裂谷盆地轉換帶淺水三角洲沉積特征與沉積模式

趙偉

摘要：東非裂谷Alberline地塹屬于典型裂谷盆地，也是世界上最年輕的裂谷含油氣盆地，目前油氣發現主要集中在Albed湖北部轉換帶附近。由于處于勘探發現的早期，對于該地區沉積類型和沉積體系的研究較為薄弱。本文在層序地層格架建立的基礎上，從巖心、錄井、測井和地震等方面尋找證據，認為在轉換帶油氣發現區主要發育淺水三角洲沉積，并根據其演化特征，建立了裂谷盆地轉換帶淺水三角洲沉積模式。

引言

淺水三角洲作為一種新的沉積類型，越來越受到人們的重視，其發育的領域也從常規的坳陷型盆地擴展到斷陷盆地，但在裂谷盆地典型裂谷期發育淺水三角洲的研究還很少見。

近年來國內外對淺水三角洲的形成動力學、微相構成、內部結構、儲層特征以及與大型油氣藏的關系等多個方面的研究逐步深入。在松遼、四川、鄂爾多斯等大型拗陷湖盆內均發現有典型的河控型淺水三角洲，已成為近年來研究的一個熱點領域和巖性油氣藏勘探的重要目標。根據淺水三角洲的定義和分類可以看出：淺水三角洲是河控三角洲的一種類型，主要發育在地勢平緩的淺海區、淺水湖盆或湖盆的淺水區。這也是目前我們在陸相地層中發現的淺水三角洲主要集中在坳陷型湖盆內的主要原因之一。

地處東非的Albertine地塹屬于典型裂谷盆地，在常規認識中，裂谷盆地斷層陡直、構造活動強烈，水深坡陡是主要的特點，沉積以近源且快速沉積的沖積扇、近岸水下扇和扇三角洲等為主。但在實際研究中發現，地塹轉換帶形成的大型寬緩斜坡為主發育了具備淺水三角洲特征的沉積體系，改變了傳統的認識和看法，對油氣的勘探和開發都有較大影響，值得進行深入探討。本文將從該地區鉆井的沉積特征人手，尋找沉積相標志，分析其沉積類型，確定沉積體系的展布，并討論其對勘探開發的影響。

1.區域地質概況

Albertine地塹位于東非裂谷西支北段，烏干達和剛果（金）境內，地塹全長超過500km，平均寬45km，面積約2.6萬km2，呈典型的狹長裂谷形態，沿北東-南西向展布。東西兩側受邊界斷層控制，地塹內發育5個次盆，自北往南依次為Rhino Camp次盆、Pakwach次盆、Mbert次盆、Semliki次盆和Edward-George次盆，其間被調節帶及調節斷層分隔（圖1）。地塹從約8Ma以前進入主裂谷期，裂谷肩大幅隆升，形成裂谷盆地，目前該地塹仍處于主裂谷期，兩側可見的邊界斷層斷距最大處可達300m以上。

2001年開始，烏干達政府與多家國際能源公司合作，開始對位于其境內的裂谷進行油氣勘探工作，截至目前，已在Albert次盆周邊相繼發現多個油田，發現總的地質儲量超過35億桶，主要含油氣層段位于上中新統一下上新統地層。目前油氣發現量的約80%集中在烏干達境內的Albert次盆北部轉換帶，發現的油田規模較大、連片分布，具有極大的商業價值。

2.層序地層格架

根據識別出的層序界面可以建立起全區的層序地層格架，全區自下而上可以劃分為三個完整的層序和一個層序的低位域，分別為上中新統一下上新統為層序S1，對應的地震層位為T0到T12；上上新統為層序S2，對應的地震層位是T12到T32；下更新統到上更新統為層序S3，對應的地震層位是T32到T50；全新世以來的地層對應層序S4的低位體系域。

