东地中海黎凡特盆地构造特征与油气勘探

刘小兵，张光亚，温志新，王兆明，宋成鹏，贺正军，李治平

（1. 中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083；2. 中国石油勘探开发研究院，北京 100083）

东地中海黎凡特盆地构造特征与油气勘探

刘小兵1,2，张光亚2，温志新2，王兆明2，宋成鹏2，贺正军2，李治平1

（1. 中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083；2. 中国石油勘探开发研究院，北京 100083）

基于东地中海黎凡特盆地地质、地震等资料，恢复主要地质时期原型盆地及岩相古地理，开展盆地构造特征对比分析，并结合已发现气藏特征解剖，建立成藏模式，探讨该区有利成藏组合及下一步勘探方向。黎凡特盆地主要发育有早期断层、中期断层和晚期断层等 3期构造。早期断层主要受控于陆内断陷，盆地南部深水地区受后期挤压应力影响较小；中期断层主要受侧向构造应力和叙利亚弧型褶皱带影响，构造活动由北向南、由东向西逐渐减弱；受碰撞挤压和死海走滑断裂带影响，晚期断层十分发育，但基本未刺穿中新统上部厚层蒸发岩。结合已发现油气藏及露头情况，认为以色列远岸邻近埃拉托色尼隆起的深水地区中生界砂岩、碳酸盐岩及黎巴嫩深水地区新生界碳酸盐岩和塔马尔砂岩为下一步主要勘探方向。图8表1参34

东地中海；岩相古地理；盆地构造；黎凡特盆地；深水沉积；油气勘探方向

1 问题提出

近 5年来全球深水大油气田发现主要分布于被动大陆边缘盆地[1]（见表1），自2009年诺贝尔能源公司（Nobel Energy Inc.）在东地中海黎凡特盆地（Levant Basin）发现塔马尔（Tamar）气田以来（见图 1），该区不断获得重大油气发现[1-6]，预示着该盆地深水油气资源具有良好的勘探前景。与东非被动大陆边缘盆地相似[7-8]，黎凡特盆地整体勘探程度低，已有的油气发现主要集中于盆地南部的以色列海域，盆地北部的黎巴嫩海域区块尚未进行勘探。

表1 2010—2015年被动大陆边缘深水领域大油气田储量统计表[1]

图1 东地中海黎凡特盆地气田分布及区域构造简图（据文献[1-6]，有修改）

前人对东地中海地区的研究主要集中于区域地质[2-4,9-12]和沉积[4,13-15]等领域，对成盆演化、盆地构造、沉积充填、成藏特征等方面的综合研究不足，未来勘探方向尚不明确。本文基于黎凡特盆地及其周缘的原型盆地分析及岩相古地理恢复，通过盆地构造特征对比分析，结合已发现油气藏解剖，探讨该区有利成藏组合及下一步勘探方向，为勘探程度低、获取资料难的被动大陆边缘深水领域战略选区及新项目评价提供借鉴。

2 研究区概况

2.1 勘探概况

东地中海沿岸的勘探活动始于1968年[1]，主要针对黎凡特盆地西缘的尼罗河三角洲盆地（Nile Delta Basin）浅水地区。黎凡特盆地水深大于1 000 m，总面积4.85×104km2（见图1），商业钻井始于2008年，迄今已有19口钻井，钻井成功率超过80%；诺贝尔能源公司为主要作业者，先后共发现了 7个商业性气田，累计探明和控制可采储量0.91×1012m3。即便如此，该区勘探程度依然很低，所有发现集中分布于黎凡特盆地南部的以色列海域，有探井区块面积0.33×104km2，占整个盆地面积的6.8%[1]。

2.2 地质背景

非洲板块和阿拉伯板块自古生代以来就为冈瓦纳（Gondwana）大陆的一部分[16]，直至中新世开始，随着红海裂谷的进一步扩张，阿拉伯板块沿红海自南向北逐渐与非洲板块分离[17]。东地中海主要包括非洲板块东北部尼罗河三角洲盆地以及阿拉伯板块西北部的普莱锡特盆地（Pleshet Basin）和黎凡特盆地（见图1），自晚古生代以来均处于相对稳定的构造环境[16,18]。黎凡特盆地以东地中海正断层带和东地中海走滑断裂带为界，自北向南楔形分布（见图 1）。盆地形成于晚古生代，经历了陆内断陷、陆内—陆间裂谷和被动大陆边缘沉积等原型盆地演化阶段，以海相沉积为主（见图 2）。

