西非油气聚集的主控因素及勘探方向

(1.中国石油勘探开发研究院，北京100083；2.中国地质大学(北京)博士后流动站，北京100083)

西非沿海盆地是典型的裂谷和被动大陆边缘叠合盆地，盆地经历了前裂谷阶段、同裂谷阶段、过渡阶段和被动大陆边缘阶段四个演化阶段。发育湖相泥岩和盐-上海页岩两套主要优质烃源岩，油气主要集中在古近系广泛发育的翻转背斜三角洲和水下扇碎屑岩储层及盐相关构造圈闭中。盐岩相关构造、翻转背斜构造和盐下裂谷构造是西非的主要勘探方向和领域，西非南北段勘探程度低的地区具有一定的勘探潜力。

关键词勘探潜力；成藏主控因素；西非盆地

西非海岸盆地成藏约束与油气勘探潜力

东1，2，薛1，平1，青1

(1.中国石化勘探开发研究院，北京100083；2.中国地质大学，北京100083)

西非海岸盆地是典型的裂谷和被动边缘盆地，经历了前裂谷、同裂谷、过渡和被动边缘四个构造演化阶段。盐前湖相页岩和盐后浅海相页岩是西海岸盆地的主要烃源岩。油气主要聚集在第三纪翻转背斜和盐构造圈闭的三角洲和亚扇碎屑岩中，这些圈闭和盐下裂谷带是西非的勘探区。非洲北部和西南部海岸低勘探盆地具有一定油气潜力。

关键词西非盆地演化成藏制约油气潜力

非洲大西洋边缘带长10000多公里，有60多个盆地，总面积763.8×104km2。油气资源丰富，已探明石油可采储量105653 MMbbl，占非洲总储量的42.5%，天然气储量265.5TCF，占非洲总储量的30%【65433个西非国家与中国有良好的外交关系。目前，中国三大石油公司在西非均有勘探开发区块，目前集中在南段中北部的尼日尔三角洲、加蓬海岸和下刚果盆地。深化西非盆地成藏主控因素和勘探潜力研究，将有助于进一步拓宽西非勘探开发领域，获得更多投资机会。

1区域地质背景

西非沿海盆地在结构和演化上相似。它们都是裂谷和被动大陆边缘叠合盆地，经历了前裂谷阶段、同裂谷阶段、过渡阶段和被动大陆边缘阶段的演化过程。由于南北大西洋分裂的时间序列和构造背景的差异，西非南北两个阶段的盆地群在成盆规模和沉积充填特征上存在较大差异，这从根本上决定了西非盆地油气富集的悬殊。

1.1裂前阶段

前裂谷阶段的残余沉积物主要分布在西非北部。西北非在前裂谷阶段经历了前海西期的伸展运动，后期经历了加里东期和海西期造山运动的挤压、改造和破坏。前裂谷沉积包括前寒武纪-泥盆纪。根据地震资料解释，前中生界[2]发育在塞内加尔盆地深海，其中寒武系约1200m厚，奥陶系砂岩约1400m厚，志留系含400m分布于北非的优质页岩烃源岩，泥盆系约400m砂质泥岩地层。

1.2同裂期

西非沿海盆地同裂谷阶段的发展主要受控于中、新生代大西洋的形成和演化。二叠纪末至早白垩世，泛大陆受到地球热事件的影响，在非洲形成多期裂谷。其中，由于三次热力事件，在今天的大西洋上形成了两个裂谷，最终演化为大西洋。第一次热事件是2100 Ma前中大西洋岩浆省Camp地幔柱的喷发，形成了当时纽瓦克裂谷系的一部分，西非北部的裂谷盆地群在此基础上开始裂谷阶段沉积[3]。第二个热事件是卡鲁地幔柱的爆炸。183Ma时现今非洲东南沿海的Karroo地幔柱的爆发导致了冈瓦纳大陆的分裂，在180 ~ 133 Ma期间，非洲大陆和大陆边缘广泛发育了包括南大西洋裂谷在内的裂谷。第三个热事件是南大西洋南部特里斯坦地幔柱的喷发(图1)。特里斯坦地幔柱在131Ma喷发导致南美板块脱离非洲-阿拉伯板块，南大西洋从特里斯坦地幔柱喷发点开始扩张，南美板块迅速旋转远离非洲-阿拉伯板块，而非洲板块在7° N，11° E绕浅地幔柱逆时针旋转45°，西非沿岸裂谷盆地开始形成。

