加蓬盆地深水盐下构造—沉积演化及其对油气成藏的影响

黄兴文，阳怀忠，刘新颖，孙鹏超

（中海油研究总院，北京100028）

加蓬盆地深水盐下构造—沉积演化及其对油气成藏的影响

黄兴文，阳怀忠，刘新颖，孙鹏超

（中海油研究总院，北京100028）

为了揭示加蓬盆地深水盐下油气成藏条件和成藏关键因素，有效指导油气勘探，在综合现有勘探研究成果的基础上，系统分析了深水盐下构造—沉积演化特征及其对油气成藏的影响。研究结果表明，加蓬盆地盐下经历了断陷期（早白垩世纽康姆期—巴列姆早期）、断拗期（巴列姆晚期—阿普特早期）和过渡早期（阿普特中期）3个构造—沉积演化阶段。断陷期控制了盐下烃源岩的发育。受区域南强北弱裂谷作用的影响，北加蓬次盆湖相烃源岩主要局限分布于内裂谷带；南加蓬次盆湖相烃源岩广泛分布。烃源岩的差异性分布是目前北加蓬次盆外裂谷带勘探失利而南加蓬次盆外裂谷带获得油气发现的主要原因。断拗期和过渡早期控制盐下主力储层的发育。受沉降中心向外裂谷迁移和构造沉降作用南强北弱的继承性影响，断拗期Dentale组在内裂谷带和中部隆起带广泛发育河流相沉积，而在南加蓬次盆深水区（外裂谷带）过渡为三角洲前缘—浅湖相沉积；过渡早期Gamba组沉积于准平原化背景之下，在内裂谷带和中部隆起带发育河流—三角洲平原沉积，而在外裂谷（现今深水区）过渡为以三角洲前缘—浅湖相沉积为主。二者均存在储层物性向深水区变差的风险。沿N’Komi断裂带发育的物源长距离输送通道，对外裂谷带深水区Dentale组和Gamba组储层发育具有十分重要的意义。

深水盐下构造—沉积演化 成藏条件 断陷期 断拗期 加蓬盆地

加蓬盆地位于西非加蓬国家西海岸，为一个典型的中新生代被动大陆边缘含盐盆地。中生代冈瓦纳大陆裂解、南大西洋扩张在南大西洋两侧形成一系列共轭的被动大陆边缘盆地，如南美的桑托斯盆地、坎波斯盆地，西非的加蓬盆地、下刚果盆地和宽扎盆地等［1-4］。在相同的动力学背景之下，这些盆地都经历了裂谷、过渡和漂移三大构造演化阶段［5］，且均在过渡阶段的早白垩世阿普特期发育一套蒸发盐岩沉积，将盆地沉积充填划分为盐下陆相河—湖相沉积和盐上海相沉积2个沉积序列。自2006年开始在南美一侧的桑托斯盆地深水盐下相继发现了24个油气田，其中可采储量大于15亿桶油当量的超—特大型油气田7个［6］，累积可采储量达330亿桶油当量；西非一侧的宽扎盆地从2012年以来也陆续发现6个大中型油气田，可采储量达21亿桶油当量。南大西洋两岸深水盐下成为全球油气储量的主要增长点。由于与桑托斯盆地、宽扎盆地具有相似的构造—沉积演化背景，加蓬盆地深水盐下也成为油气勘探热点地区。多家国际油公司相继跟进，2005年以来累积在深水盐下钻探6口探井（仅2014年就钻探4口，水深为800～2 100m），然而与桑托斯盆地和宽扎盆地相比，加蓬盆地深水盐下目前勘探成效并不理想，仅在南加蓬次盆深水盐下获得2个油气发现，而在北加蓬次盆深水盐下探井均告失利，显示加蓬盆地可能具有独特而更复杂的石油地质条件。

整个加蓬盆地深水盐下勘探程度低，深水作业成本高，是一个高风险与高潜力并存的新区。受资料所限，目前对加蓬盆地盐下地质结构—构造、地层发育特征以及其他石油地质条件均认识不清，严重制约了该区油气勘探。因此，笔者在综合现有勘探研究成果的基础上，尝试从区域构造背景和盆地构造—沉积演化特征分析入手［7-10］，探讨深水盐下油气成藏条件和关键因素，以期有效指导该区油气勘探。

