下刚果盆地重力滑脱构造发育特征及演化规律

李涛，胡望水，何瑶瑶，陈川，赵芸，饶勇

(1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室，湖北荆州434023;2.中国石化江汉油田分公司 勘探研究院，湖北武汉430023;3.中海石油 研究中心 国际研究部，北京100027)

下刚果盆地重力滑脱构造发育特征及演化规律

李涛1，胡望水1，何瑶瑶2，陈川1，赵芸1，饶勇3

(1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室，湖北荆州434023;2.中国石化江汉油田分公司 勘探研究院，湖北武汉430023;3.中海石油 研究中心 国际研究部，北京100027)

论述了西非被动大陆边缘下刚果盆地重力滑脱构造的发育特征及演化规律。下刚果盆地早白垩世至今的被动大陆边缘阶段主要发育重力滑脱构造，可分为上陆坡的重力滑脱伸展构造、中陆坡和下陆坡的重力滑脱底辟构造、下陆坡-深海平原转换区的重力滑脱冲断构造。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。下刚果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)-渐新世的第一期(早期)重力滑脱构造，中新世至今的第二期(晚期)重力滑脱构造。这两期重力滑脱构造之间呈现出从早到晚由陆向海发育的前展式结构，即晚期的重力滑脱构造位于早期重力滑脱构造的向海一侧。

下刚果盆地;重力滑脱构造;构造发育;构造演化

下刚果(Lower Congo)盆地位于非洲西部被动大陆边缘中南部，沿加蓬、刚果(布)、安哥拉的卡宾达、刚果(金)和安哥拉海岸西侧分布(图1)(吕福亮等，2007)。总面积为16.851万 km2，其中海域面积为15.091万km2，陆上面积为1.76万 km2(张树林和邓运华，2009)。盆地北部以马永巴高原(Mayumba)为界，南部以安布里什高原(Ambrlz)为界，东部与前寒武系基底相邻，西部与大西洋洋壳相连(马君等，2008)。

西非被动大陆边缘盆地群的形成和发育，与侏罗纪末以来大西洋裂开和后期的持续扩张作用有关，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，下刚果盆地就是其中之一。下刚果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(Lavier and Steckler，2000;Savoye and Babonneau，2009;Guiraud and Buta-Neto，2010)。其中陆内裂陷构造旋回的伸展构造体系埋藏深度大，缺乏揭示其构造特征的资料，很难确定其对目前油气勘探的作用(Coward et al.，1999;邓荣敬等，2008;李莉等，2005)，故本文不做论述。

目前下刚果盆地重力滑脱构造的研究主要集中在构造格架和构造演化阶段划分上，未能对重力滑脱构造内部结构及其发育特征和演化规律进行详细研究，所以本文重点论述下刚果盆地被动大陆边缘构造旋回的重力滑脱构造体系(Arthur et al.，2003;Costa et al.，2000)内部结构的发育特征和演化规律，为与下刚果盆地重力滑脱构造相关的油气勘探提供依据。

图1 下刚果盆地构造位置图Fig.1 Map showing the location of the Lower Congo basin

1 下刚果盆地重力滑脱构造体系

重力滑脱构造是在重力作用下，由于重力势能降低而使地质体沿滑脱面滑动和变形形成的构造总和(马杏垣，1989;索书田，1983)。下刚果盆地重力滑脱构造体系主要由重力滑脱伸展构造、重力滑脱底辟构造和重力滑脱冲断构造组成(图2)(Anka et al.，2009，2010)。这三种构造的基本含义见本刊本期另文(胡望水等，2012)。

1.1 重力滑脱伸展构造

下刚果盆地的重力滑脱伸展构造主要发育在大陆坡的上部，称为重力滑脱伸展构造区(图1、2)。该伸展构造区发育以正断裂系为主的一系列地垒、地堑和低幅度正三角型盐构造组成(图2)的重力滑脱伸展构造样式(Gottschalk，2002)。

重力滑脱伸展构造下的正断裂特征:伸展构造区的上部和下部正断裂倾角小(30°～50°)、垂直断距小(约200 m)、断开层位少(阿尔布阶和上白垩统)、平面延伸短(20～50 km);中部正断裂倾角大(60°～75°)、垂直断距大(800～1200 m)、断开层位多(阿尔布阶以上所有层位)、平面延伸长(100～200 km)，说明重力滑脱伸展构造由陆向海构造活动强度呈弱-强-弱展布规律。

重力滑脱伸展构造下的地垒、地堑特征:由正断裂控制形成的地堑和地垒交替发育，地堑主要发育在重力滑脱伸展构造区的中部，地垒分布在重力滑脱伸展构造区的上部和下部。其中地堑发育宽度较窄(约5 km)，地垒相对较宽(10～30 km)。

重力滑脱伸展构造下的盐构造特征:该区域盐岩层较薄(100～300 m)，盐构造上拱幅度较小(约400 m)，由上部盐构造上拱幅度(210 m)至下部盐构造上拱幅度(700 m)逐渐增大。盐构造多发育在正断裂的下盘，与正断裂密切相关。

