溫志新，王兆明，宋成鵬，賀正軍，劉小兵

（中國石油勘探開發(fā)研究院）

東非被動(dòng)大陸邊緣盆地結(jié)構(gòu)構(gòu)造差異與油氣勘探

溫志新，王兆明，宋成鵬，賀正軍，劉小兵

（中國石油勘探開發(fā)研究院）

基于板塊構(gòu)造理論，通過研究地震、地質(zhì)及相關(guān)文獻(xiàn)資料，恢復(fù)東非被動(dòng)大陸邊緣主要地質(zhì)時(shí)期原型盆地及巖相古地理，開展盆地結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征及其沉積充填差異分析，結(jié)合已發(fā)現(xiàn)的15個(gè)油氣藏解剖，建立3種成藏模式，探討該區(qū)有利成藏組合及下一步勘探方向。東非被動(dòng)大陸邊緣盆地群歷經(jīng)晚石炭世—三疊紀(jì)卡魯（Karoo）期陸內(nèi)夭折裂谷、侏羅紀(jì)陸內(nèi)—陸間裂谷及白堊紀(jì)以來的被動(dòng)大陸邊緣盆地3個(gè)原型階段，各個(gè)盆地裂谷層系普遍發(fā)育，受拗陷期沉積充填厚度大小影響，形成“斷陷型”、“斷坳型”和“三角洲改造型”3類被動(dòng)陸緣盆地：“斷陷型”拗陷期沉積最大厚度小于3 000 m，形成“單源-構(gòu)造型”成藏模式，勘探方面以尋找裂谷層系頂部發(fā)育的大型構(gòu)造類圈閉為主；“斷坳型”拗陷期沉積最大厚度大于5 000 m，形成“雙源-雙組合型”成藏模式，勘探方面以上、中斜坡大型滑動(dòng)—滑塌—碎屑流沉積砂體為目標(biāo)；“三角洲改造型”拗陷期沉積最大厚度大于6 000 m且發(fā)育高建設(shè)性三角洲，從岸向海形成獨(dú)特生長斷裂、泥底辟、逆沖推覆、前淵緩坡四大構(gòu)造帶，形成“三源-多組合型”成藏模式，其四大構(gòu)造帶均可形成大型油氣田。圖8表2參27

東非；被動(dòng)大陸邊緣盆地；原型盆地；巖相古地理；盆地結(jié)構(gòu)構(gòu)造；成藏模式；深水沉積；油氣勘探方向

0 引言

自2009年以來，在東非地區(qū)莫桑比克和坦桑尼亞海域不斷獲重大油氣發(fā)現(xiàn)，且探井成功率高達(dá)80%[1]，預(yù)示著東非被動(dòng)陸緣深水油氣資源良好的勘探前景。較南大西洋兩岸、墨西哥灣等熱點(diǎn)地區(qū)，東非海岸系列被動(dòng)大陸邊緣盆地海上勘探程度很低，油氣發(fā)現(xiàn)主要集中于魯伍馬盆地的北部區(qū)塊和坦桑尼亞的南部區(qū)塊[1]，而且莫桑比克南部海上、馬達(dá)加斯加及索馬里海上區(qū)塊尚未進(jìn)行勘探[1]。受海上地震技術(shù)、勘探程度低等

因素影響，前人對(duì)該領(lǐng)域研究主要集中在區(qū)域地質(zhì)[2-7]以及陸上裂谷層系[8-13]，對(duì)整個(gè)盆地群的成盆演化、盆地結(jié)構(gòu)、沉積充填、成藏特征等方面的研究尚顯不足，各盆地主要勘探方向還不明確。本文基于原型盆地及巖相古地理恢復(fù)，通過二維地震解釋，開展盆地結(jié)構(gòu)及沉積充填差異分析，結(jié)合已發(fā)現(xiàn)油氣藏解剖，建立不同成藏模式，探討該區(qū)有利成藏組合及下步勘探方向，為勘探程度低、獲取資料難的被動(dòng)大陸邊緣深水領(lǐng)域戰(zhàn)略選區(qū)及新項(xiàng)目評(píng)價(jià)提供借鑒。

圖1 東非被動(dòng)大陸邊緣盆地群分布圖

1 研究區(qū)概況

東非被動(dòng)大陸邊緣盆地群位于印度洋西緣，它是中生代以來，隨著東岡瓦納大陸裂解、印度洋形成而產(chǎn)生的系列盆地（見圖1）。地理上由最北部的索馬里、

埃塞俄比亞向南到肯尼亞、坦桑尼亞、莫桑比克及馬達(dá)加斯加島周緣，主要沉積盆地包括索馬里濱海盆地、拉穆盆地、坦桑尼亞濱海盆地、魯伍馬盆地、莫桑比克濱海盆地、穆倫達(dá)瓦盆地、馬任加等盆地?？偝练e面積超過369.52×104km2，其中陸上沉積面積99.8×104km2，大于200 m水深沉積面積151.37×104km2。盆地具有明顯的雙層結(jié)構(gòu)，下部裂谷層系包括上石炭統(tǒng)、二疊系、三疊系及侏羅系，以陸相沉積充填為主，上部坳陷層系為白堊系及新生界，全部為海相沉積充填。

