阿爾及利亞A區塊斷裂特征與油氣成藏響應

李任遠，胡孝林，閔才政，段俊，管紅

(中海油研究總院有限責任公司，北京 100028)

阿爾及利亞地處非洲板塊的北端，素有“北非油庫”之稱[1～3]。自20世紀50年代以來，先后發現了哈希邁薩伍德油田、哈希勒邁勒氣田、魯爾德巴格勒油田和博瑪油田等多個大型油氣田[4～7]。A區塊位于阿爾及利亞東北部，構造位置處于達馬哈隆起、哈西邁薩伍德隆起和古德米斯盆地3大構造單元的結合地帶，地質條件復雜。目前，在該區域所獲油氣勘探發現均沿斷裂帶分布，斷裂的發育是制約該地區油氣成藏的關鍵因素。A區塊發育深部低幅度構造，且區塊內斷裂多期次發育，斷層產狀陡、斷距小，識別解釋難度大。精細厘定區塊內斷裂分布特征、斷裂組合樣式以及斷裂演化規律，將對指導區域油氣勘探具有重要的參考價值。同時，阿爾及利亞作為非洲油氣勘探熱點地區，是我國重要的油氣資源戰略合作伙伴，明確斷裂對油氣成藏的影響作用，對深化該地區油氣富集規律認識也將具有重要的意義。

1 地質概況

阿爾及利亞北臨地中海和歐亞板塊，區內構造運動活躍，演化特征復雜[8～10]。從北至南可劃分為阿特拉斯褶皺帶、撒哈拉地臺和霍加爾地盾3大構造單元[11～13](圖1)。阿爾及利亞各沉積盆地是泛非運動后在前寒武系結晶基底上發育形成的[14，15]，多期構造演化對區域內油氣成藏影響較大(圖2)[16～20]。奧陶紀末期的塔康運動造成霍加爾地區隆升，隆起區奧陶系砂巖遭受剝蝕。石炭紀-二疊紀的海西運動，使撒哈拉地臺整體抬升，地層發生了大規模的抬升剝蝕，局部地區甚至剝蝕到寒武系[21～23]。早白堊，非洲板塊與伊比利亞板塊碰撞發生奧地利造山運動，強烈的擠壓應力致使早期地層發生褶皺變形，同時產生了大量的壓扭反轉構造。A區塊歷經數次構造運動，從整體構造特征來看，研究區被3條右旋走滑斷裂分割成為4個一級構造單元，自西向東依次劃分為：西部低隆起帶、中部隆起構造帶、東部逆沖構造帶和東部壓扭構造帶(圖3)。

圖1 阿爾及利亞A區塊構造位置圖

圖2 阿爾及利亞東部盆地區地層綜合柱狀圖

圖3 A區塊TAGI反射層不同級別斷裂平面分布圖

2 斷裂分布規律及發育特征

2.1 斷裂分布規律與類型

對A區塊內地震資料進行解釋，識別出各級斷裂200余條。作為重點勘探層系的TAGI組界面，解釋斷裂數目最多，分布最為復雜[24，25]。按照斷層形成機制、斷距大小及分布特征，將研究區的斷裂級次劃分為二級、三級、四級和五級斷裂(圖3、表1)。由于A區塊主體處于哈西邁撒伍德隆起帶內，因此缺乏控制構造單元的一級斷裂。研究區內3條斷裂(F1、F2、F3斷裂)控制各構造帶邊界；上述斷層均切割奧陶系下部，平面上具有一定延伸。三級斷裂為二級主控帶斷裂與其相關伴生斷裂之間發育的系列張性斷層組合，平面上具有雁行式排列的特征，部分斷裂走向同二級斷裂一致。四級斷裂為構造帶內部對局部構造起控制作用的斷層，該類斷層在研究區中部隆起構造帶內較為發育。五級斷裂是與上述各級別斷裂相伴生的局部構造復雜化的斷層，該類斷層發育時間短、規模較小，既不控構造帶也不控沉積。

表1 A區塊TAGI反射層主要斷裂要素表

2.2 研究區構造層劃分

A區塊處于構造高部位，受多期構造運動疊加影響，缺失大套地層，僅發育寒武系、奧陶系、三疊系、侏羅系以及白堊系5套地層，作為主要烴源巖的志留系僅分布在研究區南部的古德米斯盆地中[20,26～30]。根據區域應力作用在A區塊的分布及其對應的構造變形特征，將研究區劃分為3個構造層，分別為：下部斷陷構造層(寒武系-奧陶系)、中部坳陷構造層(三疊系與侏羅系)和上部逆沖反轉構造層(白堊系)(圖4)。

圖4 A區塊構造層劃分示意圖(剖面A-A′位置見圖3)

