引用本文

Qin Yanqun,Zhang Guangya,Liang Yingbo,et al.Distribution characteristics,accumulation rules and exploration directions of deep water hydrocarbon in South Atlantic[J].Natural Gas Geoscience,2016,27(2):229-240.[秦雁群，张光亚，梁英波，等.南大西洋深水油气分布特征、聚集规律与勘探方向[J].天然气地球科学，2016,27(2):229-240.]
doi:10.11764/j.issn.1672-1926.2016.02.0229

南大西洋深水油气分布特征、聚集规律与勘探方向

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秦雁群 ，张光亚，梁英波，温志新，王兆明，张磊，巴丹，汪永华 

（中国石油勘探开发研究院，北京100083）

作者简介：秦雁群（1982-），男，安徽巢湖人，工程师，博士，主要从事海外及深水油气勘探研究.E-mail：yqqin@petrochina.com.cn.

基金项目：国家科技重大专项（编号：2011ZX05028）；中国石油天然气股份公司专项（编号：2013E-0501）联合资助.

摘要  
南大西洋是全球深水油气勘探热点地区，深水油气资源丰富。基于国际商业数据库油气田数据统计与滨岸盆地成盆规律,分析表明:南大西洋深水油气平面上主要分布于六大盆地内、走向上以中段富含盐岩盆地为主、横向上伸展带发现居多、纵向上储集在过渡期碳酸盐岩和漂移期浊积岩内，可以利用共轭特征类比进行被动陆缘深水油气勘探。结合盆地资料与区域地质认识，梳理了南大西洋深水油气聚集规律:①深水油气形成于含高塑性体伸展与挤压和不含高塑性体开阔环境三大构造背景；②含有裂谷期湖相泥岩、漂移早期和漂移中晚期海相页岩3套有效烃源岩；③发育盐上三角洲与浊积碎屑岩、盐下潟湖相碳酸盐岩2套优质储层；④拥有厚层盐岩和海相页岩2种类型区域性盖层；⑤富含构造—地层、构造等多种成因圈闭类型；⑥深水油气经断裂短距离运移，紧邻生烃中心聚集；⑦形成上白垩统、下白垩统和新生界3套重要深水成藏组合；⑧深水油气晚期成藏，以构造—地层、构造油气藏类型为主。通过建立不同类型盆地深水油气成藏模式，指出不同构造段深水勘探重点方向:北段上白垩统近岸叠覆型深水扇、赤道段古近系—新近系斜坡水道及深水逆冲带前缘、中段伸展带盐上浊积岩和底辟—逆冲带盐下碳酸盐岩、南段上白垩统与断块相关斜坡水道。

关键词： 南大西洋       被动大陆边缘       深水       西非       巴西东部       盐岩       成藏组合      

中图分类号:TE122.1      文献标志码:A      文章编号:1672-1926(2016)02-0229-12

Distribution characteristics,accumulation rules and exploration directionsof deep water hydrocarbon in South Atlantic

Qin Yan-qun ，Zhang Guang-ya，Liang Ying-bo，Wen Zhi-xin，Wang Zhao-ming，Zhang Lei，Ba Dan，Wang Yong-hua 

（PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development,Beijing 100083,China）

Abstract  
South Atlantic is one of the world deep water hydrocarbon exploration hotspots and is enriched in deep water resources.Based on oil-gas fields data of international commercial databases statistical analysis and formation rules of coastal basins,it can be seen that deep water hydrocarbon of South Atlantic were distributed mainly in six basins in plane.To specify,they mainly located in rich salt basins in the middle section along strike direction,found more on extensional zone along transverse direction,accumulated in carbonate of transitional period and turbidite of drift period vertically.It is effective to utilize conjugate features analogy to explore deep water hydrocarbon in passive margin.Combining basin data and regional geological knowledge,this paper summarizes the following rules of deep water hydrocarbon accumulation in South Atlantic.(1)Deep water hydrocarbon were formed in three tectonic settings,which are extensional and compressional environments in contained-high plastic body area,and open environment in non-high plastic body area.(2)Three sets of effective source rocks are inclusive,they are lacustrine mudstone in rifting period,marine shale in early and middle-late drift period.(3)Two sets of high quality reservoirs were formed,clastic rocks of delta and turbidite in post-salt and carbonate of lagoon facies in pre-salt.(4)Two types of regional thick cap rocks were owned,salt and marine shale.(5)A variety of genesis trap types were contained,such as structural-stratigraphic trap,structural trap,etc.(6)Deep water hydrocarbon migrated through fault in short distances and accumulated closely to hydrocarbon generation center.(7)Three sets of important deep water plays were formed,including Upper Cretaceous,Lower Cretaceous and Cenozoic.(8)Deep water hydrocarbon was generally accumulated in late period and was mainly formed in structural-stratigraphic and structural reservoir.According to the established different types of deep water hydrocarbon accumulation patterns,deep water hydrocarbon exploration directions with different structural sections were pointed out.It suggested concentration on proximal superimposed deep water fans of Upper Cretaceous in the north section,slope channels and thrust front of Tertiary in the equator section,post-salt turbidite of extensional zone and pre-salt carbonate of diaper-thrust zone in the middle section,as well as slope channels associated with fault block of Upper Cretaceous in the south section.

