卷(Volume ) 32, 期(Number ) 3, 总(S UM ) 118页(Pages ) 326～331, 2008, 8(August, 2008)
大地构造与成矿学
Geotect onica etMetall ogenia
乍得湖盆地构造特征与油气成藏规律初探
黄先雄
1, 2, 3
, 夏斌, 万志峰
11(1. 中国科学院边缘海地质重点实验室, 广州510640; 2. 中国石油天
然气勘探开发公司, 北京100049)
摘 要:、岩矿特征、钻井资料, 分析了盆地结构特征、构造样式、演化序列以及油气成藏规律。研究表明, 乍得湖盆地为伸展断-坳型裂谷盆地, 断裂、褶皱构造发育; 经历了前裂谷(侏罗纪以前) 、同裂谷(135～23. 5Ma ) 、后裂谷(23. 5Ma 以后) 三个演化阶段; 主要发育白垩纪和古近纪两套含油气系统。
关键词:结构特征; 构造样式; 构造演化; 油气成藏规律; 乍得湖盆地
中图分类号:P542; TE122 文献标识码:A 文章编号:100121552(2008) 0320326206
随着经济的快速发展, 我国面临的能源压力越来越严重。从1993年开始, 我国实行“走出去”的石油战略, 充分利用国外资源, 进行快速有效的勘探开发, 为国家提供稳定的石油供应(童晓光等, 2003; 黄先雄等, 2005) 。
非洲拥有丰富的石油资源, 已探明石油储量仅次于中东和美洲地区, 成为世界油气勘探的热点地区之一(江文荣等, 2005; Masters et a l . , 1995) 。乍得湖(Lake Chad ) 盆地是中国石油(CNPC ) 在海外获得的第一个风险勘探区块的一部分, 对该区的精细地质研究不仅是降低风险、获得高回报的先决条件, 同时, 对指导类似地区的油气勘探具有重要的借鉴意义。
1 研究区地质概况
乍得湖盆地位于乍得西北部、西非裂谷系南端, 是尼日尔东盆地南延的一部分(图1) 。该盆地是在前寒武结晶基底的基础上发育的中新生代被动裂谷盆地(Genik, 1992) 。根据研究区及其邻区的钻井
、
收稿日期:2007-11-07; 改回日期:2008-01-20
基金项目:中国石油天然气集团公司科技攻关项目(04B60204) 资助.
第一作者简介:黄先雄(1964-) , 男, 在读博士研究生, 主要从事石油地质与勘探研究工作. Email:huangxianxi ong@cnpcint. com
图1 乍得盆地地理位置图(据Genik, 1992. 修改)
F i g . 1 Geograph i c loca ti on map of Chad ba si n s
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地震资料揭示, 前寒武结晶基底主要为石英岩、花岗岩、寒武纪片岩、片麻岩以及橄榄斑晶玄武岩等。盆地内盖层发育有四套沉积地层, 从老到新分别为下白垩统湖泊相、河流相碎屑岩及冲积扇相沉积、上白垩统海相页岩和砂岩沉积、古近系湖泊相页岩和河流相砂岩沉积、新近系湖相页岩和砂岩沉积。
造运动等方面的特征, 将乍得湖盆地沉积盖层划分
为断陷和坳陷两大构造层。坳陷构造层可以进一步细分为上白垩统、古近系和新近系三个构造层。下白垩统构造层厚度较小, 为裂谷发育初期的沉积充填; 上白垩统和古近系为同裂谷期沉积; 新近系为裂谷后期沉积。上白垩统、下第三系和新近系构造层比较发育(图2) 。
2 盆地结构特征
乍得湖盆地为伸展断-坳型裂谷盆地, 可划分为南部凹陷、北部凹陷、中部凸起和东部斜坡4个次级构造单元。, 布。, 中间为地堑式断陷和坳陷, 西两侧分别是向西和向东倾的低角度(平缓) 斜坡区。东部边界断裂较陡、倾角约55°, 西部断裂倾角约为45°。斜坡区内地层厚度总体较薄, 在盆地中央区内, 沉积地层厚度大, 沉积中心地带厚度达10000m 以上。盆地北部在剖面上则表现为西陡东缓。从西往东共发育了5个与盆地边界断裂相平行的断裂构造带。
根据盆地沉积充填地层层序、地震剖面上识别出的规模较大的不整合面、构造变形特征及区域构
3 。不、盆地内次级构造单
、二级构造带、局部圈闭的形成与演化(陈发景和汪新文, 1997; 夏斌等, 2006; 李智武等, 2006; 郭兴伟等, 2007; 吴智平等, 2007) 。盆地发育的主要构造样式有如下几种(图3) :
①同向断阶与同向断块、断鼻(图3A ) 同向断阶常常发育在箕状凹陷缓坡一侧, 由一系列断层倾向与区域地层倾向一致的阶梯状断裂组成, 在断层下降盘形成一系列的顺向断块或断鼻构造, 此类样式主要在盆地东部。
②反向断阶与反向断块、断鼻(图3B )
反向断阶往往发育在箕状凹陷缓坡一侧,
由一
图2 乍得湖盆地地震反射层与构造层划分图
F i g . 2 M ap of se is m i c reflector and tecton i c sequence i n Lake Chad Ba si n
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图3 乍得湖盆地主要构造样式实例图