圖5 A區塊不同構造層斷裂組合特征

區域地質應力的差異使各構造層斷裂的發育特征具有差異性。斷陷構造層塹壘式構造組合特征發育明顯，控帶斷層(二級斷裂)為早期區域先存斷裂的繼承性斷裂。坳陷構造層以發育張性斷層為主，斷層產狀陡、斷距小。逆沖反轉構造層受早白堊世奧地利構造運動影響，斷層發生反轉，早期地層發生褶皺變形。

2.3 斷裂組合樣式

A區塊斷陷-坳陷構造層內各級次斷裂主要以張性斷裂為主(圖5)。二級控帶斷裂是在早期先存斷裂基礎上發育的繼承性斷裂。受到早期先存高角度斷裂的影響，二級斷裂與二級伴生斷裂在平面上主要以平行、“辮狀”、“梳狀”的斷裂組合為主，剖面上以平行、“X”型、“V”型和反“Y”型組合為主。二級斷裂開啟角度較大，近直立切穿侏羅系頂界面，其相關伴生斷裂也多切穿下侏羅統Lias Salt組頂界面(圖4)。三級雁列狀斷裂呈NE-SW向斜列式展布，呈現羽狀斷裂平面組合形態，剖面上以塹壘式斷裂組合為主。斷層張裂角度較二級控帶斷裂小，但也表現出高角度近直立的特征。四級斷裂為對局部構造起一定控制作用的張性斷層，在平面上表現為平行、“帚狀”、“辮狀”組合特征，在剖面上多以塹壘式斷裂組合樣式產出，延伸長度短，斷距小。五級斷裂為各級次斷裂相關的伴生斷裂，對局部構造區域起到一定的應力調節作用，在平面上延伸長度最短，平均2.3km左右，切穿層位也多以奧陶系頂部-三疊系之間層界面為主。在剖面上以平行、“Y”型、反“Y”型和塹壘式組合為主要特征。

3 斷裂形成演化分析

1)寒武紀-奧陶紀，阿瓦隆尼亞大陸從岡瓦納大陸分離向北漂移，NW-SE向的拉張應力使區域形成走向NE-SW的先存基底正斷裂，A區塊二級主干斷裂發育形成,斷裂主體走向集中在NE45°左右(圖6(a))。

2)石炭紀末期-二疊紀，海西造山運動發生，區域NW-SE向的擠壓應力導致阿爾及利亞地區普遍抬升剝蝕，區域依然以張性應力環境為主。該時期研究區應力場由NW向轉變為NNW向，近N-S向的拉張作用使區域三級斷裂形成。三級雁行排列正斷裂延伸距離有限，斷層主體走向為NE75°,與二級控帶斷裂相比，走向上發生了明顯的順時針偏轉(圖6(b))。

3)三疊紀-侏羅紀末期，新特提斯洋打開，研究區應力場較先期發生了逆時針旋轉，拉張應力方向變為NW-SE向，研究區三級雁列斷裂帶斷層在侏羅紀晚期停止發育，四級、五級伴生調節斷裂陸續發育形成。由于拉張應力與二級斷裂走向垂直，因此A區塊二級邊界斷裂在該時期活動繼續加強(圖6(c))。

4)早白堊世末期，非洲板塊逆時針旋轉與伊比利亞板塊碰撞發生奧地利造山運動，W-E向強烈的擠壓應力，致使二級正斷層發生逆沖擠壓反轉，從而形成產狀較陡的沖斷構造。逆沖擠壓沿著早期新特提斯洋打開時形成的正斷層等構造薄弱部位發生，切割早期正斷層，擠壓應力對早期斷塊圈閉進行改造(圖6(d))。

圖6 A區塊各時期斷裂演化特征圖

4 斷裂對油氣成藏的影響作用

4.1 斷裂對圈閉形成的控制作用

斷裂在不同的演化階段對區域結構的形成演變、油氣成藏及改造作用等都具有重要影響和控制作用[10,31～34]。通過對全區地震資料的解釋，認為區塊內主要發育受斷裂控制的低幅度斷背斜、斷塊構造和逆沖擠壓反轉構造3種類型的構造圈閉。三疊紀-侏羅紀拉張作用期和早白堊世奧地利擠壓構造運動期是該類圈閉的主要形成期。目前在研究區已經落實含油氣構造中，主要分布在中部隆起構造帶，沿F2與F3斷裂邊界發育，呈NE-SW向帶狀展布。

1)新特提斯洋開啟形成的低幅斷背斜、斷塊構造圈閉。三疊紀-侏羅紀時期，新特提斯洋開啟產生NW-SE向區域拉張應力，使得F1、F2、F3斷裂系發育持續加強，沿斷裂邊界一系列低幅度斷塊、斷背斜構造雛形發育。已證實的含油氣構造均受控于F1、F2斷裂系，沿斷裂走向呈NE-SW向展布。

