北非特提斯域油气地质特征及勘探方向

赫鹏飞，周航辉

（中国石化集团国际石油勘探开发有限公司，北京 100029）

北非特提斯域即现今非洲撒哈拉沙漠以北的广阔区域，为冈瓦纳大陆北面与欧亚大陆南边的宽阔中生代海相沉积带。归纳该地区油气富集特点，最显著的是所有大型含油气盆地均位于在冈瓦纳大陆古-中-新生代的大陆架上，并呈近平行大陆边缘的条带状分布，由边缘向陆核，盆地富油性程度逐渐变差[1-3]。对北非地区含油气盆地地质演化特征进行分析后，不难发现，北非地区含油气盆地的生、储、盖条件和圈、运、保过程受到特提斯洋的开裂、扩张、萎缩和闭合过程控制。大洋拉张阶段盆地接受沉积，生、储、盖条件逐渐形成，大洋闭合阶段盆被地挤压剥蚀改造，圈、运、保条件逐渐形成。特提斯洋的演化为冈瓦纳大陆古-中-新生代的大陆架上形成大型含油气盆地提供了物质基础和成藏环境。

1 构造演化特征

北非地区沉积盆地的形成与新古特提斯洋的开裂和持续扩张作用密切相关。在泛非大陆基底上，寒武纪以来的巨厚沉积物先后经历了早古生代古特提斯洋裂谷裂陷演化、晚古生代抬升剥蚀、中生代新特提斯洋裂谷裂陷演化和新生代反转隆升等“两裂两压”构造演化过程（见表1），形成的多期叠合盆地呈现出“南北分带、东西分块”的构造格局，沉积物沿袭原始沉积状态，由北向南减薄的呈楔状分布[1，2]。

1.1 古特提斯洋裂谷裂陷阶段

稳定陆块阶段为寒武纪至早石炭世，此阶段是古特提斯洋开裂并持续扩张的时期。寒武纪潘诺西亚大陆分裂，古特提斯洋从中间开始形成，北非地区进入古特提斯被动大陆边缘沉积发育阶段。奥陶纪早期继承性发育被动大陆边缘沉积。奥陶纪晚期，气候进入了地球上最寒冷的时期之一，北非地区位于的冈瓦那大陆南部发育了大规模冰川沉积。随着志留纪早期间冰期的到来，全球气候变暖使晚奥陶世冰盖融化，海平面上升，北非地区发生大规模海侵，在奥陶系冰川碎屑岩之上沉积了北非地区最重要的下志留统海相热液页岩烃源岩，该套烃源岩的分布和丰度是北非西部地区油气成藏的主控因素。

表1 北非地区构造演化特征

志留纪晚期古特提斯洋更为扩张，北非地区沉降作用强烈，形成北倾的被动斜坡边缘。泥盆纪古特提斯洋持续扩张，海平面上升，导致北非地区大范围沉积了半深海页岩、粉砂岩和灰岩。这一时期受超级地幔柱事件影响，造成了缺氧环境，从而形成了北非地区上泥盆统黑色页岩，其分布范围与下志留统烃源岩大致相当，但成熟度略低。石炭纪早期，冈瓦纳大陆西北部与劳伦大陆碰撞，古特提斯洋西半部开始闭合，北非地区西部开始露出海面成为陆地，其余地区保持被动大陆边缘沉积[4-6]。

1.2 抬升剥蚀阶段

抬升剥蚀阶段为晚石炭世至二叠纪，此阶段是古特提斯洋萎缩闭合期即海西构造运动时期。晚石炭世持续向北漂移的冈瓦纳大陆和劳亚大陆发生碰撞形成潘基亚大陆，碰撞在二叠纪达到最强烈，古特提斯洋被动陆缘演化史至此结束。受强烈碰撞挤压运动影响，北非西北部发生强烈抬升，大范围变为陆相沉积环境，大型基底断层产生走滑运动，并形成隆起、褶皱和沉积间断，北非地区古生代盆地分化以及构造分区基本定型。海西构造运动的强烈挤压侵蚀作用，极大地破坏了古生代地层的生烃作用，但同时也为圈闭及油气生成、运移通道的构建创造了条件，在一定程度上可以说海西构造不整合面控制了北非地区古生代油气藏的形成和分布[3]。

1.3 新特提斯洋裂谷裂陷阶段

裂谷裂陷阶段为三叠纪至古新世，此阶段是新特提斯洋开裂并持续扩张的时期。三叠纪至早侏罗世潘基亚大陆不断裂解，新特提斯洋在中间不断形成与扩张，此时北非地区在持续的拉张作用下进入了新一轮裂谷与被动大陆边缘盆地演化阶段。此时北非板块已漂移到赤道附近，全球海平面也正处于整体较低水平，浅水和炎热的环境导致该北非大范围三叠系巨厚蒸发盐岩发育，成为该区域古生界油气藏的重要盖层。盖层条件并不是该地区油气成藏的主控因素，但大型油气藏的发育往往与优质区域性盖层相匹配，可以间接认为区域性盖层的分布控制着区域大型油气田分布。