图2 黎凡特盆地及其周缘的原型盆地与岩相古地理图（据文献[4, 12-13, 16, 19]修改）

3 原型盆地演化与岩相古地理

3.1 陆内断陷原型盆地阶段

晚石炭世开始，潘基亚（Pangea）超大陆逐渐形成[16]，其南部称之为冈瓦纳大陆。由于冈瓦纳大陆的裂谷作用在整个显生宙都持续发生，因此许多小块体与潘基亚超大陆共生但未完全拼合。受古特提斯洋打开的影响，冈瓦纳大陆北缘发育伸展构造（见图2a）。黎凡特盆地位于冈瓦纳大陆北缘，为大陆边缘断陷沉积，以砂岩沉积为主。

3.2 陆内—陆间裂谷原型盆地阶段

东地中海地区自三叠纪开始为一个连续沉积的盆地，是阿普利亚（Apulia）—土耳其陆块与非洲—阿拉伯大陆分裂的结果。晚三叠世—早侏罗世，克拉通内部的地壳沿着现今北非海岸开始扩张，开始发育伸展断层，并穿过现今以色列和叙利亚，到达新特提斯洋的边缘（见图2b），以碳酸盐岩沉积为主。

侏罗纪，黎凡特盆地西侧的阿普利亚块体旋转而逐渐脱离非洲板块，形成了埃及、以色列和黎巴嫩的侏罗纪槽地（见图2c），以浅海相碳酸盐岩和浅海—半深海相泥页岩沉积为主[1]（见图3）。

图3 东地中海黎凡特盆地区域地层柱状图（据文献[1, 4, 17, 20]修改）

3.3 被动大陆边缘原型盆地阶段

早白垩世，东地中海洋盆宽达300～400 km，成为一个具有中央扩张脊的小洋盆（见图2d）。早白垩世中晚期，海平面上升，在中东和北非的大部分地区，碳酸盐岩沉积在古老的泥页岩上（见图3），为碳酸盐台地。

晚白垩世早期，地中海沿岸的埃及、以色列、黎巴嫩和约旦等地区沉积了灰岩和富有机质的泥质灰岩（见图3）。晚白垩世晚期，新特提斯洋开始闭合，形成了一个由土耳其至阿曼的造山带（见图2e—图2g），同时在叙利亚至埃及的地台区产生了挤压作用，形成北东—南西向叙利亚弧型褶皱带（Syrian Arc Fold Belt）（见图1、图2e—2f）。晚白垩世叙利亚弧型褶皱带开始活动，至渐新世逐渐停止，由于叙利亚弧型褶皱带引起东地中海陆上（如朱迪亚山（Judea））构造抬升，盆地沉积物源供给增加[17]，在海域形成了渐新统—中新统深水浊积砂岩。

晚中新世，由于阿拉伯板块与北侧的土耳其块体进一步碰撞拼合，东地中海海水补给中断，且地中海高温少雨、海水蒸发旺盛、缺少河流注入，加剧了地中海的干涸，形成了厚度超过1 000 m的新近系梅辛阶蒸发岩（Messinian Evaporite）（见图3）[14-15]。

4 盆地结构构造及沉积充填

被动大陆边缘盆地一般为早期裂谷期和晚期被动漂移期叠合而成的沉积盆地[7,21]，具“下断上坳”结构特征。基于原型盆地、岩相古地理和地震剖面的综合分析，将东地中海黎凡特盆地划分为早期断层、中期断层和晚期断层等3期构造（见图4）。

