下刚果盆地早白垩世巴雷姆晚期深水重力流沉积的发现及意义*

余 烨 王 莉 尹太举 张兴强 黄俨然 曹涛涛

1湖南科技大学页岩气资源利用湖南省重点实验室，湖南湘潭 411201 2湖南科技大学资源环境与安全工程学院，湖南湘潭 411201 3长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100

图 1 下刚果盆地位置(a)及地层综合柱状图(b)(据范洪耀等，2012；逄林安，2018；修改)Fig.1 Location of Lower Congo Basin (a) and its synthetical stratum histogram (b)(modified from Fan et al.， 2012;Pang，2018)

自从Kuenen和Migliorini(1950)提出了浊流的观点以来，浊流及相关重力流的沉积一直是国际沉积学研究的热点领域；而且由于深水重力流储集砂体发育，且临近深水区烃源岩，油藏发育、油气储量巨大，是当前及今后油田工业的重点勘探开发目标(郭成贤，2000；杨田等，2015；李相博等，2019)。前人经过多年的努力，相继出现了多种重力流理论；然而随之在油气深水区的勘探中或实验室流体机理模拟中又出现新的问题，发现已有理论模型的缺陷，随之又有新的观点涌现。如： Bouma(1962)的鲍马序列、Dott(1963)碎屑流的概念、Middleton和Hampton(1973)考虑沉积物支撑机制的重力流理论、Lowe(1982)根据沉积物浓度特征的浊流分类；Shanmugam(1996)强调流变学特之间的重力流分类；Mulder和Alexander(2001)、Mutti等(2009)、Talling等(2012)等的重力流研究综述和综合分类等。这些成果极大地促进了重力流沉积理论的发展，并建立了经典的综合扇模式(Walker，1978)和非水道—水道体系的碎屑流斜坡模式(Shanmugam，2000)，为深水油气勘探提供了新的思路。下刚果盆地油气资源丰富，发育盐上深海相和盐下深湖相2套优质烃源岩(刘剑平等，2008；赵红岩等，2013；黄兴等，2017)，在浅海区陆续发现了上白垩统碎屑岩夹碳酸盐岩为储集层的Emeraude等油田(范洪耀等，2012)；在盆地的深水区，结合三维地震技术相继发现了上渐新统—中新统海相深水浊积砂岩复合体为储集层的Girassol等油田(吕福亮等，2007；邓荣敬等，2008)；近年加大了浅海陆地区块的勘探投入(邓荣敬等，2008；范洪耀等，2012)，获得了陆地区块湖相深水区的岩心等资料，为陆地区块油气勘探评价提供了依据。作者以巴雷姆晚期Pointe Indienne组中段为例，应用沉积学理论，结合重力流的最新进展，重点利用最新勘探所得的钻井岩心资料，识别出研究区广泛存在的重力流沉积；并对其岩性、沉积构造类型、岩石学特征等方面进行了分析，识别出了滑动、滑塌、砂质碎屑流、泥质碎屑流和浊流5种重力流流体类型及其在垂向上的6种相序组合类型。并综合考虑重力流的诱发因素，总结了重力流的深水沉积过程及其砂体发育概念模型，研究结果认为，研究区重力流砂体规模大，可形成较大油气藏。

