东非Anza盆地结构及沉积充填演化*

刘桂和，陈全红

(1.中海石油乌干达有限公司，北京100010;2.中海油研究总院海外评价中心，北京100027)

0 引言

Anza盆地位于非洲东部肯尼亚的中北部，是中非剪切带在右旋剪切应力背景下拉张作用形成的，与北部苏丹的Muglad盆地、Melut盆地形成构造背景一致，都属于中非剪切带北段的中－新生代陆内强反转裂谷盆地。盆地南部与Lamu盆地相接，东南部与Mandera盆地相邻，北部与东非第三系裂谷盆地的东支相接(图1)。盆地整体呈向南开口的“喇叭状”，为NW－SE向展布，长560 km，宽 130 km，面积可达 6.7 ×104km2［1－4］。

图1 肯尼亚Anza盆地位置及构造单元划分Fig.1 Anza Basin location and tectonic units division，in Kenya Anza

关于Anza盆地的研究在国内尚不多见，国外在上个世纪70年代—80年代，随着苏丹Muglad盆地油气的发现，曾经出现过一次东非石油勘探的热潮，期间有学者对Anza盆地的地质特征做过一些研究分析［1－2］，但后来随着勘探的失利以及油价的回落，该盆地的勘探及研究几乎停滞了20多年。近几年随着国际油价的不断攀升，东非地区的油气勘探又趋于火热，但由于资料所限，对该盆地的沉积特征及石油地质特征认识尚部清楚［1－4］。近年来，苏丹Muglad盆地油气储量增长迅速［5］，探明石油地质储量已超过14×108t，净储量增长超过7倍，年产值近千万亿元。和它同属于一个裂谷体系Anza裂谷盆地开始被世界大油气公司关注，推测Anza盆地可能也具有比较大的油气勘探潜力。

为了落实Anza盆地的油气勘探潜力，笔者通过利用盆地内的钻井、地震及野外露头资料对该盆地的构造、沉积演化史进行了深入分析沉积演化史进行了深入探讨，综合分析了盆地构造发育的特点以及沉积演化的特点。通过对Anza盆地构造演化及沉积特征的分析，使人们可以进一步认识该区域的油气资源的勘探潜力。

1 地质概况及构造演化特征

Anza盆地基底为前寒武系变质岩系，沉积盖层开始发育于晚侏罗世并延续至第三纪，其东南部叠置在Karoo期裂谷之上，还具有叠合盆地的性质。盆地西北部的新近系及其第四系与近南北向延伸的东非大裂谷相叠合［4］。盆地地层在南部的坳陷中心地区厚度超过13 000 m，是白垩系沉积和沉降中心，向西北地层厚度逐渐减薄，但厚度仍可达5 000～7 000 m.盆地构造单元划分为“一隆两凹”，即Yamicha凹陷、Matasade隆起及 Chalbi-Kaisut凹陷，其中Yamicha凹陷为盆地白垩系沉积的主体。Anza盆地经历了早期裂陷和晚期坳陷的沉积充填作用，主要有Karoo期裂陷、白垩系－古近系裂陷及新近系坳陷沉积，形成了明显下部断陷、上部新近系广覆式坳陷的双层沉积充填结构。依据重力、航磁和地震资料，Anza盆地可划分出5套构造层:基底构造层、盆地南部Karoo构造层、白垩系构造层、古近系构造层及新近系广覆式坳陷构造层。这些构造层反映了Anza盆地的裂陷经历了多次次一级的裂陷和沉积充填作用，但盆地主要以白垩系裂陷沉积为主，并以白垩系地层为主体，在南部南北向主断裂以东下部可能发育侏罗系、三叠系乃至二叠系的地层，白垩系上部发育有古近系及新近系地层(图2)。

盆地的构造演化受控于岗瓦纳板块的裂解、漂移和海底扩张作用过程。自晚三叠世－早侏罗世时代起，随着南美和非洲组成的西冈瓦纳与东冈瓦纳(南极、印度、澳大利亚)之间的裂谷作用进一步发展，古特提斯洋自北向南沿着早期裂谷入侵。早白垩世时，南美与非洲发生裂谷作用，并从南向北逐渐分离，中非剪切带开始活动，此时Anza盆地已形成裂谷雏形。随着印度板块和马达加斯加地块与非洲板块快速分离，Anza盆地开始快速沉降，并发生强烈裂陷，沉积了厚度可达3 600～6 000 m白垩系地层。晚白垩世晚期，在区域挤压应力下，Anza盆地发生整体抬升，并造成上白垩统地层的剥蚀及古新统的缺失，与上、下覆地层在地震剖面都可发现明显的不整合接触关系。古近纪末，非洲东部在区域隆起的背景上出现了东非大裂谷，将苏丹Muglade盆地与Anza裂谷盆地分割，并受晚始新世红海裂谷体系活动及东冈瓦纳快速分离发热影响，中非剪切带活动逐渐减弱直到停止，Anza盆地裂陷作用逐渐减弱，沉积厚度减薄。

