史卜慶，范國章，邵大力，王紅平，趙俊峰，劉亞明，左國平，王朝鋒，楊 柳，馬宏霞，丁梁波

1中國石油國際勘探開發(fā)公司；2中國石油杭州地質(zhì)研究院；3中國石油勘探開發(fā)研究院

0 前 言

盆地構造格局是控制油氣成藏的關鍵因素，構造單元劃分是含油氣盆地石油地質(zhì)研究的重要內(nèi)容，正確、合理的構造單元劃分，有利于正確認識油氣的形成和分布，也是勘探部署的基礎［1-5］。巴西桑托斯盆地是全球深水領域石油最為富集的大陸邊緣盆地，自2006年盧拉油田發(fā)現(xiàn)以來，成為國際大油公司高度關注的深水油氣勘探熱點［6-11］。關于其構造格局，國外學者注重盆地演化和油氣系統(tǒng)研究［12-26］，發(fā)表了大量關于盆地形成演化、成藏要素、油氣勘探方向等方面的文章，但尚未提出完整的盆地構造單元劃分方案；國內(nèi)學者關注盆地隆坳格局與構造單元劃分，但僅限于一級構造單元，較少論及二級構造單元，而且基礎資料不足與研究領域局限，造成提出的劃分方案存在較大的差異，在構造單元界限上存在較大分歧，對油氣勘探的指導意義不夠［27-44］。

桑托斯盆地以往的構造單元劃分方案，融合了裂谷盆地期和大陸邊緣期構造演化的雙重格局，缺乏對構造單元邊界的明確定義。例如，圣保羅高地（亦稱外部隆起帶）［19］，其形成受到大陸邊緣盆地期地幔隆升和鹽巖變形作用的雙重影響，既不能夠準確反映裂谷期盆地構造格局，也不能夠準確反映大陸邊緣盆地期構造格局。又如，西部隆起帶現(xiàn)今為陸架區(qū)，在裂谷盆地期和大陸邊緣盆地期為繼承性隆起，但其范圍包含了部分裂谷盆地期的坳陷區(qū)；西部坳陷帶現(xiàn)今也位于陸架區(qū)，應該反映裂谷期的構造特征，但其范圍包含了大量裂谷盆地期沉積缺失區(qū)；東部隆起帶體現(xiàn)的是現(xiàn)今構造格局，但其范圍包含了裂谷盆地期坳陷的后期抬升區(qū)［10-11］，這導致現(xiàn)今劃分的裂谷盆地期中部坳陷帶缺失部分坳陷范圍。另外，以往的盆地構造單元劃分方案，缺少對主要依據(jù)是裂谷盆地期構造特征還是大陸邊緣盆地期構造特征的說明，無論是對隆坳格局的定義，還是對構造單元邊界的界定，缺乏統(tǒng)一和明確的原則。

針對前人關于桑托斯盆地構造單元劃分存在的問題與不足，在充分消化已掌握的盆地重磁、地震、鉆井和大洋鉆探等資料的基礎上，結合近年來桑托斯盆地地質(zhì)構造和沉積充填方面的研究成果，提出了桑托斯盆地鹽下構造單元劃分的新方案，以期更客觀、合理地闡明桑托斯盆地鹽下地層的構造格局，進一步指導鹽下的油氣勘探開發(fā)。

1 盆地概況

桑托斯盆地位于巴西東部海域（圖1），西接美洲大陸，東連大西洋殼，是南大西洋中段面積最大的大陸邊緣盆地，與北部的坎波斯盆地、圣埃斯皮里圖盆地，以及與其共軛的西非下剛果盆地、寬扎盆地、納米貝盆地具有成因上的聯(lián)系。國外許多學者對盆地形成與演化過程進行了整體研究，并重點關注近年獲得大油氣發(fā)現(xiàn)的圣保羅高地（外部隆起帶）［19］?？岛槿龋?1］將盆地劃分為“二隆三坳”，自西向東分別是：西部坳陷帶、西部隆起帶、中部坳陷帶、東部隆起帶、東部坳陷帶。其中的東部隆起帶大體對應國外學者所稱的外部隆起帶，中部坳陷帶大體對應外部隆起帶西緣的現(xiàn)今負地形帶。

