下剛果盆地A區塊下白堊統阿爾布階混積相研究

趙 燦，鄭榮才，于 水，郝立華，羅清林，雷光明

（1.成都理工大學“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室；2.中海石油研究中心；3.川慶鉆探工程有限公司地質勘探開發研究院）

下剛果盆地A區塊下白堊統阿爾布階混積相研究

趙 燦1，鄭榮才1，于 水2，郝立華2，羅清林3，雷光明3

（1.成都理工大學“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室；2.中海石油研究中心；3.川慶鉆探工程有限公司地質勘探開發研究院）

下剛果盆地A區塊下白堊統阿爾布階為一套碳酸鹽物質混雜陸源砂、泥沉積，具有典型的混合沉積特征。依據研究區地質背景、測井地質、地震資料和巖石薄片鑒定等資料，對阿爾布階混合沉積作用進行了精細分析。研究結果如下：①研究區混合沉積特征在剖面結構上表現為由陸源碎屑與碳酸鹽物質交互沉積、陸源碎屑與混積物交互沉積、碳酸鹽物質與混積物交互沉積和混積物本身的交互沉積等4種類型；②提出了適合該區的“間斷-交叉”型碳酸鹽物質夾陸源碎屑混積機理，并建立了該區的混積模式；③隨著該時期海水的進入、海侵的擴大，整體上阿爾布階依次經歷了混積緩坡、混積局限臺地、混積開闊臺地和混積陸棚的演化，發育了灰泥丘、砂質淺灘、鮞粒灘、生屑灘、藻屑灘、潮下靜水泥、風暴流等眾多微相。

阿爾布階；混合沉積特征；混合沉積相；下剛果盆地

硅質碎屑與碳酸鹽顆粒的混合沉積作用，是指二者在物質組分上的相互摻雜，或成分上相對較純的硅質碎屑巖與較純的碳酸鹽巖旋回性薄互層，再或側向彼此相互交叉的沉積作用[1-10］?；旌铣练e是一種具有特殊機理的重要沉積現象，自古至今，由陸到海，由淺水到深水都會出現該現象[1］。不同構造-沉積背景和不同級次的混積旋回中都可形成不同成因特征和混積比例的混積相，以及特征各異的混積物?；旆e相的研究，一方面對于了解構造運動、海平面變化、沉積動力學過程、沉積速率、古氣候和物源等相互間的關系有著特殊意義[3］；另一方面對油氣的生成和保存也有著重要影響，因為混積相往往是重要的油氣儲集層位[6］。下剛果盆地阿爾布階為一套典型的碳酸鹽巖與陸源砂、泥的海相混合沉積建造，具有多套勘探層系和多個含油氣系統，具備優越的油氣成藏條件[11］，該盆地也是中國各石油公司在西非擁有多個勘探開發權區塊的重點盆地。筆者以區域地質資料分析為基礎，結合巖心、測井和地震資料，對下剛果盆地A區塊（中海石油擁有勘探開發權）的下白堊統阿爾布階混積巖建造的沉積學和石油地質學特征進行了研究，為該區塊的勘探開發提供了基礎地質資料。

1 地質概況

下剛果盆地位于非洲中西部，沿加蓬、剛果（布）、剛果（金）和安哥拉等國的海岸西側分布（圖1）。該盆地屬于西非被動大陸邊緣最重要的裂谷盆地之一，北部以馬永巴高原為界，南部以安布里什高原為界，東部與前寒武系基底相鄰，西部與伸展的大西洋相鄰接[11］，總面積為 68 698 km2，其中海域面積為43 528 km2。其形成演化與北部加蓬盆地、南美巴西東部沿海盆地及美國的墨西哥灣地區等幾個盛產石油的盆地相類似[11-13］。該盆地含油氣沉積建造始于早白堊世紐康姆（Neocomian）末期的第二次裂谷事件，于盆內產生了多種構造-沉積不整合和深地塹湖，沉積了富含有機質的頁巖地層，成為區域性優質烴源巖發育層系，而在湖盆周邊沉積的碳酸鹽巖和硅質碎屑巖則為良好儲層[11-12］；之后于Barremian期、Aptian期分別經歷了準平原化、瀉湖、海侵和厚可達1 000 m的Loeme組蒸發巖沉積。至Albian期（以下稱之為阿爾布階），隨被動大陸邊緣拉張裂陷和大西洋加深，地層受地殼進一步拉伸并向西傾斜，在鹽構造活動影響下，產生向西的重力滑脫和推移力，沿鹽構造滑脫面形成一系列相關的正斷裂、鹽隆構造與下白堊統阿爾布階碳酸鹽巖和混積巖等海相沉積單元以及一系列含油氣構造。

