南美Llanos盆地中生代-新生代构造沉积演化及石油地质特征

冯　方, 傅　恒, 宋　亮, 郑丽辉, 王晓杰

(1.中国石化集团 国际石油勘探开发有限公司，北京 100083；

2.成都理工大学 能源学院, 成都 610059; 3.中国石油 阿姆河天然气勘探开发有限公司，北京 100101)

南美Llanos盆地中生代-新生代构造沉积演化及石油地质特征

冯方1, 傅恒2, 宋亮3, 郑丽辉1, 王晓杰1

(1.中国石化集团 国际石油勘探开发有限公司，北京 100083；

2.成都理工大学 能源学院, 成都 610059; 3.中国石油 阿姆河天然气勘探开发有限公司，北京 100101)

[摘要]探讨南美Llanos盆地油气地质特征及成藏规律。在前人研究的基础上，通过对构造沉积演化、生-储-盖条件、圈闭特征、油气田分布等分析，总结了Llanos盆地油气运聚特征及富集规律，指出有利勘探方向。结果表明，Llanos盆地是中生代弧后裂谷与新生代前陆作用共同形成的叠合盆地，主力烃源岩为白垩系Gacheta组页岩，储层包括白垩系、古近系及新近系多套砂岩，已证实有油气的储盖组合有7套；该盆地油气运聚具有远距运移混源充注、断砂立体持续输导、近远灶阶梯式捕集成藏的特点，近灶优先捕集形成中深层、大中型构造油气田，远灶接替捕集形成浅层、小型复合型油气田。盆地西部发育逆掩推覆构造圈闭，数量少、规模大，可形成大型油气田，是构造圈闭的有利勘探目标区；盆地中部和东部主要发育岩性-构造圈闭、岩性圈闭及水动力圈闭，圈闭类型和数量多但规模小，可形成浅层小型油气田，是地层-构造、水动力-构造等复合圈闭的主要勘探目标区。

[关键词]Llanos盆地；前陆盆地；构造沉积演化；石油地质；富集规律

Llanos盆地是中生代弧后裂谷与新生代前陆盆地形成的叠合盆地，是一个富油气盆地，共发现油气田185个，探明石油可采储量979.04×106t，探明凝析油可采储量127×106t，天然气可采储量265.22×109m3[1,2]。

国内外一些学者对Llanos盆地构造沉积演化及石油地质特征分别开展过一些研究[1-8]，但对两者的系统研究不多，公开发表的论文较少。笔者利用该盆地的第一手资料，总结Llanos盆地中生代-新生代构造沉积演化及石油地质特征，明确其油气成藏的控制因素及分布规律，也为国内前陆盆地油气勘探提供借鉴。

1区域地质概况

Llanos盆地位于南美洲北部哥伦比亚境内，西以科迪勒拉山(Cordillera)为界，东部以圭亚那地盾为界，南部边界为Vaupes隆起，北部与委内瑞拉的Barinas盆地相接，面积0.225×106km2(图1)。

图1　Llanos盆地构造区划图、中生界-新生界柱状图及地质剖面图Fig.1　The tectonic zoning maps, Mesozoic-Cenozoic histograms and geological profile of Llanos Basin

1.1　构造单元

Llanos盆地自西向东划分为5个构造单元，分别为阿瑞-阿培地块、山前逆掩推覆带、阿普雷隆起、前渊带、斜坡带(走滑断裂带、斜坡正断带、斜坡无断带)。盆地西部3个构造带受安第斯期构造运动影响，发育逆断层及逆掩推覆构造；盆地中部前渊带和走滑断裂带受安第斯期构造运动影响较小，但在前渊带出现构造反转，走滑断裂带构造部分反转，2个构造带依然受挤压作用影响；盆地东部斜坡正断带自西向东发育由强到弱的再活动正断层，斜坡无断带则基本不发育断层，安第斯期构造作用影响最小(图1)。

1.2　地层系统

盆地基底由前寒武系岩浆岩和变质岩组成。

古生代为陆相碎屑岩-被动大陆边缘浅海碳酸盐岩大陆架沉积期，碎屑岩沉积期长且厚度大，碳酸盐岩仅发育于寒武纪、奥陶纪和石炭纪。古生界内部存在多个沉积间断面，缺失二叠系。

