Termit盆地構造特征及其對成藏的控制作用

王玉華,毛鳳軍,王芝堯,劉 邦,呂明勝,3,鄭鳳云,陳忠民

(1.中國石油勘探開發研究院 北京 100083；2.中國石油大港油田公司 天津 300280；3.中國石油天然氣勘探開發公司 北京 100034)

“裂谷”概念是GREGERY研究地塹時提出的[1]。SENGOR等和KHAIN按裂谷成因將其分為主動和被動兩種類型[2-3]。中、西非裂谷系屬于典型的被動裂谷盆地群是中國石油天然氣集團公司最早、最重要的海外勘探區塊。經過20余年的勘探實踐，對其認識逐漸加深。尼日爾的Termit盆地、乍得的Bongor、Doba、Doseo盆地、以及蘇丹的Muglad、Melut盆地等，均具有共同的構造特征和成藏規律[4-7]。本文以尼日爾Termit盆地為例，分析總結其構造演化和構造特征，進一步探討被動裂谷盆地構造對成藏的控制作用。

1 區域構造背景及構造單元劃分

Termit盆地屬西非裂谷系北延部分，是發育于前寒武系變質巖基底(基底巖性為片麻巖)上的中、新生代裂谷盆地，位于尼日爾東南部，向南延伸至乍得北部(在乍得境內稱Lake Chad盆地)(圖1)。

圖1 Termit盆地區域構造位置

盆地呈NW-SE向長條形展布，南北長約300 km，面積約為3×104km2。鉆井揭示地層自上而下為第四系、新近系、古近系(Sokor2段、Sokor1段)、上白堊統(Donga組、Yogou組、Madama組)和下白堊統(K1組)。第四系主要為黏土、粉砂巖、細砂巖及礫石層，表層為約10 m厚的沙漠覆蓋。新近系為河流相沉積，巖性以砂巖為主，偶見雜色軟黏土。古近系以湖相沉積為主，巖性為砂泥巖互層。上白堊統下部為海相泥巖沉積，上部為陸相砂巖沉積。下白堊統為湖相沉積，巖性為含硅質、高嶺石及石英質的砂巖、粉砂巖與泥巖互層[8](圖2)。

根據區域大斷層的展布和盆地結構，Termit盆地可劃分為8個主要構造單元：兩個凹陷分別為北部的Dinga凹陷和南部的Moul凹陷，兩個凸起分別為北部的Soudana凸起和中部的Fana低凸起，西側斷階帶分為北部的Dinga斷階和南部的Yogou斷階，東側的斜坡帶分為北部的Araga斜坡和南部的Trakes斜坡(圖3、4、5)。

圖2 Termit盆地沉積地層柱狀圖

圖3 Termit盆地上白堊統Yogou組和古近系

Sokor1組沉積末期構造格局

2 構造特征

Termit盆地已采集大量的地震資料，完鉆近百口探井。可以進行精細的地震解釋，開展構造建模和斷層研究，從而較好地展示該盆地的構造特征。

2.1 斷層展布

Termit盆地普遍發育正斷層，有正斷層200余條，斷層總體呈NW-SE和近N-S向的兩組斷層。前者為早白堊世形成且古近紀繼承性活動的控凹斷層；后者為古近紀形成的一系列后期斷層。兩組不同走向的斷層組成了斷裂系統的基本格架，使得整個盆地構造具有“南北分塊，東西分帶”的特征。從南到北凹凸相間，從西到東分別發育斷階帶、凹陷帶和斜坡帶(圖6)。

圖4 Termit盆地北部東西向地質剖面

圖5 Termit盆地南部東西向地質剖面

圖6 Termit盆地構造單元及斷裂綱要

2.2構造樣式

構造樣式指同一期構造運動、同一應力環境下所產生的構造變形組合。它們應具有相似或相同的構造特征和變形機理[9]。不同斷層組合特征可劃分出不同構造樣式，從而形成各種圈閉類型[10]。

Termit盆地斷層組合剖面上主要有地壘、地塹、同向斷階、反向斷階、“Y”字型5種樣式(圖4、5)，地塹和“Y”字型，全區發育。Fana低凸起以地壘為主，斷階帶以反向斷塊為主，斜坡帶以地塹為主。

斷層組合平面上主要有平行、雁列、斜交3種樣式。平行式主要出現在晚期斷層發育區域，Fana低凸起和Moul凹陷分布明顯。雁列式斷層全區發育，在Dinga斷階、Yogou斷階和Araga斜坡尤其發育。Trakes斜坡發育斜交式斷層。

