李明剛

（中海油研究總院，北京 100027）

桑托斯盆地鹽下裂谷系構(gòu)造特征及圈閉發(fā)育模式

李明剛

（中海油研究總院，北京 100027）

桑托斯盆地是近10年來全球油氣勘探的熱點地區(qū)之一，其深水鹽下多個大型、特大型油氣田的發(fā)現(xiàn)令業(yè)界關(guān)注。為了揭示鹽下裂谷系圈閉目標的分布規(guī)律，指導(dǎo)鹽下油氣勘探，以油區(qū)構(gòu)造解析理論為指導(dǎo)，在區(qū)域構(gòu)造演化特征分析與地震資料解釋的基礎(chǔ)上，結(jié)合三維數(shù)據(jù)的應(yīng)用分析及已發(fā)現(xiàn)的油氣圈閉特征，明確了盆地鹽下裂谷系圈閉目標的分布規(guī)律。鹽下圈閉目標主要分布在構(gòu)造高的地壘發(fā)育區(qū)，與背型鹽丘共生；同時，在局部區(qū)域，圈閉目標受具有走滑性質(zhì)的繼承性活動基底斷層控制，沿斷裂帶狀斷續(xù)分布，且主要分布在斷層內(nèi)部彎曲段或斷裂帶的疊覆區(qū)。這種圈閉發(fā)育模式的建立，能夠很好地克服鹽巖屏蔽作用對鹽下勘探目標識別帶來的障礙，提高對鹽下油氣藏分布規(guī)律的認識，從而降低鉆探風險。

裂谷系；油區(qū)構(gòu)造解析；發(fā)育模式；圈閉；桑托斯盆地

0 引言

桑托斯盆地位于巴西東南海域，面積約32.7×104km2，水深在0～3400m，是一個典型的含鹽巖被動大陸邊緣盆地。該盆地油氣資源非常富集，目前探明的油氣可采儲量超過了400億桶油當量。其中，2006年Lula油田的發(fā)現(xiàn)，揭開了該盆地鹽下裂谷系大油氣田勘探的序幕［1］，多個億噸級油田相繼發(fā)現(xiàn)，使得桑托斯盆地鹽下裂谷系成為了全球油氣勘探的熱點領(lǐng)域。

前人在桑托斯盆地完成了大量勘探研究和評價分析工作，從區(qū)域背景、宏觀結(jié)構(gòu)、盆地對比以及油田解剖等方面，對盆地的地質(zhì)特征和油氣成藏條件進行了分析［2-12］，并取得了一些系統(tǒng)認識。但是，仍然有一個基本的勘探瓶頸問題沒有得到很好解決，即由于鹽巖對地震信號的屏蔽作用，降低了鹽下地震成像質(zhì)量，嚴重影響了鹽下裂谷系圈閉目標的落實與評價，從而制約了該盆地鹽下油氣勘探的進程。目前，雖然鹽下裂谷系已發(fā)現(xiàn)的儲量規(guī)模較大，但是油田個數(shù)少且分布集中，近年來的油氣發(fā)現(xiàn)更是明顯放緩。為此，本文主要從構(gòu)造樣式、斷裂系統(tǒng)分析入手，探討鹽下裂谷系圈閉目標的控制因素，進而揭示其分布規(guī)律，以期指導(dǎo)盆地的油氣勘探。

1 盆地構(gòu)造演化與沉積充填

桑托斯盆地形成在前寒武系結(jié)晶基底之上，是一個以白堊紀以來地層沉積為主的典型含鹽被動大陸邊緣盆地（見圖1）。其形成演化與中生代以來岡瓦納大陸的解體以及大西洋的擴張有關(guān)，構(gòu)造演化和沉積充填可以劃分為3期，分別為早白堊世裂谷階段、Aptian期過渡階段和晚白堊世—新生代漂移階段。

圖1 桑托斯盆地綜合柱狀圖

漫長的地質(zhì)歷史時期，全球板塊不斷發(fā)生離合運動。進入中生代，岡瓦納古大陸開始裂解，隨著南美和非洲古陸自南到北剪刀式分離，桑托斯盆地在早白堊世開始發(fā)育并進入陸內(nèi)裂谷階段。在地幔底辟作用下，盆地構(gòu)造活動強烈，斷裂普遍發(fā)育，表現(xiàn)出壘（半地壘）、塹（半地塹）間互的斷陷結(jié)構(gòu)。該時期湖廣水深，主要沉積了一套厚層的河湖相地層。其中：在地塹區(qū)發(fā)育的Picarras組和Itapema組中深湖相泥頁巖是盆地的主力烴源巖［13］；裂谷晚期，在遠岸區(qū)發(fā)育的湖相灰?guī)r是盆地最重要的儲集層之一。

