馮志強 郭豐濤 張忠民 殷進垠 田納新 蘇玉山 郭榮濤 吳高奎

全球大陸邊緣可劃分為離散型、匯聚型和轉(zhuǎn)換型三個類型(Gallagher and Brown, 1997; Jobeetal., 2011; Allen and Allen, 2013)，其中，“轉(zhuǎn)換型陸緣”在20世紀70年代作為獨立盆地類型開始被關(guān)注(Failetal., 1970; Le Pichon and Fox, 1971; Mascle, 1976; Rabinowitz and LaBrecque, 1979; Scrutton, 1979; Mascleetal., 1987)。轉(zhuǎn)換型陸緣在全球廣泛分布，據(jù)最新資料統(tǒng)計，轉(zhuǎn)換型陸緣占全球大陸邊緣累計長度的16%(de Lépinayetal., 2016)。盡管后續(xù)不同學者針對全球不同地區(qū)的轉(zhuǎn)換型陸緣作了大量研究(Dingle, 1973; Bischoff and Henyey, 1974; Todd and Keen, 1989; Ben-Avrahametal., 1997; Lorenzo, 1997; Basile, 2015; de Lépinayetal., 2016)，L159大洋鉆探計劃也已完成了專門針對轉(zhuǎn)換型陸緣的科學鉆探(Mascle, 1976; Mascleetal., 1987)，但相對于離散型和匯聚型陸緣而言，其認識仍然較為薄弱。近年來，隨著全球轉(zhuǎn)換型被動陸緣盆地一系列重大油氣發(fā)現(xiàn)獲得的，如赤道大西洋科特迪瓦盆地、圭亞那盆地、東非魯伍馬盆地等深水坡底扇中的油氣大發(fā)現(xiàn)(Basile, 2015; de Lépinayetal., 2016)，轉(zhuǎn)換型被動陸緣盆地形成演化和油氣資源潛力開始引起人們更多的關(guān)注和研究。

尼日爾三角洲盆地位于南大西洋東岸的幾內(nèi)亞灣內(nèi)，尼日爾-貝努埃河水系從幾內(nèi)亞灣注入大西洋，為尼日爾三角洲沉積提供了巨量的物源，形成了世界上規(guī)模最大陸緣三角洲之一(圖1a；Evamyetal., 1978; Doust, 1990; Reijersetal., 1997; 鄧榮敬等, 2008; 蘇玉山等, 2019; Agbasietal., 2021)。尼日爾三角洲盆地也是西非發(fā)現(xiàn)油氣儲量最多的世界級富油氣盆地之一，許多學者針對其盆地形成演化、構(gòu)造特征、沉積特征、油氣成藏規(guī)律等方面進行了大量研究(Burkeetal., 1971; Evamyetal., 1978; Doust, 1990; Janssenetal., 1995; Reijersetal., 1997; 侯高文等, 2005; 李磊等, 2008a, b, 2012; 鄧榮敬等, 2008; 趙曉明等, 2012; 蘇玉山等, 2019, 2020; 余一欣等, 2021; Ogbe and Edegbai, 2022)。

尼日爾三角洲盆地發(fā)育經(jīng)歷了兩個階段，即早白堊世斷陷和晚白堊世-新生代三角洲發(fā)育階段。盆地以三角洲沉積為主，三角洲沉積主體部分位于洋殼之上；盆地的東部和北部具有前白堊系基底，有局部斷陷沉積(圖1b；趙曉明等, 2012; 蘇玉山等, 2019, 2020)。前人研究中多數(shù)學者認為尼日爾三角洲盆地與寬扎盆地、桑托斯等大西洋盆地一樣，為典型拉張背景下形成的被動陸緣盆地(Doust, 1990; Reijersetal., 1997; Bruneetal., 2014; 蘇玉山等, 2019, 2020)；也有學者認為尼日爾三角洲盆地發(fā)端于大西洋裂開前的三叉裂谷(Ebongetal., 2019; Takyietal., 2022)，貝努埃槽為三叉裂谷系中一支廢棄的坳拉谷。然而，尼日爾三角洲盆地具有一些與典型伸展型被動大陸邊緣不同的特征：(1)伸展型陸緣盆地通常具有較寬的洋陸過渡殼，并形成相對較緩的陸坡結(jié)構(gòu)，例如位于西非的下剛果盆地為典型的伸展型被動大陸邊緣盆地，其洋陸過渡殼寬度可達200km、基底坡度一般在4°～5°(不超過10°)，在寬緩的陸坡上發(fā)育了大型濁積巖油氣藏(Péron-Pinvidicetal., 2017; Peron-Pinvidicetal., 2019)。與此不同，尼日爾三角洲盆地洋陸過渡帶則很窄，僅約50km，以至于其三角洲沉積體超過三分之二發(fā)育于洋殼上(Haacketal., 2000; Akandeetal., 2012)；(2)尼日爾三角洲下部陸上貝努埃槽為深陡的斷陷盆地，火山活動較弱，具有走滑拉分盆地特征，而與坳拉谷下部的伸展型裂谷顯著不同。