圖1 研究區位置及井位分布圖（據文獻[9］，有修改）Fig.1 The location of the study area and well location distribution

本文研究區包括A區塊及其外圍海域，位于下剛果盆地中偏北部，面積約5 000 km2，目前鉆遇和鉆穿阿爾布階的井有13口（圖1）。阿爾布階為一套200～1 000 m厚的碳酸鹽物質混雜陸源砂、泥質的典型混合沉積序列，其上被大套海相泥巖覆蓋，具備優越的生、儲、蓋組合條件。依靠測井、地震等資料的綜合分析，在研究區下白堊統阿爾布階共識別出5個三級層序，自下而上分別命名為下阿爾布階（SQ1，SQ2 和 SQ3）和上阿爾布階（SQ4 和 SQ5）。 其中，SQ1—SQ4層序為Ⅱ型層序，主要由海侵和高位2個體系域組成；SQ5部分為發育低位扇的Ⅰ型層序，主要由低位、海侵和高位3個體系域組成。

2 巖石學特征

下白堊統阿爾布階混合沉積序列中，巖石類型以碳酸鹽巖為主，包括微晶灰巖、生物碎屑灰巖、鮞?；規r、球?；規r、核形石灰巖和少量白云巖以及灰質白云巖、砂質灰巖、泥質灰巖組合，次為陸源碎屑巖，包括砂巖、粉砂巖、泥巖、粉砂質泥巖和灰質泥巖組合。

2.1 碳酸鹽巖類

2.1.1 微晶灰巖類

微晶灰巖在研究區分布十分普遍，主要為潮下和灘間相對低能沉積環境的產物，巖性不利于儲層發育。

2.1.2 微晶和亮晶生物碎屑灰巖類

主要類型有微—亮晶膠結的生物碎屑灰巖、微晶藻屑灰巖、微晶球粒生物屑等（圖版Ⅰ-1）。一般為深灰—褐灰色，生物屑分布不均，局部密集，有腕足、海百合、腹足和有孔蟲等。該類型形成于水動力較強至很強的淺灘環境中，為原地生物介屑或漂入的外來介屑在風浪和潮汐簸選作用下形成的富集體，其原生粒間孔、生物體腔孔、粒間溶孔和鑄?？纵^發育，巖性有利于儲層發育。

2.1.3 鮞?；規r類

鮞粒間膠結物主要為亮晶方解石，局部可見微晶方解石。鮞粒以圈層較發育的真鮞為主，少量復鮞和表鮞，主要發育于混積臺地邊緣和開闊臺地內部具有較強水動力條件的鮞粒灘環境。巖石中原生粒間孔和粒間、粒內溶孔都非常發育（圖版Ⅰ-2）。巖性最有利于儲層發育。

2.1.4 球?；規r類

球粒呈圓狀—次圓狀，富含有機質，以微晶膠結為主。巖石中原生粒間孔和粒間溶孔較發育（圖版Ⅰ-3），局部具溶蝕擴大現象并見粒內溶孔，但膠結作用強烈的部位較少。巖性較有利于儲層發育。