Key words： South Atlantic;       Passive continental margin;       Deep water;       West Africa;       Eastern Brazil;       Salt rocks;       Play;      

引言

全球油气勘探实践表明，深水环境(现今水深>500m)将是未来油气勘探重要的领域之一[1-4]。2011—2014年，全球深水环境新发现油气86.15×108t油当量，占全球油气总发现57.22%[5]，深水油气勘探主导地位逐渐显现。南大西洋涵盖巴西东部海域和西非海域两大全球深水热点地区[1-6-8]，近年来西非转换带上白垩统深水浊积砂岩及巴西东部海域下白垩统深水盐下碳酸盐岩重大发现[9-11]，更是引起国内外石油地质学家和石油公司广泛的关注[8-10-12-14]。 南大西洋通常是指非洲和南美古板块拼合点之间的海域[15]。包括滨岸盆地28个，其中南美东部含有18个盆地、西非含有10个盆地，各盆地分布见图1。涉及非洲与南美地区国家共23个。本文根据国际商业数据库WoodMackenzi、IHS和Tellus油气田数据[5-16,17]，结合区域地质认识，运用盆地分析、区带类比、地质统计及地理信息系统制图等方法，阐述南大西洋深水油气分布特征，总结梳理了深水油气聚集规律并指出下一步有利深水勘探方向，以期指导该地区未来深水领域选区选带，同时对于全球其他被动大陆边缘盆地深水油气勘探也有一定的借鉴意义。

1 南大西洋深水油气分布特征

截至2013年底，南大西洋地区共发现深水油气田261个，总可采储量达133.94×108t油当量，平面上分布于13个盆地内，其中科特迪瓦、尼日尔三角洲、下刚果、桑托斯、坎波斯和圣埃斯皮里图6个盆地共发现深水油气129.81×108t，占南大西洋所有深水油气发现的96.92%[图1,图2(a)][5-16,17]。研究区发现深水油气主要集中于水深1 000～2 500m范围内，深水油气田面积多处于20km2以内及20～40km2之间[图2(b),图2(c)]。前人[13-18]研究表明，南大西洋滨岸盆地均为典型的被动大陆边缘盆地，盆地形成源于西冈瓦拉大陆非洲与南美板块自晚侏罗世以来的裂解作用[18-21]，滨岸盆地的成盆规律具有走向分段、横向分带、纵向分层、两岸共轭发育的特征[8-10-13,14]。不同的成盆规律深水油气分布特征不同。 走向分段是指南大西洋两岸盆地沿南北走向上地质特征具有一定共性与差异性，根据板块分离几何学、大洋转换断层及盆地充填物等特征，从北往南将南大西洋滨岸盆地群划分为4个构造段(具体涵盖的滨岸盆地见图1):北段受转换断层强烈控制型、赤道段夭折裂谷继承发育型、中段富含盐岩型及南段富含火山岩型。根据统计，中段富含盐岩被动陆缘盆地深水油气地质储量最大，为108.55×108t，占总储量81.04%，其次为赤道段夭折裂谷继承发育型盆地，占14.3%，北段仅占4.66%，而南段富含火山岩型盆地没有深水油气发现[图2(d)]。

图1     南大西洋滨岸盆地、深水油气田分布及典型地层剖面(油气田及岩性剖面据文献[16,17])
Fig.1     Distribution of coastal basins and deep water oil-gas fields and typical stratigraphic section in South Atlantic(oil and gas fields and the lithology profile according to Ref.[16,17])

横向分带是指被动陆缘盆地内高塑性体(盐岩、巨厚的泥页岩)受重力作用形成陆缘伸展、陆坡坡脚或更远位置的收缩应力所产生的构造成带分布的特征[20,21]。根据构造样式差异从陆到海可划分为伸展带、底辟带(或过渡带)和挤压带三大构造带。根据现今发现深水油气田平面分布的构造位置，伸展带和底辟带(或过渡带)油气最为富集，分别占总储量的64.35%和32.14%，受水深条件的限制，挤压带深水油气发现较少，主要位于桑托斯和尼日尔三角洲盆地，其他盆地没有或很少发现[图2(f)]。 纵向分层是指综合盆地构造演化阶段、沉积相和地层充填物类型而进行的盆地垂向上特征划分。南大西洋滨岸盆地构造演化总体上可划分为前裂谷期、同裂谷期、过渡期和漂移期4个阶段（图1中剖面）[10-13]。结合地层发育特征，相应地纵向上可划分为前裂谷期陆相碎屑岩、同裂谷期陆相碎屑岩为主、过渡期潟湖相碎屑岩、碳酸盐岩及蒸发盐岩、漂移早期浅海碳酸盐岩为主和漂移晚期海相碎屑岩、碳酸盐岩5套地层（图1中剖面）。统计表明，过渡期潟湖相碳酸盐岩和漂移晚期海相碎屑岩是南大西洋最主要的深水油气聚集地层，分别达到56.55×108t和75.85×108t油当量，两者之和占总深水油气储量98.85%[图2(e)]。 两岸共轭发育指南美板块与非洲板块分离前相对应的位置上发育的盆地具有相似的地质特征和演 化规律[8-22,23]。南大西洋共轭对应的盆地均有深水 油气发现即称为共轭性油气发现，反之则不是。统计发现共轭性深水油气发现储量达108.39×108t，占总深水油气储量的80.92%，因此，利用板块分离前共轭关系进行深水油气勘探值得在全球被动大陆

图2     南大西洋已发现深水油气分布特征[5-16,17]
Fig.2     Characteristics of discovered deep water oil and gas distribution in South Atlantic[5-16,17]

边缘型盆地范围内推广与应用[图2(g)]。 根据上述统计可知，南大西洋已发现深水油气走向上主要富集于中段富含盐岩盆地内，横向上以伸展带为主、底辟(过渡)带次之、挤压带最少，纵向上主要储集在过渡期潟湖相碳酸盐岩和漂移期海相浊积岩内，可以利用共轭特征类比进行被动陆缘盆地深水油气勘探。

