区域地质背景及石油地质特征

一、Muglad盆地

Muglad盆地位于非洲板块中部及苏丹南部(图2－1)，面积大约为15×10⁴km²，是苏丹最大的含油气盆地。它是在稳定的前寒武系基底上发育起来的、在中非剪切带的右旋剪切应力场背景下拉张形成的中、新生界裂谷盆地。该盆地在西北方向终止于中非剪切带(CASZ)。盆地总体演化特征既具有张性裂陷盆地的充填特点，又表现出受平移剪切断裂的控制作用。根据基底结构、区域断裂的展布、地层厚度及展布把Muglad盆地划分为4个坳陷带(图2－2)。坳(凹)陷带与隆起相间排列，具有东西分带的特点;同时在坳陷带与隆起内部又可以细分出次级构造单元。主要发育两组正断层，一组为NW—SE向，另一组为NNW—SSE向，综合分析认为，NNW向断裂发育较早，为白垩纪形成的，而NW向断裂则为古近纪形成的。

Muglad盆地自下而上依次发育下白垩统Abu Gabra组、Bentiu组，上白垩统Darfur群、Amal组，古近系Nayil组、Tendi组及新近系和第四系的Adok组、Zeraf组，组成一套陆源碎屑沉积(图2－3)。盆地内最大厚度可达15000m，以白垩系为主，新生界较薄。盆地内存在两个大的区域性角度不整合和两个平行不整合:下白垩统AbuGabra组与Bentiu组之间区域性角度不整合，古近系与新近系之间区域性角度不整合，Bentiu组与Darfur群之间的平行不整合及古近系－新近系和上白垩统Amal组之间的平行不整合。

包括基底在内的每套地层特征如下:

在Muglad盆地东北和西南的露头区主要为前寒武纪片岩、片麻岩，寒武纪花岗岩、结晶花岗岩及花岗闪长岩和橄榄斑晶玄武岩，盆地北部剪切带一侧则主要出露白垩纪砂岩(Tagabo组)和古近纪－新近纪玄武岩火山残丘。盆地内也有多口井钻达基底，岩性主要为花岗岩和花岗闪长岩质片麻岩，属前寒武纪和寒武纪侵入岩及变质岩、片麻岩，基底与上覆地层呈高角度不整合接触。

下白垩统Abu Gabra组以砂泥互层为主，具有明显的三分性:下部为一套中－粗粒、灰白色的碎屑岩夹红棕色、灰棕色和灰色泥岩，形成于氧化－弱还原环境，代表了湖盆发育初期的沉积特征。中部主要为浅－深灰色、浅－深棕色泥岩夹灰白色砂岩，在盆地较深部位页岩十分发育，是湖盆发育的裂陷期产物，属还原环境，是本区最主要的生油岩系。上部岩性变粗，砂岩较发育，为灰白色的砂岩、粉砂岩与灰色泥岩互层，局部为厚层砂岩夹薄层泥岩，顶部还偶见煤线，属还原－弱氧化环境，与上覆地层呈不整合接触。Bentiu组为厚层砂岩夹薄层粉砂岩，以砂岩为主夹灰绿色、灰色和褐色泥岩。砂岩粒度变化大，从极粗到极细，局部含砾，为氧化环境下的河流相沉积。

图2－1 中非裂谷盆地区域构造位置示意图

图2－2 Muglad盆地构造纲要图

图2－3 Muglad盆地综合地层柱状图

上白垩统Darfur群主要以灰色、灰绿色、褐色泥岩、砂质泥岩和粉砂岩为主，夹细粒砂岩，属弱氧化环境的沉积物。Amal组为厚层块状砂岩夹薄层泥岩，砂岩主要为粗粒，较纯净，泥质与胶结物含量低，为砾石质粗砂岩，顶底部发育有泥岩段，为氧化环境的沉积。古近系Nayil组为一套以浅灰色为主的块状泥岩，分布较稳定，为滨浅湖盆的沉积产物。Tendi组可以分为两段，下段以含砾粗砂岩为主，泥质含量少;上段以深灰色的块状泥岩为特征，与上覆的灰白色、棕红色Adok组砂岩分开。

新近系Adok组与Zeraf组，在盆地内虽然分布较广，但厚度薄，埋藏浅，成岩程度低，胶结差或未胶结。

盆地分析表明，Muglad盆地是在中非剪切带斜向张裂作用诱导下发育起来的中－新生界陆内裂谷盆地，经历了白垩纪和古近纪两期断陷，其中早白垩世是烃源岩发育的主要时期，此时裂谷构造伸展断陷的活动强度和旋回性都非常明显，形成盆地内较大范围的快速断陷沉降与还原条件下的非补偿沉积，有机质富集且易于被快速埋藏保存，总体上十分有利于成盆与生烃，广泛形成断陷型深湖盆和优越的成烃环境，发育含丰富湖生生物的半深湖－深湖相烃源岩沉积，为一系列富油气凹陷的形成提供了先决条件;形成的AbuGabra组生油岩分布面积广，是盆地的主力生油岩，AbuGabra组中段平均有机碳为3.29%，平均生烃潜量为16.06mg/g，S₂介于3.64%～21.19%，显示了较强的生烃潜力;可溶有机质氯仿沥青“A”(180～1743)×10^－6，平均为981.5×10^－6，可溶总烃(136.3～985.7)×10^－6，平均为573.4×10^－6。热解氢指数、干酪根元素和碳同位素分析表明，AbuGabra组烃源岩以I型为主，II₁型次之;干酪根显微组分以腐泥组分为主，次为壳质组，少量的镜质组和惰质组。