東非沿海的勘探活動(dòng)，最早可以追溯到20世紀(jì)50年代，從1958年就開始有鉆井記錄[1]，一直到2010年，共完鉆井232口，但該階段的鉆井只限于陸上及淺水（小于100 m）區(qū)，鉆井成功率極低[1]，先后在索馬里、莫桑比克濱海盆地、坦桑尼亞和魯伍馬盆地陸上和淺水發(fā)現(xiàn)了7個(gè)中小型商業(yè)天然氣田，累計(jì)探明和控制（2P）可采儲(chǔ)量0.25×1012m3，在穆倫達(dá)瓦盆地陸上發(fā)現(xiàn)Tsimiroro和Bemoolanga重油油砂礦藏，估計(jì)地質(zhì)資源量分別為2.73×108t和15.10×108t[1]。2010年8月開始在深水區(qū)域鉆井，在魯伍馬盆地的1、4區(qū)塊和坦桑尼亞盆地的1、2、3、4區(qū)塊發(fā)現(xiàn)25個(gè)大中型氣田，累計(jì)新增2P可采儲(chǔ)量4.28×1012m3，全部位于深水、超深水區(qū)域[1]。即便如此，該區(qū)勘探程度依然很低，所有發(fā)現(xiàn)集中分布于魯伍馬三角洲盆地北部和坦桑尼亞盆地斜坡上，大于200 m水深區(qū)域有探井的區(qū)塊僅有15個(gè)，總面積13.3×104km2，占整個(gè)深水區(qū)勘探面積比例不足10%[14]。

2 原型盆地及巖相古地理

2.1 晚石炭世—三疊紀(jì)（陸內(nèi)夭折裂谷原型盆地階段）

晚石炭世開始，伴隨著潘基亞聯(lián)合大陸的逐漸形成，在岡瓦納大陸東部（非洲、馬達(dá)加斯加、印度、澳大利亞、阿拉伯及南極洲板塊）發(fā)生強(qiáng)烈的“地幔柱”活動(dòng)，形成了區(qū)域性的地殼隆升、斷裂和火山活動(dòng)，在三疊紀(jì)末期，形成了廣泛分布的陸內(nèi)裂谷盆地，分布于現(xiàn)今的東非、馬達(dá)加斯加、澳大利亞、印度等地區(qū)，充填了一套以陸相河流、湖泊及沼澤沉積為主的地層，向南與南非的卡魯盆地具有相近的沉積環(huán)境，且基本連為一體，稱之為卡魯（Karoo）階[9-11,13]（見圖2a）。在東北部表現(xiàn)為新特提斯洋南部陸架邊緣裂陷沉積，相當(dāng)于現(xiàn)今的索馬里盆地與澳大利亞西北陸架地區(qū)。

卡魯裂谷作用是非洲大陸顯生宙以來的第一次裂谷作用，代表岡瓦納超大陸初始破裂階段，由于引起岡瓦納大陸的真正破裂作用（距今約183 Ma的裂谷作用）發(fā)生于早侏羅世，卡魯裂谷屬于夭折裂谷系列，卡魯階與上覆侏羅系呈角度不整合接觸。據(jù)Boselline研究，泛大陸之下的熱聚集和岡瓦納大陸、勞亞大陸間的右行轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)可能是形成卡魯期裂谷的主要?jiǎng)恿C(jī)制[8]。

2.2 侏羅紀(jì)（陸內(nèi)—陸間裂谷原型階段）

早—中侏羅世（距今205～157 Ma），岡瓦納大陸由西北向東南開始裂解成幾個(gè)不同的塊體（見圖2b）。此時(shí)，海底擴(kuò)張和漂移作用僅限于東北一角，在東非的中北部地區(qū)，即現(xiàn)今的索馬里、坦桑尼亞、馬達(dá)加斯加濱海地區(qū)，發(fā)育大規(guī)模裂陷沉降，海水大范圍侵入，形成陸棚碳酸鹽巖臺(tái)地建造，該期裂谷在非洲南部和南極洲表現(xiàn)為陸內(nèi)火山作用為主，在現(xiàn)今的莫桑比克盆地和南極洲可見大范圍的溢流玄武巖[6-7]。

晚侏羅世，大洋中脊出現(xiàn)，進(jìn)入陸間裂谷階段。馬達(dá)加斯加從非洲大陸的漂移可能開始于牛津期(Oxgordian)（磁異常條帶為M25，157.6 Ma）[6-7]，新特提斯海海進(jìn)范圍更廣、更向南深入，形成狹長海灣，類似現(xiàn)今的紅海。受地?zé)崽荻雀摺h(huán)境相對(duì)封閉、氣候干燥等因素影響，使新特提斯海水與靠陸一側(cè)的坳陷低地間形成一系列鹽水潟湖（如現(xiàn)今的歐加登次盆、曼達(dá)瓦次盆等），盆地內(nèi)沉積了一些局限環(huán)境下的鹽巖沉積[8-9]。在啟莫里期和提塘（Tithonian）期，新特提斯洋海侵范圍擴(kuò)大，在中部即現(xiàn)今的魯伍馬盆地、馬達(dá)加斯加西海岸及坦桑尼亞海岸，上侏羅統(tǒng)海相頁巖和灰?guī)r不整合覆蓋于下伏地層之上[8-10]。

