下刚果盆地北部碳酸盐岩层序地层分析

程 涛，陶维祥，于 水，郝立华，范洪耀

(中海油研究总院，北京 100027)

下刚果盆地北部碳酸盐岩层序地层分析

程 涛，陶维祥，于 水，郝立华，范洪耀

(中海油研究总院，北京 100027)

以层序地层学理论为基础，利用地震及钻井资料，对西非刚果(布)海上下刚果盆地北部海域白垩系Lower Sendji组海相碳酸盐岩层系进行层序地层与沉积储层精细研究。研究认为，Lower Sendji组时期，研究区发育浅海碳酸盐岩缓坡台地混合沉积体系，该体系以颗粒灰岩的颗粒滩微相沉积为主。自下向上将Lower Sendji组划分为SQ1～SQ4共4个三级层序。下伏盐岩与碳酸盐岩盐筏块体发生重力滑动，造成局部地势微弱起伏，同时控制其上碳酸盐岩储层的发育和展布。

层序地层;碳酸盐岩;沉积储层;缓坡台地;盐岩滑动;下刚果盆地

引 言

西非海上下刚果盆地为一典型被动大陆边缘含盐盆地，于20世纪60年代开始海洋石油勘探，具有巨大的油气勘探潜力［1－3］，本文围绕白垩系海相碳酸盐岩，开展层序地层研究，丰富在盐岩控制下的碳酸盐岩沉积理论，为研究区油气进一步勘探提供参考。

1 区域地质概况

从晚侏罗世冈瓦纳古陆分裂时期至今，下刚果盆地构造演化经历了前裂谷期、裂谷期、过渡期和漂移期4个时期［2］。早白垩世Albian阶至今处于漂移期;Albian时期，持续的海相碳酸盐沉积开始占据主导地位;之后地壳进一步拉伸，盆地进入海相沉积环境。由于早白垩系Aptian阶蒸发盐岩沉积的存在，上覆碳酸盐岩地层沿盐岩顶面产生重力滑动，控制并影响了陆架边缘的碳酸盐岩沉积体系的形成，主要包括盐体变形块体、盐体上拱和滑动形成的筏移块体，储层主要集中发育于下白垩统Lower Sendji组。

2 沉积相类型

研究区Lower Sendji组时期处于浅海缓坡陆架环境，发育浅海碳酸盐岩缓坡台地混合沉积体系(图1)，该体系是1个发育在小角度倾斜陆架上的浅海碳酸盐岩沉积，有少量陆源碎屑间歇性注入，自陆向海可以进一步划分为混积滨岸、后缓坡、浅水缓坡以及深水缓坡4种亚相。

图1 浅海碳酸盐岩缓坡台地沉积模式

混积滨岸亚相处于滨岸沉积环境，该相带交替受陆源碎屑流环境与潮坪蒸发环境控制［4－5］，划分为滨岸砂滩与萨布哈2种微相，岩性组合以蒸发白云岩、砂岩、粉砂岩为主，含有少量硬石膏与石盐假晶;后缓坡亚相处于滨岸地区到缓坡前缘浪控浅水过渡区，可以划分为台内浅滩、砂质浅滩、后缓坡泥与泻湖等微相［6］，岩性组合为粒泥－泥粒灰岩、砂质灰岩、泥灰岩、砂岩－粉砂岩、颗粒灰岩、白云岩等，含有少量硬石膏与石盐假晶;浅水缓坡亚相处于缓坡台地的浅水迎浪部位，具有高能迎浪的特点，发育颗粒滩体［6］，可以划分为颗粒滩、鲕滩、滩间等微相，岩性组合包括鲕粒、核形石、生屑灰岩、球粒灰岩、粒泥－泥粒灰岩，薄层白云岩与砂岩;深水缓坡亚相处于正常浪基面之下，能量较低，岩相组合为泥粒－粒泥灰岩、泥灰岩为主，可以划分为斜坡微相与异地微相。