1 区域地质背景

下刚果盆地是发育在前寒武纪结晶基底之上的含油气盆地，油气资源非常丰富，已探明石油地质储量约310×108桶油气当量(Lietal.，2020)。该盆地北邻加蓬盆地，南接宽扎盆地，西为广袤的南大西洋，东与加蓬、刚果(布)、卡宾达、刚果(金)和安哥拉接壤(图 1-a)。该盆地与西非海岸其他盆地类似，其构造演化主要经历了裂陷期(晚侏罗世—纽康姆期)、拗陷期(巴雷姆期)、过渡期(阿普特期)和漂移期(阿尔布期—现今)(范洪耀等，2012；逄林安，2018)。下刚果盆地主要发育有中生界上侏罗统—新生界，以阿普特晚期岩盐为界，分为盐下地层和盐上地层(图 1-b)，其中盐下地层包括Wagonerdji组、Sialivakou组、Djeno组、Pointe Noire组、Pointe Indienne组和Chela组，主要为陆相的河流、湖泊和过渡沉积；盐上地层包括Sendji组、Likouala组、Madingo组、Paloukou组和Cirques组，主要为海相的局限海、碳酸盐岩台地、边缘海和刚果扇沉积(范洪耀等， 2012； 刘亚雷， 2016)。早白垩世巴雷姆晚期Pointe Indienne组沉积时期下刚果盆地拗陷幅度急剧增大，深湖区发育范围快速扩张，湖盆发展达到鼎盛时期。盆地东北部地区具有物源近、坡降大、水体深等地质特点为重力流沉积的发育创造了条件(范洪耀等，2012；杨晓娟等，2012)。

a—X3井，1131.59im，灰褐色粗砂岩；b—X1井，1149.31im，棕褐色中砂岩； c—X4井，1173.75im，灰褐色细砂岩；d—X2井，1213.22im，灰褐色粉砂岩；e—X4井，1246.32im，深灰色泥岩图 2 下刚果盆地下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组岩石类型Fig.2 Lithological types of the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

2 重力流沉积特征

2.1 岩石类型及特征

通过对研究区取心井岩心的详细观察描述，可识别出粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩及泥岩等岩石类型(图 2)。(1)粗砂岩： 灰褐色中—粗粒岩屑长石砂岩，岩石的分选差—中等、次棱—次圆状，颗粒为点接触方式，略显粒序层理特征(图 2-a；图 3-a)；(2)中砂岩： 棕褐色不等粒长石岩屑砂岩，岩石的分选较差、次棱—次圆状，颗粒为点接触方式，云母碎屑颗粒排列具定向性，部分长石表面绢云母化，泥质被侵染成灰褐色，以块状层理为主(图 2-b；图 3-b)；(3)细砂岩： 灰褐色极细粒长石岩屑砂岩，岩石的分选差—中等、次棱—次圆状，颗粒为点—线接触方式，云母呈定向排列，以块状层理、平行层理为主(图 2-c；图 3-c)；(4)粉砂岩： 灰褐色粉砂岩，岩石的分选好—中等、次圆—次棱状，颗粒为点接触方式，碎屑颗粒主要为石英、长石、云母，云母颗粒具定向排列，以块状层理、水平层理为主(图 2-d；图 3-d)；(5)泥岩： 深灰色泥岩，发育水平层理(图 2-e)。

a—X3井，1131.59im，中—粗粒岩屑长石砂岩，分选差—中等、次棱—次圆状、颗粒点接触，单偏光；b—X1井，1149.31im，不等粒长石岩屑砂岩，分选较差、次棱—次圆状、颗粒点接触，云母碎屑颗粒排列具定向性，单偏光；c—X4井，1173.75im，极细粒长石岩屑砂岩，分选差—中等、次棱—次圆状、颗粒点—线接触，云母呈定向排列，单偏光；d—X2井，1213.22im，碎屑颗粒主要为石英、长石、 云母，云母颗粒具定向排列，分选好—中等、次圆—次棱状，颗粒点接触图 3 下刚果盆地下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组岩石显微特征Fig.3 Petrological microfeatures of the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

