东非裂谷Kivu盆地油气勘探潜力

胡滨　许志刚　赵伟

摘要：随着东非裂谷西支Albertine盆地的油气重大发现，使该区成为勘探和研究的热点地区。Kivu盆地北邻Mbertine盆地，属于火山型伸展盆地，构造演化、沉积充填和烃源岩的形成演化等方面均受火山作用强烈影响。盆地存在两套未证实的烃源岩，断层发育，圈闭和油气运移条件可能较好，东部斜坡带推测是有利勘探区带。烃源是盆地勘探最主要的地质风险，Kivu湖中较高浓度的C02和cn4是重要的安全隐患。盆地的勘探成本很高，也是影响油气勘探的重要因素。

关键词：东非裂谷；西支；基伍盆地；石油地质特征；勘探潜力

引言

东非裂谷位于非洲东部陆上，南北全长约3500km，宽50km～300km，在平面上分为东西两支（图1）。裂谷西支可分成北、中、南三段，共8个盆地（图1）。北段包括Albertine（阿尔伯特）盆地，中段包括Kivu（基伍）、Tanganyika（坦噶尼喀）、Rukwa（鲁夸）、Upemba（乌朋巴）和Mweru（姆韦鲁）盆地，南段包括Malawi（马拉维）和Chilwa（奇尔瓦）盆地。东非裂谷的演化很复杂，由多期裂谷叠置。

2010年之后，东非裂谷西支的Albeaine盆地不断获得重大油气发现，使该区成为油气研究和勘探的热点地区。Kivu盆地北邻Albertine盆地，目前勘探程度极低，国际上相关研究很少，而国内基本处于研究空白区。本文基于最新资料和研究成果，阐述其油气勘探潜力，对盆地未来油气勘探评价具有一定的指导意义。

1.盆地基本概况

Kivu盆地位于东非裂谷西支中段北部，刚果（金）东部和卢旺达西部。盆地面积为3910km²，可划分为四个次盆，即北次盆、东次盆、西次盆和Ruzizi（鲁济济）次盆（图2）。其中东次盆主要位于卢旺达境内，西次盆位于刚果（金）境内，北次盆和Ruzizi次盆横跨这两个国家。

Kivu盆地现今主要被Kivu湖所覆盖，湖泊面积为2600km²，长约89km，宽约49km，湖水最深处485m，海拔1462m，是东非海拔最高的湖泊（图2）。并且Kivu湖为世界第三大富含高浓度C02的火山湖。盆地四周均为高山，湖中心有Idjwi（伊吉威）岛。南北均有火山分布，南部火山形成于8Ma，而北部為形成于9Ma～11Ma的两座活火山，至今火山活动非常频繁。2002年Nyiragongo（尼拉贡戈）火山喷发，火山熔岩注入Kivu湖北部。

目前，Kivu盆地的勘探程度极低，只在盆地的东部和南部采集了少量地震和重磁资料。

2.盆地结构与地层发育

Kivu盆地属于火山型伸展盆地，地层沉积可划分两个阶段（图3）。早期以火山沉积为主，后期发育晚中新世—更新世河流相沙岩和湖相泥岩（图3），火山作用影响较大，整体厚度较薄，最大沉积厚度接近4000m。

Kivu盆地主要以半地堑结构为主（图4），西侧为边界大断层，东侧则相对平缓。盆地内断层以NE-SW或近NS走向为主（图2）。盆地发育早期，地层厚度变化较小，说明盆地经历过一段构造稳定期。在盆地形成晚期，受周缘强烈的火山活动影响，缓坡带明显被抬升，地层遭受严重剥蚀。地层在边界大断层的下降盘位置才明显增厚，说明盆地边界大断层对后期地层的影响较大，对早期地层影响相对较小。

3.石油地质条件

3.1烃源条件

Kivu盆地南邻的Rukwa盆地发现多个Karoo层煤矿，对煤样和煤层之间的页岩或泥岩样品进行了地球化学和矿物成分分析。总体而言，煤厚度均较薄，灰分高（24%～63%），含硫量高（1.85%～5.81%），R0值为0.4%～1.0%，TOC值为57.3%～58.04%，整体属于高挥发性烟煤-亚烟煤。在Kivu盆地Shangwe（尚伟）湖湾地区发现了Karoo黑色页岩和煤系露头（图2），推测Kivu盆地可能发育成熟的Karoo烃源岩。

根据盆地地层发育情况，新生界湖相泥岩也是潜在的烃源岩。在盆地周边发现了两处确认的浮油显示（共有57处浮油显示，其中两处受到污染，53处不确认），间接证明了盆地内发育倾油型烃源岩。