圖1 尼日爾三角洲盆地空間位置(a，據(jù)蘇玉山等，2019修改)及AA′地質(zhì)剖面(b)

本文在前人研究基礎(chǔ)上，基于大量地震、鉆井數(shù)據(jù)分析，通過系統(tǒng)分析尼日爾三角洲盆地構(gòu)造、沉積、油氣地質(zhì)特征，以及大陸裂解前南美-非洲聯(lián)合大陸上區(qū)域地質(zhì)背景，深入探討了研究區(qū)大陸裂解和盆地形成的動力學機制，提出了轉(zhuǎn)換型陸緣的新認識，重新構(gòu)建了該盆地形成演化模式。

1 構(gòu)造地層單元和沉積層序

本文根據(jù)被動陸緣盆地控盆機制、構(gòu)造樣式以及沉積特征差異，將被動陸緣盆地整個演化過程劃分為裂陷期、過渡期、陸緣期三個時期，并將其對應(yīng)的充填地層劃分為裂陷期構(gòu)造地層單元、過渡期構(gòu)造地層單元和陸緣構(gòu)造地層單元，簡稱裂陷層、過渡層和陸緣層三大構(gòu)造地層單元(圖2)。

圖2 尼日爾三角洲盆地地層綜合柱狀圖

1.1 裂陷期構(gòu)造地層單元

裂陷層為大陸裂解過程中受斷層控制的沉積充填地層，破裂不整合(洋殼的出現(xiàn))標志著裂陷期的全面結(jié)束。尼日爾三角洲裂陷層埋深大(可達12km)，由于缺乏直接的鉆井資料，地層發(fā)育特征主要依據(jù)東北側(cè)相鄰的阿南布拉(Anambra)盆地鉆井和露頭資料推斷(圖2)(蘇玉山等, 2019)。該序列自下而上依次為下白堊統(tǒng)Asu River群、Odukpani組、上白堊統(tǒng)底部Eze Aku組和Awgu組(圖2)，主要巖性為灰色砂巖和頁巖，局部地區(qū)發(fā)育灰?guī)r，可見少量巖漿巖，總厚度可達4500m。最早期沉積的Asu River群直接覆蓋在前寒武系變質(zhì)雜巖之上，為暗綠色、棕褐色頁巖和細砂巖夾灰?guī)r，底部為粒度較粗的底砂巖，含菊石類化石，是濱海相潮下環(huán)境沉積，局部見基性和中性侵入巖。Odukpani組為淺海碎屑巖沉積。Eze Aku組為灰色、灰黑色頁巖和鈣質(zhì)砂巖。Awgu組又稱Awgu頁巖，以灰色頁巖為主，夾少量細砂巖和灰?guī)r。Awgu組沉積后，盆地發(fā)生過短暫的抬升或海退，發(fā)生小規(guī)模沉積間斷。這一地質(zhì)事件被稱為Abakaliki抬升，也標志著裂陷期的結(jié)束。

1.2 過渡期構(gòu)造地層單元

尼日爾三角洲盆地過渡層主要為一套淺水-較深水、濱-淺海相的碎屑巖和含煤碎屑巖，總體表現(xiàn)為海退三角洲沉積體系(Evamyetal., 1978; Doust, 1990; Reijersetal., 1997; 鄧榮敬等, 2008; 蘇玉山等, 2019; Agbasietal., 2021)。自下而上依次為上白堊統(tǒng)Nkporo組、Mamu組、Ajali組、Nsukka組、古新統(tǒng)Imo組(圖2)，總厚度2500m左右。其中，Nkporo組分上、下兩段，下段為黑色頁巖夾生屑灰?guī)r段，上段為頁巖；Mamu組為細粒-中粒砂巖、頁巖，夾煤層或煤線；Ajali組為成巖較差的粗-細粒砂巖；Nsukka組為砂、泥巖互層，夾煤層或煤線；Imo組主要沉積于海相環(huán)境，含豐富的有孔蟲等化石，巖性主要為黑灰色、藍灰色頁巖，頂部偶夾鐵質(zhì)黏土層和薄層砂巖條帶(圖2；Reijersetal., 1997; 蘇玉山等, 2019)。Imo組巖性在區(qū)域上橫向變化較大，尼日利亞東部主體為粉砂質(zhì)頁巖和泥質(zhì)粉砂巖，而尼日利亞西部以海相厚層狀介殼灰?guī)r，厚度320～1070m。該套地層整體以垂向加積為主，發(fā)育小規(guī)模進積地層。