晚侏罗世至早白垩世，非洲与南美板块分离，中央大西洋开始分裂，北非地方同期发育裂谷活动，佩杰拉盆地、锡尔特盆地及下埃及盆地依次从北非中部开裂形成，海水沿裂谷南下沉积了上侏罗海相泥质烃源岩，同期三角洲相砂岩、浅海相砂岩兼有发育。晚白垩世至早古新世是中生代盆地的主要裂谷阶段，构造拉张强烈，大量正断层发育，形成了北西-南东向的堑垒构造。此时期新特提斯洋发生大规模海侵，海水沿佩杰拉盆地和锡尔特盆地一直侵入到西沙漠盆地西北部，形成缺氧水体快速沉积充填的上白垩统海相页岩，发育成北非地区中生代最主要的烃源岩，该套烃源岩的丰度和范围控制了富油气带的质量和规模，是北非地区中东部地区油气成藏的主控因素。古新世大规模海侵覆盖了北非中东部，沉积了巨厚的碳酸盐岩[3，6，7]。

1.4 反转隆升阶段

反转隆升阶段为渐新世至今，此阶段是古特提斯洋萎缩闭合期即阿尔卑斯构造运动时期。渐新世伴随着新特提斯洋逐渐关闭，非洲板块与欧亚板块持续碰撞并褶皱隆升，裂谷作用停止，北非环地中海地区挤压形成阿特拉斯造山带和叙利亚褶皱弧，断块、背斜等有利含油构造发育。东非张裂系统此时也进入主构造时期，受此影响北非与欧洲板块产生右旋剪切相对运动，并形成的局部拉张活动，当今陆海格局成型。中新世时，北非中东部已演化为陆相沉积，上新世之后沉积很薄或缺失，此时期地层遭受抬升剥蚀'发育河流相、三角洲相沉积，碎屑岩储层发育[1，4]。

2 油气地质特征

2.1 古生代油气地质特征

古生代盆地受古特提斯洋形成时东西向拉张开裂影响呈东西向排列，并在新特提斯洋闭合所产生的褶皱弧后呈扇形分布（见图1）。西部地区（阿尔及利亚、利比亚）和东部地区（埃及）古生代油气藏均为古特提斯洋关闭（海西构造运动）所产生的不整合油气藏，但受海西运动作用时间和程度不同的影响，其构造特征油气藏特征截然不同。受特提斯洋由西向东逐渐闭合影响，北非地区西部作为板块碰撞的前沿，挤压破碎严重，东部地区作为挤压缓冲区，隆升明显，后期剥蚀严重，北非地区受海西运动影响的剥蚀程度整体呈由西向东增强趋势[8]。

区域剖面图（见图2），北非西部地区古生代含油气构造以地层不整合构造为主，伴有角度不整合构造，已发现主要油气藏集中在泥盆系浅海相、三角洲相及浅海相碎屑岩储集层中。主要烃源岩为下志留统海相热页岩烃源岩，该烃源岩为晚奥陶世冰期以后最大规模海侵所形成滞流环境下发育的灰黑色笔石页岩，有机碳含量为2%～17%，以Ⅰ-Ⅱ型干酪根为主，烃源岩处于成熟-高成熟阶段[5，9]。受到海西运动抬升剥蚀作用的影响，该套烃源岩在北非西部地区的廷杜夫盆地、雷甘盆地、蒂米蒙盆地、韦德迈尔盆地、古德米斯盆地和伊利兹盆地等得到保存。次要烃源岩为中、上泥盆统页岩，该烃源岩为中、晚泥盆世海侵所形成的海相黑色泥岩，有机碳含量为8%～14%，干酪根类型为Ⅰ-Ⅱ型，烃源岩热演化程度相对较低。泥盆系遭受海西运动剥蚀的程度和范围都大于志留系，仅在古德米斯盆地、伊利兹盆地、蒂米蒙盆地的部分区域得到保存。上三叠统-下侏罗统半封闭海环境下区域蒸发岩为主要盖层，在古德米斯盆地、韦德迈尔盆地和蒂米蒙盆地最为发育，厚度超过1 000 m。次要盖层为古生代砂岩层内的灰黑色页岩夹层。油气充注以沿断层垂直向上运移和沿地层横向运移为主。圈闭类型以背斜构造圈闭为主，断块构造圈闭为辅。

北非东部地区古生代含油气构造以角度不整合构造为主，受海西构造运动剥蚀作业影响，仅在下埃及盆地西侧小范围得以保留。主要储集层为二叠系浅海相、三角洲相碎屑岩，泥盆系、石炭系浅海相碎屑岩。主要烃源岩为侏罗系浅海相煤系灰岩，有机碳含量为0.5%～64.4%，干酪根Ⅱ-Ⅲ型，目前处于低熟-成熟阶段。盖层主要为古生代砂岩层内的灰黑色页岩夹层、上白垩统广海相页岩和局限盆地形成的蒸发岩。油气充注以沿断层垂直向下移为主，不整合面与砂体输导为辅。圈闭类型为断块、断背斜。

