盐构造与深水水道的交互作用——以下刚果盆地为例

第35卷第6期 2017年12月沉积学报ACTA SEDIMENTOLOGICA SINICAVol.35 No. 6 Dec.2017

文章编号：1000-0550 (2017) 06-1197-08 doi： 10.14027/j.cnki.cjxb.2017.06.011

盐构造与深水水道的交互作用—以下刚果盆地为例陈亮\赵千慧2,王英民3,孙红军4,万琼华5,唐武\赵鹏51. 中海油研究总院，北京1000282. 中国石油管道局工程有限公司国际事业部，河北廊坊0650003. 浙江大学海洋学院，杭州3100584. 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，北京1000835. 中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广州510240

摘要在被动大陆边缘盆地，水道作为深水油气的主要储集体，是深水油气勘探的重要目标。在下刚果盆地，由于盐构造的多 期活动导致对水道砂体的展布规律认识不清。研究水道和盐构造的交互作用方式有利于预测含盐盆地中水道砂体的平面分布。 利用三维地震资料，在盐构造与深水水道广泛发育的下刚果盆地研究盐构造与深水水道的交互作用，建立了盐构造与水道的交 互作用模式。盐构造与水道的交互作用方式主要有6种，分别为限制、改向、封堵、侵蚀、迁移和剥蚀。盐构造的活动时期与水道 形成演化时期的先后关系、水道中重力流的侵蚀能力决定了盐构造与水道的交互作用方式。水道经过早期发育的盐构造且水道 中重力流侵蚀能力较弱多发生限制和改向;若水道中重力流侵蚀能力很强，可发生水道对盐构造的侵蚀;若盐构造的规模较大， 其可阻止水道向下游输送沉积物并造成水道中重力流的回流，形成朵体沉积。若水道与盐构造同时活动多发生水道的迁移。晚 期活动的盐构造可导致其上方的水道沉积体遭受剥蚀。关键词盐构造;深水水道;迁移;交互作用;下刚果盆地第一作者简介陈亮，男，1986年出生，工程师，深水层序地层与沉积、储层预测，E-mail: chenliang29@ cnooc.com.cn

中图分类号P618.13文献标识码A

0引言由于与深水储层密切相关,深水水道及相关的沉 积体受到了学术界与工业界的广泛重视[|-4]。深水沉 积过程及其产物已成为世界沉积学界研究的热 点[5-7]。深水沉积中，对于水道沉积过程的研究有助 于理解和推断砂体的展布规律[8-10]。在深海陆坡体 系里，深水水道穿过复杂的陆坡地表时常表现为复杂 的地貌特征。由于断块的掀斜、盐、泥底辟的发育，当 深水水道通过这些障碍物时，将绕开这些障碍 物[11-21]。与不受陆坡地形控制的深水水道相比，受 陆坡地形控制的水道在内部构型以及平面展布上均 表现出明显的不同[21]。另外部分学者使用陆坡均衡 剖面的概念对深水水道开展研究[22-23],构造运动使 得陆坡均衡剖面发生改变，从而导致水道在弯曲度、 宽深比以及侵蚀加积比上均表现出相应的特征。本文主要研究盐构造与深水沉积的交互作用。 盐构造，是指在重力/浮力和区域应力等综合作用下， 盐岩、泥岩以及其他密度低于上覆层的物质流动形变 所形成的地质变形体[24]。国内学者对盐构造开展了

广泛的研究，多为盐构造的成因分析、运动学特征、构 造样式、以及盐构造对于油藏的控制[25-27],但关于盐 构造与深水水道的交互作用方面的研究鲜有报道，国 外学者的研究主要为盐构造对深水水道的控 制[11，19],并未对水道对盐构造的改造进行讨论。以 三维地震资料解释、处理和分析为基础，研究盐构造 与深水水道的交互作用,建立盐构造与深水水道的交 互作用模式，旨在为盐构造广泛发育区的深水砂体预 测提供指导。