2 南大西洋深水油气聚集8条规律

根据南大西洋已发现的深水油气田数据统计，结合地质分析，从深水油气聚集构造背景到油气的“生、储、盖、圈、运、保”等地质要素特征梳理出南大西洋深水油气聚集8条规律。

2.1 深水油气形成于含高塑性体伸展与挤压和不含高塑性体开阔环境三大构造背景

南大西洋被动陆缘盆地高塑性体包括过渡期流动的塑性盐岩和漂移期厚层的、快速堆积的、受孔隙流体压力变化和重力作用而流动的泥页岩[1-24,25]。根据已发现的深水油气藏位于的盆地剖面位置，将深水油气聚集构造背景划分为含有高塑性体伸展环境、含有高塑性体挤压环境和不含高塑性体的开阔环境三大构造背景（图3）。 含有高塑性体伸展环境指沿塑性体拆离面形成塑性体之上以拉张应力为主构造环境，也是南大西洋深水油气最为富集的构造背景。包括陆缘大型水系(如厚层页岩型尼日尔三角洲、富含盐岩型下刚果盆地等)和较小型水系(如富含盐岩型坎波斯、桑托斯和圣埃斯皮里图盆地等)供给物源盆地。其中，富含盐岩型深水油气主要聚集在过渡期盐下构造高部位的碳酸盐岩和盐上浊积碎屑岩中，含厚层页岩深水油气主要富集在漂移期碎屑岩浊积岩和三角洲砂岩中[图3(a)]。

图3     南大西洋深水油气聚集构造背景(据文献[1]修改)
Fig.3     Tectonic setting of deep water hydrocarbon accumulation in South Atlantic(according to Ref.[1])

含有高塑性体挤压环境指盆地内塑性体底辟或挤压作用形成褶皱或冲断构造等以收缩应力为主构造环境。水深相对前一类型更深，距离陆缘更远。目前发现的深水油气藏主要位于尼日尔三角洲和桑托斯盆地，油气富集位置包括漂移期浊积砂岩和过渡期盐下碳酸盐岩[图3(b)]。 不含高塑性体的开阔环境是指盆地内不含厚层流动的塑性体、无限定性常规大陆斜坡环境。如科特迪瓦等受转换断层强烈控制的被动陆缘盆地。这种类型的深水油气藏主要发育于漂移期浊积岩以及同裂谷晚期构造高部位碎屑岩内[图3(c)]。

2.2 3套有效烃源岩

研究区发育3套有效烃源岩，南美东部裂谷期是主要、西非边缘裂谷期与漂移期均重要，重点看成熟情况. 统计显示，南大西洋深水油气主要来源于3套烃源岩:同裂谷期早白垩世巴雷姆期—早阿普特期湖相泥岩、漂移早期晚白垩世赛诺曼期—三冬期和漂移中晚期古近纪—新近纪海相页岩。其中，南美东部富含盐岩盆地以裂谷期湖相烃源岩为主，西非地区裂谷期湖相与漂移期海相烃源岩控制深水油气储量相当，均非常重要。赤道段尼日尔三角洲盆地以漂移中晚期海相烃源岩为主，北段受转换断层强烈控制的盆地以漂移早期海相烃源岩为主（图4,表1）。 烃源岩指标总有机碳含量TOC值平均位于1%～6%之间，局部超过10%，属好—极好级别。镜质体反射率RO值总体偏低，多低于1%，主要受烃源岩的埋深及演化时间的控制。从主要深水油气田盆地来看，烃源层厚度都较大，最厚超过1 200m，岩性均为泥页岩。裂谷期烃源岩干酪根类型以Ⅰ型、Ⅱ型为主，漂移期则以Ⅱ型、Ⅲ型为主，目前已发现的深水油气田以油为主、气为辅。评价认为，虽然南大西洋滨岸盆地含有多套烃源层，真正能生成该地区深水油气的主要看烃源岩的成熟情况，多套潜在的烃源岩由于目前处于未熟—低熟阶段或品质差等原因[16]，均没有形成深水油气藏（图4,表1）。

2.3 两大岩类储层

研究区发育盐上三角洲与浊积碎屑岩、盐下潟湖相碳酸盐岩两大类储层，即多种成因类型储 集体，

图4     不同时代烃源岩控制深水油气储量分布[5-16,17](早/晚白垩世、新生界为跨时代烃源岩，下同)
Fig.4     Deep water reserve distribution of different age source rocks[5-16,17](cross-age source rocks in Early/Late Cretaceous and Cenozoic,the same below)

表1     南大西洋主要深水油气田盆地烃源岩特征[5-16,17]
Table 1     Characteristics of source rock in major deep water hydrocarbon basins of South Atlantic[5-16,17]
类型盆地层位TOC/%RO/%干酪根类型岩性沉积环境厚度/m评价
受转换断 层控制科特迪瓦阿尔布0.6～3.22.1Ⅱ、Ⅲ泥岩湖相—浅海200～600-
赛诺曼0.5～3.7-Ⅱ、Ⅲ页岩深海0～700主要
夭折裂谷 继承发育尼日尔 三角洲始新统—中新统0.2～4-Ⅱ、Ⅲ页岩三角洲—深海>1 200主要
富 含 盐 岩下刚果巴雷姆1～30-Ⅰ、Ⅲ泥岩湖相>1 000主要
桑托斯赛诺曼阶—始新统2～100.4～0.5Ⅱ页岩海相-重要
坎波斯巴雷姆—阿普特2～6-Ⅰ泥岩湖相-主要
圣埃斯 皮里图赛诺曼—马斯特里特0.2～1.90.5～0.8Ⅱ、Ⅲ页岩深海225～800-
巴雷姆—阿普特2～90.6Ⅰ泥岩湖相-主要
阿尔布—三冬0.5～4-Ⅰ、Ⅱ页岩深海--
凡兰吟—巴雷姆40.6～1.4Ⅰ、Ⅱ泥岩湖相>650主要
阿普特—阿尔布2-Ⅱ泥岩潟湖--
赛诺曼—渐新统1.5～5-Ⅱ页岩深海--
储层物性普遍良好. 根据过渡期盐岩发育的地层纵向位置，南大西洋深水油气储集层可以划分为盐上和盐下2大套。盐下同裂谷期碎屑岩、碳酸盐岩储层目前发现的深水油气所占比例很小，只有1.1%[图2(e)]。盐下过渡期潟湖相碳酸盐岩深水油气发现储量大，自2006年桑托斯盆地Lula巨型油田的发现以来，近几年桑托斯盆地持续在该套地层内发现多个大油气田，是整个南大西洋深水盐下储量增长的重要组成部分[17-26]。盐上漂移期碎屑岩储层包括深水浊积岩和三角洲砂岩。漂移期上白垩统深水浊积岩主要分布在北段边缘盆地内，其他构造段深水浊积岩主要位于始新世—中新世地层内。三角洲砂岩主要位于尼日尔三角洲和下刚果盆地中新世—上新世深水区三角洲体系中的砂坝、分流水道等微相内（图5,表2）。 据南大西洋已发现的深水油气田不完全统计，深水储集层孔渗条件普遍很高，孔隙度多位于20%～30%之间，渗透率以(100～5 000)×10-3μm2为主，局部可达(1×104)×10-3μm2。深水浊积岩储层微相以峡谷—扇复合体中的叠置浊积水道和舌状体沉积单元为主[9-16,17]，三角洲砂岩储层微相主要为水道和天然堤，而盐下碳酸盐岩储层微相多为局限环境下台地边缘相[17-26]（表2）。