三叠纪-侏罗纪，Llanos盆地为弧后裂谷陆相沉积期。三叠系角度不整合于石炭系之上，其间存在较长时间的沉积间断。白垩纪为弧后沉陷期，发育东源三角洲-滨浅海沉积，缺失阿尔布阶之前的下白垩统，与下伏侏罗系存在至少33 Ma的沉积间断。白垩系由老到新为Une组砂岩，厚60~300 m；Gacheta组页岩，厚60~120 m；Guadalupe组砂岩，厚30~90 m。

古新世-始新世伊普里斯阶，Llanos盆地为早前陆盆地沉积期，发育浅海沉积，与下伏白垩系存在约5.1 Ma的沉积间断。始新世鲁帝特阶-中新世布尔迪加尔阶，Llanos盆地为前安第斯期前陆盆地沉积期，发育东源三角洲-浅海沉积，与下伏地层角度不整合接触，沉积间断约8.2 Ma。中新世兰哥阶-现今，Llanos盆地为安第斯期前陆盆地沉积期，发育西源冲积扇-河流-浅海沉积，与下伏地层为平行或微角度不整合接触。新生界由老到新发育Barco组泥岩夹砂岩，厚30~90 m；Los Cuervos组泥岩，厚15~400 m；Mirador组砂岩，厚30~60 m；Carbonera组泥岩与砂岩互层，厚0.5~4 km；Leon组泥岩，厚250~800 m；以及Guayabo组和Necesidad组巨厚的冲积扇沉积[7-11]。

2构造与沉积演化

Llanos盆地在前寒武纪结晶基底之上，经历了古生代被动大陆边缘、生代弧后裂谷、新生代前陆盆地3个主要演化时期[4]。中生代—新生代沉积与同属安第斯造山带的西、中、东科迪勒拉不同时期造山有直接联系，主要反映了纳兹卡板块(及其之前的古板块)向南美板块俯冲，以及新生代以来加勒比板块快速东移共同作用的大地构造背景，现今的山盆体系及地貌特征基本反映了新近纪安第斯期(东科迪勒拉造山)构造挤压变形的结果[7,8](图2)。

2.1　中生代(中科迪勒拉)弧后裂谷演化阶段

三叠纪—侏罗纪南美板块西缘演变为活动大陆边缘，菲尼克斯板块向南美板块俯冲消减，俯冲板块的后撤作用及弧后(火山弧位于中科迪勒拉)软流圈热物质上涌，导致南美仰冲板块西部褶皱基底发生张裂，形成大量南北走向的正断层。

早白垩世晚期向东发育一系列弧后裂谷，并伴有岩浆活动(图2-A)。Llanos盆地与东科迪勒拉及Magdalena盆地连通为一体的大盆地，Llanos盆地发育东源三角洲—滨浅海沉积。白垩系由老到新为Une组、Gacheta组及Guadalupe组，其中全球海侵期形成的Gacheta组海相页岩是盆地最主要的烃源岩。

2.2　新生代前陆盆地演化阶段

古新世-始新世早期，受法拉隆板块向南美板块俯冲的影响，白垩纪末西科迪勒拉岛弧与南美主大陆碰撞，增生到中科迪勒拉之上(图2-B)，构造响应使哥伦比亚边缘海关闭，西科迪勒拉东缘蓝片岩相蛇绿岩侵位于中科迪勒拉。西科迪勒拉增生导致Llanos盆地性质发生转换，由中生代拉张性质的弧后裂谷向新生代挤压性质的前陆盆地转换。Llanos盆地与东科迪勒拉及Magdalena盆地仍为一体的大盆地，Llanos盆地发育Barco组和Los Cuervos组东源三角洲—浅海相沉积，物源主要来自圭亚那地盾。

始新世中期—中新世早期，法拉隆板块继续向南美板块俯冲，西、中科迪勒拉继续隆升造山，东科迪勒拉形成水下隆起(图2-C)。西、中科迪勒拉造山阻隔了海水的侵入，海侵主要来自北部加勒比海方向。Llanos盆地与东科迪勒拉及Magdalena盆地仍为一体的大盆地，Llanos盆地发育Mirador组和Carbonera组东源三角洲—浅海相沉积，物源主要来自圭亚那地盾。

图2　Llanos盆地及其西缘构造演化[8]Fig.2　The tectonic evolution of Llanos Basin and its western margin据M.A.Cooper等(1995)修编