4.1 早期断层

早期断层以正断层为主，形成时间跨度大，包括了陆内断陷和陆内—陆间裂谷原型盆地阶段（见图4b—4d、图 5a—5b）。

黎凡特盆地黎巴嫩海域与以色列海域的早期断层有一些差异：①黎巴嫩海域的早期断层受阿尔卑斯造山带影响大，在晚白垩世仍未停止活动，早期形成的断裂发生反转，导致早期断层构造不明显（见图4b）；②以色列远岸地区的早期断层受构造影响较小，基本于中晚侏罗世停止活动；晚白垩世叙利亚弧型褶皱带开始活动，近岸地区以构造挤压为主，发生构造反转（见图 4c—4d）。

晚二叠世以来，裂谷作用由东地中海西南部逐渐向东北部延伸（图2a—2c），西南部（图4c—4d）沉积厚度大于东北部（图4a—4b）。以色列近岸普莱锡特盆地上二叠统Sa’ad组和Arqov组富含有机质，推测有生烃潜力[22]。

图4 黎凡特盆地构造剖面图（剖面位置见图1）

晚三叠世，东地中海以碳酸盐岩沉积为主，沉积厚度150～600 m[19,23]。早侏罗世由于海平面下降，在东地中海南缘有碎屑岩沉积（见图2c）；中侏罗统Barnea组泥质灰岩已为普莱锡特盆地东缘的 Kokhav油田证实为烃源岩[24]，Barnea组砂岩已证实为储集层，但储量规模较小[1]。

4.2 中期断层

早期断层对中浅层构造带或断裂带的形成与演化有一定控制作用[25]，易于形成断裂构造。中期断层形成于古新世—中新世，位于梅辛阶蒸发岩之下。

由于盆地具有楔形特征，阿拉伯板块—土耳其块体的挤压/碰撞产生的侧向构造应力由北向南、由东向西逐渐减弱，因此，中期断层的活动与分布具有差异性：①横向上（东西向），盆地北部的近岸地区受侧向构造应力和叙利亚弧型褶皱带（见图 5c）影响大[6]，断层较为发育（见图5d），形成断背斜圈闭构造，而在远岸深水地区受构造应力（例如叙利亚弧型褶皱带）影响较小，断层构造不太发育（见图4b）；②纵向上（南北向），由于块体侧向逃逸时通常伴随着平面上连续性断层构造，推断中期断层在平面上具有连续性；构造应力的传递由北向南逐渐减弱[26]，以色列海域受侧向构造应力的影响小于北部的黎巴嫩海域，断层不发育，以背斜构造为主（见图4c—4d），形成已证实的背斜构造圈闭[1]。背斜核部易于形成裂缝[27]，利于油气垂向运移。

白垩纪，东地中海随着海平面持续下降，以海相碳酸盐岩及泥页岩沉积为主。普莱锡特盆地下白垩统Gevaram组海相泥页岩总有机碳含量（TOC）值一般为0.6%～2.1%，以Ⅱ型干酪根为主，为盆地东缘 Helez—Kokhav油田的主要烃源岩[24]，下白垩统 Yafe组砂岩为已证实储集层，但储量规模很小[1]。晚白垩世早期，地中海沿岸的埃及、以色列、黎巴嫩和约旦等地区沉积了灰岩和富有机质的泥质灰岩（见图3），厚达3 000 m，为黎凡特盆地的主要烃源岩。

古新世以来，东地中海地区以泥页岩沉积为主。受叙利亚弧型褶皱带影响，沉积物供给增加，渐新统—中新统发育浊积砂体，形成良好的储集层，泥页岩沉积厚度大，为黎凡特盆地有效的区域性盖层。

4.3 晚期断层

图5 东地中海构造-沉积演化模式图

晚期断层主要包括近岸的东地中海正断层和远岸的黎凡特逆断层，其中，黎凡特逆断层位于梅辛阶蒸发岩之上。阿拉伯板块与欧亚板块持续碰撞挤压，死海走滑断裂带及其西部地区至今仍进行侧向逃逸[2]，并不断伴随地震活动[3]，但由于中新统上部梅辛阶蒸发岩厚度大（大于 1 000 m），除叙利亚海域拉塔基亚脊（Latakia Ridge）（见图4a）和黎巴嫩远岸大型断裂（见图 4b）刺穿梅辛阶蒸发岩，晚期断层未刺穿厚层梅辛阶蒸发岩（见图4、图5e），蒸发岩之下的中新统泥页岩盖层几乎不受黎凡特逆断层影响，渐新统—中新统下部的气藏未受破坏，得以保存。