3 碳酸盐岩层序地层分析

3.1 层序界面特征

研究区下白垩统Lower Sendji组中共识别出5个沉积间断面和不整合面作为层序界面，自下而上分别是 SB1、SB2、SB3、SB4、SB5。

图2 SB1层序界面特征

SB1为Albian阶Lower Sendji组与Aptian阶Loeme组的分界，该界面为1个一级层序界面，标志着西非被动大陆边缘过渡期的结束与漂移期的开始，沉积环境完成从陆相到海相的转变，在地震剖面上该反射界面之上具有明显的上超与下超现象(图2)，界面上下岩性组合差异大(图3);SB2为SQ1与SQ2的分界，为1个三级层序界面，界面之上为1套弱振幅杂乱反射，界面之下为1套低频中强振幅连续平行反射，界面上下岩性发生变化;SB2为SQ1与SQ2的分界，为1个三级层序界面，界面之上为1套弱振幅杂乱反射，界面之下为1套低频中强振幅连续平行反射，界面上下岩性发生变化;SB3为SQ2与SQ3分界，为1个三级层序界面在地震剖面上该反射界面之上具有频率较低、振幅较强、连续性较好的波阻特征，界面之下则为1套弱振幅杂乱反射，在测井曲线上表现为突变;SB为SQ3与SQ4分界，为1个三级层序界面，在地震剖面上该反射界面之上为1套低频强振幅连续平行反射，界面之下具有频率较低、振幅较强、连续性较好的波阻特征，组合差异大，在测井曲线上，界面之上相对光滑界面之下齿化严重(图3);SB5为Lower Sendji组与UpperSendji组的分界，为1个三级层序界面，在地震剖面上该反射界面之上具有频率较低、中等振幅、连续性较好的波阻特征，界面之下则为1套明显低频强振幅连续平行反射，测井曲线上表现突变，在该界面之下的Lower Sendji组发育有毛刺沟藻属(Trichodinium)，界面之上则不发育(图3)。

图3 研究区层序地层划分

3.2 体系域界面特征

体系域是以其在层序内的位置以及海泛面为界的准层序叠加方式来定义的［7］。研究区主要可以识别出4种类型的体系域，分别是低位体系域、陆架边缘体系域、海进体系域以及高位体系域(图3)。体系域的界面分别为初始海泛面与最大海泛面［8］。

3.3 层序划分

根据上述层序划分识别标志，将下刚果盆地北部海域下白垩统Lower Sendji组划分为4个三级层序，12个体系域。其中SQ1属于I型层序，发育有低位体系域、海侵体系域及高位体系域;SQ2～SQ4均属于II型层序，发育陆架边缘体系域、海侵体系域与高位体系域(图3)。

SQ1为西非被动大陆边缘漂移期开始时沉积的第1套三级层序，处在南大西洋裂后期和被动大陆边缘离散时期。SQ1沉积在蒸发盐岩顶面之上，由于该时期相对海平面整体较低，SQ1在研究区内发育范围非常有限，该时期研究区东北广泛发育暴露剥蚀区，首先发育低位体系域，之后发育海侵与高位体系域。早期低位体系域时，研究区发育混积滨岸亚相;海侵体系域时期，自陆向海发育混积滨岸亚相—后缓坡亚相;高位体系域时期，自陆向海发育混积滨岸—后缓坡亚相。

SQ2对应于海平面大幅上升，相对海平面较高，首先发育陆架边缘体系域，之后发育海侵与高位体系域。陆架边缘低体系域时，研究区范围自陆向海发育混积滨岸—后缓坡亚相;海侵体系域时，研究区自陆向海发育后缓坡—深水缓坡亚相;高位体系域时自陆向海发育混积滨岸—浅水缓坡亚相。

SQ3与SQ4发育时期，海平面继续上升，相对海平面较高，首先发育陆架边缘体系域，之后发育海侵与高位体系域。陆架边缘低体系域时，研究区范围自陆向海发育后缓坡—浅水缓坡亚相;海侵体系域时期，研究区自陆向海发育后缓坡—深水缓坡亚相;高位体系域时期，自陆向海发育后缓坡—深水缓坡亚相。

研究区已发现油田的主要储层段一般都发育于高水位体系域与低水位(或陆架边缘)体系域，说明相对海平面变化对碳酸盐岩储层发育影响较大。在同一滩发育区，水位高低控制了颗粒滩发育与否以及规模大小。水体较深时，颗粒灰岩整体不发育;水体较浅时，盐筏顶部低凸起范围发育颗粒滩。在SQ4的高位水位沉积期，碳酸盐岩储层最为发育，区内广泛发育浅水缓坡颗粒滩微相、鲕滩微相、后缓坡台内浅滩微相和砂质浅滩微相，为碳酸盐岩沉积储层的发育提供了良好的沉积背景条件。

3.4 浅海缓坡层序地层控制因素分析及层序地层演化模式

全球海平面升降变化与构造沉降结合产生了相对海平面变化。综合分析认为，二者结合控制研究区可容纳空间变化、层序发育模式以及相带分布。下刚果盆地Lower Sendji组时期，西非被动大陆边缘构造演化过渡期结束，盆地开始发生沉降相对海平面不断上升，从SQ1至SQ4混积滨岸亚相带滨岸砂滩、萨布哈微相沉积发育区逐渐向陆退积，直至在研究区不发育。而早期在研究区发育较差的浅水缓坡亚相带与深水缓坡亚相带自下而上逐渐发育，并向陆地退积，陆源碎屑砂岩的含量也逐渐减少，陆源控制影响逐渐降低。

研究区滨岸亚相带广泛发育萨布哈蒸发环境的白云岩沉积，在后缓坡亚相带又广泛发育硬石膏层与石盐假晶夹层，以上2种类型沉积都是指示干旱蒸发气候的典型沉积，由此可知，研究区以发育干旱气候为主，并且控制了岩相分布与沉积物类型。