2 盆地结构及构造单元划分

Anza盆地是一个复合型叠合裂谷盆地，底部Karroo期裂谷走向为北东－南西向，其上的Anza裂谷在晚侏罗世末期开始发育，并在早期的扩张阶段产生了地堑式沉积充填。从盆地北西至南东，区域地震剖面解释表明，Anza盆地中－新代盆地结构特征存在较大差异，可划分为5个沉积凹陷，从北西向南东，依次为Bolol凹陷、Gala凹陷、Chalbi凹陷、Kaisut凹陷及 Yamicha凹陷，以南部的Yamicha凹陷面积为最大(图1)，其下白垩统沉积厚度超过6 000 m.

安扎盆地的结构构造特征，主要是中新生代以来经历区域不同时期、不同动力学背景的构造演化，形成不同方式构造叠加及后期改造而成的综合面貌。盆地现今的构造面貌主要形成于晚白垩世，并定型于早第三纪。在晚白垩世，随着区域拉张的持续，早期的断裂逐渐变陡，在盆地的西北部为双断式地堑结构;在Anza盆地的东南部，除了受北东—南西向拉张力作用，盆地还受到北西－南东向的剪切力的作用，整体为扭动成因的右旋拉张、剪切走滑扭动应力背景，在此应力背景下形成了北北西和北西向的剪切走滑断层和次生、调节正断层，正是由于应力背景的改变，使得盆地的南部变为单断式箕状断陷。通过对钻井资料及最新地震资料研究分析，将盆地中部主要划分为3个二级构造单元:Yamicha凹陷、Matasade隆起及Chalbi-Kaisut凹陷(图2)。其中Yamicha凹陷又可划分为3个次级构造带，它们均为与盆地长轴方向基本一致，依次为东部陡坡带，中央构造带及南部的Duma断阶带。在东部陡坡带主要发育滚动背斜、断块构造，中央构造带主要发育大型的背斜构造，断阶带主要为断块构造(图2)。

图2 Anza盆地盆地结构及各构造单元沉积充填特征Fig.2 Basin structure and sedimentary-filling feature of Anza Basin

3 盆地沉积充填演化

受区域构造的演化影响，Anza盆地的构造演化主要划分为3个阶段:①侏罗纪以前为卡鲁裂谷阶段，为盆地裂开的初始阶段;②白垩纪－古近纪为Anza裂谷主要的发育阶段;③新近纪以来为广覆式坳陷阶段(图3)。在这3个沉积充填的不同阶段，Anza盆地的构造演化特点、凹陷的沉积属性随着时间和空间变化发生着相应的变化，从而形成现今复杂的构造面貌和格局。

3.1 盆地裂开的初始阶段:卡鲁裂谷阶段

二叠纪初，东冈瓦纳大陆开始解体，南极、印度、马达加斯加、澳大利亚板块开始逐渐与非洲板块发生裂离作用，并伴随着广泛大陆裂谷玄武岩喷发。到三叠纪时期，受马达加斯加板块拉张的影响，非洲板块东部开始发育北东－南西向陆内裂谷，沉积了Karroo期河流和湖相地层，主要由二叠－三叠的Karroo群和中上侏罗统海相沉积2部分组成。其中Karroo群沉积物以灰白色、灰色砂岩为主，并含有特征性的黑色页岩和煤线为特征，与上部中侏罗统呈不整合接触。

中、晚侏罗世时，马达加斯加板块与非洲板块快速分离，Anza盆地南部与Lamu盆地及Mandera盆地一起受东－西向扩展影响，发育一系列断裂，Anza裂谷开始形成雏形，海水从索马里逐渐向南侵入，侏罗系沉积范围逐渐扩大，形成一套裂陷海沉积。晚侏罗世时，随着Karroo裂谷活动的减弱，Anza盆地上侏罗统分布范围逐渐向东南部退缩，主要发育潮坪相沉积，沉积厚度较薄，后期多被剥蚀。

图3 Anza盆地主要的构造演化阶段及特征Fig.3 Major tectonic evaluation stage and its sedimentary feature of Anza Basin

3.2 Anza盆地快速沉降裂谷阶段

早白垩纪时，大西洋的张裂导致巨型中非剪切带右行剪切运动，并在马达加斯加板块与非洲板块分离的影响下，安扎盆地开始沿北西－南东向开裂，并一直持续到古近纪。根据其幕式畏缩演化的特点及历史演化过程，把白垩纪－古近纪的Anza盆地划分为三期裂陷作用，分别为早白垩世的快速裂陷阶段、晚白垩世的缓慢裂陷阶段及古近系的裂陷萎缩阶段。

