杨建房，河北省涿州市华阳东路东方地球物理公司科技园研究院海外业务部，072751。Email：yangjianfang@cnpc.com.cn。Rawat盆地位于苏丹东南部、中非剪切带东端南侧，是在中非剪切带右旋走滑构造应力背景下发育起来的中生代—新生代陆内裂谷盆地，呈NW走向，与中非剪切带斜交，南段紧邻Melut盆地（图 1）。Rawat盆地经历了前侏罗纪泛非造山运动、白垩纪至古近纪的冈瓦纳大陆解体和新近纪的东非裂谷作用后，最终形成现今的构造格局[1-4]。
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图 1 研究区区域构造位置 |
受泛非造山运动的影响，研究区缺失中、下白垩统，上白垩统自下而上依次发育Galhak组（包括Galhak sand、Galhak oil和Galhak shale共三套地层）、Melut组、Yabus组、Adar组和新近系及其以上地层（图 2），其中Galhak组湖相—三角洲相砂、泥岩地层与上覆Melut组厚层泥页岩形成了自生自储型含油气系统。
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图 2 研究区地层综合柱状图 |
2003年，利用二维资料在Rawat盆地钻探第一口井[5]，未获油气；随后针对构造高点部署12口井，仅2口井获得油气发现；之后油气勘探陷于停滞；目前未见该区构造特征和油气成藏条件方面的论述。为此，本文利用新采集的地震资料和钻井资料，在分析断裂、结构（构造单元划分）、构造演化等特征的基础上，梳理油气成藏主控因素，以明确下一步油气勘探方向。
2 断裂特征及构造单元划分 2.1 断裂特征根据断裂形成的应力机制及其对构造、沉积的控制作用、发育规模[6-10]，可将研究区断裂分为四个级别（图 3，表 1）。
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图 3 研究区主要断裂 |
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表 1 研究区断裂分级 |
Rawat盆地规模较小，因此重点梳理了控制盆地结构的一级、二级断裂。其中一级断裂（如F1~F4）控盆边界，控制着盆地的沉积、沉降中心及沉积体系，是冈瓦纳大陆解体在本地区的主要构造应力释放带。它们开始形成于侏罗纪，至古近纪末期均强烈活动，对盆地内的湖泊、河流和三角洲沉积体系的规模具控制作用。断距一般为2~5 km，延伸距离为23~120 km。
二级断裂（如F5~F7）控制盆内构造带、局部构造及沉积体系。受区域构造应力的作用，具有较好的继承性，形成于侏罗纪，至古近纪末期均强烈活动。走向与一级断裂一致，断距一般在200~800 m，延伸距离为14~30 km。
三级、四级断裂规模较小，延伸距离短，控制着局部构造，一般对沉积不起控制作用，走向总体与一级、二级断裂保持一致。
Rawat盆地形成期主要受拉张应力作用，局部地区兼具走滑应力的影响。研究区主要断裂组合样式为阶梯状，局部发育负花状。受不同级次断裂控制，圈闭类型主要为断鼻，且多为长轴状，其次为断块。
2.2 构造单元划分受中非剪切带右旋走滑应力作用的影响，Rawat盆地呈中间宽、两头聚敛、NW-SE走向的纺锤形。根据一级、二级断裂作用，可进一步划分5个次盆，即中央次盆、北次盆、西次盆、东次盆和东南次盆（图 4a）。
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图 4 研究区构造单元划分（a）及结构剖面（b） 测线位置见图 3。 |
（1）中央次盆。位于盆地中央，呈近南北走向的长条状，其南、北均为高地，东、西两侧分别受二级（同生）断裂F5和F7控制，呈西断、东超的箕状结构。上白垩统到古近系Galhak组、Melut组、Yabus组、Adar组地层发育齐全，目的层Galhak组最大埋深达4000 m。
（2）北次盆。位于盆地北部，呈NW-SE走向，东南以高地与中央次盆分割，受一级（同生）断裂F1控制，呈西南断、东北超的箕状结构。缺失Galhak sand段，其他地层发育齐全，目的层Galhak组最大埋深达3750 m。
（3）西次盆。位于盆地西部，近南北走向，与中央次盆近于平行，南、北均为高地，东南方向受一级（同生）断裂F2控制，呈西断、东超的箕状结构。上白垩统到古近系Galhak组、Melut组、Yabus组、Adar组地层发育齐全，目的层Galhak组最大埋深达3500 m。
（4）东次盆。位于盆地东部，近南北走向，与中央次盆近于平行，南、北均为高地，西部受二级（同生）断裂F7控制，东部受一级断裂F3控制，呈东、西双断结构。上白垩统到古近系Galhak组、Melut组、Yabus组、Adar组地层发育齐全，目的层Galhak组最大埋深达3400 m。
（5）东南次盆。位于盆地东南部，近南北走向，南、北均为高地，东部受一级（同生）断裂F4控制，呈东断、西超箕状结构。上白垩统到古近系Galhak组、Melut组、Yabus组、Adar组地层发育齐全，目的层Galhak组最大埋深约为2000 m。
