胡濱　許志剛　趙偉

摘要：隨著東非裂谷西支Albertine盆地的油氣重大發(fā)現(xiàn)，使該區(qū)成為勘探和研究的熱點(diǎn)地區(qū)。Kivu盆地北鄰Mbertine盆地，屬于火山型伸展盆地，構(gòu)造演化、沉積充填和烴源巖的形成演化等方面均受火山作用強(qiáng)烈影響。盆地存在兩套未證實(shí)的烴源巖，斷層發(fā)育，圈閉和油氣運(yùn)移條件可能較好，東部斜坡帶推測(cè)是有利勘探區(qū)帶。烴源是盆地勘探最主要的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，Kivu湖中較高濃度的C02和cn4是重要的安全隱患。盆地的勘探成本很高，也是影響油氣勘探的重要因素。

關(guān)鍵詞：東非裂谷；西支；基伍盆地；石油地質(zhì)特征；勘探潛力

引言

東非裂谷位于非洲東部陸上，南北全長(zhǎng)約3500km，寬50km～300km，在平面上分為東西兩支（圖1）。裂谷西支可分成北、中、南三段，共8個(gè)盆地（圖1）。北段包括Albertine（阿爾伯特）盆地，中段包括Kivu（基伍）、Tanganyika（坦噶尼喀）、Rukwa（魯夸）、Upemba（烏朋巴）和Mweru（姆韋魯）盆地，南段包括Malawi（馬拉維）和Chilwa（奇爾瓦）盆地。東非裂谷的演化很復(fù)雜，由多期裂谷疊置。

2010年之后，東非裂谷西支的Albeaine盆地不斷獲得重大油氣發(fā)現(xiàn)，使該區(qū)成為油氣研究和勘探的熱點(diǎn)地區(qū)。Kivu盆地北鄰Albertine盆地，目前勘探程度極低，國(guó)際上相關(guān)研究很少，而國(guó)內(nèi)基本處于研究空白區(qū)。本文基于最新資料和研究成果，闡述其油氣勘探潛力，對(duì)盆地未來(lái)油氣勘探評(píng)價(jià)具有一定的指導(dǎo)意義。

1.盆地基本概況

Kivu盆地位于東非裂谷西支中段北部，剛果（金）東部和盧旺達(dá)西部。盆地面積為3910km²，可劃分為四個(gè)次盆，即北次盆、東次盆、西次盆和Ruzizi（魯濟(jì)濟(jì)）次盆（圖2）。其中東次盆主要位于盧旺達(dá)境內(nèi)，西次盆位于剛果（金）境內(nèi)，北次盆和Ruzizi次盆橫跨這兩個(gè)國(guó)家。

Kivu盆地現(xiàn)今主要被Kivu湖所覆蓋，湖泊面積為2600km²，長(zhǎng)約89km，寬約49km，湖水最深處485m，海拔1462m，是東非海拔最高的湖泊（圖2）。并且Kivu湖為世界第三大富含高濃度C02的火山湖。盆地四周均為高山，湖中心有Idjwi（伊吉威）島。南北均有火山分布，南部火山形成于8Ma，而北部為形成于9Ma～11Ma的兩座活火山，至今火山活動(dòng)非常頻繁。2002年Nyiragongo（尼拉貢戈）火山噴發(fā)，火山熔巖注入Kivu湖北部。

目前，Kivu盆地的勘探程度極低，只在盆地的東部和南部采集了少量地震和重磁資料。

2.盆地結(jié)構(gòu)與地層發(fā)育

Kivu盆地屬于火山型伸展盆地，地層沉積可劃分兩個(gè)階段（圖3）。早期以火山沉積為主，后期發(fā)育晚中新世—更新世河流相沙巖和湖相泥巖（圖3），火山作用影響較大，整體厚度較薄，最大沉積厚度接近4000m。

