淺水緩坡亞相帶與深水緩坡亞相帶自下而上逐漸發育，并向陸地退積，陸源碎屑砂巖的含量也逐漸減少，陸源控制影響逐漸降低。

研究區濱岸亞相帶廣泛發育薩布哈蒸發環境的白云巖沉積，在后緩坡亞相帶又廣泛發育硬石膏層與石鹽假晶夾層，以上2種類型沉積都是指示干旱蒸發氣候的典型沉積，由此可知，研究區以發育干旱氣候為主，并且控制了巖相分布與沉積物類型。

4 有利儲層分布與控制因素

通過對研究區已鉆井情況進行統計分析，認為區內以顆粒灰巖儲層發育為主，其中淺水緩坡顆粒灘微相與后緩坡臺內淺灘微相有利于儲層發育［9］。研究區碳酸鹽巖儲層物性的優劣主要受沉積作用，即巖性組合的影響。

在Aptian階時期，在重力作用的驅動下，Lowe Sendji組碳酸鹽巖地層沿鹽拆離面伸展性滑動，同時，下伏的鹽體也開始塑性流動和差異聚集，在密度低、壓力小的地方聚集上拱形成鹽滾，上覆碳酸鹽巖滑動的同時也造成了下伏鹽體的差異分布，在碳酸鹽巖地層相對較薄的地方，鹽體被動上拱形成較厚鹽體。在鹽體差異聚集和生長斷層發育的同時，鹽上滑動筏移塊體也開始沉積(圖4)，鹽滑與上覆碳酸鹽巖沉積為同生過程，早期碳酸鹽巖筏移塊體和厚層鹽體為其上地層沉積提供局部低凸起的構造背景，由于該時期主要儲集微相為顆粒灘其主要發育部位地勢相對較高的迎浪高能低凸起區域，而低凸起周圍的小洼陷則是相對低能的灘間與瀉湖發育區，控制其上沉積的碳酸鹽巖微相展布 和儲層發育。

5 結論

(1)研究區Lower Sendji組沉積時期處于淺海碳酸鹽巖緩坡臺地混合沉積體系，自陸向海可以進一步劃分為是混積濱岸、后緩坡、淺水緩坡以及深水緩坡4種亞相。

(2)Lower Sendji組劃分為4個三級層序，12個體系域。其中SQ1屬于I型層序，SQ2～SQ4均屬于II型層序。

(3)淺水緩坡亞相顆粒灘微相儲層較為發育，鹽巖與上覆碳酸鹽巖鹽筏塊體的滑動形成局部地勢微弱起伏，影響碳酸鹽巖微相展布與儲層發育。

［1］丁汝鑫，陳文學，熊利平，等.下剛果盆地油氣成藏主控因素及勘探方向［J］.特種油氣藏，2009，16(5)：32－35.

［2］鄧榮敬，鄧運華，于水，等.西非海岸盆地群油氣勘探成果及勘探潛力分析［J］.海洋石油，2008，28(3)：11－19.

［3］白云程，周曉惠，萬群，等.世界深水油氣勘探現狀及面臨的挑戰［J］.特種油氣藏，2008，15(2)：7－10.

［4］馬永生譯.碳酸鹽巖微相——分析、解釋及應用［M］北京：地質出版社，2006：628－695.

［5］姚根順，沈安江，潘文慶，等.碳酸鹽巖儲層——層序地層格架中的成巖作用和孔隙演化［M］.北京：石油工業出版社，2008：35－40.

［6］馬永生，劉波，梅冥相，等譯.碳酸鹽巖層序地層學——近期進展及應用［M］.北京：海洋出版社2003：1－36.

［7］姜在興，向樹安，陳秀艷，等.淀南地區古近系沙河街組層序地層模式［J］.沉積學報，2009，27(5)：931－938.

［8］蔡希源，李思田，鄭和榮，等.碳酸鹽巖儲層和沉積體系的地震成像［M］.北京：地質出版社，2007：87－90.

［9］邵龍義，陳家良，李瑞軍，等.廣西合山晚二疊世碳酸鹽巖型煤系層序地層分析［J］.沉積學報，2003，2(3)：168－174.

Sequence stratigraphy of the carbonate rock in northern Lower Congo Basin

CHENG Tao，TAO Wei－xiang，YU Shui，HAO Li－hua，FAN Hong－yao
(CNOOC Research Institute，Beijing 100027，China)

The sequence stratigraphy and sedimentary reservoirs in the marine carbonate rocks of Cretaceous lower Sendji formation，the north of offshore Lower Congo Basin，Congo(Brazzaville)，West Africa，have been studied by using seismic and drilling data．The study shows that shallow offshore carbonate ramp platform sedimentation system had developed in the lower Sendji formation and was dominated by grainstone of grain bank microfacies．Four third－order sequences are divided from below for the lower Sendji formation，namely SQ1～SQ4．Gravity sliding in the underlying salt rock and carbonate salt raft had led to slight relief locally，meanwhile controlled the development and distribution of overlying carbonate reservoirs．

sequence stratigraphy;carbonate rock;sedimentary reservoir;ramp platform;salt rock sliding;lower Congo Basin

TE122.3

A

1006－6535(2012)02－0025－04

20110815;改回日期：20110920

國家“十一五”重大專項“西非被動大陸邊緣盆地海底扇等勘探目標評價與優選”(2008ZX05030－003)

程濤(1978－)，男，工程師，2001年畢業于江漢石油學院石油與天然氣地質勘查專業，2007年畢業于中國地質大學(武漢)能源地質工程專業獲博士學位，現從事海外石油地質勘探工作。

編輯黃華彪