1.3 陸緣期構(gòu)造地層單元

陸緣期由于重力滑脫作用，形成一個大型重力滑動構(gòu)造變形系統(tǒng)。陸緣層地層從陸到海方向，可以劃分出2個大的構(gòu)造變形區(qū)：后緣伸展構(gòu)造變形區(qū)和前緣擠壓沖斷構(gòu)造變形區(qū)(圖3a；Corredoretal., 2005; Wuetal., 2015; Zhangetal., 2021; 蘇玉山等, 2019, 2020)。在兩者過渡區(qū)帶，泥底辟構(gòu)造和滑脫構(gòu)造發(fā)育(圖3a)。其中，在三角洲西北側(cè)，由于后期缺乏充足物源充填，仍然呈現(xiàn)“陡陸緣”的特征(圖3b)；與之相反，三角洲東南側(cè)則隨著較多物源的沉積，地勢相對較為平緩(圖3c)。

陸緣層主要包括始新世到第四紀的沉積，底部為厚層海侵泥巖，主體為大型陸緣三角洲進積體系，自下而上依次為Akata組、Agbada組和Benin組(圖2；Short and St?uble, 1967; Avbovbo, 1978)。

最底部的Akata組由巨厚的、巖性相對單一的遠洋、半遠洋泥巖和局部深水盆底扇濁積砂體構(gòu)成，厚度為600～6000m(圖2；Doust, 1990; Reijersetal., 1997; 鄧榮敬等, 2008)。中部Agbada組為進積的近岸-三角洲前緣沉積砂巖或粉砂巖，沉積時代從始新世至今，厚度一般在600～3600m之間(圖2)，主體沉積環(huán)境為分流河道的點砂壩以及沿岸砂壩、障壁砂壩(Doust, 1990; Reijersetal., 1997; 鄧榮敬等, 2008)，是尼日爾三角洲盆地的主要儲層(Evamyetal., 1978; Doust, 1990; Haacketal., 2000)。Agbada組上部以砂巖為主，僅夾少量頁巖，蓋層不發(fā)育，向下頁巖含量逐漸增加，發(fā)育及其海進體系域泥巖，可作為區(qū)域或局部蓋層(Doust, 1990)。上部Benin組陸相河流及岸后沼澤沉積，主要巖性為砂礫巖夾黏土，厚0～2100m，一般1800m左右。

陸緣層烴源巖實測數(shù)據(jù)較多，地球化學分析結(jié)果顯示其有機質(zhì)豐度較為一般， 平均TOC (Total Organic Carbon，總有機碳)含量為1.68%，且呈現(xiàn)出隨時代變新，TOC含量逐漸變小的趨勢(Nwachukwu and Chukwura, 1986; Doust, 1990)。烴源巖顯微組分研究結(jié)果表明其有機質(zhì)類型以腐殖型(Ⅲ)和混合型干酪根(Ⅱ)為主，其中鏡質(zhì)組占85%～98%，含少量類脂組和無定形，不含藻類(Nwachukwu and Chukwura, 1986; Doust, 1990)。Pr/Ph(姥鮫烷/植烷)值一般在2～4之間，顯示出姥鮫烷占優(yōu)勢的沉積特點，反映出弱氧化-弱還原沉積環(huán)境(Ogbesejanetal., 2021)。Bustin (1988)還發(fā)現(xiàn)HI指數(shù)和Pr/Ph值隨地層中TOC含量的變化而變化，即地層年代越新，該值越低。一些學者亦發(fā)現(xiàn)隨著埋深增加，以Ⅱ型干酪根為主的傾油型烴源巖更為豐富(Haacketal., 2000)。