在此基礎上，針對該地區的主要目的層段上中新統一下上新統地層即層序S1進行了層序單元的細分，整體來看該層序是一個完整的三分層序，包括低位、湖侵和高位體系域，并進一步劃分為6個準層序，其中低位體系域包含S1-6，湖侵體系域包含S1-5和S1-4，高位體系域包含S1-3、S1-2和SI-1三個準層序。

從沉積環境上看，主要屬于河流及三角洲沉積體系，在低位域沉積時期以河流相為主，到湖侵和高位體系域主要發育三角洲相，包括三角洲前緣的河口壩和遠砂壩等均較為常見。

在標準層序地層劃分方案確定以后，選取研究區已鉆井建立多條骨干連井剖面，進行對比和閉合，確立全區的層序地層格架，再分別在不同構造單元內部建立次級連井剖面，劃分出不同構造單元內所有井的層序單元，建立了分層數據表。在等時層序格架基礎上進行沉積體系的研究，能使研究結果更加可靠并符合實際。

3.裂谷轉換帶構造特征

Albertine地塹的油氣分布在裂谷轉換帶較為集中，與其特有的構造特征有密切關系。轉換帶在裂谷盆地中普遍發育，它是盆地形成時的應力及位移調節帶，直接影響了盆地水系的演化、沉積物的注入方式、沉積體系的特征、有機質的保存及油氣的運移方向等，世界上在裂谷盆地已發現的許多油田都位于轉換帶上。大陸裂谷通常受走滑應力和拉張應力的共同作用，形成陡直的邊界斷層和狹長的裂谷地貌。這種邊界斷層往往規模較大、延伸較遠，其斷距主要受應力強弱的影響，一般在構造轉換帶的位置同樣對應著應力的方向或類型的轉變，斷層也多在此處發生終止或消失。

從構造規模來看，轉換帶可分為盆間轉換帶和盆內轉換帶兩種類型。盆間轉換帶可以分割兩個不同的次盆，是裂谷邊界斷層應力發生終止或方向轉變造成的。如在Albert次盆北部，控制盆地的邊界斷層至此受應力減弱的影響，斷距減小，斷層連續性變差并逐漸消失。而轉換帶另一側的Pakwach次盆在與其近于平行的位置出現，但兩者之間并不直接連通，而是出現了一個位置上的錯動。

盆間轉換帶邊界斷層斷距減小或消失，因此其構造面貌與裂谷主體區明顯不同，主要表現為一個寬緩的斜坡，坡度較緩，早期內部斷層也不發育，隨裂谷的不斷發育持續緩慢沉降。因其表現出大型的敞口，盆間轉換帶往往是大型水系注入的優勢地區，其本身的寬緩地形又有利于沉積物的大量堆積，且隨著裂谷的不斷演化持續沉積，形成大規模粗碎屑沉積，可以作為油氣的有利儲集空間。

盆內轉換帶往往會形成盆內低隆起，不分割湖盆，盆內轉換帶兩側仍屬于同一沉積環境，轉換帶內部斷層較為發育，往岸上延伸可形成轉換斜坡，同樣也是物源有利的注入區。

從其構造特征的分析可以看出，在裂谷盆地的盆間轉換帶構造特征有其自身的特點，由于邊界斷層的斷距減小、消失和位置變化，能夠形成大面積的寬緩斜坡，有利于物源的注入和粗碎屑的大規模沉積。

4.淺水三角洲識別標志

裂谷盆地的盆間轉換帶的構造特征具備了大型淺水三角洲沉積的基本條件，同樣在實際的勘探中也可以找到多個代表淺水三角洲的沉積標志。

4.1巖心識別標志

在Albert湖北部地區有4口取心井，位于油田的主體區，取芯連續且取芯質量較好。從巖性上看，是以砂泥巖互層為主，少量礫巖；其中砂巖中一般砂質較純凈，粉細砂居多，分選磨圓均較好；泥巖多呈灰綠色、雜色到灰褐色，反映了弱氧化一弱還原的淺水沉積環境。

