裂谷盆地转换带浅水三角洲沉积特征与沉积模式

赵伟

摘要：东非裂谷Alberline地堑属于典型裂谷盆地，也是世界上最年轻的裂谷含油气盆地，目前油气发现主要集中在Albed湖北部转换带附近。由于处于勘探发现的早期，对于该地区沉积类型和沉积体系的研究较为薄弱。本文在层序地层格架建立的基础上，从岩心、录井、测井和地震等方面寻找证据，认为在转换带油气发现区主要发育浅水三角洲沉积，并根据其演化特征，建立了裂谷盆地转换带浅水三角洲沉积模式。

引言

浅水三角洲作为一种新的沉积类型，越来越受到人们的重视，其发育的领域也从常规的坳陷型盆地扩展到断陷盆地，但在裂谷盆地典型裂谷期发育浅水三角洲的研究还很少见。

近年来国内外对浅水三角洲的形成动力学、微相构成、内部结构、储层特征以及与大型油气藏的关系等多个方面的研究逐步深入。在松辽、四川、鄂尔多斯等大型拗陷湖盆内均发现有典型的河控型浅水三角洲，已成为近年来研究的一个热点领域和岩性油气藏勘探的重要目标。根据浅水三角洲的定义和分类可以看出：浅水三角洲是河控三角洲的一种类型，主要发育在地势平缓的浅海区、浅水湖盆或湖盆的浅水区。这也是目前我们在陆相地层中发现的浅水三角洲主要集中在坳陷型湖盆内的主要原因之一。

地处东非的Albertine地堑属于典型裂谷盆地，在常规认识中，裂谷盆地断层陡直、构造活动强烈，水深坡陡是主要的特点，沉积以近源且快速沉积的冲积扇、近岸水下扇和扇三角洲等为主。但在实际研究中发现，地堑转换带形成的大型宽缓斜坡为主发育了具备浅水三角洲特征的沉积体系，改变了传统的认识和看法，对油气的勘探和开发都有较大影响，值得进行深入探讨。本文将从该地区钻井的沉积特征人手，寻找沉积相标志，分析其沉积类型，确定沉积体系的展布，并讨论其对勘探开发的影响。

1.区域地质概况

Albertine地堑位于东非裂谷西支北段，乌干达和刚果（金）境内，地堑全长超过500km，平均宽45km，面积约2.6万km2，呈典型的狭长裂谷形态，沿北东-南西向展布。东西两侧受边界断层控制，地堑内发育5个次盆，自北往南依次为Rhino Camp次盆、Pakwach次盆、Mbert次盆、Semliki次盆和Edward-George次盆，其间被调节带及调节断层分隔（图1）。地堑从约8Ma以前进入主裂谷期，裂谷肩大幅隆升，形成裂谷盆地，目前该地堑仍处于主裂谷期，两侧可见的边界断层断距最大处可达300m以上。

2001年开始，乌干达政府与多家国际能源公司合作，开始对位于其境内的裂谷进行油气勘探工作，截至目前，已在Albert次盆周边相继发现多个油田，发现总的地质储量超过35亿桶，主要含油气层段位于上中新统一下上新统地层。目前油气发现量的约80%集中在乌干达境内的Albert次盆北部转换带，发现的油田规模较大、连片分布，具有极大的商业价值。

2.层序地层格架

根据识别出的层序界面可以建立起全区的层序地层格架，全区自下而上可以划分为三个完整的层序和一个层序的低位域，分别为上中新统一下上新统为层序S1，对应的地震层位为T0到T12；上上新统为层序S2，对应的地震层位是T12到T32；下更新统到上更新统为层序S3，对应的地震层位是T32到T50；全新世以来的地层对应层序S4的低位体系域。

在此基础上，针对该地区的主要目的层段上中新统一下上新统地层即层序S1进行了层序单元的细分，整体来看该层序是一个完整的三分层序，包括低位、湖侵和高位体系域，并进一步划分为6个准层序，其中低位体系域包含S1-6，湖侵体系域包含S1-5和S1-4，高位体系域包含S1-3、S1-2和SI-1三个准层序。

从沉积环境上看，主要属于河流及三角洲沉积体系，在低位域沉积时期以河流相为主，到湖侵和高位体系域主要发育三角洲相，包括三角洲前缘的河口坝和远砂坝等均较为常见。

在标准层序地层划分方案确定以后，选取研究区已钻井建立多条骨干连井剖面，进行对比和闭合，确立全区的层序地层格架，再分别在不同构造单元内部建立次级连井剖面，划分出不同构造单元内所有井的层序单元，建立了分层数据表。在等时层序格架基础上进行沉积体系的研究，能使研究结果更加可靠并符合实际。

3.裂谷转换带构造特征

Albertine地堑的油气分布在裂谷转换带较为集中，与其特有的构造特征有密切关系。转换带在裂谷盆地中普遍发育，它是盆地形成时的应力及位移调节带，直接影响了盆地水系的演化、沉积物的注入方式、沉积体系的特征、有机质的保存及油气的运移方向等，世界上在裂谷盆地已发现的许多油田都位于转换带上。大陆裂谷通常受走滑应力和拉张应力的共同作用，形成陡直的边界断层和狭长的裂谷地貌。这种边界断层往往规模较大、延伸较远，其断距主要受应力强弱的影响，一般在构造转换带的位置同样对应着应力的方向或类型的转变，断层也多在此处发生终止或消失。