圖4 研究區(qū)不同區(qū)域斷裂及盆地發(fā)育特征

2 裂前區(qū)域構(gòu)造特征

岡瓦納古陸在中-新生代裂解，南美洲和非洲大陸分離，形成了赤道大西洋和南大西洋及其相應(yīng)的被動大陸邊緣盆地，岡瓦納大陸裂解經(jīng)歷了陸內(nèi)裂谷、大陸裂解和大陸漂移等過程。大量研究表明，在非洲大陸和南美洲大陸裂解之前，岡瓦納大陸中東部發(fā)育一個先期大型雁列狀走滑裂谷系統(tǒng)，這個大型裂谷系統(tǒng)主要由目前赤道大西洋的Guinea、Grand Cess、St Paul、Romanche、Chain、Charco斷裂系(圖4a, b)和非洲陸上的貝努埃槽和中非斷裂系構(gòu)成(圖4a, c)(Krause, 1964; Frizon De Lamotteetal., 2015; Kwaya, 2017)。Guinea斷裂帶位于Sierra Leone陸架西側(cè)，呈西-北西走向(285°)，長約850km(Krause, 1964)。該斷裂帶形成于中大西洋侏羅紀裂開過程中。東南側(cè)的St Paul走滑斷裂帶呈東西走向，位于幾內(nèi)亞灣北側(cè)，從利比亞延伸到亞馬遜盆地，長約3000km，由4個走滑斷層構(gòu)成(Groweetal., 2021)。Romanche走滑斷裂帶位于St Paul斷裂帶東南側(cè)，呈東北-西南走向，約840km長(Searleetal., 1994)。Chain走滑斷裂帶位于Romanche走滑斷裂帶南側(cè)，長約800km，沿西南-東北走向分布，在東側(cè)末端與尼日利亞拉各斯相交(Jones, 1987)。Charco走滑斷裂帶位于Chain走滑斷裂帶南側(cè)，同樣從西南方向東北延伸，大約750km(Ajamaetal., 2021)。這些走滑斷裂系在南美洲和非洲之間依次錯開呈帚狀分布，均發(fā)育于侏羅紀晚期和南大西洋赤道段裂開之前(Frizon De Lamotteetal., 2015; Yeetal., 2017)。與此同時，非洲陸上西非裂谷系主要由兩條NNE-SSE走向、平直、近平行排列的左旋走滑斷裂構(gòu)成(圖4c)(Genik, 1992; Kwayaetal., 2017; 呂彩麗和趙陽, 2018)。中非裂谷系近東西向延伸、長約2000km，為一條右旋走滑斷裂系。該斷裂帶西端起始于幾內(nèi)亞灣，向東穿過喀麥隆、乍得南部、中非共和國并進入蘇丹(Fairhead, 1988)。西非和中非斷裂系均開始形成于早白堊世(130Ma)，并在阿爾布期末(100Ma)時定形(Fairhead, 1988; Frizon De Lamotteetal., 2015)。

在上述大型走滑斷裂系形成過程中，斷裂體系內(nèi)相應(yīng)發(fā)育了眾多走滑拉分盆地(圖4b, c)。其中，在科特迪瓦區(qū)域走滑斷裂系(Guinea、Grand Cess、St Paul、Romanche、Chain、Charco斷裂)內(nèi)形成了Abidjan、Saltpond、Benin、Accra-Keta等雁列式分布的走滑拉分斷陷盆地(圖4b；Feaetal., 2022)。這些斷陷盆地主要充填上侏羅統(tǒng)和下白堊統(tǒng)地層(Kakietal., 2013)，說明這些斷陷盆地主要發(fā)育在大陸裂解前陸內(nèi)走滑拉分裂谷系內(nèi)。以Accra-Keta盆地為例，該盆地面積為33900km2，西側(cè)為Romanche走滑斷裂帶，東側(cè)為Chain走滑斷裂帶，為一個典型的走滑拉分盆地(Adda, 2013)。該盆地陸上沉積了超4400m厚的泥盆系至現(xiàn)今地層，海域部分區(qū)域厚度可超過5000m(Adda, 2013)。盆內(nèi)至少發(fā)育了兩套成熟烴源巖：下白堊統(tǒng)Ⅱ-Ⅲ型湖相泥巖和土倫-康尼亞克階富有機質(zhì)頁巖(Adda, 2013)。

非洲大陸內(nèi)在貝努埃槽和中非走滑裂谷系兩大裂谷系內(nèi)以及其間發(fā)育了Gongo、Yola、Bongor、Doba、Salamat等走滑拉分盆地系(圖4c、圖5)。其中，東西向的貝努埃槽、Bongor、Salmat等盆地最顯著的特點包括：(1)盆地內(nèi)廣泛發(fā)育早期扭張作用下的負花狀構(gòu)造和晚期擠壓作用形成的正花狀構(gòu)造和反轉(zhuǎn)背斜(圖5BB′-EE′剖面；Chenetal., 2018; 呂彩麗和趙陽, 2018)；(2)裂陷層之上沒有明顯的坳陷層發(fā)育(圖5)；(3)多呈長條形或菱形展布，規(guī)模普遍較小，多為幾千到幾萬平方千米，最大盆地面積不超過5×104km2(圖4c、圖5；Kwayaetal., 2017)。這些裂陷充填了上侏羅統(tǒng)和白堊系數(shù)千米厚陸相沉積物(Wanetal., 2014)。以Bongor盆地為例，其在早白堊世強烈裂陷期沉積形成一大套暗色泥巖(P組-M組)，厚度可達500～1000m，TOC含量平均達到3.5%，以Ⅱ1型干酪根為主，處于熱演化成熟階段，生烴能力強，為盆地內(nèi)主力有效烴源巖(竇立榮等, 2011)。Bongor盆地早白堊世晚期亦發(fā)育了暗色泥巖，平均TOC可達4.5%，以Ⅰ-Ⅱ1干酪根為主，但由于整體埋藏淺，僅盆地中心處可達成熟階段(竇立榮等, 2011)。與此同時，南北向的Termit、Muglad等盆地則發(fā)育一定厚度的坳陷層，為受走滑作用影響的伸展型盆地(圖5FF′和GG′剖面)。

