被動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造演化對(duì)深水區(qū)烴源巖形成的控制

馮楊偉，張功成

（1中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心；2西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所；3中海油研究總院）

被動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造演化對(duì)深水區(qū)烴源巖形成的控制

馮楊偉1，2，張功成3

（1中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心；2西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所；3中海油研究總院）

以世界被動(dòng)大陸邊緣含油氣盆地構(gòu)造演化、油氣田資料為基礎(chǔ)，采用地質(zhì)綜合分析方法，探討了不同類型被動(dòng)大陸邊緣盆地在不同構(gòu)造演化階段深水區(qū)烴源巖的形成條件：開闊海型被動(dòng)大陸邊緣盆地群裂谷階段發(fā)育大型局限湖盆，區(qū)域分布的厚層湖相富生油黑色泥頁巖為主力烴源巖；邊緣海型被動(dòng)大陸邊緣盆地群裂谷階段發(fā)育受河流—波浪控制的大型三角洲，海陸過渡相富生氣炭質(zhì)泥頁巖和煤系為主力烴源巖；被動(dòng)大陸邊緣階段盆地群發(fā)生持續(xù)性海侵，在高水位體系域缺氧環(huán)境下的富有機(jī)質(zhì)海相泥頁巖為盆地重要的烴源巖。

被動(dòng)大陸邊緣；盆地類型；構(gòu)造演化；深水區(qū)；烴源巖

1 概況

被動(dòng)大陸邊緣盆地是由大洋巖石圈擴(kuò)張而形成的拉伸斷裂所控制的、處于陸殼向洋殼過渡帶上的盆地，它們是目前世界上非常重要的油氣資源區(qū)。深水區(qū)是當(dāng)今海洋油氣勘探的必然發(fā)展趨勢(shì)和油氣資源接替的重要戰(zhàn)略選區(qū)［1］，被動(dòng)陸緣盆地深水區(qū)是目前世界油氣的增長(zhǎng)亮點(diǎn)區(qū)。目前國(guó)際上大多將水深大于500m的區(qū)域作為深水區(qū)，將水深大于1500m的區(qū)域稱為超深水區(qū)［2］；中國(guó)南海和巴西東部陸緣把水深大于300m的海域稱為深水區(qū)［3］，美國(guó)把墨西哥灣水深大于305m的海域稱為深水區(qū)［4］。本文對(duì)深水區(qū)的界定采用國(guó)際上大多認(rèn)定的500m水深。

被動(dòng)大陸邊緣主要包括開闊海型被動(dòng)大陸邊緣和邊緣海型被動(dòng)大陸邊緣，深水盆地主要分布在環(huán)大西洋濱岸帶、環(huán)印度洋周緣和環(huán)北極深水陸架［5］，重要的深水含油氣盆地主要分布在北美洲墨西哥灣、南美洲巴西東部陸架、非洲西部海岸、歐洲挪威中部陸架、巴倫支海盆地、非洲東部海岸、亞洲印度東部陸架、大洋洲澳大利亞西北陸架、以及中國(guó)南海北部陸架（圖1），其中，墨西哥灣、巴西東部陸緣與非洲西部海岸，被稱為深水油氣勘探的“金三角”，這里集中了當(dāng)前世界上大約84%的深水油氣鉆探活動(dòng)，全球近10年來的巨型油氣發(fā)現(xiàn)大多位于上述熱門深水區(qū)［2］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界主要被動(dòng)陸緣深水區(qū)油氣探明總儲(chǔ)量約200×108m3［6］，其中，巴西東部陸架深水區(qū)約為68× 108m3［7］，美國(guó)的墨西哥灣深水區(qū)為30×108m3①M(fèi)MS(USMineralManagement Service).Deepwater Gulf ofMexico 2008:America′s Offshore Energy Future［R］.OCSReportMMS,2008.，墨西哥的墨西哥灣深水區(qū)為14×108m3②MMS(USMineral Management Service).Gulf ofMexico Oil and Gas Production Forecast:2009-2018［R］.OCSReportMMS,2009.，西非大陸邊緣深水區(qū)為14×108m3［8］，澳大利亞西北陸架深水區(qū)約為47×108m3［9］，挪威中部陸架深水區(qū)約5×108m3③EIA.Norway Country Analysis Brief,August［DB/OL］.2010.http://www.eia.doe.gov/，中國(guó)南海北部陸架約3.5×108m3［7，10］，孟加拉灣深水區(qū)約14×108m3［11］。