砂巖中常見的沉積構造有典型高角度雙向交錯層理、板狀交錯層理、波狀層理、生物擾動構造、截切面、沖刷面以及部分的滑塌變形構造等。這都反映了沉積區充足的物源供給、強烈的波浪改造和較淺的沉積水體。以上沉積現象符合典型淺水三角洲的沉積特征。

4.2測井錄井識別標志

研究區已有鉆井的測井錄井資料比較齊全，測井系列也比較完整。通過對目的層段測井錄井響應特征上來看，多數井上自然伽馬和電阻率曲線均表現出多期明顯的反序特征，齒化現象明顯，縱向上相互疊加，部分井的上段有少量正序出現，代表著淺水三角洲沉積的不同沉積微相。

4.3地震識別標志

從已有的地震剖面來看，整個湖區北部漸新統地層厚度總體變化不大，也未看到典型的三角洲前積反射，可見發散狀同相軸和部分下超充填，湖盆邊部有少量上超反射。

5.三角洲沉積演化

根據對單井和連井沉積相分析和對地震屬性的提取，可以大致確定三角洲的分布范圍，進一步可以恢復三角洲的整個沉積演化過程。

準層序S1-6，處于湖盆低位域，湖泊面積小，分隔成南北兩個次級湖盆，研究區主體區發育河流相，主物源分成南北兩支，進入湖盆后由于水體較淺，仍然以分流河道為主，延伸較遠，但河口壩砂體分布局限。

準層序S1-5沉積時期，湖水加深，湖盆面積有所擴大，兩個次級湖盆連成一體，主物源分成南北兩個方向，其中以南向為主，沉積體系以分流河道和分流河口砂壩沉積為主，砂體的展布明顯受物源控制。

準層序S1-4沉積時期，湖水進一步加深，湖盆面積也進一步擴大，三角洲受湖水的控制作用增強。主物源仍然分為南北兩支，三角洲在向南的方向上表現為退積，向北的方向物源供給略有增強。砂體的分布范圍受河流和湖水的共同控制，沉積體系以分流河口砂壩為主。

準層序S1-3沉積時期，到達最大湖泛面上方，湖盆水體最深，湖盆面積也最大，相對來講三角洲的沉積范圍最小，三角洲砂體的展布受湖水波浪的控制作用明顯，發育河口壩砂體為主，平面上呈現扇形的形態，三角洲的沉積范圍較局限。

準層序S1-2沉積時期，湖盆水位有所下降，湖盆的范圍也略有減小，三角洲仍然分為南北兩支，不過南支明顯減弱而北支明顯增強，水下分流河道和河口壩砂體發育。

SI-1沉積時期，水位有所下降，湖盆面積也有所減小，但物源供給在這個時期明顯減弱，因此三角洲的沉積范圍不大，以河口壩砂體沉積為主。

6.沉積模式

根據以上沉積特征和沉積演化分析，建立起了裂谷盆地轉換帶淺水三角洲沉積模式。由于裂谷盆地的斷層轉換作用，在裂谷盆地的轉換帶可以形成較大面積的寬緩斜坡，且在裂谷的演化過程中較為穩定。同時，攜帶大量碎屑物質的河流在轉換帶附近入湖，形成淺水三角洲沉積體系，砂巖儲層物性較好，單砂層厚度較薄但延伸較遠，可作為油氣富集的有利儲集空間。

結論

1.Albertine地塹沉積地層可劃分為4個層序單元，主要目的層段又可以劃分為6個準層序，對應于三個體系域。

2.裂谷盆地轉換帶可以發育大型寬緩斜坡，構造活動相對較弱，同時又是物源注入的有利地區。

3.Albert湖北部的轉換帶發育有較典型的淺水三角洲沉積體系，橫向上沉積地層厚度變化不大，沉積物以粉細砂巖為主。

4.裂谷轉換帶發育的大型淺水三角洲沉積體系，可以作為油氣富集的有利地區。