里奥穆尼盆地重力滑脱构造发育特征及演化规律

李 涛，胡望水 胡 芳，吴 婵 长江大学地球科学学院 油气资源与勘探技术教育部重点实验室 （长江大学），湖北 荆州434023

张英德 （中海石油研究中心国际研究部，北京100027）

里奥穆尼盆地重力滑脱构造发育特征及演化规律

李 涛，胡望水 胡 芳，吴 婵 长江大学地球科学学院 油气资源与勘探技术教育部重点实验室 （长江大学），湖北 荆州434023

张英德 （中海石油研究中心国际研究部，北京100027）

笔者论述了西非被动大陆边缘里奥穆尼盆地重力滑脱构造的发育特征及演化规律。里奥穆尼盆地晚白垩世至今的被动大陆边缘构造旋回主要发育重力滑脱构造，该盆地重力滑脱构造又可分为大陆架至上陆坡顶部的重力滑脱伸展构造、上陆坡中下部的重力滑脱底辟构造、中下陆坡－深海平原转换区的重力滑脱冲断构造；其中该盆地以重力滑脱伸展构造和重力滑脱冲断构造为主，重力滑脱底辟构造仅零星发育。一期完整的重力滑脱构造演化模式为从早到晚由陆向海逐渐发育的前展式发育模式，即最早发育高部位的重力滑脱伸展构造，其次发育中部的重力滑脱底辟构造，最后发育低部位的重力滑脱冲断构造。里奥穆尼盆地总共发育两期重力滑脱构造，分别是早白垩世阿尔布期 （Albian）-晚白垩世发育的第1期（早期）重力滑脱构造，主要发育重力滑脱伸展构造和重力滑脱冲断构造；古近纪发育的第2期 （晚期）重力滑脱构造，但此期仅发育活动较弱的重力滑脱伸展构造；这2期重力滑脱构造之间也呈现出从早到晚由陆向海发育的前展式结构，即晚期的重力滑脱伸展构造叠置在早期重力滑脱冲断构造之上。

里奥穆尼盆地；重力滑脱构造；构造发育；构造演化

里奥穆尼盆地 （Rio Muni Basin）位于非洲西部被动大陆边缘中部赤道几内亚沿海，盆地整体呈NNE向展布，北部以坎普 （Campo）断裂带与杜阿拉盆地相邻，南部以North Fang断裂带与加蓬盆地相接，东部以前寒武纪基底为界，西部大致以2500m水深线为界（图1）［1，2］；盆地总面积为2×104km2，主体部分位于海上［3］。西非被动大陆边缘盆地群的形成和发育，与中生代以来大西洋裂开和后期的持续扩张作用有关［4］，是冈瓦纳大陆解体和大西洋扩张形成的大陆裂谷型和被动大陆边缘型叠合盆地，里奥穆尼盆地就是其中之一。里奥穆尼盆地构造体系由晚侏罗世－早白垩世阿普特期 （Aptian）陆内裂陷构造旋回的伸展构造体系和阿普特阶盐岩沉积期至今被动大陆边缘构造旋回的重力滑脱构造体系组成［5～7］。

图1 里奥穆尼盆地位置和构造单元划分图

里奥穆尼盆地目前已经成为西非油气勘探的热点地区，而油气主要集中在深水区，如Ceiba油田、Okume油田和G-13含油气构造等［8，9］；又限于深水区陆内裂陷构造层埋藏深度大，很难确定其对目前油气勘探的作用［10，11］。所以笔者重点研究了里奥穆尼盆地被动大陆边缘构造旋回的重力滑脱构造体系的发育特征和演化规律，为今后里奥穆尼盆地深水区重力滑脱构造相关的油气勘探提供依据。

1 里奥穆尼盆地重力滑脱构造体系

西非海岸盆地群自晚侏罗世至早白垩世的陆内裂陷型盆地是随大西洋的裂开而形成的；晚白垩世至今的被动大陆边缘型盆地受大西洋的持续扩张作用控制，且受西非板块构造演化的影响，而形成了西非被动大陆边缘旋回的重力滑脱构造。

笔者所研究的重力滑脱构造是指在重力作用下的地质体沿滑脱面滑动和变形形成的构造总和［12～14］。从成因机制来讲，是指由于重力不稳，在重力势能降低的过程中所产生的地质体变形的构造，称为重力构造；当重力构造中滑动地质体在一定滑脱面上沿侧向滑动而形成的构造，则成为重力滑脱构造。

