尼日爾三角洲里奧-德雷盆地泥底辟變形與形成演化特征

余一欣，王濤，陳占坤，蘇玉山，張紀新，吳世祥

尼日爾三角洲里奧-德雷盆地泥底辟變形與形成演化特征

余一欣1，2，王濤1，2，陳占坤3，蘇玉山3，張紀新1，2，吳世祥3

［1.中國石油大學（北京） 油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249； 2.中國石油大學（北京） 地球科學學院，北京 102249； 3.中國石化石油勘探開發研究院，北京 100083］

尼日爾三角洲東北部的里奧-德雷盆地發育多條阿卡塔組泥底辟構造帶，對油氣成藏產生了重要影響。根據泥巖隆升幅度及其與周圍地層的接觸關系，可將泥底辟劃分為復雜形態刺穿型和簡單形態隱伏型兩類。平面上，泥底辟主要呈近SN向的條帶狀和圓點狀展布，并影響上覆地層的發育，形成3類正斷層。泥底辟主要經歷了中漸新世之前的初始沉積-微弱活動期、晚漸新世—中新世的強烈隆升活動期以及上新世至今的微弱活動-整體埋藏期等3個形成演化階段。泥底辟的發育除受到重力滑動作用及上覆地層的差異負載作用影響外，還受到盆地東南部大西洋轉換斷層及泥下基底斷裂的影響。對里奧-德雷盆地泥底辟構造發育特征的研究，有助于分析泥底辟對圈閉、儲層發育以及油氣運移的影響。

阿卡塔組；泥底辟；斷層；里奧-德雷盆地；尼日爾三角洲

尼日爾三角洲位于西非大陸邊緣，處于洋殼與陸殼接合部位、泛非斷裂與中非轉換斷層的三聯點，是一個在被動陸緣裂谷之上疊加的新生界三角洲沉積盆地，也是世界上最大的海退型三角洲，油氣資源極為豐富［1-4］。尼日爾三角洲的形成和演化始于早白堊世晚期的阿爾比期，主要經歷了早白堊世—晚白堊世桑頓期（可能延伸至晚侏羅世）的裂谷期和晚白堊世康潘期以來的漂移期兩個階段［5］。目前在尼日爾三角洲盆地內發現了752個油氣田，可采儲量超過1 000×108bbl油當量［6］，勘探潛力較大。

里奧-德雷盆地（Rio Del Rey盆地，下文簡稱RDR盆地）位于尼日爾三角洲的東北部，嚴格來講應是尼日爾三角洲盆地的一個次盆［4，7］，是尼日爾三角洲盆地位于喀麥隆境內的一部分，水深0 ～ 60 m，面積約2 500 km2（圖1）。RDR盆地的構造演化及地層發育特征與尼日爾三角洲盆地基本一致，是古新世至現今以來一直持續發育的新生代三角洲盆地，自下而上發育阿卡塔（Akata）組泥巖、阿格巴達組（Agabada）組砂泥巖和貝寧（Benin）組砂巖。這些地層均為穿時地層單元，發育時代為古新世至今［7-8］。尼日爾三角洲盆地最顯著的構造變形特征就是受阿卡塔組泥巖塑性流動影響，形成了豐富的重力滑動構造和泥底辟構造，并具有明顯的構造分帶性，對沉積體系的發育和油氣聚集成藏也產生了重要影響［1-4，9-14］。但目前有關RDR盆地泥底辟發育特征的研究文獻較少，前人僅依據地震資料簡單分析了該地區的泥底辟構造類型和構造分區特征，探討了泥底辟構造相關的圈閉發育模式［7，15］。本文主要是在前人研究的基礎上，通過對最新三維地震資料進行精細解釋和編圖，分析RDR盆地泥底辟及相關斷層發育特征，探討泥底辟形成和演化的過程及其主要控制因素，以期為圈閉評價和油氣成藏分析提供科學依據。