2.3 白堊紀(jì)至今（被動(dòng)大陸邊緣原型階段）

早白堊世紐康姆階開始，索馬里和莫桑比克盆地海底擴(kuò)張作用持續(xù)發(fā)展，古特提斯海侵作用到達(dá)非洲板塊的南端（見圖2c）。東岡瓦納相對(duì)于非洲沿Davie斷裂帶等大型海底轉(zhuǎn)換斷層向南漂移，在非洲大陸東部邊緣北段（肯尼亞、索馬里）可能以拉張運(yùn)動(dòng)為主，而在坦桑尼亞—魯伍馬盆地一線為類似于西非科特迪瓦—加納的轉(zhuǎn)換邊緣，以走滑運(yùn)動(dòng)為主。在莫桑比克盆地北部，又以拉裂運(yùn)動(dòng)為主、兼有走滑運(yùn)動(dòng)，使東非邊緣表現(xiàn)出明顯的分段活動(dòng)作用，且各段的運(yùn)動(dòng)方式各異[4]。同時(shí)，在馬達(dá)加斯加與印度陸塊北部之間開始發(fā)育伸展斷層[4]。

早白堊世，伴隨全球海平面升高，東非邊緣發(fā)育分布廣泛的海進(jìn)層序，整個(gè)區(qū)域沉積了較為單一的泥質(zhì)巖地層層序，且這些泥質(zhì)層序逐漸向大陸斜坡發(fā)展（見圖2c）。馬達(dá)加斯加、印度塊體南部和相鄰的莫桑比克盆地火山活動(dòng)較強(qiáng)，火山巖比較發(fā)育。這些火山

活動(dòng)可能與印度和塞舌爾板塊與馬達(dá)加斯加的分離作用有關(guān)（距今84 Ma）[6]。晚白堊世，受火山造山影響，不論是東非大陸還是馬達(dá)加斯加島，物源供給更加充分，粗碎屑沉積明顯增多[6]（見圖2d）。

圖2 東非被動(dòng)大陸邊緣盆地原型盆地與巖相古地理圖（據(jù)文獻(xiàn)[6-13，15-17]修改）

古新世和始新世是東非大陸邊緣的穩(wěn)定期，東非大陸邊緣廣泛分布淺水陸架碳酸鹽沉積，沿陸架外緣可見礁相沉積。在拉穆盆地中北部及索馬里沿海盆地南部，發(fā)育規(guī)模較大的三角洲沉積。

漸新世至中新世以來，伴隨全球海平面下降，非洲克拉通抬升。東非被動(dòng)大陸邊緣發(fā)生進(jìn)積型沉積作用，從南向北發(fā)育了贊比西、魯伍馬等系列高建設(shè)性三角洲沉積[17]（見圖2e）。

3 盆地結(jié)構(gòu)構(gòu)造及沉積充填差異

被動(dòng)大陸邊緣盆地一般具“下斷上坳”型盆地結(jié)構(gòu)，即由早期裂谷期斷陷湖盆沉積和晚期被動(dòng)漂移期海相楔型“沉積棱柱體”疊合而成的沉積盆地[18]。受下伏裂谷發(fā)育特征及上覆坳陷發(fā)育期物源地形及沉積充填速率等因素影響，不同盆地結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征各異，沉積充填特征差異很大，以此為基礎(chǔ)，將東非系列被動(dòng)大陸邊緣盆地進(jìn)一步細(xì)分為斷陷型、斷坳型和三角洲改造型3個(gè)亞類（見表1），下述以典型盆地進(jìn)行解釋說明。

表1 東非海域被動(dòng)陸緣盆地亞類劃分綜合屬性表

3.1 “斷陷型”被動(dòng)大陸邊緣盆地

“斷陷型”被動(dòng)大陸邊緣盆地，其典型特征是具有下伏裂谷層系厚、上覆坳陷層系較薄的盆地結(jié)構(gòu)。研究區(qū)穆倫達(dá)瓦盆地、馬任加盆地、索馬里濱海盆地屬于該結(jié)構(gòu)類型。以穆倫達(dá)瓦盆地為例（見圖3），總體特征是縱向分層，橫向分帶。

圖3 穆倫達(dá)瓦盆地AA′二維地震剖面（剖面位置見圖1）

縱向上下斷上坳兩套層系差異明顯：下伏卡魯期—侏羅紀(jì)兩期裂谷層系普遍發(fā)育，厚度超過3 000 m，張性斷裂控制形成壘塹相間構(gòu)造特征；侏羅紀(jì)末期陸間裂谷作用階段，即相當(dāng)于現(xiàn)今的紅海形成階段[7]，大洋中脊開始出現(xiàn)洋殼，地?zé)崽荻壬撸瑑砂栋l(fā)生翹傾作用，陸源碎屑開始減少，以碳酸鹽巖沉積建造為主，在地震上表現(xiàn)為一套強(qiáng)振幅、低頻反射特征，最厚近500 m。受這套碳酸鹽巖高速地層影響，中下部地震反射品質(zhì)普遍較差，基底反射不清。整個(gè)裂谷地層陸上鉆井僅鉆遇了卡魯階，證實(shí)為陸相河流—三角洲—湖相沉積體系[9]；白堊系以上“楔型”坳陷特征明顯，與下伏地層呈區(qū)域性角度不整合接觸關(guān)系，總沉積厚度最大不超過2 500 m。斷裂不發(fā)育，最下部下白堊統(tǒng)在地震剖面上呈弱振幅近空白反射結(jié)構(gòu)，推測(cè)受全球海平面上升影響，屬于海侵期較深水環(huán)境，以細(xì)粒沉積為主；中上部在地震剖面上表現(xiàn)為中—強(qiáng)振幅、中—