2.1.5 核形石灰巖類

核形石呈橢圓、不規則狀，核心為生物屑或藻屑，生屑類型多，計有腕足、雙殼類、腹足類、海膽刺、有孔蟲和介形類等。巖石中粒間孔和粒間、粒內溶孔都非常發育，部分為鑄?？?，大部分孔隙被等粒狀和連生方解石不完全充填，顯示出大氣水溶蝕和膠結成巖特征。巖性較有利于儲層發育。

2.2 碎屑巖和泥巖類

2.2.1 砂巖類

主要出現在臺地邊緣和淺水陸棚中的淺灘及深水扇分流水道微相中，以石英砂巖為主，石英碎屑含量＞95%，大多呈棱角—次棱角狀，但分選較好（圖版Ⅰ-5、圖版Ⅰ-6），以單晶石英為主，部分為燧石巖屑，泥巖屑+長石碎屑＜5%。顆粒之間大多呈點-線接觸的弱—中等偏弱的壓實狀態，顆粒之間的填隙物極少，膠結作用不發育，因此原生粒間孔較發育，粒間溶孔較少，為有利儲層發育的巖性。

2.2.2 粉砂巖類

錄井資料顯示的粉砂巖一般呈淺綠色、灰綠色和黃綠色，類型主要有泥質粉砂巖、灰質粉砂巖等。該類巖石在研究區多個沉積體系中均有分布，包括開闊臺地風暴流沉積、淺水陸棚淺灘及深水扇的水道等微相中。巖石孔隙不發育，儲集性差，巖性不利于大多數儲層發育。

2.2.3 泥巖和粉砂質泥巖類

泥巖在研究區廣泛發育，多為綠色、深灰綠色、灰色，主要有含砂灰質泥巖、含膏灰質泥巖、粉砂質泥巖（圖版Ⅰ-4）等。該類巖石在淺水陸棚、深水扇和深海盆地等多個沉積體系中均有分布，多形成于靜水低能沉積環境等。巖石除在生物中偶含有微量生物體腔孔外，一般為不發育有效孔隙的非儲層。

2.3 混積巖類

下剛果盆地A區塊阿爾布階混積巖類較發育，既包括狹義的，以砂質灰巖為典型特征的混積巖，也包括“純”的碳酸鹽巖與砂質灰巖、泥質灰巖互層構成的混積層系。

2.3.1 砂質灰巖類

作為碳酸鹽巖與陸源碎屑巖的過渡類型，這一巖類的成因與混合沉積密切相關。已有的薄片鑒定資料表明，陸源碎屑顆粒主要為漂浮狀分布于灰質組分中的石英粉砂，而灰質組分中含有以生物碎片為主的顆粒組分且主要分布在混積臺地邊緣的淺灘中，二者在含量上或以灰質組分或以陸源碎屑組分占優勢，顯示出碳酸鹽物質和陸源碎屑先后交替供應而形成的混合沉積特征。該類巖石普遍發育有原生粒間孔、粒間溶孔和溶蝕縫（圖版Ⅰ-8、圖版Ⅰ-11、圖版Ⅰ-12），巖性有利于儲層發育。

2.3.2 泥灰巖/灰泥巖類

該類巖石是介于黏土巖與碳酸鹽巖之間的過渡類型沉積巖（圖版Ⅰ-10）。它由粒徑小于0.01 mm的陸源黏土和灰泥混合物組成，呈微粒狀或泥狀結構，常分布在石灰巖與黏土巖之間的過渡地帶，分布于混積臺地相及混積緩坡相中的潮下低能的靜水環境中，巖性致密，不利于儲層發育。

3 混積相特征

3.1 混積剖面結構特征

參照前人對混合沉積術語的定義及混積巖的結構、產狀和成因意義[1］，將研究區阿爾布階混積巖劃分為2類：一類為含陸源碎屑-碳酸鹽巖型混積巖類，可細分為砂（粉砂）質灰巖、泥灰巖、灰質泥巖、灰質粉砂巖等類型，混積巖中摻雜沉積的陸源碎屑組分主要為石英和云母，碳酸鹽組分為方解石；另一類為“純”的碳酸鹽巖與碎屑巖旋回性互層或相互交叉形成的混積層系。綜合區域資料、巖心薄片和單井剖面結構分析，研究區阿爾布階混積型地層發育有4類混積剖面結構（圖2）。

