西非科特迪瓦盆地重力场特征与构造区划

张 科，张义娜，李 全，陈全红，盖海洋

(中国海洋石油国际有限公司，北京 100027)

0 引 言

科特迪瓦盆地位于赤道几内亚湾西北部，为典型的转换被动大陆边缘盆地，呈现为近东西延展的菱形特征。盆地东西横跨科特迪瓦、加纳2个国家，南北跨陆地与海洋，总面积18.6×104km2。主体部分位于科特迪瓦海域，东部延伸至加纳海域。盆地北部以St.Paul断裂带和Lagunes断裂带为界，南部边界为Romanche断裂带[1]。

自1970年开展油气勘探以来，盆地50 a来累积发现56亿桶油当量的可采油气储量，2007年和2019年先后发现了Jubilee和Afina这2个亿吨级巨型油田(图1)，极大提升了新兴巨型盆地勘探热度和潜力，目前仍处于储量增长阶段，勘探潜力巨大，勘探机会较多[2-3]。

图1 科特迪瓦盆地区域构造背景Fig.1 Tectonic map of Cote d’Ivoire Basin

随着中大西洋打开，科特迪瓦盆地主要经历了早期的陆内裂陷、洋陆转换和后期的漂移热沉降共3期构造演化阶段，构造形态变化较大，多期构造活动形成了现今复杂构造样式，盆地边界、洋陆边界及内部构造单元不清晰。

基于前期研究成果，结合高精度卫星重力资料，以区域地质、2D地震及钻井资料为约束，分析重磁资料，结合区域研究，开展盆地构造单元分析。

目前，各大石油公司在全球范围内开展大量的应用性研究，对于盆地尺度的构造分析、区带划分起到较好的指导作用[4-8]。同时在缺乏船测重力的研究区用卫星重力资料替代，缩短研究周期，节约研究成本，研究成效较好[9-13]。

1 科特迪瓦盆地构造演化特征

科特迪瓦盆地是伴随着中大西洋的打开而形成的，主要经历了裂陷期和漂移期2个构造演化阶段[16]。

1.1 裂陷期(早白垩世Barremian晚期—Albian期)

Barremian晚期，随着冈瓦纳大陆西北部的陆内断裂向南扩散，开始在西非北段形成了一系列的近南北向裂谷盆地，主要构造运动表现为大陆裂解和转换断层的张扭活动。科特迪瓦盆地所在的构造位置的位移方向与应力方向近于平行或斜交，形成了近东西向展布的裂谷盆地。该时期构造活动强烈，盆地东部以拉张作用为主，西部以走滑作用为主，是盆地主体的重要形成时期[14-16]。

1.2 漂移期(晚白垩世Cenomanian期—至今)

Cenomanian至第3纪，随着中大西洋的扩张和南美大陆与非洲大陆的漂移，在赤道位置南、北大西洋已全部连通，新生陆壳逐渐向陆缘扩展，转换断层沿盆地边缘持续发育，构造活动变弱，盆地进入热沉降阶段，接收陆源海相沉积。位于St.Paul与Romanche转换断层间的科特迪瓦盆地受洋壳的扩张和非洲板块的旋转作用影响，盆地东西边缘受到明显的压扭作用，形成了典型的反转背斜构造(图2)。

图2 科特迪瓦盆地构造演化模式Fig.2 Evolution model of tectonics of Cote d’Ivoire Basin

2 科特迪瓦盆地重力场特征

使用卫星重力为全球卫星重力数据V18.1，测网密度1′×1′，数据精度为3.03 mGal，满足区域研究精度需求。布格重力异常计算选用统一的中间层密度，地壳平均密度取2.30×103KG/m3，海水密度取1.03×103KG/m3，用双界面模型重力场快速正演方法计算海水的重力影响值，进而对卫星测高重力异常做海水影响校正，由此计算得到布格重力异常[17]。

