北非特提斯域油氣地質特征及勘探方向

赫鵬飛，周航輝

（中國石化集團國際石油勘探開發有限公司，北京 100029）

北非特提斯域即現今非洲撒哈拉沙漠以北的廣闊區域，為岡瓦納大陸北面與歐亞大陸南邊的寬闊中生代海相沉積帶。歸納該地區油氣富集特點，最顯著的是所有大型含油氣盆地均位于在岡瓦納大陸古-中-新生代的大陸架上，并呈近平行大陸邊緣的條帶狀分布，由邊緣向陸核，盆地富油性程度逐漸變差[1-3]。對北非地區含油氣盆地地質演化特征進行分析后，不難發現，北非地區含油氣盆地的生、儲、蓋條件和圈、運、保過程受到特提斯洋的開裂、擴張、萎縮和閉合過程控制。大洋拉張階段盆地接受沉積，生、儲、蓋條件逐漸形成，大洋閉合階段盆被地擠壓剝蝕改造，圈、運、保條件逐漸形成。特提斯洋的演化為岡瓦納大陸古-中-新生代的大陸架上形成大型含油氣盆地提供了物質基礎和成藏環境。

1 構造演化特征

北非地區沉積盆地的形成與新古特提斯洋的開裂和持續擴張作用密切相關。在泛非大陸基底上，寒武紀以來的巨厚沉積物先后經歷了早古生代古特提斯洋裂谷裂陷演化、晚古生代抬升剝蝕、中生代新特提斯洋裂谷裂陷演化和新生代反轉隆升等“兩裂兩壓”構造演化過程（見表1），形成的多期疊合盆地呈現出“南北分帶、東西分塊”的構造格局，沉積物沿襲原始沉積狀態，由北向南減薄的呈楔狀分布[1，2]。

1.1 古特提斯洋裂谷裂陷階段

穩定陸塊階段為寒武紀至早石炭世，此階段是古特提斯洋開裂并持續擴張的時期。寒武紀潘諾西亞大陸分裂，古特提斯洋從中間開始形成，北非地區進入古特提斯被動大陸邊緣沉積發育階段。奧陶紀早期繼承性發育被動大陸邊緣沉積。奧陶紀晚期，氣候進入了地球上最寒冷的時期之一，北非地區位于的岡瓦那大陸南部發育了大規模冰川沉積。隨著志留紀早期間冰期的到來，全球氣候變暖使晚奧陶世冰蓋融化，海平面上升，北非地區發生大規模海侵，在奧陶系冰川碎屑巖之上沉積了北非地區最重要的下志留統海相熱液頁巖烴源巖，該套烴源巖的分布和豐度是北非西部地區油氣成藏的主控因素。

表1 北非地區構造演化特征

志留紀晚期古特提斯洋更為擴張，北非地區沉降作用強烈，形成北傾的被動斜坡邊緣。泥盆紀古特提斯洋持續擴張，海平面上升，導致北非地區大范圍沉積了半深海頁巖、粉砂巖和灰巖。這一時期受超級地幔柱事件影響，造成了缺氧環境，從而形成了北非地區上泥盆統黑色頁巖，其分布范圍與下志留統烴源巖大致相當，但成熟度略低。石炭紀早期，岡瓦納大陸西北部與勞倫大陸碰撞，古特提斯洋西半部開始閉合，北非地區西部開始露出海面成為陸地，其余地區保持被動大陸邊緣沉積[4-6]。