低頻、中連續(xù)性地震反射結(jié)構(gòu)，從陸坡向海底平原，發(fā)育多套楔型地震反射結(jié)構(gòu)，從近岸向遠(yuǎn)岸，厚度由薄變厚，振幅由強(qiáng)變?nèi)?，頻率由低到高，連續(xù)性由差到好，外部形態(tài)由不規(guī)則到亞平行、平行反射。推測(cè)屬于深水滑動(dòng)—滑塌—碎屑流—濁流沉積體系[19]。

橫向上具東西分帶特征：從東向西，按現(xiàn)今地層傾角大小劃分為上部緩坡帶（小于1°）、中部陡坡帶（1°～6°）和下部緩坡帶（小于1°），大致對(duì)應(yīng)大陸架、大陸坡和陸隆及深海平原[20]。陸架區(qū)坳陷層序沉積厚度最薄，斷裂較發(fā)育；陸坡區(qū)最厚，且楔型深水重力流沉積特征明顯，推測(cè)滑動(dòng)—滑塌—碎屑流沉積主要分布于該構(gòu)造環(huán)境，斷裂不發(fā)育。陸隆區(qū)沉積厚度較大，地層平緩，斷裂不發(fā)育，以平行反射結(jié)構(gòu)為主，推測(cè)以濁積細(xì)砂巖和泥頁巖沉積為主。

3.2 “斷坳型”被動(dòng)大陸邊緣盆地

“斷坳型”被動(dòng)大陸邊緣盆地，為典型的裂谷層系與坳陷層系均比較發(fā)育的盆地結(jié)構(gòu)。研究區(qū)坦桑尼亞濱海盆地、拉穆盆地都屬于該類。以坦桑尼亞濱海盆地為例（見圖4）：受剖面位置限制，上部緩坡帶與上述的陸架區(qū)應(yīng)該基本一致，整體盆地結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征與穆倫達(dá)瓦盆地類似，不同之處在于白堊系以上坳陷層系與前者對(duì)比有3點(diǎn)不同：①沉積厚度大，最大超過5 000 m；②受同生性質(zhì)的右旋走滑斷裂控制，中部陡坡帶斷裂比較發(fā)育；③地震品質(zhì)足以揭示發(fā)育多套深水重力流沉積體系[13]，在其主要目的層段上白堊統(tǒng)—漸新統(tǒng)共解釋4套砂體，從大陸陡坡到陸隆緩坡，地震相總體特征為：振幅由強(qiáng)變?nèi)?，連續(xù)性由差變好，頻率由低變高，外部幾何形態(tài)由不規(guī)則到規(guī)則，總體楔型特征明顯，陡坡帶以塊體搬運(yùn)充填為主，緩坡帶以扇形濁積砂體為主；④中斜坡張扭性斷裂進(jìn)入古近紀(jì)以來普遍具有同生性質(zhì)，表現(xiàn)為下降盤沉積厚度大，砂體分布廣等特點(diǎn)。

圖4 坦桑尼亞濱海盆地BB′二維地震剖面（剖面位置見圖1）

3.3 “三角洲改造型”被動(dòng)大陸邊緣盆地

“三角洲改造型”被動(dòng)大陸邊緣盆地，同上述兩類盆地相比，由于漂移晚期發(fā)育高建設(shè)性三角洲砂體，坳陷期沉積厚度巨大，最厚超過7 000 m，隨著三角洲的形成演化，從陸向海形成獨(dú)特的生長斷裂帶、泥底辟構(gòu)造帶、逆沖褶皺帶、前淵緩坡四大環(huán)狀構(gòu)造帶。研究區(qū)魯伍馬盆地和莫桑比克濱海盆地屬于該類型。

