下剛果盆地A區塊下白堊統Albian階沉積層序與古地理演化

于 水 文華國 郝立華 郝立業 程 濤 鄭榮才

（1.中海石油研究中心，北京100049；2.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室（成都理工大學），成都610059）

下剛果盆地為西非被動大陸邊緣含鹽盆地，盆地內沉積了Albian（阿爾布）階鹽巖層，具有多套勘探層系、多個含油氣系統和多種與鹽巖活動相關的并極具勘探潛力的構造圈閉，具備非常優越的油氣成藏條件［1－5］，目前已是國際上最受關注的油氣勘探熱點地區之一［6］。本項目研究目的層為白堊系Albian階，該地層單元繼鹽巖層沉積后廣泛發育混積碳酸鹽巖，勘探重點為尋找與Albian階混積碳酸鹽巖為儲層的、并與鹽構造相關的油氣藏［4］。下剛果盆地A區塊目前勘探程度較低，特別是受Albian階同沉積期滑脫鹽拱構造影響，包括A區塊在內的下剛果盆地形成破裂混積碳酸鹽臺地，古地理面貌恢復難度很大。本文以區域地質背景分析為基礎，充分利用測井和地震資料，以沉積相和層序分析為技術路線，剖析滑脫鹽拱構造控制的Albian階混積碳酸鹽巖時空演化機制，編制層序－巖相古地理圖，剖析下剛果盆地A區塊及鄰區巖相古地理特征和有利儲層發育相帶分布規律，為儲層預測提供依據。

1 區域地質概況

下剛果盆地位于非洲中西部，沿加蓬、剛果（布）、安哥拉的卡賓達地區、剛果（金）和安哥拉海岸西側分布（圖1）。該盆地的北部以馬永巴高原為界，南部以安布里什高原為界，東部與前寒武系基底相鄰，西部與大陸邊緣相接，總面積為68 699 km2，其中海域面積為43 528km2，陸上面積為25 171km2。下剛果盆地屬于西非被動大陸邊緣最重要的裂谷盆地之一，經歷了拉伸的裂谷大地構造運動以及被動的熱沉降過程，其形成演化與盆地北部盛產石油的加蓬盆地、南美的巴西東部沿海盆地，以及美國的墨西哥灣地區非常相似［7，8］，是西非、也是世界上最富產油氣的盆地之一。包括A區塊及外圍在內的研究區面積約5 000km2，目前僅于A區塊外圍已鉆井13口（圖1），揭露的下白堊統Albian階為一套厚200～1 000m的碳酸鹽巖與陸源砂、泥質交替發育的、以碳酸鹽巖為主的混合沉積建造。

圖1 研究區位置及井位分布圖Fig.1 Location of the studied area and well distribution

2 沉積相與層序地層學特征

2.1 沉積相劃分及特征

研究區Albian階混積序列是由碳酸鹽與陸源碎屑物質混合組成的混積物，及“純”碳酸鹽與碎屑沉積物的互層組合，巖石類型以碳酸鹽巖為主，包括鮞粒灰巖、生屑灰巖和白云質灰巖等，其次為白云巖和灰質白云巖；次為混積巖，以砂質灰巖為主，也包括泥質灰巖和灰質泥巖；陸源碎屑巖包括砂巖、粉砂巖、粉砂質泥巖等。通過鉆井、測井和地震資料分析，可識別出混積緩坡、混積臺地、混積陸棚、深水扇和深海盆地5類沉積體系，可進一步劃分出淺水緩坡、深水緩坡、開闊臺地、臺地邊緣、淺水陸棚、深水陸棚、中扇等亞相和砂質灘、鮞灘、生屑灘、灰泥丘、風暴流、潮下靜水泥，以及分支水道、陸棚泥、遠洋泥等眾多微相類型（表1）。