古近纪裂谷期形成的Tendi组生油岩有机质丰度高，但未成熟。

勘探实践表明，Muglad盆地主要发育AbuGabra组中、AbuGabra组上、Bentiu组中和Aradeiba组四套泥岩盖层，根据盖层发育情况，目前已发现的从下至上主要成藏组合有:AbuGabra组中段，AbuGabra组上段，Bentiu组中段，Bentiu组上段和Aradeiba组油藏;次要成藏组合有AbuGabra组下段，Zarqa-Ghazal组和Tendi组(Nayil)-Amal组油藏。其中，Bentiu组上段和Aradeiba组油藏是主力油藏。盆地内油气藏分布主要受断层控制。

二、Melut盆地

Melut盆地紧邻Muglad盆地东侧，位于中非剪切带东端南侧(图2－1)，其形成及演化与非洲板块，特别是中非剪切带和东非大裂谷的演化密切相关。盆地面积近33200km²，断裂非常发育，构造单元以箕状凹陷为主，在平面上呈NW－SE/NNW－SSE向雁行排列，形成多种类型的构造带，圈闭类型以背斜和反向断块为主。

图2－4 苏丹Melut盆地构造单元划分

根据基底结构、地层残余厚度、区域大断层展布等，将盆地分为五凹一凸(图2－4):北部凹陷、东部凹陷、中部凹陷、南部凹陷、西部凹陷和西部凸起，这一构造格局在早白垩世形成。凹陷组合关系以“串联”为主、“并联”为辅，凹陷走向从北往南由NW－SE变为NNW－SSE向。

井震资料和古生物揭示Melut盆地发育:前寒武系基底、下白垩统、上白垩统、古近系、新近系和第四系(图2－5)。

图2－5 Melut盆地地层综合柱状简图

基底主要为前寒武纪片岩、片麻岩，寒武纪花岗岩、结晶花岗岩及花岗闪长岩和含橄榄石斑晶玄武岩。

下白垩统下段基本上是砂泥岩薄互层段，中下部为中细砂岩与泥岩薄互层，泥岩在上部和下部为红褐色，中部为浅灰色、灰色，该段与下伏基底呈角度不整合接触;上段是深灰色、黑色、褐灰色、黑褐色泥岩段，偶夹薄层砂岩，是Melut盆地最有利的烃源岩发育段，其顶部与上白垩统地层呈突变接触，为区域性不整合，底界以薄层砂岩为标志，与下伏下白垩统下段地层呈整合接触。

上白垩统下段总体上是一套透明、半透明中细砂与杂色泥岩等厚互层;上段上部为砂泥岩中厚层间互或薄互层，砂岩为透明、半透明中粗粒砂岩，泥岩呈深灰色、灰色、褐色，下部为厚层砂岩夹薄层泥岩，中粗粒砂岩呈透明、半透明，泥岩呈浅灰色。

古近系Samma组是主要勘探目的层之一，区域分布稳定，以发育大套厚层砂岩为显著特点。上部是大套厚层中粗粒砂岩夹极薄层泥岩，下部是中厚层中粗粒砂岩夹薄层泥岩。砂岩呈透明－半透明、浅灰色、浅棕色中粗粒砂岩为主，分选好－中等。

古近系Yabus组是Melut盆地最主要目的层，区域分布稳定。岩性由下向上逐渐变细，砂岩逐渐变薄，可分为三段:上部为红褐色泥岩夹薄层浅灰色中粗粒或细粉砂岩，中部为乳白色、浅灰色或浅褐色中细粒砂岩与浅灰、灰色泥岩等厚互层，下部为厚层砂岩夹薄层泥岩。顶部与Adar组呈渐变整合接触，底部与Samma组整合接触。

Adar组全区稳定分布，是良好区域盖层，以泥岩为主，夹薄层砂岩、粉砂岩。泥岩主要为红褐色，向上变为深灰、浅灰或者黄绿、绿灰色－紫色等杂色。Lau组主要形成于古近纪末期低洼处，向构造高点逐渐尖灭，下部为浅灰泥岩和中粗粒石英砂岩互层，上部绿灰色泥岩夹石英砂岩。与Adar组整合接触，局部为角度不整合接触。

