全球典型被动陆缘盆地油气成藏特征

刘延莉，刘静静

1.中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院,北京 102206；2.中国石化 油田勘探开发事业部，北京 100020

0 背景

全球共发育被动大陆边缘盆地约137个，主要分布于大西洋、印度洋、北冰洋、墨西哥湾和东地中海等地区。主要涉及巴西、美国、加拿大、塞内加尔、尼日利亚、安哥拉、莫桑比克和澳大利亚等40余个国家，盆地面积为4 876×104km2，其中水深>200 m的海上面积为3 319×104km2[1]。但是全球被动陆缘盆地油气分布不均，大规模油气发现集中在南大西洋中部盆地、东非鲁午马盆地和澳西北北卡那封盆地等(图1、2)，有必要系统地分析不同地区被动陆缘盆地构造沉积演化特征，总结油气差异聚集原因。笔者以南大西洋和印度洋典型的被动陆缘盆地油气成藏条件为基础，解剖被动陆缘盆地成藏条件，总结不同构造演化阶段不同类型油气藏成藏模式，对总结全球不同地区被动陆缘盆地油气分布规律，理清勘探方向和勘探领域具有重要的指导意义，同时对中国西部叠合盆地被动陆缘期油气勘探也具有借鉴意义。

图1 南大西洋被动陆缘盆地分布图Fig.1 Location of passive continental margin basins around South Atlantic Ocean

图2 印度洋地区被动陆缘盆地分布图Fig.2 Location of passive continental margin basins around Indian Ocean

1 被动陆缘盆地构造沉积特征

典型被动陆缘盆地主要由前裂谷、裂谷层序、坳陷层序(过渡层序)和漂移层序组成。

1.1 南大西洋被动陆缘盆地

南大西洋被动陆缘盆地经历3期构造演化，发育“裂谷层序”、“坳陷层序”和“漂移层序”。

裂谷期由南向北，随着晚侏罗世—早白垩世冈瓦纳大陆裂解，两岸盆地主要发生裂谷作用。由于裂谷发育规模和形成时间存在差异，南大西洋西岸由南向北，裂谷规模由宽变窄、沉积厚度由厚变薄；东岸由南向北，裂谷规模和沉积厚度逐渐增大。早白垩世裂谷阶段发生的大规模基底破裂作用，形成了大量垒-堑式构造，沉积河流-三角洲-湖泊地层，发育了湖相主力优质烃源岩。河流三角洲碎屑岩和湖相碳酸盐岩为优质储层奠定了基础。

坳陷期(过渡期)主要发育于白垩系阿普特阶，介于裂谷期和漂移期之间，是在裂谷终止、陆壳收缩塌陷和海底扩张开始时沉积的。早阿普特期南大西洋中段湖盆内形成南宽北窄、西深东浅的湖相碳酸盐岩台地。西侧大坎波斯盆地(含桑托斯盆地、坎波斯盆地和圣埃斯皮里图盆地)的构造高部位形成台地相生物礁，两翼发育碳酸盐岩浅滩，随着后期湖水变浅，礁滩由相对孤立逐渐发育成连片分布。大坎波斯盆地由南向北碳酸盐岩台地规模由大变小。而在南大西洋东侧西非沿岸台地规模小，从宽扎盆地到加蓬盆地，岩性则由碳酸盐岩逐渐过渡到滨岸砂岩。中晚阿普特期由于南大西洋中段沃尔维斯海脊的阻隔，形成了南海北湖的古地理特征,发育萨布哈蒸发岩，向南至桑托斯盆地，向北延伸到杜阿拉盆地，形成统一的盐层，其特征为南宽北窄，南厚北薄,该期盐对下伏地层中油气有很好的封盖作用，同时又可影响上覆地层中各类圈闭的形成。坳陷期沉积背景的差异造成目前西侧巴西海岸南段主要发育大型湖相碳酸盐岩油气藏，东侧西非海岸主要发育三角洲-滨岸砂岩油气藏(加蓬盆地)，碳酸盐岩油气规模相对较小(宽扎盆地)。