桑托斯盆地在前白堊系基底之上形成，經(jīng)歷了克拉通坳陷期、裂谷期和被動大陸邊緣期等3期演化和疊置，及大陸構造作用和洋殼構造作用復合的復雜地質(zhì)過程，形成現(xiàn)今豐富多樣的地質(zhì)構造。其中，盆地裂谷階段形成的鹽下成藏組合油氣最為富集，油藏單體規(guī)模大，儲量品質(zhì)優(yōu)。

2 含油氣盆地構造單元劃分原則

含油氣盆地的構造單元劃分方案往往是隨著油氣勘探的深入和基礎地質(zhì)資料的積累逐漸精細化和不斷完善的。構造單元劃分的依據(jù)主要是構造因素，同一構造單元在形成演化和構造屬性上應當具有成因聯(lián)系，非地質(zhì)構造因素往往不能用于構造單元劃分。針對桑托斯盆地構造演化和沉積充填的特點，提出6個構造單元劃分的原則，用于確定盆地的一級構造單元和二級構造單元。

2.1 以裂谷盆地構造特征為主要依據(jù)確定構造單元

首要考慮裂谷盆地特征基于2個方面的原因：①桑托斯盆地主要油氣系統(tǒng)的生儲蓋組合發(fā)育在裂谷盆地期（包括斷陷期和坳陷期）。主力生烴坳陷沉積充填始于早斷陷期，定型于晚斷陷期，形成了隆坳相間的構造格局，控制了主湖區(qū)的分布與沉積特征，進而控制了生烴坳陷的展布。主要勘探目的層發(fā)育在早坳陷期，優(yōu)質(zhì)規(guī)模儲層發(fā)育在繼承性古隆起高部位和走滑斷裂形成的微正地貌區(qū)；次要勘探目的層發(fā)育在晚斷陷期，優(yōu)質(zhì)規(guī)模儲層發(fā)育在古隆起高部位，與坳陷期廣泛發(fā)育儲層相比，此時的地貌特征決定了儲層分布的局限性。主要直接蓋層鹽巖層發(fā)育在晚坳陷期，大陸邊緣盆地期的泥巖和灰?guī)r蓋層可以作為次要蓋層。②桑托斯盆地主要勘探目標為鹽下油藏，大陸邊緣盆地期以整體構造抬升、差異沉降作用為主，大多數(shù)分布于裂谷盆地期古隆起背景上的構造圈閉的原構造形態(tài)得以繼承和保留。

2.2 以裂谷盆地晚斷陷期隆坳格局為關鍵要素劃分構造單元

裂谷盆地發(fā)育過程可以劃分為斷陷期和坳陷期，斷陷期是隆坳格局形成的主要時期，坳陷期以整體沉降為主。根據(jù)構造特征的差異，斷陷期劃分為早晚兩期：早斷陷期斷裂活動強，形成隆起和坳陷相間的總體構造格局，隆起和坳陷規(guī)模相對較?。辉谕頂嘞萜?，部分斷裂持續(xù)發(fā)育為同沉積斷裂，部分斷裂停止活動，盆地發(fā)育為隆坳相間的構造格局，隆起和坳陷的規(guī)模差異化發(fā)育，在盆地中部發(fā)育的坳陷規(guī)模最大，其兩翼發(fā)育的隆起寬度大、延伸長，向兩側盆地邊緣過渡為窄隆和窄坳相間排列的構造特征。