烴源巖在油氣成藏方面具有重要意義。胡朝元1982年提出“源控論”［13］，周興熙1997年概述了“源—蓋共控論”［14］，張功成2012年在大量統(tǒng)計(jì)和綜合分析國(guó)內(nèi)外數(shù)百個(gè)含油氣盆地成藏條件的基礎(chǔ)上提出了“源熱共控論”［15］，這些均突出了烴源灶的分布控制油氣田的分布。國(guó)外深水油氣勘探取得了許多突破性進(jìn)展，積累了大量的地質(zhì)資料及成功經(jīng)驗(yàn)，而我國(guó)的深水油氣勘探目前尚處于起步階段，為此，筆者對(duì)全球主要被動(dòng)陸緣深水盆地的構(gòu)造演化、沉積充填及烴源巖特征開展綜合分析，深入剖析烴源巖形成條件與構(gòu)造演化的關(guān)系，以期為開展南海油氣勘探開發(fā)以及到國(guó)外從事深水勘探相關(guān)工作提供參考。

圖1 世界被動(dòng)大陸邊緣重點(diǎn)深水盆地群分布（據(jù)文獻(xiàn)［3，5，6，12］修編）

2 被動(dòng)大陸邊緣構(gòu)造演化

2.1 全球板塊演化

被動(dòng)大陸邊緣的形成與受地幔柱活動(dòng)控制的泛大陸解體密切相關(guān)。地球上的不同板塊在晚古生代晚期匯聚在一起形成泛大陸，分布在北半球的部分稱為勞亞大陸，分布在南半球的部分稱為岡瓦納大陸［12,16］（圖2a）。 大規(guī)模地幔物質(zhì)的橫向運(yùn)動(dòng)引起巖漿噴發(fā)，形成地幔柱，持續(xù)的作用力使陸內(nèi)裂谷最終裂開形成洋殼［17］。

2.1.1 北大西洋的拉開

晚古生代晚期板塊拼合形成泛大陸，北美板塊—?dú)W亞板塊和非洲板塊西北部處于擠壓應(yīng)力狀態(tài)下，發(fā)育前陸盆地。地幔柱“卡姆普”（Camp）開始活動(dòng)時(shí)期較早，3億年前起分離作用的一些斷裂已經(jīng)發(fā)育［18］。晚三疊世末期（201Ma）發(fā)育在北美板塊—?dú)W洲板塊和非洲板塊西北部之處的地幔柱“卡姆普”強(qiáng)烈活動(dòng)［19］，在北美板塊東部和非洲板塊西北部之間發(fā)生了熔巖噴發(fā)，導(dǎo)致了泛大陸的第一次裂解，即岡瓦納大陸和勞亞大陸的分離（圖2a）。北美—?dú)W洲板塊與非洲—南美板塊分別向西北及東南方向分離，原始大西洋和墨西哥灣開始形成。北美板塊東南部—西非西北部地區(qū)處于北西—南東向伸展構(gòu)造體系，墨西哥灣、西非北段被動(dòng)大陸邊緣和北大西洋被動(dòng)大陸邊緣等區(qū)裂谷盆地群開始形成。中侏羅世之后北美板塊跟非洲板塊與南美板塊分離開來并向西北方向漂移，構(gòu)造演化進(jìn)入被動(dòng)大陸邊緣階段。

2.1.2 印度洋的形成

晚石炭世—早侏羅世，在東、西岡瓦納大陸結(jié)合部位（古縫合線）發(fā)育前裂谷期巨型卡魯（Karoo）陸內(nèi)裂谷盆地。早侏羅世晚期（183Ma）地幔柱“卡魯”強(qiáng)烈活動(dòng)［20］，東、西岡瓦納以此為節(jié)點(diǎn)陸續(xù)開始瓦解，印度洋開始形成，非洲東部大陸邊緣、印度西部大陸邊緣和南極洲西部大陸邊緣開始形成 （圖2b）。非洲板塊東南部、南極洲板塊西部、南美洲板塊南端之間的結(jié)合處首先開始裂開，西岡瓦納大陸東部的非洲板塊東部邊緣和東岡瓦納板塊之間以右行走滑裂谷作用為主，南印度洋開始打開（圖2b），海侵從南往北逐步擴(kuò)大。

晚侏羅世早期（161Ma）之后，東岡瓦納板塊開始沿著非洲板塊東部大陸邊緣和西岡瓦納大陸分離開來，東岡瓦納板塊開始向東南—近南方向漂移，北部印度洋也相繼打開，并逐漸從北往南海侵［21］。晚侏羅世末期—早白堊世早期，南極洲板塊和印度板塊以斜向裂谷作用方式繼續(xù)向東南方向分離，南、北印度洋開始貫通。

早白堊世中期東岡瓦納大陸和西岡瓦納大陸完全分離，進(jìn)入被動(dòng)大陸邊緣演化階段(圖2c)。晚白堊世末開始，印度板塊相對(duì)于非洲板塊向東北方向斜向分離、漂移（圖2d），逐漸形成東非被動(dòng)大陸邊緣盆地群，發(fā)育的時(shí)間北早(E2)南晚(N2)［22］。