Albian階主力儲、產層均發育于混積臺地沉積體系中。研究表明，混積臺地相是碳酸鹽臺地環境中由泥質、砂質和碳酸鹽沉積物通過混積作用而形成［9］，于研究區內廣泛發育，巖性組合表現為碎屑巖與碳酸鹽巖組分混合或互層產出，具有典型的“間斷－交叉”混合沉積特征；即沉積物沿不同相之間的邊界擴散發生相互摻合、交叉、互層等混合沉積作用［10］，部分為風暴濁流等事件沉積將陸源砂搬運到灰質沉積物中形成的間斷混合產物。該沉積體系可劃分出開闊臺地及臺地邊緣2個亞相，前者包括砂質淺灘、潮下靜水泥、白云化淺灘、風暴流、鮞灘等微相，巖性以粉砂質灰巖、泥灰巖、粉砂質白云巖、粉砂巖、鮞粒灰巖為特征；后者包括砂質淺灘、灘間、鮞灘、生屑灘等微相，巖性以粉砂質白云巖、砂質灰巖、砂巖、鮞粒灰巖、生屑灰巖等巖性為特征。該亞相環境由于受到波浪和潮汐雙重作用的控制，水動力條件很強，主要堆積以顆粒灰巖和砂質灰巖占絕對優勢的灘相沉積為主，灰泥組分極少，非常有利于儲層發育。

表1 研究區Albian階沉積相劃分簡表Table 1 Sedimentary facies classification of Albian

2.2 層序地層特征

圖2 下剛果盆地Albian階沉積相－層序綜合柱狀圖（C井）Fig.2 Comprehensive column of sedimentary facies and sequence stratigraphy of Albian（from Well C）

圖3 下剛果盆地H－J油田H－J井Albian階聯井地震層序標定及地質解釋剖面Fig.3 Well－tie seismic sequence stratigraphy calibration and geological interpretation profile of Albian in H－J oil field（from H to J well）

應用Vail為代表的經典層序地層學原理及其技術方法，對研究區Albian階混合沉積層序進行分析，可將Albian階劃分為5個三級層序（圖2），其中SQ1－SQ4層序為Ⅱ型層序，SQ5為Ⅰ型層序。各層序界面除了SQ4頂界面為連續性及反射強度變化較大外，其他層序界面均為較強振幅、連續性較好的波峰反射，于研究區及鄰區范圍內大都能夠進行追蹤對比（圖3）。層序內部地震相特征差異較為明顯，特點如下：①SQ2層序橫向上厚度較為穩定，以平行－亞平行反射結構為主；②SQ3層序受沉積期鹽巖構造變形影響，厚度橫向變化大，亞平行、帚狀發散反射結構普遍發育，頂部斜交反射結構特征明顯；③SQ4和SQ5層序沉積相對穩定，橫向上厚度略有變化，縱向上從下至上由亞平行向平行反射結構過渡，與下伏SQ3層序間界面特征明顯（圖4、圖5）。從總體上看，各層序劃分方案的井－震對比關系的一致性好。由于SQ1層序發育不完整，而SQ4和SQ5沉積層序在本項目研究中屬于非重點儲層發育段，因此，本文僅重點描述目標層段SQ2和SQ3層序。此2個層序都可進一步劃分出海侵（TST）及高位（HST）2個體系域（圖3），各體系域的沉積旋回性和相序特征分述如下。

2.2.1 SQ2層序特征

a.海侵體系域（TST）

圖4 研究區Albian階沉積演化模式圖Fig.4 Sedimentary evolution model of Albian in the studied area

圖5 Xline 3050線地震－地質解釋剖面有利儲層預測Fig.5 Seismic－geological interpretation section of Xline 3050in the studied area

該體系域對應于SQ2層序的下部地層（圖2和圖3），屬于周緣混積臺地沉積體系，可細分為臺地邊緣、開闊臺地和局限臺地3個亞相及生屑灘、砂質灘、鮞灘、潮下靜水泥、混積膏灰坪和混積砂坪等眾多微相類型。巖性主要為微－亮晶鮞粒灰巖、微－亮晶生屑灰巖、微晶砂質灰巖、含顆粒微晶灰巖、微晶灰巖及部分白云巖，儲集性能好，測井解釋出多套油氣水層，為Albian階重要的產層之一。