F i g . 3 M ap of ma jor tecton i c styles i n Lake Chad Ba si n
系列断层倾向与区域地层倾向相反的阶梯状断裂组成, 在断层上升盘形成一系列的反向断块或断鼻构造, 此类样式主要在盆地北部。
③地垒式断裂与断块(图3C ) 该样式由两条或两组背倾式断裂组成, 在垒块上形成断块构造, 分布在盆地中南部。
④塌陷背斜(图3D ) 这种构造由两条或两组对倾式断裂组成, 由于两条或两组对倾式断裂的同时活动, 下降盘地层受牵引弯曲而形成的背斜构造, 主要分布在盆地中部构造带。
⑤滚动背斜(“逆牵引”背斜) (图3E ) 是指紧靠生长断层下降盘出现的小型背斜。由于它的形态和正断层下降盘牵引作用形成的向斜形态恰恰相反, 故称之为“逆牵引”。乍得湖盆地西南部大的生长断层下降盘发育有“逆牵引”背斜构造。
⑥负花状构造样式(图3F ) 乍得湖盆地在张扭性应力场作用下, 形成了少数负花状构造样式, 其剖面上表现为一条陡直切入
基底的走滑断层, 两侧伴生的数条正断层呈花状向上散开。
4 构造演化特征
依据盆地的断裂活动特征, 并参考前人认识与区域构造演化背景(Girdler et al . , 1969; Marjrie and Rene, 1992; Fairhead and B inks, 1991) , 将乍得湖盆
地的构造演化划分三大阶段:4. 1 前裂谷阶段———侏罗纪以前
此阶段受泛非构造运动的影响, 古生代、早中生代(侏罗纪以前) 的地层遭受热动力变质和花岗岩化, 非洲变成一个古老的稳定区。整个非洲地区构造相对稳定, 断裂、岩浆活动不发育, 基本不发育沉积岩。在乍得湖盆地所处的西非裂谷系内, 目前钻遇的最老地层为下白垩统, 其下是前寒武系的结晶基底, 岩性为花岗岩、花岗闪长岩或石英岩。4. 2 同裂谷阶段———135～23. 5Ma
这一阶段是西非裂谷系断裂活动、构造沉降、沉
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积作用发育的主要阶段, 也是乍得湖盆地沉积构造演化的重要时期。其演化过程可分为早白垩世、晚白垩世和古近纪三个阶段(图4) 。
(1) 早白垩世———断陷期从区域上看, 早白垩世由于冈瓦纳大陆的分裂和南大西洋的分段扩张的的影响, 这期裂谷作用对非洲大陆产生了广泛的影响。受非洲和南美板块分离影响, 中非剪切带强烈右行走滑活动, 导致了一系列裂谷盆地的形成。在早白垩世, 中、西非裂谷系均发育了比较厚的下白垩统地层。其中, 西非裂谷系
南段的Ter m it 盆地形成了厚达5000多米的陆相沉
积, 乍得湖盆地属于该盆地的向南收敛部分, 推测早白垩世地层厚度不大。由平衡剖面计算出这一时期盆地北部拉张量为980m 、南部为608m 。盆地表现为断陷特征。
(2) 晚白垩世———伸展坳陷期
晚白垩世是乍得湖盆地的主要成盆期, 上白垩统地层厚度巨大, 并以海相沉积为主, 而且沉积凹陷, 晚白垩世早中期(H30、
多数为
图4 乍得湖盆地LC 2902610+LC892508a 、b 、c 、d 测线构造演化剖面
F i g . 4 Tecton i c evoluti on prof ile of LC 2902610+LC 892508a, b, c, d i n Lake Chad Ba is n
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同沉积断裂, 发育伸展构造环境的基性火山岩类。从平衡剖面图上可以比较清楚地看出, 晚白垩世早期(H30以下层) 盆地属于伸展坳陷演化阶段, 这一阶段由平衡剖面计算盆地北部的拉张量为1395m 、中部为1572m 、南部为1613m , 该时期区域伸展作用比较强, 盆地坳陷沉降幅度大, 范围广。晚白垩世晚期(H30-H20之间层) 断裂发育变少、断层两侧地层厚度差减小, 断裂对地层厚度的控制较小, 构造活动减弱, 表现为弱伸展活动。
(3) 古近纪———伸展坳陷期该时期乍得湖盆地断裂活动有所加强, 断裂继承性活动外, 的北部、为533m 、612m 、白垩世弱, 为盆地第三期同裂谷发育阶段, 以河流-湖泊相沉积为主。4. 3 后裂谷阶段———23. 5Ma 以后
新近纪, 为裂谷后期, 盆地在热构造沉降作用下进入坳陷期, 断裂基本停止发育, 沉积地层厚度分布稳定, 为陆相河湖沉积环境, 上新世末期部分地区隆起抬升遭受剥蚀, 盆地发育结束。
乍得湖盆地已发现的油气藏主要受泥岩盖层和断层的侧向封堵控制。其中上白垩盖层主要为滨、浅海相泥、页岩, 以厚层绿灰、深灰、灰褐色页岩为主, 夹少量薄层浅灰色砂岩、粉砂岩、泥岩及灰岩。古近系的盖层主要为湖相的泥、页岩, 岩性主要为大套绿灰、灰褐色泥岩, 夹薄层无色砂岩。
因此, 研究区主要有两套生储盖组合, 即①白垩系自生自储自盖组合; ②白垩系生, 古近系储和盖, 5. , 圈闭条件已具备, 各种成油气事件及相互作用对油气藏的形成搭配有效(图5) 。根据盆地结构、生储盖组合和油气运聚风格, 将研究区划分为上(古近纪) 下(白垩纪) 两套含油气系统(Genik, 1993; 陈忠民等, 2006) 。白垩纪含油气系统以接触式侧向运移-充注为主, 油气保存条件好; 而古近纪含油气系统以断层沟通侧向运移-充注为主, 同时由于缺乏有效盖层, 断层遮挡能力差, 原油可能受到生物降解, 形成降解油藏。