圖1 尼日爾三角洲RDR盆地區域地質特征

a. 尼日爾三角洲盆地位置；b. RDR盆地構造區帶劃分

1　泥底辟發育特征

地震資料清楚地表明RDR盆地阿卡塔組泥巖層發生了明顯的塑性流動，并形成多個形態各異的泥底辟構造帶。本文主要根據泥巖層隆升幅度及與周圍地層的接觸關系，將泥底辟劃分為刺穿型和隱伏型兩類（圖2）。刺穿型泥底辟隆升幅度高，并分割了上覆的阿格巴達組和貝寧組。與刺穿型泥底辟相鄰的上覆周緣地層則發生掀斜，并表現出明顯的不協調變形特征（圖3）。另外，刺穿型泥底辟頂部多呈不規則形態，局部地區發生塌陷而形成小洼陷，同時還發育多條規模較小的正斷層（圖3）。隱伏型泥底辟構造多表現為簡單的枕狀形態，泥巖隆升幅度小，而且未刺穿上覆地層，兩者表現出協調變形特征（圖2）。

受阿卡塔組泥巖層塑性流動變形影響，被泥巖層分割的上覆地層和下伏地層的變形特征存在明顯差異。泥下地層的地震反射質量相對較差，但總體以正斷層和輕微的隆凹形態為主。泥上地層則受泥底辟變形影響明顯，在泥底辟構造之間發育微盆（minibasin）和龜背構造（圖2，圖3）。除泥底辟頂部斷層外，大部分斷層都在泥巖層頂部發生滑脫。整體來看，RDR盆地的構造變形具有分帶特征，從NE至SW方向，依次發育伸展滑脫構造帶、刺穿泥底辟構造帶和逆沖構造帶（圖2）。

圖2 RDR盆地NW-SW向地質剖面（剖面位置見圖1b）

圖3 RDR盆地刺穿型泥底辟發育特征（泥底辟編號位置見圖4）

a. ②號泥底辟剖面特征；b. ④，⑤和⑥號泥底辟剖面特征

圖4 RDR盆地刺穿型泥底辟構造帶和主要斷裂分布（刺穿泥底辟分布據文獻［8，14］修改）

E.伸展；C.擠壓

表1　RDR盆地刺穿型泥底辟構造帶基本特征

2　相關斷層發育特征

受阿卡塔組泥巖流動及變形影響，RDR盆地發育不同類型及活動期次的斷層，其中以正斷層為主。根據正斷層活動特征及其切割層位，可以劃分出3類正斷層（圖4）。Ⅰ類正斷層是長期活動斷層，幾乎斷開了阿卡塔組泥巖之上的所有地層，向下在泥巖層頂面發生滑脫，如圖2伸展滑脫構造帶內的大型斷層。該類斷層的形成主要與斜坡背景下的重力滑動作用有關，所以呈近EW向展布，向南傾斜，平面延伸較長，在全區幾乎都有發育（圖4中的紅色斷層）。Ⅱ類正斷層開始活動時間比I類斷層晚，多發育在Ⅰ類正斷層上盤，以北傾為主，主要分布于盆地北部地區，少量分布在泥底辟周緣（圖4中的綠色斷層）。Ⅲ類正斷層主要發育在泥底辟構造的周緣部位，呈放射狀展布，規模較小，其形成主要與底辟作用有關，活動時期較晚（圖4中的藍色斷層）。

逆斷層主要發育在RDR盆地東南部的逆沖構造帶內，形成多排近于平行的逆沖斷裂帶（圖4）。逆斷層平面延伸距離較短，向NW方向傾斜，斷距較小，底部多發育隱伏型泥枕構造，其形成與基底傾斜及泥巖的塑性流動有關（圖2）。