Kivu盆地主要以半地塹結(jié)構(gòu)為主（圖4），西側(cè)為邊界大斷層，東側(cè)則相對(duì)平緩。盆地內(nèi)斷層以NE-SW或近NS走向?yàn)橹鳎▓D2）。盆地發(fā)育早期，地層厚度變化較小，說(shuō)明盆地經(jīng)歷過(guò)一段構(gòu)造穩(wěn)定期。在盆地形成晚期，受周緣強(qiáng)烈的火山活動(dòng)影響，緩坡帶明顯被抬升，地層遭受嚴(yán)重剝蝕。地層在邊界大斷層的下降盤(pán)位置才明顯增厚，說(shuō)明盆地邊界大斷層對(duì)后期地層的影響較大，對(duì)早期地層影響相對(duì)較小。

3.石油地質(zhì)條件

3.1烴源條件

Kivu盆地南鄰的Rukwa盆地發(fā)現(xiàn)多個(gè)Karoo層煤礦，對(duì)煤樣和煤層之間的頁(yè)巖或泥巖樣品進(jìn)行了地球化學(xué)和礦物成分分析?？傮w而言，煤厚度均較薄，灰分高（24%～63%），含硫量高（1.85%～5.81%），R0值為0.4%～1.0%，TOC值為57.3%～58.04%，整體屬于高揮發(fā)性煙煤-亞煙煤。在Kivu盆地Shangwe（尚偉）湖灣地區(qū)發(fā)現(xiàn)了Karoo黑色頁(yè)巖和煤系露頭（圖2），推測(cè)Kivu盆地可能發(fā)育成熟的Karoo烴源巖。

根據(jù)盆地地層發(fā)育情況，新生界湖相泥巖也是潛在的烴源巖。在盆地周邊發(fā)現(xiàn)了兩處確認(rèn)的浮油顯示（共有57處浮油顯示，其中兩處受到污染，53處不確認(rèn)），間接證明了盆地內(nèi)發(fā)育傾油型烴源巖。

3.1.1火山活動(dòng)對(duì)烴源巖的影響

火山活動(dòng)對(duì)Kivu盆地演化和沉積影響很大，對(duì)烴源巖的形成演化存在正反兩個(gè)方面的作用。

有利于烴源巖的方面：（1）火山和熱液給湖盆水生生物帶來(lái)大量營(yíng)養(yǎng)，利于藻類繁盛。同時(shí)使湖水含鹽度增高，形成還原環(huán)境，有利于藻類物質(zhì)的保存；（2）與火山熱液伴生的烴源巖過(guò)渡金屬含量高，過(guò)渡金屬的催化作用可以降低有機(jī)質(zhì)中的C-C、C-S、C-O鍵活化能，催化有機(jī)質(zhì)降解成烴和CO₂；（3）火山烘烤促進(jìn)干酪根熱演化，在一定程度上降低生烴門(mén)限。

不利于烴源巖的方面：（1）火山灰不僅能釋放鐵、氮和磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，也會(huì)釋放銅和鋅等有害物質(zhì)，濃度過(guò)高會(huì)嚴(yán)重抑制浮游生物的生長(zhǎng)；（2）對(duì)于水體有限的湖泊，近距離火山噴發(fā)還會(huì)釋放大量氯化氫、氯氣等有毒氣體，并大幅提升水溫、降低pH酸堿度，從而造成生物大規(guī)模死亡。

3.1.2湖水溶解氣分析

Kivu湖水分層明顯，水中溶解氣體量約550×10⁸m³，其中CO₂氣占整個(gè)體積的73.5%，CH₄占25%，也包括少量C₂H₆、C₃H₈和C₄H₁₀，占1.5%。關(guān)于CH4的成因有三種不同的認(rèn)識(shí)。（1）熱成因。推測(cè)可能來(lái)自古生界的Karoo地層，因?yàn)镵aroo煤層具有一定的傾氣性。（2）生物成因㈣。實(shí)驗(yàn)表明CH₄可通過(guò)發(fā)酵作用和CO₂還原作用形成。Kivu湖中的細(xì)菌產(chǎn)生甲烷的速度與近地表沉積環(huán)境中觀察到的速度相似，因此認(rèn)為甲烷是細(xì)菌產(chǎn)生的。（3）無(wú)機(jī)成因。Kivu湖中溶解氣中含有過(guò)量的、起源于地幔的³He，且Kivu湖的基巖根部已深入上地幔，為地幔氣的進(jìn)入提供了有利條件。地幔中大量的C和H提供了無(wú)機(jī)成因氣體的物質(zhì)基礎(chǔ)，高溫下來(lái)自于火山的氣體可以在較低溫下形成甲烷。