中白堊世阿普特期，裂谷作用減弱，桑托斯盆地進入穩(wěn)定構(gòu)造環(huán)境的過渡階段，在熱沉降作用下，表現(xiàn)出“碟狀”的坳陷結(jié)構(gòu)。隨著海水進入，發(fā)育海陸過渡相局限海環(huán)境，主要沉積了一套厚層的蒸發(fā)鹽巖。該套蒸發(fā)鹽巖分布非常廣泛，巖性較純，以石鹽為主，夾少量硬石膏、光鹵石及鎂鈣鹽等，是一套優(yōu)質(zhì)區(qū)域性蓋層；后期在沉積差異負載、重力滑動和基底構(gòu)造作用等動力驅(qū)動下，發(fā)生塑性流動變形，形成各種底辟構(gòu)造［14］。

晚白堊世，隨著大西洋洋中脊的形成和洋殼的擴張，桑托斯盆地進入漂移階段，演變?yōu)楸粍哟箨戇吘壟璧?。在地幔熱冷卻作用下，穩(wěn)定坳陷沉降，沉積充填了一套巨厚海相地層。漂移早期，發(fā)育阿爾比階淺海碳酸鹽巖臺地沉積，形成了盆地一套海相灰?guī)r儲層；森諾曼-土倫期，隨著全球性海平面上升，主要沉積了一套海相泥頁巖，構(gòu)成了盆地鹽上的主要烴源巖；漂移晚期，巨厚海相泥巖發(fā)育，局部夾有多套濁積砂巖沉積，濁積砂巖物性好，是盆地另一套主要儲集層。

2 鹽下裂谷系結(jié)構(gòu)與構(gòu)造樣式

桑托斯盆地鹽下裂谷系構(gòu)造層由于受到鹽巖對地震信號的屏蔽作用，構(gòu)造識別難度大。本文采用區(qū)域地震解釋、聯(lián)合剩余重力資料約束的方法，建立了桑托斯盆地鹽下宏觀的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造樣式。該裂谷系總體呈NE走向，隆坳相間，由西向東依次發(fā)育西部坳陷帶、西部隆起帶、中央坳陷帶、東部隆起帶和東部坳陷帶等5個NE走向的構(gòu)造帶，表現(xiàn)出三坳夾兩隆的宏觀結(jié)構(gòu)；盆地內(nèi)NW向基底走滑斷裂發(fā)育，受這組走滑斷層的切割，盆地表現(xiàn)出南北分段的特征（見圖2a。其中：斷裂體系及構(gòu)造格架依據(jù)鹽底構(gòu)造圖和布格重力異常資料綜合編繪；長箭頭表示鹽下裂谷系總體走向）。

剖面上，鹽下裂谷盆地較為寬緩，厚度變化不大，在區(qū)域引張應(yīng)力場作用下，形成了大量伸展構(gòu)造，總體上表現(xiàn)出坳陷帶內(nèi)有高隆、隆起帶上存深凹的特點（見圖2b）。

圖2 桑托斯盆地鹽下裂谷系構(gòu)造格局及地質(zhì)剖面

正斷層是鹽下裂谷系的基本構(gòu)造要素，正斷層組合構(gòu)成階梯狀、多米諾狀和鏟式等3種構(gòu)造樣式。其中：中央坳陷帶以鏟式正斷層控制形成的半地塹構(gòu)造樣式為主，東部隆起帶表現(xiàn)出階梯式或多米諾式正斷層控制形成的壘塹相間的構(gòu)造格局。此外，桑托斯盆地鹽下裂谷系構(gòu)造層局部發(fā)育反轉(zhuǎn)構(gòu)造。反轉(zhuǎn)構(gòu)造是由斷層走滑作用造成的，主要表現(xiàn)為反轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造。

3 鹽下裂谷系斷裂系統(tǒng)

桑托斯盆地鹽下裂谷系是南美與非洲大陸之間中生代“超級裂谷”的一部分，構(gòu)造活動強烈，斷裂體系復(fù)雜。一般來講，局部構(gòu)造變形是區(qū)域應(yīng)力場作用的結(jié)果，在統(tǒng)一的區(qū)域應(yīng)力場作用下，不同構(gòu)造位置具有相似的變形特征與斷裂體系。因此，本文結(jié)合某區(qū)塊高質(zhì)量的三維資料精細剖析來揭示桑托斯盆地鹽下裂谷系的斷裂特征與成因機制。