3　泥底辟發育過程及主控因素

借鑒鹽構造平衡剖面復原方法［16-17］，同時結合RDR盆地泥底辟周緣地層的沉積形式及厚度變化特征，將RDR盆地泥底辟構造形成演化過程劃分為初始沉積-微弱活動期、強烈隆升活動期和微弱活動-整體埋藏期等3個階段。在阿卡塔組泥巖沉積時，受基底斜坡影響，斜坡上傾方向泥巖層厚度較下傾方向為薄（圖5a）。中漸新世之前，受重力作用和較薄上覆層的差異負載作用影響，泥巖開始向下傾方向（大西洋方向）發生輕微的塑性流動，在盆地北部沿泥巖層頂面開始形成少量滑脫斷層（Ⅰ類斷層），泥底辟之間的微盆也隨之開始發育。晚漸新世—中新世是泥巖塑性流動和泥底辟強烈活動期（圖5b），斜坡上傾方向區同沉積滑脫斷層更加發育，同時造成上、下盤重力差異，誘發下盤泥巖層觸發底辟上拱作用，并導致下盤局部地區泥巖增厚。斜坡中部發育復活泥底辟，頂部發育多條斷層（Ⅲ類斷層），形成小型地塹。下傾方向區的被動泥底辟隆升速率較快，接近出露海底，并分割了兩側的沉積體系（圖5b）。上新世至今，泥底辟僅發生了比較輕微的隆升，整體進入埋藏階段。泥巖的流動在同沉積斷層下盤形成小型的三角形泥滾構造，局部地區還發育焊接構造和龜背構造。泥底辟頂部形成一些新的小型正斷層（Ⅲ類斷層），上覆地層也發生了微弱的褶皺變形。前緣的被動泥底辟由于其隆升速率小于上覆地層的沉積速率，從而被上覆地層埋藏，未能分割沉積體系（圖5c）。

圖5 RDR盆地泥底辟形成演化示意圖

a.阿卡塔組泥巖沉積期；b.晚漸新世-中新世泥底辟強烈活動期；c.上新世至今微弱活動-整體埋藏期

根據RDR盆地規模較大的刺穿型泥底辟構造帶平面展布特征（圖4），可以推測該地區泥底辟的發育除受到大陸斜坡背景下常見的重力滑動作用以及上覆地層的差異負載作用影響外，應該還受到了其他因素的影響。如果僅僅是受這兩類構造作用的控制，泥底辟構造帶的展布方向應該與海岸線近于平行，如位于尼日爾三角洲盆地南部的下剛果盆地和寬扎盆地的鹽底辟構造帶的展布就表現出此類特征［18-19］。結合區域地質背景分析，在RDR盆地的東南部有一條NE走向的大西洋轉換斷層延伸進入該盆地（圖1，圖4），該轉換斷層的存在可能對泥底辟構造帶的發育產生了重要影響。從平面分布來看，RDR盆地的刺穿型泥底辟構造帶都局限發育于該轉換斷層的西北部（圖4），這與渤海灣盆地萊州灣凹陷KL11-2鹽底辟構造帶的發育及其展布特征相似［20］。這條NE向大西洋轉換斷層的右行走滑運動在斷裂帶附近地區可能形成近EW向的擠壓應力場（圖4），從而有利于泥巖上拱，形成近SN向展布的泥底辟構造帶。另外，RDR盆地泥底辟的發育位置還可能與泥下地層內的基底斷裂存在一定關系（圖2）。基底斷裂活動一般可在上覆地層中形成弱勢區，從而有利于鹽巖和泥巖等塑性地層侵入，進而形成各類鹽（泥）底辟構造［21-22］。反過來，該規律對地震反射質量較差的泥巖下伏地層的構造解釋也應該有一定的指示意義。因此推斷，RDR盆地泥底辟構造的發育是在大陸斜坡背景下，大西洋轉換斷層和泥下地層內基底斷裂共同影響的結果。

