尼日爾三角洲里奧-德雷盆地泥底辟變形與形成演化特征

余一欣，王濤，陳占坤，蘇玉山，張紀(jì)新，吳世祥

尼日爾三角洲里奧-德雷盆地泥底辟變形與形成演化特征

余一欣1，2，王濤1，2，陳占坤3，蘇玉山3，張紀(jì)新1，2，吳世祥3

［1.中國(guó)石油大學(xué)（北京） 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249； 2.中國(guó)石油大學(xué)（北京） 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249； 3.中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083］

尼日爾三角洲東北部的里奧-德雷盆地發(fā)育多條阿卡塔組泥底辟構(gòu)造帶，對(duì)油氣成藏產(chǎn)生了重要影響。根據(jù)泥巖隆升幅度及其與周圍地層的接觸關(guān)系，可將泥底辟劃分為復(fù)雜形態(tài)刺穿型和簡(jiǎn)單形態(tài)隱伏型兩類。平面上，泥底辟主要呈近SN向的條帶狀和圓點(diǎn)狀展布，并影響上覆地層的發(fā)育，形成3類正斷層。泥底辟主要經(jīng)歷了中漸新世之前的初始沉積-微弱活動(dòng)期、晚漸新世—中新世的強(qiáng)烈隆升活動(dòng)期以及上新世至今的微弱活動(dòng)-整體埋藏期等3個(gè)形成演化階段。泥底辟的發(fā)育除受到重力滑動(dòng)作用及上覆地層的差異負(fù)載作用影響外，還受到盆地東南部大西洋轉(zhuǎn)換斷層及泥下基底斷裂的影響。對(duì)里奧-德雷盆地泥底辟構(gòu)造發(fā)育特征的研究，有助于分析泥底辟對(duì)圈閉、儲(chǔ)層發(fā)育以及油氣運(yùn)移的影響。

阿卡塔組；泥底辟；斷層；里奧-德雷盆地；尼日爾三角洲

尼日爾三角洲位于西非大陸邊緣，處于洋殼與陸殼接合部位、泛非斷裂與中非轉(zhuǎn)換斷層的三聯(lián)點(diǎn)，是一個(gè)在被動(dòng)陸緣裂谷之上疊加的新生界三角洲沉積盆地，也是世界上最大的海退型三角洲，油氣資源極為豐富［1-4］。尼日爾三角洲的形成和演化始于早白堊世晚期的阿爾比期，主要經(jīng)歷了早白堊世—晚白堊世桑頓期（可能延伸至晚侏羅世）的裂谷期和晚白堊世康潘期以來(lái)的漂移期兩個(gè)階段［5］。目前在尼日爾三角洲盆地內(nèi)發(fā)現(xiàn)了752個(gè)油氣田，可采儲(chǔ)量超過(guò)1 000×108bbl油當(dāng)量［6］，勘探潛力較大。

里奧-德雷盆地（Rio Del Rey盆地，下文簡(jiǎn)稱RDR盆地）位于尼日爾三角洲的東北部，嚴(yán)格來(lái)講應(yīng)是尼日爾三角洲盆地的一個(gè)次盆［4，7］，是尼日爾三角洲盆地位于喀麥隆境內(nèi)的一部分，水深0 ～ 60 m，面積約2 500 km2（圖1）。RDR盆地的構(gòu)造演化及地層發(fā)育特征與尼日爾三角洲盆地基本一致，是古新世至現(xiàn)今以來(lái)一直持續(xù)發(fā)育的新生代三角洲盆地，自下而上發(fā)育阿卡塔（Akata）組泥巖、阿格巴達(dá)組（Agabada）組砂泥巖和貝寧（Benin）組砂巖。這些地層均為穿時(shí)地層單元，發(fā)育時(shí)代為古新世至今［7-8］。尼日爾三角洲盆地最顯著的構(gòu)造變形特征就是受阿卡塔組泥巖塑性流動(dòng)影響，形成了豐富的重力滑動(dòng)構(gòu)造和泥底辟構(gòu)造，并具有明顯的構(gòu)造分帶性，對(duì)沉積體系的發(fā)育和油氣聚集成藏也產(chǎn)生了重要影響［1-4，9-14］。但目前有關(guān)RDR盆地泥底辟發(fā)育特征的研究文獻(xiàn)較少，前人僅依據(jù)地震資料簡(jiǎn)單分析了該地區(qū)的泥底辟構(gòu)造類型和構(gòu)造分區(qū)特征，探討了泥底辟構(gòu)造相關(guān)的圈閉發(fā)育模式［7，15］。本文主要是在前人研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)最新三維地震資料進(jìn)行精細(xì)解釋和編圖，分析RDR盆地泥底辟及相關(guān)斷層發(fā)育特征，探討泥底辟形成和演化的過(guò)程及其主要控制因素，以期為圈閉評(píng)價(jià)和油氣成藏分析提供科學(xué)依據(jù)。