從早漸新世（31Ma）起，隨著地幔柱“厄法”（Afar）的噴發(fā)與東非裂谷系的形成（圖2e），廣泛而比較強(qiáng)烈的火山作用發(fā)生。早漸新世在紅海地區(qū)形成初始裂谷，致使阿拉伯板塊與非洲板塊開始分離；晚漸新世—中新世主裂谷期，在早期紅海初始裂谷的基礎(chǔ)上形成一個(gè)巨型大陸裂谷，地塹和地壘強(qiáng)烈發(fā)育；上新世開始，阿拉伯板塊與非洲板塊差不多完全分離，紅海裂谷盆地內(nèi)發(fā)育北西向洋中脊，洋殼逐漸擴(kuò)張，這一時(shí)期，以地幔柱“厄法”為軸，與紅海共軛的東非裂谷和亞丁灣裂谷形成，裂谷系內(nèi)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈［19］。

晚石炭世到二疊紀(jì)甚至三疊紀(jì)，澳大利亞西北陸架區(qū)域上處于拉張環(huán)境，經(jīng)歷著克拉通坳陷盆地階段。三疊紀(jì)末期至侏羅紀(jì)早期（約213～196Ma），澳大利亞西北陸架開始了大陸裂解活動(dòng)［23］。白堊紀(jì)早期地幔柱“凱爾蓋朗”（Kerguelen）開始活躍，導(dǎo)致印度板塊開始從東岡瓦納大陸分離（圖2c），澳大利亞西北陸架拉開了被動(dòng)陸緣演化的序幕［24］；其后澳大利亞板塊又跟南極洲板塊發(fā)生裂解作用，至古近紀(jì)時(shí)進(jìn)入被動(dòng)陸緣演化階段（圖2c，2d）。澳大利亞板塊和南極洲板塊之間存在一個(gè)近東西向的大洋中脊（圖2c），在洋中脊的擴(kuò)張驅(qū)動(dòng)下澳大利亞板塊不斷向東北方向移動(dòng)，印度板塊、南極洲板塊和澳大利亞板塊之間的海域不斷擴(kuò)大，從而形成了印度洋的雛形［25］。

2.1.3 南大西洋的形成

圖2 全球三疊紀(jì)以來板塊重建與構(gòu)造演化（據(jù)文獻(xiàn)［12，18-25］修編）

北大西洋的擴(kuò)張是間歇性長(zhǎng)期存在的，比如挪威半島和格陵蘭島之間。北大西洋的裂開和海底擴(kuò)張始于中侏羅世，中侏羅世—白堊紀(jì)早期裂谷大規(guī)模發(fā)育；晚白堊世—古近紀(jì)出現(xiàn)了大規(guī)模的巖漿噴發(fā)，最終在始新世（53.4Ma）挪威和格陵蘭之間開始出現(xiàn)洋殼，挪威中部陸架和格陵蘭東部陸架進(jìn)入了大陸漂移階段，最終形成東北大西洋［26］。

南大西洋的開裂比北大西洋則要晚一些，晚侏羅世非洲大陸南端的威德爾海（Weddell）開始形成，隨后在非洲大陸最南端最先發(fā)生裂谷作用。早白堊世中期（131Ma）位于西岡瓦納大陸南部的地幔柱“特里斯坦”（Tristan）開始活動(dòng)，組成西岡瓦納大陸的南美板塊與非洲板塊開始裂解分離 （圖2c），南大西洋的裂開、海底擴(kuò)張和非洲與南美洲的分離南早北晚，裂谷作用逐漸向北擴(kuò)展（圖2d），南美板塊東部陸緣與非洲板塊西部陸緣裂谷盆地群在南大西洋由南向北發(fā)展。

2.2 被動(dòng)陸緣盆地構(gòu)造演化階段

被動(dòng)陸緣盆地的構(gòu)造演化可以分為前裂谷期、裂谷期和被動(dòng)大陸邊緣期三大階段（圖3），其中，裂谷期按時(shí)間早晚分為裂谷初期和裂谷晚期 （又稱為過渡期），被動(dòng)大陸邊緣期又稱為漂移期，包括被動(dòng)大陸邊緣早期和晚期。

前裂谷期多被某種類型的盆地占據(jù)，例如前陸盆地、克拉通盆地、克拉通坳陷盆地或前陸內(nèi)裂谷盆地，在這些盆地內(nèi)，通常河流、湖泊、冰川或者陸緣海相沉積物堆積在結(jié)晶基底之上。