1区域地质概况

研究区位于西非被动大陆边缘下刚果盆地（图 1)。

下刚果盆地是西非被动陆缘一系列微盆地中的

一个，这些微盆地均由于早白垩世冈瓦纳大陆的分离 所形成[28-29]。盆地的演化主要经历了裂谷阶段（晚 侏罗世一早白垩世Aptian期）、过渡阶段（Aptian期）

和被动大陆边缘阶段（晚白垩世一现今）[27-28]。非洲 板块与南美板块分离开来，裂陷盆地开始发育，裂陷 阶段在早Aptian期停止，陆相裂陷盆地逐渐向海洋 环境过渡。随着海水的第一次人侵，由南向北的海水

收稿日期：2016-11-24;收修改稿日期：2017-02-091198沉积学报第35卷图1研究区位置及地层柱状图[28]Fig. 1 Location map showing the study area and stratigraphic column of the Lower Congo Basin[28]

越过鲸鱼海岭，在限制性热带环境下，形成了晚Ap­tian 期 Loeme 层蒸发盐沉积。 Albian 期 ，浅海的陆架 上发育碳酸盐岩以及滨岸砂沉积，此时海洋环境继续 扩张，在晚白垩世，热沉降作用开始加速，西非被动陆 缘由边缘海向开阔海转变，逐渐进人深海环境，发育 深海原地沉积和深水重力流沉积。由于盐岩的屈服强度可以忽略不计，盐岩在差异 沉积负载下极易发生变形，在含盐盆地中，盐岩往往 发生多期活动，含盐盆地的构造演化历史比非含盐盆 地往往要复杂的多[3°]。在下刚果盆地，前人对盐构 造活动期次进行了系统分析，分析表明盐构造经历了 三个时期和两个序列的演化，三个时期分别是早Al­bian 期活跃期 、晚 Albian 期一始新世稳定期和渐新 世一现今再活跃期;盐构造样式经历了盐筏构造一继 承性盐筏构造、盐筏构造一调节构造一皇堑构造的两 个序列的演化[31]。本文研究的地层为中新世地层 (图1)，此阶段以深水重力流沉积体系为主，且处于 盐构造的活跃时期，有利于开展盐构造与深水水道交 互作用的研究。2盐构造与深水水道的交互作用方式一般认为，深水水道是由重力流流动形成的，具有伸长的负向地貌特征，为输送陆源碎屑沉积物到深 海盆地的重要通道。水道形态和位置受沉积过程或 侵蚀下切作用的控制，水道地貌可以是侵蚀或沉积成 因，也可以是两者兼而有之的复合[32]。本文立足于 研究盐构造与深水水道的交互作用，难点为确定盐构 造活动时期和水道发育时期的先后关系，进而分析在 不同的构造背景下，深水水道与盐构造的交互作用方 式。本文通过盐底辟两翼的上超反射特征及地层厚 度的横向变化来分析盐构造的活动时期，从缺失的地 层来判断水道的形成演化时期[11]。盐构造与深水水道的活动时期按其发育的先后 关系可分为3类，一是在水道形成之前，盐构造已经 开始活动，形成正向的地貌单元;二为水道的形成过 程中盐构造持续活动;三是水道形成之后盐构造开始 活动，盐岩的上拱可能导致水道沉积体遭受剥蚀。国 外以往的研究主要集中在早期活动的盐构造或褶皱 对水道的影响[21]，而忽略了同沉积构造以及后期盐 构造对于水道的控制。盐构造与水道发育时期的先 后、水道中重力流侵蚀能力的强弱共同控制了深水水 道与盐构造的交互作用方式。本次研究认为，盐构造 与水道的交互作用方式可分为6类，包括限制、改向、 封堵、侵蚀、迁移和剥蚀。