圖2 研究區典型混積層系剖面結構Fig.2 The profile structure of typical mixed deposition in the study area

（1）陸源碎屑與正常海相碳酸鹽物質交互沉積，混積層系由“純”的陸源碎屑與“純”的碳酸鹽巖互層組成。巖石類型為鮞?；規r、生屑灰巖、微晶灰巖與砂巖、粉砂巖互層組合。陸源碎屑巖與碳酸鹽巖呈突變接觸，指示頻繁突變的沉積環境[10］。

（2）陸源碎屑與混積物交互沉積，混積層系由陸源碎屑巖與以碳酸鹽物質為主的混積巖交互組成。巖石類型以砂巖、粉砂巖與泥灰巖、砂質灰巖、灰質泥巖等互層或呈夾層產出。砂巖常為混積開闊臺地混積灘微相的沉積物，泥灰巖、灰質泥巖主要分布于混積灘之間的潮下靜水泥微相中。

（3）碳酸鹽物質與混積物交互沉積，混積層系由以碳酸鹽物質為主的混積巖與碳酸鹽巖交互組成。巖石類型有微晶灰巖、鮞?；規r、生物碎屑灰巖和細晶白云巖等，常為混積開闊臺地潮下靜水泥、鮞粒灘和混積臺地邊緣生物碎屑灘的產物?；旆e巖的類型主要為泥灰巖、砂質灰巖等，其中砂質灰巖主要分布于混積開闊臺地中的砂質淺灘微相中?；旌铣练e特征主要為碳酸鹽巖與泥灰巖、砂質灰巖等混積巖以互層沉積或以夾層的形式出現。

（4）不同來源的物質組分相互摻雜沉積。巖石類型包括泥灰巖、砂質灰巖、灰質泥巖、灰質細砂巖、粉砂質白云巖、云質粉砂巖等。其中，砂質灰巖、灰質細砂巖、粉砂質白云巖常出現在混積開闊臺地或臺地邊緣砂質淺灘微相中，泥灰巖、灰質泥巖廣泛出現在混積灘間和潮下靜水泥微相中。

3.2 混積相類型劃分

通過鉆井、測井、地震資料分析，研究區阿爾布階可識別出混積緩坡、混積臺地、混積陸棚、深水扇和深海盆地5種類型。在西非被動大陸邊緣演化史上，受張性斷裂活動影響，隨著海侵擴大，阿爾布階依次經歷了混積緩坡→混積臺地→破裂的混積臺地→混積陸棚→深海盆地（深水扇）沉積演化史，其中混積相沉積包括有混積緩坡、混積臺地、混積陸棚3種沉積相和更多的亞相及微相類型（表1）。

表1 研究區阿爾布階混積沉積相劃分簡表Table 1 Sedimentary facies classification of Albian in the study area

3.2.1 混積緩坡相

碳酸鹽巖緩坡指自大陸架向深海盆地緩慢傾斜、高能帶位于濱岸坡折帶而陸架坡折不發育的碳酸鹽巖陸棚沉積環境?；旆e緩坡的概念可與碳酸鹽巖緩坡類比，不同的是，研究區存在以碳酸鹽巖沉積為主的陸源碎屑巖與碳酸鹽巖混合沉積特征?；旆e緩坡相在地震上多表現為雜亂反射，能量中等，反射連續性較差，偶見連續性較好的前積反射特征。該研究區混積緩坡沉積體系僅在KTNM-1井、KTNSM-4井、NEME-1井識別，代表阿爾布階最初始沉積，主要發育淺水緩坡亞相，包括灰泥丘、砂質淺灘、鮞粒灘、藻屑灘、潮下靜水泥等微相。