以魯伍馬盆地為例，“縱向分層，橫向分帶”特征更加明顯（見圖5）?？v向分為3套層系，即下部裂谷層系、中部坳陷層系和上部三角洲層系?？旊A與侏羅系兩期裂谷層系的構(gòu)造與沉積特征與上述盆地的裂谷層系基本一致；坳陷層系由于規(guī)模大形成了獨(dú)特的構(gòu)造與沉積體系，進(jìn)一步劃分為兩套層系，下部白堊系—古新統(tǒng)依然保持“斷坳型”盆地中坳陷層系特征；漸新世以來三角洲層系沉積厚度超過4 500 m，并形成獨(dú)特的構(gòu)造沉積體系特征。橫向上，正是由于魯伍馬高建設(shè)性三角洲發(fā)育，從陸向海形成四大構(gòu)造帶。漸新世開始，隨著全球海平面的持續(xù)下降，陸架區(qū)表現(xiàn)為進(jìn)積型沉積，物源供給越來越充分，陸架環(huán)境表現(xiàn)為進(jìn)積型河流—三角洲沉積體系，隨著沉積厚度越來越大，以前緣亞相為沉積主體不斷向海傾斜，受重力均衡作用，形成了走向大致平行于海岸線的弧形生長斷裂，凸面朝向海洋，下降盤普遍發(fā)育被斷層復(fù)雜化的滾動(dòng)背斜，形成了內(nèi)環(huán)生長斷裂構(gòu)造帶；向海方向，進(jìn)入較陡的陸坡環(huán)境，再加上斷裂活動(dòng)、地震等因素誘發(fā)，大量前緣砂體在斜坡帶上完全脫離生長斷裂帶，發(fā)生塊體般運(yùn)（推測(cè)以滑動(dòng)—滑塌為主），搬運(yùn)過程中對(duì)下部前三角洲泥巖產(chǎn)生不均衡壓實(shí)作用，

形成較窄的中環(huán)泥底辟構(gòu)造帶，并保留了部分塊狀砂體；其他大部分塊狀砂體受重力作用繼續(xù)以下伏泥巖為滑脫面，繼續(xù)向下搬運(yùn)（推測(cè)以滑塌—碎屑流為主），隨著動(dòng)能減小或受古地形阻擋，形成外環(huán)逆沖推覆構(gòu)造帶[13,21]；不排除部分砂體在搬運(yùn)過程中被濁積化，在陸隆緩坡環(huán)境形成細(xì)砂巖以下粒度的扇形濁積體。

圖5 魯伍馬盆地CC′二維地震剖面（剖面位置見圖1）

4 油氣成藏與勘探

在上述研究基礎(chǔ)上，結(jié)合已發(fā)現(xiàn)油氣藏解剖，建立了不同的油氣成藏模式，分析3個(gè)亞類被動(dòng)陸緣盆地的成藏規(guī)律（見表2）。

表2 3亞類被動(dòng)陸緣盆地基本成藏規(guī)律

4.1 “斷陷型”被動(dòng)大陸邊緣盆地

該類盆地形成了“單源-構(gòu)造型”油氣成藏模式（見圖6）。晚石炭世—三疊紀(jì)卡魯期裂谷層系中，穆倫達(dá)瓦盆地陸上Tsimiroro重油及Bemoolanga油砂已證實(shí)烴源巖為湖相泥頁及沼澤相含煤層系，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ型、Ⅲ型為主，TOC值一般為1%～6%，氫指數(shù)17～750 mg/g[22]。儲(chǔ)集層以河流及三角洲相碎屑砂巖為主，孔隙度一般在12%～30%[22]。北部索馬里盆地陸上歐加登次盆發(fā)現(xiàn)了Culub、Hilala兩個(gè)氣田，證實(shí)烴源巖主要源于兩套裂谷層系[23]：①卡魯階Bokh頁巖，TOC值為0.5%～1.6%，最大厚度450 m，Ro最大值1.3%，以生氣為主；②下侏羅統(tǒng)泥巖，厚度50～120 m，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ型和Ⅲ型。儲(chǔ)集層包括卡魯期河流—三角洲砂體和侏羅系潟湖相碳酸鹽巖，其中顆?；?guī)r及白云巖物性較好，孔隙度10%～26%[23]。白堊紀(jì)以來的坳陷沉積充填厚度一般小于2 500 m，由于地?zé)崽荻纫话阈∮?5 ℃/km，烴源巖尚未進(jìn)入主要生烴期，主要作為區(qū)域性蓋層。

穆倫達(dá)瓦盆地僅有的重油和油砂發(fā)現(xiàn)位于卡魯裂谷層系，均屬于后期隆升被破壞的構(gòu)造圈閉或者構(gòu)造-地層復(fù)合圈閉[9]。它們的共同特點(diǎn)是烴源巖和儲(chǔ)集層都屬于三疊紀(jì)湖相沉積層系，油氣經(jīng)過縱向（斷裂）及橫向

（儲(chǔ)集層）運(yùn)移后聚集于斷陷斜坡帶上的斷塊或者斷層-地層復(fù)合圈閉之中。歐加登次盆除了卡魯階自生自儲(chǔ)形成斷塊氣藏之外，卡魯階烴源巖生成油氣還可向上沿?cái)鄬哟瓜蜻\(yùn)移在侏羅系聚集形成氣藏，同樣為斷塊圈閉[13]。白堊系雖然本身沒有生烴能力，但不排除下伏兩期裂谷層系生成的油氣沿繼承性發(fā)育斷層運(yùn)移至白堊系重力流砂體（滑動(dòng)—滑塌—碎屑流）之中，形成地層圈閉。

圖6 穆倫達(dá)瓦“斷陷型”被動(dòng)陸緣盆地成藏模式圖

該類盆地的主要勘探目標(biāo)為兩期裂谷層系的構(gòu)造成藏組合，在有斷裂垂向溝通油源情況下，可考慮白堊系及以上層系的地層及復(fù)合圈閉。最北部的索馬里盆地，除有Calub、Hilala兩個(gè)商業(yè)氣田發(fā)現(xiàn)，穆倫達(dá)瓦盆地和馬任加盆地陸上多口井也均見油氣顯示[22,24]。綜合考慮，不論是海上還是陸上，該類盆地下一步主要勘探方向仍然以下伏兩期裂谷形成的斷塊、背斜等構(gòu)造圈閉為主，兼探有斷層溝通油源的坳陷層序地層圈閉。

