穆格萊德盆地A區塊構造特征對油氣分布的影響

ALIYEVA Gunay 黃志龍 金振奎 聶其海 張修強 趙 剛

(①中國石油大學(北京)地球科學學院，北京102249；②東方地球物理公司研究院，河北涿州072750)

0 引言

穆格萊德盆地位于非洲蘇丹和南蘇丹境內，是中非剪切帶走滑拉張形成的中、新生代裂谷盆地[1-3], 面積約為12×104km2。A區塊位于盆地南端的南蘇丹境內，涉及多個構造單元，面積為1.9×104km2。該區油氣勘探活動始于20世紀70年代，早期研究主要集中在中非剪切帶對盆地影響[1]、地殼拉張程度對盆地形成的作用[2]、區域構造對基底和油氣聚集的控制[4]。自20世紀90年代后期，深化了生、儲、蓋組合研究[5-7]，分析了油氣成藏主控因素和機理[8-11]，總結了盆地的構造差異和有效圈閉類型，提出了勘探新領域[3,12-13]。前人研究成果深化了對穆格萊德盆地構造、石油地質方面的認識，但是由于A區塊構造位置特殊、斷裂特征復雜、構造樣式多，現有的研究成果不能滿足A區塊勘探、開發需求。為此，本文通過綜合分析地震、地質資料，重新劃分構造分區、深入研究斷裂活動期次、對比構不同造單元之間活動差異性、恢復構造演化歷史，總結A區塊斷裂活動和構造特征對油氣聚集的影響，以期為油氣潛力評價提供進一步的依據。

1 區域地質背景

1.1 構造背景

穆格萊德盆地北部寬、南部窄，北、南部構造帶方向分別為EW、NW向(圖1)。A區塊位于盆地南部，橫跨凱康西部斜坡、凱康槽以及凱康東部斜坡。穆格萊德盆地是以拉張為主的被動裂谷盆地，經歷三個斷坳旋回，即前裂谷期、同裂谷期和后裂谷期[14]，其中同裂谷期又進一步劃分為三個構造階段，即早白堊世—晚白堊世、晚白堊世—古新世、始新世—上新世[6, 15-16]。

圖1 穆格萊德盆地構造單元劃分圖(據文獻[8]修改)

1.2 地層特征

鉆井揭示A區塊地層由下至上依次為前白堊系結晶基底，白堊系河流—半深湖—深湖相Abu Gabra組(AG)、河流—淺湖相Bentiu組、深湖相Darfur群(Aradeiba、Zarqa、Ghazal和Baraka組)，古近系河流—泛濫平原相Amal組、三角洲—湖相Nayil組，新近系湖泊相Tendi、Adok組和第四系(圖2)。

圖2 穆格萊德盆地地層綜合柱狀圖(據文獻[14]修改)

1.3 油藏特征

A區塊已發現16個油田，其中15個位于凱康東部斜坡，主要產油層系屬于Bentiu組和Aradeiba組；

中部地區鉆井較少，只有1個油田，主要產油層系屬于淺層的Tendi組；凱康西部斜坡未鉆井。

根據前人研究以及鉆井揭示，A區塊主要烴源巖為AG組巨厚泥巖，產油地層從淺到深依次為Tendi、Nayil、Baraka、Ghazal、Zarqa、Aradeiba、Bentiu和AG組，從深層到淺層劃分為下組合、下中組合、上中組合、上組合(圖2)四套成藏組合。在凱康東部斜坡和凱康西部斜坡以下組合、下中組合以及上中組合下部為主力成藏組合，上中組合上部以及上組合為次要成藏組合；在凱康槽以上中組合上部和上組合為主力成藏組合，下組合、下中組合以及上中組合下部為次要成藏組合。

2 構造特征

2.1 斷裂特征

2.1.1 平面特征

圖3 A區塊斷裂展布簡圖

2.1.2 剖面特征

A區塊的斷裂具有以下剖面特征(圖4)：①斷面較陡，傾角大于45°，具有重力作用和水平張力作用下形成的正斷層的典型特征；②全區大部分斷裂斷開層位多，從基底一直斷達古近系、新近系，其中在東部地區斷裂從基底向上斷達始新統(Nayil組)，在中西部地區斷裂從基底一直向上斷達中新統(Adok組)；③斷層上盤發育一些小型斷層，與主斷裂斜交，呈“Y”字型組合；在工區中部地區發育“負花狀”構造，反映該區中新世處于張扭構造應力環境。