盆地内布格重力异常受南部Romanche和北部St.Paul这2个走滑断裂带夹持，整体呈近东西走向，分为西部洋壳高异常区、北部走滑边缘低异常区和东部离散边缘中低异常区，在重力高、低过渡带发育有重力梯级带(图3)。布格重力异常值的大小反映了基底密度及起伏特征，重力异常值大，反映高密度基底埋深相对较浅；重力异常值小，反映基底埋深相对较深，上覆地层较厚[20-21]。布格重力异常等值线圈闭的重力高、重力低反映局部隆起与坳陷构造，布格重力异常等值线密集的重力梯级带反映断裂较发育区。中西部发育的重力高值区因该区洋壳的成分为高密度的硅镁层造成的；北部St.Paul走滑带形成窄的断陷，因此为低重力异常；东部离散边缘区隆洼相间，为中低异常重力区。

图3 科特迪瓦盆地布格重力异常Fig.3 Bouguer gravity anomaly of Cote d’Ivoire Basin

3 科特迪瓦盆地主要断裂展布特征

利用位场边缘识别技术计算科特迪瓦盆地布格重力异常总水平-垂向导数，根据其极大值位置或者极大值的错断识别相对应的断裂[22-23]。从图4可以看出，控制科特迪瓦盆地边界的2条大型转换断裂带——北部圣保罗(St.Paul)断裂带F1和南部罗曼彻(Romanche)断裂带F2，盆地北部以圣保罗断裂带及其陆上延伸部分——拉古纳什(Lagunes)断层F3为界，圣保罗断裂带走向与科特迪瓦-加纳海岸平行；盆地南部为罗曼彻断裂带所限，通过科特迪瓦-加纳转换边缘脊与加纳陆架相连，这2条大型的断裂带规模大，延伸广，均具有明显的异常极大值。同时，盆地内部有2条大型近似南北走向断裂，其中F4为洋陆边界(COB)，F5为东部离散边缘内的火山岛弧带，将东部离散边缘分隔为2个南北向洼槽，F6为科特迪瓦盆地与西非古陆的边界，分隔科特迪瓦与盐池盆地。

图4 科特迪瓦盆地布格重力异常总水平-垂向导数平面分布Fig.4 NVDR-THDR of Bouguer gravity anomaly

4 科特迪瓦盆地构造区划

运用位场分离技术较好分离出局部密度体的重力异常，借助区域研究和地质剖面(图5)，识别了主要大型坳陷和隆起，并结合盆地断裂展布特征划分了构造单元[24](图6)。

图5 科特迪瓦盆地区域剖面(测线位置如图6所示)Fig.5 Geo-section of Cote d’Ivoire Basin

(背景值为沉积地层厚度图，红线为图5测线位置)图6 科特迪瓦盆地构造单元划分Fig.6 Tectonic units in Cote d’Ivoire Basin

利用剩余布格重力异常反演出科特迪瓦盆地沉积厚度，根据异常所对应的隆起和坳陷结合布格重力异常和总水平-垂向导数划分科特迪瓦盆地二级构造单元，分别为东部离散边缘、北部转换离散边缘和洋盆共3个二级构造单元，与区域地质剖面具有较好的对应关系。东部离散边缘和北部转换离散边缘主要以早期陆相后期海相沉积地层为主，西南部的洋盆主要以COB和St.Paul走滑带为界，沉积地层以海相为主。

从目前已发现油气田分布来看，主要以东部离散边缘区为主，该区发育大型沉积洼陷，生烃潜力巨大，目前油气田以近源成藏为主，中部的马尾构造带仍然有较大的勘探空间，水体较浅(1 000～1 500 m)，面积较大(5 000 km2)，是盆地未来勘探方向和潜力所在。

5 结 论

1)利用卫星重力和布格重力异常，结合2D地震、区域地质，分析了科特迪瓦盆地断裂构造平面分布和盆地沉积凹陷的分布特征，落实了巨型盆地洋陆边界。

2)根据布格重力异常NVDR_THDR共推断出科特迪瓦盆地一级断裂3条(F1、F2、F3)，二级断裂3条(F4、F5、F6)，6条大型断裂对科特迪瓦盆地构造单元的分布具有控制作用。

3)利用沉积地层厚度划分了科特迪瓦盆地边界，划分了科特迪瓦盆地的3个构造单元，东部离散边缘区勘探潜力较大。