漂移期早漂移期(早白垩世)，发育浅海碳酸盐岩台地，随着海平面上升，形成深海缺氧环境，发育黑色泥页岩，局部形成深水浊流；晚漂移期(第三纪)，海平面升降和大陆抬升差异形成不同规模陆坡，大型河流携带大量碎屑物质入海，形成以浅海陆架三角洲为主的沉积体系[2-4](如尼日尔三角洲盆地)和以深水浊积扇为主的砂岩沉积体系(如下刚果-刚果扇盆地)。

南大西洋被动陆缘盆地自北向南可分为3段。①赤道段转换型被动陆缘盆地，以科特迪瓦盆地为代表，主要发育早白垩世裂谷期地层和晚白垩世及其以上的漂移层系，特征为陆架窄，陆坡陡。②中段被动伸展型被动陆缘盆地，以桑托斯盆地、坎波斯盆地、宽扎盆地、下刚果-刚果扇盆地以及加蓬盆地等为代表，发育3层结构，主要包括早白垩世纽康姆期至巴雷姆期盐下裂谷期陆相地层、早白垩世阿普特期坳陷期盐层和阿尔布期之后漂移期海相地层。③南段火山岩发育主动伸展型被动陆缘盆地，以西南非海岸盆地和佩罗塔斯盆地为代表，裂谷期火山活动剧烈，发育由大量溢流相玄武岩和凝灰岩组成的厚层岩浆，形成向海倾斜反射体(SDR)，裂陷沉积规模较小。

1.2 印度洋被动陆缘盆地

印度洋被动陆缘盆地主要由克拉通陆内裂谷、裂谷层序和漂移层序组成。

印度洋地区裂谷发育时间早于南大西洋，造成其被动陆缘盆地主要构造演化阶段发育时期早于南大西洋，该地区坳陷期并不发育，澳西北陆架发育克拉通陆内裂谷阶段，为油气赋存提供了较好的基础。裂谷期和漂移期层序广泛发育。

克拉通陆内裂谷期主要发育于澳西北陆架，克拉通内演化阶段发育于古生代—三叠纪，总体表现为多期的断陷-坳陷旋回，三叠世大规模发育的河流-三角洲沉积体系为该阶段提供了较好的烃源岩和储层基础。

裂谷期发育于整个东非海岸、澳大利亚西北陆架的被动陆缘盆地。不同地区进入裂谷阶段的时间存在差异，整体为东非最早、澳西北陆架次之、印度西缘最晚。东非海岸盆地裂谷期发育于中三叠世—早侏罗世；澳西北缘裂谷期发育于早侏罗世—早白垩世早期；印度西缘进入边缘裂谷期的时间最晚，为古新世—始新世早期。该阶段断裂活跃，形成了水体不畅的地堑，地堑内沉积倾油型烃源岩，同时该阶段的大量碎屑岩也是目前主要储层的物质基础。

漂移期与南大西洋类似，开放海沉积环境，富有机质海相泥页岩和深水浊积扇是这一阶段的沉积主体。根据大洋拉开规模和大型水系发育差异，漂移期可以分为早期和晚期，漂移早期(晚白垩世)以浅海-深海沉积为主。漂移晚期(第三纪)为开放海，有大规模水系注入。

2 含油气系统

根据烃源岩发育特征，结合构造发育阶段，被动陆缘盆地整体上可以分为克拉通陆内裂谷期含油气系统，裂陷期含油气系统，漂移早期含油气系统和漂移晚期含油气系统。

2.1 南大西洋被动陆缘盆地

南大西洋被动陆缘盆地发育裂陷期(裂谷-坳陷期)含油气系统、漂移早期含油气系统和漂移晚期含油气系统。

在南、中和赤道段盆地表现不一，整体南段盆地演化阶段比中段和赤道段盆地早，造成其含油气系统形成时间南早北晚。

2.1.1 裂陷期(裂谷-坳陷期)含油气系统

主要发育于裂谷和坳陷期，广泛分布于南大西洋东岸的加蓬盆地、下刚果-刚果扇盆地、宽扎盆地，以及南大西洋西岸的桑托斯盆地、坎波斯盆地和圣埃斯皮里图盆地。

烃源岩发育于裂谷期和坳陷期，裂谷作用在现今西非大陆边缘形成了一系列地堑、半地堑湖盆，沉积了有机质丰度高、类型好的暗色页岩，这为该期烃源岩提供了物质基础。烃源岩的分布范围受裂陷规模控制(图3)。

