Albertine地堑构造沉积响应及其油气勘探意义

刘桂和，彭文绪，刘喜玲 （中海油国际公司乌干达有限公司，北京100010）

Albertine地堑位于非洲乌干达、民主刚果的交界处，属于东非裂谷体系西支北段。Albertine地堑油气勘探工作可追溯到1913年［1－2］，在过去的长达90年的勘探历史中，由于地质资料匮乏，没有油气发现。自2002年Tullow等石油公司在Albertine地堑取得重大油气突破后，越来越多的石油公司盯上了这块 “肥肉”。由此Albertine地堑逐渐成为全球油气勘探热点区域之一。油气的生成与聚集离不开烃源岩的有效供给、储层的储集能力、圈闭的形成及其时空的有效配置。为此，笔者对Albertine地堑构造演化、沉积充填及二者的时空匹配进行了研究。

1 区域地质特征

东非大裂谷位于非洲东部，北起Afar，南至Malawi，全长约3500km；裂谷宽度不等，约30～70km［3－5］。东非大裂谷由一系列深大断裂及其相关的裂谷、湖盆组成，按照裂谷与湖盆走向可分为东、西2支。西支从北到南沿太古代克拉通边缘呈弧形展布，由NE－SW向、N－S向，逐渐过渡为NW－SE向；东支走向则以近N－S为主。西支经过的国家有乌干达、刚果 （金）、卢旺达、布隆迪、坦桑尼亚和马拉维等国家，分成北、中、南3段，共9个地堑。研究区Albertine地堑位于东非大裂谷西支北段。Albertine地堑横跨刚果 （金）和乌干达境内，是东非裂谷系西支面积最大、沉积地层最厚的一个盆地［4－7］。Albertine地堑盆地基底是前寒武系片麻岩、石英岩等变质岩，盆地沉积充填以晚中新世以来地层为主，最大沉积厚度可达6000m以上。盆地边缘为高角度控盆边界断裂，呈雁行式排列，断层的上升盘出露前寒武系的变质岩。东西两侧控盆断层倾角及断距的差异，使Albertine地堑呈现典型不对称的双断结构。西边断层落差较大，断面倾角较陡，裂谷肩隆升较高；东边断层落差较小，局部发育同向次级断层，形成断阶，地层向西下倾，裂谷肩隆升相对低。据重力布格异常可将Albertine地堑进一步划分为5个次盆，即Rhino Camp次盆、Pakwach次盆、Albert湖次盆、Semliki次盆和Edward ＆George湖次盆［5－12］。

2 构造演化

全球板块演化理论及Karoo热幔柱典型事例分析认为，东非裂谷系构造演化主要经历3个阶段，即Karoo裂谷期、板内裂谷期和裂谷系主裂谷期。Karoo裂谷期始于183Ma的二叠纪，受Pangaea古陆解体影响，Karoo热幔柱效应产生早期的Karoo裂谷，之后伴随非洲板块与阿拉伯板块的挤压碰撞运动，盆地在晚三叠开始隆升并造成区域不整合面。第2阶段板内裂谷期始于侏罗纪晚期－白垩纪早期，约130～100Ma年左右，南大西洋张开致使大洋中脊转换断层开始活动，并向非洲大陆内部延伸，引发早期断陷作用。第3阶段的主裂谷期，始于渐新世，受东支北端Afar热幔柱的影响，断层自北向南依次发育，裂谷相继产生［5－15］。

伴随着东非裂谷系第3阶段的构造演化，中中新世末期约12Ma左右，Albertine地堑开始发育。Albertine地堑初始裂陷期，形成Obweruka古湖，其范围仅局限于南部地区。中新世大约9个Ma左右，Albertine地堑进入主要裂谷期，地层的沉积充填开始大规模发育。为更好的与地层充填特征研究相匹配，现将Albertine地堑主裂谷期构造演化活动进一步划分为4个阶段进行阐述。

1）第1阶段：9～4Ma Albertine地堑的边界主断层开始发育，进入主要裂谷期。随着边界－控盆断裂的发育，Obweruka湖盆形成［11］，由于分布局限，此时整个Albertine地堑处于湖平面以下。