圈閉類型主要發育有反向斷塊、斷壘、順向斷塊、背斜4種類型。反向斷塊為主，主要儲集層(Sokor1段砂泥互層)與下降盤的低速泥巖(Sokor2段砂泥)對接，側向封擋條件優越，利于油氣保存。

在張應力作用下，由于裂陷盆地中正斷層的伸展位移而發生的調節性變形，稱為構造調節帶或構造變換帶[11]。Termit盆地發育兩種典型的變換構造樣式，即變換型斷階和變換型地塹(圖7)。

圖7 Termit盆地變換構造模式

變換型斷階由多個具有位移傳遞性質的斷層帶組成，各斷層帶的斷層具有相同的發育歷史，斷層平面上表現為雁列式，剖面上平行式，組合成斷裂帶內斷階。斷裂帶間各斷層也組合成斷階，稱斷裂帶間斷階。Termit盆地的Dinga斷階和Yogou斷階表現為變換型斷階帶。變換型地塹由至少兩個斷裂帶組成，斷裂帶內部發育斷裂帶內斷階，斷裂帶間由于主斷裂帶各斷層傾向相反，組合成地塹，稱為變換型地塹。Araga斜坡和Fana低凸起都表現為變換型地塹(圖8)。

圖8 Termit盆地Sokor1頂面構造及油藏分布

2.3 構造演化

Termit盆地構造演化分為白堊紀的裂谷Ⅰ幕及其后的拗陷階段、古近紀-新近紀的裂谷Ⅱ幕及其后的拗陷階段(圖2)。

裂谷Ⅰ幕(早白堊紀K1)在侏羅紀穩定陸相沉積后進入第一次大規模斷陷階段，區域伸展應力方向與非洲-阿拉伯板塊內部伸展方向一致，為NE-SW向，形成了NW-SE走向的Termit斷陷盆地及盆地內一系列的地塹和半地塹。斷裂活動北強南弱，西強東弱。北部的Dinga凹陷沉降最厚，明顯大于南部的Moul凹陷。凹陷西側為斷階帶，東側為較緩斜坡帶，東西向半地塹特征明顯(圖3、4、5)。晚白堊紀斷拗轉換期受區域構造運動影響，開始海侵，隨著區域中生界坳陷型盆地結構形成，海侵范圍擴大，Yogou組繼承性沉積了一套濱淺海相泥巖地層，厚度介于300～1 600 m。晚白堊紀末為拗陷階段末期，伴隨著海水退卻，沉積了分布廣泛的Madama組辮狀河厚砂巖地層，厚度介于300～1 000 m。

裂谷Ⅱ幕(古近紀Sokor)出現了一期新的裂陷活動，開始形成新生代斷陷型盆地結構，疊加于白堊紀晚期坳陷型盆地結構之上。區域伸展應力方向隨著非洲-阿拉伯板塊與歐亞板塊碰撞，右旋扭動，經歷了由白堊紀正向伸展向古近紀斜向伸展的轉變，由NE-SW向變為近EW向。在盆地邊緣和Dinga斷階帶，早期大斷層繼承性活動，且派生出走向一致但傾向相反的后期斷層。在盆地內部，近SN向后期斷層大量形成，與早期NW-SE向斷層存在一定的夾角，組合成一系列反向斷塊圈閉。這一時期，Dinga凹陷西側斷階帶斷距繼續加大；東側斜坡帶之上形成了Araga斜坡地塹帶。南北兩個凹陷之間的Fana低凸起繼續隆升，上部發育復雜地塹帶，形成“上拗下隆”的構造轉換帶。Dinga凹陷東斜坡坡度變陡，盆地沉降中心西移至斷階帶附近(圖3、4)；Moul凹陷東斜坡坡度變化不大，盆地沉降中心沒有變化(圖3、5)。古近紀晚期(Sokor2)，裂谷深陷期湖相泥巖廣泛分布，厚度介于200～1 000 m。

3 構造對成藏的控制作用

通過構造演化了解構造發育史，全面把握盆地構造特征，為分析構造對成藏的控制作用打下基礎，從而進一步確定盆地的主凹陷、主要成藏組合、油氣富集帶以及含油層系在空間上分布的具體位置。