2.2 沉积构造特征

研究区下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组发育典型的重力流沉积构造，可见正粒序层理、块状层理、平行层理、爬升波纹层理、槽模、包卷层理、重荷模、球枕构造、泄水构造及火焰状构造等(图 4)。(1)正粒序层理： 从底向上至顶部，由灰褐色含砾粗砂岩逐渐过渡为细砂岩(图 4-a)，单层厚度一般5～30icm，为递变悬浮沉积的产物，反映浊流能量逐渐减弱的特征(赵澄林和朱筱敏，2001)；(2)块状层理： 由棕褐色、灰褐色块状中—细砂岩组成，一般分选较差(图 4-b)，主要发育在重力流沉积的砂质碎屑流沉积之中(Shanmugam，1996，2000)；(3)平行层理： 由灰褐色细砂岩组成(图 4-c)，表现为鲍马序列的下平行纹层B段，反映了浊流具牵引流的沉积特征(杨田等，2015)；(4)爬升波纹层理： 由灰褐色粉砂岩组成，反映了小型流水型波纹层理和上攀波纹层理的特征，一般与上部具水平层理的粉砂质泥岩或泥质粉砂岩共存(图 4-d)，表现为牵引流特征明显的鲍马序列C段和D段的沉积特征；(5)槽模： 在中细砂岩的底面发育一些半圆锥形凸起构造呈舌状凸起，由窄变宽、变平的方向指示古水流方向(图 4-e)；(6)包卷层理： 棕褐色薄层砂岩中发生纹层盘回、扭曲现象，类似倒转褶皱、平卧褶皱的特征(图 4-f)；(7)重荷模： 灰褐色中细砂，底部呈瘤状凸起陷入下伏灰褐色泥岩之中(图 4-g)，由下伏的含水塑性软泥受不均匀的负载形成；(8)球枕构造： 灰褐色中细砂岩陷入灰黑色泥岩中呈椭球状(图 4-h)，由上覆沉积的砂层断裂陷入下伏泥岩中形成；(9)泄水构造： 由模糊的形如碟状的上凹纹层组成，横向上断续分布，垂向上相互重叠，可见泄水通道(图 4-i)；(10)火焰状构造： 下伏泥岩、泥质砂岩的纹层发生畸变，向上挤入下垂的负载构造之间，呈火焰状特征(图 4-j)。

a—X2井，1252.70im，正粒序层理，灰褐色含砾粗砂岩过渡到细砂岩；b—X3井，1131.45im，块状层理，棕褐色中砂岩；c—X2井，1217.24im，平行层理，灰褐色细砂岩；d—X4井，1176.37im，爬升波纹层理，灰褐色粉砂岩；e—X1井，1151.34im，槽模，红箭头指示水流方向；f—X1井，1170.08im，包卷层理，棕褐色细砂似平卧褶皱；g—X3井，1145.09im，重荷模，灰褐色中细砂底部呈瘤状凸起；h—X3井，1100.48im，球枕构造，灰褐色中细砂岩陷入灰黑色泥岩中呈椭球状；i—X3井，1144.94im，泄水构造，灰褐色细砂岩中可见上 凹碟状纹层和泄水通道；j—X2井，1230.35im，火焰状构造，灰黑色泥岩、泥质砂岩挤入上覆灰褐色中粗砂岩中呈火焰状图 4 下刚果盆地下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组沉积构造Fig.4 Sedimentary structures of the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

图 5 下刚果盆地下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组砂岩粒度累积概率曲线(a)和C-M图(b)Fig.5 Grainsize accumulation probability curves(a)and C-M diagram(b)of sandstones in the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

2.3 砂岩粒度特征

下刚果盆地下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组砂岩主要为中—细砂岩，砂岩粒度累积概率曲线以“一段式”和“两段式”为主(图 5-a)，悬浮总体含量较大，达到90%以上，分选相对较差，具有典型的重力流沉积特征(赵澄林和朱筱敏，2001)。“两段式”的跳跃总体与悬浮总体的交截点在0.7～2.1Ф之间，跳跃搬运总体含量都在10%以下，分选相对稍好，说明重力流沉积的过程中也存在少量牵引流的沉积特征(图 5-a)。从下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组的砂岩C-M图(图 5-b)上也可以看出，研究区该砂岩也具有典型的重力流沉积特征，其C值与M值的投点显示为平行于C=M的基线，反映了以悬浮方式搬运的、流速相对较快的高密度流快速沉积的特征(赵澄林和朱筱敏，2001)。