储层包括裂陷期和漂移期多套储层。裂陷期碎屑岩和碳酸盐岩储集层均有发育，分布范围不同，碎屑岩在西非侧分布较广，物性好，主要分布于加蓬盆地和宽扎盆地；碳酸盐岩发育于南美一侧，目前主要发现于坎波斯盆地和桑托斯盆地。漂移期储层包括早期台地相碳酸盐岩和晚期浊积砂岩。

南大西洋赤道段、中段和南段盆地含油气系统形成时间各异。赤道段盆地(科特迪瓦盆地)裂谷期湖相烃源岩，在坎潘阶生油， 始新世进入生气窗[5]，油气沿砂质层段横向运移或通过断裂向上运移到裂陷至被动陆缘期碎屑岩储层。中段盆地该套烃源岩一般在阿尔布期达到生烃高峰，生成的油气通过断层和不整合面运移至下白垩统碎屑岩和碳酸盐岩两类储层，最终形成断块砂岩油藏、基底高控制的碳酸盐岩油藏，以及浊积砂岩油藏。南段盆地裂谷期烃源岩推测已进入成熟-过成熟阶段。

2.1.2 漂移早期含油气系统

发育于漂移早期，目前主要分布在赤道段和中段被动陆缘盆地。

烃源岩赛诺曼—土仑阶发育海相泥页岩，形成以Ⅰ～Ⅱ型有机质为主的高品质烃源岩，生烃潜力为西非侧优于南美侧，北段盆地优于南段盆地[5]。热演化程度是制约该套烃源岩有效性的关键(图3)。

储层主要漂移期碎屑岩和碳酸盐岩储层。

该套含油气系统烃源岩在晚白垩世坎潘期至第三纪烃源岩进入生烃窗[6-7]，油气通过断层或者盐边等通道运移至白垩系—第三系砂岩。早漂移期沉积的台地相碳酸盐岩和晚漂移期沉积的浊积岩及三角洲砂岩都是很好的储层，如加蓬盆地Anguille组浊积砂、下刚果—刚果扇盆地第三系浊积扇。浊积体的展布主要取决于古河流的发育及陆架、陆坡的坡度。上覆地层厚度控制下的成熟烃源岩和有效砂体圈闭是勘探的关键因素。

图3 南大西洋主要被动陆缘盆地演化阶段与源储配置对比图Fig.3 Comparison of evolution and source-reservoir configuration of key passive continental margin basins around South Atlantic Ocean

2.1.3 漂移晚期含油气系统

该含油气系统目前主要在尼日尔三角洲盆地，伴随三角洲进积入海，三角洲前缘泥岩为主要烃源岩[6-7]，多期叠置，古新世开始生烃，现今仍活跃。沟通烃源岩和储层的断裂体系以及横向连通性较好的砂体为油气运移提供了良好的运移通道，广泛发育的同沉积同生断裂以及斜坡区的重力滑脱挤压形成了盆地的圈闭和保存条件。

2.2 印度洋被动陆缘盆地

印度洋被动陆缘盆地发育克拉通陆内裂谷期含油气系统、裂谷期含油气系统和漂移期含油气系统。

2.2.1 克拉通陆内裂谷期含油气系统

该含油气系统主要分布于澳大利亚西北陆架。

烃源岩三叠系发育克拉通陆内裂谷，三角洲平原环境下沉积富有机质暗色泥岩和煤层为烃源岩提供了物质基础[7]，受陆源有机质控制，主要为气源岩。具体包括澳大利亚北卡那封盆地下三叠统Locker组页岩和上三叠统Mungaroo组三角洲相和海相泥页岩(图4)。