3 构造演化特征受泛非造山运动的持续影响，晚白垩世沉积之前，Rawat盆地为构造高地。晚白垩世开始，随着冈瓦纳大陆解体及大西洋、印度洋开启，Rawat盆地逐渐进入裂谷演化阶段[11-18]。根据研究区断裂发育及地层展布特征，可划分为三个构造演化期（图 5）。
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图 5 研究区构造演化剖面 |
（1）第一裂陷期（约85~33 Ma）。在南大西洋和印度洋快速拉张作用下，早期基底发育的正断层继续活动并成为控制盆地或次盆边界的生长断层，同时伴随着层间小断层发育，基本奠定了Rawat盆地的构造格局。末期构造运动动相对平缓，沉积了一套稳定的Yabus组砂、泥岩地层。由图 6a可见，该时期各次盆相对独立发育，且受主控断层发育强度不同而存在差异（图 4b）。控制Rawat盆地的边界一级断裂发育强度中等，特别是控制北次盆的F1断裂和控制东次盆的F3断裂活动相对较弱，相应的次盆沉积厚度也较小；F5断裂活动最强烈，其控制的中央次盆沉积厚度也最大。
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图 6 研究区各构造演化阶段沉积地层厚度 （a）第一裂陷期；（b）第二裂陷期；（c）拗陷期 |
由于所处位置不同，受到构造作用不同，各次盆在沉积、储层等方面的特征存在差异。第一裂陷期，中央次盆沉积中心以发育湖相泥岩为主，陡坡带发育浊积扇和滑塌扇沉积体系，缓坡带以高地作为物源供给区，发育辫状河三角洲沉积体系。北次盆形成时间晚于中央次盆，缺失Galhak sand段，陡坡带发育冲积扇沉积体系，缓坡带发育辫状河三角洲，其规模小于中央次盆。西次盆同时于中央次盆形成期，但其规模小，控边断层早期活动弱，物源主要来自陡坡带控边断层上升盘的剥蚀区，缺乏湖相沉积体系。东次盆受东、西两侧断层控制，主要发育冲积扇沉积。东南次盆与中央次盆呈对称状分布，沉积体系与中央次盆类似，但规模较小。
（2）第二裂陷期（约33~20 Ma）。古近纪非洲板块与欧洲板块呈近NW-SE向挤压、碰撞，导致在该区产生近NE-SW向的拉张应力。该期应力与第一期拉张应力方向一致，使早期断裂继承性发育，并伴随大量具有走滑性质的断层生成，早期构造圈闭得到强化并形成大量新圈闭。该期构造较为强烈，盆地伸展速度快，沉降迅速，沉积了一套Adar组巨厚泥岩。古近纪末期，拉张活动停止，盆地整体抬升，Adar组遭受大范围剥蚀，形成区域不整合面。从图 6b可以看出，该期是Rawat盆地发育的高峰期，各次盆继承性发育，东南次盆发育弱、沉积厚度最薄，北次盆发育最为强烈、沉积厚度最大。
第二裂陷期，受强拉张作用，各控边断层活动强度大，Rawat盆地快速沉降，各次盆发育厚层泥岩。晚期盆地整体抬升，高地遭受剥蚀。
（3）拗陷期（约20 Ma~至今）。新近纪以来，盆地沉积稳定，主要以河流相、湖相为主，断陷活动微弱，整个非洲处于统一的拗陷阶段，盆地最终定型。从图 6c可以看出，该期Rawat盆地构造活动较弱，以整体沉降为主，且形成统一的沉降中心。
4 成藏主控因素分析油气成藏条件主要包括圈闭条件、储盖组合、烃源岩质量、油气运移通道及保存条件等[19-20]。
第一裂陷期，泥岩（Galhak sand段—Yabus组）可作为有效烃源岩。发育冲积扇和扇三角洲储层，物性较好，孔隙度为12%~26%。以厚层泥岩为主的Melut（250~300 m）具封盖能力。各次盆发育大量的断鼻、断块圈闭，断裂可作为油气运移通道。构造具有较好的继承性，油气成藏后的保存条件比较有利。Rawat盆地成藏主控因素为烃源岩，受构造演化差异的影响，各次盆烃源岩条件不同。
（1）中央次盆。发育厚层泥岩，且埋深大，普遍在3700 m以上（生油门限深度为2500 m），烃源岩条件相对较好。Galhak组烃源岩总有机碳含量分布在3%~12%，平均为6%；优质烃源岩厚度（总有机碳含量大于2%）为80~140 m（图 7）；生烃潜量为14~58 mg/g，平均为39 mg/g；氢指数为147~596 mg/g，平均为542 mg/g；有机质类型为Ⅰ、Ⅱ型；镜质体反射率在0.6%~0.85%，处于低熟—成熟热演化阶段。
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图 7 研究区各次盆优质烃源岩厚度 |
（2）北次盆。拗陷期处于沉降中心（图 6c），烃源岩埋深大，普遍超过3200 m。烃源岩总有机碳含量为0.6%~8.2%，平均为2.46%；优质烃源岩厚度为40~80 m；生烃潜量为0.2~30 mg/g，平均为6.7 mg/g；氢指数为23~364 mg/g，平均为155 mg/g；有机质类型为Ⅱ、Ⅲ型；镜质体反射率在0.7%~0.9%，处于成熟热演化阶段。
（3）西次盆。该次盆以冲积扇沉积体系为主，泥岩不太发育。烃源岩总有机碳含量在0.1%~2.3%，平均为0.8%；优质烃源岩厚度在20 m左右，且分布范围有限；生烃潜量为0.1~0.29 mg/g，平均为0.17 mg/g；氢指数为49~212 mg/g，平均为111 mg/g；有机质类型为Ⅲ型；镜质体反射率约为0.6%，处于低熟热演化阶段。
（4）东次盆。以冲积扇沉积体系为主，泥岩不发育。烃源岩成熟度低，镜质体反射率为0.5%~0.6%，处于低熟热演化阶段。
