苏丹穆格莱德盆地X区西斜坡AG组—Tendi组沉积体系分析

陶文芳，朱筱敏，范乐元，陈贺贺

（1.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京102249；2.中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广州510240；3.中国石油长城钻探工程公司解释研究中心，北京100100）

苏丹穆格莱德盆地X区西斜坡AG组—Tendi组沉积体系分析

陶文芳1，2，朱筱敏1，范乐元3，陈贺贺1

（1.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京102249；2.中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广州510240；3.中国石油长城钻探工程公司解释研究中心，北京100100）

利用古生物、岩心、测井及地震资料，分析了苏丹穆格莱德盆地X区西斜坡AG组—Tendi组的沉积体系类型及其演化。结果表明：受西部马特里格隆起南段物源的影响，苏丹穆格莱德盆地X区西斜坡早白垩世早期、晚白垩世和始新世表现为断陷湖盆沉积特征，自西向东依次发育三角洲与湖泊相沉积，早白垩世早期该区东部发育半深湖—深湖亚相沉积；早白垩世晚期、古新世和渐新世—上新世表现为坳陷湖盆沉积特征，河流沉积体系推进至该区西部，形成三角洲沉积体系，东部为滨浅湖亚相沉积。总之，穆格莱德盆地X区西斜坡沉积充填受区域构造活动影响，沉积演化表现出明显的规律性。

孢粉；地震相；沉积体系；白垩系；穆格莱德盆地

0 引言

苏丹穆格莱德盆地于20世纪70年代开展油气勘探，截至目前，探明石油地质储量超过2 000× 108m3［1］。前人对穆格莱德盆地构造特征及演化、沉积充填和油气富集等方面进行了研究，认为烃源岩主要为盆地初始裂陷期形成的AG组湖泛泥岩，储层为上覆三角洲砂体［2-5］。穆格莱德盆地X区西斜坡是重要的勘探区块之一，已发现了3个油气田，探明油气储量约为250×108m3。为了挖掘X区西斜坡的油气勘探潜力，扩大后备油气储量，保持其原油高产和稳产，有必要加强各期沉积充填及演化特征和储层分布等研究。笔者利用孢粉、钻井、测井和地震等资料，以古生物学、层序地层学及沉积学等理论为指导，对AG组—Tendi组的沉积相类型及分布范围进行分析，确定沉积体系的时空分布样式，预测有利储层发育的沉积相带，以期为下一步油气勘探提供地质依据。

1 地质概况

穆格莱德盆地位于非洲板块中部。中生代—新生代沉积期盆地受中非剪切带右旋剪切应力场影响，形成被动裂谷盆地［1，6］。盆地北西侧以东非断裂带为界，呈北西—南东向，南窄北宽，楔形展布，总面积约12×104km2［7-8］。

穆格莱德盆地X区由西向东依次为西部斜坡带、中央凹陷带（凯康凹陷为主）和U—H低隆起带。地势西高东低，地层西薄东厚，构造演化受3期断/坳作用控制［1，8］。研究区位于盆地西部斜坡带，面积约5 400 km2（图1），基底之上发育的地层主要有AG组、Bentiu组、Aradeiba组、Zarqa组、Ghazal组、Baraka组、Amal组、Nayil组和Tendi组。

图1 穆格莱德盆地X区西斜坡区域位置图Fig.1Location map of the western slope in X block, Muglad Basin

AG组沉积于区域初始裂陷期，沉积厚度受断裂作用控制明显。研究区AG组最大厚度为2 000 m，西部斜坡带因剥蚀严重，残留厚度约500 m。该组岩性下段多为砂泥岩互层，中段以大套较纯的湖泊相泥岩为主，上段剥蚀严重，砂岩较发育。Bentiu组沉积期，盆地构造由裂陷阶段向坳陷阶段转化，湖盆可容纳空间变小，湖平面下降，河流流入研究区，沉积中—粗砂岩。北部为沉积中心，地层厚度为1 700 m，其余地区地层厚度约900 m。