圖1 尼日爾三角洲RDR盆地區(qū)域地質(zhì)特征

a. 尼日爾三角洲盆地位置；b. RDR盆地構(gòu)造區(qū)帶劃分

1　泥底辟發(fā)育特征

地震資料清楚地表明RDR盆地阿卡塔組泥巖層發(fā)生了明顯的塑性流動(dòng)，并形成多個(gè)形態(tài)各異的泥底辟構(gòu)造帶。本文主要根據(jù)泥巖層隆升幅度及與周圍地層的接觸關(guān)系，將泥底辟劃分為刺穿型和隱伏型兩類（圖2）。刺穿型泥底辟隆升幅度高，并分割了上覆的阿格巴達(dá)組和貝寧組。與刺穿型泥底辟相鄰的上覆周緣地層則發(fā)生掀斜，并表現(xiàn)出明顯的不協(xié)調(diào)變形特征（圖3）。另外，刺穿型泥底辟頂部多呈不規(guī)則形態(tài)，局部地區(qū)發(fā)生塌陷而形成小洼陷，同時(shí)還發(fā)育多條規(guī)模較小的正斷層（圖3）。隱伏型泥底辟構(gòu)造多表現(xiàn)為簡(jiǎn)單的枕狀形態(tài)，泥巖隆升幅度小，而且未刺穿上覆地層，兩者表現(xiàn)出協(xié)調(diào)變形特征（圖2）。

受阿卡塔組泥巖層塑性流動(dòng)變形影響，被泥巖層分割的上覆地層和下伏地層的變形特征存在明顯差異。泥下地層的地震反射質(zhì)量相對(duì)較差，但總體以正斷層和輕微的隆凹形態(tài)為主。泥上地層則受泥底辟變形影響明顯，在泥底辟構(gòu)造之間發(fā)育微盆（minibasin）和龜背構(gòu)造（圖2，圖3）。除泥底辟頂部斷層外，大部分?jǐn)鄬佣荚谀鄮r層頂部發(fā)生滑脫。整體來(lái)看，RDR盆地的構(gòu)造變形具有分帶特征，從NE至SW方向，依次發(fā)育伸展滑脫構(gòu)造帶、刺穿泥底辟構(gòu)造帶和逆沖構(gòu)造帶（圖2）。