2.4 发育2种区域性盖层，储盖组合条件优越

研究区发育过渡期盐岩和漂移期海相页岩2种类型区域性盖层，储盖组合条件优越. 南大西洋地区发育12个富含盐岩的滨岸盆地（图1），过渡期盐岩形成于晚阿普特期—早阿尔比期，厚度大，其中西非边缘可达2 000m，巴西东部最厚可达4 500m，平面上呈南东厚、北西薄分布特征[20-27]。厚层的盐岩具有强致密性、高排替压力、盆地内广泛分布等特征，对下覆裂谷期烃源岩产生油气起到高效封堵，是该地区裂谷期油气最好的区域性盖层[14]（图6）。

图5     不同时代储集层控制深水油气储量分布[5-16,17]
Fig.5     Deep water reserve distribution of different age reservoirs[5-16,17]

巨厚的漂移期海相页岩是南大西洋地区富含盐岩盆地盐上储集层及不含盐岩盆地储集层优质的区域性盖层[16,17]。统计表明，漂移期海相页岩起盖层作用的主要位于中新统—上新统,厚度大(2 500～10 000m)，分布广泛，可以有效封堵下覆储集层油气或呈包裹状封堵漂移期浊积岩储集层油气。另外，一些孔渗条件较差的泥灰岩、裂谷期湖相泥岩也可以形成一定的封堵能力，但总体所占比例较少[16,17]（图6）。

2.5 深水区构造样式多样，形成多种成因圈闭类型，以构造—地层、构造圈闭为主

南大西洋滨岸盆地区域上受平行于陆架边缘的同生断裂、洋底转换断层及厚层高塑性体形成的与重力相关的伸展、底辟和挤压等构造体系的联合控制，深水区构造样式丰富，圈闭类型多样[18-20-28,29]。其中，构造型圈闭包括裂谷期发育的与生长断层相关的断块和滚动背斜，与古地形相关的披覆背斜、断块等圈闭；漂移期陆架及陆坡区的伸展型圈闭，含各种滚动背斜、断块、断鼻等类型，往前缘与重力作用相关的逆冲背斜、断块等挤压圈闭等。地层圈闭包括地层侧向尖灭、透镜状浊积砂体等。统计表明，该地区深水圈闭以构造—地层复合型为主，达到64%，纯构造或纯地层圈闭的发现相对较少（图7）。其原因主要为深水区致密泥页岩封堵作用，有效圈闭往往形成于一定构造背景下且与地层发育紧密相关的地质环境内[1-29]。另一方面深水油气勘探高成本、高风险导致勘探初期往往人为选择最有利的圈闭位置和类型进行钻探，已发现的深水圈闭具有一定的人为因素。

表2     南大西洋典型深水大油气田孔、渗特征与主要储层微相[5-16,17]
Table 2     Characteristics of typical porosity and permeability and main reservoir microfacies of deep water oil-gas fields in South Atlantic[5-16,17]
盆地油气田水深/m孔隙度/%渗透率/(×10-3μm2)可采储量/(×108t)主要储层微相
科特迪瓦Jubilee1 320235301.18水道复合体、舌状体
桑托斯Marlim8533053723.75水道、舌状体
Lula2 12611-11.20台地边缘
坎波斯Marlim Sul1 91238164.33舌状体、水道
Albacora1 00023.43 2701.91水道、舌状体
尼日尔 三角洲Bonga Southwest1 245301 0001.03水道、天然堤
Agbami-Ekoli1 435172701.78水道复合体
下刚果Girassol1 5004010 0001.62舌状体、水道、溢岸
圭亚那Zaedyus2 04825-1.34水道复合体

图6     不同时代盖层控制深水油气储量分布[5-16,17]
Fig.6     Deep water reserve distribution of different age cap rocks[5-16,17]

2.6 深水油气短距离运移，断裂沟通是关键，油气紧邻生烃中心

深水油气与陆相盆地油气聚集最大的不同是其烃源岩位于致密的海相泥页岩地层内，泥页岩的阻滞作用导致油气多是短距离运移[1]。深水油气田解剖发现，该地区深水油气运移通道包括裂谷及高塑性体形成的重力构造作用相关断裂系统、破裂不整合和高塑性体边缘间断面等[1-26]。桑托斯、坎波斯等富含盐岩的盆地裂谷期的油源经过下覆裂谷期断裂和横向破裂不整合，再经过盐窗，沿盐拆离面边缘 断裂垂向运移至漂移期储集层内（图8）。科特迪瓦等受转换断层强烈控制盆地或者漂移期叠覆型深水扇，由于断裂发育和砂体粒度粗等原因，往往存在层间砂体油气运移通道。从尼日尔三角洲和坎波斯盆