第二裂谷期裂陷作用下沉积充填的地层为Aradeiba组、Zarqa组、Ghazal组及Baraka组，各组厚度均为300～400 m，仅靠近凯康凹陷南东部Aradeiba组厚度约为1 200 m，且Aradeiba组、Zarqa组和Ghazal组岩性均以三角洲前缘砂岩为主，远端见粒度相对更细的沉积物。Baraka组沉积末期粒度变粗，三角洲平原砂体发育。坳陷作用下沉积充填的地层为Amal组，岩性以三角洲平原砂体及河道砂体为主，厚度为300 m，研究区西缘稍薄而东部略厚。

第三裂谷期断陷作用下沉积充填的地层为Nayil组，呈现“东西凸、中间凹”的沉积样式，沉积厚度为中部洼陷大而东、西斜坡区小。南东部地层厚度约800 m，西缘斜坡因剥蚀作用仅残存约200 m。湖盆面积及水深均较大，沉积岩粒度较细。断/坳转换期沉积充填的地层为Tendi组，粒度较粗，继承性发育，东、西残余厚度约为200 m，洼陷北部为沉积中心，地层厚度约800 m。

2 孢粉古生物学分析

2.1 孢粉组合带划分

根据岩石样品孢粉分析，确定各层段生物群落和数量，识别其演化趋势，建立孢粉组合，以此恢复不同地层单元的沉积古气候特征［9-12］。

按照孢粉分布范围和出现频率，可以将穆格莱德盆地白垩纪—新近纪划分为10个孢粉组合带，分别对应不同的岩石地层单元（图2），每个孢粉组合带均具有各自典型的孢粉组合和优势类别。

依据孢粉谱和孢粉母体植物的生态特征，可以半定量地划分穆格莱德盆地白垩系—新近系各岩石地层单元沉积时的植被类型和干湿度类型（表1、表2）。偏湿润古气候主要对应3期构造裂陷期，植被类型以常绿阔叶林及灌草丛为主；相对干燥古气候主要对应3期构造坳陷期，植被以针叶林、阔叶林及疏林为主。

图2 穆格莱德盆地X区西斜坡岩石地层与孢粉组合Fig.2Lithostratigraphy and sporopollen in the western slope of X block,Muglad Basin

表1 穆格莱德盆地白垩纪—新近纪孢粉植被类型划分Table 1Cretaceous-Paleogene sporopollen vegetation types in Muglad Basin

表2 穆格莱德盆地白垩纪—新近纪干湿度类型划分Table 2The humidity type classification of Cretaceous-Paleogene in Muglad Basin

2.2 孢粉相与沉积环境分析

孢粉分析可用于研究分散于沉积物中的颗粒状有机质，被称为孢粉相分析。镜下鉴定对象包括有机壁微体化石、植屑和无定形有机质［13］。笔者结合干酪根组分特征和孢粉沉积环境意义，确定了7种孢粉相类型（表3）。

表3 穆格莱德盆地白垩纪—古近纪烃源岩干酪根显微组分及孢粉相统计Table 3Cretaceous-Paleogene kerogene types and sporopollen of the source rocks in Muglad Basi

有机质物源性质是控制有机质沉积作用的重要因素。穆格莱德盆地受3期断陷作用控制，有机质物源主要为三角洲—湖泊混源母质相；在盆地坳陷作用阶段，有机质物源主要为河流—三角洲混源母质相。综上所述，根据孢粉相推断盆地断陷阶段主要为三角洲—湖泊沉积环境，坳陷阶段主要为河流—三角洲沉积环境。

3 沉积体系分析

在孢粉相沉积环境分析的基础上，主要依据下列步骤开展沉积体系分析：①利用关键井岩心特征及测井曲线形态确定不同沉积相类型；②建立多条连井剖面，分析井间沉积相展布特征；③根据地震反射波组外部形态和内部结构等解释地震相，建立其与沉积相的关系［14-17］；④确定不同时期沉积体系展布特征。

