乍得邦戈盆地Baobab构造带形成演化及油气成藏控制因素

王 利 张新顺 肖坤叶 王 林 杜业波 王玉华， 梁巧峰

（1中国石油勘探开发研究院； 2 中国石油国际勘探开发有限公司）

0 引言

中西非裂谷系盆地是沿中西非剪切带发育的10余个中—新生代裂谷盆地的统称，据地理位置不同又可分为中非裂谷系和西非裂谷系两支。这些盆地均形成于前寒武系基底之上，发育中—新生代陆源碎屑岩为主的沉积[1-4]。经过数十年油气勘探，多个中西非裂谷盆地被证实为富油气盆地，如穆格莱德盆地、迈鲁特盆地、南乍得盆地、特米特盆地和邦戈盆地等[5-8]。与其他中西非裂谷盆地相比，邦戈盆地在沉积地层、构造演化、油气成藏条件等多方面均具有其自身的独特性。特别是自2012年以来，在邦戈盆地发现了Baobab C等潜山油田，使得该盆地成为中西非裂谷系中唯一在基岩潜山获得商业发现的盆地。前人从成藏条件方面对整个盆地进行了研究[9-10]，但是缺少针对Baobab构造带构造及油气富集规律的深入解剖。本文以邦戈盆地油气最为富集的Baobab构造带为例，深入分析其构造演化历史，并对该区已发现的基岩潜山油藏和上覆P组油藏进行解剖，建立该区油气成藏模式，为中西非裂谷盆地油气勘探提供指导。

1 地质概况

邦戈盆地位于乍得共和国南部、中非裂谷系西段，具有典型的裂谷盆地特征。盆地总体呈NWW—SEE走向，长约280km，宽40～80km，面积约为1.8×104km2（图1）。盆地基底主要由前寒武系花岗岩、花岗片麻岩组成，之上沉积了上万米的中—新生界陆源碎屑岩地层。以区域不整合面为界，可分为下白垩统和新生界，下白垩统自下而上细分为P组、M组、K组、R组和B组。P组和M组以泥岩为主，为盆地内主力烃源岩，内部发育薄层砂体，可形成源内成藏组合；K组、R组和B组为砂泥岩互层，形成源上成藏组合；P组之下的基岩潜山为源下成藏组合。早期勘探以源上组合为重点，却仅获少量发现。其后针对源内组合和源下组合勘探，获得较大发现。邦戈盆地结构总体为南断北超的构造格局，盆地东北部缓坡带处于有利的构造位置，也是油气勘探的重点区带，邦戈盆地已发现储量的90%以上集中于这一区域。

图1 邦戈盆地构造纲要图Fig.1 Structural outline of Bongor Basin

2 沉积和构造演化特征

邦戈盆地东北部斜坡带大致可划分为3排NWW—SEE走向的基底继承性凸起带，Baobab构造带位于第二排凸起中段，现今构造形态表现为两个次洼夹持的垒块构造（图2）。结合区域地质、构造演化和地层分布特征，本文将Baobab构造带的构造、沉积演化划分为前断陷期、断陷期、坳陷期、反转期和消亡期5个阶段。

图2 Baobab构造带构造单元划分（左）及成藏组合（右）Fig.2 Division of structural units (left) and hydrocarbon accumulation assemblage (right) in Baobab structural zone

（1）前断陷期（750—130Ma）：邦戈盆地的基底为泛非运动中形成的冈瓦纳大陆结晶基底，岩性以花岗岩及其变质岩为主。年代学证据表明，邦戈盆地基底岩石形成时代在621—525Ma之间[7]。在这一阶段，区域构造运动整体不活跃，由于出露于地表，基底岩石遭受长时间的风化剥蚀，为基岩储层的形成奠定了基础。

（2）断陷期（130—98Ma）：早白垩世早期，邦戈盆地进入断陷期，盆地沉积中心位于Baobab构造带附近。构造带南北各形成一个南断北超的箕状断陷，面积为100～300km2，并接受断陷期P组和M组的沉积。P组和M组沉积时期以深湖—半深湖相为主，形成巨厚的暗色泥岩沉积，是重要的烃源岩。地层受断裂活动控制明显，总体呈楔状展布，中央坳陷带P组和M组厚度最大超过1500m，并向缓坡带超覆减薄至不足500m。在断陷初期，Baobab构造带高部位基岩局部仍出露于水面以上（图3a），这些高部位基岩为邻近次洼区提供粗粒碎屑物源。P组沉积晚期，随着持续拉张，水体加深，沉积逐渐扩展到整个构造带之上。断陷期主要发育NWW—SEE走向的深大断裂，断层以北倾为主，并控制断陷期沉积（图3b）。

