桑托斯盆地盐下裂谷系构造特征及圈闭发育模式

李明刚

（中海油研究总院，北京 100027）

桑托斯盆地盐下裂谷系构造特征及圈闭发育模式

李明刚

（中海油研究总院，北京 100027）

桑托斯盆地是近10年来全球油气勘探的热点地区之一，其深水盐下多个大型、特大型油气田的发现令业界关注。为了揭示盐下裂谷系圈闭目标的分布规律，指导盐下油气勘探，以油区构造解析理论为指导，在区域构造演化特征分析与地震资料解释的基础上，结合三维数据的应用分析及已发现的油气圈闭特征，明确了盆地盐下裂谷系圈闭目标的分布规律。盐下圈闭目标主要分布在构造高的地垒发育区，与背型盐丘共生；同时，在局部区域，圈闭目标受具有走滑性质的继承性活动基底断层控制，沿断裂带状断续分布，且主要分布在断层内部弯曲段或断裂带的叠覆区。这种圈闭发育模式的建立，能够很好地克服盐岩屏蔽作用对盐下勘探目标识别带来的障碍，提高对盐下油气藏分布规律的认识，从而降低钻探风险。

裂谷系；油区构造解析；发育模式；圈闭；桑托斯盆地

0 引言

桑托斯盆地位于巴西东南海域，面积约32.7×104km2，水深在0～3400m，是一个典型的含盐岩被动大陆边缘盆地。该盆地油气资源非常富集，目前探明的油气可采储量超过了400亿桶油当量。其中，2006年Lula油田的发现，揭开了该盆地盐下裂谷系大油气田勘探的序幕［1］，多个亿吨级油田相继发现，使得桑托斯盆地盐下裂谷系成为了全球油气勘探的热点领域。

前人在桑托斯盆地完成了大量勘探研究和评价分析工作，从区域背景、宏观结构、盆地对比以及油田解剖等方面，对盆地的地质特征和油气成藏条件进行了分析［2-12］，并取得了一些系统认识。但是，仍然有一个基本的勘探瓶颈问题没有得到很好解决，即由于盐岩对地震信号的屏蔽作用，降低了盐下地震成像质量，严重影响了盐下裂谷系圈闭目标的落实与评价，从而制约了该盆地盐下油气勘探的进程。目前，虽然盐下裂谷系已发现的储量规模较大，但是油田个数少且分布集中，近年来的油气发现更是明显放缓。为此，本文主要从构造样式、断裂系统分析入手，探讨盐下裂谷系圈闭目标的控制因素，进而揭示其分布规律，以期指导盆地的油气勘探。

1 盆地构造演化与沉积充填

桑托斯盆地形成在前寒武系结晶基底之上，是一个以白垩纪以来地层沉积为主的典型含盐被动大陆边缘盆地（见图1）。其形成演化与中生代以来冈瓦纳大陆的解体以及大西洋的扩张有关，构造演化和沉积充填可以划分为3期，分别为早白垩世裂谷阶段、Aptian期过渡阶段和晚白垩世—新生代漂移阶段。

图1 桑托斯盆地综合柱状图

漫长的地质历史时期，全球板块不断发生离合运动。进入中生代，冈瓦纳古大陆开始裂解，随着南美和非洲古陆自南到北剪刀式分离，桑托斯盆地在早白垩世开始发育并进入陆内裂谷阶段。在地幔底辟作用下，盆地构造活动强烈，断裂普遍发育，表现出垒（半地垒）、堑（半地堑）间互的断陷结构。该时期湖广水深，主要沉积了一套厚层的河湖相地层。其中：在地堑区发育的Picarras组和Itapema组中深湖相泥页岩是盆地的主力烃源岩［13］；裂谷晚期，在远岸区发育的湖相灰岩是盆地最重要的储集层之一。

中白垩世阿普特期，裂谷作用减弱，桑托斯盆地进入稳定构造环境的过渡阶段，在热沉降作用下，表现出“碟状”的坳陷结构。随着海水进入，发育海陆过渡相局限海环境，主要沉积了一套厚层的蒸发盐岩。该套蒸发盐岩分布非常广泛，岩性较纯，以石盐为主，夹少量硬石膏、光卤石及镁钙盐等，是一套优质区域性盖层；后期在沉积差异负载、重力滑动和基底构造作用等动力驱动下，发生塑性流动变形，形成各种底辟构造［14］。

晚白垩世，随着大西洋洋中脊的形成和洋壳的扩张，桑托斯盆地进入漂移阶段，演变为被动大陆边缘盆地。在地幔热冷却作用下，稳定坳陷沉降，沉积充填了一套巨厚海相地层。漂移早期，发育阿尔比阶浅海碳酸盐岩台地沉积，形成了盆地一套海相灰岩储层；森诺曼-土伦期，随着全球性海平面上升，主要沉积了一套海相泥页岩，构成了盆地盐上的主要烃源岩；漂移晚期，巨厚海相泥岩发育，局部夹有多套浊积砂岩沉积，浊积砂岩物性好，是盆地另一套主要储集层。