3.1 岩心沉积相分析

本次研究共描述9口井岩心（心长164.67 m）。取心层段包括AG组、Bentiu组、Aradeiba组、Zarqa组和Nayil组。岩心资料提供了岩性、沉积构造、沉积序列、沉积水动力和沉积相带等信息。

图3（a）为D-W-2井Bentiu组辫状河河道岩心序列及镜下照片，岩性为浅灰色砂质粗砾—巨砾岩，磨圆和分选均差，发育大型楔状交错层理等沉积构造，二元结构中上部单元不太发育。图3（b）为B-3井Zarqa组辫状河三角洲前缘水下分流河道岩心序列及镜下照片，该组下部为浅灰色中—粗砂岩，中上部为中—细砂岩，颗粒定向排列，磨圆和分选均较好。图3（c）为H-2井Zarqa组辫状河三角洲前缘水下分流间湾岩心序列及镜下照片，该组以灰色—黑色泥岩为主，夹粉砂岩，见水平层理。岩心沉积相分析表明研究区主要发育河流和三角洲相沉积。

图3 穆格莱德盆地X区西斜坡不同沉积背景下的岩心及镜下照片Fig.3Core and microscopical characteristics of coring wells in different depositional settings in the western slope of X block,Muglad Basin

3.2 测井相分析

利用自然伽马（GR）、声波时差（AC）、深侧向电阻率（RLLd）、高分辨率深电阻率（RHLLd）、浅电阻率（Rs）和深电阻率（Rd）等多种测井曲线，确定研究区发育箱形或齿化箱形、钟形、漏斗形或齿化漏斗形、指形和复合型等5种测井相。依据取心段岩心特征刻度测井曲线，进行测井相与沉积相对应关系分析。图4（a）为辫状河河道测井曲线响应，显示为典型的箱形，该段岩心岩性序列表现为缺少顶部细粒沉积的不对称二元结构，辫状河河道沉积特征显著。图4（b）的测井曲线形态表现为锯齿形且见反旋回特征，岩心岩性为泥质粉砂岩，上段见灰绿色粉砂质泥岩，底部发育深灰色泥岩，对应辫状河三角洲前缘沉积。

多井测井曲线组合形态及变化趋势反映了地层的旋回性和沉积韵律特征（图5）。由图5可看出，Z-1，C-SE-1及R-E-1井发育第一裂谷期后期Bentiu组，且Z-1与C-SE-1井以箱形及齿化箱形测井曲线形态为主，R-E-1井为齿化箱形及指形测井曲线形态。结合相序定律，研究区河流相与三角洲前缘亚相之间发育三角洲平原亚相。第二裂谷期湖盆发生大规模水进，Z-1与C-SE-1井测井曲线形态为齿化箱形，见反旋回，T-1与R-E-1井测井解释泥质含量上升，发育滨浅湖亚相。对各条联井剖面进行沉积相解释，可确定沉积体系的展布。

图4 穆格莱德盆地X区西斜坡岩心-测井响应关系Fig.4The core-logging calibration in the western slope of X block,Muglad Basin

图5 穆格莱德盆地X区西斜坡连井剖面沉积体系分布Fig.5Well-tie section of sedimentary facies in the western slope of X block,Muglad Basin

3.3 地震相分析

利用地震反射内部结构和外部形态，可以划分不同的地震相单元，建立地震相与沉积相之间的对应关系，确定沉积体系类型及其空间分布规律［18-20］。研究区可识别出5种地震相类型：下切—充填地震相、低角度S型或斜交前积地震相、平行—亚平行地震相、乱岗席状地震相及丘形反射地震相。以斜交前积地震相为例，在地震剖面上，相对于其顶部或底部层面，表现为同相轴倾斜并依次排列的特征（图6）。

图6 穆格莱德盆地X区西斜坡Araderiba组前积地震相（测线gn00-001）Fig.6Seismic facies of progradation of Aradeiba Formation in the western slope of X block,Muglad Basin