从构造规模来看，转换带可分为盆间转换带和盆内转换带两种类型。盆间转换带可以分割两个不同的次盆，是裂谷边界断层应力发生终止或方向转变造成的。如在Albert次盆北部，控制盆地的边界断层至此受应力减弱的影响，断距减小，断层连续性变差并逐渐消失。而转换带另一侧的Pakwach次盆在与其近于平行的位置出现，但两者之间并不直接连通，而是出现了一个位置上的错动。

盆间转换带边界断层断距减小或消失，因此其构造面貌与裂谷主体区明显不同，主要表现为一个宽缓的斜坡，坡度较缓，早期内部断层也不发育，随裂谷的不断发育持续缓慢沉降。因其表现出大型的敞口，盆间转换带往往是大型水系注入的优势地区，其本身的宽缓地形又有利于沉积物的大量堆积，且随着裂谷的不断演化持续沉积，形成大规模粗碎屑沉积，可以作为油气的有利储集空间。

盆内转换带往往会形成盆内低隆起，不分割湖盆，盆内转换带两侧仍属于同一沉积环境，转换带内部断层较为发育，往岸上延伸可形成转换斜坡，同样也是物源有利的注入区。

从其构造特征的分析可以看出，在裂谷盆地的盆间转换带构造特征有其自身的特点，由于边界断层的断距减小、消失和位置变化，能够形成大面积的宽缓斜坡，有利于物源的注入和粗碎屑的大规模沉积。

4.浅水三角洲识别标志

裂谷盆地的盆间转换带的构造特征具备了大型浅水三角洲沉积的基本条件，同样在实际的勘探中也可以找到多个代表浅水三角洲的沉积标志。

4.1岩心识别标志

在Albert湖北部地区有4口取心井，位于油田的主体区，取芯连续且取芯质量较好。从岩性上看，是以砂泥岩互层为主，少量砾岩；其中砂岩中一般砂质较纯净，粉细砂居多，分选磨圆均较好；泥岩多呈灰绿色、杂色到灰褐色，反映了弱氧化一弱还原的浅水沉积环境。

砂岩中常见的沉积构造有典型高角度双向交错层理、板状交错层理、波状层理、生物扰动构造、截切面、冲刷面以及部分的滑塌变形构造等。这都反映了沉积区充足的物源供给、强烈的波浪改造和较浅的沉积水体。以上沉积现象符合典型浅水三角洲的沉积特征。

4.2测井录井识别标志

研究区已有钻井的测井录井资料比较齐全，测井系列也比较完整。通过对目的层段测井录井响应特征上来看，多数井上自然伽马和电阻率曲线均表现出多期明显的反序特征，齿化现象明显，纵向上相互叠加，部分井的上段有少量正序出现，代表着浅水三角洲沉积的不同沉积微相。

4.3地震识别标志

从已有的地震剖面来看，整个湖区北部渐新统地层厚度总体变化不大，也未看到典型的三角洲前积反射，可见发散状同相轴和部分下超充填，湖盆边部有少量上超反射。

5.三角洲沉积演化

根据对单井和连井沉积相分析和对地震属性的提取，可以大致确定三角洲的分布范围，进一步可以恢复三角洲的整个沉积演化过程。

准层序S1-6，处于湖盆低位域，湖泊面积小，分隔成南北两个次级湖盆，研究区主体区发育河流相，主物源分成南北两支，进入湖盆后由于水体较浅，仍然以分流河道为主，延伸较远，但河口坝砂体分布局限。

准层序S1-5沉积时期，湖水加深，湖盆面积有所扩大，两个次级湖盆连成一体，主物源分成南北两个方向，其中以南向为主，沉积体系以分流河道和分流河口砂坝沉积为主，砂体的展布明显受物源控制。

准层序S1-4沉积时期，湖水进一步加深，湖盆面积也进一步扩大，三角洲受湖水的控制作用增强。主物源仍然分为南北两支，三角洲在向南的方向上表现为退积，向北的方向物源供给略有增强。砂体的分布范围受河流和湖水的共同控制，沉积体系以分流河口砂坝为主。

准层序S1-3沉积时期，到达最大湖泛面上方，湖盆水体最深，湖盆面积也最大，相对来讲三角洲的沉积范围最小，三角洲砂体的展布受湖水波浪的控制作用明显，发育河口坝砂体为主，平面上呈现扇形的形态，三角洲的沉积范围较局限。

准层序S1-2沉积时期，湖盆水位有所下降，湖盆的范围也略有减小，三角洲仍然分为南北两支，不过南支明显减弱而北支明显增强，水下分流河道和河口坝砂体发育。

SI-1沉积时期，水位有所下降，湖盆面积也有所减小，但物源供给在这个时期明显减弱，因此三角洲的沉积范围不大，以河口坝砂体沉积为主。

6.沉积模式

根据以上沉积特征和沉积演化分析，建立起了裂谷盆地转换带浅水三角洲沉积模式。由于裂谷盆地的断层转换作用，在裂谷盆地的转换带可以形成较大面积的宽缓斜坡，且在裂谷的演化过程中较为稳定。同时，携带大量碎屑物质的河流在转换带附近入湖，形成浅水三角洲沉积体系，砂岩储层物性较好，单砂层厚度较薄但延伸较远，可作为油气富集的有利储集空间。

结论

1.Albertine地堑沉积地层可划分为4个层序单元，主要目的层段又可以划分为6个准层序，对应于三个体系域。

2.裂谷盆地转换带可以发育大型宽缓斜坡，构造活动相对较弱，同时又是物源注入的有利地区。

3.Albert湖北部的转换带发育有较典型的浅水三角洲沉积体系，横向上沉积地层厚度变化不大，沉积物以粉细砂岩为主。

4.裂谷转换带发育的大型浅水三角洲沉积体系，可以作为油气富集的有利地区。