阿尔及利亚A区块断裂特征与油气成藏响应

李任远，胡孝林，闵才政，段俊，管红

(中海油研究总院有限责任公司，北京 100028)

阿尔及利亚地处非洲板块的北端，素有“北非油库”之称[1～3]。自20世纪50年代以来，先后发现了哈希迈萨伍德油田、哈希勒迈勒气田、鲁尔德巴格勒油田和博玛油田等多个大型油气田[4～7]。A区块位于阿尔及利亚东北部，构造位置处于达马哈隆起、哈西迈萨伍德隆起和古德米斯盆地3大构造单元的结合地带，地质条件复杂。目前，在该区域所获油气勘探发现均沿断裂带分布，断裂的发育是制约该地区油气成藏的关键因素。A区块发育深部低幅度构造，且区块内断裂多期次发育，断层产状陡、断距小，识别解释难度大。精细厘定区块内断裂分布特征、断裂组合样式以及断裂演化规律，将对指导区域油气勘探具有重要的参考价值。同时，阿尔及利亚作为非洲油气勘探热点地区，是我国重要的油气资源战略合作伙伴，明确断裂对油气成藏的影响作用，对深化该地区油气富集规律认识也将具有重要的意义。

1 地质概况

阿尔及利亚北临地中海和欧亚板块，区内构造运动活跃，演化特征复杂[8～10]。从北至南可划分为阿特拉斯褶皱带、撒哈拉地台和霍加尔地盾3大构造单元[11～13](图1)。阿尔及利亚各沉积盆地是泛非运动后在前寒武系结晶基底上发育形成的[14，15]，多期构造演化对区域内油气成藏影响较大(图2)[16～20]。奥陶纪末期的塔康运动造成霍加尔地区隆升，隆起区奥陶系砂岩遭受剥蚀。石炭纪-二叠纪的海西运动，使撒哈拉地台整体抬升，地层发生了大规模的抬升剥蚀，局部地区甚至剥蚀到寒武系[21～23]。早白垩，非洲板块与伊比利亚板块碰撞发生奥地利造山运动，强烈的挤压应力致使早期地层发生褶皱变形，同时产生了大量的压扭反转构造。A区块历经数次构造运动，从整体构造特征来看，研究区被3条右旋走滑断裂分割成为4个一级构造单元，自西向东依次划分为：西部低隆起带、中部隆起构造带、东部逆冲构造带和东部压扭构造带(图3)。

图1 阿尔及利亚A区块构造位置图

图2 阿尔及利亚东部盆地区地层综合柱状图

图3 A区块TAGI反射层不同级别断裂平面分布图

2 断裂分布规律及发育特征

2.1 断裂分布规律与类型

对A区块内地震资料进行解释，识别出各级断裂200余条。作为重点勘探层系的TAGI组界面，解释断裂数目最多，分布最为复杂[24，25]。按照断层形成机制、断距大小及分布特征，将研究区的断裂级次划分为二级、三级、四级和五级断裂(图3、表1)。由于A区块主体处于哈西迈撒伍德隆起带内，因此缺乏控制构造单元的一级断裂。研究区内3条断裂(F1、F2、F3断裂)控制各构造带边界；上述断层均切割奥陶系下部，平面上具有一定延伸。三级断裂为二级主控带断裂与其相关伴生断裂之间发育的系列张性断层组合，平面上具有雁行式排列的特征，部分断裂走向同二级断裂一致。四级断裂为构造带内部对局部构造起控制作用的断层，该类断层在研究区中部隆起构造带内较为发育。五级断裂是与上述各级别断裂相伴生的局部构造复杂化的断层，该类断层发育时间短、规模较小，既不控构造带也不控沉积。

表1 A区块TAGI反射层主要断裂要素表

2.2 研究区构造层划分

A区块处于构造高部位，受多期构造运动叠加影响，缺失大套地层，仅发育寒武系、奥陶系、三叠系、侏罗系以及白垩系5套地层，作为主要烃源岩的志留系仅分布在研究区南部的古德米斯盆地中[20,26～30]。根据区域应力作用在A区块的分布及其对应的构造变形特征，将研究区划分为3个构造层，分别为：下部断陷构造层(寒武系-奥陶系)、中部坳陷构造层(三叠系与侏罗系)和上部逆冲反转构造层(白垩系)(图4)。

图4 A区块构造层划分示意图(剖面A-A′位置见图3)