從某區(qū)塊的斷裂特征推斷，桑托斯盆地鹽下裂谷系發(fā)育2類3期斷裂系統(tǒng)（見圖3）。

圖3 桑托斯盆地某區(qū)塊地質(zhì)剖面

2類斷層分別為基底卷入斷層和蓋層滑脫斷層，以基底卷入斷層為主。按照斷裂發(fā)育的時間，2類斷層又可以進一步劃分為3種不同活動期次斷層。其中，基底斷層可以劃分為繼承性活動斷層和早期活動斷層，而蓋層斷層表現(xiàn)為晚期活動斷層。繼承性活動斷層是整個裂谷期持續(xù)活動的基底斷裂，能夠控制局部坳陷和構(gòu)造的發(fā)育；早期活動斷層是裂谷早期發(fā)育而在晚期停止活動的基底斷層，這類斷層能夠控制沉積，對盆地結(jié)構(gòu)有一定影響；晚期活動斷層是在裂谷晚期或后來漂移期活動的切入裂谷系地層的蓋層斷層，這類斷層基本不控制沉積，僅能夠使盆地結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。不同類型的斷裂在平面上基本表現(xiàn)出NE和NNW—近SN 2個走向，其中繼承性活動基底斷層總體呈NE走向，而且延伸長、規(guī)模較大。

斷裂系統(tǒng)的發(fā)育受區(qū)域應(yīng)力場控制，并隨著區(qū)域應(yīng)力場的變遷而發(fā)生相應(yīng)變化。桑托斯盆地一直處于拉張應(yīng)力場環(huán)境，但是在構(gòu)造演化的不同階段區(qū)域應(yīng)力場方向發(fā)生了變化（見圖4）。裂谷期主應(yīng)力場為NWW—SEE方向，受區(qū)域拉張應(yīng)力場作用發(fā)育了大規(guī)模的NE—SW向基底斷層，進而形成了鹽下裂谷系伸展斷裂體系，伴隨壘、塹等張性構(gòu)造樣式發(fā)育。進入漂移期，隨著洋中脊的擴張，區(qū)域拉張應(yīng)力場逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镾WW—NEE向，導(dǎo)致盆地內(nèi)發(fā)育大量的小規(guī)模的NNW—近SN向蓋層斷層，構(gòu)成漂移期伸展斷裂體系。同時，由于漂移期區(qū)域應(yīng)力場方向與早期鹽下裂谷系NE—SW向伸展斷裂體系斜交，導(dǎo)致鹽下裂谷期斷裂體系內(nèi)部分NE向基底斷層伸展走滑變形而發(fā)生繼承性活動，在剖面上花狀構(gòu)造發(fā)育（見圖3）。

圖4 桑托斯盆地某區(qū)塊構(gòu)造變形動力機制模式

4 鹽下裂谷系構(gòu)造圈閉分布規(guī)律

桑托斯盆地鹽下裂谷系斷裂系統(tǒng)復(fù)雜，構(gòu)造圈閉普遍發(fā)育。該盆地鹽下油氣發(fā)現(xiàn)圈閉類型為背斜、斷背斜或斷塊，圈閉規(guī)模較大，分布集中，主要在東部隆起帶發(fā)育，其他區(qū)域目前發(fā)現(xiàn)較少。一般來講，某一構(gòu)造層的變形特征和圈閉發(fā)育受下伏構(gòu)造層制約，同時其上覆構(gòu)造層的變形特征也有一定響應(yīng)。從剩余重力異常圖（見圖5a）看，下伏盆地基底構(gòu)造層對裂谷系圈閉發(fā)育具有明顯制約作用，已發(fā)現(xiàn)的油氣圈閉都對應(yīng)重力高的基底凸起分布。而裂谷系構(gòu)造層上覆鹽巖層，厚度大、分布廣，且具有韌性流動特征，在各種力的作用下，鹽巖從裂谷系低洼處向構(gòu)造高凸起區(qū)流動，使得凸起區(qū)構(gòu)造圈閉上覆厚層鹽丘，鹽巖在構(gòu)造圈閉的高點最厚，向圈閉四周逐漸變?。ㄒ妶D5b）。因此，鹽下構(gòu)造圈閉多分布在基底高的凸起區(qū)，與背型丘狀鹽丘共生。