圖4 A區塊典型地震剖面(a)及其地質剖面(b)剖面位置見圖3

2.2 構造演化

2.2.1 主控斷裂生長指數

同生斷層是在沉積物沉積的同時或準同時連續發生的正斷層，其斷距隨深度逐漸增加，同時下降盤的地層厚度總是大于上升盤的相應地層。斷裂生長指數是斷層上、下盤地層厚度的比值，可以反映斷裂在某一段時期的活動強度。文中詳細統計了A區塊斷裂生長指數(表1)，可以研究斷裂開始發育時期、活動最強烈時期及活動末期的構造特征。

由表1可見，A區塊的斷裂活動分為三個時期，分別為AG～Bentiu組、Aradeiba～Amal組以及Nayil組～現今沉積時期。

表1 A區塊斷裂生長指數統計

根據斷裂生長指數變化以及斷裂的平面展布特征，認為A區塊中部洼陷斷裂生長指數大于東部和西部，說明中部洼陷斷裂活動強度較大；北部斷裂生長指數大于南部，尤其是在Nayil組沉積時期，說明中、北部斷裂在Nayil組沉積時期活動強度最大。

Model Builder在建設用地報批線狀地物面積自動扣除中的應用 張海龍，趙耀龍，葉 璐(3-8)

2.2.2 演化特征

根據前人的研究成果及斷裂生長指數變化結果，可將A區塊構造演化分為前裂谷期、同裂谷期和后裂谷期(圖2)。前裂谷階期(距今約550～130Ma)處于地臺演化時期，構造穩定，長期隆起遭受剝蝕，僅局部地區可能有陸相碎屑巖沉積[17-19]；同裂谷期又進一步劃分為三個從裂陷到坳陷的構造階段(圖5)；后裂谷期從Adok組地層沉積以來至第四紀時期，構造活動趨于停止，構造定型[17]。下面分述同裂谷期的三個構造階段。

圖5 A區塊構造演化剖面 (a)Bentiu沉積前； (b)Aradeiba沉積前； (c)Baraka沉積前； (d)新近系+第四系沉積前； (e)現今

(1)第一構造階段(早白堊世—晚白堊世)

該階段包含了裂谷和坳陷兩個階段，裂谷階段具有快速沉降的特征，沉積的AG組地層厚度變化大，橫向變化快，斷裂生長指數大，介于1.2～1.4(表1、圖5a)；坳陷階段沉積的Bentiu組地層橫向變化不大，斷裂生長指數不大，小于1.1(表1、圖5a)。

(2)第二構造階段(晚白堊世—古新世)

該階段在第一構造階段的基礎上繼續發展，除了前期部分斷裂再次活動外，還發育了新斷裂。早期劇烈的斷陷活動沉積了較薄Aradeiba組地層，橫向變化快，斷裂生長指數大，介于1.1～1.4(表1、圖5b)；中—晚期的裂陷微弱活動沉積了Zarqa-Baraka組地層，斷裂生長指數為1.0～1.3(表1、圖5c)，裂谷期基本停止。隨后的坳陷階段沉積了較薄的Amal組地層，斷裂生長指數不大，小于1.1(表1、圖5c)。

(3)第三構造階段(始新世—上新世)

該階段是一個新的裂陷(Nayil、Tendi組沉積時期)到坳陷(Adok組沉積時期)的構造階段。Nayil組地層橫向變化快，斷裂生長指數變化很大，介于1.1～2.0；Tendi組地層厚度大，橫向變化快；Adok組地層厚度大，橫向變化快(圖5d)。

2.3 構造分區

通過分析斷裂分布及活動特征，依據同裂谷期構造活動強度，A區塊從東向西可以劃分為繼承穩定型及持續活動型兩種構造分區。

繼承穩定型區域在第一和第二斷陷期均發生了較大的沉降，在第三斷陷期沉降相對較弱，以凱康東部斜坡以及凱康西部斜坡為典型。該區域在構造演化階段的構造活動強度表現為“強—強—弱”的特征。

與繼承型區域相比，持續活動型區域在三個構造階段構造活動均較強烈，斷坳轉換對該區域的影響明顯增加，以凱康槽為典型。該區域現今的殘余地層結構組成變化較大，在構造演化階段的構造活動強度表現為“強—強—最強”的特征。