图2 里奥穆尼盆地重力滑脱构造地震剖面图（图1中AA′剖面，据文献 ［5］，有修改）

通过对西非被动大陆边缘重力滑脱构造的研究，根据构造成因及结构特征将重力滑脱构造划分为：重力滑脱伸展构造、重力滑脱底辟构造和重力滑脱冲断构造。这3种亚构造分别发育在重力滑脱构造体系的不同区域，所以可将重力滑脱构造体系划分为：重力滑脱伸展构造区、重力滑脱底辟构造区和重力滑脱冲断构造区 （图1）。

里奥穆尼盆地重力滑脱构造体系 （图2）主要由重力滑脱伸展构造和重力滑脱冲断构造及零星发育的重力滑脱底辟构造组成［15，16］。

1.1 重力滑脱伸展构造

重力滑脱伸展构造是指地质体在重力作用下形成的正断裂组合，一般发育在地质体重力势能快速下降的区域。里奥穆尼盆地的重力滑脱伸展构造主要发育在现今的大陆架至大陆坡顶部，称为重力滑脱伸展构造区。该盆地的重力滑脱伸展构造主要是以向海倾斜的正断裂系为主的断阶和低幅型盐枕组成。

重力滑脱伸展构造区的重力滑脱伸展构造由陆向海正断裂规模逐渐变小、垂向断距也逐渐减小，说明由陆向海重力滑脱伸展构造活动逐渐减弱。由重力滑脱伸展构造区向海倾斜的正断裂控制形成的断阶，走向平行海岸线，平行排列，倾向向海 （以NW向为主），由陆向海断阶规模逐渐变小，与重力滑脱伸展构造由陆向海构造活动逐渐减弱相一致。重力滑脱伸展构造区的盐构造主要为平行正断裂走向展布的低幅盐枕，其中盐构造多发育在正断裂的下盘，可知盐构造与正断裂密切相关。断阶底部均由阿普特阶盐岩层组成，且所有断阶底部的盐岩为一连续整体，构成了重力滑脱伸展构造的盐岩滑脱层。

1.2 重力滑脱底辟构造

重力滑脱底辟构造是指地质体在重力作用下形成的底辟构造，一般发育在地质体重力势能相对稳定的区域。笔者所指的重力滑脱底辟构造为狭义上上拱幅度较高、构造两侧对称性较好的刺穿构造［17］，不包括塑性地层斜向上拱构造。里奥穆尼盆地仅零星发育由盐底辟组成的重力滑脱底辟构造，主要发育在大陆坡的中上部，称为重力滑脱底辟构造区；由于该盆地未形成大规模的重力滑脱底辟构造 （盐底辟），所以重力滑脱底辟构造区为平行海岸线的狭长条带，且发育的盐底辟构造特征差异较大。主要的盐底辟构造为柱状，刺穿幅度最高可达800m，刺穿阿尔布阶－上白垩统。

1.3 重力滑脱冲断构造

重力滑脱冲断构造是指地质体在重力作用下形成的冲断裂及不对称褶皱组合，一般发育在地质体动能向重力势能转换的区域。里奥穆尼盆地的重力滑脱冲断构造主要发育在中下陆坡至深海平原的转换区，称为重力滑脱冲断构造区 （图1、2）。里奥穆尼盆地的重力滑脱冲断构造主要是以冲断裂系、与冲断裂相关的褶皱和盐构造组成。

重力滑脱冲断构造区是里奥穆尼盆地构造变形最强烈区，冲断裂走向平行海岸线 （以NE-SW向为主），断裂倾向SE向、倾角在20～30°，垂直断距在200～700m，断开阿尔布阶－上白垩统。重力滑脱冲断区冲断裂十分发育，不仅是该区的主要构造要素，而且也是里奥穆尼盆地重力滑脱构造的重要组成部分。受冲断裂影响，在冲断裂上盘形成牵引褶皱 （背斜），冲断裂上盘上部发育背斜的核部，冲断裂上盘下部发育背斜延伸较长的缓翼，至冲断裂下盘时少数发育为向斜。在冲断裂上盘背斜的核部发育有盐构造，多为向海倾斜的盐丘、盐柱等。冲断裂及其相关褶皱的强烈发育及盐岩聚集上拱使得重力滑脱冲断区上覆沉积层存在明显差异，形成一些次级褶皱系 （披覆构造）（图2）。

