利比亚古达米斯盆地含油气系统研究*

赵国君 申文金 兰井志 赵祺彬

(中国国土资源经济研究院)

利比亚位于地中海南岸，与埃及、苏丹等国相邻，国土面积约175.95万km2。利比亚北部沿海属亚热带地中海式气候，冬暖多雨，夏热干燥，内陆区属热带沙漠气候，夏季平均气温为35 ℃，冬季平均气温为15 ℃，年平均降水量由北往南由500 mm左右递减至30 mm以下。该国石油储量丰富，所蕴含的油气资源为全球少数的高质量低硫轻质原油。截至2016年9月，利比亚天然气储量1.54万亿m3，石油储量约为400亿桶，居非洲首位。古达米斯盆地位于利比亚首都的黎波里以南500 km，盆地面积约368 503 km2。

1 盆地构造特征

古达米斯盆地东部边界为锡尔特盆地，南部为加尔加夫隆起，整体呈现东高西低、南高北低的构造格局，主要发育NE—SW向低幅构造。在古达米斯盆地和锡尔特盆地的边界发育有宏地堑，该宏地堑沿地中海沿岸发育，终止于特姆贝卡隆起(图1)。

古达米斯盆地的构造框架主要形成于晚元古代—早寒武纪的泛非洲造山运动。古生代、中生代及新生代的构造运动又以不同方式再次形成了一些局部构造，由于构造反转作用使盆地内的一些沉积低洼变成了构造高部。在三叠—侏罗系又出现了连续沉积期，期间盆地的最大沉积点在不断向北部迁移，陆相砂岩覆盖于海西不整合之上，此时盆地与大洋的分割线构成了非洲北部边缘。盆地基底发育于前寒武系，是由泛非洲造山运动期间数个克拉通和介于其间的岛弧相互碰撞缝合而形成，属于撒哈拉地台下覆基底的一部分[1]。根据相关资料分析，古达米斯盆地从寒武系至古新统地层均有发育，其中古生界和中生界最为重要，地层厚度超过6 000 m。盆地中心地层厚度较大，层序较为完整(图2)[2]。

图1 古达米斯盆地区域构造位置

晚奥陶系时期，挤压运动沿着盆地向南发展致使区域产生隆起，随着时间推移，该类隆起遭受剥蚀，其深度可以达到盆地基底，随着剥蚀增加使得海面迅速上升[3]。在出现海侵的最初阶段，即奥陶系末期和志留系早期，在盆地中逐渐形成并沉淀了大量富含有机物的页岩，为盆地生油提供了丰富的有机物[4]。由于该时期盆地主要为海相—陆相碎屑岩沉积，因而海相烃源岩较为发育，形成了良好的储盖组合，为油气储存提供了保障。

图2 古达米斯盆地构造及EW向横切盆地剖面

2 盆地沉积演化特征

泛非洲大陆造山运动之后是一期剧烈的剥蚀作用，其特点是地层厚度和沉积相横向变化速度快，同时一些地区寒武系地层发生缺失。该时期冰山作用达到顶峰，据记载当时冈瓦那大陆北部气候甚至已经接近于南极气候，随后冰川融化导致海平面迅速升高并向盆地南部广泛海侵。海侵初期仅在陆架低洼地区沉积了页岩，但随着加里东不整合削蚀，海平面持续上升，到下泥盆系早期，海水覆盖了整个古达米斯盆地，此时盆地内的重要烃源岩之一的Aouinet Ouenine群页岩便形成了。古生代克拉通内沉积阶段和中生代凹陷阶段的挤压接触是形成目前含油气系统的关键因素(图3)。

图3 古达米斯盆地重要页岩和石灰岩累计厚度[4]