受大西洋形成和发展的控制，西非南北部裂谷盆地的规模和沉积充填特征差异较大。同裂谷期北段勘探程度低。根据USGS资料推测，西北非裂谷期沉积了一定厚度的三叠纪陆相碎屑岩，其厚度在海上相对较大，向陆地方向变薄[2]，其中可能发育富含有机质的湖相烃源岩。西非南部大部分裂谷盆地的形成主要始于白垩纪，它们是一系列受NNW向和NEE向基底断裂制约的NW向断裂和障壁，东西相间排列[5]；受NEE向转换断层影响，断陷南北交错，横向隆起，形成次级盆地。在同一裂谷阶段，西非南部沉积了一套非海相地层。底部岩性为砾岩、长石、应时砂岩和泥岩，向上逐渐过渡到灰岩、砂岩和泥岩互层段。晚期由于纽科姆底强烈伸展，发育深湖泥岩沉积，形成西非沿海盆地盐下最重要的一套烃源岩。

图1中生代泛古陆泛大陆地幔柱喷发与大西洋沿岸盆地的发展演化。

(根据参考文献[4]修改)

1.3过渡阶段

西非北部和南部沿海盆地的裂谷作用分别在三叠纪末和晚白垩世初结束。之后，南段开始隆升、反转并遭受剥蚀，形成裂谷层序与过渡层序之间的区域性不整合。然后，一套海相砾岩地层沉积在被夷平的非海相充填的裂谷盆地底部。在这个过渡砾岩层上，西非海岸开始了大面积的蒸发岩沉积。北段裂谷盆地群的过渡阶段与南段截然不同，即同裂谷期后没有区域性的隆升和剥蚀，盐岩与同裂谷沉积之间没有明显的区域性不整合。盐岩是西非过渡阶段广泛发育的一套层序。它不仅是盐下成藏组合的优质盖层，也是盐上组合结构发育的重要因素，对西非油气聚集和富集具有重要意义。西非盐层序在南北盆地的分布差异较大:①北部沉积于晚三叠世，南部沉积于早白垩世末的阿普特期；②南段沉积范围广，阿普特阶沉积在沃尔维斯海脊和喀麦隆之间约100×104km2的范围内[4]，而北段有一个小的盐盆地，不同的洼地相互隔离；(3)南段盐层序厚度薄，一般几十至几百米，而北段厚度一般较厚，最大厚度达几千米。

1.4被动大陆边缘阶段

西非北部和南部盆地在被动大陆阶段的构造背景相似，以宽缓坳陷沉积为主，但发育时间有差异。北段在侏罗纪处于被动大陆阶段，而南段在晚白垩世开始接受海相沉积，并开始与北段同步演化。被动大陆边缘阶段的构造相对稳定。由于厚的上白垩统和古近系的快速沉积，与同生断层相关的翻转背斜和盐岩相关构造在盆地中广泛发育[6]。西非被动大陆盆地的沉积主要受控于全球海平面的相对变化、裂谷期的构造背景和物源的供给。盐上被动大陆边缘沉积层序自下而上可分为碳酸盐岩和碎屑岩层序。西非北部碳酸盐岩层序非常发育，沉积厚度达数公里，主要与侏罗纪相对海平面上升有关，南部碳酸盐岩地层不发育，厚度相对较小。碳酸盐岩之上的碎屑岩层序以三角洲、水下扇等大型过渡相沉积为主，聚集了西非的大部分石油。西非海岸大型三角洲和水下扇沉积体系发育的主要控制因素是西非白垩纪热事件形成的裂谷体系。这些裂谷在古近纪和新近纪发育成一些大河，陆源碎屑沿着这些河流进入盆地形成巨大的过渡相沉积，如与尼日尔河有关的尼日尔三角洲、与刚果河有关的刚果扇和与欧润芝河有关的欧润芝盆地。

2成藏的主要控制因素

2.1有多套烃源岩，生烃潜力大。

西非沿海盆地发育志留系、侏罗系、白垩系和古近系等多套烃源岩，其中白垩系和古近系烃源岩是西非的主要烃源岩(图2)。

西非海岸主要盆地烃源岩、储层和盖层分布及组合图。

白垩系烃源岩发育于西非沿海盆地，是西非分布最广的烃源岩。白垩系烃源岩在Aaiun Tarfaya盆地和塞内加尔盆地的北段主要为开阔海相页岩，在南段主要为湖相暗色页岩。在西非南部，白垩纪烃源岩通常非常丰富。下刚果盆地的湖相暗色页岩、新科姆阶布科马齐组、加蓬盆地的梅拉尼娅组和宽扎盆地的阿炳组的有机碳分别可达30%、20%和6.3%，有机质类型以ⅱ型为主，现已处于生油阶段[7]。