圖2 RDR盆地NW-SW向地質(zhì)剖面（剖面位置見圖1b）

圖3 RDR盆地刺穿型泥底辟發(fā)育特征（泥底辟編號(hào)位置見圖4）

a. ②號(hào)泥底辟剖面特征；b. ④，⑤和⑥號(hào)泥底辟剖面特征

圖4 RDR盆地刺穿型泥底辟構(gòu)造帶和主要斷裂分布（刺穿泥底辟分布據(jù)文獻(xiàn)［8，14］修改）

E.伸展；C.擠壓

表1　RDR盆地刺穿型泥底辟構(gòu)造帶基本特征

2　相關(guān)斷層發(fā)育特征

受阿卡塔組泥巖流動(dòng)及變形影響，RDR盆地發(fā)育不同類型及活動(dòng)期次的斷層，其中以正斷層為主。根據(jù)正斷層活動(dòng)特征及其切割層位，可以劃分出3類正斷層（圖4）。Ⅰ類正斷層是長(zhǎng)期活動(dòng)斷層，幾乎斷開了阿卡塔組泥巖之上的所有地層，向下在泥巖層頂面發(fā)生滑脫，如圖2伸展滑脫構(gòu)造帶內(nèi)的大型斷層。該類斷層的形成主要與斜坡背景下的重力滑動(dòng)作用有關(guān)，所以呈近EW向展布，向南傾斜，平面延伸較長(zhǎng)，在全區(qū)幾乎都有發(fā)育（圖4中的紅色斷層）。Ⅱ類正斷層開始活動(dòng)時(shí)間比I類斷層晚，多發(fā)育在Ⅰ類正斷層上盤，以北傾為主，主要分布于盆地北部地區(qū)，少量分布在泥底辟周緣（圖4中的綠色斷層）。Ⅲ類正斷層主要發(fā)育在泥底辟構(gòu)造的周緣部位，呈放射狀展布，規(guī)模較小，其形成主要與底辟作用有關(guān)，活動(dòng)時(shí)期較晚（圖4中的藍(lán)色斷層）。

逆斷層主要發(fā)育在RDR盆地東南部的逆沖構(gòu)造帶內(nèi)，形成多排近于平行的逆沖斷裂帶（圖4）。逆斷層平面延伸距離較短，向NW方向傾斜，斷距較小，底部多發(fā)育隱伏型泥枕構(gòu)造，其形成與基底傾斜及泥巖的塑性流動(dòng)有關(guān)（圖2）。

3　泥底辟發(fā)育過(guò)程及主控因素

借鑒鹽構(gòu)造平衡剖面復(fù)原方法［16-17］，同時(shí)結(jié)合RDR盆地泥底辟周緣地層的沉積形式及厚度變化特征，將RDR盆地泥底辟構(gòu)造形成演化過(guò)程劃分為初始沉積-微弱活動(dòng)期、強(qiáng)烈隆升活動(dòng)期和微弱活動(dòng)-整體埋藏期等3個(gè)階段。在阿卡塔組泥巖沉積時(shí)，受基底斜坡影響，斜坡上傾方向泥巖層厚度較下傾方向?yàn)楸。▓D5a）。中漸新世之前，受重力作用和較薄上覆層的差異負(fù)載作用影響，泥巖開始向下傾方向（大西洋方向）發(fā)生輕微的塑性流動(dòng)，在盆地北部沿泥巖層頂面開始形成少量滑脫斷層（Ⅰ類斷層），泥底辟之間的微盆也隨之開始發(fā)育。晚漸新世—中新世是泥巖塑性流動(dòng)和泥底辟?gòu)?qiáng)烈活動(dòng)期（圖5b），斜坡上傾方向區(qū)同沉積滑脫斷層更加發(fā)育，同時(shí)造成上、下盤重力差異，誘發(fā)下盤泥巖層觸發(fā)底辟上拱作用，并導(dǎo)致下盤局部地區(qū)泥巖增厚。斜坡中部發(fā)育復(fù)活泥底辟，頂部發(fā)育多條斷層（Ⅲ類斷層），形成小型地塹。下傾方向區(qū)的被動(dòng)泥底辟隆升速率較快，接近出露海底，并分割了兩側(cè)的沉積體系（圖5b）。上新世至今，泥底辟僅發(fā)生了比較輕微的隆升，整體進(jìn)入埋藏階段。泥巖的流動(dòng)在同沉積斷層下盤形成小型的三角形泥滾構(gòu)造，局部地區(qū)還發(fā)育焊接構(gòu)造和龜背構(gòu)造。泥底辟頂部形成一些新的小型正斷層（Ⅲ類斷層），上覆地層也發(fā)生了微弱的褶皺變形。前緣的被動(dòng)泥底辟由于其隆升速率小于上覆地層的沉積速率，從而被上覆地層埋藏，未能分割沉積體系（圖5c）。