3 盆地成因類型及其演化過程再認識

3.1 成因類型分析

早在1908年，德國尼日利亞瀝青公司就開始了尼日爾三角洲盆地的鉆探研究，1937年獲得重大石油顯示(Reijersetal., 1997)，20世紀50年代殼牌-英國石油在該盆地獲得油氣發(fā)現(xiàn)并開始生產(chǎn)石油(Saugy and Eyer, 2003; Enemugwem, 2010)。20世紀60年代，Short and St?uble (1967)將尼日爾三角洲盆地演化劃分為三個沉積旋回：白堊紀中期海侵和圣通期溫和褶皺階段；晚白堊世尼日爾三角洲生長階段，結(jié)束于古新世重大海侵；始新世至今尼日爾三角洲主體持續(xù)增長階段。始新世-新近紀尼日爾三角洲又被分為三個錯疊的巖石地層單元，即下部Akata組泥質(zhì)單元、中間Agbada組砂巖和頁巖交互單元和上部Benin組砂質(zhì)單元。20世紀60年代晚期，板塊構(gòu)造理論興起后，Burke (1972)、Dickinson (1974)、Audley-Charlesetal. (1977)、Kingstonetal. (1983)、Ingersoll (1988, 2011)、Allen and Allen (2013)討論了尼日爾三角洲從板內(nèi)離散環(huán)境演變到大陸板緣以及物源水系沿著裂谷向洋殼之上延伸的復雜過程和機制。

Roberts and Bally (2012)將被動大陸邊緣盆地劃分為離散型和轉(zhuǎn)換型兩大類，進而根據(jù)裂后層系地層特征，又將離散型陸緣進一步劃分為碳酸鹽巖主導型陸緣、三角洲主導的碎屑巖型陸緣和碳酸鹽-碎屑巖混合型三個亞類，尼日爾三角洲盆地被劃分為離散型三角洲主導的碎屑巖型陸緣。溫志新等(2016)將全球被動大陸邊緣盆地分成斷陷型、斷坳型、坳陷型和改造型，尼日爾三角洲盆地被劃分為改造型亞類中的三角洲改造型次亞類。Allen and Allen (2013)根據(jù)裂后層系地層是否發(fā)育重力驅(qū)動構(gòu)造和鹽構(gòu)造，將尼日爾三角洲盆地劃分為有重力驅(qū)動和鹽構(gòu)造型。上述分類是國內(nèi)外對尼日爾三角洲盆地比較有代表性的分類，主要考慮的是裂后沉積層系(陸緣構(gòu)造層)特征或裂后沉積層系沉積過程中或沉積后的構(gòu)造變形特征。顯然，被動大陸邊緣盆地有幾近無限的沉積可容空間，只要有較大型物源注入就會有三角洲發(fā)育，有大型三角洲的存在更多地是反映陸緣期物源量的大小，并不體現(xiàn)陸緣的成因類型。離散型(伸展型)陸緣和轉(zhuǎn)換型陸緣在陸緣結(jié)構(gòu)、裂陷和坳陷層的構(gòu)造、沉積特征以及烴源巖的發(fā)育和分布特征都有顯著的不同，僅用裂后沉積層系特征劃分不能很好的反映被動陸緣盆地構(gòu)造和沉積特征?，F(xiàn)代沉積研究表明陸緣期的開闊大洋環(huán)境，因水深和洋流等因素影響，很難形成大面積局限的缺氧環(huán)境，不利于有機質(zhì)富集保存，最終難以形成較大規(guī)模的優(yōu)質(zhì)烴源巖(Jacques and Clegg, 2002)。裂陷期和坳陷期是尼日爾三角洲盆地形成烴源巖的主要時期，盆地的成因類型決定了裂陷層和坳陷層的構(gòu)造、沉積以及石油地質(zhì)特征，弄清其成因類型是研究盆地深部結(jié)構(gòu)和預測烴源巖的形成、演化以及分布特征的前提和基礎(chǔ)。