古近系烃源岩广泛分布于几内亚湾的尼日尔三角洲盆地、下刚果盆地和宽扎盆地，是西非另一套主要烃源岩。与白垩系烃源岩相比，古近系烃源岩在丰度和有机质类型上均较差。如尼日尔三角洲盆地阿卡塔组前三角洲相和开阔海相页岩，TOC为0.5% ~ 4.4%，平均值为1.7%，为ⅱ-ⅲ类有机质。而古近系巨大的沉积规模弥补了烃源岩的不足，形成了西非最大的油藏。

志留系烃源岩主要发育在西非北部的Aaiun Tarfaya盆地和塞内加尔盆地，该套烃源岩属于前裂谷期。根据露头资料，志留系黑色页岩烃源岩厚度约40m，有机碳含量1% ~ 5.5%，主要为无定形干酪根，Ro值在0.9% ~ 1.3%之间。西非沿海盆地北部的志留系烃源岩与北非的Gudamis盆地和Tanezzuft盆地的烃源岩在成因、环境、质量和丰度方面相似。

侏罗系烃源岩主要分布在Aaiun Tarfaya盆地，属于后裂谷被动大陆边缘的开阔海页岩沉积。有机碳含量为1.47% ~ 2.49%，有机质类型为ⅱ型。白垩纪坎佩尼期已经成熟，目前处于生气阶段。

2.2中新生界储盖组合油气富集

西非中生代侏罗系-新近系有40多个产油气层，分为盐下、盐间和盐上三套储盖组合，以盐岩和相应地层为界面。油气主要集中在白垩系和古近系碎屑岩储层中(表1)。下白垩统砂岩是盐下储盖组合中的主要储层，属于裂谷期的陆相河湖沉积建造。广泛发育于西非南部的下刚果盆地、加蓬盆地、宽扎盆地、纳米比亚盆地和西南非洲沿海盆地，储层物性好，孔隙度为10% ~ 30%，渗透率为(100 ~ 5000 )×。下白垩统储层及其上覆的区域性盐岩构成了良好的储盖组合。西非南部上部盐储盖组合以白垩系-新近系为主，中部尼日尔三角洲盆地、下刚果盆地和宽扎盆地被动大陆边缘阶段的三角洲和水下扇砂体最为发育。这些盆地的古近系储层规模巨大，物性良好。如尼日尔三角洲古近系阿格巴达组厚度3500米，孔隙度15% ~ 40%，渗透率(100 ~ 5000)×10-3 μm 2，是西非主要产油区。西非北部的盐上组合主要由碳酸盐岩储层组成，储层规模较小，主要分布在西非北部的Aaiun Tarfaya盆地和塞内加尔盆地，主要由生物礁组成，目前在碳酸盐岩储层中发现的储量非常有限[9]。

表1西非已探明可采油气分布

盐间储盖组合分布有限，仅分布在西非中部的下刚果盆地和宽扎盆地(表1)。

2.3圈闭与生烃匹配

西非以结构性圈闭为主。不同阶段圈闭特征差异很大。盐下构造层主要受裂谷期伸展构造控制，以正断层为主，形成掀斜断块和褶皱构造圈闭。裂谷系隆起区由于剥蚀作用，剥蚀后形成碳酸盐岩发育区，成为上覆地层的披覆构造。裂谷期圈闭规模普遍较小，尚未发现大规模储量。

盐岩相关构造和翻转背斜构造是西非被动陆相盐序列中最发育的两个圈闭。盐相关构造主要受盐运动控制。盐丘刺穿过程中，围岩强烈变形，盐核周围地层向上翘起，盐核顶部地层抬升形成背斜，并伴有复杂的地堑断层系。与盐岩有关的圈闭类型很多，主要有盐丘上复合背斜构造、龟背背斜圈闭、盐丘上断背斜、盐丘上复合地堑系断层圈闭、盐墙侧砂体上倾尖灭地层圈闭和断层遮挡圈闭、岩性尖灭复合圈闭(图3)。盐构造由东向西运动，盐岩在与陆地相邻的基底露头处变形较小，构造延伸至海中，然后向西为过渡构造(与盐的垂直运动有关)。最后，在盆地西边界发育与盐挤压变形有关的复杂构造。

图3下刚果盆地盐岩相关构造

尼日尔三角洲翻转背斜油藏成藏模式。

翻转背斜圈闭是盐中另一种重要的圈闭类型，主要发育在尼日尔三角洲盆地古近系。翻转背斜的形成与前三角洲相沉积的阿卡塔组粘土岩的塑性流动有关，是生长断层在重力或差异压实作用下使下落的基岩弯曲而形成的反向牵引构造。一般构造幅度不大，圈闭面积较小，多在10 km2以下，分布在同生断层的南部，如无错动的简单翻转背斜，多条断层和主要同生断层形成的翻转背斜。后者广泛分布于尼日尔三角洲盆地，约有70个油田(图4)。