2.4 重力流沉积类型

通过详细的岩心观察描述及上述岩石类型、沉积构造及砂岩粒度特征的分析，研究区可识别出滑动、滑塌、砂质碎屑流、泥质碎屑流和浊流，其中前两者为重力作用下形成的异地沉积，后三者为严格意义的沉积物重力流，而滑动、滑塌在重力流形成、搬运和沉积过程中不可或缺，故文中将它们与重力流沉积类型一并讨论。

2.4.1 滑动

a—X4井，1132.56im，滑动岩体，滑移面下部见砂岩喷出、泥岩变形；b—X2井，1204.58im，滑动岩体，滑动砂岩封装在灰黑色泥质单元中，上、下界面呈不规则突变接触；c—X2井，1186.57im，滑动岩体，滑移面之上可见明显的底部剪切作用，泥岩撕裂屑在剪切面上发育；d—X4井，1202.42im，滑动岩体，主滑移面在砂岩与泥岩的分界，次滑移面发育于砂岩内部；e—X3井，1141.70im，滑塌沉积，中砂岩中扭曲砾石囊；f—X1井，1185.64im，滑塌沉积，旋转火焰构造；g—X1井，1199.93im，滑塌褶皱砂岩；h—X2井，1218.26im，滑 塌褶皱泥岩；i—X2井，1189.03im，滑塌沉积，扭曲杂乱砂岩层；j—X3井，1067.04im，滑塌沉积，肠状褶皱砂岩岩脉图 6 下刚果盆地下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组滑动、滑塌沉积特征Fig.6 Sedimentary characteristics of slide and slump deposits in the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

滑动是指在外界条件的触发作用下沿平板状滑移面滑动、内部无明显变形的黏性块体，通常保留原始的沉积构造特征，仅在剪切滑移面附近可见少量变形特征(Shanmugam，2012；孙宁亮等，2017)。滑动块体底部通常发育明显的剪切滑移面，滑移面之下可见砂喷侵入泥岩的现象(图 6-a)，同时可以见到滑动岩体封装在灰黑色泥质岩之中，上、下界面呈不规则的突变接触(图 6-b)。滑动岩体底部可见明显的剪切作用，在剪切面上出现大量的泥岩撕裂屑(图 6-c)，砂岩内部可见明显的不规则界面，可能为次滑移面(图 6-d)。由于滑动块体主要来自三角洲前缘或上陆坡区地势较陡的环境，一般不容易保存，在持续外力作用下将转化为滑塌沉积(孙宁亮等，2017)。

2.4.2 滑塌

滑塌是指在下凹滑移面上运动、内部旋转变形的黏结性块体(Shanmugam，2012)。滑塌变形可见于多种岩性，以中细砂岩变形特征最为明显。常见滑塌褶皱单元与未变形的沉积单元互层，褶皱单元表现为不同规模的包卷层理(图 4-f)、滑塌褶皱(图 6-g，6-h)。滑塌砂岩中可见条带状的砾石带，表现为扭曲的砾石囊特征(图 6-e)。可见滑塌砂岩对泥质粉砂岩的挤压，造成泥质粉砂岩中水平层理的变形，呈旋转火焰构造特征(图 6-f)。随着变形作用的增强，已扭曲的岩层进一步解体，可形成透镜状砂质团块及高度扭曲的杂乱层(鲜本忠等，2016)，多见撕裂状砂质团块、泥质团块(图 6-i)和肠状褶皱砂岩岩脉(图 6-j)。

a—X2井，1217.85im，砂质碎屑流，砂岩顶、底突变接触，底部可见负载构造；b—X1井，1199.63im，砂质碎屑流，大型漂浮泥岩碎屑，直径大于10icm，泥岩碎屑内部层理明显；c—X4井，1172.94im，砂质碎屑流，大型漂浮泥岩碎屑，直径达7icm，泥岩碎屑内部褶皱变形；d—X4井，1135.01im，砂质碎屑流，正递变特征，砂层近顶部长条形漂浮泥岩碎屑，具定向排列；e—X4井，1131.56im，砂质碎屑流，反递变特征，砂岩近底部长条形漂浮泥岩碎屑，具定向排列；f—X2井，1185.71im，砂质碎屑流，砂岩中部富含细小的漂浮泥岩碎屑；g—X2井，1187.51im，泥质碎屑流，长条形漂浮泥岩碎屑，向上逐渐变短；h—X2井，1188im，泥质碎屑流，大型扁平状漂浮泥岩碎屑，长约9icm；i—X4井，1202.62im，泥质碎屑流，富含漂浮泥岩碎屑，大型泥岩碎屑内部褶皱变形；j—X4井，1130.66im，砂质碎屑流，泥包 砾结构，砂质团块直径约5.5icm，泥岩外壳厚约1.5icm图 7 下刚果盆地下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组碎屑流沉积特征Fig.7 Sedimentary characteristics of debris flow deposits in the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