3 構造演化和斷裂活動與油氣成藏的關系

3.1 第一構造階段控制烴源巖

A區塊AG組沉積時期明顯受該期斷裂的控制，斷層上盤和下盤地層厚度差異較大。受早白堊世強烈斷陷的影響，沉積了巨厚的AG組烴源巖。

3.2 第二構造階段控制構造圈閉

第二構造階段為晚白堊世—古新世，具有斷裂繼承性發育特征。穆格萊德盆地由中非剪切帶走滑拉張形成，具有特殊的多層結構和復雜的構造演化史，因此構造圈閉類型多、樣式復雜、分布層系廣泛(圖6)。

圖6 A區塊地質剖面上的圈閉分布

根據A區塊構造運動和斷裂展布特征可知，構造圈閉主要包括背斜圈閉和斷層圈閉，斷層圈閉又細分為順向斷塊、反向斷塊、順向斷鼻和反向斷鼻(圖7)，其中反向斷鼻為最有利構造圈閉。

在凱康東部斜坡和西部斜坡構造圈閉主要發育于Bentiu組，Aradeiba、Zarqa組也有分布；在凱康槽構造圈閉主要發育于Tendi、Nayil、Amal、Baraka和Ghazal組，Zarqa、Aradeiba及Bentiu組也有分布。在構造圖上均為單條斷層控制的反向斷鼻構造(圖7c)。

圖7 斷層圈閉類型(Bentiu組)(a)反向斷塊； (b)順向斷鼻； (c)反向斷鼻等值線數值單位為m

3.3 第三構造階段控制油氣運移

第三構造階段為始新世—上新世。在東部斜坡和西部斜坡區斷裂活動較弱；在凱康槽以主斷裂的復活及相關派生斷裂產生為標志，斷裂活動較第一構造階段強，導致凱康槽構造及斷裂復雜化，同時對早期油藏具破壞作用。因此，在第三構造階段發育的斷裂是凱康槽油氣運移的主要控制因素。

結合試油結果(表2)和構造運動特征，在A區塊存在兩種成藏模式，即“斷裂活動減弱型深層”和“斷裂活動持續型的晚期調整多層系”。

表2 A區塊試油結果統計表

第一種成藏模式常見于凱康東部斜坡和凱康西部斜坡。由于斷裂早期活動較強，AG組烴源巖生成的油氣沿開啟的斷裂運移至上覆的Bentiu和Aradeiba組圈閉中成藏； 后期構造運動較弱導致凱康東部斜坡和凱康西部斜坡的斷裂活動明顯減弱，以封閉作用為主導，不足以破壞早期形成的油氣藏或斷裂達不到油氣運移的要求，油氣不能從深層向淺層繼續運移，因此在淺層不具備油氣成藏的條件(圖8a)。

凱康槽中發育多條斷穿Tendi組至基底的大斷裂，可作為油氣垂向運移的通道，因此產生第二種成藏模式。根據Y-1井區試油結果，在凱康槽深層的AG和Bentiu組見到油跡油斑，在淺層的Tendi組見到工業油流，推測可能存在二次運移成藏。當生烴中心的烴源巖開始排烴，油氣沿著大斷裂向上運移，通過AG組頂的不整合面和Bentiu組的砂巖輸導層向高部位側向運移，在構造高部位形成油氣藏。由于凱康槽受第三構造階段斷裂活動的影響，部分早期形成的油氣藏遭到破壞，油氣再次沿斷裂向上運移，在上覆地層的構造圈閉中形成新的油氣藏(圖8b)。

圖8 A區塊油氣成藏模式(a)斷裂活動減弱型深層； (b)斷裂活動持續型的晚期調整多層系

4 結論

本次研究對A區塊重新劃分構造分區、深入研究斷裂活動期次、對比不同構造單元之間活動差異性、恢復構造演化史，并分析構造演化與油氣成藏的關系，取得以下認識：

(1)研究區構造演化過程經歷三個斷坳旋回，即前裂谷期、同裂谷期和后裂谷期。同裂谷期又進一步劃分為三個構造階段，即早白堊世—晚白堊世、晚白堊世—古新世、始新世—上新世，分別控制烴源巖、構造圈閉、油氣分布。

(2)研究區從東向西可以劃分為繼承穩定型和持續活動型兩種構造分區。前者以凱康東部斜坡和凱康西部斜坡為典型，在演化階段構造活動強度具有“強—強—弱”的特征；后者以凱康槽為典型，在演化階段構造活動強度具有“強—強—最強”的特征。

(3)研究區存在兩種油氣成藏模式，分別為“斷裂活動減弱型深層”和“斷裂活動持續型的晚期調整多層系”。前者多見于凱康東部斜坡和凱康西部斜坡，后者常見于凱康槽。