圖7 坦桑尼亞濱海“斷坳型”被動(dòng)陸緣盆地成藏模式圖

4.2 “斷坳型”被動(dòng)大陸邊緣盆地

該類盆地能夠形成“雙源-雙組合型”成藏模式（見圖7）。除了裂谷層序形成構(gòu)造成藏組合之外，

坳陷層序海相烴源巖生成的油氣直接運(yùn)移至深水重力流砂體相關(guān)的地層圈閉中也可成藏，同時(shí)“上、下兩套烴源巖供給上部同一個(gè)砂體”也可成藏。

以坦桑尼亞濱海盆地為例，除已證實(shí)與上述盆地中相同的兩期裂谷層系烴源巖之外，坳陷層系下白堊統(tǒng)有效烴源巖發(fā)育。目前證實(shí)下白堊統(tǒng)烴源巖有機(jī)質(zhì)以Ⅲ型為主，TOC值為1.0%～7.4%，氫指數(shù)17～688 mg/g，Ro值為1.2%[25]；儲(chǔ)集層以淺海、三角洲、重力流碎屑砂巖為主，孔隙度一般在12%～30%[25]；蓋層為海侵期頁巖，圈閉包括斷塊和復(fù)合圈閉[25]。

成藏特征上，上部陸架緩坡帶（陸上—淺水）僅裂谷期烴源巖有效，若斷裂連通，在裂谷層系本身和坳陷層系均可形成各種相關(guān)斷塊圈閉。已發(fā)現(xiàn)的Song Song氣田證實(shí)侏羅系烴源巖生成的天然氣沿?cái)嗔堰\(yùn)移至下白堊統(tǒng)濱淺海砂巖[25]，形成了斷塊圈閉。推測(cè)在大陸陡坡帶的上部，能夠形成規(guī)模較大的滑動(dòng)—滑塌沉積相關(guān)的地層圈閉；在大陸陡坡帶的下部，主要形成與深水重力流沉積（推測(cè)以碎屑流沉積為主）相關(guān)的地層和復(fù)合圈閉，目前在坦桑尼亞1—4區(qū)塊發(fā)現(xiàn)的10個(gè)氣田，其產(chǎn)層從上白堊統(tǒng)到中新統(tǒng)均有發(fā)育，均屬于陡坡帶下部復(fù)合圈閉[25]。下部陸隆緩斜上，目前沒有鉆井，地震揭示海底扇（以濁流沉積為主）比較發(fā)育，具備形成大型巖性圈閉條件。

此類盆地勘探應(yīng)在不同構(gòu)造帶上尋找不同的圈閉類型，大陸架上的緩坡帶（陸上—淺水）以裂谷層系構(gòu)造圈閉為主，大陸坡陡坡帶上部主要勘探目標(biāo)應(yīng)為規(guī)模較大的滑動(dòng)-滑塌形成的斜坡扇，下部除已發(fā)現(xiàn)的復(fù)合圈閉外，也應(yīng)關(guān)注下部成熟烴源巖層系內(nèi)扇體所形成的巖性圈閉。陸隆緩斜坡主要勘探目標(biāo)為海底扇，若與斷層配置連通烴源巖，有較好的成藏條件。

4.3 “三角洲改造型”被動(dòng)大陸邊緣盆地

該類盆地由于其特殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征形成了“多源-多組合型”成藏模式（見圖8）。除下伏兩期裂谷層系和下白堊統(tǒng)有效烴源巖廣泛發(fā)育之外，上白堊統(tǒng)—古近系海相烴源巖也基本進(jìn)入生油門限；除發(fā)育與上述“斷坳型”盆地相同的儲(chǔ)集層類型之外，三角洲沉積層系本身及其周緣重力流砂體均為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層；海侵期頁巖能夠區(qū)域有效封堵。

圖8 魯伍馬“三角洲改造型”被動(dòng)陸緣盆地成藏模式圖

除裂谷層系和坳陷層系可形成與“斷坳型”盆地一樣的成藏組合外，三角洲層系平面上所形成的四大環(huán)狀構(gòu)造帶具有獨(dú)特成藏特征。以魯伍馬盆地為例，內(nèi)環(huán)生長斷裂帶上已發(fā)現(xiàn)1個(gè)斷塊圈閉；外環(huán)逆沖褶皺帶上已發(fā)現(xiàn)1個(gè)大型牽引背斜氣藏[26]；而前淵緩坡帶上，可能屬于碎屑流沉積的斜坡扇已發(fā)現(xiàn)11個(gè)大型天然氣田，可采儲(chǔ)量超過3.6×1012m3，主要分布于古近系[26]。