4 有利储层分布与控制因素

通过对研究区已钻井情况进行统计分析，认为区内以颗粒灰岩储层发育为主，其中浅水缓坡颗粒滩微相与后缓坡台内浅滩微相有利于储层发育［9］。研究区碳酸盐岩储层物性的优劣主要受沉积作用，即岩性组合的影响。

在Aptian阶时期，在重力作用的驱动下，Lowe Sendji组碳酸盐岩地层沿盐拆离面伸展性滑动，同时，下伏的盐体也开始塑性流动和差异聚集，在密度低、压力小的地方聚集上拱形成盐滚，上覆碳酸盐岩滑动的同时也造成了下伏盐体的差异分布，在碳酸盐岩地层相对较薄的地方，盐体被动上拱形成较厚盐体。在盐体差异聚集和生长断层发育的同时，盐上滑动筏移块体也开始沉积(图4)，盐滑与上覆碳酸盐岩沉积为同生过程，早期碳酸盐岩筏移块体和厚层盐体为其上地层沉积提供局部低凸起的构造背景，由于该时期主要储集微相为颗粒滩其主要发育部位地势相对较高的迎浪高能低凸起区域，而低凸起周围的小洼陷则是相对低能的滩间与泻湖发育区，控制其上沉积的碳酸盐岩微相展布 和储层发育。

5 结论

(1)研究区Lower Sendji组沉积时期处于浅海碳酸盐岩缓坡台地混合沉积体系，自陆向海可以进一步划分为是混积滨岸、后缓坡、浅水缓坡以及深水缓坡4种亚相。

(2)Lower Sendji组划分为4个三级层序，12个体系域。其中SQ1属于I型层序，SQ2～SQ4均属于II型层序。

(3)浅水缓坡亚相颗粒滩微相储层较为发育，盐岩与上覆碳酸盐岩盐筏块体的滑动形成局部地势微弱起伏，影响碳酸盐岩微相展布与储层发育。

［1］丁汝鑫，陈文学，熊利平，等.下刚果盆地油气成藏主控因素及勘探方向［J］.特种油气藏，2009，16(5)：32－35.

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［3］白云程，周晓惠，万群，等.世界深水油气勘探现状及面临的挑战［J］.特种油气藏，2008，15(2)：7－10.

［4］马永生译.碳酸盐岩微相——分析、解释及应用［M］北京：地质出版社，2006：628－695.

［5］姚根顺，沈安江，潘文庆，等.碳酸盐岩储层——层序地层格架中的成岩作用和孔隙演化［M］.北京：石油工业出版社，2008：35－40.

［6］马永生，刘波，梅冥相，等译.碳酸盐岩层序地层学——近期进展及应用［M］.北京：海洋出版社2003：1－36.

［7］姜在兴，向树安，陈秀艳，等.淀南地区古近系沙河街组层序地层模式［J］.沉积学报，2009，27(5)：931－938.

［8］蔡希源，李思田，郑和荣，等.碳酸盐岩储层和沉积体系的地震成像［M］.北京：地质出版社，2007：87－90.

［9］邵龙义，陈家良，李瑞军，等.广西合山晚二叠世碳酸盐岩型煤系层序地层分析［J］.沉积学报，2003，2(3)：168－174.

Sequence stratigraphy of the carbonate rock in northern Lower Congo Basin

CHENG Tao，TAO Wei－xiang，YU Shui，HAO Li－hua，FAN Hong－yao
(CNOOC Research Institute，Beijing 100027，China)

The sequence stratigraphy and sedimentary reservoirs in the marine carbonate rocks of Cretaceous lower Sendji formation，the north of offshore Lower Congo Basin，Congo(Brazzaville)，West Africa，have been studied by using seismic and drilling data．The study shows that shallow offshore carbonate ramp platform sedimentation system had developed in the lower Sendji formation and was dominated by grainstone of grain bank microfacies．Four third－order sequences are divided from below for the lower Sendji formation，namely SQ1～SQ4．Gravity sliding in the underlying salt rock and carbonate salt raft had led to slight relief locally，meanwhile controlled the development and distribution of overlying carbonate reservoirs．

sequence stratigraphy;carbonate rock;sedimentary reservoir;ramp platform;salt rock sliding;lower Congo Basin

TE122.3

A

1006－6535(2012)02－0025－04

20110815;改回日期：20110920

国家“十一五”重大专项“西非被动大陆边缘盆地海底扇等勘探目标评价与优选”(2008ZX05030－003)

程涛(1978－)，男，工程师，2001年毕业于江汉石油学院石油与天然气地质勘查专业，2007年毕业于中国地质大学(武汉)能源地质工程专业获博士学位，现从事海外石油地质勘探工作。

编辑黄华彪