b.高位體系域（HST）

該體系域對應于SQ2層序的上部地層（圖2和圖3），也屬于周緣混積臺地沉積體系；但以體系域內部的準層序組向陸方向上超于層序界面之上，向盆地方向則下超于海侵體系域之上為顯著特點。也可細分為臺地邊緣和開闊臺地亞相及其與海侵體系域相似的眾多微相類型。其中臺地邊緣亞相中的淺灘類型較多，以鮞灘為主；其次為生屑灘、砂質生屑灘和少量的藻屑灘，灘體之間普遍發育含顆粒微晶灰巖為主的潮下低能沉積。開闊臺地也以沉積低能的顆粒微晶灰巖為主，偶夾風暴流沉積。該體系域儲集性能較好，有利產層主要出現在臺地邊緣亞相環境中，為Albian階最重要的產層之一。

2.2.2 SQ3層序特征

a.海侵體系域（TST）

該體系域對應于SQ3層序的下段（圖2和圖3），屬于破裂混積臺地相沉積，可劃分為臺地邊緣和開闊臺地2個亞相環境。其中臺地邊緣亞相中的鮞灘和生屑灘最為發育，其次為砂質灘微相，局部夾有低能的灘間沉積；巖性以微－亮晶鮞粒灰巖和生屑灰巖為主，夾微晶砂質灰巖、含顆粒微晶灰巖和粉－細粒砂巖。開闊臺地亞相環境中臺內生屑灘和鮞灘微相較少發育，主要發育潮下靜水泥和灘間微相，偶夾風暴流沉積；巖性以含顆粒微晶灰巖和泥灰巖為主，頻繁夾有生屑灰巖和鮞粒灰巖。破裂臺地之間的盆地相沉積以潮下靜水泥為主，局部夾有顆粒質風暴流沉積；巖性主要為微晶灰巖、泥灰巖夾顆粒灰巖和部分細粒砂巖。該體系域中以發育于破裂混積臺地邊緣淺灘和臺內淺灘微相的顆粒灰巖和粉－細粒砂巖儲集性能較好和有效厚度大，為Albian階重要的產層之一。

b.高位體系域（HST）

該體系域對應于SQ3層序上段，與海侵體系域沉積環境相似，也為破裂混積臺地沉積體系。其臺地邊緣亞相中鮞灘微相最發育，厚度最大，其次為生屑灘和砂質淺灘；而開闊臺地亞相中的各種淺灘沉積厚度相對較薄，灘間微相較發育。該體系域有利產層主要出現在臺地邊緣亞相中，儲集性能好，儲層有效厚度較SQ2層序高位體系域更大而成為Albian階最重要的產層。

2.3 沉積演化模式

西非被動大陸邊緣裂谷盆地的演化主要經歷了前裂谷階段（P2－J2）、同裂谷階段（J3－K1）、過渡階段（K1）和后裂谷漂移階段（K1末－Q）。其中A區塊Albian階沉積受控于后裂谷漂移構造背景下同生鏟狀斷層和鹽滑脫構造活動控制，可劃分出5個構造－沉積演化期（圖4）。

（1）SQ1時期，盆地大部分仍然保持未被海水淹沒的早期暴露剝蝕狀態，僅在工區西北隅相對水體較深地區發育混積緩坡沉積體系（圖4－Ⅰ）。

（2）隨著南大西洋擴張和海侵擴大，至SQ2階段盆地幾乎所有的區域都被海水淹沒，從而進入周緣混積臺地沉積階段（圖4－Ⅱ）。強陸源沉積期和強碳酸鹽巖產生期沉積環境的周期性循環，產生了陸源碎屑巖與碳酸鹽巖交替沉積。除局部發育半局限－局限臺地混積膏灰坪和砂坪沉積外，在廣泛發育的開闊臺地和臺地邊緣中形成具良好儲集性能的臺內淺灘和臺緣淺灘沉積。在地震剖面上，存在強連續反射，可識別出一定規模的灘體，并具有隨垂向加積，規模漸趨增大的演化規律（圖5）。

