Albertine地塹構造沉積響應及其油氣勘探意義

劉桂和，彭文緒，劉喜玲 （中海油國際公司烏干達有限公司，北京100010）

Albertine地塹位于非洲烏干達、民主剛果的交界處，屬于東非裂谷體系西支北段。Albertine地塹油氣勘探工作可追溯到1913年［1－2］，在過去的長達90年的勘探歷史中，由于地質資料匱乏，沒有油氣發現。自2002年Tullow等石油公司在Albertine地塹取得重大油氣突破后，越來越多的石油公司盯上了這塊 “肥肉”。由此Albertine地塹逐漸成為全球油氣勘探熱點區域之一。油氣的生成與聚集離不開烴源巖的有效供給、儲層的儲集能力、圈閉的形成及其時空的有效配置。為此，筆者對Albertine地塹構造演化、沉積充填及二者的時空匹配進行了研究。

1 區域地質特征

東非大裂谷位于非洲東部，北起Afar，南至Malawi，全長約3500km；裂谷寬度不等，約30～70km［3－5］。東非大裂谷由一系列深大斷裂及其相關的裂谷、湖盆組成，按照裂谷與湖盆走向可分為東、西2支。西支從北到南沿太古代克拉通邊緣呈弧形展布，由NE－SW向、N－S向，逐漸過渡為NW－SE向；東支走向則以近N－S為主。西支經過的國家有烏干達、剛果 （金）、盧旺達、布隆迪、坦桑尼亞和馬拉維等國家，分成北、中、南3段，共9個地塹。研究區Albertine地塹位于東非大裂谷西支北段。Albertine地塹橫跨剛果 （金）和烏干達境內，是東非裂谷系西支面積最大、沉積地層最厚的一個盆地［4－7］。Albertine地塹盆地基底是前寒武系片麻巖、石英巖等變質巖，盆地沉積充填以晚中新世以來地層為主，最大沉積厚度可達6000m以上。盆地邊緣為高角度控盆邊界斷裂，呈雁行式排列，斷層的上升盤出露前寒武系的變質巖。東西兩側控盆斷層傾角及斷距的差異，使Albertine地塹呈現典型不對稱的雙斷結構。西邊斷層落差較大，斷面傾角較陡，裂谷肩隆升較高；東邊斷層落差較小，局部發育同向次級斷層，形成斷階，地層向西下傾，裂谷肩隆升相對低。據重力布格異常可將Albertine地塹進一步劃分為5個次盆，即Rhino Camp次盆、Pakwach次盆、Albert湖次盆、Semliki次盆和Edward ＆George湖次盆［5－12］。

2 構造演化

全球板塊演化理論及Karoo熱幔柱典型事例分析認為，東非裂谷系構造演化主要經歷3個階段，即Karoo裂谷期、板內裂谷期和裂谷系主裂谷期。Karoo裂谷期始于183Ma的二疊紀，受Pangaea古陸解體影響，Karoo熱幔柱效應產生早期的Karoo裂谷，之后伴隨非洲板塊與阿拉伯板塊的擠壓碰撞運動，盆地在晚三疊開始隆升并造成區域不整合面。第2階段板內裂谷期始于侏羅紀晚期－白堊紀早期，約130～100Ma年左右，南大西洋張開致使大洋中脊轉換斷層開始活動，并向非洲大陸內部延伸，引發早期斷陷作用。第3階段的主裂谷期，始于漸新世，受東支北端Afar熱幔柱的影響，斷層自北向南依次發育，裂谷相繼產生［5－15］。

伴隨著東非裂谷系第3階段的構造演化，中中新世末期約12Ma左右，Albertine地塹開始發育。Albertine地塹初始裂陷期，形成Obweruka古湖，其范圍僅局限于南部地區。中新世大約9個Ma左右，Albertine地塹進入主要裂谷期，地層的沉積充填開始大規模發育。為更好的與地層充填特征研究相匹配，現將Albertine地塹主裂谷期構造演化活動進一步劃分為4個階段進行闡述。

1）第1階段：9～4Ma Albertine地塹的邊界主斷層開始發育，進入主要裂谷期。隨著邊界－控盆斷裂的發育，Obweruka湖盆形成［11］，由于分布局限，此時整個Albertine地塹處于湖平面以下。

