Albertine地塹構造沉積響應及其油氣勘探意義

劉桂和，彭文緒，劉喜玲 （中海油國際公司烏干達有限公司，北京100010）

Albertine地塹位于非洲烏干達、民主剛果的交界處，屬于東非裂谷體系西支北段。Albertine地塹油氣勘探工作可追溯到1913年［1－2］，在過去的長達90年的勘探歷史中，由于地質資料匱乏，沒有油氣發(fā)現。自2002年Tullow等石油公司在Albertine地塹取得重大油氣突破后，越來越多的石油公司盯上了這塊 “肥肉”。由此Albertine地塹逐漸成為全球油氣勘探熱點區(qū)域之一。油氣的生成與聚集離不開烴源巖的有效供給、儲層的儲集能力、圈閉的形成及其時空的有效配置。為此，筆者對Albertine地塹構造演化、沉積充填及二者的時空匹配進行了研究。

1 區(qū)域地質特征

東非大裂谷位于非洲東部，北起Afar，南至Malawi，全長約3500km；裂谷寬度不等，約30～70km［3－5］。東非大裂谷由一系列深大斷裂及其相關的裂谷、湖盆組成，按照裂谷與湖盆走向可分為東、西2支。西支從北到南沿太古代克拉通邊緣呈弧形展布，由NE－SW向、N－S向，逐漸過渡為NW－SE向；東支走向則以近N－S為主。西支經過的國家有烏干達、剛果 （金）、盧旺達、布隆迪、坦桑尼亞和馬拉維等國家，分成北、中、南3段，共9個地塹。研究區(qū)Albertine地塹位于東非大裂谷西支北段。Albertine地塹橫跨剛果 （金）和烏干達境內，是東非裂谷系西支面積最大、沉積地層最厚的一個盆地［4－7］。Albertine地塹盆地基底是前寒武系片麻巖、石英巖等變質巖，盆地沉積充填以晚中新世以來地層為主，最大沉積厚度可達6000m以上。盆地邊緣為高角度控盆邊界斷裂，呈雁行式排列，斷層的上升盤出露前寒武系的變質巖。東西兩側控盆斷層傾角及斷距的差異，使Albertine地塹呈現典型不對稱的雙斷結構。西邊斷層落差較大，斷面傾角較陡，裂谷肩隆升較高；東邊斷層落差較小，局部發(fā)育同向次級斷層，形成斷階，地層向西下傾，裂谷肩隆升相對低。據重力布格異?？蓪lbertine地塹進一步劃分為5個次盆，即Rhino Camp次盆、Pakwach次盆、Albert湖次盆、Semliki次盆和Edward ＆George湖次盆［5－12］。

2 構造演化

全球板塊演化理論及Karoo熱幔柱典型事例分析認為，東非裂谷系構造演化主要經歷3個階段，即Karoo裂谷期、板內裂谷期和裂谷系主裂谷期。Karoo裂谷期始于183Ma的二疊紀，受Pangaea古陸解體影響，Karoo熱幔柱效應產生早期的Karoo裂谷，之后伴隨非洲板塊與阿拉伯板塊的擠壓碰撞運動，盆地在晚三疊開始隆升并造成區(qū)域不整合面。第2階段板內裂谷期始于侏羅紀晚期－白堊紀早期，約130～100Ma年左右，南大西洋張開致使大洋中脊轉換斷層開始活動，并向非洲大陸內部延伸，引發(fā)早期斷陷作用。第3階段的主裂谷期，始于漸新世，受東支北端Afar熱幔柱的影響，斷層自北向南依次發(fā)育，裂谷相繼產生［5－15］。

伴隨著東非裂谷系第3階段的構造演化，中中新世末期約12Ma左右，Albertine地塹開始發(fā)育。Albertine地塹初始裂陷期，形成Obweruka古湖，其范圍僅局限于南部地區(qū)。中新世大約9個Ma左右，Albertine地塹進入主要裂谷期，地層的沉積充填開始大規(guī)模發(fā)育。為更好的與地層充填特征研究相匹配，現將Albertine地塹主裂谷期構造演化活動進一步劃分為4個階段進行闡述。

1）第1階段：9～4Ma Albertine地塹的邊界主斷層開始發(fā)育，進入主要裂谷期。隨著邊界－控盆斷裂的發(fā)育，Obweruka湖盆形成［11］，由于分布局限，此時整個Albertine地塹處于湖平面以下。