2.3 以晚斷陷期主要斷裂和沉積特征為依據(jù)確定隆坳邊界

控制隆起和坳陷的主要斷裂是持續(xù)發(fā)育的同沉積斷裂，沉積充填在隆起和坳陷過渡區(qū)表現(xiàn)為連續(xù)漸變的特征。因此，在將斷裂分布作為構造單元邊界的同時，需要結合沉積特征確定隆坳的邊界。結合隆起區(qū)儲層分布與厚度、坳陷區(qū)主力烴源區(qū)沉積厚度、區(qū)域與局部地層剝蝕作用，參考鉆井標定的高分辨率重力和地震資料，在現(xiàn)今鹽下主要目的層構造圖基礎上，將晚斷陷期沉積厚度600 m等值線作為隆起與坳陷的邊界，其既能夠較好區(qū)分主要儲層和主力烴源巖的分布范圍，又基本不受大陸邊緣盆地期構造作用的影響。

2.4 以晚斷陷期次級斷裂和沉積特征為主要依據(jù)確定凸起與凹陷邊界

桑托斯盆地的鹽下勘探目標不僅分布在繼承性大隆起上，也分布在低凸起以及盆地兩側窄隆的局部構造上，因此有必要進一步劃分凸起和凹陷等二級構造單元。參考隆坳邊界的確定原則，依據(jù)大量鉆井揭示的沉積儲層分布以及凸起與凹陷的沉積過渡特征，基于斷陷晚期次級斷裂的展布規(guī)律，將晚斷陷期和早坳陷期沉積厚度1 000 m等值線作為邊界，圈定凸起和凹陷的范圍，這樣確定的凸起能夠較好反映晚斷陷期和早坳陷期的儲層分布。

2.5 以早斷陷期走滑斷裂確定分段邊界

根據(jù)鉆井和重磁、地震綜合解釋，盆地走滑分段特征的雛形始于早斷陷期，定型于晚斷陷期，并在被動大陸邊緣盆地階段繼承性活動。一級走滑斷裂為盆地邊界，二級走滑斷裂為隆起和坳陷的分段邊界，三級走滑斷裂為凸起和凹陷的分段邊界。2個一級走滑斷裂控制了盆地的南北邊界：弗洛里亞諾波利斯（Florianopolis）斷裂以南為佩羅塔斯盆地，以北為桑托斯盆地，與走滑斷裂伴生的弗洛里亞諾波利斯臺地阻擋了裂谷盆地早期南部海水注入桑托斯盆地，以及控制了晚期海水的間歇性注入作用；卡波弗里奧（Cabo Frio）斷裂以北為坎波斯盆地，以南為桑托斯盆地，與走滑斷裂伴生的卡波弗里奧臺地阻擋了裂谷盆地期大量陸源碎屑物質(zhì)注入桑托斯盆地。6個二級走滑斷裂控制了隆起和坳陷的分段發(fā)育特征，以盧拉（Lula）北走滑斷裂為例，走滑斷裂以北構造走向近于東西向，而其南以北西—南東向為特征。三級走滑斷裂控制了坳陷或隆起內(nèi)的凸凹分布，凸起通常沿二級走滑斷裂的調(diào)節(jié)斷裂分布，以盧拉北和蘇格洛夫（Sugar Loaf）南走滑斷裂為例，其間中央坳陷發(fā)育的4個凸起為北西—南東走向，延伸至兩端二級走滑斷裂終止。另外，四級走滑斷裂控制局部構造邊界，最為典型的是盆地東部窄隆窄坳相間部分，每個局部構造南北兩端均發(fā)育走滑斷裂，鉆井證實這些構造形成于晚斷陷期，并控制了晚斷陷期和早坳陷期的規(guī)模儲層分布。

2.6 地質(zhì)與地理信息相結合命名構造單元

構造圈閉是桑托斯盆地鹽下油氣勘探的首選目標，本文以2個主要或最大構造圈閉為標志命名一級構造單元中的隆起和二級構造單元中的凸起。坳陷是已證實和潛在烴源巖的主要發(fā)育區(qū)，以地理信息相對性為主命名坳陷和凹陷兩級構造單元。一級走滑斷裂沿用前人命名，二級走滑斷裂自北向南采用大寫羅馬數(shù)字依次編號，三級走滑斷裂自北向南采用小寫羅馬數(shù)字依次編號。為了準確表述不同斷裂，本文也采用地質(zhì)構造與地理信息相結合的方式，如盧拉北斷裂為Ⅱ號走滑斷裂、蘇格洛夫南斷裂為Ⅳ號走滑斷裂。