3.2儲(chǔ)蓋條件

目前，關(guān)于該盆地儲(chǔ)蓋層的研究資料很缺乏。由于Kivu盆地是一個(gè)新生代火山型裂谷盆地，火山沉積一直伴隨著整個(gè)沉積過(guò)程，會(huì)影響儲(chǔ)層橫向的連續(xù)性和垂向上的繼承性。同時(shí)，Kivu高海拔位置，可能限制周緣水系的發(fā)育和物源供給。這些因素可能都不利于儲(chǔ)層的發(fā)育，相反，長(zhǎng)期物源供給不充分或相對(duì)封閉湖盆環(huán)境，可能對(duì)蓋層的發(fā)育有利。

3.3構(gòu)造條件

重磁勘測(cè)表明，在北次盆存在北部凸起（圖2），面積約200km²，東次盆存在東部斜坡帶，但這些構(gòu)造帶的規(guī)模需未來(lái)的地震勘探證實(shí)。

Kivu盆地作為新生代裂谷盆地，斷層發(fā)育，類比Alber-tine和Tanganyika等盆地，可能發(fā)育與斷塊構(gòu)造相關(guān)的圈閉類型為主。

3.4有利勘探區(qū)預(yù)測(cè)

限于極為有限的資料，推測(cè)東部斜坡帶緊鄰北部凹陷和東部凹陷兩個(gè)沉積中心（圖2），處于油氣優(yōu)勢(shì)運(yùn)移方向，構(gòu)造位置有利，是盆地的有利勘探區(qū)。

4.風(fēng)險(xiǎn)和不確定性

目前Kivu盆地的勘探和研究均很低，主要存在以下風(fēng)險(xiǎn)：

（1）烴源是盆地勘探的主要地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。Kivu湖中的CH4可能為生物成因或無(wú)機(jī)成因，不能直接證明盆地存在有效烴源巖。Karoo地層生烴指標(biāo)較差，新生界湖相泥巖厚度較小，均有生烴潛力不足的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）地質(zhì)認(rèn)識(shí)和結(jié)論存在較大不確定性。目前盆地的勘探程度極低，各方面資料極為匱乏。缺少地震和鉆井等第一手資料。重磁勘測(cè)資料精度低，影響對(duì)盆地沉積地層和構(gòu)造的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)。

（3）勘探開(kāi)發(fā)費(fèi)用高，安全隱患大。Kivu盆地為內(nèi)陸湖盆，環(huán)保要求高，工程難度大，作業(yè)費(fèi)用高。盧旺達(dá)和剛果（金）屬聯(lián)合國(guó)所宣布的最不發(fā)達(dá)國(guó)家之一，湖區(qū)周邊基礎(chǔ)設(shè)施差，需要新建鉆井船及碼頭等才能保證鉆井施工的進(jìn)行。Kivu湖中C02和CH4的濃度較高，容易形成安全隱患。

結(jié)論

（1）Kivu盆地屬于火山型伸展盆地，構(gòu)造演化、沉積充填和烴源巖的形成演化等方面均受火山作用強(qiáng)烈影響。

（2）Kivu湖中富含C02和cH4，存在三種成因機(jī)制。

（3）存在兩套未證實(shí)的烴源巖，斷層發(fā)育，圈閉和油氣運(yùn)移條件可能較好。東部斜坡帶推測(cè)是有利勘探區(qū)帶。烴源是盆地勘探最主要的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。

（4）受盆地勘探程度和研究程度限制，當(dāng)前的認(rèn)識(shí)和結(jié)論存在較大不確定性。

（5）湖中CO₂和CH₄的濃度較高的影響，容易形成安全隱患。受自然地理?xiàng)l件和國(guó)家經(jīng)濟(jì)條件限制，盆地的勘探開(kāi)發(fā)成本很高，也是影響本地區(qū)油氣勘探的重要因素。