（3）坳陷期（98—85Ma）：M组沉积以后，区域构造活动减弱，邦戈盆地进入坳陷期，并自下而上依次沉积了下白垩统K组、R组和B组等。坳陷期地层沉积厚度巨大，累计可达数千米，沉积中心位于现今盆地中央坳陷（图3c）[11]。随着盆地被充填，水体逐渐变浅，岩性从以深湖—半深湖相暗色泥岩为主向以辫状河三角洲砂岩为主过渡，整体为砂泥岩互层特征。在这一阶段，Baobab构造带断裂活动总体较弱，断层生长指数明显小于断陷期，断层走向仍以NWW—SEE走向为主，但倾向为南西向，并切割早期北倾断层。

（4）反转期（85—80Ma）：在晚白垩世桑顿期，中西非裂谷系的区域构造应力场发生显著转变，由原来的NNE—SSW向张应力转为南北向的挤压应力。本次应力场的转变主要是受非洲板块与欧亚板块发生碰撞引起的“桑顿期挤压事件”影响[4，12]。在这一阶段，邦戈盆地遭受了较强的反转改造，主要表现为整体隆升剥蚀和地层褶皱变形。根据前人研究，邦戈盆地在反转期剥蚀厚度在1000m以上，整体缺失上白垩统沉积[13-15]。Baobab构造带所处的盆地东北部是反转最为强烈的区域，平均剥蚀厚度超过1500m，同时也形成了大量的挤压或反转构造圈闭。Baobab地区的构造反转还使得原有断层重新活动，使得断裂体系进一步复杂化（图3d）。

图3 Baobab构造带构造演化图（剖面位置见图2）Fig.3 Structural evolution of Baobab structural zone (section location is in Fig.2)

（5）消亡期（80Ma至今）：新生代以后，区域应力场再次变为弱伸展背景，随着不断的沉积充填，以及新近纪晚期非洲陆块整体隆升，邦戈盆地逐渐消亡，期间有弱的构造反转和岩浆侵入活动[16]。Baobab构造带在构造反转引起的区域不整合面之上沉积了一套粗砂岩地层，厚度不足400m。这一阶段，Baobab构造带总体构造活动较弱，为油藏的保存提供了有利条件。

3 Baobab构造带油气分布特征

Baobab构造带紧邻南北两个富油气次洼，是邦戈盆地一个重要的油气聚集单元，该构造带面积不足300km2，目前累计发现近10个含油气构造，累计石油地质储量超过1×108t，储量丰度达到100×104t/km2。Baobab构造带的构造和沉积演化特征控制了油气的聚集与分布，总体表现出南北分带、纵向分层的特征。

3.1 平面分布特征

Baobab构造带凸起部位及其两翼的次洼内均有油气发现，呈现出类似国内东部富油气凹陷的“满凹含油”的特点，只是不同位置含油层位并不尽相同。Baobab北次洼面积仅为100km2，由于晚白垩世的强烈反转，现今的成熟门限仅为1500m，因此有效生烃面积几乎覆盖整个次洼，估算Baobab北次洼生烃强度为(1000～2500)×104t/km2，为多种类型的油藏发现奠定了良好的烃源岩基础。发现Baobab NE和Baobab N两个油田，油层厚度大，储量丰度高，占Baobab构造带发现储量的34%。Baobab构造带凸起部位分布多个基岩油藏，同时还有少量砂岩油藏，储量占发现储量的39%。Baobab南次洼发现Baobab、Baobab S和Baobab SE等油田，储量占发现储量的27%。

3.2 纵向分布特征

Baobab构造带纵向上油气分布较不均衡，总体表现为中深层多、浅层少的特点。目前Baobab构造带已经发现3套成藏组合（图2），发育源上K组油藏、源内P组油藏和源下基岩油藏，其中P组和基岩是油气富集程度最高的层系。