1.2 抬升剝蝕階段

抬升剝蝕階段為晚石炭世至二疊紀，此階段是古特提斯洋萎縮閉合期即海西構造運動時期。晚石炭世持續向北漂移的岡瓦納大陸和勞亞大陸發生碰撞形成潘基亞大陸，碰撞在二疊紀達到最強烈，古特提斯洋被動陸緣演化史至此結束。受強烈碰撞擠壓運動影響，北非西北部發生強烈抬升，大范圍變為陸相沉積環境，大型基底斷層產生走滑運動，并形成隆起、褶皺和沉積間斷，北非地區古生代盆地分化以及構造分區基本定型。海西構造運動的強烈擠壓侵蝕作用，極大地破壞了古生代地層的生烴作用，但同時也為圈閉及油氣生成、運移通道的構建創造了條件，在一定程度上可以說海西構造不整合面控制了北非地區古生代油氣藏的形成和分布[3]。

1.3 新特提斯洋裂谷裂陷階段

裂谷裂陷階段為三疊紀至古新世，此階段是新特提斯洋開裂并持續擴張的時期。三疊紀至早侏羅世潘基亞大陸不斷裂解，新特提斯洋在中間不斷形成與擴張，此時北非地區在持續的拉張作用下進入了新一輪裂谷與被動大陸邊緣盆地演化階段。此時北非板塊已漂移到赤道附近，全球海平面也正處于整體較低水平，淺水和炎熱的環境導致該北非大范圍三疊系巨厚蒸發鹽巖發育，成為該區域古生界油氣藏的重要蓋層。蓋層條件并不是該地區油氣成藏的主控因素，但大型油氣藏的發育往往與優質區域性蓋層相匹配，可以間接認為區域性蓋層的分布控制著區域大型油氣田分布。

晚侏羅世至早白堊世，非洲與南美板塊分離，中央大西洋開始分裂，北非地方同期發育裂谷活動，佩杰拉盆地、錫爾特盆地及下埃及盆地依次從北非中部開裂形成，海水沿裂谷南下沉積了上侏羅海相泥質烴源巖，同期三角洲相砂巖、淺海相砂巖兼有發育。晚白堊世至早古新世是中生代盆地的主要裂谷階段，構造拉張強烈，大量正斷層發育，形成了北西-南東向的塹壘構造。此時期新特提斯洋發生大規模海侵，海水沿佩杰拉盆地和錫爾特盆地一直侵入到西沙漠盆地西北部，形成缺氧水體快速沉積充填的上白堊統海相頁巖，發育成北非地區中生代最主要的烴源巖，該套烴源巖的豐度和范圍控制了富油氣帶的質量和規模，是北非地區中東部地區油氣成藏的主控因素。古新世大規模海侵覆蓋了北非中東部，沉積了巨厚的碳酸鹽巖[3，6，7]。

1.4 反轉隆升階段

反轉隆升階段為漸新世至今，此階段是古特提斯洋萎縮閉合期即阿爾卑斯構造運動時期。漸新世伴隨著新特提斯洋逐漸關閉，非洲板塊與歐亞板塊持續碰撞并褶皺隆升，裂谷作用停止，北非環地中海地區擠壓形成阿特拉斯造山帶和敘利亞褶皺弧，斷塊、背斜等有利含油構造發育。東非張裂系統此時也進入主構造時期，受此影響北非與歐洲板塊產生右旋剪切相對運動，并形成的局部拉張活動，當今陸海格局成型。中新世時，北非中東部已演化為陸相沉積，上新世之后沉積很薄或缺失，此時期地層遭受抬升剝蝕'發育河流相、三角洲相沉積，碎屑巖儲層發育[1，4]。

2 油氣地質特征

2.1 古生代油氣地質特征

古生代盆地受古特提斯洋形成時東西向拉張開裂影響呈東西向排列，并在新特提斯洋閉合所產生的褶皺弧后呈扇形分布（見圖1）。西部地區（阿爾及利亞、利比亞）和東部地區（埃及）古生代油氣藏均為古特提斯洋關閉（海西構造運動）所產生的不整合油氣藏，但受海西運動作用時間和程度不同的影響，其構造特征油氣藏特征截然不同。受特提斯洋由西向東逐漸閉合影響，北非地區西部作為板塊碰撞的前沿，擠壓破碎嚴重，東部地區作為擠壓緩沖區，隆升明顯，后期剝蝕嚴重，北非地區受海西運動影響的剝蝕程度整體呈由西向東增強趨勢[8]。