5 油气成藏与勘探

截至2015年，黎凡特盆地商业发现井均显示为砂岩气藏[1]。在上述研究基础上，结合已发现气藏特征，初步建立该盆地油气成藏模式，以探讨该区有利成藏组合及下一步勘探方向。

5.1 主力成藏组合

渐新统—中新统下部成藏组合为黎凡特盆地主力成藏组合，气藏主要分布于渐新统—中新统下部塔马尔砂岩中，中新统泥页岩为主要盖层（见图 6），而在普莱锡特盆地，已有油气田发现则为侏罗系和白垩系油气藏[1]。

黎凡特盆地东部的死海盆地 Mt Scopus群海相泥质灰岩富含有机质，为优质烃源岩。原型盆地演化和地震剖面显示白垩系沉积具东西向连续性，上白垩统Mt Scopus群泥质灰岩为黎凡特盆地主要烃源岩[1]，由于地温梯度一般小于35 ℃/km[7]，在埋深4 km处进入生油窗和生气窗[28-30]。渐新统—中新统下部塔马尔砂岩为良好的储集层，在塔马尔1井储集层净厚度达140 m，平均孔隙度25%，平均渗透率1 000×10-3μm2[1]。中新统上部Ziqim组泥页岩可作为区域性盖层（见图3、图4）。

图6 东地中海黎凡特盆地含油气系统图（据文献[1, 19]修改）

从地震剖面上看，圈闭自下而上依次为中生代掀斜断块和新生代断背斜构造，其中塔马尔背斜构造为已发现气藏的主要圈闭类型（见图7）。白垩纪以来，黎凡特盆地以碳酸盐岩、泥质灰岩和泥页岩被动大陆边缘沉积为主。受碰撞挤压、区域性断裂和早期断层等影响，碳酸盐岩类岩层易于形成裂缝[31]和溶洞[32-33]，同时会形成反转构造[34]，上白垩统Mt Scopus群烃源岩生成的油气可垂向运移至渐新统—中新统下部塔马尔砂岩中（见图7）。

图7 东地中海黎凡特盆地油气运聚示意图

5.2 勘探方向

黎凡特盆地自上新世以来受阿拉伯板块与欧亚板块碰撞造山的影响，断层较为发育，但厚度超过1 000 m的中新统梅辛阶蒸发岩有效阻止了晚期黎凡特逆断层对中新统泥页岩盖层的破坏，利于油气藏保存（见图7），黎凡特盆地具有良好的勘探前景。

黎凡特盆地沉积侏罗系—白垩系砂岩及碳酸盐岩，中侏罗统泥质灰岩为东部普莱锡特盆地已证实烃源岩[24]。以色列陆上和浅水地区有侏罗系和白垩系油气藏发现（见图 8），但储量规模小[1]。受叙利亚弧型褶皱带影响，黎凡特盆地由深水向陆上地层逐渐减薄或尖灭（见图 4），东地中海陆上出露有侏罗系、白垩系和渐新统—中新统露头（见图 8），结合原型盆地及地震剖面判断黎凡特盆地有侏罗系、白垩系和渐新统—中新统沉积。

以色列远岸邻近埃拉托色尼隆起的深水地区，侏罗系—始新统受早期断层的影响（见图4c），沉积物埋深小于盆地中心，即以色列海域已发现气田区，烃源岩生成天然气可沿早期断层垂向运移至侏罗系—白垩系砂岩或碳酸盐岩潜在储集层中，断块、背斜等构造为主要圈闭类型。因此，以色列深水地区中生界砂岩及碳酸盐岩可作为主要勘探方向。

图8 东地中海油气藏和露头分布图

黎巴嫩深水地区受阿尔卑斯构造影响较大，早期断层构造持续至晚白垩世，且中期断层较以色列海域更为发育，因此已证实白垩系Mt Scopus群烃源岩生成的油气易于沿早期断层及中期断层发生垂向运移，可重点关注新生界碳酸盐岩和塔马尔砂岩等潜在储集层，以断块或背斜构造圈闭为主。