（5）东南次盆。与中央次盆具有类似的沉积环境、地层结构，烃源岩镜质体反射率低于0.5%，处于未熟热演化阶段。
综上分析，中央次盆具有较好的储盖组合条件，烃源岩质量较好，且已达到低熟—成熟热演化阶段，构造稳定，利于油气保存，Galhak组具有“自生自储”和“下生上储”的成藏模式，缓坡发育的岩性、构造圈闭处于油气运移通道上，易于捕获油气成藏（图 8）。因此，Rawat盆地最具油气勘探潜力的构造单元为中央次盆，其次为北次盆，其他次盆勘探潜力有限。
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图 8 中央次盆上白垩统油气成藏模式 |
（1）Rawat盆地具有中间宽、两端聚敛的特点，规模大、继承性强的断裂控制沉积、构造格局，可将Rawat盆地划分为西断东超的中央次盆、西次盆和北次盆，东西双断的东次盆，以及东断西超的东南次盆。
（2）构造演化分析表明，Rawat盆地主要经历了三期构造活动：第一裂陷期（南大西洋和印度洋快速扩张期）、第二裂陷期（非洲板块与欧洲板块主要碰撞和北印度洋洋中脊扩张期）、拗陷期（非洲大陆整体拗陷期）。其中，两期裂陷具有较好的继承性，利于油气藏的保存。
（3）通过对各次盆成藏条件分析，认为影响本区油气成藏的主控因素为烃源岩。中央次盆具有较好的生、储、盖、圈、运、保等石油地质条件，勘探潜力最大，其次为北次盆，其他次盆勘探潜力有限。
| [1] |
GENIK G J. Petroleum geology of Cretaceous-Tertiary rift basins in Niger, Chad, and Central African Republic[J]. AAPG Bulletin, 1993, 77(8): 1405-1434. |
| [2] |
PUDLO D. The Central African fault zone (CAFZ) in Sudan: a possible continental transform fault[J]. Berl Geowiss Abh A, 1990, 120(1): 31-44. |
| [3] |
张亚敏. 苏丹国穆格莱德盆地构造特征及演化[J]. 西安石油大学学报(自然科学版), 2008, 23(3): 38-42. ZHANG Yamin. Structure characteristic and evolution in Muglad Basin of Sudan[J]. Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition), 2008, 23(3): 38-42. |
| [4] |
BROWNE S E, FAIRHEAD J D, MOHAMED I I. Gravity study of the White Nile Rift, Sudan, and its regional tectonic setting[J]. Tectonophysics, 1985, 113(1/2): 123-137. |
| [5] |
叶先灯. 苏丹Melut盆地构造、沉积和油气成藏研究[D]. 广东广州: 中国科学院研究生院(广州地球化学研究所), 2006. YE Xiandeng. Study on Tectonics, Sedimentology and Reservoirs in Melut Basin, Sudan[D]. Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou, Guangdong, 2006. |
| [6] |
ROSENDAHL B R. Architecture of continental rifts with special reference to East Africa[J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 1987, 15: 445-503. DOI:10.1146/annurev.ea.15.050187.002305 |
| [7] |
MORGAN P, BAKER B H. Introduction―Processes of continental rifting[J]. Tectonophysics, 1983, 94(1/2/3/4): 1-10. |
| [8] |
SCHULL T J. Rift basins of interior Sudan: petroleum exploration and discovery[J]. AAPG Bulletin, 1988, 72(10): 1128-1142. |
| [9] |
PATTON T L, MOUSTAFA A R, NELSON R A, et al. Tectonic Evolution and Structural Setting of the Suez Rift[M]//LANDON S M, COURY A B. Interior Rift Basins. American Association of Petroleum Geologists, Tulsa, 1994.