兩期裂谷疊置的構造演化特征決定了上部成藏組合是最主要的成藏組合。構造演化表明，Termit盆地早白堊世-晚白堊世-古近紀經歷了“裂谷-拗陷-裂谷-拗陷”的構造演化及“陸相-海相-陸相”的沉積演化。早白堊世(K1)和古近紀(Sokor)兩期裂谷疊置，張性應力場使得正斷層非常發育，形成大量反向斷塊圈閉，反向斷塊是盆地最典型的圈閉樣式。晚白堊世中期(Yogou)拗陷期大規模海侵，烴源巖廣泛分布。古近紀晚期的Sokor2拗陷期泥巖發育，形成良好的區域蓋層，覆蓋于古近紀早期的Sokor1湖相砂泥巖互層之上，形成了跨世代的下生上儲的上部成藏組合。該成藏組合內反向斷塊的Sokor1儲集層與下降盤的Sokor2砂泥對接，側向封擋條件優越，利于油氣保存。因此，上部成藏組合是盆地主要的成藏組合。截至目前，該套組合發現的地質儲量占整個盆地發現儲量的85%以上。

凹陷的發育程度決定了油氣分布的富集程度。凹陷越發育，烴源巖的分布范圍越廣，品質越好，且斷裂越發育，油氣運移越便捷，斷裂帶內油氣越富集。Termit盆地北部主凹陷Dinga凹陷地層沉積厚，烴源巖非常發育，斷距大(300～1 000 m)，溝通油源能力強。其短軸方向東西兩側的Fana低凸起和Dinga斷階勘探成功率非常高，分別93%和83%，發現地質儲量合計占整個盆地的80%。

區域應力場分布規律決定了油氣富集帶分布的具體位置。區域應力場分布決定了盆地和凹陷的走向。Dinga凹陷的走向與Termit盆地走向一致，為NW-SE向，垂直于主區域張應力方向。在凹陷短軸方向東西兩側油氣特別富集，但長軸方向北端由于靠近盆地邊緣，遠離生烴中心，完鉆7口探井均無勘探發現。由于受到區域應力場分布差異的影響，Dinga凹陷東西兩側斷裂發育程度不同，導致油氣分布差別也較大。凹陷西側Dinga斷階斷距大，斷裂密集，油氣沿斷裂垂向運移為主，致使油氣緊鄰凹陷中心富集。凹陷東側Araga斜坡和Fana低凸起斷層斷距相對變小，斷裂稀疏，東西向分布范圍較寬，油氣沿Madama組厚砂巖側向運移和沿斷裂垂向運移同時進行，致使油氣分布范圍較廣。

斷裂展布除了控制油氣平面分布外，對縱向含油層系的分布也具有控制作用。在Termit盆地，南北向主、次凹陷的含油層系明顯不同。北部Dinga凹陷斷距大，溝通油源能力強，上白堊統Yogou組油氣容易垂向運移至古近系Sokor組儲層，含油層系以Sokor組為主。而南部Moul凹陷斷距小，溝通油源能力弱，上白堊統Yogou組油氣不易垂向運移至古近系Sokor組儲層，僅從Yogou組中下部油源運移至Yogou組上部砂泥互層內，含油層系以Yogou組上部儲層為主。

古構造背景下的變換型構造是油氣富集帶。Araga斜坡和Fana低凸起是典型的變換型地塹，經歷白堊紀、古近紀構造演化和地層沉積，形成“上坳下隆”的變換型地塹構造，有利于裂谷盆地反向斷塊圈閉油氣聚集。Dinga斷階和Yogou斷階是典型的變換型斷階，緊鄰盆地西南部長期繼承性發育的古隆起構造，白堊系油氣通過同沉積斷層運移至古近系油藏，形成多個高產油藏。目前，這四個變換型構造單元發現的地質儲量占整個盆地儲量的97%以上(圖8)。

4 結論

(1)Termit盆地構造具有“南北分塊，東西分帶”的特征，長軸方向凹凸相間，不斷轉換，短軸方向呈半地塹構造形態，從西到東分別為斷階帶、凹陷帶和斜坡帶。

(2)Termit盆地構造經歷了白堊紀和古近紀兩次裂谷演化，兩期裂谷疊置的構造演化特征決定了上部成藏組合是最主要的成藏組合，凹陷的發育程度決定了油氣分布的富集程度，斷裂的空間展布規律控制了油氣空間展布規律，古構造背景下的變換型構造是油氣主要富集場所。