圖5 RDR盆地泥底辟形成演化示意圖

a.阿卡塔組泥巖沉積期；b.晚漸新世-中新世泥底辟?gòu)?qiáng)烈活動(dòng)期；c.上新世至今微弱活動(dòng)-整體埋藏期

根據(jù)RDR盆地規(guī)模較大的刺穿型泥底辟構(gòu)造帶平面展布特征（圖4），可以推測(cè)該地區(qū)泥底辟的發(fā)育除受到大陸斜坡背景下常見的重力滑動(dòng)作用以及上覆地層的差異負(fù)載作用影響外，應(yīng)該還受到了其他因素的影響。如果僅僅是受這兩類構(gòu)造作用的控制，泥底辟構(gòu)造帶的展布方向應(yīng)該與海岸線近于平行，如位于尼日爾三角洲盆地南部的下剛果盆地和寬扎盆地的鹽底辟構(gòu)造帶的展布就表現(xiàn)出此類特征［18-19］。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景分析，在RDR盆地的東南部有一條NE走向的大西洋轉(zhuǎn)換斷層延伸進(jìn)入該盆地（圖1，圖4），該轉(zhuǎn)換斷層的存在可能對(duì)泥底辟構(gòu)造帶的發(fā)育產(chǎn)生了重要影響。從平面分布來(lái)看，RDR盆地的刺穿型泥底辟構(gòu)造帶都局限發(fā)育于該轉(zhuǎn)換斷層的西北部（圖4），這與渤海灣盆地萊州灣凹陷KL11-2鹽底辟構(gòu)造帶的發(fā)育及其展布特征相似［20］。這條NE向大西洋轉(zhuǎn)換斷層的右行走滑運(yùn)動(dòng)在斷裂帶附近地區(qū)可能形成近EW向的擠壓應(yīng)力場(chǎng)（圖4），從而有利于泥巖上拱，形成近SN向展布的泥底辟構(gòu)造帶。另外，RDR盆地泥底辟的發(fā)育位置還可能與泥下地層內(nèi)的基底斷裂存在一定關(guān)系（圖2）。基底斷裂活動(dòng)一般可在上覆地層中形成弱勢(shì)區(qū)，從而有利于鹽巖和泥巖等塑性地層侵入，進(jìn)而形成各類鹽（泥）底辟構(gòu)造［21-22］。反過(guò)來(lái)，該規(guī)律對(duì)地震反射質(zhì)量較差的泥巖下伏地層的構(gòu)造解釋也應(yīng)該有一定的指示意義。因此推斷，RDR盆地泥底辟構(gòu)造的發(fā)育是在大陸斜坡背景下，大西洋轉(zhuǎn)換斷層和泥下地層內(nèi)基底斷裂共同影響的結(jié)果。

目前的勘探成果顯示，RDR盆地的油氣田主要聚集在盆地中部泥底辟構(gòu)造帶周緣地區(qū)，這也表明泥底辟構(gòu)造對(duì)油氣聚集成藏有著重要影響。受泥底辟構(gòu)造及其頂部斷層發(fā)育的影響，主要儲(chǔ)層阿格巴達(dá)組在泥底辟頂部常發(fā)育背斜、斷背斜和斷塊圈閉，在泥底辟周緣還發(fā)育了巖性遮擋圈閉，為油氣聚集提供了良好場(chǎng)所。另外，泥底辟側(cè)翼及相關(guān)斷層可作為良好的油氣運(yùn)移通道，有利于阿卡塔組烴源巖生成的油氣向阿格巴達(dá)組儲(chǔ)層運(yùn)移［7］。深入分析RDR盆地泥底辟構(gòu)造發(fā)育特征及其對(duì)圈閉、儲(chǔ)層發(fā)育和油氣運(yùn)移的影響，將對(duì)油氣勘探起到重要的推動(dòng)作用。