東非海域除魯伍馬盆地之外，莫桑比克濱海盆地

亦屬于“三角洲改造型”被動(dòng)大陸邊緣盆地，其陸上相對(duì)勘探程度較高，部署探井近50口[27]，發(fā)現(xiàn)了Panda、Temane及Inhassoro 3個(gè)商業(yè)氣田[27]。該盆地卡魯期夭折裂谷層系不發(fā)育，由于漸新世以來贊比西三角洲砂體極其發(fā)育，其沉積中心最大厚度達(dá)10 000 m，與西非尼日爾三角洲盆地相當(dāng)，因此該盆地最有利勘探方向是三角洲層系所形成的四大環(huán)狀構(gòu)造帶。

5 結(jié)論

東非被動(dòng)大陸邊緣盆地群是隨著東岡瓦納裂解、印度洋形成而產(chǎn)生的系列盆地。晚石炭世—三疊紀(jì)卡魯期形成陸內(nèi)夭折裂谷原型盆地，充填了河流、湖泊及沼澤沉積；侏羅紀(jì)形成了新一輪陸內(nèi)—陸間裂谷原型盆地，以封閉海灣及潟湖沉積環(huán)境為主，侏羅紀(jì)末期碳酸鹽巖比較發(fā)育，局部有鹽巖；白堊紀(jì)至今為被動(dòng)大陸邊緣盆地，以開闊海相沉積建造為主，受非洲大陸中新生代以來火山巖造山運(yùn)動(dòng)影響，物源供給充分，沿岸發(fā)育系列三角洲—深水重力流沉積體系。

被動(dòng)陸緣盆地具有“下斷上坳”型盆地結(jié)構(gòu)，裂谷層系普遍發(fā)育，受拗陷期沉積充填影響，形成“斷陷型”、“斷坳型”和“三角洲改造型”3類盆地結(jié)構(gòu)，“斷陷型”盆地拗陷期沉積中心厚度小于3 000 m，“斷坳型”大于4 000 m，“三角洲改造型”發(fā)育高建設(shè)性三角洲砂體，厚度大于6 000 m，橫向形成獨(dú)特生長斷裂、泥底辟、逆沖推覆、前淵緩坡四大構(gòu)造帶。深水滑動(dòng)—滑塌—碎屑流—濁流沉積體系隨著坳陷沉積厚度的增大而增多。

3類盆地因結(jié)構(gòu)與沉積充填差異，成藏規(guī)律明顯不同，分別形成“單源-構(gòu)造型”、“雙源-雙組合型”和“三源-多組合型”成藏模式。不同成藏模式的盆地勘探方向有所不同，“單源-構(gòu)造型”以尋找裂谷層系頂部發(fā)育的大型構(gòu)造類圈閉為主，“雙源-雙組合型”以上、中斜坡大型滑動(dòng)—滑塌—碎屑流沉積砂體為主要勘探目標(biāo)，“三源-多組合型”四大構(gòu)造帶均為勘探研究重點(diǎn)。

[1] IHS.International energy oil &gas industry solutions[DB/OL].[2014-12-30].http://www.ihs.com/industry/oil-gas/international.aspx.

[2] Zhao Dapeng.Seismic structure and origin of hotspots and mantle plumes[J].Earth and Planetary Science Letters,2001,192(3):251-265.

[3] Ebinger C J,Sleep N H.Cenozoic magmatism throughout East Africa resulting from impact of a single plume[J].Nature,1998,395:788-791.

[4] 馬君,劉劍平,潘校華,等.東、西非大陸邊緣比較及其油氣意義[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,36(5):538-545.Ma Jun,Liu Jianping,Pan Xiaohua,et al.Geological characters of the East and West Africa continental margins and their significance for hydrocarbon exploration[J].Journal of Chengdu University of Technology:Science &Technology Edition,2009,36(5):538-545.

[5] 裴振洪.非洲區(qū)域油氣地質(zhì)特征及勘探前景[J].天然氣工業(yè),2004,24(1):29-33.Pei Zhenhong.Regional petrogeological features of Africa and its prospecting potential[J].Natural Gas Industry,2004,24(1):29-33.

[6] Roberts D G,Bally A W.Regional geology and tectonics:Principles of geologic analysis[M].London:Elsevier,2012.

[7] Roberts D G,Bally A W.Regional geology and tectonics:Phanerozoic rift systems and sedimentary basins[M].London:Elsevier,2012.

[8] Boselline A.East Africa continental margins[J].Geology,1986,14(1):76-78.

[9] Wescott W A,Diggens J N.Depositional history and stratigraphical evolution of the Sakamena Group(Middle Karoo Supergroup)in the southern Morondava Basin,Madagascar[J].Journal of African Earth Sciences,1998,27(3/4):461-479.

[10] Nicholsa1 G J,Daly M C.Sedimentation in an intracratonic extensional basin:The Karoo of the Central Morondava Basin,Madagascar[J].Geology Magazine,1989,126(04):339-354.

[11] Nilsen O,Dypvik H,Kaaya C,et al.Tectono-sedimentary development of the(Permian)Karoo sediments in the Kilombero Rift Valley,Tanzania[J].Journal of African Earth Sciences,1999,29(2):393-409.

[12] Winn R D Jr,Steinmetz J C,Kerekgyarto W L.Stratigraphy and rifting history of the Mesozoic-Cenozoic Anza Rift,Kenya[J].AAPG,1993,77(11):1989-2005.