对研究区二维地震（剖面长度6 500 km）和三维地震（面积710 km2）资料进行地震相解释后，用取心井岩心刻度地震相，建立地震相与沉积相之间的对应关系。

3.4 沉积相划分及其类型分析

综合分析孢粉、钻井与测井资料，将研究区地震相解释成果转化为沉积相，确定研究区沉积相类型及沉积体系展布［21-22］。研究区沉积体系主要为河流、三角洲及湖泊相。受区域构造演化作用的控制和3次断/坳转换的影响，湖盆多期次扩张与收缩，沉积体系在时空分布上具有继承性和差异性。

3.4.1 早白垩世沉积体系

早白垩世初，穆格莱德盆地受区域构造应力裂陷成盆，沉积充填了AG组地层，但研究区处于斜坡带，地层充填较薄，可划分为上、中和下共3段。AG组下段沉积期，盆地初始裂陷，主要发育三角洲相及滨湖亚相沉积［图7（a）］，物源主要来自西部马特里格隆起，研究区西部的三角洲沉积体系平行于湖岸分布，面积约为研究区块面积的1/2，约2 700 km2。在裂陷作用最剧烈阶段（AG组中段沉积期），湖盆扩张，发育大面积深湖亚相泥岩，构成现今最有利的烃源岩层。研究区西部三角洲沉积体系规模缩小［图7（b）］，约1 000 km2，呈朵叶状展布；研究区东部靠近凯康凹陷发育半深湖亚相沉积体系，面积与三角洲沉积体系相当。AG组上段沉积期，第一裂谷期裂陷作用减弱，物源相对充足，三角洲沉积体系向湖盆推进［图7（c）］。AG组沉积末期，盆地断/坳转换作用使湖盆西部斜坡遭受明显的剥蚀，地震剖面上可见削蚀现象。现今为残留沉积，以高位域三角洲前缘大范围分布为特征。

图7 穆格莱德盆地X区西斜坡AG组沉积体系分布Fig.7The distribution of depositional system of AG Formation in the western slope of X block in Muglad Basin

第一裂谷期坳陷阶段沉积充填的地层为Bentiu组。研究区早期主要表现为三角洲沉积，占总面积的80%，约4 400 km2，其中三角洲平原亚相约占三角洲沉积体系的1/3。晚期三角洲继承性向东推进，研究区西部边缘见河流相分布，Sham-1井见箱形测井曲线，地震剖面上下切充填形态明显，河流沉积体系呈条带状分布于湖盆西部斜坡，面积约1 500 km2，河流推进方向上发育三角洲沉积体系，两者几乎覆盖全区，仅在研究区北东部见约500 km2的滨浅湖亚相沉积。

3.4.2 晚白垩世沉积体系

第二裂谷期裂陷阶段发生于晚白垩世，裂陷作用强度较第一裂谷期弱。研究区自下而上沉积充填的地层为Aradebia组、Zaraqa组、Ghazal组及Baraka组，主要发育三角洲与湖泊相沉积。由于不同时期构造活动强弱不同，导致三角洲沉积体系分布范围各异。Baraka组沉积晚期，三角洲向湖盆推进，地震剖面上表现为前积地震反射。晚白垩世沉积体系发育的4组地层中三角洲相—滨浅湖亚相分别占各自总面积的1/2以上，差别在于Aradebia组三角洲沉积体系南、北2个朵叶体独立发育；Zaraqa组三角洲沉积体系范围略大，指示河流作用强于湖泊作用；Ghazal组沉积期，研究区南西部三角洲朵叶体变小，而北西部朵叶体范围变大，三角洲面积较Zaraqa组缩小，与Aradebia组相当；Baraka组沉积早期，湖盆开始断/坳转换，水体变浅，三角洲沉积体系分布广，到Baraka组沉积末期，三角洲沉积体系约占总面积的5/6，南端见约500 km2的三角洲平原亚相，研究区发育大范围的高位域三角洲前缘亚相。

3.4.3 古近系—新近系沉积体系

古近系沉积期，第二裂谷期断陷作用减弱，基底整体抬升，沉积水体快速变浅，起源于西部隆起区的河流向东推进，沉积范围广；Amal组沉积期，在研究区东部仅可见三角洲平原及部分三角洲前缘沉积［图8（a）］，测井曲线形态以典型箱形为特征。此时期以河流沉积体系为主体，三角洲相仅占1/5，约1 100 km2。