5 油气成藏规律
5. 1 生储盖发育特征
6 结 论
(1) 乍得湖盆地为伸展断-坳型裂谷盆地, 主
乍得湖盆地烃源岩为晚白垩世广泛发育的海相暗色泥页岩。其中R 0为0. 5～0. 7的低成熟生油岩广泛分布于全盆地, R 0为0. 7～1. 0的成熟生油岩分布于盆地的主体部位。
乍得湖盆地储集层发育, 上白垩统以滨海-三角洲-河流沉积相砂岩为主, 为中孔中渗储层; 古近系以河流相砂岩为主, 为高孔高渗储层。
要发育同向断阶与断鼻、反向断阶与断鼻、地垒式断裂与断块、塌陷背斜、滚动背斜、负花状构造等构造样式。
(2) 盆地构造演化经历了前裂谷(侏罗纪以前) 、同裂谷(135～23. 5Ma ) 、后裂谷(23. 5Ma 以后) 三个阶段。其中, 同裂谷阶段是乍得湖盆地沉积构造演化的主要阶段, 可分为早白垩世(断陷期) 、晚白垩世(伸展坳陷期) 和古近纪(伸展坳陷期
)
图5 乍得湖盆地含油气系统主要事件图
F i g . 5 Cr iti ca l ep isodes of petroleu m syste m i n Lake Chad Ba si n
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三个时期。
(3) 研究区主要有两套含油气系统, 白垩纪含油气系统:白垩系自生自储自盖, 以接触式侧向运移-充注为主, 油气保存条件好; 古近纪含油气系统:白垩系生, 古近系储和盖, 以断层沟通侧向运移-充注为主, 断层遮挡能力差。
致谢:感谢林舸研究员、陈根文研究员的认真评审并提出宝贵的修改意见。参考文献(References) :
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CHARACTERI STI CS OF STRUCTURE AN D H YDR OCARB ON
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1, 2, 31
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L V Baofeng and CA I Zhourong
(1. CAS Key L aboratory of M arg ina l Sea Geology, Guangzhou Institute of Geoche m istry, Ch inese A cade m y of Sci 2ences, Guangzhou 510640, Guangdong, China; 2. International R esearch Cen ter , China N a tional O il &Gas Explo 2ration and D evelop m ent Corporation, B eijing 100083, China; 3. Graduate U niversity of Chinese A cade m y of Sci 2ences, B eijing 100049, Ch ina )
Abstract:The Lake Chad Basin lies in Northwestern of Chad . It is one of the CNPC abr oad risk exp l orati on areas . Based on p revi ous research and data of geophysics, r ock, m ineral and boring, characteristics of structure and hy 2dr ocarbon accu mulati on are studied . The Lake Chad Basin is an extensi onal fault 2dep ressi on rift basin . Faults and folds are extensively devel oped . The structural evoluti on of the basin can be divided int o three stages:p re 2rift (be 2
fore Jurassic ) , rift (135～23. 5Ma ) , post 2rift (after 23. 5Ma ) . There are t w o petr oleum syste m s in the Lake Chad Basin:Cretaceous and Eogene petr oleu m syste m s .
Keywords:structural characteristic; tect onic styles; structural ev oluti on; la w of hydr ocarbon accumulati on; Lake Chad Basin