2）第2階段：4～2.6Ma Albertine地塹兩側構造活動加劇，古Obweruka湖開始擴張，湖盆水體變深。

圖1 研究區縱向地層單元與含油氣特征

3）第3階段：2.6Ma～更新世 受區域扭張應力加劇的影響，魯文佐里山開始隆起，古Obweruka湖逐漸萎縮，后被分割為現今的Albert湖和Edward湖。

4）第4階段：更新世～更新世末期 地塹南部地區火山開始活動，一直持續到全新世。期間地形向北傾斜，水系轉向。

隨著多期次構造活動的發生，Albertine地塹形成較為復雜卻十分典型的構造斷裂體系。根據應力場方向的不同，可以將Albertine地塹斷裂體系劃分為3段：北段、中段、南段；其中北段斷裂走向NNE－SSW，中段斷裂走向NE－SW，南段斷裂走向NNE－SSW。

3 沉積充填

與其他裂谷盆地相似，在湖盆開裂與裂谷形成的同時，Albertine地塹發育了巨厚的沉積充填地層。根據野外露頭、鉆井及地震資料綜合研究表明，Albertine地塹沉積充填的地層，縱向上可以分為2套層序，即前裂谷期層序和裂谷期層序。前裂谷期層序與裂谷期層序之間呈現區域不整合接觸。前裂谷期層序主要包括了地塹發育之初的結晶基底以及極少數鉆井揭示到中生界侏羅系地層。其中基地以片麻巖、石英巖、片巖為主；侏羅系地層為典型的河流－湖泊相沉積。裂谷期層序主要是自中新世以來，裂谷初期－主裂谷期沉積充填的碎屑巖沉積地層。裂谷初期以河流相砂巖沉積為主。之后隨著構造演化進入主裂谷期，地層逐漸演化為湖相沉積，由于水深與物源的影響，主要以湖相泥巖為主；而在邊界斷層下降盤部位發育有不同規模的三角洲沉積。依據已鉆井揭示的地層特征及地震資料剖面反射特征，結合構造演化活動期次劃分，可將裂谷期沉積地層縱向上進一步劃分為4個層段 （見圖1）：

1）L1層段：中中新世 裂谷發育初期階段，在基底之上形成一套由風化塌積物、沖積扇等組成風化殼沉積地層，厚度約10～40m不等，這也是鉆井過程中識別即將進入基底的標志性層段。

2）L2層段：晚中新世～早上新世 初始裂谷期Obweruka古湖形成階段，在古湖東南邊界發育扇三角洲和少量沖積扇，沉積體系的發育以徑向為主。分布范圍局限，但是砂巖發育。

3）L3層段：晚上新世 邊界斷層活動的持續加強導致Obweruka湖不斷擴張至北部，湖水水體變深，東南部三角洲范圍相對縮小，東北和西北部有較大型三角洲發育，砂巖發育，是區域油氣勘探的主要目的層。

4）L4層段：更新世～全新世 魯文佐里山 （Ruwenzori）抬升，區域地層向北掀斜，水系流向轉變引起裂谷物源體系變化，盆內以軸向河流相和三角洲相沉積體系為主。巖性為砂泥巖互層，構成區域優越的儲蓋組合。

4 結 語

Albertine地塹巨厚的沉積地層為油氣的生成與儲集奠定了基礎。中新世發育的深湖相黑色泥巖，具有良好的生烴能力，是區域油氣藏的主力烴源巖。上新世發育的河流、三角洲沉積砂巖，儲集性能優越，為油氣聚集成藏提供了充足的儲集空間，是區域主要儲層。更新世～全新世發育的深灰色湖相泥頁巖，滲透性較差，構成區域油氣成藏與保存的封蓋層。而裂谷演化階段形成的不同期次、不同規模的斷層，控制了地塹中圈閉的形成的生、儲、蓋等油氣基本地質單元，更控制了油氣的運移、聚集成藏的時空耦合關系。因此，構造演化與沉積充填完好的時空關系匹配，成就了Albertine地塹豐富的油氣資源，具有重要的油氣勘探意義。