6 结论

东地中海黎凡特盆地经历了陆内断陷、陆内—陆间裂谷和被动大陆边缘原型盆地阶段，分别以砂岩、碳酸盐岩和泥质灰岩及碳酸盐岩沉积为主。晚白垩世—渐新世叙利亚弧型褶皱带的挤压构造引起东地中海陆上剧烈抬升，物源供给较充分，形成了渐新统—中新统下部深水浊积砂岩。

黎凡特盆地主要包括早期断层、中期断层和晚期断层等 3期构造。早期断层主要受控于陆内断陷，盆地南部深水地区受后期挤压应力影响较小；黎凡特盆地具有楔形特征，碰撞挤压应力作用由北向南、由东向西逐渐减弱，中期断层的活动与分布具有横向上和纵向上差异性；受碰撞挤压和死海走滑断裂带影响，上新世以来晚期断层十分发育，但基本未刺穿厚层蒸发岩，油气藏未受破坏。黎凡特盆地气藏主要分布于渐新统—中新统下部塔马尔砂岩中，渐新统—中新统下部砂岩及中新统泥页岩盖层为主力成藏组合。

被动陆缘盆地东西向具有地层连续性，南北向具有构造连续性。根据构造样式变化特点，以寻找早期断层顶部的断块圈闭和中期断层相关的背斜圈闭为主。以色列远岸邻近埃拉托色尼隆起的深水地区中生界砂岩、碳酸盐岩及黎巴嫩深水地区新生界碳酸盐岩和塔马尔砂岩为下一步主要勘探方向。

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（编辑 黄昌武）

Structural characteristics and petroleum exploration of Levant Basin in East Mediterranean

LIU Xiaobing1,2, ZHANG Guangya2, WEN Zhixin2, WANG Zhaoming2,SONG Chengpeng2, HE Zhengjun2, LI Zhiping1
(1. School of Energy Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China; 2. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing 100083, China)

By using geologic and seismic data, this study restored the proto-type basins and lithofacies paleogeography of the Levant basin in East Mediterranean during main geological periods, carried out comparison analysis on the basin architecture characteristics, and based on careful examination of the characteristics of discovered gas reservoirs, established the reservoir forming pattern and discussed the favorable reservoir forming combinations and future exploration direction in this region. Three structural architectures can be identified in the basin, the early-stage faults, the mid-stage faults and the late-stage faults. The early-stage faults are mainly controlled by intercontinental depression, which were less influenced by later compression stress in the southern deep water area of the basin.Controlled by the lateral structural stress and the Syrian Arc Fold Belt, the mid-stage faults became less active from north to south and from east to west. Influenced by the collision and/or Dead Sea strike-slip Fault Zone, the late-stage faults were active but did not pierce the thick Upper Miocene evaporites. Combined with the discovered reservoirs and outcrops, the Mesozoic sandstones and carbonates in deep water area near Eratosthenes seamount of Israel offshore and the Cenozoic carbonates and Tamar sands of Lebanon offshore are the main petroleum exploration targets in the next step.

East Mediterranean; lithofacies paleogeography; basin architecture; Levant Basin; deep water sedimentation; petroleum exploration direction

国家科技重大专项（2016ZX05029）

TE122.2

A

1000-0747(2017)04-0540-09

10.11698/PED.2017.04.07

刘小兵, 张光亚, 温志新, 等. 东地中海黎凡特盆地构造特征与油气勘探[J]. 石油勘探与开发, 2017, 44(4)： 540-548.

LIU Xiaobing, ZHANG Guangya, WEN Zhixin, et al. Structural characteristics and petroleum exploration of Levant Basin in East Mediterranean[J]. Petroleum Exploration and Development, 2017, 44(4)： 540-548.

刘小兵（1984-），男，江苏海安人，博士，中国石油勘探开发研究院工程师，主要从事海外石油地质综合研究与新项目评价工作。地址：北京市海淀区学院路 20号，中国石油勘探开发研究院全球油气资源与勘探规划所，邮政编码：100083。E-mail：xiaobing.liu@petrochina.com.cn

2016-06-07

2017-05-28