图7     南大西洋深水油气田圈闭类型[5-16,17]
Fig.7     Trap types of Deep water oil-gas fields in South Atlantic[5-16,17]

地烃源岩分布范围与深水油气田分布来看，已发现的深水油气田多紧邻生烃中心，这也是深水油气短距离运移间接证据（图8）。

2.7 3套成藏组合，过渡期与漂移期两者均重要

成藏组合是指一套具有共同成藏条件的层系组合，成藏组合划分与评价有利于油气聚集特征认识和远景油气目标预测[8-30]。根据南大西洋已发现深水油气13个盆地的261个深水油气田数据，厘定了该地区深水油气成藏组合，总体划分为3套:下白垩统、上白垩统和新生界成藏组合（图9）。结合构造演 化阶段，过渡期碳酸盐岩和漂移期碎屑岩深水油气发现储量都非常大，两者均处于重要地位。 证实的下白垩统深水成藏组合包括坎波斯、桑托斯、宽扎盆地盐下阿普特期碳酸盐岩，坎波斯盆地

图8     南大西洋深水油气运移特征及烃源岩与深水油气田分布关系(烃源岩及油气田分布据文献[17])
Fig.8     Characteristics of deep water oil-gas migration and distribution relations of source rocks and deep water oil-gas fields in South Atlantic(hydrocarbon source rocks and oil and gas distribution according to Ref.[17])

图9     南大西洋已发现深水油气盆地成藏组合划分(岩性剖面据文献[14])
Fig.9     Plays classification of discovered deep water petroliferous basins in South Atlantic(lithology profile according to Ref.[14])

阿尔比期碳酸盐岩和科特迪瓦盆地中阿尔比期碎屑岩。其源岩主要为巴雷姆期—早阿普特期湖相泥岩以及科特迪瓦盆地阿尔比期同层湖相—过渡相泥页岩。盖层在富含盐岩盆地内主要是阿普特期厚层盐岩，在非含盐型盆地内为同层的湖相泥岩或漂移早期的浅海相页岩。该套成藏组合过渡期碳酸盐岩地质储量巨大，集中分布于桑托斯盆地，坎波斯、宽扎盆地发现较少，往北受盐岩发育不稳定性控制[13,14-20]，勘探潜力可能有限。同裂谷期的碎屑岩、碳酸盐岩深水油气发现较少，局限于个别盆地推测的成藏组合（图2,图9）。 上白垩统深水成藏组合除尼日尔三角洲、杜阿拉及下刚果盆地外，其他盆地均有深水油气发现。其源岩主要为赛诺曼—土伦阶浅海相页岩，还包括像里奥穆尼盆地阿尔比期浅海相页岩以及坎波斯、宽扎盆地同裂谷阶段巴雷姆期湖相泥岩，盖层主要是新生界海相厚层页岩。该套成藏组合在南大西洋发育广泛，但除科特迪瓦、圭亚那盆地发现大油气田外，其他盆地发现的深水油气储量规模较小（图2,图9）。从区域地质演化角度来看，这一时期古南大西洋裂开后全球海平面大幅度上升，两岸盆地大范围的海侵形成了诸多海相页岩包裹的深水扇体[31]，储盖组合条件优越，深水勘探潜力很大，有待进一步深入拓展。 新生界深水成藏组合包括坎波斯、桑托斯、凯塔—多哥—贝宁、尼日尔三角洲、杜阿拉和下刚果盆地始新统—中新统海相碎屑岩。其源岩包括坎波斯盆地、桑托斯盆地湖相泥岩、凯塔—多哥—贝宁盆地中新统海相页岩、尼日尔三角洲渐新统—中新统浅海相页岩、杜阿拉盆地阿尔比阶及古新统—始新统海相页岩和下刚果盆地赛诺曼阶及古新统海相页岩。盖层是新生界海相页岩。该套成藏组合涵盖了南大西洋漂移期主要的深水油气，陆缘三角洲、深水扇等有利的储集层在多套油源供给下，加上厚层高塑性泥岩、盐岩所形成的各种有效圈闭，成藏条件非常优越。从同一构造段内盆地类比来看，桑托斯、加蓬、宽扎等富含盐岩盆地在相邻盆地在相同的成藏组合均有多个大型油气田发现，深水勘探潜力巨大（图2,9）。

2.8 深水油气晚期成藏，主要发育构造—地层、构造油气藏

根据不同类型重点深水油气田盆地的埋藏史图可知（图10），南大西洋地区各盆地主力烃源岩生烃高峰期都比较晚，成熟烃源岩深度大约在3 500～4 000m之间，但富含盐岩的盆地深度要大，一般在4 000～4 500m之间，其原因可能是裂谷期烃源岩位于厚层盐岩之下，盐岩绝缘导热导致需用埋藏深度来补偿热量，才能达到成熟[28-32]。其中，夭折裂谷继承发育的尼日尔三角洲盆地新生界阿卡塔组主力烃源岩生烃高峰发生在始新世晚期以来。富含盐

图10     南大西洋典型深水油气盆地埋藏史(据文献[17]修改)
Fig.10     Burial history of typical deep water petroliferous basins in South Atlantic(according to Ref.[17])