图1 北非地区盆地及主要烃源岩分布

2.2 中、新生代油气地质特征

图2 北非地区西-东向剖面图

北非地区中、新代盆地演化主要受控于新特提斯洋的演化。新特提斯洋的开裂导致中生代盆地在北非中部打开形成；新特提斯洋的闭合导致大陆碰撞产生叙利亚褶皱弧，褶皱弧弧前凹陷构成了新生代盆地主体。同时阿尔卑斯构造运动使得北非地区整体发生碰撞抬升，西部地区相对于中、东部地区抬升更为明显，中、新生界沉积地层由西向东加厚，油气地质条件逐渐变好。中、东部地区靠近地中海南缘的地区延续中生代被动大陆边缘演化，有利于生、储、盖组合的发育。

中、新生代含油气盆地储层在中部地区以白垩系浅海相碎屑岩、三叠系河流相碎屑岩为主，在东部地区以始新统浅海碳酸盐岩、中新统浅海相灰岩为主。主要烃源岩为侏罗系-白垩系海侵作用及缺氧环境下形成浅海相泥页岩，有机碳含量为0.5%～10%，干酪根类型为Ⅱ-Ⅲ型。次要烃源岩为始新统浅海相页岩和黏土质灰岩，有机碳含量为0.8%～2%，干酪根类型为Ⅱ-Ⅲ型[6，8]。两套烃源岩均沿埃及至阿尔及利亚北部的地中海南缘分布。上白垩统广海相页岩和局限盆地形成的蒸发岩是中、新生代含油气的主要盖层，在北非地区除尼罗河三角洲盆地以外的区域均获证实，次要盖层为分布于锡尔特、佩杰拉和尼罗河三角洲盆地的古新统-始新统海相泥岩和致密灰岩盖层，对绝大部分产自新生界烃源岩的油气具有封盖作用[1]。受阿尔卑斯构造运动影响，北非地区断层异常发育，垂向油气运移条件较好，易形成背斜及断块构造圈闭。

3 有利勘探方向

北非地区拥有极其丰富的油气资源，据IHS Markit 2017数据仅阿尔及利亚、利比亚和埃及三国累计探明油气储量就到达1 500亿桶（油气当量）。并且该地区原油油质好、油层浅、易开采，紧邻红海、地中海航道，地理位置极其优越，长久以来占据全球油气供应的重要位置。但该地区主要含油气盆地勘探程度高，现有油气勘探开发主要围绕老油田挖潜和边际油田整合，剩余勘探潜力有限。通过对特提斯洋演化与北非油气成藏的相互关系的探讨和油气地质特征规律性总结，认为该地区未来的勘探工作应跳出现有模式，积极向着“上山”、“下水”“深层系”等领域扩展。

（1）“上山”即加强对北非西部阿特拉斯造山带山间盆地和其褶皱前缘山前盆地的勘探研究。北非西部古生代盆地勘探成果表明，该地区油气田分布受控于海西构造运动改造后的志留纪、泥盆纪烃源岩分布，即受海西运动影响形成的残留海分布控制了北非西部古生代盆地油气田分布。阿特拉斯造山带山间盆地和其褶皱前缘的山前盆地在志留纪、泥盆纪处于海相环境且未受到海西运动的大规模改造，有发育烃源岩的可能[10]。同时阿特拉斯造山带的大规模演化时间较晚，主要集中于中新世-新世新特提斯洋的闭合加剧期，对古生代沉积的剥蚀破坏能力不是很强。以此为依据寻找阿特拉斯造山带近东西向山间盆地和前缘带的志留纪、泥盆纪沉积可以圈定有利生油区。

（2）“下水”即重点关注海苏伊士湾海上油田勘探。苏伊士湾演化经历了由南向北两期开裂，发育了以晚白垩世和始新世生油岩为中心的油气系统，油气通过断层等通道，运移至前裂谷期、裂谷期和后裂谷期储层。盆地北部单元受叙利亚褶皱弧挤压抬升影响剥蚀严重，油气成藏条件较差。盆地中、南单元受构造运动较小，裂谷前的晚白垩世和始新世烃源岩、裂谷期晚中新世烃源岩及北部烃源未受到强烈剥蚀，加上区域盖层蒸发岩发育，可以推断苏伊士湾盆地中部和南部为有利成藏区。

（3）“深层系”是指加强北非东、西部古生界不整合面之下油气藏对比研究，探索北非西部潜山油气藏潜力。古生界角度不整合油气藏分布于海西构造运动所形成的古生界次级含油气系统中，以断块、断背斜圈闭为主。因海西构造运动对下部古生界地层的差异剥蚀，形成的不整合面沟通了中生界与古生界多层系烃源岩与储层，形成了由断层、不整合面、砂体构成的立体油气运移输导体系，有利于油气运移充注并最终保存成藏。受构造背景影响，该类型油气藏仅分布于北非东部下埃及盆地的Faghur次盆，是该地区未来油气勘探的主要目标。