1 区域地质概况

加蓬盆地是在前寒武系结晶基底和前白垩系褶皱基底上、通过早期裂谷作用而发展起来的被动大陆边缘盆地［5］。整体呈东西分带、南北分块的构造格局（图1，图2）：早期NW—SE向裂谷作用形成了由内裂谷带—中部隆起带—外裂谷带组成的东西向隆坳相间的构造格局；而N’Komi断裂带又将盆地分割为构造—沉积演化存在显著差异的南、北2个次盆。

图1 加蓬盆地构造单元划分（据文献［1-4］修改）Fig.1 Tectonic location and tectonic units distribution of Gabon basin（modified according to references［1-4］）

加蓬盆地盐下油气资源丰富但分布不均。截至2013年累积发现盐下油气可采储量28.33亿桶，约占盆地总油气发现的1/2，但主要分布在南加蓬次盆陆上和浅水区，北加蓬次盆盐下油气发现较少［6］。盆地和区域勘探研究成果表明［5］，加蓬盆地盐下发育2套烃源岩，分别是纽康姆阶Kissenda组泥岩和巴列姆阶Melania组黑色湖相页岩。其中Melania组页岩为主力烃源岩，以Ⅰ和Ⅱ1型干酪根为主，有机质丰度平均为6.1%，最高可达20%，氢指数为200～600mg/g，是西非盐下广泛分布的优质烃源岩；Kissenda组泥岩为次要烃源岩，目前加蓬盆地只有少数井揭示该套烃源岩，对其认识有限，其整体上由湖相泥岩和粉砂岩以及含碳物质的互层组成，有机质丰度较Melania组低，平均为1.5%～2%，氢指数平均为200～300mg/g，以Ⅱ2—Ⅲ型干酪根为主，被认为是气源岩。盐下主力储层为下白垩统巴列姆阶—阿普特阶Dentale组砂岩和阿普特阶Gamba组砂岩，其中Gamba组砂岩以河流相沉积为主，厚度薄但分布稳定，物性较好，在南加蓬次盆陆上埋深为1 000～2 000m，孔隙度为20%～30%，渗透率高达5 000×10-3μm2；Dentale组砂岩以河流—三角洲相沉积为主，厚度大，最大超过2 000m，在南加蓬次盆陆上埋深为1 500～2 500 m，孔隙度最高达29%，渗透率最高达1 000×10-3μm2，但横向分布不稳定，相变较快。在这2套储层内已发现油气储量占盐下总储量的近90%［4］。

图2 过加蓬盆地地质剖面（剖面位置见图1）Fig.2 Geologic section across Gabon basin（its location is shown in Fig.1）

2 构造—沉积演化特征

加蓬盆地的形成、演化与冈瓦纳大陆裂解、非洲板块与南美板块分离密切相关，整体经历了裂谷阶段、过渡阶段和漂移阶段3个主要构造—沉积演化阶段。晚侏罗世开始，受位于南美和非洲板块之间Tristan地幔柱的影响［11］（图1），冈瓦纳大陆前南大西洋区域开始发生由南向北推进的裂谷作用。裂谷作用南早北晚、南强北弱，在西非海岸一侧形成一系列裂谷盆地，广泛接受陆相河—湖相沉积；之后随着南大西洋的打开、扩张，转化为典型的被动大陆边缘盆地，在过渡阶段蒸发岩沉积之后，进入漂移阶段大规模的海相沉积阶段［5，12-13］。其中裂谷阶段和过渡阶段早期构造—沉积演化与盐下油气成藏密切相关。根据裂谷作用的强度和沉积特征的变化，可以进一步将加蓬盆地裂谷阶段划分为断陷期（早白垩世纽康姆期—巴列姆早期）与断拗期（巴列姆晚期—阿普特早期）。

2.1 裂谷阶段

2.1.1 断陷期

加蓬盆地在断陷期整体以强烈的块断构造变形为主，形成了堑垒相间的构造格局（图2，图3）。受区域裂谷作用南强北弱的影响，以中部N’Komi断裂带为界，加蓬盆地断陷期构造变形作用也显示出南强北弱的特点。此时的N’Komi断裂带表现为受两侧差异拉伸作用形成的“撕裂断层”。在其南部的南加蓬次盆裂谷作用强、范围广，基本形成了现今盆地盐下内裂谷带—中部隆起带—外裂谷带隆坳相间的构造格局；而在北加蓬次盆裂谷作用弱、规模小，基本局限在内裂谷带和Lambarene高（此时为一个地垒）南侧毗邻区（图4）。