岩型桑托斯盆地早白垩世烃源岩从古新世以来进入生烃高峰。受转换断层强烈控制的科特迪瓦盆地由于受转换断层剪切作用热流值高等因素，早白垩世烃源岩在晚白垩世时已成熟。 从盆地的沉降速率来看（图10），尼日尔三角洲盆地一直处于快速沉降，期间没有发生明显的隆升现象。其他类型盆地基本都是缓慢的沉降，期间发生2～3次较小幅度的隆升。相对稳定的环境形成的深水油气主要受后期高塑性体流动及其相关构造控制[1-33]，已发现的深水油气藏类型以构造—地层与构造油气藏为主，纯岩性或不整合地层油气藏较少，这与深水有效圈闭类型是对应的（图7）。

3 南大西洋不同构造段深水油气勘探方向

南大西洋滨岸盆地虽然都是典型的被动大陆边缘盆地，沿走向上不同构造段深水油气聚集特征差异性较大[10-13,14]，已发现的深水油气分布也极不均衡（图1,图2）。根据已发现的典型深水油气田成藏组合特征，结合前文“生、储、盖、圈、运、保”地质要素分析和区域构造沉积特征认识，分别建立了不同构造段深水油气成藏模式，模式显示不同构造段深水油气勘探方向重点不同（图1,图11）。

图11     南大西洋不同类型盆地深水油气成藏模式
Fig.11     Deep water hydrocarbon accumulation mode of different types basins in South Atlantic

3.1 北段重点勘探上白垩统近岸叠覆型深水扇

北段滨岸盆地群由于受大洋转换断层控制，平面展布呈不同方向菱形状，剖面结构显示为窄陆架、陡陆坡，基底断裂多为高角度且具张剪性特征[34,35]。已发现深水油气田主力储层为上白垩统土伦阶—马斯特里特阶浊积砂岩。储层沉积特征为小型物源沿陆架边缘下切近距离快速堆积，形成的深水扇特点为规模小、粒度粗、平面呈裙边状、纵向叠置发育[9-36,37]。结合前文成藏组合分析认为该构造段深水油气勘探应重点关注上白垩统近岸叠覆型深水扇[图11(a)]。

3.2 赤道段重点勘探古近系—新近系斜坡水道及深水逆冲带前缘

赤道段目前只有尼日尔三角洲盆地有深水油气发现，尼日尔三角洲盆地是贝努埃夭折裂谷后期继承发育大型三角洲而形成的[16,17-37]。尼日尔三角洲始新世以来受海平面下降以及大型尼日尔河流物源持续供给等因素影响不断向海进积，强烈沿岸流促使三角洲前缘物源呈线状向深水区供给[37,38]，深水区斜坡水道发育广泛。厚层的高塑性泥岩层形成底辟、逆冲等多种类型深水区圈闭[39]。逆冲带前缘已有深水油气发现显示其巨大的勘探潜力[图11(b)][38,39]。而南美东部共轭边缘由于后期翘倾，物源供给小，皮奥伊等盆地总沉积厚度仅为2～3km，油气贫乏[图1，图11(b)][14,15]。

3.3 中段重点勘探伸展带上白垩统—中新统浊积岩和底辟—逆冲带阿普特期碳酸盐岩

中段富含盐岩盆地深水油气主要受盐岩分布等因素控制[26-40]。从桑托斯和坎波斯深水油气田分布与盐岩展布特征来看[5-20-26]，盐上漂移期浊积岩储层主要位于伸展带、盐窗发育或盐岩发育不连续的位置，而底辟和挤压带等连续性盐岩发育区主要富集盐下过渡期碳酸盐岩深水油气[图11(c)]。结合各盆地剖面盐岩分布特征[20-26-29]，南美东部赛尔希培、巴伊亚诺特、巴伊亚南以及西非里奥穆尼、加蓬等盆地由于盐岩发育不连续，深水勘探应以上白垩统—中新统浊积岩勘探为主[图1，图11(c)]。该构造段内其他盆地在盐岩伸展带应重点勘探上白垩统—中新统浊积岩，在盐岩底辟、挤压带应重点勘探过渡期阿普特阶碳酸盐岩[图1,图11(c)]。

3.4 南段重点勘探上白垩统与断块相关的斜坡水道

南段富含火山岩盆地目前没有深水油气发现，主要特点是盆地内及周缘含有大量的火山岩[41]，火山岩的存在加速了盆地烃源岩的演化[16-41]，目前浅水区及陆上多发现气田，这与火山岩导致烃源岩过成熟有很大关系。从推测的成藏组合看，深水油气烃源层主要为漂移早期晚巴雷姆—阿普特期海相页岩。西非边缘向陆较浅的断块内可能处于油窗范围[16,17]，深水勘探应集中于上白垩统与断块相关的斜坡水道或水道复合体[图11(d)]。南美阿根廷东部海域相关盆地勘探程度很低，特别是深水区，盆地涉及的深水面积有限，主要以陆架区勘探为主。

4 结论

南大西洋深水油气资源丰富，结合滨岸盆地成盆规律，统计分析表明已发现深水油气平面上主要富集在科特迪瓦、尼日尔三角洲、下刚果、桑托斯、坎波斯及圣埃斯皮里图6个盆地内，SN走向上以中段富含盐岩盆地为主、由陆向海横向上以伸展带发现居多、纵向上储集在过渡期碳酸盐岩和漂移期浊积岩内，利用共轭特征类比可以有效进行被动陆缘深水油气勘探。 南大西洋深水油气聚集于三大构造背景:含高塑性体伸展、挤压和不含高塑性体开阔环境。深水油气成藏条件优越:含有裂谷期湖相泥岩、漂移早期和中晚期海相页岩3套有效烃源岩；发育盐上三角洲与浊积碎屑岩、盐下潟湖相碳酸盐岩两大类优质储层；拥有巨厚的盐岩和页岩2种类型区域性盖层；富含构造—地层、构造等多种成因圈闭类型；形成上白垩统、下白垩统和新生界3套重要深水成藏组合；深水油气经断裂短距离运移，紧邻生烃中心聚集；具有晚期成藏特征，以构造—地层、构造油气藏为主。 通过不同类型盆地深水油气成藏模式建立可知,不同构造段深水勘探方向不同。北段受转换断层强烈控制盆地重点勘探上白垩统近岸叠覆型深水扇、赤道段夭折裂谷继承发育盆地重点勘探第三系斜坡水道及深水逆冲带前缘、中段富含盐岩型盆地重点勘探伸展带盐上浊积岩和底辟—逆冲带盐下碳酸盐岩、南段富含火山岩盆地重点勘探上白垩统与断块相关的斜坡水道。

参考文献(References)



[1] Weimer P,Slatt R.Introduction to the Petroleum Geology of Deepwater Settings[M].AAPG Studies in Geology 57.Tulsa:AAPG/Datapages,2007:1-816.

