趙國君 申文金 蘭井志 趙祺彬

(中國國土資源經(jīng)濟(jì)研究院)

利比亞位于地中海南岸，與埃及、蘇丹等國相鄰，國土面積約175.95萬km2。利比亞北部沿海屬亞熱帶地中海式氣候，冬暖多雨，夏熱干燥，內(nèi)陸區(qū)屬熱帶沙漠氣候，夏季平均氣溫為35 ℃，冬季平均氣溫為15 ℃，年平均降水量由北往南由500 mm左右遞減至30 mm以下。該國石油儲(chǔ)量豐富，所蘊(yùn)含的油氣資源為全球少數(shù)的高質(zhì)量低硫輕質(zhì)原油。截至2016年9月，利比亞天然氣儲(chǔ)量1.54萬億m3，石油儲(chǔ)量約為400億桶，居非洲首位。古達(dá)米斯盆地位于利比亞首都的黎波里以南500 km，盆地面積約368 503 km2。

1 盆地構(gòu)造特征

古達(dá)米斯盆地東部邊界為錫爾特盆地，南部為加爾加夫隆起，整體呈現(xiàn)東高西低、南高北低的構(gòu)造格局，主要發(fā)育NE—SW向低幅構(gòu)造。在古達(dá)米斯盆地和錫爾特盆地的邊界發(fā)育有宏地塹，該宏地塹沿地中海沿岸發(fā)育，終止于特姆貝卡隆起(圖1)。

古達(dá)米斯盆地的構(gòu)造框架主要形成于晚元古代—早寒武紀(jì)的泛非洲造山運(yùn)動(dòng)。古生代、中生代及新生代的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)又以不同方式再次形成了一些局部構(gòu)造，由于構(gòu)造反轉(zhuǎn)作用使盆地內(nèi)的一些沉積低洼變成了構(gòu)造高部。在三疊—侏羅系又出現(xiàn)了連續(xù)沉積期，期間盆地的最大沉積點(diǎn)在不斷向北部遷移，陸相砂巖覆蓋于海西不整合之上，此時(shí)盆地與大洋的分割線構(gòu)成了非洲北部邊緣。盆地基底發(fā)育于前寒武系，是由泛非洲造山運(yùn)動(dòng)期間數(shù)個(gè)克拉通和介于其間的島弧相互碰撞縫合而形成，屬于撒哈拉地臺(tái)下覆基底的一部分[1]。根據(jù)相關(guān)資料分析，古達(dá)米斯盆地從寒武系至古新統(tǒng)地層均有發(fā)育，其中古生界和中生界最為重要，地層厚度超過6 000 m。盆地中心地層厚度較大，層序較為完整(圖2)[2]。

圖1 古達(dá)米斯盆地區(qū)域構(gòu)造位置

晚奧陶系時(shí)期，擠壓運(yùn)動(dòng)沿著盆地向南發(fā)展致使區(qū)域產(chǎn)生隆起，隨著時(shí)間推移，該類隆起遭受剝蝕，其深度可以達(dá)到盆地基底，隨著剝蝕增加使得海面迅速上升[3]。在出現(xiàn)海侵的最初階段，即奧陶系末期和志留系早期，在盆地中逐漸形成并沉淀了大量富含有機(jī)物的頁巖，為盆地生油提供了豐富的有機(jī)物[4]。由于該時(shí)期盆地主要為海相—陸相碎屑巖沉積，因而海相烴源巖較為發(fā)育，形成了良好的儲(chǔ)蓋組合，為油氣儲(chǔ)存提供了保障。

圖2 古達(dá)米斯盆地構(gòu)造及EW向橫切盆地剖面

2 盆地沉積演化特征

泛非洲大陸造山運(yùn)動(dòng)之后是一期劇烈的剝蝕作用，其特點(diǎn)是地層厚度和沉積相橫向變化速度快，同時(shí)一些地區(qū)寒武系地層發(fā)生缺失。該時(shí)期冰山作用達(dá)到頂峰，據(jù)記載當(dāng)時(shí)岡瓦那大陸北部氣候甚至已經(jīng)接近于南極氣候，隨后冰川融化導(dǎo)致海平面迅速升高并向盆地南部廣泛海侵。海侵初期僅在陸架低洼地區(qū)沉積了頁巖，但隨著加里東不整合削蝕，海平面持續(xù)上升，到下泥盆系早期，海水覆蓋了整個(gè)古達(dá)米斯盆地，此時(shí)盆地內(nèi)的重要烴源巖之一的Aouinet Ouenine群頁巖便形成了。古生代克拉通內(nèi)沉積階段和中生代凹陷階段的擠壓接觸是形成目前含油氣系統(tǒng)的關(guān)鍵因素(圖3)。

圖3 古達(dá)米斯盆地重要頁巖和石灰?guī)r累計(jì)厚度[4]