第三裂谷期断陷阶段沉积充填的地层为Nayil组，坳陷阶段沉积充填的地层为Tendi组。断陷阶段构造作用使可容纳空间增大的速度大于湖盆内沉积物的沉积速度，水体加深明显，北西部和西部物源供给充足，三角洲朵叶发育［图8（b）］，面积约3 600 km2。坳陷阶段可容纳空间逐渐变小，三角洲持续向湖盆中心推进，边缘相带可见河流沉积［图8（c）］，面积约200 km2。滨浅湖亚相仅发育于凯康凹陷，研究区内仅零星分布，面积约500 km2，三角洲相为沉积主体。

图8 穆格莱德盆地X区西斜坡古近系—新近系沉积体系分布Fig.8The distribution of depositional system of Neogene-Paleogene in the western slope of X block,Muglad Basin

综合分析古生物、沉积构造和多种相标志，确定穆格莱德盆地X区西斜坡裂陷时期古气候相对湿润，湖平面相对较高，主要发育三角洲及湖泊相沉积体系［图9（a）］；坳陷阶段古气候相对干燥，湖平面相对较低，主要发育河流及三角洲相沉积体系［图9（b）］。

图9 穆格莱德盆地X区西斜坡沉积模式Fig.9The sedimentary model in the western slope of X block,Muglad Basin

4 结论

（1）苏丹穆格莱德盆地白垩纪—新近纪沉积体系演化受控于区域构造背景，断陷阶段主要发育三角洲及湖泊相，坳陷阶段主要发育河流及三角洲相。

（2）穆格莱德盆地古气候经历半干旱—半湿润—湿润的交替转换，对应发育河流—三角洲—湖泊沉积体系。

（3）穆格莱德盆地X区西斜坡构造/沉积耦合作用明显，构造作用控制着沉积体系的展布。断陷阶段沉积充填地层厚度较大，坳陷阶段东、西部沉积厚度差异较小，较断陷阶段沉积速度变缓。

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（本文编辑：李在光）

Sedimentary system of Tendi Formation to AG Formation in the western slope of X block,Muglad Basin

TAO Wenfang1，2，ZHU Xiaomin1，FAN Leyuan3，CHEN Hehe1
（1.College of Geosciences，China University of Petroleum，Beijing 102249，China；2.Shenzhen Branch of CNOOC Ltd.，Guangzhou 510240，China；3.Geoscience Center，Greatwall Drilling Company，CNPC，Beijing 100100，China）

Based on the paleontology,cores,logs and seismic data,this paper analyzed the types and evolution of sedimentary systems from Tendi Formation in Tertiary to AG Formation in Cretaceous in the western slope of X block in Muglad Basin.The result shows that influenced by the source of the south part of western Matelige uplift,the study area is with rift lake basin sedimentary characteristics in Early Cretaceous,Late Cretaceous,and Eocene;the distribution fromdelta facies to shallow lake facies extends fromwest to east;in addition,（semi-）deep lake facies develops in the eastern part of the study area in the early stage of Early Cretaceous.The depression lacustrine deposition is manifested in the late period of Early Cretaceous,Paleocene and Oligocene-Pliocene.The fluvial facies promotes to the west of the study area and comes into being delta,and a small range of shallow lake occurs in the east of the study area. In conclusion,the regional tectonic activities significantly control the sedimentary filling in the western slope of X block in Muglad Basin,and the sedimentary evolution shows obvious regularity.

sporopollen；seismic facies；sedimentarysystems；Cretaceous；Muglad Basin

TE121.3

A

1673-8926（2014）03-0051-08

2014-01-10；

2014-03-22

陶文芳（1988-），女，硕士，工程师，主要从事地震相解释与储层预测方面的研究工作。地址：（510240）广东省广州市海珠区江南大道中168号海洋石油大厦1510室。电话：（020）84262167。E-mail：taowf@cnooc.com.cn。