[13] Wopfner H.Tectonic and climatic events controlling deposition in Tanzanian Karoo basins[J].Journal of African Earth Sciences,2002,34(3):167-177.

[14] Wood Mackenzie.Distribution of block in east Africa[DB/OL].[2014-12-01].http://www.woodmac.com/public/home.

[15] Dietz R S,Holden J C.Reconstruction of Pangaea:Breakup and dispersion of continents,Permian to present[J].Journal of Geophysical Research,1970,75(26):4939-4956.

[16] Scotese C R,Gahagan L M,Larson R L.Plate tectonic reconstructions of the Cretaceous and Cenozoic ocean basins[J].Tectonophysics,1988,155(1/2/3/4):27-48.

[17] Salman G,Abdula I.Development of the Mozambique and Ruvuma sedimentary basins,offshore Mozambique[J].Sedimentary Geology,1995,96(1/2):7-41.

[18] Edwards J D,Santogrossi P A.Divergent/passive margin basins[M].Pittsburgh:AAPG,1990.

[19] Shanmugam G.New perspectives on deep-water sandstones:Origin,recognition,initiation,and reservoir quality[M].Amsterdam:Elservier,2012.

[20] 范時(shí)清.海洋地質(zhì)學(xué)[M].北京:海洋出版社,2004:212-269.Fan Shiqing.Marine geology[M].Beijing:China Ocean Press,2004:212-269.

[21] 鄧榮敬,鄧運(yùn)來,于水,等.尼日爾三角洲盆地油氣地質(zhì)與成藏特征[J].石油勘探與開發(fā),2008,35(6):755-762.Deng Rongjing,DengYunlai,Yu Shui,et al.Hydrocarbon geology and reservoir formation characteristics of Niger Delta Basin[J].Petroleum Exploration and Development,2008,35(6):755-762.

[22] IHS Energy.Morondava Basin[DB/CD].Houston:IHS Inc,2014.

[23] IHS Energy.Somali Basin[DB/CD].Houston:IHS Inc,2014.

[24] IHS Energy.Majunga Basin[DB/CD].Houston:IHS Inc,2014.

[25] IHS Energy.Tanzania Basin[DB/CD].Houston:IHS Inc,2014.

[26] IHS Energy.Ruvuma Basin[DB/CD].Houston:IHS Inc,2014.

[27] IHS Energy.Mozambique Basin[DB/CD].Houston:IHS Inc,2014.

（編輯 魏瑋 王大銳）

Structural architecture difference and petroleum exploration of passive continental margin basins in east Africa

Wen Zhixin,Wang Zhaoming,Song Chengpeng,He Zhengjun,Liu Xiaobing
(PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration &Development,Beijing 100083,China)

Based on the plate tectonic theory,and by studying seismic,geologic data and related documents,this study restored the proto-type basins and lithofacies paleogeography of East African passive margin basins in the major geological periods,and carried out analysis on the basin architecture characteristics and sedimentary filling variance.Based on the dissection of fifteen reservoirs,three hydrocarbon accumulation models were identified to find out favorable plays and the further exploration direction in this region.The East African passive continental margin basins experienced three prototype stages,Late Carboniferous-Triassic Karoo intercontinental failed rifts,Jurassic intercontinental-intracontinental rifts,and passive continental margins since the Cretaceous.The rift sequences are developed in all the basins,forming the “rift type”,“rift depression type” and “delta reconstruction type” passive continental margin basins in line with the different thicknesses of the sediment fillings during the depression period.In the “rift type” basins,the sediment thickness during the depression period was less than 3 000 m,forming “single source - structure type” hydrocarbon accumulation model,where the exploration direction will mainly focus on giant structural traps on the top of the rift sequences.In the “fault-depression type” basins,the sediment thickness during the depression period was more than 5 000 m,forming “double sources - double combinations type” hydrocarbon accumulation model,where the exploration direction will mainly focus on giant slip-collapse-debris flow deposits on the top and middle of the slope.In the “delta-reconstruction type” sediment basins,the thickness is more than 6 000 m,forming constructional delta deposits with four structural belts from onshore to offshore,unique growth faults,mud diapirs,thrust faults and fore deep gentle slope,which are named as“three sources - multi-combinations type” hydrocarbon accumulation model,and all the four structural belts can form giant oil and gas fields.

east Africa;passive continental margin basin;proto-type basin;lithofacies paleogeography;basin structural architecture;hydrocarbon accumulation model;deep-water sediment;petroleum exploration direction

國家油氣科技重大專項(xiàng)（2011ZX05028）；中國石油天然氣股份有限公司科技重大專項(xiàng)（2013E-0501）

TE121

A

1000-0747(2015)05-0671-10

10.11698/PED.2015.05.16

溫志新(1968-)，男，河北承德人，博士，中國石油勘探開發(fā)研究院高級(jí)工程師，主要從事全球含油氣盆地分析與海外新項(xiàng)目評(píng)價(jià)方面的研究工作。地址：北京海淀區(qū)學(xué)院路20號(hào)，中國石油勘探開發(fā)研究院全球油氣資源與勘探規(guī)劃研究所，郵政編碼：100083。E-mail：wenzhixin@petrochina.com.cn

2015-01-26

2015-07-13