3 盆地生儲(chǔ)蓋分析

3.1 烴源巖

下志留系和上泥盆系具有伽馬射線性質(zhì)的海相頁巖為古達(dá)米斯盆地主要的烴源巖，其中，志留系頁巖為發(fā)揮主要作用的烴源巖。本研究分別從物理特性、沉積厚度和沉積形態(tài)等方面對(duì)烴源巖展開了系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)該盆地內(nèi)的烴源巖具有高伽瑪放射性、高電阻率以及低聲波反射率的特點(diǎn)[5]。熱頁巖中有機(jī)物質(zhì)的豐富程度決定了烴源巖的厚度[6]，在大多數(shù)情況下，熱頁巖直接沉積于上奧陶系冰成砂巖上，該過程同時(shí)伴隨著晚奧陶系冰帽的融化，使得烴源巖在距離地層邊界1 km處便進(jìn)入了生油窗。以古達(dá)米斯盆地北部的Tanezzuft組放射性頁巖為例，在盆地中部，其凈累積厚度為15～45 m，總有機(jī)碳總量(total organic carbon,TOC)未超過0.6%，地?zé)嶙兏鼧?biāo)志范圍為2.5～4.0，具有較高的放射性，是盆地內(nèi)具有較高生油潛力的烴源巖[7]。

3.2 儲(chǔ)集層

古達(dá)米斯盆地最重要的儲(chǔ)集層為上覆于海西期不整合面上的三疊系底部陸相砂巖，其次為下泥盆系砂巖、中泥盆系砂巖、上泥盆系砂巖、志留系砂巖以及奧陶系石英巖，其中，石英巖是唯一有裂縫的儲(chǔ)集層。除了三疊系這個(gè)最為重要的儲(chǔ)層以外，盆地內(nèi)其他儲(chǔ)層都發(fā)育于中生代[8]。從整個(gè)古達(dá)米斯盆地來看，寒武系初期沉積的粗粒碎屑物最具有儲(chǔ)層儲(chǔ)集能力。奧陶系層序特征與寒武系砂巖儲(chǔ)層特征相似，但在該盆地中奧陶系儲(chǔ)層少見，是因?yàn)樵摃r(shí)期地層中沉積相的變化速率較高[9]。志留系巖石粒度較粗，其上部具有向盆地邊緣方向進(jìn)積的趨勢(shì)。上述各類條件的融合，使得在該盆地中部和西北部催生出了許多潛在儲(chǔ)層?？傮w來講，海西期不整合面上的三疊系Ouled Chebbi組和Ras Hamia組形成了高質(zhì)量和最有勘探前景的儲(chǔ)層，由于海西期不整合地形的特點(diǎn)造成了三疊系儲(chǔ)層具有垂向和橫向相變的特征(表1)。

3.3 盆地蓋層

古達(dá)米斯盆地中的蓋層不僅要封蓋三疊系砂巖儲(chǔ)層，而且要封蓋被海西期不整合削截的古生代儲(chǔ)層。根據(jù)相關(guān)資料及本研究分析，認(rèn)為該盆地最重要的蓋層為晚三疊系和早侏羅系形成的蒸發(fā)巖和頁巖沉積，另外，志留系頁巖和泥盆系頁巖也為一個(gè)比較重要的局部蓋層[10-12]。該類蓋層都具有厚度大、泥巖密度大和覆蓋面廣的特點(diǎn)，因此本研究稱之為超級(jí)蓋層(表2)。

4 盆地含油氣系統(tǒng)

基于對(duì)盆地石油地質(zhì)條件中烴源巖、儲(chǔ)集層和蓋層的分析，并結(jié)合盆地前期資料，本研究認(rèn)為盆地內(nèi)主要有2個(gè)含油氣系統(tǒng)，即弗拉斯階—三疊系含油氣系統(tǒng)和志留系—古生界/三疊系含油氣系統(tǒng)。弗拉斯階—三疊系含油氣系統(tǒng)為古達(dá)米斯盆地較為重要的一個(gè)含油氣系統(tǒng)，特點(diǎn)為志留系的放射性海相頁巖向古生界和三疊系砂巖中輸送油氣，運(yùn)移路徑可能是海西期不整合或鄰近發(fā)育的斷層，盆地主要的儲(chǔ)層為三疊系TAGI砂巖，次要儲(chǔ)層為一次海進(jìn)后斯特隆階F1和F2所形成的海相砂巖和石炭系(RKF)河流—三角洲砂巖，蓋層為三疊系或下侏羅系蒸發(fā)巖，如果是古生界儲(chǔ)層，那么充當(dāng)蓋層的則為下志留系、下泥盆系和下石炭系頁巖(圖4)。志留系—古生界/三疊系含油氣系統(tǒng)的特點(diǎn)是烴源巖為放射性的弗拉階海相頁巖，儲(chǔ)層為泥盆系和三疊系砂巖，蓋層為泥盆系層間蓋層或上覆的上三疊統(tǒng)—侏羅系蒸發(fā)巖。

表1 古達(dá)米斯盆地儲(chǔ)層特征

注：儲(chǔ)層巖性為砂巖。

表2 古達(dá)米斯盆地蓋層特征

注：蓋層巖性為頁巖。

圖4 古達(dá)米斯盆地油氣運(yùn)移模式[4]

5 結(jié) 語

分析了利比亞古達(dá)米斯盆地的地質(zhì)構(gòu)造特征和沉積演化特征以及盆地內(nèi)烴源巖、儲(chǔ)集層和蓋層的演化發(fā)育歷史形態(tài)，在此基礎(chǔ)上，將盆地內(nèi)的弗拉斯階—三疊系含油氣系統(tǒng)和志留系—古生界/三疊系含油氣系統(tǒng)的主要特點(diǎn)進(jìn)行了探討。分析結(jié)果可為該區(qū)進(jìn)一步開展油氣勘探工作提供有益參考。

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