裂谷初期，上升的地幔柱常常導(dǎo)致堿性玄武質(zhì)火山熔巖上升、擴(kuò)張和火山爆發(fā)，地塹式裂谷盆地發(fā)育，并以地塹邊緣形成的沖積扇和地塹軸向的河流—湖泊相沉積為特征。開闊海型被動(dòng)大陸邊緣，在裂谷底部湖盆滯留缺氧的環(huán)境中沉積了厚層的富含有機(jī)質(zhì)的泥頁巖，形成了區(qū)域上重要的優(yōu)質(zhì)富生油烴源巖。

裂谷晚期，板塊的持續(xù)拉張導(dǎo)致盆地不斷沉降，逐漸發(fā)生初次海侵，盆地被淹，隨時(shí)間的推移，海侵次數(shù)和規(guī)模越來越大、越來越常見，并且持續(xù)的時(shí)間也逐漸變長(zhǎng)。在局限環(huán)境中會(huì)發(fā)生周期性的海侵和蒸發(fā)曬干作用（干燥氣候條件下），形成厚度可達(dá)上千米的蒸發(fā)巖。這些鹽巖地層多為上覆地層提供了一個(gè)活動(dòng)的底層，并且在后來的埋藏過程中發(fā)生塑性變形，鹽巖層不僅影響著盆地地層的發(fā)育和圈閉的形成，也影響到海底的地貌結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步影響到沉積物的分布模式。邊緣海型被動(dòng)大陸邊緣，裂谷期處于跟外海溝通良好的開闊環(huán)境中，經(jīng)受海侵作用顯著，在陸源河流和波浪的聯(lián)合控制下發(fā)育河控—浪控三角洲砂巖和泥巖、炭質(zhì)泥頁巖和煤系地層，形成區(qū)域上重要的優(yōu)質(zhì)富生氣烴源巖。

從裂谷期到被動(dòng)大陸邊緣期的標(biāo)志是，沉積環(huán)境由淺海碳酸鹽沉積相逐漸變化到完全開放的廣海相，并伴隨有硅質(zhì)碎屑沉積物從盆地邊緣崩落及向盆地方向移動(dòng)。被動(dòng)大陸邊緣階段，裂谷盆地接受多次持續(xù)性海侵作用，堆積了厚層的從淺海相到深海相的沉積層序。被動(dòng)大陸邊緣階段層序的發(fā)育，從洋殼新生開始，標(biāo)志著海底擴(kuò)張與大陸漂移的開始。

隨著沉積楔從海岸向外不斷建造，下伏地層（鹽巖或泥巖）活動(dòng)的差異產(chǎn)生了薄皮重力構(gòu)造，并導(dǎo)致了沉積充填物沿著鏟式斷層和再次活動(dòng)的裂谷構(gòu)造向盆地方向運(yùn)動(dòng)。差異載荷也可能導(dǎo)致鹽巖向盆地方向運(yùn)動(dòng)，并可能伴隨有上覆沉積層順斜坡向下成排移動(dòng)。泥巖活動(dòng)類似于鹽巖，也可發(fā)生塑性變形并且觸發(fā)薄皮拉張構(gòu)造。鹽巖或泥巖底劈的持續(xù)活動(dòng)，影響了整個(gè)被動(dòng)大陸邊緣階段的構(gòu)造發(fā)育和沉積模式。

3 開闊海型被動(dòng)陸緣盆地裂谷階段的富生油湖相烴源巖

開闊海型被動(dòng)大陸邊緣盆地裂谷階段常發(fā)育局限湖盆，厚層泥頁巖是主力烴源巖（圖3，南大西洋兩岸盆地群）。裂谷初期，上升的地幔柱常常導(dǎo)致堿性玄武質(zhì)火山熔巖上升、擴(kuò)張和火山爆發(fā)，張性斷層活躍導(dǎo)致封閉式、地塹式裂谷盆地發(fā)育；此階段陸源碎屑供給充足，在局限環(huán)境下的裂谷盆地內(nèi)發(fā)育河流—湖泊相沉積，在缺氧滯留的環(huán)境下往往沉積富含有機(jī)質(zhì)的泥頁巖，它們構(gòu)成了重要的區(qū)域性烴源巖。

該類含油氣盆地富油（圖3），主要分布在南大西洋兩岸被動(dòng)大陸邊緣盆地群深水區(qū)。南美洲巴西東部大陸邊緣盆地群（圖1，盆地編號(hào)A1—A7），代表盆地為桑托斯盆地和坎波斯盆地。西非大陸邊緣盆地群（圖1，盆地編號(hào)A9—A16），從北向南分為三段，北段主要包括阿尤恩—塔爾法亞盆地與塞內(nèi)加爾盆地，中南段主要包括加蓬盆地、下剛果盆地、寬扎盆地以及西南非海岸盆地。由圖3可見，裂谷初期的湖相泥頁巖，往往發(fā)育在區(qū)域性膏鹽巖層之下且埋藏較深。近年獲得了跟這套烴源巖相關(guān)的若干重大油氣發(fā)現(xiàn)，例如，2006年在巴西桑托斯盆地深水區(qū)“鹽下深層”發(fā)現(xiàn)了圖皮（Tupi）巨型油田，2008年又發(fā)現(xiàn)