2.4.3 砂质碎屑流

砂质碎屑流是一种以整体冻结方式搬运的、具塑性流变特征的砂质沉积物流(Shanmugam，2012)。以颗粒间的摩擦产生的强度及浮力作为支撑，沉积物体积浓度25%～95%之间(Shanmugam，1996)，以块状砂岩、含漂浮泥岩碎屑砂岩沉积为特征(图 7-a至7-f)。研究区下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组砂质碎屑流呈块状层理，顶、底界面一般与泥岩突变接触(图 7-a)，指示整体冻结沉积作用的特征。砂质碎屑流中可见大型漂浮状态的泥岩碎屑，该泥岩碎屑内部可见水平层理和褶皱变形特征(图 7-b，7-c)，指示了块体流的存在，说明碎屑流和块体流可互换应用。砂质碎屑流岩呈正递变、反—正递变和无递变特征(Shanmugam，2012)，正递变砂质碎屑流岩近顶部含长条形定向漂浮排列的泥岩碎屑(图 7-d)，反映了砂质碎屑流向上减弱的水流强度和上浮力特征；反递变砂质碎屑流岩底部含长条形定向漂浮排列的泥岩碎屑(图 7-e)，主要是由于颗粒的碰撞(分散压力)，高浓度颗粒流中的大颗粒被向上推挤到水流的自由顶面，而漂浮的泥岩碎屑主要受碎屑流整体冻结沉积作用的影响仍然保留在最终发生时所处的位置(Shanmugam，2012)。同时，可见块状砂岩中部富含漂浮泥砾碎屑，略显定向排列特征，进一步指出砂质碎屑流整体“冻结”发生沉积作用的过程。

2.4.4 泥质碎屑流

泥质碎屑流是指富含有漂浮泥岩碎屑或砂质团块，以泥质为主的沉积物流，其介质黏度大，具塑性流变学特征(李相博等，2014；杨田等，2015)。泥质碎屑流沉积物主要靠基质强度支撑，分选差，垂向上不显粒序，以厚层块状含泥质碎屑或砂质团块的泥岩沉积为主要特征(图 7-g至7-j)。研究区下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组泥质碎屑流沉积表现为无粒序的块状，含有暗黑色漂浮的长条形、扁平状和无规则泥岩碎屑，泥岩碎屑内部可见水平层理(图 7-h)和褶皱变形(图 7-i)特征，说明泥岩碎屑经历了一个滑塌变形过程；同时，可见泥岩碎屑具定向排列，并从下往上显示为由大变小的特征，说明泥质碎屑流具有一定的流动性和水动力强度或重力分异，与滑动岩体、滑塌沉积明显不同。泥岩碎屑流中可见灰色中细砂岩的砂砾，直径约5.5icm，磨圆较好，外部被厚度约1.5icm的灰褐色粉砂质泥岩包裹，表现为“泥包砾”结构的特征(图 7-j)，说明当时泥质碎屑流具有很大的黏度，且砂质团块在塑性状态的粉砂质泥岩介质中发生过多次滚动或旋转作用(李相博等，2014)。