中新世中期—现今，纳兹卡板块向南美板块俯冲，西、中科迪勒拉造山逆冲进一步加强。这一阶段最显著的特征是东科迪勒拉逐渐抬升直至隆起造山，并在东科迪勒拉山前形成磨拉石建造，标志着安第斯期前陆盆地诞生(图2-D)。来自北部加勒比方向由全球海平面上升引起的海侵在Llanos盆地形成了Leon组浅海沉积的页岩(区域盖层)。中新统托尔通阶之后东科迪勒拉强烈隆起造山，山前磨拉石建造在Llanos盆地形成了巨厚的Guayabo组和Necesidad组西源冲积扇沉积(图1)。伴随越来越强烈的构造挤压变形，东科迪勒拉东缘逐渐发生上冲，盆地内中生代拉张应力形成的正断层主要在这一阶段挤压转变为逆断层，形成了现今的山盆系统及地貌特征。

3石油地质特征

3.1　烃源岩

Llanos盆地存在多套烃源岩，包括古生界泥质岩、碳酸盐岩及中生界、新生界泥质岩。主力烃源岩为上白垩统Gacheta组浅海页岩，烃源岩条件优越，Gacheta组页岩被称为“世界级”烃源岩[2]。

Gacheta组浅海页岩主要分布在盆地西部，厚度最大达600 m。此套烃源岩分布广、厚度大，有机质丰度高、类型好，成熟度处于生油窗内，排烃晚，是Llanos盆地主力烃源岩。Gacheta组烃源岩有机质丰度高，有机碳含量(质量分数:wTOC)为0.75%~3.0%，平均为2.2%；盆地西部wTOC>1.0%，生烃能力强。

Gacheta组烃源岩有机质类型好，干酪根以Ⅱ型为主，少量Ⅰ型和Ⅲ型。Gacheta组烃源岩有机质成熟度主要处于大量生油阶段，盆地西部Ro值为0.60%~1.25%；盆地东部Ro<0.6%，未进入生油窗(图3)。Gacheta组烃源岩在26.5 Ma B.P.进入生油窗。Gacheta组烃源岩在盆地西部转化率较高，而向东随着埋深减小，地温降低，厚度减薄，转化率降低，生烃潜力减小(图3)。

图3　Gacheta组烃源岩热演化史图Fig.3　Thermal evolution history of the Gacheta source rocks

3.2　储集特征

Llanos盆地发育多套储集层，包括白垩系Une组和Guadalupe组、古近系Barco组和Mirador组及古近系-新近系Carbonera组。主要油气发现层位为Guadalupe组、Mirador组和Carbonera组。

Une组储层岩性主要为石英砂岩，平均厚约100 m，孔隙度为26%~28%，储集物性好。Guadalupe组储层岩性主要为砂岩，平均厚约90 m，最厚305 m；西部平均孔隙度为14%，东部平均孔隙度为26%，储层物性向东变好(图4-A)。

Barco组储层主要以厚层砂岩为主，平均厚82 m，西北部最厚365 m，孔隙度为4%~20%，物性较好。Mirador组储层主要为三角洲前缘细-中粒砂岩，平均厚38 m，北部最厚121 m，孔隙度为12%~30%，物性向东变好(图4-B)。

Carbonera组储层包括古近系C7段、C5段及新近系C3段三角洲前缘砂岩。C7段储层为薄到中层状细-中粒石英砂岩，平均厚140 m，最厚460 m，盆地东北部孔隙度为28%~30%，西部孔隙度为14%(图4-C)。C5段储层主要为细-中粒石英砂岩，平均厚107 m，最厚305 m，孔隙度平均为20%，东北部最高为35%(图4-D)。C3段储层主要为细-中粒石英砂岩，平均厚76 m，最厚200 m以上，盆地东部孔隙度平均为24%，盆地西部孔隙度平均为16%。

3.3　盖层及主要储盖组合

Llanos盆地上白垩统Gacheta组页岩和古新统Barco组、Los Cuervos组泥岩为局部盖层或半区域性盖层，古新统-中新统Carbonera组C8、C6、C4和C2段泥岩为局部盖层或半区域性盖层，中中新统Leon组厚层页岩为区域性盖层。Leon组页岩厚度大、分布广，该盆地已发现的油气藏均位于Leon组之下。