[2] Zou Caineng,Zhai Guangming,Zhang Guangya,et al.Formation,distribution,potential and prediction of global conventional and unconventional hydrocarbon resources[J].Petroleum Exploration and Development,2015,42(1):13-25.[邹才能,翟光明,张光亚,等.全球常规—非常规油气形成分布、资源潜力及趋势预测[J].石油勘探与开发,2015,42(1):13-25.]

[3] Zhao Zhe,Zhang Guangya,Liang Tao,et al.New exploration discovery and development trend of oil/gas exploration around the world[J].Natural Gas Geoscience,2012,23(1):39-44.[赵喆,张光亚,梁涛,等.2012年世界油气勘探新发现及发展趋势[J].天然气地球科学,2012,23(1):39-44.]

[4] Zhao Jidong,Zheng Junwei.Development status and trends of science and technology of deepwater oil and gas[J].Natural Gas Geoscience,2013,24(4):741-746.[赵纪东,郑军卫.深水油气科技发展现状与趋势[J].天然气地球科学,2013,24(4):741-746.]

[5] Woodnac.Wood Mackenzie[EB/OL].http://www.woodmac.com/public/home.(2015-01-05)[2015-01-20].

[6] Pettingill H.Worlwide deepwater exploration and production[J].The Leading Edge,2002,21(4):371-376.

[7] Weimer P,Pettingill H.Global overview of deep-water exploration and production[C]//Nilsen T,Shew R,Steffens G,et al.Atlas of Deep-Water Outcrops.AAPG Studies in Geology 56.Tulsa:AAPG/Datapages,2007:7-11.

[8] Qin Yanqun,Zhang Guangya,Liang Yingbo,et al.Research methods of low-degree exploration in the deep water hydrocarbon accumulation of passive margin:Case study on deep water oil and gas prospecting exploration of Potiguar Basin in the Equatorial Atlantic[J].Earth Science Frontiers,2014,21(3):187-194.[秦雁群,张光亚,梁英波,等.低勘探程度被动陆缘深水油气聚集研究方法:以赤道大西洋波蒂瓜尔盆地深水油气远景勘探为例[J].地学前缘,2014,21(3):187-194.]

[9] Dailly P,Henderson T,Hudgens E,et al.Exploration for cretaceous stratigraphic traps in the gulf of Guinea,West Africa and the discovery of the Jubilee Field:A play opening discovery in the Tano Basin,offshore Ghana[C]//Mohriak W,Danforth A,Post P,et al.Conjugate Divergent Margins.London:Geological Society Special Publications 369,2013:235-248.

[10] Zhang Guangya,Wen Zhixin,Liang Yingbo,et al.Tectonic-sedimentary features and petroleum accumulation in the passive continental margin basins of south Atlantic peripheries[J].Earth Science Frontiers,2014,21(3):18-25.[张光亚,温志新,梁英波,等.全球被动陆缘盆地构造沉积特征与油气成藏——以南大西洋周缘盆地为例[J].地学前缘,2014,21(3):18-25.]

[11] Fabio L,Lorenzo M,Paolo A.West Africa presalt exploration:background and perspective of the West African “Tupi” myth[C]//Rosen N,Weimer P,Anjos S,et al.New Understanding of the Petroleum Systems of Continental Margins of the World.32nd Annual GCSSEPM Foundation Bob F.Perkins Research Conference,Houston,Texas,2012:460-493.

[12] Joan F.Context,challenges,and future of deep-water plays:An overview[C]//Rosen N,Weimer P,Anjos S,et al.New Understanding of the Petroleum Systems of Continental Margins of the World.32nd Annual GCSSEPM Foundation Bob F.Perkins Research Conference,Houston,Texas,2012:181-220.

[13] Beglinger S,Doust H,Cloetingh S.Relating petroleum system and play development to basin evolution:Brazilian South Atlantic margin[J].Petroleum Geoscience,2012,18(3):315-336.

[14] Beglinger S,Doust H,Cloetingh S.Relating petroleum system and play development to basin evolution:West African South Atlantic basins[J].Marine and Petroleum Geology,2012,30(1):1-25.

[15] Cameron N,Bate R,Clure V,et al.Oil and gas habitats of the South Atlantic:Introduction[C]//Cameron N,Bate R,Clure V.The Oil and Gas Habitats of the South Atlantic.London:Geological Society Special Publications 153,1999:1-9.

[16] IHS Energy.Edin[EB/OL].http://www.ihsenergy.com.(2014-12-20)[2015-01-20].

[17] Tellus.Tellus Data[EB/OL].http://www.fugro-robertson.com/products/tellusFRL.(2014-12-28)[2015-01-25].

[18] Moulin M,Aslanian D,Unternehr P.A new starting point for the South and Equatorial Atlantic Ocean[J].Earth:Science Reviews,2010,98(1/2):1-37.

[19] Dickson W,Frvklund R,Odegard M,et al.Constraints for plate reconstruction using gravity data-implications for source and reservoir distribution in Brazilian and West African margin basins[J].Marine and Petroleum Geology,2003,20(3/4):309-322.