早白垩世时，Anza盆地处于快速裂陷沉降阶段，发育南东－北西向正断裂，并伴有左旋走滑作用，沉积物粒度较细，形成一套湖泊—三角洲相沉积，厚度为2 300～4 000 m.沉积相类型有深水湖泊相、滨浅湖—三角洲相、河流相，冲积扇及扇三角洲相。其中，冲积扇及扇三角洲相主要沿盆地北部边缘分布，河流相主要沿南部的斜坡地带分布，在湖盆边缘地带发育湖沼相的泥炭沼泽沉积［5－6］，在盆地中央构造带有井钻遇的早白垩世早期沉积物见有煤层及煤线。

在晚白垩世，盆地演化的区域动力学背景已发生改变。主要是大西洋继续扩张的速率大大减少，使中非剪切带的右行走滑运动停止，Anza盆地裂谷活动减弱，早期的填平补齐沉积的影响下，地貌趋于平缓。和下白垩统相比，上白垩统沉积厚度明显减薄，盆地已明显进入缓慢裂陷阶段，湖盆消失，主要发育河流相沉积，厚度为1 200～2 000 m.

晚白垩世晚期，随着东非裂谷及红海裂谷的逐渐活动，区域应力变为左行剪切挤压，Anza盆地发生整体抬升，并造成上白垩统地层的剥蚀及古新统的缺失，与上、下覆地层在地震剖面都可发现明显的不整合接触关系。始新纪时，受印度板块快速向北运动的影响，Anza盆地再次接受沉积，沉积范围再次扩大，但沉积仅为600～1 000 m.而且，此时期随着东非裂谷的活动，Anza盆地北东部火山活动强烈，沉积厚度较薄，主要形成盆地北部大范围分布的火山岩，这说明盆地裂陷明显进入萎缩阶段。

3.3 广覆式坳陷阶段

古近纪晚期，在非洲与阿拉伯板块及东非大裂谷开始活动的影响下，Anza裂谷盆地的裂谷活动趋于停止，在区域拉张的影响下，盆地发生广泛坳陷，沉积范围逐渐扩大，沉积中心逐渐南移至盆地南部一带。此时期，盆地总体沉积厚度较小，盆地边界超过早期的湖盆边界，形成现今盆地的形态。由于这一时期，盆地所在区域气候逐渐干燥，植被不发育，沉积了一套河流相的粗碎屑物质沉积，河流在与肯尼亚与索马里边境一带入海，形成三角洲沉积。从地震剖面上看，沿盆地北缘发育一系列冲积扇沉积，这表明盆地北缘基底在第三纪时隆起幅度较大。

在Bogal－1井以东地带，第三系沉积厚度超过3 000 m.这些地区正好位于当时的湖相沉积范围，说明沉积中心和沉降中心在盆地整体坳陷阶段基本上是一致的。在盆地的西北部，Ndovu－1井－Duma－1井以北地带处于整体的稳定沉降阶段。盆地沉积厚度在500～600 m左右，小于该期的平均厚度，说明向西北方向，沉积范围是缩小的。从盆地性质上看，此时期盆地性质为坳陷型，沉积中心向南东方向迁移，沉降速率逐渐减少。

新近纪晚期，随区域性的再次抬升，盆地长期处于隆起剥蚀状态，未接纳更新统沉积，进入了萎缩消亡阶段。在此之后，只有局部地区，接受了第四纪沉积。至此，Anza盆地结束了中－新生代构造发展的历史，后经新生代构造运动，并形成现今低丘平原火山岩广覆的自然地理景观。

4 结论

1 )Anza盆地是一个复合型叠合裂谷盆地，其构造演化受控于岗瓦纳板块的裂解、漂移和海底扩张及中非剪切带的活动过程，与苏丹的Muglade盆地及Melut盆地在构造特征及沉积演化特征方面有着极大的差异。

2 )Anza盆地中部整体呈“一隆两凹”的构造形态，从北向南依次是Yamicha凹陷、Matasade隆起及Chalbi-Kaisut凹陷，其中Yamicha凹陷又进一步划分为东部陡坡带，中央构造带及南部的Duma断阶带，而且，不同构造带对沉积体系和砂体发育具有明显的控制作用。

3 )Anza盆地的构造演化主要经历了Karoo期裂陷、白垩纪－古近纪裂陷及新近纪坳陷沉积，形成了明显的下部断陷、上部新近系广覆式坳陷的双层沉积充填结构。白垩纪－古近纪为裂谷活动的主要发育时期，并可划分为早白垩世的快速裂陷阶段、晚白垩世的缓慢裂陷阶段及古近系的裂陷萎缩阶段。

4 )Anza盆地是一个典型的过补偿沉积充填盆地，其中湖相地层主要发育在早白垩世的快速裂陷阶段，向上几乎全是河流相的粗碎屑沉积，因此，这种演化发育特点就决定了下白垩统三角洲前缘是盆地的有利储集相带，发育较好的储盖组合。

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