2）第2階段：4～2.6Ma Albertine地塹兩側構造活動加劇，古Obweruka湖開始擴張，湖盆水體變深。

圖1 研究區(qū)縱向地層單元與含油氣特征

3）第3階段：2.6Ma～更新世 受區(qū)域扭張應力加劇的影響，魯文佐里山開始隆起，古Obweruka湖逐漸萎縮，后被分割為現今的Albert湖和Edward湖。

4）第4階段：更新世～更新世末期 地塹南部地區(qū)火山開始活動，一直持續(xù)到全新世。期間地形向北傾斜，水系轉向。

隨著多期次構造活動的發(fā)生，Albertine地塹形成較為復雜卻十分典型的構造斷裂體系。根據應力場方向的不同，可以將Albertine地塹斷裂體系劃分為3段：北段、中段、南段；其中北段斷裂走向NNE－SSW，中段斷裂走向NE－SW，南段斷裂走向NNE－SSW。

3 沉積充填

與其他裂谷盆地相似，在湖盆開裂與裂谷形成的同時，Albertine地塹發(fā)育了巨厚的沉積充填地層。根據野外露頭、鉆井及地震資料綜合研究表明，Albertine地塹沉積充填的地層，縱向上可以分為2套層序，即前裂谷期層序和裂谷期層序。前裂谷期層序與裂谷期層序之間呈現區(qū)域不整合接觸。前裂谷期層序主要包括了地塹發(fā)育之初的結晶基底以及極少數鉆井揭示到中生界侏羅系地層。其中基地以片麻巖、石英巖、片巖為主；侏羅系地層為典型的河流－湖泊相沉積。裂谷期層序主要是自中新世以來，裂谷初期－主裂谷期沉積充填的碎屑巖沉積地層。裂谷初期以河流相砂巖沉積為主。之后隨著構造演化進入主裂谷期，地層逐漸演化為湖相沉積，由于水深與物源的影響，主要以湖相泥巖為主；而在邊界斷層下降盤部位發(fā)育有不同規(guī)模的三角洲沉積。依據已鉆井揭示的地層特征及地震資料剖面反射特征，結合構造演化活動期次劃分，可將裂谷期沉積地層縱向上進一步劃分為4個層段 （見圖1）：

1）L1層段：中中新世 裂谷發(fā)育初期階段，在基底之上形成一套由風化塌積物、沖積扇等組成風化殼沉積地層，厚度約10～40m不等，這也是鉆井過程中識別即將進入基底的標志性層段。

2）L2層段：晚中新世～早上新世 初始裂谷期Obweruka古湖形成階段，在古湖東南邊界發(fā)育扇三角洲和少量沖積扇，沉積體系的發(fā)育以徑向為主。分布范圍局限，但是砂巖發(fā)育。

3）L3層段：晚上新世 邊界斷層活動的持續(xù)加強導致Obweruka湖不斷擴張至北部，湖水水體變深，東南部三角洲范圍相對縮小，東北和西北部有較大型三角洲發(fā)育，砂巖發(fā)育，是區(qū)域油氣勘探的主要目的層。

4）L4層段：更新世～全新世 魯文佐里山 （Ruwenzori）抬升，區(qū)域地層向北掀斜，水系流向轉變引起裂谷物源體系變化，盆內以軸向河流相和三角洲相沉積體系為主。巖性為砂泥巖互層，構成區(qū)域優(yōu)越的儲蓋組合。

4 結 語

Albertine地塹巨厚的沉積地層為油氣的生成與儲集奠定了基礎。中新世發(fā)育的深湖相黑色泥巖，具有良好的生烴能力，是區(qū)域油氣藏的主力烴源巖。上新世發(fā)育的河流、三角洲沉積砂巖，儲集性能優(yōu)越，為油氣聚集成藏提供了充足的儲集空間，是區(qū)域主要儲層。更新世～全新世發(fā)育的深灰色湖相泥頁巖，滲透性較差，構成區(qū)域油氣成藏與保存的封蓋層。而裂谷演化階段形成的不同期次、不同規(guī)模的斷層，控制了地塹中圈閉的形成的生、儲、蓋等油氣基本地質單元，更控制了油氣的運移、聚集成藏的時空耦合關系。因此，構造演化與沉積充填完好的時空關系匹配，成就了Albertine地塹豐富的油氣資源，具有重要的油氣勘探意義。