了亞拉（Iara）油田，估計(jì)石油儲(chǔ)量為25.03億桶，油層位于海平面6000m以下，水深2200m［14］，深水區(qū)“鹽下深層”成為近年油氣勘探的重要新領(lǐng)域之一。

圖3 世界被動(dòng)大陸邊緣重點(diǎn)盆地構(gòu)造演化和烴源巖分布綜合柱狀圖（據(jù)文獻(xiàn)［3-5，21，23，27-28］修編）

3.1 烴源特征

在西非被動(dòng)大陸邊緣深水區(qū)，油源對(duì)比分析表明，下白堊統(tǒng)湖相泥頁巖是下剛果盆地、加蓬盆地鹽下油氣發(fā)現(xiàn)的主力烴源巖［5］。例如，加蓬盆地下白堊統(tǒng)梅拉尼婭組（Melania Fm.）湖相頁巖，總有機(jī)碳含量（TOC）平均為6.1%，干酪根類型為Ⅰ型、Ⅱ1型［29-30］，形成于咸水—超咸水湖盆環(huán)境（圖3，表1）。

表1 南大西洋大陸邊緣早白堊世裂谷盆地群湖相烴源巖特征(據(jù)文獻(xiàn)［5，29-34］數(shù)據(jù)匯編)

在巴西東部大陸邊緣深水區(qū)，坎波斯盆地主力烴源巖為下白堊統(tǒng)拉戈阿法組（Lagoa Feia Fm.）湖相黑色頁巖，厚達(dá)100~300m，TOC一般為2%~6%，最高達(dá)9%，氫指數(shù)最高達(dá)900mg/g，干酪根類型為Ⅰ型，該套烴源巖于始新世進(jìn)入生油窗，至今仍處于生油窗之內(nèi)；桑托斯盆地主力烴源巖為下白堊統(tǒng)瓜拉蒂巴組（Guaratiba Fm.）湖相黑色泥頁巖，TOC約為5%，干酪根類型Ⅰ、Ⅱ型，主要為Ⅱ型，具有一定生油潛力［31-32］（圖3，表1）。

3.2 烴源成因

圖4 南大西洋早白堊世古地理重建（據(jù)文獻(xiàn)［5］修改）

南大西洋被動(dòng)陸緣盆地群構(gòu)造—沉積演化經(jīng)歷了前裂谷期、裂谷期和被動(dòng)陸緣期三大階段［27］。前裂谷期在前寒武系結(jié)晶基底之上發(fā)育克拉通內(nèi)盆地。裂谷作用開始于早白堊世早期，伴隨堿性玄武質(zhì)火山熔巖上升、擴(kuò)張和火山爆發(fā)，該時(shí)期南大西洋發(fā)育三大斷裂系統(tǒng)：北部的阿森松（Ascension）斷裂系統(tǒng)（編號(hào)F1），中部的里約格蘭德（Rio Grande）斷裂系統(tǒng)（編號(hào)F2），南部的厄加勒斯—?？颂m（Agulhas-Falkland）斷裂系統(tǒng)（編號(hào)F3）（圖4）。隨著南大西洋繼續(xù)加寬、加深，北非與歐洲大陸之間的東地中海則表現(xiàn)為逐漸閉合，這種“閉合”造成大西洋溫水流體系與印度洋—太平洋冷水流體系的隔離。這一時(shí)期，非洲和南美洲板塊之間發(fā)育一個(gè)巨型古湖泊，南部鯨海嶺（WalvisRidge）和里約格蘭德脊（RioGrande Ridge）火山巖成為一個(gè)火山島弧，隔斷了中北段的巨型湖盆與南段的局限性海盆（圖4），使古湖泊形成了相對(duì)閉塞的湖相環(huán)境［5］。由于鯨海嶺和里約格蘭德脊不穩(wěn)定地開合，海水間歇性入侵，為中段閉塞湖盆提供了高鹽度海水，加上地處熱帶，蒸發(fā)量大，在阿普特期沉積了對(duì)油氣勘探極為重要的巨厚且區(qū)域性分布的蒸發(fā)巖層序［27］。在南美與西非,早期裂谷形成了3種類型的沉積環(huán)境：南段，鯨海嶺和里約格蘭德脊火山巖帶以南，為局限海環(huán)境；中段，為受海水入侵形成的高鹽度湖相環(huán)境；北段，為未受海水影響的淡水湖泊沉積環(huán)境［33］（圖4）。 受白堊紀(jì)全球缺氧事件的影響，巨型古湖盆內(nèi)發(fā)育沖積扇、河流—湖泊相和深湖相沉積，深湖相泥巖富含有機(jī)質(zhì)且分布廣泛，成為南大西洋被動(dòng)陸緣深水盆地內(nèi)鹽下最主要的一套優(yōu)質(zhì)烴源巖（黑色頁巖）。中、南段盆地在被動(dòng)大陸邊緣階段發(fā)育較穩(wěn)定的海相碳酸鹽巖沉積。漸新世，隨著斷裂作用的不斷增強(qiáng)，一系列鏟狀斷層和鹽構(gòu)造發(fā)育，中新世沉積了一套海相的碎屑巖和濁積巖［34］（圖3）。