（3）由于南大西洋的進一步擴張導致海水大量涌入，形成伸展體制下的滑脫構造與斷裂，此時原來的混積臺地發生破裂，形成SQ3時期的破裂混積臺地（圖4－Ⅲ）。受地層向西掀斜和產生重力滑脫力影響，順鹽巖下滑形成的破裂臺地高部位繼續接受淺灘沉積，且向臺地低部位遷移，圍繞破裂孤立臺地呈輻射狀分布和垂向加積，使得灘體發育規模進一步加大（圖5），其中的障壁灘和臺地邊緣淺灘是研究區最有利的儲集微相類型。

（4）至SQ4時期，隨著海水進一步侵入，表現為一填平補齊的沉積過程（圖5），研究區大部分發育混積陸棚相沉積（圖4－Ⅳ）。

（5）至SQ5時期，研究區深海盆地相進一步擴大，并向東北方向遷移演化，在混積臺地和窄陸棚上先期堆積的沉積物，由于受重力或其他突發性事件作用，順斜坡溝谷迅速進入深盆，形成深水扇沉積（圖4－Ⅴ）。

綜上所述，下剛果盆地Albian階整體上經歷了一次大規模的海侵，包括了5個次級的海侵－海退旋回，并經歷了由混積緩坡→混積臺地→破裂的混積臺地→混積陸棚→深海盆地（深水扇）的沉積演化過程，對應于威爾遜構造旋回中的后裂谷拗陷階段向大陸漂移階段轉換的構造－沉積演化過程，不同沉積體系的轉換受控于拉張伸展構造背景下的滑脫鹽拱構造活動和張性斷裂作用，據此建立研究區混積碳酸鹽巖“滑脫－鹽拱－轉換”多因素聯控的沉積演化模式，有效地指導了A區塊乃至整個下剛果盆地Albian階巖相古地理恢復和有利儲集相帶的預測（圖5）。

3 層序－巖相古地理特征

以層序界面和最大海泛面為等時界面，以體系域為等時地層編圖單元，選擇有利儲層發育的優勢相為編圖要素，結合同時期地層厚度圖和不同類型的淺灘厚度圖等基礎圖件，再綜合其他因素分別編制了目標層段SQ2和SQ3層序的海侵（TST）和高位（HST）體系域層序－巖相古地理圖，為描述Albian階相帶展布特征和淺灘預測奠定基礎。

3.1 SQ2層序－巖相古地理特征

3.1.1 SQ2－TST層序－巖相古地理

SQ2海侵體系域時期，受南大西洋緩慢擴張影響，研究區相對海平面繼續上升，海水淹沒了包括A區塊在內的下剛果盆地南部大部分區域，形成周緣性碳酸鹽臺地；并受來自東部陸源物質的間歇性混入影響，形成以混積碳酸鹽巖為典型特征的混積臺地沉積，自東北向西南可進一步劃分出混積開闊臺地和混積臺地邊緣相帶，再向西南過渡為前緣斜坡相帶。混積開闊臺地相區分布面積很大，以發育鮞灘和砂質淺灘為典型特征，如在北部的B井、C井、D井和E井區可能受陸源影響最大，發育較大面積的砂質淺灘沉積（圖6－A）；在研究區東南部則發育白云化混積淺灘、鮞灘和砂質淺灘組成的復合淺灘沉積。其中，在L井區以鮞灘沉積為主，伴生有砂質淺灘沉積；而在I井區則發育白云化混積淺灘沉積，并疊置有鮞灘沉積；在K井區，受構造繼承性沉積影響，仍處于暴露剝蝕區；另外，在構造相對高部位的G井區則發育局限臺地膏灰坪和砂坪沉積，在大部分相對低洼深水區則發育潮下靜水泥沉積；在H和J井區主要發育開闊臺地砂質淺灘微相沉積，在H井區伴生有少量鮞灘沉積。混積臺地邊緣相帶呈北西－南東向條帶狀展布，西北部F井區此時期發育砂質淺灘、鮞灘和藻屑灘沉積組合構成的臺緣復合淺灘沉積；另外，在A區塊西南部通過地震預測出4個呈規則狀的臺緣淺灘微相，也為有利儲層發育相帶。

