北非錫爾特與佩拉杰盆地油氣資源潛力分析

汪 焰

(中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

佩拉杰盆地(Pelagian Basin)和錫爾特盆地(Sirte Basin)分別位于利比亞的西北和東南部(圖1)，地理位置相鄰，區(qū)域構造上同屬于北非裂谷盆地(圖2)[1］，具有非常相似的裂谷前—裂谷—裂谷后構造歷史。通常而言，相似構造背景的相鄰盆地的烴源巖、儲層、含油氣系統(tǒng)和成藏組合等石油地質(zhì)特征也應具有很高的相似度。然而，錫爾特盆地是北非儲量發(fā)現(xiàn)最多的盆地，已發(fā)現(xiàn)原油可采資源量67.6 ×108t和天然氣1.64 ×1012m3，而佩拉杰盆地則屬于一個中小儲量規(guī)模的盆地，發(fā)現(xiàn)原油可采資源量5.46 ×108t和天然氣0.78 ×1012m3[2］。2 個盆地在待發(fā)現(xiàn)資源規(guī)模方面相差也較大，錫爾特盆地待發(fā)現(xiàn)原油均值資源(Pmean)規(guī)模為9.79×108t，天然氣均值規(guī)模為0.42×1012m3，仍然具有較大勘探潛力[3］;而佩拉杰盆地待發(fā)現(xiàn)原油均值資源規(guī)模為1.53 ×108t，天然氣均值規(guī)模為0.06 ×1012m3[4］，勘探前景一般。本文通過2個盆地構造演化和沉積歷史的對比及含油氣系統(tǒng)要素的相似性和差異性分析，探討造成這一差異的原因，以期對2個盆地的勘探潛力及勘探方向有進一步的認識。

1 構造和沉積條件對比

圖1 北非重點盆地分布Fig.1 Distribution of major basins in North Africa

圖2 北非東部區(qū)域構造格架和裂谷分布Fig.2 Regional structure framework and rifts distribution in eastern North Africa

錫爾特盆地和佩拉杰盆地均為北非海岸的裂谷盆地[5－7］。盆地演化大致分為3個階段，前裂谷期、裂谷期、裂后沉降期。泛非運動至石炭紀的前裂谷時期，2個盆地同處于非洲北部克拉通被動邊緣坳陷，寒武—奧陶系石英砂巖構成了2個盆地最早的沉積，但后期受海西構造運動影響，相當部分地層被抬升和剝蝕。

北非的裂谷活動自海西運動之后的石炭紀即已開始，受控于岡瓦那與勞亞古陸間復雜的相對運動，該地區(qū)至少經(jīng)歷了3期大型的裂谷活動:晚石炭世—侏羅紀、晚侏羅世—早白堊世、晚白堊世—古新世裂谷活動[1］。第一期裂谷運動導致了岡瓦那大陸與勞亞古陸開裂和新特提斯洋形成;第二期裂谷運動是大西洋中段開裂、非洲與南美板塊分離同時期活動的裂谷活動;第三期則是北非與歐洲板塊右旋剪切相對運動形成的局部拉張活動，部分地區(qū)甚至持續(xù)至今。另外，北非主要在晚白堊世桑托期、馬斯特里赫特期晚期、古新世和漸新世等經(jīng)歷一系列擠壓事件，對應阿爾卑斯造山運動的主要時期，但是對北非東部影響不大，僅造成輕微的反轉(zhuǎn)和抬升。

佩拉杰盆地經(jīng)歷了全部3期裂谷運動，但是裂谷活動的中心從南部內(nèi)陸漸次向北部海上轉(zhuǎn)移[3］。盆地直至漸新世斷陷活動仍在繼續(xù)，但主要集中在深海，屬于上述的第三期非洲與歐洲的右旋剪切運動所控制的轉(zhuǎn)換—拉分活動?？傊撆璧氐牧压取瓘埢顒映掷m(xù)時間長，但是每一期活動強度小、涉及范圍有限，缺乏一個長期的裂谷活動中心(圖3，4)[8－9］。