2.4.5 浊流

a—X1井，1189.51～1189.66im，灰褐色粉砂岩、灰白色泥质粉砂岩与灰色、黑色泥岩互层，发育鲍马序列CDE段、DE段；b—X4井，1176.32～1176.74im，灰褐色中砂岩过渡到暗色泥岩，发育完整鲍马序列ABCDE段、CDE段；c—X3井，1137.01～1137.21im，灰褐色粗砂岩过渡到棕褐色细砂岩，底部见负载构造，发育鲍马序列AB段；d—X2井，1250.38～1250.74im，灰褐色粗砂岩过渡到灰黑色泥岩， 发育完整鲍马序列ABCDE段图 8 下刚果盆地下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组浊流沉积特征Fig.8 Sedimentary characteristics of turbidity deposits in the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

浊流是一种受外力作用后，以悬浮方式搬运沉积物的牛顿流体，当外力逐渐降低时，悬浮物质逐级递减泄载，形成弥散分布的正粒序层理砂岩(邵龙义等，2017)。伴随后期的能量减弱，逐渐向牵引流转换，形成完整的或不完整的鲍马序列(杨田等，2015)。研究区下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组浊积岩底部常见槽模(图 4-e)、重荷模(图 4-g)、火焰状构造(图 4-j)等底模和负载构造，以发育正粒序砂岩为特征(图 4-a)，顶部一般为渐变岩性接触关系。在正粒序砂岩的上部可见依次发育平行层理、流水波纹层理和水平层理构成完整和不完整的鲍马序列(图 8-a至8-d)。

图 9 下刚果盆地下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组重力流沉积序列Fig.9 Sedimentary succession of gravity flow deposits in the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

2.5 垂向沉积序列及组合

重力流沉积的垂向变化及组合特征反映了不同流体之间的转换以及同种流体不同期次的叠置，对探讨重力流成因及沉积过程具有重要作用(鲜本忠等，2013；孙宁亮等，2017)。综合研究区特征井的详细岩心观察描述(图 9)，按照重力流类型及其垂向上的组合类型，将研究区发育的重力流沉积序列总结为6种组合类型。(1)多期砂质碎屑流叠置： 该种组合比较常见，由时间相隔较短的2期或多期相对稳定的砂质碎屑流垂向叠置形成，累计砂体厚度较大，横向连续性也好，是优质的油气储集层。(2)砂质碎屑流与泥质碎屑流叠置： 该种组合也较为常见，泥质碎屑流多见漂浮泥砾或泥岩撕裂屑，其上部或下部紧邻含灰黑色泥岩撕裂屑及漂浮状泥砾的块状砂质碎屑流，该组合可能为同一期碎屑流(既有泥岩，也有砂岩)形成，也可能由不同的2期碎屑流叠置组成。(3)砂质碎屑流与浊流叠置： 该种组合也较为常见，浊流可由砂质碎屑流浓度的降低而形成，这种上部浊流、下部砂质碎屑流的叠置关系，一般由同一期次重力流类型在流动过程中的流体转换而成，也可能由不同期次重力流类型在同一地点叠置形成；当下部为浊流、上部为砂质碎屑流时，一般指示了时间间隔较短的不同期次重力流类型在同一地点的叠置关系。(4)多期浊流叠置： 该种组合也比较常见，由时间间隔较短的2期或多期浊积砂体在同一位置叠置形成，横向连通性较好，但累计厚度相对较薄，甚至垂向上局部存在鲍马序列D段和E段的粉砂质泥岩、泥岩隔层。(5)泥质碎屑流与浊流叠置： 该种组合比较少见，可能为同一期次重力流类型在流动过程中的流体转换形成，也可能为时间间隔较短的不同期次重力流类型在同一位置的叠置。(6)砂质滑塌与砂质碎屑流叠置： 该种组合也比较少见，下部为砂质滑塌、上部为砂质碎屑流的叠置组合，可能由同一期次重力流类型在流动过程中的流体转换而成，也可能由时间间隔较短的不同期次重力流类型在同一地点叠置形成，此时也可能形成下部砂质碎屑流、上部砂质滑塌的叠置关系。

3 重力流成因及过程分析

图 10 下刚果盆地SW-NE地质剖面图(据杨晓娟等，2012修改；剖面位置见图 1-a)Fig.10 Geological profile distributed in SW-NE direction in the Lower Congo Basin(modified from Yang et al.， 2012;profile location in Fig.1-a)