3 盆地生储盖分析

3.1 烃源岩

下志留系和上泥盆系具有伽马射线性质的海相页岩为古达米斯盆地主要的烃源岩，其中，志留系页岩为发挥主要作用的烃源岩。本研究分别从物理特性、沉积厚度和沉积形态等方面对烃源岩展开了系统分析，发现该盆地内的烃源岩具有高伽玛放射性、高电阻率以及低声波反射率的特点[5]。热页岩中有机物质的丰富程度决定了烃源岩的厚度[6]，在大多数情况下，热页岩直接沉积于上奥陶系冰成砂岩上，该过程同时伴随着晚奥陶系冰帽的融化，使得烃源岩在距离地层边界1 km处便进入了生油窗。以古达米斯盆地北部的Tanezzuft组放射性页岩为例，在盆地中部，其净累积厚度为15～45 m，总有机碳总量(total organic carbon,TOC)未超过0.6%，地热变更标志范围为2.5～4.0，具有较高的放射性，是盆地内具有较高生油潜力的烃源岩[7]。

3.2 储集层

古达米斯盆地最重要的储集层为上覆于海西期不整合面上的三叠系底部陆相砂岩，其次为下泥盆系砂岩、中泥盆系砂岩、上泥盆系砂岩、志留系砂岩以及奥陶系石英岩，其中，石英岩是唯一有裂缝的储集层。除了三叠系这个最为重要的储层以外，盆地内其他储层都发育于中生代[8]。从整个古达米斯盆地来看，寒武系初期沉积的粗粒碎屑物最具有储层储集能力。奥陶系层序特征与寒武系砂岩储层特征相似，但在该盆地中奥陶系储层少见，是因为该时期地层中沉积相的变化速率较高[9]。志留系岩石粒度较粗，其上部具有向盆地边缘方向进积的趋势。上述各类条件的融合，使得在该盆地中部和西北部催生出了许多潜在储层。总体来讲，海西期不整合面上的三叠系Ouled Chebbi组和Ras Hamia组形成了高质量和最有勘探前景的储层，由于海西期不整合地形的特点造成了三叠系储层具有垂向和横向相变的特征(表1)。

3.3 盆地盖层

古达米斯盆地中的盖层不仅要封盖三叠系砂岩储层，而且要封盖被海西期不整合削截的古生代储层。根据相关资料及本研究分析，认为该盆地最重要的盖层为晚三叠系和早侏罗系形成的蒸发岩和页岩沉积，另外，志留系页岩和泥盆系页岩也为一个比较重要的局部盖层[10-12]。该类盖层都具有厚度大、泥岩密度大和覆盖面广的特点，因此本研究称之为超级盖层(表2)。

4 盆地含油气系统

基于对盆地石油地质条件中烃源岩、储集层和盖层的分析，并结合盆地前期资料，本研究认为盆地内主要有2个含油气系统，即弗拉斯阶—三叠系含油气系统和志留系—古生界/三叠系含油气系统。弗拉斯阶—三叠系含油气系统为古达米斯盆地较为重要的一个含油气系统，特点为志留系的放射性海相页岩向古生界和三叠系砂岩中输送油气，运移路径可能是海西期不整合或邻近发育的断层，盆地主要的储层为三叠系TAGI砂岩，次要储层为一次海进后斯特隆阶F1和F2所形成的海相砂岩和石炭系(RKF)河流—三角洲砂岩，盖层为三叠系或下侏罗系蒸发岩，如果是古生界储层，那么充当盖层的则为下志留系、下泥盆系和下石炭系页岩(图4)。志留系—古生界/三叠系含油气系统的特点是烃源岩为放射性的弗拉阶海相页岩，储层为泥盆系和三叠系砂岩，盖层为泥盆系层间盖层或上覆的上三叠统—侏罗系蒸发岩。

表1 古达米斯盆地储层特征

注：储层岩性为砂岩。

表2 古达米斯盆地盖层特征

注：盖层岩性为页岩。

图4 古达米斯盆地油气运移模式[4]

5 结 语

分析了利比亚古达米斯盆地的地质构造特征和沉积演化特征以及盆地内烃源岩、储集层和盖层的演化发育历史形态，在此基础上，将盆地内的弗拉斯阶—三叠系含油气系统和志留系—古生界/三叠系含油气系统的主要特点进行了探讨。分析结果可为该区进一步开展油气勘探工作提供有益参考。

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