與佩拉杰盆地連續(xù)的構造活動相比，錫爾特盆地裂谷活動雖然也受到全部3期裂谷活動的影響，但是盆地最重要的沉積中心主要形成于第二期裂谷活動——白堊紀的強烈裂陷活動[10］，形成了Sirte、Tibesti和Sarir三支組成的構造三叉谷(圖2，5)，可能在利比亞北部的巖漿熱柱作用下形成，與喀麥隆熱柱同時期活動[11］。Sarir和Sirte作為主要的斷陷活動中心，沉積了厚層白堊紀碎屑巖，而持續(xù)至古近紀的裂后凹陷則使得Sirte裂谷持續(xù)成為盆地的沉積中心?？傊?，Sirte和Sarir等地塹的基底深度和沉積厚度明顯大于盆地西部、未受三叉谷活動影響的地塹分支(Hon、Zellah地塹等)(圖5，6)[12－13］，而后者與佩拉杰盆地相聯(lián)，相當于受Sirte分支影響的遠端波及部分。

圖3 佩拉杰盆地構造綱要Fig.3 Structural elements of Pelagian Basin

圖5 錫爾特盆地構造綱要Fig.5 Structural elements of Sirte Basin

圖4 佩拉杰盆地區(qū)域地質(zhì)剖面Fig.4 Regional geologic section of Pelagian Basin

圖6 錫爾特盆地區(qū)域地質(zhì)剖面Fig.6 Regional geologic section of Sirte Basin

2個盆地所在地區(qū)均在漸新世以后進入被動陸緣期。雖然伴隨輕微的擠壓構造活動，但是整個錫爾特盆地和佩拉杰盆地東部的大部分地區(qū)基本未受影響，保留了壘塹相間的構造格局和大部分裂谷期沉積，并且在漸新世以后一直處于穩(wěn)定的被動陸緣，接受沉積。只有佩拉杰盆地最西側(突尼斯境內(nèi))顯著抬升并遭受剝蝕，成為整個阿爾卑斯造山帶的一部分。

2 油氣成藏基本條件對比

2.1 烴源巖

錫爾特盆地存在多套烴源巖，包括三疊系、下白堊統(tǒng)和古近系的多套泥巖，而上白堊統(tǒng)海相錫爾特(Sirte)頁巖是盆地中占主導地位的烴源巖[14－15］。由于受控于三叉谷的發(fā)育，因此Sirte頁巖主要分布在盆地的東部和中部的Sarir和Sirte等在白堊紀最活躍、基底下陷最大的地塹內(nèi)，并形成相應的生烴中心。其生烴能力一般大于300 mg/g，最高可達600 mg/g;有機質(zhì)類型為Ⅱ型干酪根，目前處于2 700～3 400 m的生油窗內(nèi)，形成輕質(zhì)(平均36 API)低硫的原油。

相反，佩拉杰盆地烴源巖特點是數(shù)量較多，但是每套頁巖生烴能力有限。因為裂谷活動期次較多，盆地每一期次均可能沉積相應的烴源巖，但每一期裂谷活動強度均有限，因此相應源巖的空間分布和厚度有限。盆地典型的烴源巖包括侏羅系的Nara組、阿爾必階的Fahdene組、賽諾曼—土倫階的Bahloul組、始新統(tǒng)的 Bou Dabbous 組等[4，15］。相對而言，始新統(tǒng)的Bou Dabbous組分布最廣泛，因此也成為盆地最重要的烴源巖。作為盆地烴源巖的代表，其生成的原油平均重度較輕(36 API)，平均含硫0.4%，也屬于低硫原油。

2.2 儲蓋組合和圈閉類型

錫爾特盆地的白堊系烴源巖沉積中心和相應的生烴灶位于盆地東部的深地塹內(nèi)，埋深相對較大(圖6)，因此這套年代較新的主力烴源巖，可以充注位于地壘和盆地西部的、古生界到古近系的幾乎所有儲層。由于盆地總體上從內(nèi)陸凹陷—裂谷—被動陸緣的構造歷史，中生界和古生界的內(nèi)陸沉積以砂巖儲層為主，而第三系的海相儲層以碳酸鹽巖為主。古新統(tǒng)碳酸鹽巖儲集了全盆地33%的油氣，下白堊統(tǒng)的Nubian砂巖或Sarir砂巖儲集了31%的油氣，寒武—奧陶系(Gargaf，Hofra或者Amal群)砂巖儲集了12%的油氣，其余24%分散在其他層系中[3］。錫爾特盆地內(nèi)的油氣蓋層分布于各層系中，尤其是上白堊統(tǒng)和始新統(tǒng)下部普遍發(fā)育的頁巖、泥巖和蒸發(fā)巖均為良好的蓋層。上白堊統(tǒng)的廣海頁巖和局部的蒸發(fā)巖，是Nubian組儲層的半?yún)^(qū)域性蓋層;碳酸鹽巖儲層則由層間頁巖形成有效蓋層。