4　結(jié)論

1）尼日爾三角洲RDR盆地具有明顯的構(gòu)造分帶性，自NW至SE方向依次發(fā)育伸展滑脫構(gòu)造帶、刺穿泥底辟構(gòu)造帶和逆沖構(gòu)造帶。盆地內(nèi)主要發(fā)育刺穿型和隱伏型2類泥底辟構(gòu)造，呈近SN向的條帶狀和圓點(diǎn)狀展布。受泥底辟作用影響，主要發(fā)育3類正斷層及逆斷層。

2）RDR盆地泥底辟主要經(jīng)歷了中漸新世之前的初始沉積-微弱活動(dòng)期、晚漸新世—中新世的強(qiáng)烈隆升活動(dòng)期以及上新世至今的微弱活動(dòng)-整體埋藏期等3個(gè)形成演化階段。上新世以后，泥底辟構(gòu)造帶對(duì)上覆地層沉積體系并未起到分割作用。

3）除受到大陸斜坡背景下的重力滑動(dòng)作用以及上覆地層的差異負(fù)載作用影響外，RDR盆地內(nèi)泥底辟的發(fā)育還受到盆地東南部大西洋轉(zhuǎn)換斷層及泥下地層內(nèi)基底斷裂的影響。

天然氣中重組分的大量存在對(duì)于脫硫系統(tǒng)和產(chǎn)品氣的影響十分顯著[1-2]，不僅會(huì)加重原料氣分離器的生產(chǎn)負(fù)荷[3-4]，同時(shí)還會(huì)在脫硫塔內(nèi)頻繁析出，導(dǎo)致塔盤堵塞，并造成脫硫溶液出現(xiàn)大規(guī)模發(fā)泡和攔液現(xiàn)象[5-6]，顯著增加了吸收劑的損失，嚴(yán)重影響了凈化裝置的脫硫，并導(dǎo)致產(chǎn)品氣氣質(zhì)不合格等諸多問題[7-8]。

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Yu Yixin1，2，Wang Tao1，2，Chen Zhankun3，Su Yushan3，Zhang Jixin1，2，Wu Shixiang3

［1，（），102249，；2，（），102249，；3，，100083，］

Several mud diapir belts developed in the Akata Formation mudstone are closely linked to the accumulation of hydrocarbon in the Rio Del Rey Basin，northeast Niger delta. According to their heights and contact relationships to peripheral strata，the mud diapirs can be divided into complicated pierced and simple buried styles，with S-N trending elongations or scattering dots in a plane view. Influenced by mud diapirs，three kinds of normal faults have developed in the overburden. The evolution of mud diapirs experienced three stages： the deposition and weak activity stage before the middle Oligocene，intense rising stage during the late Oligocene and Miocene，and weak activity and buried stage after the Miocene. In addition to the influence exerted by gravitational sliding and differential loading induced from the overburden，the formation of mud diapirs are also subjected to some Atlantic transform faults in the southeast part of the Rio Del Rey Basin and basement faulting activities. The study is helpful to the analysis of the impact of these diapirs upon the development of traps and reservoirs as well as hydrocarbon migration in the basin.

Akata Formation，mud diaper，fault，Rio Del Rey Basin，Niger Delta

TE122.2

A

0253-9985（2021）06-1435-05

10.11743/ogg20210617

2021-02-15；

2021-11-04。

余一欣（1977－），男，博士、副教授，盆地分析和構(gòu)造地質(zhì)學(xué)。E?mail： yuxin0707@163.com。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)（2016ZX05033-002，2016ZX05033-001）；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2017YFC0603105）。

（編輯 盧雪梅）