岩性圈闭是目前发现储量较少的圈闭类型，主要分为砂岩尖灭型和碳酸盐岩礁。前者主要发育在西非南部的被动大陆边缘三角洲和水下扇中，后者主要发育在西非北部的中、新生代碳酸盐岩中。

西非油气区圈闭的形成与生烃期有很好的匹配关系。西非圈闭主要开始形成于晚白垩世，形成于古近纪-新近纪。大部分盆地烃源岩和圈闭同时进入生油阶段，然后继续下沉埋藏。生油期和油气充注期长且不间断。由于西非处于被动大陆边缘阶段的构造稳定性，油气通过断层和输沙体系进入翻转背斜和盐岩相关构造，未经过改造或调整，形成了许多大型原生油田。

3勘探潜力分析

西非沿海盆地油气地质特征相似，成藏条件优越，油气呈带状分布，整体勘探程度低，勘探前景巨大。目前，中国三大石油公司已在西非获得多个勘探开发区块。

3.1几内亚湾地区勘探程度较高的盆地勘探潜力

西非中部的几内亚湾地区石油地质条件优越，虽然勘探程度较高，但仍具有较高的勘探潜力。

尼日尔三角洲盆地是西非储量最丰富的盆地。迄今为止，已发现97849百万桶石油当量的已探明可采油气。盆地具有优良的油源条件和良好的储集性能，古近系-新近系中生界储盖组合发育良好，匹配良好。尼日尔三角洲盆地主体勘探程度很高，但相对较新的深海沉积带勘探程度较低，其石油地质条件与邻区相似，是下一步勘探的首选。

下刚果盆地是西非油气富集区之一，已探明资源仅次于尼日尔三角洲盆地。盆地内发现油气232处(海上198，陆上34处)，总探明油气当量12103MMbbl(海上165438+陆上974MMbbl)。盆地盐下和盐上具有良好的成藏条件，但目前主要发现集中在盐上被动陆缘层序，盐下由于埋藏较深，勘探程度相对较低，勘探潜力较大。

加蓬盆地分为北加蓬次盆地和南加蓬次盆地。目前油气发现主要集中在北加蓬次盆地，勘探程度相对较高，大部分掌握在西方石油公司手中，勘探开发机会很少。而南家棚次盆地的近海部分和北加蓬次盆地的近海部分由于多年战乱，勘探程度相对较低，但具备油气成藏的基本条件，具有一定的勘探潜力，是进一步评价和跟踪的重点目标区。

3.2西非南北部油气发现程度低的盆地勘探潜力

3.2.1北段低油气发现盆地勘探潜力

西非北部有两个盆地，即阿尤恩-塔尔法亚盆地和塞内加尔盆地，盆地面积分别为33.28×104km2和104×104km2。两个盆地总体勘探程度很低。截至2006年6月65438+2月，该盆地已钻井79口，其中油井2口，油气显示井3口，其余为干井，勘探成功率很低。塞内加尔盆地大部分地区仅开展了有限的勘探活动，钻井密度约为每10000km2新区一口野猫井。

西非北部有许多成藏组合，与中生界烃源岩的组合具有很大的勘探价值。此外，根据钻井和地面调查资料，西非北部也发育前裂谷期志留系Tanezzuft组放射性页岩源岩，在北非广泛分布，是穆祖克盆地和古达米斯盆地的主要烃源岩，其丰度可达2% ~ 20%。因此，推测以Tanezzuft组放射性页岩为源、三叠系盐岩为区域盖层的成藏组合可能是北非的另一个主要成藏组合。

3.2.2南段油气发现程度低的盆地勘探潜力

西非南部的西南沿海盆地和纳米贝盆地勘探程度低。西南沿海盆地在近50×104km2的区域内仅钻探了80口井，纳米贝盆地是世界上为数不多的未勘探区域之一。这两个盆地与西非其他富油盆地具有相似的形成和演化特征。它们都经历了前裂谷、同裂谷和后期热沉降阶段，不同程度地发育了下白垩统烃源岩，具有相似的成藏条件。尤其是西南非洲沿海盆地，Orange次盆地沉积盖层较厚(> 7000m)，南大西洋沉积了下白垩统早阿普甸缺氧页岩，厚度40 ~ 146m，有机碳含量1.61% ~ 2.6%，最高25%，氢指数(HI)。埋深史研究表明，Orange次盆地阿普特(K1)烃源岩大面积处于油源窗内，具有良好的烃源条件。现有发现和现有地震资料已识别出多种类型的圈闭，包括倾斜断块、地层尖灭和披覆构造，特别是该区广泛发育的压实和重力滑塌构造，因此奥兰治次盆地具有形成油气田的能力。

参考

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