源内P组砂岩是Baobab构造带的主要目的层系，石油地质条件优越，在Baobab构造带南北两翼的次洼内均有规模发现，已发现储量占发现储量的61%以上。源下的基岩是近年来新发现的一套含油层系，主要位于Baobab构造带凸起部位，储量占发现储量的38%。源上K组砂岩油藏为稠油油藏，储量占比不足1%。

在Baobab构造带，不同成藏组合的平面分布与成藏特征也有较大差异。P组砂岩油藏主要分布在南、北两个次洼内，位于控凹断层下降盘。在Baobab南次洼，P组油藏主要受反转挤压形成的背斜、断背斜圈闭控制，砂体厚度为30～50m。在Baobab北次洼，P组油藏受构造圈闭和岩性圈闭双重控制，油气在圈闭上倾方向受断层封堵，侧向则由砂岩相变形成的泥岩墙构成封堵条件。构造带凸起部位也有薄层P组砂岩发育，在有利的构造圈闭或岩性圈闭背景下可以聚集成藏，但一般规模较小，分布局限（图4）。

图4 Baobab构造带P组砂体展布图Fig.4 Distribution of P Formation sandstone reservoir in Baobab structural zone

基岩油藏主要发现于Baobab构造带凸起部位，在多个独立的潜山高点均有油气发现，每个基岩油藏均有独立的油水系统和油藏特征。与国内外典型基岩油藏储层相比[17-23]，Baobab构造带基岩储层表现出典型的垂向分带性，可分为顶部风化壳孔隙型储层和内幕裂缝型储层两类。基岩油藏上覆地层为M组或P组泥岩盖层（图5）。油气主要分布在基岩顶面以下200m以内，呈“似层状”展布，部分油藏无明显底水，油层向下受储层变差影响，逐渐过渡为干层。

图5 Baobab构造带油藏分布图Fig.5 Oil reservoir profile in Baobab structural zone

4 油气成藏控制因素

Baobab构造带经历的构造演化历史，直接控制了该区有利成藏组合，以及源内P组砂体的发育和基岩断裂的发育，进而控制了构造带油气成藏和分布规律。

4.1 构造演化对油气成藏的控制

邦戈盆地与其他中西非裂谷盆地具有相似的构造演化史，经历了一个完整的断陷—坳陷旋回，但晚白垩世由“桑顿期挤压事件”引起的构造反转在邦戈盆地表现更加强烈，使得盆地在勘探层系、圈闭特征和油气成藏等方面上具有一定的独特性。首先，早期的差异性沉降导致部分基岩出露，接受风化淋滤形成基岩风化壳储层（图6），同时也为坳陷内靠近潜山的P组提供了粗碎屑物源。其次，后期构造反转引起的盆地隆升使得上白垩统剥蚀殆尽，基岩和下白垩统成为主力勘探目的层，这与其他中西非裂谷盆地主要目的层为上白垩统或古近系—新近系有显著不同。同时，强烈的构造反转导致以砂泥岩互层为主的K组和B组圈闭存在较大的保存风险，多个浅层圈闭仅发现有限的稠油证实了这一点。最后，构造反转期强烈挤压引起的盆地差异性隆升进一步加大了基岩圈闭规模和幅度，在P组和M组形成大量的背斜和断背斜圈闭，为源内组合成藏形成了有利的圈闭类型。

图6 Baobab构造带基岩岩心照片Fig.6 Photograph of bedrock reservoir in Baobab structural zone

4.2 沉积对油气成藏的控制

Baobab构造带南北各有一个沉积次洼，在P组和M组沉积时期沉积环境为深湖—半深湖相，发育了厚达上千米的优质烃源岩，是已经证实的富油气洼陷。P组和M组暗色泥岩有机碳含量（TOC）平均达到3.5%，有机质类型以Ⅱ1型为主，生烃潜力大，整体处于成熟阶段，是Baobab构造带主力烃源岩[7，10]。已经发现的油藏均围绕排烃中心分布，表明烃源岩的分布和生烃能力对整个Baobab构造带油藏的分布均起着一定控制作用。M组沉积时，盆地水体最深，沉积以泥岩为主，平均厚度在300m以上，为P组和基岩油气成藏提供盖层条件。