錫爾特盆地的圈閉類型以斷塊和披覆背斜為主，此類圈閉為裂谷盆地的典型圈閉，占整個盆地油田總數(shù)的84%，其他油田圈閉以斷塊為構造背景的巖性—構造復合圈閉和地層尖滅圈閉，也與裂谷構造相關。

與之相比，佩拉杰盆地缺乏埋深較大的地塹作為生烴中心，烴源巖雖然數(shù)量多，但層薄且埋深不大、局部成熟，僅能充注臨近的儲層。因此主力儲層反而比較單一，為Bou Dabbous組充注的始新統(tǒng)Metlaoui群(Jdeir組，EI Gueria組，Jirani組和 Reineche組)。盆地中90%的已發(fā)現(xiàn)油氣資源量位于該儲層，沉積環(huán)境為大陸架和生物礁海岸，與鄰近的西西里北部碳酸鹽巖儲層類似[16］。平面上，該儲層分布在盆地南部大部分地區(qū)，向西一直延伸到突尼斯陸上[17］，直接蓋層為始新統(tǒng)和中新統(tǒng)的泥巖。佩拉杰盆地其他的、各個年代的薄層烴源巖也可能在局部成熟，充注其臨近的儲層，包括淺層的Birsa組砂巖、Ketatna組碳酸鹽巖和盆地深層的侏羅系Nara組白云巖、上白堊統(tǒng)Bireno組和Abiod組碳酸鹽巖，其主要蓋層為層間的頁巖。

由于壘塹相間的裂谷構造特征不明顯，缺乏類似錫爾特盆地的斷塊圈閉，目前發(fā)現(xiàn)的油田圈閉以背斜圈閉和巖性—構造復合圈閉為主[18］。此類圈閉構造為古近紀以來阿爾卑斯造山運動對盆地造成輕微擠壓作用而形成的局部斷層反轉(zhuǎn)和低幅背斜。

2.3 含油氣系統(tǒng)

錫爾特盆地的主力烴源巖——錫爾特海相頁巖的品質(zhì)好、厚度大，因此其相應的Sirte－Zelten含油氣系統(tǒng)占據(jù)主導地位。如前所述，烴源巖在東部埋深較大，其可以充注盆地各個年代的幾乎所有儲層。該系統(tǒng)自始新世開始生烴，目前仍然在生油期，油氣以垂向運移和近距離側向運移為主，遠距離側向運移至盆地西部的相對較少，因此該含油氣系統(tǒng)的油田主要位于東部生烴中心附近。盆地中其他時期烴源巖也可以局部成熟生烴，客觀上存在其他含油氣系統(tǒng)，但是由于錫爾特頁巖的生烴能力在盆地中占絕對主導地位，因此目前對其他含油氣系統(tǒng)的研究非常少。

目前佩拉杰盆地發(fā)現(xiàn)的油氣主要來自于始新統(tǒng)Bou Dabbous頁巖，因此主力含油氣系統(tǒng)為Bou Dabbous—第三系含油氣系統(tǒng)，以始新統(tǒng)Bou Dabbous組為主力烴源巖，始新統(tǒng)Metlaoui群為主要儲層，及其他一些第三系儲層。但是由于該系統(tǒng)的油氣發(fā)現(xiàn)總量較小，為進一步尋找勘探目標，其他含油氣系統(tǒng)特別是盆地深層的侏羅系—白堊系含油氣系統(tǒng)也受到關注。該系統(tǒng)以侏羅系Nara和白堊系M’Cherga等為烴源巖，侏羅系和白堊系的一系列碎屑巖和碳酸鹽巖為儲層。上白堊統(tǒng)—古新統(tǒng)的El Haria泥巖將侏羅系—白堊系含油氣系統(tǒng)與Bou Dabbous—第三系含油氣系統(tǒng)隔離。