图3 加蓬盆地纽康姆期Kissenda组沉积模式Fig.3 Sedimentary model of the Neocomian Kissenda Formation in Gabon basin

图4 加蓬盆地巴列姆期Melania组沉积模式Fig.4 Sedimentary model of the Barremian Melania Formation in Gabon basin

在断陷开始阶段，覆盖于基底之上广泛发育一套河流相砂岩沉积（Basal Sandstone）；随着湖平面的上升，逐渐以细粒沉积为主，沉积了Kissenda组泥岩、Lucina组湖相浊积砂岩，Kissenda组在裂谷中部为深湖相沉积。纽康姆后期湖泊开始强烈扩张，沉积基准面快速上升，发育以细粒湖相泥岩沉积为主的Melania组，至中巴列姆晚期，裂谷作用减弱，湖泊扩张达到顶峰，在Melania组上部沉积了一套黑色页岩，披覆在早期的垒堑构造之上（图2，图4）。南、北加蓬次盆构造差异性也导致沉积作用存在显著的差异：北加蓬次盆裂谷作用弱，湖相沉积呈条带状局限分布于内裂谷带及周边，以侧向物源为主，在现今的深水区域可能为隆起剥蚀区和河流—三角洲沉积区；而南加蓬次盆裂谷作用较强，湖相沉积可能在内裂谷带和外裂谷带均广泛分布，在南强北弱的拉伸沉降作用下形成了南低北高的古地理背景，可同时发育来自东部的垂向近源物源体系和来自北加蓬次盆的轴向物源体系。

2.1.2 断拗期

巴列姆晚期开始，盆地进入断拗期，基本上继承了早期构造沉降作用南强北弱的构造格局，N’komi断裂带持续活动，但强度较早期有所减弱。该阶段最显著的特点是构造沉降中心向西（外裂谷带）迁移，生长断层主要发育在外裂谷带东侧，整体以快速沉积为主（图2，图5）。地壳强烈的拉伸减薄导致了盆地范围进一步扩大，并沉积了巨厚的Dentale组，在内裂谷带和中部隆起带（现今的陆上—浅水区）厚度可达1 500m，而在外裂谷带（南加蓬次盆深水区）厚度约为2 000～3 000m。

图5 加蓬盆地巴列姆晚期—阿普特早期Dentale组沉积模式Fig.5 Sedimentary model of the late Barremian-early Aptian Dentale Formation in Gabon basin

该时期湖盆逐渐萎缩，沉积基准面下降，广泛发育河流—三角洲相沉积（图5）。一方面，由于沉降中心向西（外裂谷带）迁移，使得盆地东部（内裂谷带和中部隆起带）相对隆升，从而广泛发育河流相沉积，向西逐渐过渡为以三角洲和浅湖相沉积为主。另一方面由于拉张/沉降作用仍保持南强北弱的态势，盆地继承了早期南低北高的古地理背景，北加蓬次盆河流—三角洲相沉积较南加蓬次盆更为发育，沉积物可能越过N’Komi断裂带进入南加蓬次盆沉积。此时N’Komi断裂带可能成为一个物源输送通道，将来自东部和北部的沉积物长距离搬运至南加蓬次盆外裂谷带，致使靠近断裂带三角洲沉积体系向前推进得更远。

阿普特早期南大西洋开始裂开，受裂谷反弹作用的影响，盆地遭受准平原化作用，东部（内裂谷带和中部隆起带）整体抬升遭受剥蚀，局部地区Dentale组剥蚀殆尽（图2，图5），形成广泛的“破裂不整合”，标志着裂谷期的结束。