4 邊緣海型被動(dòng)大陸邊緣盆地裂谷階段的富生氣海陸過渡相烴源巖

邊緣海型被動(dòng)大陸邊緣盆地裂谷階段形成地塹式裂谷盆地，同時(shí)開始遭受海侵的影響而處于半封閉—開放狀態(tài)，盆地內(nèi)發(fā)育一系列多期次疊加的三角洲，形成砂巖、泥頁巖、炭質(zhì)泥巖和煤系沉積建造，其中海陸過渡相炭質(zhì)泥頁巖、煤系及海相泥巖為主力烴源巖，天然氣的分布主要受控于海陸過渡相泥頁巖和煤系。澳大利亞西北陸架和中國(guó)南海北部大陸邊緣是重要代表。

澳大利亞西北陸架區(qū)域上包括四個(gè)盆地，總面積約120×104km2，自西南到東北依次為北卡那封盆地、柔布克盆地、布勞斯盆地和波拿巴盆地（圖5）。該區(qū)裂谷階段三角洲沉積建造中有一系列重大油氣發(fā)現(xiàn)，例如，2000年在北卡那封盆地發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)斯（Jansz）氣田，水深1321m，天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量5663.4×108m3。

圖5 澳大利亞西北陸架三疊紀(jì)—中侏羅世三角洲體系及主要油氣田分布（據(jù)文獻(xiàn)［24］、④修編）

4.1 烴源特征

澳大利亞西北陸架深水區(qū)主力烴源巖為中生界海陸過渡相炭質(zhì)泥頁巖、煤系及海相泥巖，Ⅱ2、Ⅲ型干酪根，以生氣為主［23］。

三疊系烴源巖發(fā)育于從北卡那封盆地到布勞斯盆地的廣大區(qū)域，北卡那封盆地洛克組（Locker Fm.）海相頁巖—明格魯組（Mungaroo Fm.）三角洲相泥巖（圖3），主要分布在盆地的西部和南部，厚度大于10km，Ⅱ2、Ⅲ型干酪根，TOC含量為0.5%～1.5%， HI約30~303mg/g，S1+S2為3～10mg/g，具有傾向于生氣的潛力，從北卡那封盆地到布勞斯盆地，其生氣能力漸弱。

中—下侏羅統(tǒng)烴源巖主要發(fā)育在波拿巴盆地和布勞斯盆地，為海陸過渡相炭質(zhì)泥巖、煤系以及海相泥巖，Ⅲ型干酪根，TOC含量為1.0%～3.5%，HI約30～350mg/g，S1+S2為1～8mg/g，以生氣為主。在不同盆地生烴潛力有差異：北卡那封盆地阿瑟爾組（Athol Fm.）和穆拉特組（Murat Fm.）以生氣為主；布勞斯盆地普洛弗組（Plover Fm.）主要分布于盆地中部，以生氣和凝析油為主；波拿巴盆地普洛弗組在深水區(qū)廣泛分布，具有生油潛力［23］。

4.2 烴源成因

澳大利亞西北陸架中生代發(fā)育多期、多個(gè)大型浪控三角洲，北卡那封盆地的沉積建造受控于晚三疊世明格魯（Mungaroo）三角洲—早-中侏羅世勒讓德（Legendre）三角洲體系，布勞斯盆地和波拿巴盆地的沉積建造分別受控于早-中侏羅世布勞斯（Browse）三角洲和普洛弗（Plover）三角洲［35］（圖5）。

受到持續(xù)性海侵、海退的影響，海陸過渡相炭質(zhì)泥頁巖與煤系發(fā)育，形成盆地重要的富生氣源巖。三角洲前緣富集有機(jī)質(zhì)，三角洲頂部由于頻繁海侵導(dǎo)致煤層的存在，從而大幅增強(qiáng)了生油潛力，烴源巖的富集具有局部性和層序的疊加重復(fù)性［24］。三角洲體系形成了本區(qū)重要的烴源巖和儲(chǔ)集層［36］，它們?yōu)楦簧鷼獾呐璧氐於宋镔|(zhì)基礎(chǔ)：在波拿巴盆地，普洛弗大型三角洲控制著盆地約70%的油氣儲(chǔ)量，有大東方（Sunrise Troubadour）巨型氣田等多個(gè)重大發(fā)現(xiàn)；在布勞斯盆地，布勞斯大型三角洲控制著盆地絕大部分的天然氣，約占盆地油氣總儲(chǔ)量的60%，巨型氣田有托羅薩（Torosa）氣田與布雷克諾克（Brecknock）氣田等；在北卡那封盆地，明格魯—勒讓德三角洲控制盆地100%的油氣儲(chǔ)量，巨型油氣田如簡(jiǎn)斯氣田、斯卡伯勒（Scarborough）氣田等（圖5）。