图 11 下刚果盆地下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组重力流沉积过程概念模型(据鲜本忠等，2013；修改)Fig.11 Conceptual model for depositional process of gravity flow deposits in the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin(modified from Xian et al.， 2013)

通过对下刚果盆地下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组沉积构造及垂向沉积序列的研究分析，该区域广泛发育深水重力流沉积，表明该区域存在特定的地质条件(物源供给、地形坡度和触发机制)，这些条件控制了重力流的形成与沉积演化过程。早白垩世纽康姆期(裂陷期)，下刚果盆地河湖相沉积体系发育，以发育浅水三角洲沉积为特征，三角洲前缘砂体厚度大、分布广，为深水重力流砂体奠定了物质基础(范洪耀等，2012)。早白垩世巴雷姆晚期受构造活动的影响，下刚果盆地沿北东—南西方向继续伸展扩张，形成了整体朝南西方向倾斜、局部陡倾的宽缓地形，而研究区位于靠近北东物源的陡坡带(图 10)，为深水重力流的形成提供了地形坡度条件。重力流形成的触发机制因素很多，而研究区发育软沉积变形构造(砂岩侵入体、球枕构造)，此类构造多数学者认为是由地震诱发形成(乔秀夫等，2016)，表明研究区深水重力流沉积可能与地震活动有关；而且，地震活动可引发湖啸、风暴、涌浪等作用，促使三角洲前缘砂体的进一步滑动、滑塌；此外，季节性洪水也可能是触发研究区深水重力流形成的一种机制，下刚果盆地东部陆域地区属热带雨林气候，年均降雨量达2000imm，主要集中在雨季(10月份至次年5月份)，且10月初至12月中旬为小雨季，1月中旬至5月中旬为大雨季，这也是现今刚果深水扇沉积很厚、延伸很长的原因之一。

图 12 下刚果盆地下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组重力流砂体连通剖面图(剖面位置见图 1-a)Fig.12 Connected profile of gravity flow sand-body in the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin(profile location in Fig.1-a)

经过上述综合研究分析，对下刚果盆地下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组深水重力流的沉积过程有了较为全面的认识，可以概括为以下4个过程(图 11): (1)在季节性洪水、地震及沉积体自身重力等触发机制的作用下，先前沉积的三角洲前缘斜坡砂体沿平直的滑移面向深湖发生滑动、滑塌变形，一部分在上凹的滑移面堆积下来，形成具有砂岩侵入体、扭曲杂乱砂岩、包卷层理、旋转火焰构造及褶皱变形构造(图 6)的滑动、滑塌沉积体，而另一部分则继续向深湖方向滑塌；(2)在液化或湖水的稀释作用下，继续滑塌的砂质沉积体速度不断加快，在底部发生剪切变形，形成泥岩碎屑、砂质团块并连同外源“砂泥砾”卷入上覆砂体之中，以层流方式(牵引毯、高速悬浮)搬运，形成沉积物浓度较高、富含大型漂砾、泥岩碎屑定向排列的块状砂质碎屑流(图 7)；(3)同样在液化或湖水的稀释作用下，继续滑塌的泥质沉积体或砂质碎屑流分异出的泥流在底部发生剪切变形，形成还原色泥岩碎屑并连同外源“砂泥砾”卷入上覆泥岩之中，以层流方式(牵引毯、高速悬浮)搬运，形成沉积物浓度较低、偶含大型漂砾、还原色泥岩碎屑定向排列块状泥质碎屑流(图 7)；(4)砂质碎屑流、泥质碎屑流在逐渐向深湖方向搬运的过程中，沉积物浓度进一步降低，以低速悬浮方式、呈紊流状态搬运，形成具槽模、重荷模和火焰状构造，发育正粒序层理、平行层理、爬升波纹层理及水平层理的完整和不完整的鲍马序列浊流沉积(图 8)。