區域剖面圖（見圖2），北非西部地區古生代含油氣構造以地層不整合構造為主，伴有角度不整合構造，已發現主要油氣藏集中在泥盆系淺海相、三角洲相及淺海相碎屑巖儲集層中。主要烴源巖為下志留統海相熱頁巖烴源巖，該烴源巖為晚奧陶世冰期以后最大規模海侵所形成滯流環境下發育的灰黑色筆石頁巖，有機碳含量為2%～17%，以Ⅰ-Ⅱ型干酪根為主，烴源巖處于成熟-高成熟階段[5，9]。受到海西運動抬升剝蝕作用的影響，該套烴源巖在北非西部地區的廷杜夫盆地、雷甘盆地、蒂米蒙盆地、韋德邁爾盆地、古德米斯盆地和伊利茲盆地等得到保存。次要烴源巖為中、上泥盆統頁巖，該烴源巖為中、晚泥盆世海侵所形成的海相黑色泥巖，有機碳含量為8%～14%，干酪根類型為Ⅰ-Ⅱ型，烴源巖熱演化程度相對較低。泥盆系遭受海西運動剝蝕的程度和范圍都大于志留系，僅在古德米斯盆地、伊利茲盆地、蒂米蒙盆地的部分區域得到保存。上三疊統-下侏羅統半封閉海環境下區域蒸發巖為主要蓋層，在古德米斯盆地、韋德邁爾盆地和蒂米蒙盆地最為發育，厚度超過1 000 m。次要蓋層為古生代砂巖層內的灰黑色頁巖夾層。油氣充注以沿斷層垂直向上運移和沿地層橫向運移為主。圈閉類型以背斜構造圈閉為主，斷塊構造圈閉為輔。

北非東部地區古生代含油氣構造以角度不整合構造為主，受海西構造運動剝蝕作業影響，僅在下埃及盆地西側小范圍得以保留。主要儲集層為二疊系淺海相、三角洲相碎屑巖，泥盆系、石炭系淺海相碎屑巖。主要烴源巖為侏羅系淺海相煤系灰巖，有機碳含量為0.5%～64.4%，干酪根Ⅱ-Ⅲ型，目前處于低熟-成熟階段。蓋層主要為古生代砂巖層內的灰黑色頁巖夾層、上白堊統廣海相頁巖和局限盆地形成的蒸發巖。油氣充注以沿斷層垂直向下移為主，不整合面與砂體輸導為輔。圈閉類型為斷塊、斷背斜。

圖1 北非地區盆地及主要烴源巖分布

2.2 中、新生代油氣地質特征

圖2 北非地區西-東向剖面圖

北非地區中、新代盆地演化主要受控于新特提斯洋的演化。新特提斯洋的開裂導致中生代盆地在北非中部打開形成；新特提斯洋的閉合導致大陸碰撞產生敘利亞褶皺弧，褶皺弧弧前凹陷構成了新生代盆地主體。同時阿爾卑斯構造運動使得北非地區整體發生碰撞抬升，西部地區相對于中、東部地區抬升更為明顯，中、新生界沉積地層由西向東加厚，油氣地質條件逐漸變好。中、東部地區靠近地中海南緣的地區延續中生代被動大陸邊緣演化，有利于生、儲、蓋組合的發育。