[20] Mohriak W,Fainstein R.Phanerozoic regional geology of the eastern Brazilian margin[C]//Roberts D,Bally A.Regional Geology and Tectonics:Phanerozoic Passive Margins,Cratonic Basins and Global Tectonic Maps.Amsterdam:Elsevier,2012:223-282.

[21] Sapin F,Ringenbach J,Rives T,et al.Counter-regional normal faults in shale-dominated deltas:Origin,mechanism and evolution[J].Marine and Petroleum Geology,2012,37(1):121-128.

[22] Mohriak W,Danforth A,Post P,et al.Conjugate divergent margins:An introduction[C]//Mohriak W,Danforth A,Post P,et al.Conjugate Divergent Margins.London:Geological Society Special Publications 369,2013:1-9.

[23] Cartwright,Swart,Corner.Conjugate margins of the south Atlantic:Namibia-Pelotas[C]//Roberts,Bally.Regional Geology and Tectonics:Phanerozoic Passive Margins,Cratonic Basins and Global Tectonic Maps.Amsterdam:Elsevier,2012:203-221.

[24] Rowan M.Passive-margin salt basins:hyperextension,evaporate deposition,and salt tectonics[J].Basin Research,2014,26(1):154-182.

[25] Morley C,King R,Hillis R,et al.Deepwater fold and thrust belt classification,tectonics,structure and hydrocarbon prospectivity:A review[J].Earth Science Review,2011,104(1-3):41-91.

[26] Qin Yanqun,Wen Zhixin,Wang Zhaoming,et al.Sedimentary characteristics,model and hydrocarbon accumulation of deep water pre-sal carbonate rocks in South Atlantic[J].Earth Science Frontiers,2014,21(3):127-133.[秦雁群,温志新,王兆明,等.南大西洋深水盐下碳酸盐岩沉积特征、模式及油气成藏[J].地学前缘,2014,21(3):127-133.]

[27] Torsvik T,Rousse S,Labails C,et al.A new scheme for the opening of the South Atlantic Ocean and the dissection of an Aptian salt basin[J].Geophysical Journal International,2009,177(3):1315-1333.

[28] Hudec M,Jackson M.Terra infirma:understanding salt tectonics[J].Earth:Science Reviews,2007,82(1/2):1-28.

[29] Liu Zuodong,Li Jianghai.Control of salt structures on hydrocarbons in the passive continental margin of West Africa[J].Petroleum Exploration and Development,2011,38(2):196-202.[刘祚冬,李江海.西非被动大陆边缘盆地盐构造对油气的控制作用[J].石油勘探与开发,2011,38(2):196-202.]

[30] Tong Xiaoguang.A discussion on the role of accumulation association in the exploration evaluation[J].Journal of Southwest Petroleum University:Science & Technology Edition,2009,31(6):1-8.[童晓光.论成藏组合在勘探评价中的意义[J].西南石油大学学报:自然科学版,2009,31(6):1-8.]

[31] Pattier F,Loncke L,Gaullier V,et al.Mass-transport deposits and fluid venting in a transform margin setting,the Eastern Demerara Plateau(French Guiana)[J].Marine and Petroleum Geology,2013,46(7):287-303.

[32] Brun J,Fort X.Salt tectonics at passive margins:Geology versus models[J].Marine and Petroleum Geology,2011,28(6):1123-1145.

[33] Modica C,Brush E.Postrift sequence stratigraphy,paleogeography,and fill history of the deep-water Santos Basin,offshore southeast Brazil[J].AAPG Bulletin,2004,88(7):923-945.

[34] Antobreh A,Faleide J,Tsikalas F,et al.Rift-shear architecture and tectonic development of the Ghana margin[C]//Roberts D,Bally A.Regional Geology and Tectonics:Phanerozoic Passive Margins,Cratonic Basins and Global Tectonic Maps.Amsterdam:Elsevier,2012:567-615.

[35] Wilson P,Turner J,Westbrook G.Structural architecture of the ocean-continent boundary at an oblique transform margin through deep-imaging seismic interpretation and gravity modelling:Equatorial Guinea,West Africa[J].Tectonophysics,2003,374(1/2):19-40.

[36] Macgregor D,Robinson J,Spear G.Play fairways of the Gulf of Guinea transform margin[C]//Arthur T,Macgregor D,Cameron N.Petroleum Geology of Africa:New Themes and Developing Technologies.London:Geological Society Special Publications 207,2003:131-150.

[37] Bonne K.Reconstruction of the evolution of the Niger River and implications for sediment supply to the Equatorial Atlantic margin of Africa during the Cretaceous and the Cenozoic[C]//Scott R,Smyth H,Morton,et al.Sediment Provenance Studies in Hydrocarbon Exploration and Production.London:Geological Society Special Publications 386,2014:327-349.

[38] Morgan R.Prospectivity in ultradeep water:The case for petroleum generation and migration within the outer parts of the Niger Delta apron[C]//Arthur T,Macgregor D,Cameron N.Petroleum Geology of Africa:New Themes and Developing Technologies.London:Geological Society Special Publications 207,2003:151-164.

[39] Briggs S,Davies R,Cartwright J,et al.Multiple detachment levels and their control on fold styles in the compressional domain of the deepwater west Niger delta[J].Basin Research,2006,18(4):435-450.

[40] Trai G,Molnar J,Ashton P.Examples of salt tectonics from West Africa:A comparative approach[C]//Arthur T,Macgregor D,Cameron N.Petroleum Geology of Africa:New Themes and Developing Technologies.London:Geological Society Special Publications 207,2003:85-104.

[41] Jackson M,Cramez C,Fonck J.Role of subaerial volcanic rocks and mantle plumes in creation of South Atlantic margins:Implications for salt tectonics and source rocks[J].Marine and Petroleum Geology,2000,17(4):477-498.