海西期為大陸聚合期，形成了潘吉亞泛大陸，中、新生代再次進入了以新特提斯洋和大西洋形成為代表的大陸裂解期。二疊紀晚期到三疊紀岡瓦納大陸北緣裂解，形成東西向的新特提斯洋，此時伸展方向為南北向。侏羅紀，北美板塊從岡瓦納大陸裂解分離，形成了北東-南西向的中大西洋。早白堊世，在中大西洋繼續(xù)擴張的同時，非洲板塊的逆時針旋轉(zhuǎn)，南大西洋從南向北剪刀式裂開，歐亞大陸西部和岡瓦納大陸上的應(yīng)力場發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變，伸展方向轉(zhuǎn)變?yōu)闁|西向，同時在岡瓦納大陸形成了強大的東西向扭動應(yīng)力場，形成了多組南北向伸展裂谷和東西向走滑斷裂系縱橫交匯的構(gòu)造格局(圖4)。赤道-中非大型走滑斷裂系是該動力學背景下形成的橫穿岡瓦納大陸巨型扭動斷裂系(圖4)。早白堊世末期，南大西洋裂解不斷向北推進，最終南大西洋和先期裂開的中大西洋通過該斷裂帶裂解實現(xiàn)貫通，形成統(tǒng)一大西洋洋盆。

尼日爾三角洲盆地處于赤道-中非走滑大斷裂系內(nèi)，后期與裂開的南大西洋相接，盆地形成演化主要受先期走滑斷裂系控制，為轉(zhuǎn)換型陸緣。圖3a和圖6a展示了尼日爾三角洲盆地夾持在一系列扭動斷裂系之間，其西北緣走滑斷裂持續(xù)活動，經(jīng)歷了陸內(nèi)裂谷、大陸裂解和漂移三個階段，也使得該盆地西北緣形成了轉(zhuǎn)換型陸緣結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出陡峭的陸坡結(jié)構(gòu)(圖3b, c)。圖6b展示了在三角洲體充填過程中大陸坡從陡變緩的過程。貝努埃槽是赤道大西洋裂開前岡瓦納大陸上赤道-中非大型走滑斷裂系的一部分(圖3)，因此，更好地解釋了貝努埃槽內(nèi)火山巖不發(fā)育，且以走滑拉分作用為主的特點。尼日爾三角洲盆地兩個側(cè)翼剪切構(gòu)造變形區(qū)亦是在走滑作用下形成的。其中，東南一側(cè)串狀火山巖的形成與分布同走滑作用密切相關(guān)。這個大型走滑斷裂系內(nèi)發(fā)育的東西向盆地通常坳陷層不發(fā)育，顯示出明顯的走滑性質(zhì)。而南北向盆地則發(fā)育斷陷疊加坳陷的復合結(jié)構(gòu)，為受走滑作用影響下的伸展型盆地。尼日爾三角洲盆地的轉(zhuǎn)換型陸緣性質(zhì)也更好地解釋了該盆地洋陸殼過渡帶窄的特點。赤道段的福斯杜-亞馬遜盆地和東非的魯伍馬盆地分別發(fā)育在赤道段轉(zhuǎn)換型陸緣中央和東非典型轉(zhuǎn)換陸緣帶，均為典型的轉(zhuǎn)換型被動大陸邊緣盆地(de Lépinayetal., 2016)，且在陸緣期都有大型河流注入，發(fā)育了大型陸緣期三角洲沉積，它們在盆地結(jié)構(gòu)上和尼日爾三角洲盆地非常相近(圖7)。因此，轉(zhuǎn)換型陸緣也更好地詮釋了尼日爾三角洲盆地的形成演化過程。