3.1.1火山活动对烃源岩的影响

火山活动对Kivu盆地演化和沉积影响很大，对烃源岩的形成演化存在正反两个方面的作用。

有利于烃源岩的方面：（1）火山和热液给湖盆水生生物带来大量营养，利于藻类繁盛。同时使湖水含盐度增高，形成还原环境，有利于藻类物质的保存；（2）与火山热液伴生的烃源岩过渡金属含量高，过渡金属的催化作用可以降低有机质中的C-C、C-S、C-O键活化能，催化有机质降解成烃和CO₂；（3）火山烘烤促进干酪根热演化，在一定程度上降低生烃门限。

不利于烃源岩的方面：（1）火山灰不仅能释放铁、氮和磷等营养物质，也会释放铜和锌等有害物质，浓度过高会严重抑制浮游生物的生长；（2）对于水体有限的湖泊，近距离火山喷发还会释放大量氯化氢、氯气等有毒气体，并大幅提升水温、降低pH酸碱度，从而造成生物大规模死亡。

3.1.2湖水溶解气分析

Kivu湖水分层明显，水中溶解气体量约550×10⁸m³，其中CO₂气占整个体积的73.5%，CH₄占25%，也包括少量C₂H₆、C₃H₈和C₄H₁₀，占1.5%。关于CH4的成因有三种不同的认识。（1）热成因。推测可能来自古生界的Karoo地层，因为Karoo煤层具有一定的倾气性。（2）生物成因㈣。实验表明CH₄可通过发酵作用和CO₂还原作用形成。Kivu湖中的细菌产生甲烷的速度与近地表沉积环境中观察到的速度相似，因此认为甲烷是细菌产生的。（3）无机成因。Kivu湖中溶解气中含有过量的、起源于地幔的³He，且Kivu湖的基岩根部已深入上地幔，为地幔气的进入提供了有利条件。地幔中大量的C和H提供了无机成因气体的物质基础，高温下来自于火山的气体可以在较低温下形成甲烷。

3.2储盖条件

目前，关于该盆地储盖层的研究资料很缺乏。由于Kivu盆地是一个新生代火山型裂谷盆地，火山沉积一直伴随着整个沉积过程，会影响储层横向的连续性和垂向上的继承性。同时，Kivu高海拔位置，可能限制周缘水系的发育和物源供给。这些因素可能都不利于储层的发育，相反，长期物源供给不充分或相对封闭湖盆环境，可能对盖层的发育有利。

3.3构造条件

重磁勘测表明，在北次盆存在北部凸起（图2），面积约200km²，東次盆存在东部斜坡带，但这些构造带的规模需未来的地震勘探证实。

Kivu盆地作为新生代裂谷盆地，断层发育，类比Alber-tine和Tanganyika等盆地，可能发育与断块构造相关的圈闭类型为主。

3.4有利勘探区预测

限于极为有限的资料，推测东部斜坡带紧邻北部凹陷和东部凹陷两个沉积中心（图2），处于油气优势运移方向，构造位置有利，是盆地的有利勘探区。

4.风险和不确定性

目前Kivu盆地的勘探和研究均很低，主要存在以下风险：

（1）烃源是盆地勘探的主要地质风险。Kivu湖中的CH4可能为生物成因或无机成因，不能直接证明盆地存在有效烃源岩。Karoo地层生烃指标较差，新生界湖相泥岩厚度较小，均有生烃潜力不足的风险。

（2）地质认识和结论存在较大不确定性。目前盆地的勘探程度极低，各方面资料极为匮乏。缺少地震和钻井等第一手资料。重磁勘测资料精度低，影响对盆地沉积地层和构造的准确认识。

（3）勘探开发费用高，安全隐患大。Kivu盆地为内陆湖盆，环保要求高，工程难度大，作业费用高。卢旺达和刚果（金）属联合国所宣布的最不发达国家之一，湖区周边基础设施差，需要新建钻井船及码头等才能保证钻井施工的进行。Kivu湖中C02和CH4的浓度较高，容易形成安全隐患。

结论

（1）Kivu盆地属于火山型伸展盆地，构造演化、沉积充填和烃源岩的形成演化等方面均受火山作用强烈影响。

（2）Kivu湖中富含C02和cH4，存在三种成因机制。

（3）存在两套未证实的烃源岩，断层发育，圈闭和油气运移条件可能较好。东部斜坡带推测是有利勘探区带。烃源是盆地勘探最主要的地质风险。

（4）受盆地勘探程度和研究程度限制，当前的认识和结论存在较大不确定性。

（5）湖中CO₂和CH₄的浓度较高的影响，容易形成安全隐患。受自然地理条件和国家经济条件限制，盆地的勘探开发成本很高，也是影响本地区油气勘探的重要因素。