2 里奥穆尼盆地重力滑脱构造演化

重力滑脱构造的演化一般可以分为4个阶段：塑性层沉积期、重力滑脱伸展构造发育期、重力滑脱底辟构造发育期和重力滑脱冲断构造发育期［4～6，10］。

1）塑性层沉积期 （图3（a）） 该时期是由陆相向海相过渡的时期，主要是沉积一套塑性盐岩滑脱层，不发育区域性构造运动。

2）重力滑脱伸展构造发育期 （图3（b）） 在塑性层沉积期之后继续沉积了一套上覆地层。随着上覆地层的继续沉积，重力滑脱构造体系开始发育，首先在重力滑脱伸展构造区开始发育伸展正断裂，上覆地层在沉积了较大厚度之后，地层倾斜程度达到一定高度，重力处于极不平衡状态下，正断裂在早期基础上强烈活动，形成了以正断裂、地堑、地垒、断阶为主的重力滑脱伸展构造，重力滑脱伸展构造格架形成。

3）重力滑脱底辟构造发育期 （图3（c）） 在重力滑脱伸展构造发育期，重力滑脱底辟构造即开始发育，但仅发育低幅度、长波长的丘状隐刺穿底辟；到了重力滑脱底辟构造发育期，已沉积了较厚的上覆地层，早期隐刺穿底辟构造受上覆地层较大的差异重力负载，发育为刺穿幅度较高的伞株状、柱状底辟；成为重力滑脱底辟构造的主要发育期［18］。该期也发育重力滑脱伸展构造，但活动较弱。

4）重力滑脱冲断构造发育期 （图3（d）～ （e）） 在重力滑脱底辟构造发育期，重力滑脱冲断构造即开始发育，如，不对称向海倾斜的褶皱等。重力滑脱冲断构造发育期，由于强烈的重力滑脱作用迁移至重力滑脱冲断构造区，造成该区强烈的冲断作用，在早期不对称褶皱的基础上，进一步发育为冲断裂，且冲断裂发育位置和早期的重力滑脱冲断褶皱一致，形成了重力滑脱构造体系下的重力滑脱冲断构造。该期重力滑脱底辟构造仍在活动，但活动强度明显减弱，而重力滑脱伸展构造活动更加微弱，基本定型。至此，形成了1期完整的重力滑脱构造体系。

里奥穆尼盆地发育2期重力滑脱构造，分别是早白垩世阿尔布期－晚白垩世发育的早期重力滑脱构造和古近纪发育的晚期重力滑脱构造。

2.1 阿尔布期－晚白垩世发育的早期重力滑脱构造

里奥穆尼盆地在阿尔布期－晚白垩世发育早期 （第1期）重力滑脱构造。该期重力滑脱构造主要发育重力滑脱伸展构造和重力滑脱冲断构造，是里奥穆尼盆地重力滑脱构造最主要的活动期。由于里奥穆尼盆地位于大西洋多条转换断层控制的狭长转换带上，是造成该盆地主要发育重力滑脱冲断构造和重力滑脱伸展构造、而不发育重力滑脱底辟构造的重要因素；也是该盆地重力滑脱构造发育不均衡的重要控制因素。

1）阿尔布期－晚白垩世发育的重力滑脱伸展构造 里奥穆尼盆地重力滑脱伸展构造在早白垩世阿尔布期开始发育 （图4）。该盆地不同区域的重力滑脱伸展构造存在很大差异，在盆地东北部的重力滑脱伸展构造相对发育，正断裂延伸长 （40～60km）、断距大 （500～600m）、断开阿尔布阶-上白垩统；盆地西南部重力滑脱构造相对较弱，正断裂延伸在30～50km之间、断 距 较 小 （100～400m）、仅断开阿尔布阶－三冬阶。从图1可以看出，奥穆尼盆地的重力滑脱构造在平面上并不是连续分布，可以得知该盆地内部构造存在一定差异。

2）阿尔布期－晚白垩世发育的重力滑脱底辟构造 里奥穆尼盆地的重力滑脱底辟构造仅在此期发育，且只是零星发育。零星发育的盐底辟在前面已有叙述，这里就不再赘述。

3）阿尔布期－晚白垩世发育的重力滑脱冲断构造 在阿尔布期－晚白垩世重力滑脱冲断作用下，发育了里奥穆尼盆地的重力滑脱冲断构造 （图4），形成了一系列叠瓦状、前展式冲断裂及其相关盐构造和褶皱组成的重力滑脱冲断构造。该盆地不同区域的重力滑脱冲断构造也存在很大差异，在盆地东北部的重力滑脱冲断构造发育较弱，冲断裂延伸短 （10～30km）、断距小 （50～200m）、断开阿尔布阶－上白垩统；盆地西南部重力滑脱构造相对较强，冲断裂延伸在30～50km之间、断距较大 （200～700m）、断开阿尔布阶－上白垩统。此时期发育的重力滑脱冲断构造是构成里奥穆尼盆地构造格架的主体，即里奥穆尼盆地的重力滑脱构造最主要的组成部分就是此时期发育的重力滑脱冲断构造。