2.2 过渡阶段早期（阿普特中期）

早白垩世阿普特中期开始加蓬盆地整体处于准平原化背景之下，构造相对稳定，发育了Gamba组沉积，在盆地中东部地区与下伏地层呈高角度不整合接触，向西逐渐过渡为平行不整合和整合接触。Gamba组仍然以河流—三角洲相沉积为主，仅在外裂谷带西部发育浅湖相沉积。在现今陆上—浅水区（内裂谷带和中部隆起区）为辫状河—三角洲相沉积，厚度较薄，但呈席状广泛分布；在深水区（外裂谷带）以三角洲—浅湖相沉积为主，厚度增大。该时期N’Komi断裂带持续表现为一个物源输送通道，将来自东部和北部的沉积物长距离搬运至南加蓬次盆外裂谷带，也使得断裂带附近三角洲沉积体系向前推进得更远（图6）。

图6 加蓬盆地阿普特中期Gamba组沉积模式Fig.6 Sedimentary model of the middle Aptian Gamba Formation in Gabon basin

随着南大西洋的持续拉开，盆地基准面进一步上升，沉积了Vembo组泥岩；之后南侧的海水周期性地涌入北侧的沉积盆地，由于气候干旱，主要发育局限环境的泻湖相沉积，沉积了一套Ezanga组蒸发岩层序，厚度较大，为200～4 000m，是一套良好的区域盖层（图2）。Ezanga组的沉积标志着加蓬盆地陆相沉积的结束，开始进入以海相沉积为主的盐后构造—沉积演化阶段。

3 构造—沉积演化对油气成藏的影响

3.1 断陷期控制盐下烃源岩的发育

加蓬盆地盐下2套烃源岩均发育于断陷期裂谷作用形成的中深湖相沉积区。受区域裂谷作用南强北弱的影响，南、北加蓬次盆湖相沉积特征也存在显著差异：北加蓬次盆裂谷作用较弱，中深湖相沉积主要局限分布于内裂谷带；而南加蓬次盆由于裂谷作用较强，中深湖相沉积在内裂谷带和外裂谷带均有发育，特别是在断陷末期湖泊扩张达到顶峰，中深湖相沉积（Melania页岩）可能广泛分布于南加蓬次盆（图3，图4）。烃源岩的差异性分布是加蓬盆地盐下油气发现主要分布在南加蓬次盆的根本原因，也可能是目前北加蓬次盆外裂谷带勘探失利而南加蓬次盆外裂谷带获得油气发现的主要原因。

3.2 断拗期和过渡早期控制盐下主力储层的发育

Dentale组储层发育于断拗期（图4），断拗期盆地整体继承了构造—沉降作用南强北弱的格局，北加蓬次盆河流—三角洲相沉积较南加蓬次盆更为广泛发育；由于沉降中心开始向西（外裂谷带）迁移，在内裂谷带和中部隆起带广泛发育河流相沉积，已有的勘探成果也证实Dentale组砂岩储层厚度大，物性好（图1）；而在外裂谷带（特别是南加蓬次盆）则以三角洲前缘和浅湖相沉积为主；此时的N’Komi断裂带可能是一个物源输送通道，将来自东部和北部的沉积物长距离搬运至南加蓬次盆外裂谷带，致使三角洲沉积体系向前推进得更远，这对南加蓬次盆外裂谷带（现今深水区）Dentale组储层的发育具有十分积极的意义。

Gamba组储层沉积于构造相对稳定的过渡早期。该时期在准平原化背景下盆地自东向西依次发育近平行展布的河流—三角洲—浅湖相沉积（图6）。在内裂谷带和中部隆起区（现今的陆上及浅水区）广泛发育河流—三角洲平原沉积，已发现油气田揭示储层物性好（图1）、厚度薄，最大厚度小于50m［5］，但呈席状广泛分布；在外裂谷带（现今深水区）过渡为以三角洲前缘—浅湖相沉积为主，地层厚度增大，可超过100m［10］，但储层物性可能变差；与Dentale组沉积时期类似，沿着早期活动的N’Komi断裂带发育物源长距离输送通道，使得三角洲沉积体系在断裂带附近向西推进得更远，对外裂谷带深水区Gamba组储层发育具有十分重要的意义。