5 被動(dòng)大陸邊緣階段的海相烴源巖

被動(dòng)大陸邊緣盆地群，無論是邊緣海型（如墨西哥灣盆地）還是開闊海型（如尼日爾三角洲盆地），在被動(dòng)大陸邊緣階段均發(fā)生持續(xù)性海侵，在高水位體系域缺氧環(huán)境下發(fā)育的富有機(jī)質(zhì)海相泥頁巖成為盆地重要的烴源巖。

5.1 墨西哥灣盆地

5.1.1 烴源特征

近年的研究顯示，墨西哥灣含油氣盆地發(fā)育三套烴源巖：（1）中—上侏羅統(tǒng)的波西爾組（Bossier Fm.）海相泥灰?guī)r、斯馬科弗組（Smackover Fm.）海相碳酸鹽巖、諾夫利特組（Norphlet Fm.）海相泥灰?guī)r［37］，TOC含量1%～2%，干酪根類型為Ⅰ、Ⅱ型，它們?yōu)槟鞲鐬撑璧乇辈刻峁┝?8%的儲(chǔ)量，為盆地南部提供了超過80%的儲(chǔ)量；（2）白堊系海相頁巖，TOC含量大于1%，Ⅰ、Ⅱ型干酪根［38］；（3）古近系威爾科克斯組（Wilcox Fm.）海相三角洲細(xì)粒碎屑巖，TOC含量為1.5%～2.7%，干酪根類型為Ⅱ、Ⅲ型［3，39-41］。

5.1.2 烴源成因

中侏羅世，墨西哥灣與古特提斯洋之間的對(duì)流被限制，墨西哥灣處于半封閉海狀態(tài)，沉積了厚逾數(shù)千米的蘆安（Louann）鹽層［3］。墨西哥灣深部的磁異常證實(shí)海底擴(kuò)張開始于晚侏羅世（150～152Ma），結(jié)束于早白堊世（140Ma）。晚侏羅世，被動(dòng)大陸邊緣發(fā)育的早期，佛羅里達(dá)—尤卡坦小地塊發(fā)生旋轉(zhuǎn)，海水進(jìn)入墨西哥灣北部地區(qū)，但與大西洋之間溝通有限，處于局限海環(huán)境①［38］；墨西哥灣南部地區(qū)，拉張作用導(dǎo)致其與大西洋之間有水域相通，并一直延續(xù)到早白堊世，該階段沉積了厚層的從淺海相到深海相的沉積層序。晚侏羅世墨西哥灣盆地的沉積相受控于海侵，碳酸鹽巖斜坡被淹沒，之后沉積了波西爾組（Bossier Fm.）海相頁巖，晚期沉積了海相黑色頁巖，在路易斯安那州北部和密西西比州西南部厚達(dá)1200m［38］。

5.2 尼日爾三角洲盆地

5.2.1 烴源特征

尼日爾三角洲盆地總面積為30×104km2，其中陸地面積約為8×104km2，海域面積為22×104km2，是西非深水區(qū)勘探的重點(diǎn)區(qū)域［42］。 古近系阿卡塔組（Akata Fm.）海相頁巖和阿格巴達(dá)組（Agbada Fm.）底部海相頁巖是盆地主要的烴源巖［43］，TOC含量為0.1%～50%（煤），平均為1.68%；原油生物標(biāo)志化合物研究表明，油氣主要來自底部的海相腐泥型烴源巖［44］。

5.2.2 烴源成因

尼日爾三角洲盆地被動(dòng)大陸邊緣期 （始于早白堊世末期）開始海侵，發(fā)育多期海相三角洲，尼日爾三角洲主體形成于始新世，海退則導(dǎo)致尼日爾三角洲向南進(jìn)積［42］。尼日爾三角洲盆地主體為一套海退式碎屑沉積層序，為由三個(gè)不同時(shí)期的單元組成的向上變粗的海退層序。三角洲體系內(nèi)沉積了厚層且分布廣泛的海相泥頁巖，這為油氣富集奠定了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。