储层克拉通陆内裂谷和裂陷期储层包括三叠世至早白垩世的多套储集层(图4)。

该含油气系统的烃源岩早侏罗世开始生烃，早白垩世进入生油高峰，中新世进入生气高峰，通过断层或者不整合运移至早白垩世地层。顶部海相页岩构成了区域盖层。

2.2.2 裂谷期含油气系统

该含油气系统在印度洋被动陆缘盆地广泛发育。裂谷期烃源岩生成的油气通过运移通道向裂谷期储层和漂移期储层运移并聚集。

东非、澳大利亚和印度板块由于裂谷发育时间不同，含油气系统形成时间有差异。东非海岸被动陆缘烃源岩主要为中下侏罗统湖相页岩-局限海相页岩(图4)，目前多处于生气阶段。通过断层或者砂体运移至构造高部位构造圈闭中。澳西北陆架地区被动陆缘烃源岩主要为侏罗系—下白垩统三角洲泥岩[8]，在裂谷期封闭缺氧环境下可形成油源岩，相对开放环境可形成气源岩，基本在早白垩世晚期—第三纪生油；在晚新近纪—全新世为生气高峰。油气通过断层或砂体运移至侏罗系—白垩系碎屑岩构造圈闭。印度西海岸烃源岩主要为古新世—早始新世泥岩及含煤层系。生油高峰在晚始新世—渐新世，油气聚集于与基底高有关的构造圈闭、构造岩性圈闭。

2.2.3 漂移期含油气系统

主要分布于印度东海岸克里希纳盆地，受大物源影响，上古新世至渐新世气源岩在晚渐新世至早中新世成熟，油气富集于古近系三角州-前海-深海砂岩储层。

3 成藏模式

根据南大西洋和印度洋地区油气成藏规律和油气发育特征，总结出10类成藏模式(表1)，为方便表述，裂陷期在南大西洋地区指裂谷-坳陷期；在印度洋地区由于坳陷期并不发育，主要指裂谷期。

表1 被动陆缘成藏模式总结

①克拉通陆内裂谷源-克拉通陆内裂谷/裂陷期古生新储成藏模式

发育于澳大利亚西北陆架，三叠系源岩供烃、断层及侧向疏导，油气主要聚集在同期或上覆碎屑岩储层，三角洲相带控烃,陆源烃源岩主要伴随三角洲沉积体系由陆向海推进，不同相带生烃能力不同，远端三角洲平原中-薄层分支流水道砂岩与碳质泥岩、薄煤层频繁互层，生烃能力最强(图5)； 三角洲前缘至更深水地区陆源有机质含量降低，生烃潜力降低[6],其烃源岩分布范围将决定后期油气田的分布[6,8-9]。

图5 北卡那封盆地成藏模式Fig.5 Petroleum accumulation models of North Carnarvon Basin

②裂陷期源-裂陷早期火成岩新生古储成藏模式

裂陷湖相烃源岩生成的油气通过断层、流体势等运移至裂陷早期的储集空间较好的火山岩，在古构造高地聚集成藏，裂谷期-坳陷期厚层泥岩是主要盖层[10-11]，属于新生古储成藏模式。目前在坎波斯盆地Pao de Acucar油田已发现此类油气藏 (图6)。

图6 南大西洋被动陆缘盆地主要油气成藏模式Fig.6 Petroleum accumulation models for passive continental margin basins around South Atlantic Ocean

这类成藏模式的主控因素为“裂陷控烃、古构造高控圈闭”，裂陷期坳陷决定了该阶段湖相烃源岩的分布范围，古构造高地及上覆的高物性火山岩决定了油气的分布。

③裂陷期源-裂陷期砂岩古生新储成藏模式

裂陷期烃源岩生成的油气运移至裂陷早期碎屑岩或者裂后坳陷期碎屑岩储层，在古基底高或者断垒高地聚集成藏。坳陷期顶部盐岩为主要盖层[11-13]。

属于自生自储或古生新储油气藏。在下刚果、加蓬、澳大利亚西北陆架等盆地，此类油气藏广泛存在(图6)。

成藏模式的主控因素为“古构造高控圈闭，高品质砂体控制油气”，在烃源岩发育的基础上，坳陷期高品质砂岩及古构造高地控制了油气分布，上覆盐层成为优质盖层。

④裂陷期源-裂陷期盐下礁滩型碳酸盐岩古生新储成藏模式

裂陷期烃源岩生成的油气运移至裂谷早期孤立基底构造高或缓坡台地型碳酸盐岩储层，在古基底构造高或者台地的高部位或斜坡部位聚集成藏。裂陷期顶部盐岩为主要盖层[11,13-15]，属于自生自储或者古生新储油气藏。根据碳酸盐岩生长环境和碳酸盐油气藏分布形态，又可分为基底构造高控制的点礁碳酸盐岩油气藏、台地内高部位等宽缓礁滩型碳酸盐岩油气藏，在巴西桑托斯和坎波斯等盆地，此类油气藏广泛存在(图5)。