2)奧地利運動形成的逆沖擠壓反轉構造圈閉。早白堊世末期，受奧地利造山運動影響，研究區受E-W向強烈的擠壓作用，致使早期形成的正斷層發生逆沖擠壓反轉，形成產狀相對較陡的沖斷構造。該期運動致使F3斷裂系發生逆沖擠壓反轉，從而形成產狀較陡、幅度較大的逆沖構造帶。逆沖斷層切割早期形成的正斷層，使得早期形成的斷塊圈閉復雜化。

4.2 斷裂對油氣的輸導作用

研究區志留系-泥盆系烴源巖在石炭紀-二疊紀進入成熟-高成熟階段，從而形成古生代早期油氣藏，海西運動抬升造成生烴停滯和油氣藏的破壞，中新生代再次深埋發生二次生烴并在白堊紀-古近紀相繼進入生烴高峰，烴源巖生成的油氣主要沿海西不整合面發生長距離側向“毯式”橫向運移，并在不整合面附近的有利圈閉部位聚集成藏[13,35～38]。構造高部位是油氣運移的有利指向區，同時三疊紀-侏羅紀拉張期形成的斷層作為油氣垂向運移通道，有利于在斷層兩側形成復式油氣聚集區。A區塊的成藏特征為斷層-不整合油氣成藏，分別對應于2種油氣疏導模式(圖7)。

圖7 A區塊油氣成藏模式圖

1)三疊系古生新儲-不整合面運移成藏。A區塊處于區域主力烴源巖志留系熱頁巖分布區，海西構造運動對古生界產生剝蝕，從而使區塊內志留系烴源巖直接與三疊系TAGI組砂巖儲層接觸，在早白堊世以后，志留系烴源巖進入成熟階段，烴源巖所生成的油氣可以直接向上運移到三疊系低幅構造圈閉中聚集成藏，或沿海西不整合面之上廣泛分布的TAGI組砂巖與斷裂所構成的“T”型輸導網絡發生橫向運移，最終在有利圈閉部位聚集成藏。總體表現為橫向運移為主，垂向運移為輔。

2)奧陶系新生古儲-斷層運移成藏。斷層的活動使志留系烴源巖和奧陶系儲層產生對接，志留系烴源巖在早白堊世以后進入成熟階段，烴源巖所生成的油氣沿著斷層發生垂向運移進入斷裂兩側奧陶系砂巖儲層中聚集成藏。由于奧陶系儲層物性較差、滲透率較低，因此油氣在砂體中橫向運移的距離較短。總體表現為垂向運移為主，橫向運移為輔。

4.3 斷裂對油氣的逸散作用

自20世紀60年代初期，各大石油公司先后對A區塊東部逆沖構造帶進行油氣勘探，并沿構造帶東緣部署鉆探4口鉆井，但均以失利而告終(表2)。通過鉆井失利原因分析，主要受到晚期構造破壞與儲層缺失兩方面因素影響。A-1井在三疊系儲層中發現油氣顯示，說明東部逆沖構造帶早期具備油氣成藏的條件。但受早白堊末期奧地利擠壓運動影響，控制東部逆沖構造帶的F3邊界斷裂發生壓扭反轉，在早期的構造高部位形成了花狀與似花狀構造，斷裂發育切穿上部地層，致使早期油藏遭受破壞散失。受到塔康構造運動的作用，奧陶系儲層在區塊東部逆沖構造帶缺失。三疊系TAGI組儲層也具有從東北向西南高地發育逐漸變薄的特征。

表2 A區塊東部逆沖構造帶鉆井失利分析表

5 結論

1)阿爾及利亞A區塊斷裂極其發育，對該區構造圈閉及油氣成藏具有重要控制作用。按斷裂級別與規模可分為4個不同級次的斷裂體系，按區域應力作用以及變形特征可劃為下部斷陷、中部坳陷、上部逆沖反轉3套構造層。平面上發育平行狀、辮狀、梳狀、雁列狀和帚狀5種斷裂樣式，剖面上發育平行型、“X”型、“V”型、“Y”型和塹壘型5類組合樣式。

2)A區塊的斷裂形成演化可劃分為4個階段。寒武紀-奧陶紀，拉張應力使區域形成走向NE-SW的先存二級基底正斷裂；石炭紀末期-二疊紀，近N-S向的拉張應力使三級雁列排行斷裂形成，二級控帶斷裂繼續發育，并發生張扭作用；三疊紀-侏羅紀末期，二級邊界斷裂活動持續加強，三級斷裂在侏羅晚期停止發育，四、五級伴生調節斷裂陸續發育形成；早白堊世末期，二級斷裂在研究區東部發生逆沖擠壓反轉，研究區構造格局定型。

3)A區塊圈閉的發育均受到斷層的控制。中部隆起構造帶已證實的含油氣構造，都為受二級斷裂控制的斷背斜、斷塊和逆沖擠壓反轉構造圈閉。研究區油氣成藏與斷裂發育密切相關。受晚期奧地利運動影響，斷裂在西部低隆起帶與中部隆起構造帶對油氣聚集成藏起輸導作用，在東部逆沖構造帶對油氣成藏起破壞逸散作用。

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