3 桑托斯盆地構造單元劃分方案

3.1 劃分5個一級構造單元

根據(jù)以上劃分原則和命名方法，將桑托斯盆地劃分為5個一級構造單元，包括2個隆起：阿烏隆起、盧蘇隆起，3個坳陷：中央坳陷、西部坳陷、東部坳陷（圖2）。隆起以其發(fā)育的2個最大凸起的名稱首字來命名，阿烏隆起以阿拉姆（Aram）凸起和烏拉普魯（Uirapuru）凸起命名，盧蘇隆起以盧拉凸起和蘇格洛夫凸起命名，以示與前人所劃分的東部隆起帶和西部隆起帶的差異。坳陷以地理相對方位信息來命名，中央坳陷位于盆地中部，西部坳陷位于盆地西部，東部坳陷位于盆地東部，其名稱與前人文獻中的命名相近，但定義坳陷的依據(jù)和范圍存在較大的差異。

圖2 桑托斯盆地鹽下構造單元劃分圖Fig.2 Division of subsalt tectonic units in Santos Basin

3.2 劃分38個二級構造單元

將阿烏隆起劃分為8個凸起，即：亞特蘭大（At?lanta）凸起、塔姆巴（Tambau）凸起、烏拉普魯凸起、撒格他里歐凸起、阿拉姆凸起、尼昂（Neon）凸起、卡拉維拉（Caravela）凸起和卡拉維拉南凸起。將盧蘇隆起劃分為6個凸起，即：卡波弗里奧凸起、梅羅（Mero）凸起、愛他普（Atapu）凸起、盧拉凸起、盧拉南凸起和蘇格洛夫凸起。將西部坳陷劃分為2個凸起和3個凹陷：若因維利（Joinville）凸起、麥莫（Mexi?hao-Merluza）凸起和若因維利西凹陷、若因維利東凹陷、阿烏西凹陷。將中央坳陷劃分為7個凹陷和7個凸起：卡波弗里奧凹陷、里貝拉-愛他普西凹陷、盧拉西凹陷、撒格他里歐東凹陷、阿拉姆東凹陷、艾買提斯特(Ematist)西凹陷、卡拉維拉東凹陷和盧拉北凸起、沙帕凸起、克烏凸起、阿撒凸起、蘇瑪凸起、蘇阿凸起、安瑞凸起。將東部坳陷劃分為2個凸起和3個凹陷：布朱（Bumerangue-Jupiter）凸起、包提（Paul Brasil-Tita）凸起和盧蘇東凹陷、布朱東凹陷、包提東凹陷。

4 桑托斯盆地構造單元劃分依據(jù)

4.1 高精度布格重力圖是確定盆地構造單元劃分方案的基礎數(shù)據(jù)

高精度布格重力圖能夠顯示與基底隆起相關的盆地隆起、凸起及火成巖等關鍵信息。桑托斯盆地的形成演化始終處于以拉張應力為主的伸展過程中，裂谷盆地斷陷期隆坳格局形成后的構造作用以東部整體抬升、西部整體沉降以及差異壓實作用為主，這使得裂谷盆地期隆坳相對關系得以保留并進一步增強其隆坳幅度，特別是東部坳陷拉張作用造成凸起和凹陷高差比初始形成期增大1 000～2 000 m，這一特點為高精度布格重力異常準確識別基底隆起提供了重要的前提條件。經(jīng)過十余個已鉆探構造圈閉的沉積特征綜合研究確定，隆起和凸起為高布格重力異常區(qū)，坳陷和凹陷為低重力異常區(qū)。從重力異常圖（圖3）中，可以解讀出7個方面的信息：①盆地邊界及裂谷盆地沉積邊界，以大規(guī)模連續(xù)性重力異常高為特征；②東西分帶特征，以南北走向高重力異常連續(xù)發(fā)育為特征；③南北分段特征，以高重力異常東西橫向錯斷為特征；④不同帶活動強度差異（東強西弱、北強南弱），以重力異常橫向變化幅度大小為特征；⑤大規(guī)?；鸪蓭r發(fā)育帶，以穹窿形或線形重力異常高為特征；⑥古老洋殼，以楔形高重力異常為特征；⑦新生洋殼，以與垂直于大洋中脊的走滑斷裂帶相關的重力異常高為特征。