1.2 重力滑脱底辟构造

本文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(胡望水和薛天庆，1997)，不包括塑性地层斜向上拱构造。下刚果盆地的重力滑脱底辟构造主要发育在大陆坡的中部和下部，称为重力滑脱底辟构造区(图1、2)。该构造区发育由盐底辟(图2)组成的重力滑脱底辟构造样式。

重力滑脱底辟构造下的盐底辟特征:该盆地重力滑脱底辟构造区发育的盐底辟是典型的底辟构造，构造区的两侧发育长波长(3～6 km)、低幅度(1～3 km)枕状盐底辟;中部发育短波长(1～2 km)、高刺穿(5～8 km)的柱状和伞株状盐底辟，可知重力滑脱底辟构造区由陆向海构造活动也呈弱-强-弱的变换趋势。由于重力滑脱底辟构造区盐岩厚度大(1～2 km)，盐底辟刺穿幅度高(1～8 km，其中重力滑脱底辟构造区的中部盐底辟刺穿幅度最大)，可见下刚果盆地重力滑脱底辟构造十分发育(Brun and Fort，2004;Tari et al.，2003;Spathopoulos，1996;余一欣等，2011)。

图2 下刚果盆地地震、地质剖面图(位置见图1AA′)(据Cramez and Jackson，2000)Fig.2 Seismic and geological sections of the Lower Congo basin(For location see Fig.1AA′)(Cramez and Jackson，2000)

1.3 重力滑脱冲断构造

下刚果盆地的重力滑脱冲断构造主要发育在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)(Jackson et al.，2008;彭美丽等，2011)。该构造区发育由冲断裂系、与冲断裂相关的褶皱、向海倾斜的不对称褶皱组成的重力滑脱冲断构造样式(Rowan et al.，2004)。

重力滑脱冲断构造下的冲断裂及其相关的褶皱特征:冲断裂及其相关的褶皱集中发育在重力滑脱冲断构造区的中部，该区域构造变形强烈，冲断裂倾角为20°～30°，垂直断距为500～1000 m，造成盐岩叠置增厚，但断开层位较少(阿尔布阶);在冲断裂上盘形成不对称背斜，冲断裂上部发育背斜核部，下部发育为背斜延伸较长的缓翼，少数发育为向斜。冲断裂及其相关褶皱的强烈发育造成早期地层的盐岩叠置和地层重复增厚使得上覆沉积层较薄，形成一些次级褶皱系。

重力滑脱冲断构造下的不对称褶皱特征:不对称褶皱主要发育在重力滑脱冲断构造区的两侧，即冲断裂及其相关褶皱的两侧，受较弱的重力滑脱冲断作用，该区域未形成冲断裂，仅发育向海倾斜的不对称褶皱，且越靠近冲断裂系褶皱幅度越大，说明不对称褶皱发育区域(重力滑脱冲断构造区两侧)为重力滑脱冲断构造弱活动区。

2 下刚果盆地重力滑脱构造演化

重力滑脱构造的演化可以分为四个阶段: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(Marton et al.，2000;Broucke et al.，2004;Giresse，2005;马杏垣和索书田，1984)。

下刚果盆地重力滑脱构造空间上的演化模式为由早到晚由陆向海发育的前展式发育模式(图3)。即最先在重力滑脱伸展构造区发育重力滑脱伸展构造、其次在重力滑脱底辟构造区发育重力滑脱底辟构造、最后在重力滑脱冲断构造区发育重力滑脱冲断构造。

塑性层沉积期: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。

重力滑脱伸展构造发育期(图3a):在塑性层沉积期之后，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、地垒为主的重力滑脱伸展构造，重力滑脱伸展构造格架形成。

重力滑脱底辟构造发育期(图3b):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(Brun and Fort，2004;贾承造等，2003;王月然等，2009)。该期也发育重力滑脱伸展构造，但活动较弱。

重力滑脱冲断构造发育期(图3c):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，形成了一期完整的重力滑脱构造体系。

下刚果盆地发育两期重力滑脱构造，分别是早白垩世阿尔布期-渐新世发育的早期重力滑脱构造和中新世至今发育的晚期重力滑脱构造。

图3 下刚果盆地重力滑脱构造演化简图(位置见图1BB′)Fig.3 Maps showing the structure evolution of the gravitational décollement of the Lower Congo basin(For location see Fig.1BB′)

2.1 阿尔布期-渐新世发育的早期重力滑脱构造

该期重力滑脱构造在早白垩世阿尔布期开始发育，主要发育重力滑脱伸展构造和重力滑脱冲断构造。最先开始发育重力滑脱伸展构造(图4)。不过此时重力滑脱伸展构造活动较弱，形成了重力滑脱伸展构造区两侧的正断裂，这些正断裂在渐新世之后停止活动。