邦戈盆地早期出露水面的潜山为P组砂岩提供了物源，总体以扇三角洲和浊积水道沉积体系为主，为中孔中—高渗储层。在Baobab北次洼内，物源主要来自北部，越过边界断层，沿斜坡带上的水下峡谷搬运至湖盆底部，并在峡谷间形成水道沉积，在湖底形成湖底扇沉积（图7）。峡谷间的水道砂体厚度超过300m，侧向迅速相变为泥岩，形成了良好的遮挡条件，易于发育岩性油藏。Baobab北次洼P组砂岩分选较差，多含砾，显示为近源快速沉积；南次洼则发育另外一个物源体系，主要为扇三角洲前缘沉积，砂体厚度分布稳定，岩性分选较好，粒度稍细。

图7 Baobab构造带P组沉积相图Fig.7 Sedimentary facies of P Formation in Baobab structural zone

4.3 断裂对油气成藏的控制作用

Baobab构造带断裂十分发育，具有多期次、活动时间长、主控断裂断距大的特点，对Baobab构造带的形成演化和沉积储层展布均有较强的控制作用，进而控制了该构造带的油气成藏。综合研究表明，在Baobab构造带断裂活动的控藏作用主要体现在形成圈闭、改善基岩储层和作为油气运移通道3个方面。

Baobab构造带主要经历两期断裂活动，晚白垩世“桑顿期挤压事件”引起的断裂对圈闭影响最大，一方面对先期形成的圈闭进行破坏，另一方面在构造带顶部和两翼形成大量背斜或断背斜圈闭。该区源上成藏组合圈闭以背斜为主，但因断层复杂化严重，油气大量散失，圈闭充满度不高，原油以稠油为主。源内P组圈闭主要发育位置在控凹断裂下降盘，类型以挤压形成的背斜或断背斜为主，上倾部位大多对应M组泥岩地层，断层封堵条件较好，也可形成较好的断鼻圈闭。

构造裂缝是Baobab构造带基岩油藏的重要储集空间，裂缝发育程度决定了油气富集程度和产量的高低[24]，而裂缝的形成在很大程度上受断裂活动的控制。钻探结果显示，断裂密集的区域往往是优质基岩储层的发育带，基岩裂缝发育方向以NWW—SEE走向为主，与盆地主控断裂方向基本一致。对于基岩顶部的风化壳储层段，受断裂改造的储层物性和产能也比无断裂影响的储层要好。

断裂是Baobab构造带油气运移和输导的重要通道。在3套成藏组合中，只有源内P组成藏组合为自生自储，其他两套成藏组合均需要断裂作为油气运移的通道（图8）。源上成藏组合内部泥岩生烃能力不足，需要深层油气沿活动断裂向上运移后成藏；源下基岩油藏则为典型的上生下储成藏模式，成藏条件比常规油藏更加苛刻，油气垂向或侧向沿活动断裂或不整合面近距离运移至基岩储层内部成藏。另外，在一些断块和断鼻圈闭，断裂起到一定的遮挡作用，也是油气成藏的关键因素。

5 结论

（1）Baobab构造带是中西非裂谷系邦戈盆地石油最富集的区带，纵向上发育3个成藏组合，分别为源下基岩潜山成藏组合、源内P组和M组成藏组合和源上的K组、R组和B组成藏组合。源上组合油藏以稠油为主，分布局限于构造高部位；源内组合油藏主要分布在凸起带南北两翼的沉积次洼内；源下组合油藏主要分布于构造带的潜山高部位。

（2）Baobab构造带先后经历了5期重要演化阶段，对该区油气成藏有明显控制作用。前断陷期的强烈剥蚀作用奠定了潜山储层发育基础。断陷期和坳陷期发育了该区广泛分布的优质湖相烃源岩，而断陷初期的构造高部位继续剥蚀为构造带翼部的砂岩储层提供了物源。晚白垩世反转期强烈的构造运动，在东北部斜坡带形成了大量的背斜、断背斜等圈闭构造，为源内油藏提供了更有利的条件，而对于潜山油藏则可形成大量构造裂缝，改善基岩潜山储层物性；同时该期构造使得源上组合油藏被破坏，形成K组稠油油藏。