3.2 構(gòu)造沉積演化過程重塑

3.2.1 裂陷期構(gòu)造沉積演化

大西洋裂開經(jīng)歷了較漫長的歷程，侏羅紀早期中大西洋裂開，北美從岡瓦納大陸上裂解分離(圖8、圖9a, b)。早白堊世南大西洋從南向北剪刀式裂開(圖8a、圖9a)。南大西洋和中大西洋的差異裂解在尚未裂解開的南美洲和非洲大陸之間產(chǎn)生了巨大的區(qū)域扭動應(yīng)力場，形成了大型右行雁列式走滑構(gòu)造系(圖8a、圖9a)。這個雁列式走滑構(gòu)造系包括中大西洋段的St Paul、Romanche、Chain、Charcot等走滑斷裂系和非洲大陸上的貝努埃槽走滑斷裂系和中非走滑斷裂系(圖4)。沿斷裂和斷裂之間，尤其是兩條相鄰斷裂轉(zhuǎn)接處，形成大量走滑拉分盆地群(圖4c)，如現(xiàn)今南大西洋赤道段被動大陸邊緣盆地群中的底部裂陷層系，以及非洲大陸上貝努埃槽和西非裂谷系內(nèi)的Gongola盆地、Yola盆地、Doba盆地、Bongor盆地、Salamat盆地等(圖4c；Kwayaetal., 2017; 呂彩麗和趙陽, 2018)。在這個巨型走滑拉分斷裂體系作用下，巖石圈變薄，斷裂系內(nèi)形成的負向地形帶，經(jīng)常與兩側(cè)的大洋相連通，在裂陷期形成了以碎屑巖為主的海陸交互相沉積建造。因深大的走滑斷裂系可能斷穿地殼(乃至巖石圈)，間或有巖漿巖和火山巖發(fā)育。早白堊世末，南美大陸和非洲大陸沿該斷裂系裂解，中大西洋和南大西洋貫通(圖8b、圖9b)。

圖8 赤道段大西洋非洲、南美洲侏羅-古近紀演化圖

圖9 尼日爾三角洲盆地形成演化模式

和全球其他地區(qū)發(fā)育的走滑拉分盆地相似，中非走滑斷裂系和貝努埃槽內(nèi)發(fā)育白堊紀走滑拉分裂陷，如Gongola盆地、Yola盆地、Doba盆地、Bongor盆地等，總體上規(guī)模較小，以陸相碎屑巖沉積為主，有一定的生烴能力。與這兩個走滑斷裂系相伴生的近南北向以伸展為主的裂谷盆地，如Termit盆地和南蘇丹盆地，規(guī)模相對較大，發(fā)育有良好的裂陷期烴源巖。赤道大西洋呈現(xiàn)“之”字形扭動裂開(圖8b)，局部處于伸展環(huán)境，發(fā)育了大量走滑拉分裂谷，同時也發(fā)育較大規(guī)模的伸展型裂谷盆地，為主要烴源巖層系之一。在勘探獲得較大發(fā)現(xiàn)的科特迪瓦、加納和塞內(nèi)加爾等陸緣構(gòu)造層厚度較小的陸緣盆地中，裂陷層為主要供烴層系。尼日爾三角洲盆地海域和陸內(nèi)Doba盆地地震剖面特征表明從海域到陸上地區(qū)整個白堊紀都處于扭動環(huán)境(圖10)。具體來講，它們在早白堊世以扭張環(huán)境為主，呈現(xiàn)正花狀構(gòu)造；晚白堊世則以扭壓環(huán)境為主，并且持續(xù)活動到現(xiàn)在。

圖10 Doba盆地地震剖面特征顯示發(fā)育明顯花狀構(gòu)造(據(jù)Genik, 1993；剖面位置見圖4)

3.2.2 過渡期構(gòu)造沉積演化

過渡期構(gòu)造沉積層，介于裂陷層和陸緣層之間。大陸裂解洋殼的生成和破裂不整合的出現(xiàn)標志著裂陷期的結(jié)束和過渡期的開始，而洋殼熱沉降帶來的陸架、陸坡和深海洋盆環(huán)境的出現(xiàn)和大規(guī)模海侵標志著過渡期的結(jié)束和陸緣期的開始(圖9c)。現(xiàn)今大洋熱沉降研究展示，洋殼形成后即開始冷卻下沉的過程，30Myr內(nèi)熱流值快速下降(80%以上)，大約經(jīng)歷70～80Myr洋底深度達到通常的洋盆深度(4000～5000m)，不再明顯繼續(xù)下沉(Sclateretal., 1980; Lister, 1990; Stein and Stein, 1992)。Parsons and Sclater (1977)通過觀測太平洋和大西洋新生成洋殼的熱流值和海底深度變化，建立了形成時間不足70Myr洋殼的深度和洋殼形成時間的關(guān)系：