新近系区域分布比较稳定:Jimidi组以大套砂岩为主，下部为厚层粗粒砂岩夹薄层泥岩段，上部为砂岩厚度变薄与薄层泥岩互层或者泥岩、粉砂岩和砂岩互层段，与Miadol组形成一套正旋回沉积;Miadol组为厚层泥岩夹薄层粉砂岩和砂岩;Daga组在不同地区具有不同的岩性特征:在北部凹陷东部和中部凹陷以砂岩为主、夹薄层粉砂岩和泥岩，在北部凹陷北部和南部凹陷以泥岩为主、夹粉砂岩和砂岩。

第四系Agor组区域稳定分布，岩性以松散砂、砂岩为主夹泥岩或黏土。

根据Melut盆地地层发育特征及储盖组合，确定古近系Adar组盖、Yabus+Samma组以储为主力成藏组合，储层为辫状三角洲分支河道砂体，盖层主要为泛滥平原－河湖沼泽或滨浅湖相的泥岩;次为上白垩统和下白垩统成藏组合(图2－6)，主要发育于辫状三角洲平原、前缘及其与浅湖相过渡环境之中，其特点是形成局部砂泥互层式成藏组合，主要分布在北部和南部凹陷。

Melut盆地经历白垩纪和古近纪两期断陷，其中早白垩世是烃源岩发育的主要时期，K²₁暗色泥岩为主力烃源岩:有机质丰度高，生烃潜力大，平面分布广，泥质烃源岩沉积于半咸水的亚氧化沉积环境，有机质来源应为高等植物+淡水藻和后期的细菌改造，有机质类型为混合型(Ⅱ型)，烃源岩已成熟，在凹陷深部达到高成熟或过成熟，主力生油凹陷为北部凹陷的北部和南部凹陷。K¹₂灰色泥岩为局部次要烃源岩:有机质丰度较高，但生烃潜力较小，主要分布在北部凹陷的南部和东部凹陷，泥质烃源岩沉积于淡水弱氧化沉积环境，有机质输入以高等植物为主，有机质类型为Ⅲ型，烃源岩已成熟，在凹陷深部已达高成熟。盆地模拟结果表明，北部凹陷下白垩统烃源岩底部在104Ma(晚白垩世早期)开始生烃，生烃高峰为40Ma(Adar组沉积末期)。晚白垩世的热事件之后，下白垩统烃源岩开始生烃，古近纪的热事件使得烃源岩进入生烃高峰，现今已处于生气阶段。

沉积相分析表明，Melut盆地K¹₁段发育辫状三角洲、扇三角洲、浊积扇和浅湖相，烃源岩不发育;K²₁段为盆地热沉降阶段的沉积，水体总体较深，水动力能量弱，发育一套深湖相灰褐色、深灰色、灰黑色的暗色泥岩，为Melut盆地最为有利的一套烃源岩;K¹₂主要为浅灰色、灰色的浅湖相泥岩，仅局部水体较深，发育中等烃源岩;K²₂主要发育辫状河三角洲和辫状河沉积。

K²₁烃源岩厚度平面变化较大(200～1200m)，但基本受同沉积边界断层控制，沉积凹陷既是沉积中心，又是生油中心，烃源岩厚度大，在北部凹陷、中部凹陷和南部凹陷中心可达1000m，烃源岩质量好，生烃潜量指数SPI值高，最高可达35，生烃潜力大;K¹₂烃源岩厚度小，仅在北部凹陷的南部和东部凹陷较为发育，最厚达360m，但SPI值普遍偏低，最高仅达1.8，生烃潜力有限。

图2－6 Melut盆地成藏组合

Melut盆地上白垩统地层的砂/地比较高(47%～83%)，缺乏区域分布的盖层，深层生成的油气能够通过该套砂岩和深切至此的正断层作垂向和横向运移，为大量油气向浅层运移聚集提供了良好通道，形成了跨时代聚集的油气成藏模式;另一方面，断层为油气聚集成藏提供了封闭条件，Adar组在断层下降盘下掉，与上升盘的Yabus和Samma组地层形成断层两侧的砂泥岩对接关系，侧向上封闭运移来的油气，形成断背斜、断鼻和断块型油气藏。因此，断层在油气成藏过程中又起到了封闭作用，为油气富集提供了场所。

根据Melut盆地的构造、沉积及石油地质特征，认为古近系裂谷期层序是油气聚集的最有利层系;背斜构造是油气聚集的主要圈闭类型，其次是反向断块，缓坡是大型三角洲发育的场所，也是油气优势聚集的场所，基底断层和调节断层控制了油气的聚集。陡边界断层一般使得烃源岩楔状体整体向缓坡抬升，生成的油气90%以上运移和聚集到缓坡。构造调节带砂体发育，是有利的油气富集场所，古隆起、横向构造依附于凹陷边界断层两侧，横向逐渐潜入凹陷，形成了一系列近东西向展布的圈闭群。它们距生油凹陷最近，圈闭形态好，利于油气聚集保存。尤其是这些古隆起、横断层形成的背斜翼部反向断层对局部油藏的形成有较好的控制作用。