2 盐下裂谷系结构与构造样式

桑托斯盆地盐下裂谷系构造层由于受到盐岩对地震信号的屏蔽作用，构造识别难度大。本文采用区域地震解释、联合剩余重力资料约束的方法，建立了桑托斯盆地盐下宏观的结构与构造样式。该裂谷系总体呈NE走向，隆坳相间，由西向东依次发育西部坳陷带、西部隆起带、中央坳陷带、东部隆起带和东部坳陷带等5个NE走向的构造带，表现出三坳夹两隆的宏观结构；盆地内NW向基底走滑断裂发育，受这组走滑断层的切割，盆地表现出南北分段的特征（见图2a。其中：断裂体系及构造格架依据盐底构造图和布格重力异常资料综合编绘；长箭头表示盐下裂谷系总体走向）。

剖面上，盐下裂谷盆地较为宽缓，厚度变化不大，在区域引张应力场作用下，形成了大量伸展构造，总体上表现出坳陷带内有高隆、隆起带上存深凹的特点（见图2b）。

图2 桑托斯盆地盐下裂谷系构造格局及地质剖面

正断层是盐下裂谷系的基本构造要素，正断层组合构成阶梯状、多米诺状和铲式等3种构造样式。其中：中央坳陷带以铲式正断层控制形成的半地堑构造样式为主，东部隆起带表现出阶梯式或多米诺式正断层控制形成的垒堑相间的构造格局。此外，桑托斯盆地盐下裂谷系构造层局部发育反转构造。反转构造是由断层走滑作用造成的，主要表现为反转背斜构造。

3 盐下裂谷系断裂系统

桑托斯盆地盐下裂谷系是南美与非洲大陆之间中生代“超级裂谷”的一部分，构造活动强烈，断裂体系复杂。一般来讲，局部构造变形是区域应力场作用的结果，在统一的区域应力场作用下，不同构造位置具有相似的变形特征与断裂体系。因此，本文结合某区块高质量的三维资料精细剖析来揭示桑托斯盆地盐下裂谷系的断裂特征与成因机制。

从某区块的断裂特征推断，桑托斯盆地盐下裂谷系发育2类3期断裂系统（见图3）。

图3 桑托斯盆地某区块地质剖面

2类断层分别为基底卷入断层和盖层滑脱断层，以基底卷入断层为主。按照断裂发育的时间，2类断层又可以进一步划分为3种不同活动期次断层。其中，基底断层可以划分为继承性活动断层和早期活动断层，而盖层断层表现为晚期活动断层。继承性活动断层是整个裂谷期持续活动的基底断裂，能够控制局部坳陷和构造的发育；早期活动断层是裂谷早期发育而在晚期停止活动的基底断层，这类断层能够控制沉积，对盆地结构有一定影响；晚期活动断层是在裂谷晚期或后来漂移期活动的切入裂谷系地层的盖层断层，这类断层基本不控制沉积，仅能够使盆地结构复杂化。不同类型的断裂在平面上基本表现出NE和NNW—近SN 2个走向，其中继承性活动基底断层总体呈NE走向，而且延伸长、规模较大。

断裂系统的发育受区域应力场控制，并随着区域应力场的变迁而发生相应变化。桑托斯盆地一直处于拉张应力场环境，但是在构造演化的不同阶段区域应力场方向发生了变化（见图4）。裂谷期主应力场为NWW—SEE方向，受区域拉张应力场作用发育了大规模的NE—SW向基底断层，进而形成了盐下裂谷系伸展断裂体系，伴随垒、堑等张性构造样式发育。进入漂移期，随着洋中脊的扩张，区域拉张应力场逐渐转变为SWW—NEE向，导致盆地内发育大量的小规模的NNW—近SN向盖层断层，构成漂移期伸展断裂体系。同时，由于漂移期区域应力场方向与早期盐下裂谷系NE—SW向伸展断裂体系斜交，导致盐下裂谷期断裂体系内部分NE向基底断层伸展走滑变形而发生继承性活动，在剖面上花状构造发育（见图3）。