盐向西倾斜

非洲与南美板块分离

非洲与南美板块相接

漂移

漂移

漂移

晚第三世

早第三世

晚白垩世

早白垩世第5期陈亮等:盐构造与深水水道的交互作用——以下刚果盆地为例

1199

2.1限制动，并在陆坡上形成了正向的地貌单元。

限制为早期发育的盐构造对水道及堤岸展布的 2.2改向控制作用，盐构造与水道的展布方向大致平行或低角 度斜交，水道常常发育在盐构造的侧翼。由于盐构造 的限制，导致水道无法侧向迁移从而不能形成高弯度 水道，同时堤岸的展布范围亦受到盐构造的严格 控制。限制可分为两侧限制和单侧限制，两侧限制为水 道的两端均发育早期的盐构造，其对水道的平面展布 进行限制，而单侧限制为水道的一端发育有早期的盐 构造。在研究区，单侧限制更为普遍。如图2所示，由 Ta和Tb间的厚度向盐构造的轴部逐渐减薄，并可见 清晰的上超反射，表明至少此时期，盐构造已经开始活 动。在盐构造附近，受物源控制，水道自东北向西南展 布，当水道堤岸复合体经过盐构造翼部时，靠近盐构造 的一侧，堤岸展布明显受到盐构造的限制。若盐构造

不再活动，水道持续加积，导致水道沉积填满可容纳空 间，盐构造的限制能力减弱。此过程类似于墨西哥湾 的微盆地充填溢出模式[33—34]。由于盐构造的限制，水 道不再侧向迁移，弯曲度明显降低，不发育点坝沉积。 需要强调的是，限制作用多发生于早期盐构造对深水 水道的控制，即在水道发育之前，盐构造已经开始活

水道经过早期发育的盐构造时会绕开盐构造，继 续向深海输送沉积物，此过程导致水道的展布方向在 盐构造附近发生突变，本文将此现象称为深水水道的 改向。如图3所示，地震剖面上，Ta和Tb间的地层厚 度在靠近盐构造的顶部明显变薄，表明此套地层为同 沉积地层，盐构造在此时已经开始活动，而水道的形 成时期在Tb之后，表明盐构造的活动时期在水道形 成之前。该区域水道自北向南展布，水道经过盐构造 附近区域时，其展布方向发生近90°的改变。在平面 上，远离盐构造的区域，水道的侧向迁移明显，弯曲度 较大，宽深比较大，而在盐构造附近，受盐构造的控 制，水道的侧向迁移不再发育，弯曲度明显降低，宽深 比减小，水道内部以垂向加积为主，推测水道内部砂 体厚度变大。水道发生改向需要满足两个条件，其一 盐构造的活动时期早于水道的发育时期;其二水道中 重力流的侵蚀能力较弱，不能强烈侵蚀盐构造的顶部 或翼部，因而水道只能绕开盐构造。2.3封堵封堵指早期形成的、较大规模的盐构造如盐墙与 水道的展布方向垂直或者大角度斜交，阻隔了水道中 重力流的传输路径，造成重力流的回流，本文将此现 象称为盐构造对水道的封堵。盐构造的封堵造成水 道中重力流的回流减速，故盐构造的翼部可容纳空间 内极易发育朵体沉积。如图4所示，水道的发育时期在Tb之后，Ta与 Tb间的厚度向着盐构造的顶部持续减薄，盐构造的 翼部可见上超反射特征，表明盐构造的活动时期早于 水道的形成演化时期。该区域水道自北向南展布，盐 墙的走向近似与水道的展布方向垂直，当水道靠近盐 墙时，重力流速度减缓，在盐墙的翼部，发育朵体沉 积，朵体面积达3.2 km2。在盐墙内部常常发育构造 低部位，本文将盐墙间的构造低部位称为盐墙的出口 (见图4,剖面BB’）。朵体中的部分重力流可从盐墙 的出口中穿过，向下继续输送沉积物。2.4侵蚀图2盐构造对深水水道的单向限制（RMS属性为地震 剖面上沿Tc地层所提沿层属性，时茵为10 ms)

Fig.2 Unidirectional confinement of salt structure to submarine channel(Time window used for RMS amplitude extraction：10 ms alone the horizon marked with Tc )