注： 图中红色与黄色表示砂体。图 13 下刚果盆地下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组砂层组①(a)和砂层组②(b)砂体分布特征Fig.13 Distribution characteristics of sand-bodies in the first sand sets(a)and the second sand sets(b) of the Pointe Indienne Formation of Lower Cretaceous Barremian in Lower Congo Basin

4 讨论

深水重力流沉积广泛发育于内陆湖盆和深海盆地之中，由于其被富含有机质的深湖(海)相泥页岩包裹，拥有丰富的油气资源(李相博等，2019)。下刚果盆地早白垩世巴雷姆晚期Pointe Indienne组形成于拗陷幅度急剧增大、深湖区发育范围快速扩张的拗陷晚期(范洪耀等，2012；杨晓娟等，2012)，沉积了一套厚度约700im的深湖相细粒沉积岩，其中下段沉积的泥页岩厚度约120im、中段沉积的砂岩厚度约180im、上段沉积的泥页岩厚度约400im(图 12)。Pointe Indienne组下段、上段泥页岩中富含浮游生物和藻类，有机质丰度较高，总有机碳含量达2.17%，具有巨大的生烃潜力(Harrisetal.， 2004)，同时，上段巨厚的泥页岩可作为良好的盖层，为油气资源的大量聚集提供了生、盖组合条件。Pointe Indienne组中段重力流砂岩广泛发育，以中细砂为主，多表现为油浸、油斑的含油级别(图 12)。根据测井曲线旋回及地震反射特征，可以将中段划分为砂层组①和② 2个砂层组，其中砂层组②以砂质碎屑流砂体为主，且横向连续性较好，4口探井岩屑录井统计的单层砂岩厚度2～25im(平均9.12im)，地震均方根振幅属性反映的砂体在整个研究区都有分布(图 12；图 13)；砂层组①以浊流砂体为主，横向连续性相对较差，4口探井岩屑录井统计的单层砂岩厚度1～13im(平均4.15im)，但地震均方根振幅属性反映的砂体(红黄色标示)主要分布在研究区的东北部和西南部(图 12；图 13)；经岩心实测该重力流砂体孔隙度在11.22%～20.5%(平均15.9%)，渗透率在(0.22～12.9)×10-3μm2(平均1.17×10-3μm2)，为中孔低渗储集层，结合现有的压裂开采技术，具有良好的勘探前景。综合上述分析可知，Pointe Indienne组具备良好的生、储、盖组合条件，且发育的重力流砂体叠置厚度较大、储集物性较好，可以形成规模较大的油气藏。该重力流储集砂体油气藏的发现对继续深化下刚果盆地湖相深水重力流沉积地质认识、加快下刚果盆地陆地区块的油气勘探步伐具有重要意义。

5 结论

1) 下刚果盆地下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组重力流沉积以中—细砂岩为主， 砂岩底部发育槽模、 重荷模、 火焰状构造及球枕构造， 砂岩内部有正粒序层理、 平行层理、 爬升波纹层理、 包卷层理、 泄水构造及漂浮泥砾， 具典型的重力流沉积特征。

2) 重力流砂岩主要为长石岩屑质石英砂岩，分选差、次棱—次圆状，以悬浮搬运机制为主，砂岩粒度累积概率曲线有“一段式”和“两段式”，指示了重力流不同流体类型的搬运沉积过程。识别出了滑动、滑塌、砂质碎屑流、泥质碎屑流、浊流等5种重力流流体类型及其在垂向上的6种相序组合类型，以多期砂质碎屑流叠置、砂质碎屑流与泥质碎屑流叠置、砂质碎屑流与浊流叠置最为常见。

3) 综合考虑重力流的诱发因素，总结了下刚果盆地下白垩统巴雷姆阶Pointe Indienne组深水重力流的沉积过程及其砂体发育概念模型。研究区重力流砂体横向连续性较好，垂向叠置厚度较厚，可以形成规模较大的油气藏，该重力流储集砂岩油气藏的发现对加快下刚果盆地陆地区块的油气勘探步伐具有积极的意义。