图4 桑托斯盆地某区块构造变形动力机制模式

4 盐下裂谷系构造圈闭分布规律

桑托斯盆地盐下裂谷系断裂系统复杂，构造圈闭普遍发育。该盆地盐下油气发现圈闭类型为背斜、断背斜或断块，圈闭规模较大，分布集中，主要在东部隆起带发育，其他区域目前发现较少。一般来讲，某一构造层的变形特征和圈闭发育受下伏构造层制约，同时其上覆构造层的变形特征也有一定响应。从剩余重力异常图（见图5a）看，下伏盆地基底构造层对裂谷系圈闭发育具有明显制约作用，已发现的油气圈闭都对应重力高的基底凸起分布。而裂谷系构造层上覆盐岩层，厚度大、分布广，且具有韧性流动特征，在各种力的作用下，盐岩从裂谷系低洼处向构造高凸起区流动，使得凸起区构造圈闭上覆厚层盐丘，盐岩在构造圈闭的高点最厚，向圈闭四周逐渐变薄（见图5b）。因此，盐下构造圈闭多分布在基底高的凸起区，与背型丘状盐丘共生。

图5 桑托斯盆地盐下油气发现分布

同时，上述断裂体系分析表明，桑托斯盆地NE向继承性活动断层在漂移期因与区域应力场方向斜交而具有走滑变形的特征。断层的走滑作用能够控制油气圈闭的发育［15-18］，桑托斯盆地NE向继承性活动基底断层的走滑作用，能够在局部区域形成压扭断裂体系，进而在断层弯曲和重叠部位形成相关的走滑构造圈闭。某构造的西块、中块和东块3部分构造都是受左旋走滑断裂控制形成的局部挤压反转构造。西块和中块构造高部位处于左旋走滑断层的弯曲增压区，断层位移受阻，导致地层挤压收敛，形成反转背斜构造；东块构造高部位主要位于左旋右阶走滑断层带叠覆增压区，地层压扭形成反转断块或断背斜构造（见图4）。

因此，虽然受盐岩屏蔽作用影响，盐下地震资料品质较差，圈闭落实难度大，但可以另辟蹊径，通过剩余重力资料分析，圈定构造高的凸起区，进而结合盐岩构造样式的精细刻画，寻找盐岩局部增厚的盐丘区，两者叠加并结合地震解释深入分析，来探索、落实桑托斯盆地盐下裂谷系构造圈闭的总体分布。此外，通过NE向基底大断裂的精细刻画，可以落实局部区域具有走滑成因的构造圈闭。

5 结论

1）桑托斯盆地可以划分为早白垩世裂谷阶段河湖相沉积、Aptian期过渡阶段盐岩沉积和晚白垩世—新生代漂移阶段巨厚海相沉积等3期构造演化和沉积充填。盐下裂谷系总体呈NE走向，具有三坳夹两隆的宏观结构，伸展构造普遍分布，局部走滑构造发育。

2）桑托斯盆地盐下裂谷系发育伸展断裂系统，包括早期、晚期和继承性3类活动断层。其中，继承性活动基底断层总体呈NE走向，且延伸长、规模较大，在漂移期与区域应力场方向斜交而具有走滑变形特征。

3）盐下构造圈闭总体分布在基底高的地垒发育区，与背型丘状盐丘共生。局部地区发育走滑型反转背斜圈闭，该类圈闭受继承性活动基底断层走滑作用控制，沿着断裂带状断续分布，主要分布在断层内部弯曲段或断裂带的重叠区。

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（编辑 李宗华）

Structural characteristics and trap development patterns of pre-salt rift system in Santos Basin

LI Minggang
(CNOOC Research Institute,Beijing 100027,China)

Santos Basin is a hot spot in the global oil and gas exploration in recent ten years,and the discovery of many large and extra large oil and gas fields in deep water is concerned by the industry.In order to reveal the distribution pattern of target trap in pre-salt rift system for exploration,under the guidance of the oilfield structural analysis theory,the regional tectonic evolution analysis,interpretation of seismic data,3D data analysis,and the characteristics of the oil and gas traps,the distribution patterns of trap targets in pre-salt rift system are confirmed as follow:pre-salt trap targets mainly distribute in the horst area of high structure, covered by salt dome;meanwhile in some areas,the traps controlled by inherited basement faults with strike slip characteristics are of discontinuous distribution along the fault belt,mainly distribute in the internal bending section or overlap zone.The establishment of the trap development model can overcome the obstacles caused by the shielding effect of salt rock on the pre-salt target identification,improve the understanding of the pre-salt hydrocarbon accumulation distribution pattern,and reduce the drilling risk.

rift system;oil field structural analysis;development mode;trap;Santos Basin

TE122.3；P618.130.2

A

国家科技重大专项课题“西非和南美海域重点区油气地质评价及关键技术研究”（2017ZX05032-001）

10.6056/dkyqt201705003

2017-03-12；改回日期：2017-07-09。

李明刚，男，1979年生，高级工程师，博士，主要从事盆地分析与油气成藏机理研究。E-mail：lmg0824@163.com。

李明刚.桑托斯盆地盐下裂谷系构造特征及圈闭发育模式［J］.断块油气田，2017，24（5）：608-612.

LI Minggang.Structural characteristics and trap development patterns of pre-salt rift system in Santos Basin［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（5）：608-612.