圖3 桑托斯盆地高精度布格重力異常圖Fig.3 High-precision Bouguer gravity anomaly map in Santos Basin

4.2 工業(yè)地震大剖面是確定盆地隆坳格局和構造單元劃分方案的關鍵數(shù)據(jù)

區(qū)域地震大剖面（圖4）能夠清晰反映裂谷盆地斷陷期和坳陷期沉積以及大陸邊緣沉積特征，利用地震剖面標定可以判斷布格重力異常是否真實反映裂谷盆地期構造格局，并利用地層厚度確定一級構造單元和二級構造單元邊界。利用地震大剖面標定和解釋，確定中央坳陷為裂谷盆地期主湖區(qū)，坳陷寬度約為50～200 km，具有南寬北窄的特征，沉積厚度約為1 000～4 000 m；西部坳陷和東部坳陷寬度約為200 km，各分為兩凸三凹，凹陷沉積寬度約為30～50 km，沉積厚度約為1 000～3 000 m，凸起寬度約為10～30 km，沉積厚度約為100～800 m；盧蘇隆起和阿烏隆起寬度約為10～40 km，盧蘇隆起北寬南窄，阿烏隆起南寬北窄，沉積厚度約為100～800 m。

圖4 桑托斯盆地區(qū)域地震剖面（剖面位置見圖1,修改自文獻［16］）Fig.4 Regional seismic profile in Santos Basin(section location is shown in Fig.1,modified from reference［16］)

4.3 高精度三維地震數(shù)據(jù)是準確確定構造單元邊界的主要依據(jù)

利用高精度三維地震剖面（圖5）能夠清晰識別隆起和凸起上湖相碳酸鹽巖的沉積結構，以及坳陷和凹陷中沉積充填的超覆特征，能夠準確確定斷陷期和坳陷期沉積厚度，據(jù)此可以確定二級構造單元邊界。桑托斯盆地三維地震資料主要分布在盆地中部和東部，其覆蓋范圍內(nèi)的構造單元邊界較為明確，而盆地南部和西部三維地震資料較少，構造單元邊界主要依據(jù)區(qū)域地震大剖面和重力資料綜合確定，其可靠性略低。

圖5 桑托斯盆地高精度三維地震剖面（剖面位置見圖1,修改自文獻［16］）Fig.5 High-precision 3D seismic profile in Santos Basin(section location is shown in Fig.1,modified from reference［16］)

4.4 鉆井、測井和巖心數(shù)據(jù)是確定巖相古地理的重要依據(jù)

已有鉆井分布在桑托斯盆地的不同構造帶上，主要位于現(xiàn)今構造圈閉高部位，它們能夠提供大量古隆起上沉積特征和構造巖相古地理的信息，特別是可用于對比不同構造單元的古地貌特征，這對于準確確定構造單元歸屬具有重要的參考價值。本文所采用的數(shù)據(jù)主要分布在盧蘇隆起和中央坳陷中部，部分數(shù)據(jù)分布在阿烏隆起中部和東部坳陷，西部坳陷、阿烏隆起南部和中央坳陷南部的鉆井數(shù)據(jù)較少。