3 討論與勘探啟示

3.1 2個盆地構造活動歷史和強度差異

北非地區(qū)作為非洲與歐洲板塊的結合帶，處于構造不穩(wěn)定地區(qū)，自石炭紀以來先后經(jīng)歷了3期裂谷運動和之間穿插了阿爾卑斯運動相關的擠壓活動。但是錫爾特盆地在晚侏羅—早白堊世的第二期裂谷活動中，由于構造三叉谷的運動而伴隨了強烈的裂陷活動，在其中Sarir和Sirte分支形成了深大斷距地壘斷塊體系。強烈的裂陷活動在3個方面對盆地的成藏形成非常有利的影響，首先厚層的錫爾特烴源巖得以沉積;其次由于基底下陷深度大，也使得烴源巖相對深埋，可以充注從古生界到第三系的各個儲層;再次基底明顯的壘塹相間的構造格局，使得老儲層斷塊封堵和新儲層披覆背斜的多樣的儲層和圈閉類型得以形成。總之，厚度大、生烴能力大的烴源巖，多樣性的儲層，發(fā)育良好的斷塊和披覆背斜圈閉，使得錫爾特盆地成為世界級的富油氣盆地。另外，在古近世以來的裂谷后沉降和被動陸緣階段中，由于盆地位于相對內(nèi)陸位置，未受到北非北部邊緣的復雜剪切和擠壓的區(qū)域構造活動影響。這非常有利于烴源巖的深埋成熟和被動陸緣碳酸鹽巖儲層的發(fā)育。

錫爾特盆地的Sirte－Zelten含油氣系統(tǒng)其實并非盆地唯一的含油氣系統(tǒng)，但是上述優(yōu)勢使得其油氣資源極其豐富，因此對其他含油氣系統(tǒng)的研究幾乎未見關注。

相比之下，由于距離白堊紀構造三叉谷較遠，佩拉杰盆地缺乏所有這些成藏有利條件。盡管裂谷活動延續(xù)時間長，但是缺乏一個長期、穩(wěn)定的裂谷活動的中心，而是自南向北逐漸轉(zhuǎn)移。因此每一期裂谷活動的延續(xù)時間有限，沉積的地層較薄。另外，每個階段的裂谷運動的強度明顯不足，對基底的斷開程度有限，未形成明顯的壘塹相間的格局，因而對于構造圈閉發(fā)育不利。盆地的圈閉類型主要是后期盆地微弱的擠壓活動形成的低幅背斜，而非一般裂谷盆地中常見的斷塊圈閉等。

地塹不發(fā)育、缺乏穩(wěn)定的沉積中心，導致主力烴源——始新統(tǒng)Bou Dabbous組埋深有限，不僅使其成熟度不高而且無法充注更老的儲層。其所構成的Bou Dabbous—第三系含油氣系統(tǒng)僅充注了第三系的儲層。而大斷距斷層的缺乏也使得深層的侏羅系烴源巖無法充注淺部儲層，而形成相對獨立的侏羅系—白堊系含油氣系統(tǒng)。一方面，這2套含油氣系統(tǒng)相互分離;另一方面，由于淺層含油氣系統(tǒng)的油氣發(fā)現(xiàn)非常有限，因此不得不尋找其他的含油氣系統(tǒng)，以期實現(xiàn)勘探的新突破。

3.2 對勘探的啟示

錫爾特盆地長期以來的勘探重點為盆地東南部裂谷構造圈閉發(fā)育的Sirte和Sarir裂谷分支，勘探發(fā)現(xiàn)巨大，但是剩余的構造目標已經(jīng)較有限。同一地區(qū)以往對于地塹中巖性圈閉關注程度不高，這類圈閉可能具有較大的潛力而且目前已經(jīng)具有一定的發(fā)現(xiàn)[2］。盆地北部的錫爾特灣和盆地的西部等地區(qū)的構造歷史與佩拉杰盆地類似，裂谷活動的強度不大，圈閉規(guī)模也較小，烴源巖分布也可能較為局部。因此盆地北部和西部可以作為未來的可能的勘探方向，但是整體潛力與佩拉杰盆地更加相似?？傊?，錫爾特盆地未來的勘探方向應關注3個方面:東南部Sirte和Sarir裂谷分支中剩余的斷塊構造圈閉，東南部地塹內(nèi)的巖性圈閉和盆地西部—北部的小規(guī)模構造圈閉。前兩者的目標烴源巖和儲層風險較小，圈閉也已經(jīng)開始被證實，而后者的潛力可能與佩拉杰盆地類似。

佩拉杰盆地由于構造活動歷史特征、烴源巖和構造圈閉規(guī)模的限制，不可能具有錫爾特盆地的潛力。低幅構造中發(fā)現(xiàn)的油田規(guī)模均不大，但是尋找?guī)r性圈閉可能是未來的勘探方向之一。由于盆地烴源巖分布有限，需注意烴源巖和充注的風險。

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