Llanos盆地已证实有油气发现的储盖组合主要有7套(图5)。自下而上包括：①Une组砂岩(储)-Gacheta组页岩(盖)；②Guadalupe组砂岩(储)-Barco组泥岩(盖)；③Los Cuervos组砂岩(储)-Los Cuervos组泥岩(盖)；④Mirador组砂岩(储)-Carbonera组C8段泥岩(盖)；⑤Carbonera组C7段砂岩(储)-C6段泥岩(盖)；⑥Carbonera组C5段砂岩(储)-C4段泥岩(盖)；⑦Carbonera组C3段砂岩(储)-C2段泥岩(盖)。

图5　Llanos盆地地层、构造、沉积、油气条件综合柱状图Fig.5　Composite column of the formation-structure-deposit-petroleum conditions of Llanos Basin

3.4　圈闭特征

Llanos盆地圈闭类型在不同构造单元具有十分显著的差异性(表1)。

盆地西部及中部受构造作用影响强烈区域，主要圈闭类型为构造圈闭，大多受到断层作用控制(图6-A)。盆地西部阿瑞-阿培地块、山前逆掩推覆带及阿普雷隆起，逆掩推覆构造广泛发育，主要形成构造圈闭，圈闭规模大。盆地中部前渊及走滑断裂带，前期发育的正断层在后期构造反转，可形成断层遮挡的构造圈闭或岩性-构造圈闭，圈闭类型和数量多但规模较小(图6-B、C)。

图6　Llanos盆地主要圈闭类型Fig.6　The mian trap types in Llanos Basin(A)断层复杂化构造圈闭; (B)断层遮挡型构造圈闭; (C)断层遮挡型构造圈闭; (D)水动力圈闭

盆地东部构造作用逐渐减弱，沉积作用影响增大，水动力作用影响增强。主要发育岩性-构造圈闭、岩性圈闭、水动力圈闭等，圈闭类型多、数量较多、规模小(图6-D)。

3.5　运聚特征

Gacheta组主力烃源岩成熟较晚，晚于圈闭的形成时间。油气运聚特征具有远距运移混源充注、断砂立体持续输导、近远灶阶梯式捕集成藏的特点。油气通过运载层及断层进行阶梯式立体运移，在平面上自西向东充注圈闭，在垂向上则自下而上充注储层，呈现出阶梯式抬升特点。

远距运移混源充注。Gacheta组主力烃源岩成熟度较高的部分位于盆地西部靠近山前带，盆地西部上覆层的快速沉积使其迅速进入生油窗并持续排烃。而向东由于地层抬升，Gacheta组被逐渐剥蚀，故盆地烃源主要来自盆地西部，即Gacheta组的生烃灶位于盆地西部边界及东科迪勒拉，盆内离烃源灶较远的油气聚集具远源运移的特点。

表1　Llanos盆地不同构造单元的圈闭类型特征Table 1　Trap types of different tectonic units in Llanos Basin

断砂立体持续输导。在油气长期运移的过程中，输导体系往往是两种及以上类型的组合。Llanos盆内的疏导体系有3类，断层输导体系、砂体-断层输导体系和砂体输导体系。盆地西部由于东科迪勒拉造山运动影响强烈，发育大量断层，断层将烃源岩和储集层连通，在断层开启期成为油气垂向运移的通道，因此油气运移以断层输导为主；在盆地中部和东部，断层与侧向连续性好的高孔渗河道砂体共同为油气运移提供通道。

近远灶阶梯式捕集成藏。盆地油气田产层位置自盆地西缘向盆地东部阶梯式抬升，这种阶梯式抬升使得在盆地不同的区域，油气聚集的主要储层呈现出自西向东储盖组合时代变新、埋深变浅的特点。盆地西部靠近生烃灶的油田，多以Une组、Guadalupe组、Barco组以及Mirador组为主要产层；盆地中部离生烃灶稍远的油田，则以Mirador组和Carbonera组C7段为最主要的产层；盆地东部距生烃灶较远的油田，受地层阶梯式抬升的影响，主要产层为埋深较浅的Carbonera组C7段、C5段、C3段。

4油气富集规律

Llanos盆地含油气系统具有生储盖及圈闭形成早、而排烃时间晚的特点，有利于盆地内油气的聚集与保存。在油气运移指向区，只要具备有效的圈闭条件，就有可能形成油气藏。