圖6 下剛果盆地A區塊及鄰區Albian階SQ2－SQ3層序各體系域巖相古地理略圖Fig.6 The lithofacies and palaeogeography of TST and HST system tracts of SQ2－SQ3sequence of Albian in Block A of Lower Congo Basin and adjacent areas

3.1.2 SQ2－HST層序－巖相古地理

SQ2高位體系域時期，海平面相對下降，除研究區最北部的A井區附近及以北可能繼承了SQ1時期的沉積格局，發育混積緩坡相帶沉積，其余大部分地區依然繼承了SQ2海侵體系域時期的沉積格局（圖6－B），自西南向東北依次發育前緣斜坡相帶、混積臺地邊緣和混積開闊臺地沉積，并呈北西－南東向展布。受強陸源沉積期和強碳酸鹽巖產生期沉積環境的周期性循環影響，陸源物質與碳酸鹽巖的交互沉積依然很典型，形成了多個包括砂質淺灘在內的復合淺灘沉積。混積開闊臺地相區分布面積仍然很大，B井區可能受陸源影響最大，發育較厚的砂質淺灘沉積；C井區和D－E井區主要發育單一的砂質淺灘沉積，累計厚度為19～76m；在G井區主要發育砂質淺灘微相沉積；I井區以白云巖化混積淺灘沉積為典型特征；L井區則以發育較大規模的鮞灘沉積為主，伴生有少量砂質淺灘沉積；K井區可能仍受構造高點繼承性沉積控制，依然處于暴露剝蝕無沉積區；H－J區塊發育臺緣鮞灘沉積，并伴生和疊置少量砂質淺灘沉積。開闊臺地相帶大部分區域處于相對低洼環境，主要為一套潮下靜水泥沉積；混積臺地邊緣呈北西－南東向橫貫工區發育，其相帶北部F井區主要為復合臺緣淺灘沉積，由藻屑灘、鮞灘和砂質淺灘疊置復合而成；在A區塊南部M井區及附近，發育3個不規則狀臺緣淺灘沉積，為有利儲層發育的相帶。

3.2 SQ3層序－巖相古地理特征

3.2.1 SQ3－TST層序－巖相古地理

SQ3海侵體系域時期，隨著南大西洋的進一步擴張，海水大量涌入，導致研究區相對海平面繼續上升。此時，原來的混積臺地受張性斷裂作用，發生破裂，可容納空間增大，相當于鹽構造高部位的破裂臺地繼續接受淺灘沉積，致使灘體增厚且規模變大而成為研究區最有利的儲集微相類型；而拉裂沉降的臺間盆地以接收富含有機質的泥灰巖和暗色泥頁巖為主［11］，為重要的烴源巖發育位置。沉積格局依然是從西南向東北依次發育前緣斜坡相帶、混積臺地邊緣相帶和混積開闊臺地相帶；但與SQ2層序時期不同的是，混積開闊臺地已經向東有較大幅度的萎縮，主要發育臺內淺灘和潮下靜水泥微相沉積。淺灘以復合灘為主，分布在研究區北部的C－D－E井區和B井區（圖6－C）。其中研究區最北部的B井區主要發育白云巖化淺灘，A井區主要發育鮞灘微相沉積，C井區主要發育由白云巖化淺灘和砂質淺灘疊置而成的復合臺內淺灘微相沉積，鄰近的D－E井區則是以鮞灘和砂質淺灘交替發育疊置而成的復合臺內淺灘沉積為典型特征，G井區和I井區主要發育砂質淺灘沉積，K－L井區也主要發育砂質淺灘沉積，但有少量鮞灘沉積疊置發育。受區域性海侵和階梯狀斷裂所形成的相對海平面上升以及伴隨的可容納空間的增長速率略大于沉積物生產率和堆積速率影響，臺地邊緣相帶向東部遷移，邊斷邊沉積形成的臺緣淺灘規模更大。如在F井區以發育鮞粒為主，伴生少量砂質淺灘的復合臺緣淺灘微相沉積；而在H－J油田則以發育砂質淺灘為主的復合臺緣淺灘沉積為典型特征，其中在J井區伴生有較罕見的生屑灘沉積。另外，在A區塊及西南外圍區域，發育有7個大小不一呈不規則狀的臺緣淺灘沉積，灘體之間受同生斷裂和鹽構造影響相互被灘間較深水沉積分割而呈相對孤立分布。