圖5 桑托斯盆地鹽下油氣發(fā)現(xiàn)分布

同時，上述斷裂體系分析表明，桑托斯盆地NE向繼承性活動斷層在漂移期因與區(qū)域應(yīng)力場方向斜交而具有走滑變形的特征。斷層的走滑作用能夠控制油氣圈閉的發(fā)育［15-18］，桑托斯盆地NE向繼承性活動基底斷層的走滑作用，能夠在局部區(qū)域形成壓扭斷裂體系，進而在斷層彎曲和重疊部位形成相關(guān)的走滑構(gòu)造圈閉。某構(gòu)造的西塊、中塊和東塊3部分構(gòu)造都是受左旋走滑斷裂控制形成的局部擠壓反轉(zhuǎn)構(gòu)造。西塊和中塊構(gòu)造高部位處于左旋走滑斷層的彎曲增壓區(qū)，斷層位移受阻，導(dǎo)致地層擠壓收斂，形成反轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造；東塊構(gòu)造高部位主要位于左旋右階走滑斷層帶疊覆增壓區(qū)，地層壓扭形成反轉(zhuǎn)斷塊或斷背斜構(gòu)造（見圖4）。

因此，雖然受鹽巖屏蔽作用影響，鹽下地震資料品質(zhì)較差，圈閉落實難度大，但可以另辟蹊徑，通過剩余重力資料分析，圈定構(gòu)造高的凸起區(qū)，進而結(jié)合鹽巖構(gòu)造樣式的精細刻畫，尋找鹽巖局部增厚的鹽丘區(qū)，兩者疊加并結(jié)合地震解釋深入分析，來探索、落實桑托斯盆地鹽下裂谷系構(gòu)造圈閉的總體分布。此外，通過NE向基底大斷裂的精細刻畫，可以落實局部區(qū)域具有走滑成因的構(gòu)造圈閉。

5 結(jié)論

1）桑托斯盆地可以劃分為早白堊世裂谷階段河湖相沉積、Aptian期過渡階段鹽巖沉積和晚白堊世—新生代漂移階段巨厚海相沉積等3期構(gòu)造演化和沉積充填。鹽下裂谷系總體呈NE走向，具有三坳夾兩隆的宏觀結(jié)構(gòu)，伸展構(gòu)造普遍分布，局部走滑構(gòu)造發(fā)育。

2）桑托斯盆地鹽下裂谷系發(fā)育伸展斷裂系統(tǒng)，包括早期、晚期和繼承性3類活動斷層。其中，繼承性活動基底斷層總體呈NE走向，且延伸長、規(guī)模較大，在漂移期與區(qū)域應(yīng)力場方向斜交而具有走滑變形特征。

3）鹽下構(gòu)造圈閉總體分布在基底高的地壘發(fā)育區(qū)，與背型丘狀鹽丘共生。局部地區(qū)發(fā)育走滑型反轉(zhuǎn)背斜圈閉，該類圈閉受繼承性活動基底斷層走滑作用控制，沿著斷裂帶狀斷續(xù)分布，主要分布在斷層內(nèi)部彎曲段或斷裂帶的重疊區(qū)。

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（編輯 李宗華）

Structural characteristics and trap development patterns of pre-salt rift system in Santos Basin

LI Minggang
(CNOOC Research Institute,Beijing 100027,China)

Santos Basin is a hot spot in the global oil and gas exploration in recent ten years,and the discovery of many large and extra large oil and gas fields in deep water is concerned by the industry.In order to reveal the distribution pattern of target trap in pre-salt rift system for exploration,under the guidance of the oilfield structural analysis theory,the regional tectonic evolution analysis,interpretation of seismic data,3D data analysis,and the characteristics of the oil and gas traps,the distribution patterns of trap targets in pre-salt rift system are confirmed as follow:pre-salt trap targets mainly distribute in the horst area of high structure, covered by salt dome;meanwhile in some areas,the traps controlled by inherited basement faults with strike slip characteristics are of discontinuous distribution along the fault belt,mainly distribute in the internal bending section or overlap zone.The establishment of the trap development model can overcome the obstacles caused by the shielding effect of salt rock on the pre-salt target identification,improve the understanding of the pre-salt hydrocarbon accumulation distribution pattern,and reduce the drilling risk.

rift system;oil field structural analysis;development mode;trap;Santos Basin

TE122.3；P618.130.2

A

國家科技重大專項課題“西非和南美海域重點區(qū)油氣地質(zhì)評價及關(guān)鍵技術(shù)研究”（2017ZX05032-001）

10.6056/dkyqt201705003

2017-03-12；改回日期：2017-07-09。

李明剛，男，1979年生，高級工程師，博士，主要從事盆地分析與油氣成藏機理研究。E-mail：lmg0824@163.com。

李明剛.桑托斯盆地鹽下裂谷系構(gòu)造特征及圈閉發(fā)育模式［J］.斷塊油氣田，2017，24（5）：608-612.

LI Minggang.Structural characteristics and trap development patterns of pre-salt rift system in Santos Basin［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（5）：608-612.