2）第2阶段：4～2.6Ma Albertine地堑两侧构造活动加剧，古Obweruka湖开始扩张，湖盆水体变深。

图1 研究区纵向地层单元与含油气特征

3）第3阶段：2.6Ma～更新世 受区域扭张应力加剧的影响，鲁文佐里山开始隆起，古Obweruka湖逐渐萎缩，后被分割为现今的Albert湖和Edward湖。

4）第4阶段：更新世～更新世末期 地堑南部地区火山开始活动，一直持续到全新世。期间地形向北倾斜，水系转向。

随着多期次构造活动的发生，Albertine地堑形成较为复杂却十分典型的构造断裂体系。根据应力场方向的不同，可以将Albertine地堑断裂体系划分为3段：北段、中段、南段；其中北段断裂走向NNE－SSW，中段断裂走向NE－SW，南段断裂走向NNE－SSW。

3 沉积充填

与其他裂谷盆地相似，在湖盆开裂与裂谷形成的同时，Albertine地堑发育了巨厚的沉积充填地层。根据野外露头、钻井及地震资料综合研究表明，Albertine地堑沉积充填的地层，纵向上可以分为2套层序，即前裂谷期层序和裂谷期层序。前裂谷期层序与裂谷期层序之间呈现区域不整合接触。前裂谷期层序主要包括了地堑发育之初的结晶基底以及极少数钻井揭示到中生界侏罗系地层。其中基地以片麻岩、石英岩、片岩为主；侏罗系地层为典型的河流－湖泊相沉积。裂谷期层序主要是自中新世以来，裂谷初期－主裂谷期沉积充填的碎屑岩沉积地层。裂谷初期以河流相砂岩沉积为主。之后随着构造演化进入主裂谷期，地层逐渐演化为湖相沉积，由于水深与物源的影响，主要以湖相泥岩为主；而在边界断层下降盘部位发育有不同规模的三角洲沉积。依据已钻井揭示的地层特征及地震资料剖面反射特征，结合构造演化活动期次划分，可将裂谷期沉积地层纵向上进一步划分为4个层段 （见图1）：

1）L1层段：中中新世 裂谷发育初期阶段，在基底之上形成一套由风化塌积物、冲积扇等组成风化壳沉积地层，厚度约10～40m不等，这也是钻井过程中识别即将进入基底的标志性层段。

2）L2层段：晚中新世～早上新世 初始裂谷期Obweruka古湖形成阶段，在古湖东南边界发育扇三角洲和少量冲积扇，沉积体系的发育以径向为主。分布范围局限，但是砂岩发育。

3）L3层段：晚上新世 边界断层活动的持续加强导致Obweruka湖不断扩张至北部，湖水水体变深，东南部三角洲范围相对缩小，东北和西北部有较大型三角洲发育，砂岩发育，是区域油气勘探的主要目的层。

4）L4层段：更新世～全新世 鲁文佐里山 （Ruwenzori）抬升，区域地层向北掀斜，水系流向转变引起裂谷物源体系变化，盆内以轴向河流相和三角洲相沉积体系为主。岩性为砂泥岩互层，构成区域优越的储盖组合。

4 结 语

Albertine地堑巨厚的沉积地层为油气的生成与储集奠定了基础。中新世发育的深湖相黑色泥岩，具有良好的生烃能力，是区域油气藏的主力烃源岩。上新世发育的河流、三角洲沉积砂岩，储集性能优越，为油气聚集成藏提供了充足的储集空间，是区域主要储层。更新世～全新世发育的深灰色湖相泥页岩，渗透性较差，构成区域油气成藏与保存的封盖层。而裂谷演化阶段形成的不同期次、不同规模的断层，控制了地堑中圈闭的形成的生、储、盖等油气基本地质单元，更控制了油气的运移、聚集成藏的时空耦合关系。因此，构造演化与沉积充填完好的时空关系匹配，成就了Albertine地堑丰富的油气资源，具有重要的油气勘探意义。