4.5 基于二維地震解釋的沉積厚度圖是確定構造單元邊界的參考資料

利用區(qū)域二維地震資料綜合解釋的斷陷期與早坳陷期總沉積厚度圖較清晰顯示了裂谷盆地隆坳、凸凹的構造格局：中央坳陷沉積厚度最大，西部坳陷和東部坳陷次之，盧蘇隆起和阿烏隆起最薄，中央坳陷、西部坳陷、東部坳陷內(nèi)的多個凸起沉積厚度較薄（圖6）。由于巨厚鹽巖之下裂谷層序的地震資料解釋存在較大的不確定性，沉積地層厚度圖可以作為宏觀沉積充填模式的參考，不能用于局部沉積特征的精細評價。

圖6 桑托斯盆地鹽下裂谷期沉積地層厚度圖Fig.6 Thickness contour map of subsalt strata during rift period in Santos Basin

4.6 磁力異常圖是識別盆地及隆坳邊界的輔助資料

航空磁力異常圖（圖7）可以輔助確定盆地邊界、隆坳邊界，并用于識別洋陸過渡區(qū)和洋殼上的火山巖體等特殊異常體，同時對于確定走滑斷裂帶及伴生的火山巖等重要地質(zhì)因素具有輔助作用。

圖7 桑托斯盆地磁力異常圖Fig.7 Magnetic anomaly map in Santos Basin

4.7 區(qū)域大地構造解譯圖是確定構造演化控制因素的輔助信息

桑托斯盆地在形成過程中經(jīng)歷了5期火山作用、裂谷盆地早期的老洋殼活動、大陸邊緣盆地期新洋殼活動及盆地東部地殼減薄和地幔隆升作用，其持續(xù)改造盆地構造特征，特別是盆地東部經(jīng)歷強烈構造抬升與火山活動，給盆地構造單元邊界的準確劃分帶來較大影響。因此，必須將桑托斯盆地作為大西洋西緣盆地的一部分，利用區(qū)域自由重力異常圖，結合區(qū)域構造演化與深部結構解譯大剖面等信息，更加準確地認識西部大陸隆起與陸緣沉降及裂谷期層序的整體沉降與差異壓實，東部陸殼拉伸與新生洋殼及陸緣期的構造強烈拉張與走滑改造，北部控盆斷裂與火山巖隆及陸緣期的構造強烈走滑改造與隆升，南部控盆斷裂與火山巖隆及裂谷期層序的整體沉降與走滑改造；更加準確地認識裂谷期控坳斷裂再活動、差異壓實沉降、構造隆起特征增強等諸多構造變形因素的多期次疊加作用。

5 結論與建議

（1）桑托斯盆地主要生儲蓋組合發(fā)育在裂谷盆地期，以裂谷盆地構造演化特征為主劃分盆地構造單元對于油氣勘探選區(qū)和資源評價具有重要指導意義。

（2）通過對高精度重力異常、工業(yè)地震數(shù)據(jù)、鉆井地層等信息綜合分析，確定了桑托斯盆地構造單元劃分的原則、依據(jù)與方案。將盆地劃分為5個一級構造單元：西部坳陷、阿烏隆起、中央坳陷、盧蘇隆起和東部坳陷，并進一步劃分出38個二級構造單元，將盧蘇隆起劃分為6個凸起，將阿烏隆起劃分為8個凸起。

（3）在桑托斯盆地盧蘇隆起已發(fā)現(xiàn)十余個巨型油田，與其隔中央坳陷相望的阿烏隆起勘探程度略低，亦獲得多個勘探突破，是未來最為有利的勘探領域。

（4）桑托斯盆地演化經(jīng)歷3種類型盆地疊合復合，在大陸構造作用、大洋構造作用、地殼減薄與地幔隆升作用、火山作用等共同控制下，現(xiàn)今構造特征豐富多樣，兼之巨厚鹽巖影響地震成像質(zhì)量，造成裂谷盆地期構造單元劃分，特別是隆起與凸起邊界的確定仍然存在較大不確定性，需要隨著資料的補充和認識的深化不斷完善和優(yōu)化。