3.2.2 SQ3－HST層序－巖相古地理

SQ3高位體系域時期，受西非被動大陸邊緣構造拉張和上覆沉積載荷影響，西非海岸地層向西掀斜，產生重力滑脫。隨著張性斷裂作用和鹽構造滑脫作用程度加劇，原來的破裂混積臺地繼續向東遷移蔓延，可容納空間繼續增大，鹽拱高部位在原有沉積基礎上繼續接受海侵并進行淺灘沉積，而使得灘體厚度和規模更大，形成SQ3時期最為有利的臺緣淺灘儲集體和研究區Albian階最重要的油氣聚集部位。沉積相平面展布顯示，混積開闊臺地相帶已經萎縮到工區東北隅，主要沉積低能的潮下靜水泥沉積，包括B井區已不發育淺灘微相沉積，而在包括A區塊和H－J區塊在內的大部分區域處于混積臺緣沉積區，受張性斷裂作用影響，形成4個呈北西－南東向展布的臺緣灘體帶與深水洼地交互相間發育的沉積格局（圖6－D），分別是：①A－C－E－ G－I－ K－L臺緣淺灘帶，其中A井區主要發育砂質淺灘沉積，D－E井區以發育鮞灘為主，間夾砂質淺灘沉積為典型特征，C井區及附近主要發育較大規模的鮞灘沉積，向南至G井區和I井區則又演變為砂質淺灘沉積為特征，E－L井區主要發育累計厚度較大的鮞灘沉積并伴生有少量砂質淺灘沉積；②推測的F—H－J臺緣淺灘帶，其中F井區主要發育鮞灘沉積，并間夾有生屑灘沉積，而在H－J井區則以發育鮞灘沉積為主，間夾白云化淺灘和砂質淺灘沉積為特征；③A區塊臺緣淺灘帶，受同生斷裂控制并分割成相對獨立的5個大小不一的淺灘帶，為研究區最重要的儲集相帶；④A區塊外圍西南隅臺緣淺灘帶，從地震資料上可識別出2個典型臺緣淺灘帶，在地震剖面上具有典型的前積反射特征。

4 認識與結論

通過上述研究，對下剛果盆地A區塊下白堊統Albian階沉積演化與層序－巖相古地理特征及有利儲集相帶預測有如下幾點認識。

（1）研究區Albian階主要為一套具典型 “間斷－交叉”混積機理的碳酸鹽巖混雜陸源砂、泥沉積，可從中識別出混積緩坡、混積臺地、混積陸棚、深水扇和深海盆地5類沉積體系及若干亞相、微相類型。

（2）將研究區Albian階劃分為5個三級層序，對應于威爾遜構造旋回中的后裂谷拗陷階段向大陸漂移的轉換階段。其中發育主力儲、產層的SQ2－SQ3層序為Ⅱ型周緣混積－破裂臺地沉積層序，可進一步劃分為TST和HST兩個體系域，解析了混積碳酸鹽巖層序地層與沉積充填響應特征，建立了研究區混積碳酸鹽巖“滑脫－鹽拱－轉換”多因素聯控的沉積演化模式。

（3）SQ2層序時期，研究區為周緣混積臺地沉積環境，發育具良好儲集性的臺內和臺緣復合淺灘沉積；SQ3層序時期，伴隨拉張同生斷裂和鹽構造滑脫，周緣混積臺地破裂，鹽拱構造頂部呈帚狀分布和垂向偏轉加積發育的淺灘成為研究區最有利的儲集微相類型。

（4）A 區塊 Albian階 SQ2－HST、SQ3－TST和SQ3－HST體系域中預測出的疊置臺緣淺灘，為實施勘探工程計劃的優選目標。

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