4 结论

加蓬盆地盐下经历了断陷期（纽康姆期—巴列姆早期）、断拗期（巴列姆晚期—阿普特早期）和过渡早期（阿普特中期）3个构造—沉积演化阶段。其中断陷期控制了盐下烃源岩的分布。北加蓬次盆裂谷作用较弱，湖相烃源岩主要局限分布于内裂谷带；南加蓬次盆裂谷作用较强，湖相烃源岩广泛分布。断拗期和过渡早期则是盐下主力储层的发育期。Dentale组沉积时期在内裂谷带和中部隆起带广泛发育河流相沉积，砂岩储层十分发育；而在外裂谷带（特别是南加蓬次盆）则以三角洲前缘和浅湖相沉积为主。至过渡早期Gamba组沉积时期，在内裂谷带和中部隆起区（现今的陆上及浅水区）广泛发育河流—三角洲平原沉积，砂岩储层广泛发育，厚度薄，物性好；而在外裂谷带（现今深水区）过渡为以三角洲前缘—浅湖相沉积为主，地层厚度增大，储层物性可能变差。沿着N’Komi断裂带发育的物源长距离输送通道，使得三角洲沉积体系在断裂带附近向西推进得更远，对外裂谷带深水区Dentale组和Gamba组储层发育具有十分重要的意义。

加蓬盆地深水盐下（外裂谷带）勘探程度极低，但基于现有的资料和勘探研究成果，笔者认为烃源岩是深水区（外裂谷带）油气成藏的主控因素，特别是对于北加蓬次盆来说，落实盐下是否发育断陷期湖相烃源岩是下一步油气勘探的重点。而对于南加蓬次盆深水盐下（外裂谷带）而言，烃源岩条件较好，但由于盐下主力储层Dentale组和Gamba组均以三角洲前缘—浅湖相沉积为主，因此预测有利储层分布是该区油气勘探的重点。

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编辑 经雅丽

Tecto-sedimentary evolution of deep-water pre-salt and its effect on hydrocarbon accumulation in Gabon basin

Huang Xingwen，Yang Huaizhong，Liu Xinying，Sun Pengchao
（CNOOC Research Institute，Beijing City，100028，China）

Based on comprehensive analysis of the present exploration research，the tecto-sedimentary evolution features of the deep-water pre-salt in Gabon basin and its effect on hydrocarbon accumulation were studied to reveal the hydrocarbon accumulation conditions and key factors and to guide the hydrocarbon exploration in the area effectively.The results show that the pre-salt in Gabon basin experienced three tecto-sedimentary evolution stages：the faulting stage（early Cretaceous Neocomian-early Barremian），the faulting-downwarping stage（late Barremian-early Aptian）and early basin transition stage（middle Aptian）.Pre-salt lacustrine source rocks developed during the faulting stage.Influenced by the strong basin rifting in the south and the weak basin rifting in the north，the pre-salt lacustrine source rocks in the sub-basin of north Gabon developed only within the rifting belt，while those in the sub-basin of south Gabon distributed widely.The different distribution of source rocks is the main reason that the deep-water pre-salt hydrocarbon discoveries success in the sub-basin of south Gabon but failed in the sub basin of north Gabon.The main pre-salt reservoirs developed during the faultingdownwarping and the early basin transition stage.Due to the inherited effects of outward migration of subsidence centerfrom the riftbelt and strong subsidence in the south and weak subsidence in the north，the fluvial deposits widely developed in the inner rift belt and the central uplift belt in the Dentale Formation during the faulting-down warping stage，while the deltaic front-shallow lacustrine deposits developed in the outer rift belt（deep-water sub-basin in south Gabon）.In the early basin transition stage，the Gamba Formation deposited undera peneplain setting；the fluvial-deltaic plain deposits developed in the inner rift belt and central uplift belt，and the deltaic front-shallow lacustrine deposits developed in the outer rift belt（present deep-water area），both of which are at risk of reservoir properties deteriorated toward deep-water area.The long-distance provenance migration along the N’Komi Fracture Zone might play a positive role in the development of Gam ba and Dentale reservoirs in the deep-water outer rift belt.

deep-water pre-salt；tecto-sedimentary evolution；hydrocarbon accumulation conditions；faulting stage；basin faulting-warping；Gabon basin

TE111

A

1009-9603（2015）04-0014-06

2015-05-11。

黄兴文（1979—），男，四川成都人，工程师，从事海外油气勘探研究。联系电话：18611776811，E-mail：huangxw2@cnooc.com.cn。

国家科技重大专项“大陆边缘盆地类比与油气成藏规律研究”（2011ZX05030-001）。