3.2.2 混積臺地相

在碳酸鹽巖臺地環境中，海平面變化的沉積響應與陸源碎屑系統完全不同。在海侵背景下，碳酸鹽巖臺地被水體淹沒，大大地增加了淺水碳酸鹽生產的區域，泥質及砂質碳酸鹽沉積物通過混積作用形成碳酸鹽物質與陸源碎屑的混合沉積[11］。研究區混積臺地相廣泛發育，混積臺地有周緣臺地（圖3a）和破裂臺地（圖3b）2種類型，分別分布于阿爾布階下部和中部。地震剖面上，該2種臺地所對應的地震反射結構具有不同特征，下部的混積周緣臺地多表現為低頻、能量較弱、反射連續性較差的一組地震反射，由于受鹽構造運動影響，在地震剖面上具有類似前積反射結構；中部的混積破裂臺地主要表現為中頻、能量較強、反射連續性較好的一組地震反射，同樣因受構造拉張破裂影響，局部表現出明顯的前積反射結構。該相帶又分為混積開闊臺地及混積臺地邊緣2個亞相，混積開闊臺地亞相包括砂質淺灘、潮下靜水泥、風暴流沉積、混積淺灘等微相，巖性為泥灰巖、砂質灰巖與泥灰巖互層夾砂巖組合（圖4）；混積臺地邊緣亞相也包括淺灘、灘間、鮞粒灘等微相，巖性為云質灰巖、鮞?；規r互層夾砂巖、砂質灰巖、粉砂質白云巖組合。該亞相環境由于受到波浪和潮汐共同作用，水動力條件極強，以堆積顆?；規r、顆粒白云巖和砂質灰巖，特別是鮞?；規r占絕對優勢的灘相沉積體為主，有利于儲層發育。

圖3 各沉積體系地震反射特征Fig.3 Seismic reflection characteristics of mixed sedimentary system

圖4 混積臺地剖面結構（Loubossi Marine-1井）Fig.4 Profiles of mixed platform

3.2.3 混積陸棚相

混積陸棚沉積為陸源沉積物包圍碳酸鹽巖臺地、灘或原地生長的生物礁、丘所構成[6］，同時，陸棚上風暴或風暴流的作用也常造成混合沉積。Markello[13］對美國弗吉尼亞西南的古生代陸棚沉積的研究表明，風暴流把石英砂以及淺水碳酸鹽碎屑搬運到浪基面以下，與原地沉積混合形成陸源碎屑及碳酸鹽物質沉積的互層形成混積巖，這是混積陸棚沉積的一個典型實例。研究區混積陸棚相廣泛發育，除KTNM-1井、MOHM-2井及DIOM-1井外，絕大部分井均有發育。在地震上多表現為中高頻、能量較強、反射連續性較好的一組地震反射特征，尤其是海侵體系域大多表現為連續性好，但在斷裂附近由于受構造和沉積雙重作用，連續性稍差，反射連續性也有所變差。高位體系域總體表現為連續性稍差，與混源沉積作用有關（圖3c）。該相帶又分為淺水陸棚和深水陸棚亞相，以淺水陸棚亞相最發育，包括陸棚泥、砂質淺灘、灰泥丘微相，巖性以砂巖與灰巖互層，粉砂質泥巖、灰巖、砂質灰巖為特征（圖5）。由于同時存在間斷式與較強的原地式混積作用，在地層剖面上，陸源碎屑巖與碳酸鹽巖巖層之間頻繁交替形成互層和夾層現象，這是混積陸棚相的典型特征。

圖5 混積陸棚相剖面結構（NENM-1井）Fig.5 Profiles of mixed continental shelf facies

3.3 混積相與儲層發育關系

對不同混合沉積微相的儲集巖孔隙度進行分析，結果表明，沉積微相直接控制儲層的發育（表2）?；旆e臺地相中鮞粒灘微相以孔隙度＞6%為主，整體顯示為中等偏高孔儲層特征；砂質淺灘微相也以孔隙度＞6%為主，整體也呈現中等—高孔儲層特征；白云巖化淺灘微相顯示中等孔隙度儲層特征；生屑灘微相顯示中等孔隙度儲層特征；斜坡泥微相孔隙度顯示低孔隙度儲層特征，少數為中高孔儲層；灰泥丘微相為中—低孔儲層；灘間微相為低—特低孔儲層；潮下靜水泥微相特低孔儲層比例較灘間、灰泥丘微相更大，該微相整體顯示特低孔隙度儲層特征，僅含少數中孔儲層。綜合各沉積微相的孔隙度特征表明，鮞粒灘微相、砂質淺灘微相、白云巖化淺灘微相為最有利儲層發育的沉積微相類型。