目前的勘探成果顯示，RDR盆地的油氣田主要聚集在盆地中部泥底辟構造帶周緣地區，這也表明泥底辟構造對油氣聚集成藏有著重要影響。受泥底辟構造及其頂部斷層發育的影響，主要儲層阿格巴達組在泥底辟頂部常發育背斜、斷背斜和斷塊圈閉，在泥底辟周緣還發育了巖性遮擋圈閉，為油氣聚集提供了良好場所。另外，泥底辟側翼及相關斷層可作為良好的油氣運移通道，有利于阿卡塔組烴源巖生成的油氣向阿格巴達組儲層運移［7］。深入分析RDR盆地泥底辟構造發育特征及其對圈閉、儲層發育和油氣運移的影響，將對油氣勘探起到重要的推動作用。

4　結論

1）尼日爾三角洲RDR盆地具有明顯的構造分帶性，自NW至SE方向依次發育伸展滑脫構造帶、刺穿泥底辟構造帶和逆沖構造帶。盆地內主要發育刺穿型和隱伏型2類泥底辟構造，呈近SN向的條帶狀和圓點狀展布。受泥底辟作用影響，主要發育3類正斷層及逆斷層。

2）RDR盆地泥底辟主要經歷了中漸新世之前的初始沉積-微弱活動期、晚漸新世—中新世的強烈隆升活動期以及上新世至今的微弱活動-整體埋藏期等3個形成演化階段。上新世以后，泥底辟構造帶對上覆地層沉積體系并未起到分割作用。

3）除受到大陸斜坡背景下的重力滑動作用以及上覆地層的差異負載作用影響外，RDR盆地內泥底辟的發育還受到盆地東南部大西洋轉換斷層及泥下地層內基底斷裂的影響。

天然氣中重組分的大量存在對于脫硫系統和產品氣的影響十分顯著[1-2]，不僅會加重原料氣分離器的生產負荷[3-4]，同時還會在脫硫塔內頻繁析出，導致塔盤堵塞，并造成脫硫溶液出現大規模發泡和攔液現象[5-6]，顯著增加了吸收劑的損失，嚴重影響了凈化裝置的脫硫，并導致產品氣氣質不合格等諸多問題[7-8]。

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Deformation and evolution of mud diapirs in Rio Del Rey Basin，Niger Delta

Yu Yixin1，2，Wang Tao1，2，Chen Zhankun3，Su Yushan3，Zhang Jixin1，2，Wu Shixiang3

［1，（），102249，；2，（），102249，；3，，100083，］

Several mud diapir belts developed in the Akata Formation mudstone are closely linked to the accumulation of hydrocarbon in the Rio Del Rey Basin，northeast Niger delta. According to their heights and contact relationships to peripheral strata，the mud diapirs can be divided into complicated pierced and simple buried styles，with S-N trending elongations or scattering dots in a plane view. Influenced by mud diapirs，three kinds of normal faults have developed in the overburden. The evolution of mud diapirs experienced three stages： the deposition and weak activity stage before the middle Oligocene，intense rising stage during the late Oligocene and Miocene，and weak activity and buried stage after the Miocene. In addition to the influence exerted by gravitational sliding and differential loading induced from the overburden，the formation of mud diapirs are also subjected to some Atlantic transform faults in the southeast part of the Rio Del Rey Basin and basement faulting activities. The study is helpful to the analysis of the impact of these diapirs upon the development of traps and reservoirs as well as hydrocarbon migration in the basin.

Akata Formation，mud diaper，fault，Rio Del Rey Basin，Niger Delta

TE122.2

A

0253-9985（2021）06-1435-05

10.11743/ogg20210617

2021-02-15；

2021-11-04。

余一欣（1977－），男，博士、副教授，盆地分析和構造地質學。E?mail： yuxin0707@163.com。

國家科技重大專項（2016ZX05033-002，2016ZX05033-001）；國家重點研發計劃項目（2017YFC0603105）。

（編輯 盧雪梅）