图7　Llanos盆地含油气系统剖面图Fig.7　Sectional view of the petroleum system in Llanos Basin

Llanos盆地油气聚集规律可总结为：近灶优先捕集形成中深层大中型构造油气田，远灶接替捕集形成浅层小型复合型油气田。Llanos盆地油气藏类型多、分布广，目前除在斜坡无断带外，其他构造单元都发现了大量油气田，油气储量丰富：西部3个山前构造单元油藏数量较少，但是储量规模较大；中部及东部的油藏数量较多，但是储量规模较小。在走滑断裂带东北部及斜坡正断带西北部，存在大型油气藏富集带，发现了大量油气田(图7)。盆地西部受安第斯构造运动影响，逆掩推覆构造大量发育，形成以深层的Une组、Guadalupe组、Mirador组为储层，以断层为遮挡的构造圈闭。在这些圈闭中，断层所断切的层位多，延伸的长度长，连系范围广，所形成的圈闭规模大，且圈闭离烃源灶较近，能最先捕集最为丰富的油气，可形成大型油气田，是构造圈闭的有利勘探目标区。对于盆地中部和东部，安第斯造山运动影响减弱，断层规模和密度减小，埋深较浅的Carbonera组C7段、C5段、C3段为储层的构造-岩性圈闭、岩性圈闭和水动力圈闭的规模也较小，圈闭距烃源灶较远，捕集的油气为盆地西部圈闭全充满后的溢出部分，主要以小型油气田为主。

5结 论

Llanos盆地在前寒武纪结晶基底之上，经历了古生代被动大陆边缘、中生代弧后裂谷、新生代前陆盆地3个主要演化时期，盆地划分为5个构造单元，即山前逆掩推覆带、前渊、斜坡(斜坡走滑断裂带、斜坡正断带、斜坡无断带)、阿普雷隆起、阿瑞-阿培地块。

Llanos盆地主力烃源岩是白垩系Gacheta组海相页岩，白垩系Guadalupe组、古近系Mirador组和古近系—新近系Carbonera组是主要储层。盆地内有油气发现的储盖组合有7套。

Llanos盆地圈闭类型在不同构造单元具有十分显著的差异性，油气运聚具有远距运移混源充注、断砂立体持续输导、近远灶阶梯式捕集成藏的特点，油气富集具有近灶优先捕集形成中深层大中型构造油气田、远灶接替捕集形成浅层小型复合型油气田的特点。

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[第一作者] 王鹏万(1981-),男,硕士,工程师,主要从事石油地质综合研究工作, E-mail：wangpw_hz@petrochina.com.cn。

Mesozoic-Cenozoic tectonic and sedimentary evolution and

petroleum geological features in Llanos Basin, South America

FENG Fang1, FU Heng2, SONG Liang3, ZHENG Li-hui1, WANG Xiao-jie1

1.InternationalPetroleumExploration&ProductionCorporationofSINOPEC,Beijing100083,China;

2.CollegeofEnergyResources,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;

3.CNPCInternational(Turkmenistan),Beijing100101,China

Abstract:Based on the tectonic and sedimentary evolution, hydrocarbon plays condition, trap characteristics and oil fields distribution, etc., the paper illustrates the geological features and hydrocarbon accumulation patterns in Llanos Basin, South America, and points out the exploration prospect areas. Llanos Basin is a composite basin after the Mesozoic back-arc rift and the Cenozoic foreland basining. The main source rock is the Cretaceous Gacheta shale. Several sets of reservoir rocks develop in Cretaceous, Paleogene and Neogene sandstones and seven reservoir-cap sets containing oil and gas are confirmed. The hydrocarbon migration and accumulation features are the long distance migration, the mixed-source charge, continuous the three-dimensional transporting of breaking sands, and the stepped catching integrated reservoirs of near and far hydrocarbon stoves. The traps close to the hydrocarbon stove have the priority of trapping to form medium-large structures fields in the medium deep formations. The traps far from the hydrocarbon stove succeed trapping and form small complex structures fields in shallow formations. A few but large scale overthrust structural traps develop in the west of the basin. They can form large fields. This area is a target area for exploring structural traps. In the center and the east of the basin, there develop lithologic-structural traps, lithologic traps and hydrodynamic traps. The traps have a high number and multiple types but small scales. They can only form small shallow oil and gas fields and become a target area for combination traps exploration.

Key words:Llanos Basin; foreland basin; tectonic and sedimentary evolution; petroleum geology; accumulation regularity

[基金项目]中国石油天然气股份有限公司科技部项目(2012B-0504)。

[收稿日期]2015-02-05。

[文章编号]1671-9727(2015)05-0530-09

DOI:10.3969/j.issn.1671-9727.2015.05.03

[文献标志码][分类号] TE121.1 A