在晚白垩世重力滑脱冲断作用下，在早期重力滑脱冲断构造区形成了一系列叠瓦状、前展式冲断裂(图5)，但这些冲断裂在渐新世末期停止活动。

该期重力滑脱底辟构造很少发育，仅在重力滑脱底辟构造区零星发育一些低幅度、长波长的隐刺穿丘状底辟。

2.2 中新世至今发育的晚期重力滑脱构造

该期重力滑脱构造是下刚果盆地最主要的构造活动期，形成了下刚果盆地完整而典型的重力滑脱构造体系。

中新世，重力滑脱伸展构造(图6)在早期基础上再次活动，发育在重力滑脱伸展构造区早期重力滑脱构造的向海一侧，且该期重力滑脱伸展构造活动强烈。中新世是下刚果盆地重力滑脱伸展构造的主发育期，正断裂断开了阿尔布阶以上所有地层，形成了一系列地堑和地垒。

图4 下刚果盆地早期重力滑脱伸展构造(位置见图2A)Fig.4 Early gravitational décollement extensional structure of the Lower Congo basin(For location see Fig.2A)

图5 下刚果盆地早期重力滑脱冲断构造(位置见图2B)Fig.5 Early gravitational décollement thrust structure of the Lower Congo basin(For location see Fig.2B)

图6 下刚果盆地晚期重力滑脱伸展构造(位置见图2C)Fig.6 Late gravitational décollement extensional structure of the Lower Congo basin(For location see Fig.2C)

图7 下刚果盆地晚期重力滑脱冲断构造(位置见图2D)Fig.7 Late gravitational décollement thrust structure of the Lower Congo basin(For location see Fig.2D)

下刚果盆地典型的重力滑脱底辟构造在中新世开始活动，分布在中陆坡至下陆坡的重力滑脱底辟构造区(Fort et al，2004)。重力滑脱底辟构造最主要的发育期是晚中新世-早上新世，形成了一系列高刺穿的蘑菇状底辟，可以看出重力滑脱底辟构造活动是很剧烈的;但在上新世之后重力滑脱底辟构造活动逐渐减弱。

下刚果盆地晚期重力滑脱冲断构造(图7)主要发育在下陆坡至深海平原转换区的重力滑脱冲断构造区，主要发育期是上新世，上新世之后活动强度有所减弱，但仍在活动。中新世至今下刚果盆地发育的重力滑脱冲断构造以冲断裂为主，形成了巨厚的叠置盐岩层。在重力滑脱冲断构造的顶部，由于后期冲断作用的减弱，还发育一些次级张性正断裂，但仍以褶皱为主。

3 结 论

(1)下刚果盆地阿尔布期至今的被动大陆边缘构造旋回发育由重力滑脱伸展构造、重力滑脱底辟构造和重力滑脱冲断构造组成的重力滑脱构造体系。

(2)重力滑脱构造体系的发育模式为从早到晚由陆向海发育的前展式发育模式，即最先发育重力滑脱伸展构造，其次发育重力滑脱底辟构造，最后发育重力滑脱冲断构造。

(3)下刚果盆地在阿尔布期-渐新世发育第一期重力滑脱构造、中新世至今发育第二期重力滑脱构造，两期重力滑脱构造具有一定的继承性。

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Developing Characteristics and Evolution Pattern of the Gravitational Décollement Structures in the Lower Congo Basin

LI Tao1，HU Wangshui1，HE Yaoyao2，CHEN Chuan1，ZHAO Yun1and RAO Yong3
(1.Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources，Ministry of Education;Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China;2.Geophysical Exploration Institute，Jianghan Oilfield Company，SINOPEC，Wuhan430023，Hubei，China;3.International Research Dept.CNOOC Research，Beijing100027，China)

This article discusses gravitational décollement structure developing characteristics and evolution pattern of the Lower Congo basin in the West African passive continental margin.Lower Congo basin lies in passive continental margin from Early Cretaceous to present，and mainly developed gravitational décollement structure which was made up of the gravitational décollement extensional structure on upper continental slope，the gravitational décollement diapir structure on the middle and lower ones，the gravitational décollement thrust structure on lower continental slope to deep sea plain.Base on structure analysis，the advance tectonic evolution pattern on the gravitational décollement structure was established from land to sea.The pattern includes three parts:gravitational décollement extensional structure which formed firstly and lied at the high point，gravitational décollement diapir ones in the middle，gravitational décollement thrust ones at the lower part which formed finally and lied at the bottom.Since early Cretaceous，Lower Congo basin developed two stages gravitational décollement structures，the first phase(early)gravitational décollement structure was active from the Early Cretaceous Albian period to Oligocene，the second phase(late)gravitational décollement structure is active from the Miocene to now.Both of the two phases gravitational décollement structures presented a advanced developmental structure developed from land to sea，and later gravitational décollement structure was on the seaward side of the early ones.

gravitational décollement structure;tectonic development;tectonic evolution;Lower Congo basin

P542;TE121.1

A

1001-1552(2012)02-0197-007

2011-07-10;改回日期:2011-11-01

项目资助:国家重大专项(2008ZX05030-003)“西非被动大陆边缘盆地海底扇等勘探目标评价与优选”部分成果。

李涛(1982-)，男，博士研究生，油气构造学与盆地分析专业。Email:ltm817@163.com

胡望水，Email:huwangshui@126.com