图3 西非被动大陆边缘重力滑脱构造演化模式 （示意）图

2.2 古近纪发育的晚期重力滑脱构造

里奥穆尼盆地古近纪发育晚期 （第2期）重力滑脱构造，该期重力滑脱构造持续活动时间短，构造活动微弱，仅发育重力滑脱伸展构造，是在里奥穆尼盆地晚期弱构造作用下形成的，之后该盆地的构造活动基本停止，沉积了始新世－全新世一套稳定的地层。

古近纪发育有重力滑脱伸展构造 （图4）。古近纪里奥穆尼盆地构造活动较弱。受此期弱构造作用影响，仅在早期重力滑脱冲断构造区上方发育以小规模正断裂为主的重力滑脱伸展构造。此期正断裂延伸短 （5～15km）、断距小 （30～100m），仅断开古近系。

图4 里奥穆尼盆地重力滑脱构造演化剖面图 （图2剖面）

分析可知里奥穆尼盆地共发育2期重力滑脱构造，主要以阿尔布期－晚白垩世的重力滑脱构造为主；古近纪的第2期重力滑脱构造仅发育一些重力滑脱伸展构造下的正断裂；始新世之后里奥穆尼盆地构造活动基本停止。

3 结 论

1）里奥穆尼盆地阿尔布期至今的被动大陆边缘构造旋回主要发育重力滑脱构造体系，该体系主要由重力滑脱伸展构造和重力滑脱冲断构造组成，零星发育一些重力滑脱底辟构造 （盐底辟）。

2）里奥穆尼盆地重力滑脱构造受大西洋转换断层的控制具有一定的特性：重力滑脱构造平面分布的不连续性；东北部重力滑脱伸展构造强于西南部，而重力滑脱冲断构造弱于西南部。

3）里奥穆尼盆地仅在阿尔布期－古近纪发育了2期重力滑脱构造，第1期阿尔布期－晚白垩世的早期重力滑脱构造，此期发育的重力滑脱构造是该盆地最主要的重力滑脱构造；第2期古近纪的晚期重力滑脱构造，仅在早期重力滑脱冲断构造区上方发育较弱的重力滑脱伸展构造。可以看出2期重力滑脱构造从早到晚由陆向海的前展式发育模式，即晚期重力滑脱构造覆盖在早期重力滑脱构造的向海一侧。

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Gravitational Decollement Structural Development Characteristics and Its Evolutionary History of Rio Muni Basin

LI Tao，HU Wang-shui，HU Fang，WU Chan，ZHANG Ying-de（First Author’s Address：College of Geosciences，Yangtze University；Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources（Yangtze University），Ministry of Education，Jingzhou434023，Hubei，China）

The gravitational decollement structural development characteristics and its evolutional rules of Rio Muni Basin of the West African passive continental margin were described.From Late Cretaceous to present days，the gravitational decollement structures were mainly developed in passive continental-margin structural cycle，the gravitational decollement structures could be divided into the gravitational decollement extensional structures on upper continental slope，the gravitational decollement diapir structures on the middle and the gravitational decollement thrust structures on lower continental slope-deep sea plain.A complete tectonic evolution pattern of the gravitational decollement structures was a forward developmental pattern where the gravitional structures were developed from land to sea from early to late period.That was to say，the gravitational decollement extensional structures were first developed，then the gravitational decollement diapir structures were developed，finally the lower gravitational decollement thrust structures were developed.The Rio Muni Basin totally develops two-stage gravitational decollement structures：the first phase（early）gravitational decollement structure is developed from the Early Cretaceous Albian to Oligocene；the second phase（late）gravitational decollement structure is developed from Miocene up to now.Both gravitational decollement structures present a forward developmental structure is developed from land to sea from early to late period.That is，later gravitational decollement structures are developed on the seaward side of the early gravitational decollement structures.

Rio Muni Basin；gravitational decollement structure；tectonic development；tectonic evolution

TE121.2

A

1000-9752 （2012）04-0001-06

2011-11-22

国家科技重大专项 （2008ZX05030-003）。

李涛 （1982-），男，2006年大学毕业，博士生，现主要从事油气构造学与盆地分析方面的研究工作。

胡望水，Tel：＋86-0716-8062073；E-mail：huwangshui＠126.com。

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