表2 阿爾布階各沉積微相儲層物性統計Table 2 Reservoir properties of various sedimentary microfacies of Albian

3.4 混積相模式

綜合上述混積相和混積作用特征，提出適合研究區阿爾布階的“間斷-交叉”型碳酸鹽物質夾陸源碎屑混合沉積模式（圖6）。

圖6 阿爾布階混合沉積模式示意圖Fig.6 Sketch map showing the mixed depositional model of Albian

4 結論

（1）下剛果盆地阿爾布階為以一套碳酸鹽巖為主，混雜陸源砂、泥沉積的典型混合沉積建造序列。

（2）阿爾布階混積地層具備4種剖面結構類型的混積層系，即陸源碎屑與碳酸鹽物質的交互混積層系、陸源碎屑與混積物交互混積層系、碳酸鹽物質與混積物交互混積層系以及陸源碎屑與碳酸鹽物質相互摻雜混積層系。

（3）下剛果盆地A區塊下白堊統阿爾布階混積相可以識別出3種混積相、6種亞相及更多的微相類型，其中有利儲層發育的混積相類型主要為混積開闊臺地和混積臺地邊緣中的砂質淺灘、鮞粒灘和生屑灘微相。

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Study on mixed sedimentary facies of Lower Cretaceous Albian in block A of Lower Congo Basin

ZHAO Can1， ZHENG Rong-cai1， YU Shui2， HAO Li-hua2， LUO Qing-lin3， LEI Guang-ming3
（1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2.Research Center of CNOOC，Beijing 100049，China；3.Geology Exploration and Development Institute， Chuanqing Drilling Engineering Co.Ltd.， Chengdu 610051， China）

LowerCretaceousAlbianinblockAofLowerCongoBasindepositedasetofcarbonatemixed faciescomposed of terrigenous sand and mud.Based on regional geologic setting,logging geology,seismic data and thin section observation,the mixed deposition ofAlbian in the studyarea is analyzed.The research result shows that:①The profile structure is characterized by 4 types,including alternating deposits of terrigenous debris and carbonate,alternating deposits of terrigenous debris and diamicton,alternating deposits of carbonate and diamicton,and alternating deposits of diamicton themselves;②A mixed deposition mechanism appropriate for the study area is proposed,called “discontinuity-overlapping”mixed deposition,and the mixed deposition model is established;③With the seawater entering and the expansion of transgression,the Albian experienced mixed gentle slope,mixed restricted platform,mixed open platformand mixed continental shelfsuccessively,and developed numerous sedimentarymicrofacies such as lime mud mound,sandyshoal,oolitic beach,bioclastic shoal,algal-clastic beach,subtidal static water mudstone and tempestite.Key words： Albian；mixedsedimentarycharacteristics；mixedsedimentaryfacies；LowerCongoBasin

TE121.1+3

A

1673-8926（2011）03-0084-07

2011-03-31；

2011-04-20

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發”子課題“海相碳酸鹽巖層序地層與沉積體系特征及儲層預測”（編號：2008ZX05030-003-02）資助。

趙燦，1985年生，男，成都理工大學在讀碩士研究生，主要從事沉積學方面的研究工作。地址：（610059）四川省成都市成都理工大學“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室。E-mail：zhaocan1985216@163.com

鄭榮才，1950年生，男，教授，博士生導師。E-mail：zhengrc@cdut.edu.cn

圖版Ⅰ

涂曉燕）