成藏模式的主控因素为“构造高部位高品质碳酸盐岩控制油气”，坳陷决定了湖相烃源岩的分布范围，裂陷期的碳酸盐岩控制油气分布。上覆盐为优质盖层，有利于油气聚集保存。

⑤裂陷期源-漂移早期盐上滨岸/台地型碳酸盐岩古生新储成藏模式

油气藏主要分布在西非下白垩统Albain阶，裂谷期烃源岩供烃，通过断层、盐窗聚集至盐筏区碳酸盐岩储层，构造圈闭赋存，致密层封盖，属于古生新储油气藏(图6)。

成藏模式的主控因素为盐筏构造和盐窗发育以及优质碳酸盐岩储层。盐窗的发育为下伏裂谷期烃源岩向上运移提供了通道，盐筏区构造为圈闭聚集提供场所[3-11]，优质碳酸盐储层是油气聚集成藏的保证。

⑥裂陷期源-漂移期浊积砂岩古生新储成藏模式

在巴西和东非海岸盆地发育，主要是裂谷期湖相烃源岩通过断层或盐窗向上运移至海相浊积砂岩，形成构造岩性圈闭，海相泥岩或顶部盐蓬为盖层[13-15]，属于古生新储油气藏类型(图6)。

成藏主控因素为裂谷期湖相烃源岩供烃的油气藏，盐窗和断穿盐层的断层控制了运移通道，早漂移期高品质大规模浊积砂岩控制了油气藏。

⑦漂移早期源-漂移期陡坡浊积砂岩古生新储成藏模式

赤道段转换型被动陆缘受控于转换断层影响，具有“窄”陆棚“陡”陆坡特征，发育陡坡下的坡底扇[11-15]。在漂移期可形成较为典型的陡坡型浊积砂岩成藏模式，晚白垩世海相烃源岩生成的油气运移至陡坡下裙边状浊积砂体聚集成藏(图6)。

⑧漂移早期源-漂移期缓坡浊积砂岩古生新储/自生自储成藏模式

主要分布于大西洋中段盆地。这类地区在漂移期整体上属于宽缓陆架(陆架宽度40～90 km，陆坡坡度3°～8°)，浊积砂体发育规模受控于物源大小，分布范围较广。在西非一侧主要为早漂移期海相烃源岩生成的油气运移至浊积砂岩等构造岩性圈闭，属于古生新储油气藏类型(图6)。

成藏主控因素为早漂移期海相烃源岩供烃，有效烃源岩及与盐相关的浊积砂岩控制了油气分布。

⑨漂移早期源-漂移期大型浊积扇砂岩古生新储成藏模式

主要发育刚果扇盆地[7-8,14-15]，早漂移期晚白垩世—第三纪海相烃源岩生成的油气，通过盐边或断层向在多级古地形控制下的浊积砂体供烃，形成构造岩性圈闭(图6)。

成藏主控因素为有效烃源岩和大物源控制下的浊积砂。

⑩漂移期源-漂移期大型三角洲/前三角洲远端浊积砂岩古生新储成藏模式

主要分布于尼日尔三角洲盆地，晚白垩世—第三纪三角洲前缘泥页岩生成的油气通过断裂和泥底辟在三角洲平原-前三角洲浊积砂岩聚集成藏[6,14-15]。根据泥底劈的构造形态和应力性质，可形成滚动背斜、断背斜、泥顶部的塌顶构造和底劈背斜等构造圈闭，在深水前三角洲以外地区可形成远端浊积砂岩油气藏(图6)。

4 结论

(1)被动陆缘盆地发育3层结构。南大西洋被动陆缘盆地裂谷期、坳陷期和漂移期地层。印度洋被动陆缘盆地演化阶段复杂，主要发育克拉通陆内裂谷期、裂谷期和漂移期地层。

(2)被动陆缘盆地主要发育3期含油气系统。南大西洋发育裂陷期(裂谷-坳陷期)含油气系统，漂移早期含油气系统和漂移晚期含油气系统。印度洋地区发育克拉通陆内裂谷期含油气系统，裂谷期含油气系统和漂移期含油气系统。

(3)根据南大西洋被动陆缘盆地和印度洋被动陆缘盆地成藏类型，可以归纳为10类油气成藏模式，其成藏受构造沉积特征影响，主控因素各有差异。