图5 A区块不同构造层断裂组合特征

区域地质应力的差异使各构造层断裂的发育特征具有差异性。断陷构造层堑垒式构造组合特征发育明显，控带断层(二级断裂)为早期区域先存断裂的继承性断裂。坳陷构造层以发育张性断层为主，断层产状陡、断距小。逆冲反转构造层受早白垩世奥地利构造运动影响，断层发生反转，早期地层发生褶皱变形。

2.3 断裂组合样式

A区块断陷-坳陷构造层内各级次断裂主要以张性断裂为主(图5)。二级控带断裂是在早期先存断裂基础上发育的继承性断裂。受到早期先存高角度断裂的影响，二级断裂与二级伴生断裂在平面上主要以平行、“辫状”、“梳状”的断裂组合为主，剖面上以平行、“X”型、“V”型和反“Y”型组合为主。二级断裂开启角度较大，近直立切穿侏罗系顶界面，其相关伴生断裂也多切穿下侏罗统Lias Salt组顶界面(图4)。三级雁列状断裂呈NE-SW向斜列式展布，呈现羽状断裂平面组合形态，剖面上以堑垒式断裂组合为主。断层张裂角度较二级控带断裂小，但也表现出高角度近直立的特征。四级断裂为对局部构造起一定控制作用的张性断层，在平面上表现为平行、“帚状”、“辫状”组合特征，在剖面上多以堑垒式断裂组合样式产出，延伸长度短，断距小。五级断裂为各级次断裂相关的伴生断裂，对局部构造区域起到一定的应力调节作用，在平面上延伸长度最短，平均2.3km左右，切穿层位也多以奥陶系顶部-三叠系之间层界面为主。在剖面上以平行、“Y”型、反“Y”型和堑垒式组合为主要特征。

3 断裂形成演化分析

1)寒武纪-奥陶纪，阿瓦隆尼亚大陆从冈瓦纳大陆分离向北漂移，NW-SE向的拉张应力使区域形成走向NE-SW的先存基底正断裂，A区块二级主干断裂发育形成,断裂主体走向集中在NE45°左右(图6(a))。

2)石炭纪末期-二叠纪，海西造山运动发生，区域NW-SE向的挤压应力导致阿尔及利亚地区普遍抬升剥蚀，区域依然以张性应力环境为主。该时期研究区应力场由NW向转变为NNW向，近N-S向的拉张作用使区域三级断裂形成。三级雁行排列正断裂延伸距离有限，断层主体走向为NE75°,与二级控带断裂相比，走向上发生了明显的顺时针偏转(图6(b))。

3)三叠纪-侏罗纪末期，新特提斯洋打开，研究区应力场较先期发生了逆时针旋转，拉张应力方向变为NW-SE向，研究区三级雁列断裂带断层在侏罗纪晚期停止发育，四级、五级伴生调节断裂陆续发育形成。由于拉张应力与二级断裂走向垂直，因此A区块二级边界断裂在该时期活动继续加强(图6(c))。

4)早白垩世末期，非洲板块逆时针旋转与伊比利亚板块碰撞发生奥地利造山运动，W-E向强烈的挤压应力，致使二级正断层发生逆冲挤压反转，从而形成产状较陡的冲断构造。逆冲挤压沿着早期新特提斯洋打开时形成的正断层等构造薄弱部位发生，切割早期正断层，挤压应力对早期断块圈闭进行改造(图6(d))。

图6 A区块各时期断裂演化特征图

4 断裂对油气成藏的影响作用

4.1 断裂对圈闭形成的控制作用

断裂在不同的演化阶段对区域结构的形成演变、油气成藏及改造作用等都具有重要影响和控制作用[10,31～34]。通过对全区地震资料的解释，认为区块内主要发育受断裂控制的低幅度断背斜、断块构造和逆冲挤压反转构造3种类型的构造圈闭。三叠纪-侏罗纪拉张作用期和早白垩世奥地利挤压构造运动期是该类圈闭的主要形成期。目前在研究区已经落实含油气构造中，主要分布在中部隆起构造带，沿F2与F3断裂边界发育，呈NE-SW向带状展布。

1)新特提斯洋开启形成的低幅断背斜、断块构造圈闭。三叠纪-侏罗纪时期，新特提斯洋开启产生NW-SE向区域拉张应力，使得F1、F2、F3断裂系发育持续加强，沿断裂边界一系列低幅度断块、断背斜构造雏形发育。已证实的含油气构造均受控于F1、F2断裂系，沿断裂走向呈NE-SW向展布。

2)奥地利运动形成的逆冲挤压反转构造圈闭。早白垩世末期，受奥地利造山运动影响，研究区受E-W向强烈的挤压作用，致使早期形成的正断层发生逆冲挤压反转，形成产状相对较陡的冲断构造。该期运动致使F3断裂系发生逆冲挤压反转，从而形成产状较陡、幅度较大的逆冲构造带。逆冲断层切割早期形成的正断层，使得早期形成的断块圈闭复杂化。