從甾烷分布圖（圖6）看，綠色區(qū)域?yàn)闊N源巖樣品的C29甾烷相對(duì)含量大于50%的樣品區(qū)，基本以陸源有機(jī)質(zhì)為主，代表了沉積期最靠近三角洲水系的地區(qū)；藍(lán)色區(qū)域烴源巖樣品的C29甾烷相對(duì)含量小于或等于40%，表明該區(qū)烴源巖受陸源有機(jī)質(zhì)的影響很小，主要代表受海洋影響較大的區(qū)域性優(yōu)質(zhì)烴源巖的分布區(qū)［44］。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，主要的巨型、大型油田以及75%的儲(chǔ)量分布在海洋源烴源巖分布的區(qū)域內(nèi)，這表明優(yōu)質(zhì)海相烴源巖的展布是控制油氣富集的重要因素，本區(qū)的主力烴源巖為海洋源烴源巖。

圖6 尼日爾三角洲盆地不同時(shí)期古海岸線位置和烴源巖C29甾烷相對(duì)豐度及油氣田分布（據(jù)文獻(xiàn)［44］修編）

6 結(jié)語

開闊海型被動(dòng)大陸邊緣盆地裂谷期形成地塹式古湖泊，在缺氧閉塞環(huán)境下發(fā)育的湖相泥頁巖是重要的烴源巖。邊緣海型被動(dòng)大陸邊緣盆地裂谷期形成壘塹相間的斷陷，沉積受到多期海侵的影響，在河流—波浪的雙重控制下發(fā)育的海陸過渡相炭質(zhì)泥頁巖和煤系為區(qū)域性主力烴源巖。在盆地的被動(dòng)大陸邊緣期，海侵的影響進(jìn)一步擴(kuò)大，在高水位體系域缺氧環(huán)境下發(fā)育的富有機(jī)質(zhì)海相泥頁巖為區(qū)域性主力烴源巖。

理想狀態(tài)下，被動(dòng)大陸邊緣盆地從下往上依次發(fā)育裂谷早期湖相泥頁巖、裂谷晚期海陸過渡相炭質(zhì)泥巖與煤系、以及被動(dòng)大陸邊緣期海相泥頁巖這三大套空間上疊置的有效主力源巖，但由于各個(gè)盆地的構(gòu)造演化又受到其他因素的影響，盆地中往往只發(fā)育上述三大套主力烴源巖中的一套或兩套，或者隨著盆地的構(gòu)造演化，上述主力烴源巖可能發(fā)育在盆地的不同位置。

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編輯：董 庸

Tectonic Evolution and Controls on Source Rock Development in G lobal Deep-water Area at Passive Continental M argin

Feng Yangwei,Zhang Gongcheng

Deep-water hydrocarbon in passive continental margins is one of the hot and bright spots of global petroleum exploration.There are two types of passive continental margins,i.e.open sea,and marginal sea.The tectonic evolution of passive continentalmargin had experienced pre-rift stage,syn-rift stage and passive continental margin stage.Based on the current situation of exp loration and exploitation,and the latest oil and gas fields database of petroliferous basins in global deep-water area at passive continentalmargin,the geneticmodels of source rocks in two types of passive continentalmargins,and the different tectonic evolution stages were summarized.A t open passive continental margin,large scale restricted lakes developed in deep-w ater area during syn-rift stage,oil-productive lacustrine black argillutite deposited regionally,being the major source rocks.At passive continental margins of marginal sea,larger scale river/wave dom inated deltas developed in deep-water area during syn-rift stage,themajor source rocks w ere transitional facies of argillutite and coal strata,controlling the gas distribution.During passive continental margin stage,continuous transgression happened in basins at passive continental margins,organic-rich marine argillutite deposited in anaerobic environmentunder high-water level system,form ingmajor source rocks.

Passive continentalmargin；Basin type；Tectonic evolution；Deep-water area；Source rock

TE122.1

：A

10.3969/j.issn.1672-9854.2017.01.002

1672-9854(2017)-01-0014-11

2015-01-13；改回日期：2016-04-01

本文受中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局油氣基礎(chǔ)性公益性地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“銀額盆地及周緣油氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查”（編號(hào)：121201011000150012）和國(guó)家自然科學(xué)基金“巖漿熱侵位對(duì)煤變質(zhì)型石墨富集成礦的控制——以西秦嶺鳳縣隱晶質(zhì)石墨礦為例”（編號(hào)：41502081）聯(lián)合資助

馮楊偉：1987年生，博士，助理研究員，研究方向?yàn)槌练e學(xué)與海洋油氣勘探。通訊地址：710054陜西省西安市碑林區(qū)友誼東路438號(hào)；E-mail:2005130009@163.com

Feng Yangwei：DSc.,Research Assistant.Add:Xi′an Center of Geological Survey,CGS,438 Youyi Dong Rd.,Xi′an, Shaanxi,710054,China