|
| [10] |
王平. 为什么二、三级断层对油气聚集起控制作用——复杂断块油气田形成条件系列论文之四[J]. 断块油气田, 1994, 1(5): 1-5. WANG Ping. The controlling mechanism of second or third-class faults on hydrocarbon migration and accumulation[J]. Fault-Block Oil & Gas Field, 1994, 1(5): 1-5. |
| [11] |
张艺琼, 何登发, 童晓光. 中非剪切带含油气盆地成因机制与构造类型[J]. 石油学报, 2015, 36(10): 1234-1247. ZHANG Yiqiong, HE Dengfa, TONG Xiaoguang. Genetic mechanisms and tectonic types of petroliferous basins in the Central Africa shear zone[J]. Acta Petrolei Sinica, 2015, 36(10): 1234-1247. |
| [12] |
吴珍云, 尹宏伟, 汪新, 等. 裂谷盆地盐构造形成演化及油气成藏地质意义——以苏丹红海裂谷盆地为例[J]. 石油学报, 2014, 35(5): 879-889. WU Zhenyun, YIN Hongwei, WANG Xin, et al. Simulation of salt structure formation and evaluation of its geological significance to oil-gas accumulation: a case study of the Sudanese Red Sea rift basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2014, 35(5): 879-889. |
| [13] |
MCHARGUE T R, HEIDRICK T L, LIVINGSTON J E. Tectonostratigraphic development of the Interior Sudan rifts, Central Africa[J]. Tectonophysics, 1992, 213(1/2): 187-202. |
| [14] |
KELLER G R, WENDLANDT R F, BOTT M H P. West and Central African rift system[J]. Developments in Geotectonics, 2006, 25: 437-449. |
| [15] |
魏永佩. 苏丹穆格莱德盆地构造演化及油气赋存特点[D]. 陕西西安: 西北大学, 1999. WEI Yongpei. The Structural Evolution and Petroleum Significance in Muglad, Sudan[D]. Northwest University, Xi'an, Shannxi, 1999. |
| [16] |
关欣. 苏丹被动裂谷盆地与渤海湾主动裂谷盆地沉积体系对比研究[D]. 湖北武汉: 长江大学, 2012. GUAN Xin. Sedimentary System of Passive Rift Basin in Sudan and Comparative Study of Active Rift Basin in Bohai Bay[D]. Yangtze University, Wuhan, Hubei, 2012. |
| [17] |
吕彩丽, 赵阳. 中非裂谷盆地构造演化差异性与构造动力学机制[J]. 西南石油大学学报(自然科学版), 2018, 40(6): 23-34. LYU Caili, ZHAO Yang. Differences in tectonic evolution and mechanisms of tectonic dynamics of rift basins in Central Africa[J]. Journal of Southwest Petroleum University (Science & Technology Edition), 2018, 40(6): 23-34. |
| [18] |
GUNAY A, 黄志龙, 金振奎, 等. 穆格莱德盆地A区块构造特征对油气分布的影响[J]. 石油地球物理勘探, 2021, 56(1): 172-180. GUNAY A, HUANG Zhilong, JIN Zhenkui, et al. Influence of structural characteristics on oil and gas distribution in block A of the Muglad Basin[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2021, 56(1): 172-180. DOI:10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2021.01.020 |
| [19] |
杨建房, 贾学成, 魏小东, 等. 印度河盆地A区块构造特征及其对油气的控制[J]. 石油地球物理勘探, 2019, 54(2): 417-422. YANG Jianfang, JIA Xuecheng, WEI Xiaodong, et al. Tectonic characteristics and its hydrocarbon control in the block A, Indus Basin[J]. Oil Geophysical Prospecting, 2019, 54(2): 417-422. DOI:10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2019.02.021 |
| [20] |
窦立荣. 苏丹迈努特盆地油气成藏机理和成藏模式[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2005, 24(1): 50-57. DOU Lirong. Formation mechanism and model of oil and gas accumulations in the Melut basin, Sudan[J]. Bulletin of Mineralogy, Petrology and Geochemistry, 2005, 24(1): 50-57. |