4.2 断裂对油气的输导作用

研究区志留系-泥盆系烃源岩在石炭纪-二叠纪进入成熟-高成熟阶段，从而形成古生代早期油气藏，海西运动抬升造成生烃停滞和油气藏的破坏，中新生代再次深埋发生二次生烃并在白垩纪-古近纪相继进入生烃高峰，烃源岩生成的油气主要沿海西不整合面发生长距离侧向“毯式”横向运移，并在不整合面附近的有利圈闭部位聚集成藏[13,35～38]。构造高部位是油气运移的有利指向区，同时三叠纪-侏罗纪拉张期形成的断层作为油气垂向运移通道，有利于在断层两侧形成复式油气聚集区。A区块的成藏特征为断层-不整合油气成藏，分别对应于2种油气疏导模式(图7)。

图7 A区块油气成藏模式图

1)三叠系古生新储-不整合面运移成藏。A区块处于区域主力烃源岩志留系热页岩分布区，海西构造运动对古生界产生剥蚀，从而使区块内志留系烃源岩直接与三叠系TAGI组砂岩储层接触，在早白垩世以后，志留系烃源岩进入成熟阶段，烃源岩所生成的油气可以直接向上运移到三叠系低幅构造圈闭中聚集成藏，或沿海西不整合面之上广泛分布的TAGI组砂岩与断裂所构成的“T”型输导网络发生横向运移，最终在有利圈闭部位聚集成藏。总体表现为横向运移为主，垂向运移为辅。

2)奥陶系新生古储-断层运移成藏。断层的活动使志留系烃源岩和奥陶系储层产生对接，志留系烃源岩在早白垩世以后进入成熟阶段，烃源岩所生成的油气沿着断层发生垂向运移进入断裂两侧奥陶系砂岩储层中聚集成藏。由于奥陶系储层物性较差、渗透率较低，因此油气在砂体中横向运移的距离较短。总体表现为垂向运移为主，横向运移为辅。

4.3 断裂对油气的逸散作用

自20世纪60年代初期，各大石油公司先后对A区块东部逆冲构造带进行油气勘探，并沿构造带东缘部署钻探4口钻井，但均以失利而告终(表2)。通过钻井失利原因分析，主要受到晚期构造破坏与储层缺失两方面因素影响。A-1井在三叠系储层中发现油气显示，说明东部逆冲构造带早期具备油气成藏的条件。但受早白垩末期奥地利挤压运动影响，控制东部逆冲构造带的F3边界断裂发生压扭反转，在早期的构造高部位形成了花状与似花状构造，断裂发育切穿上部地层，致使早期油藏遭受破坏散失。受到塔康构造运动的作用，奥陶系储层在区块东部逆冲构造带缺失。三叠系TAGI组储层也具有从东北向西南高地发育逐渐变薄的特征。

表2 A区块东部逆冲构造带钻井失利分析表

5 结论

1)阿尔及利亚A区块断裂极其发育，对该区构造圈闭及油气成藏具有重要控制作用。按断裂级别与规模可分为4个不同级次的断裂体系，按区域应力作用以及变形特征可划为下部断陷、中部坳陷、上部逆冲反转3套构造层。平面上发育平行状、辫状、梳状、雁列状和帚状5种断裂样式，剖面上发育平行型、“X”型、“V”型、“Y”型和堑垒型5类组合样式。

2)A区块的断裂形成演化可划分为4个阶段。寒武纪-奥陶纪，拉张应力使区域形成走向NE-SW的先存二级基底正断裂；石炭纪末期-二叠纪，近N-S向的拉张应力使三级雁列排行断裂形成，二级控带断裂继续发育，并发生张扭作用；三叠纪-侏罗纪末期，二级边界断裂活动持续加强，三级断裂在侏罗晚期停止发育，四、五级伴生调节断裂陆续发育形成；早白垩世末期，二级断裂在研究区东部发生逆冲挤压反转，研究区构造格局定型。

3)A区块圈闭的发育均受到断层的控制。中部隆起构造带已证实的含油气构造，都为受二级断裂控制的断背斜、断块和逆冲挤压反转构造圈闭。研究区油气成藏与断裂发育密切相关。受晚期奥地利运动影响，断裂在西部低隆起带与中部隆起构造带对油气聚集成藏起输导作用，在东部逆冲构造带对油气成藏起破坏逸散作用。

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