中、新生代含油氣盆地儲層在中部地區以白堊系淺海相碎屑巖、三疊系河流相碎屑巖為主，在東部地區以始新統淺海碳酸鹽巖、中新統淺海相灰巖為主。主要烴源巖為侏羅系-白堊系海侵作用及缺氧環境下形成淺海相泥頁巖，有機碳含量為0.5%～10%，干酪根類型為Ⅱ-Ⅲ型。次要烴源巖為始新統淺海相頁巖和黏土質灰巖，有機碳含量為0.8%～2%，干酪根類型為Ⅱ-Ⅲ型[6，8]。兩套烴源巖均沿埃及至阿爾及利亞北部的地中海南緣分布。上白堊統廣海相頁巖和局限盆地形成的蒸發巖是中、新生代含油氣的主要蓋層，在北非地區除尼羅河三角洲盆地以外的區域均獲證實，次要蓋層為分布于錫爾特、佩杰拉和尼羅河三角洲盆地的古新統-始新統海相泥巖和致密灰巖蓋層，對絕大部分產自新生界烴源巖的油氣具有封蓋作用[1]。受阿爾卑斯構造運動影響，北非地區斷層異常發育，垂向油氣運移條件較好，易形成背斜及斷塊構造圈閉。

3 有利勘探方向

北非地區擁有極其豐富的油氣資源，據IHS Markit 2017數據僅阿爾及利亞、利比亞和埃及三國累計探明油氣儲量就到達1 500億桶（油氣當量）。并且該地區原油油質好、油層淺、易開采，緊鄰紅海、地中海航道，地理位置極其優越，長久以來占據全球油氣供應的重要位置。但該地區主要含油氣盆地勘探程度高，現有油氣勘探開發主要圍繞老油田挖潛和邊際油田整合，剩余勘探潛力有限。通過對特提斯洋演化與北非油氣成藏的相互關系的探討和油氣地質特征規律性總結，認為該地區未來的勘探工作應跳出現有模式，積極向著“上山”、“下水”“深層系”等領域擴展。

（1）“上山”即加強對北非西部阿特拉斯造山帶山間盆地和其褶皺前緣山前盆地的勘探研究。北非西部古生代盆地勘探成果表明，該地區油氣田分布受控于海西構造運動改造后的志留紀、泥盆紀烴源巖分布，即受海西運動影響形成的殘留海分布控制了北非西部古生代盆地油氣田分布。阿特拉斯造山帶山間盆地和其褶皺前緣的山前盆地在志留紀、泥盆紀處于海相環境且未受到海西運動的大規模改造，有發育烴源巖的可能[10]。同時阿特拉斯造山帶的大規模演化時間較晚，主要集中于中新世-新世新特提斯洋的閉合加劇期，對古生代沉積的剝蝕破壞能力不是很強。以此為依據尋找阿特拉斯造山帶近東西向山間盆地和前緣帶的志留紀、泥盆紀沉積可以圈定有利生油區。

（2）“下水”即重點關注海蘇伊士灣海上油田勘探。蘇伊士灣演化經歷了由南向北兩期開裂，發育了以晚白堊世和始新世生油巖為中心的油氣系統，油氣通過斷層等通道，運移至前裂谷期、裂谷期和后裂谷期儲層。盆地北部單元受敘利亞褶皺弧擠壓抬升影響剝蝕嚴重，油氣成藏條件較差。盆地中、南單元受構造運動較小，裂谷前的晚白堊世和始新世烴源巖、裂谷期晚中新世烴源巖及北部烴源未受到強烈剝蝕，加上區域蓋層蒸發巖發育，可以推斷蘇伊士灣盆地中部和南部為有利成藏區。

（3）“深層系”是指加強北非東、西部古生界不整合面之下油氣藏對比研究，探索北非西部潛山油氣藏潛力。古生界角度不整合油氣藏分布于海西構造運動所形成的古生界次級含油氣系統中，以斷塊、斷背斜圈閉為主。因海西構造運動對下部古生界地層的差異剝蝕，形成的不整合面溝通了中生界與古生界多層系烴源巖與儲層，形成了由斷層、不整合面、砂體構成的立體油氣運移輸導體系，有利于油氣運移充注并最終保存成藏。受構造背景影響，該類型油氣藏僅分布于北非東部下埃及盆地的Faghur次盆，是該地區未來油氣勘探的主要目標。