H=H洋中脊+Ct1/2

其中，H洋中脊為洋中脊深度，通常約為2.5km；C為常數(shù)項，取值0.35；t為洋殼形成時間長度，單位為Myr。

現(xiàn)今被動大陸邊緣盆地中，在陸殼邊緣經(jīng)常能見到代表淺水沉積環(huán)境的碳酸鹽巖沉積，說明在大陸裂解洋殼形成初期洋殼處水深很淺(遠小于新生成的洋中脊)。按上述公式計算，30Myr新生成的洋殼下沉1500～2000m，正常大洋擴張的洋底深度將超過4000m，新生大洋洋殼深度應(yīng)更淺些。大量鉆探實際揭示，被動大陸邊緣盆地過渡期多以淺水和半深水環(huán)境為主，發(fā)育大量淺水環(huán)境沉積物，如常見砂巖和碳酸鹽巖沉積，并常伴有咸水生物礁和蒸發(fā)巖沉積。沉積方式以縱向加積為主，整體呈現(xiàn)坳陷盆地沉積特征，如巴西的桑托斯盆地、坎坡斯盆地等大西洋兩岸盆地和現(xiàn)代的紅海。該時期新形成的洋殼還沒有顯著冷卻下沉，或即使有一定的水深，但由于裂解初期開闊的大洋還沒有形成，沉積環(huán)境還是狹長的局限海洋環(huán)境(圖9c)，有利于有機質(zhì)的保存和大面積富集，是形成大面積優(yōu)質(zhì)烴源巖的重要時期。

尼日爾三角洲盆地過渡構(gòu)造層從晚白堊紀坎潘期-古新世末，經(jīng)歷了約27Myr，地層總厚度約2500m。整體以垂向加積為主，頂部發(fā)育小規(guī)模進積地層，沒有典型的陸坡結(jié)構(gòu)和大型濁積體沉積，主體表現(xiàn)為濱淺海和半深海的坳陷沉積特征。尼日爾三角洲盆地過渡期構(gòu)造層的主體部位由于其埋深較大，目前鮮有井鉆遇該層，位于邊部的Anambra盆地在該構(gòu)造層已見到良好的暗色泥巖。另外，我們也可以從另一鄰近轉(zhuǎn)換型陸緣盆地-科特迪瓦盆地得到一些啟示?？铺氐贤吲璧刂饕l(fā)育裂陷期阿普特-阿爾布階湖相和過渡期賽諾曼-土倫階海相兩套烴源巖(孔令武等, 2022)，后者為主力供烴源巖。這套過渡期烴源巖在淺水區(qū)有機質(zhì)豐度約為0.8%～2.8%，以Ⅲ型干酪根為主；深水區(qū)烴源巖品質(zhì)更好，TOC含量為1%～15.27%，主要為Ⅱ1型傾油干酪根(孔令武等, 2022)。因此，就鄰近的、具有相似構(gòu)造-地質(zhì)條件的尼日爾三角洲盆地而言，推斷也發(fā)育大規(guī)模優(yōu)質(zhì)的過渡期烴源巖。

3.2.3 陸緣期構(gòu)造沉積演化

通常認為新生洋殼因巖石成分改變影響軟流圈對洋殼的浮力，進而影響新生洋殼及陸緣盆地沉降。Korenaga and Korenaga (2016)綜合地球物理和巖石學模擬結(jié)果展示，因洋殼溫度明顯低于軟流圈，隨著洋殼冷卻密度不斷增加，在新的洋殼形成30Myr后，軟流圈對洋殼的浮力轉(zhuǎn)為負，因此推測大洋洋殼通常在形成后30Myr左右會因浮力轉(zhuǎn)負經(jīng)歷快速沉降的過程，造成大規(guī)模海進，標志著過渡期結(jié)束和陸緣期的開始。陸緣期的標志性特點就是洋殼已因冷卻下沉形成了正常的深水洋盆，洋陸過渡殼(縮頸帶)在重力均衡作用下差異下沉形成大陸坡，陸緣已形成典型的陸架、陸坡和洋盆結(jié)構(gòu)，陸架上沉積物呈多個反旋回層序疊加進積的典型大陸邊緣沉積建造特點。

上述觀測和模擬結(jié)果表明，尼日爾三角洲盆地在早白堊世末期岡瓦納古陸裂解后，經(jīng)歷了近30Myr的過渡期，到始新世進入了典型的陸緣沉積期，具體表現(xiàn)在：(1)大洋已充分拉開，沉積環(huán)境從局限海轉(zhuǎn)變?yōu)樯锨讓挼拈_闊大洋，按目前大洋單向擴張速度每年1～5cm計算，30Myr大洋單向擴張300～1500km；(2)在重力均衡作用下，洋殼開始快速下沉，始新世發(fā)生大面積海侵；(3)洋陸過渡帶差異下沉，形成較為成熟的陸架、陸坡和洋盆三級結(jié)構(gòu)；(4)開闊海環(huán)境不利于有機質(zhì)大量保存，海相泥巖中有機質(zhì)類型以Ⅱ-Ⅲ型為主，有機質(zhì)豐度明顯低于過渡期。

陸緣期早期，盆地成因類型決定了陸緣地形結(jié)構(gòu)，尼日爾三角洲盆地具有窄陸架、陡陸坡的陸緣結(jié)構(gòu)(圖9d)。類似于科特迪瓦盆地，沉積物多沉積在陸坡的下部和洋盆中，形成大面積的深海泥巖沉積，并在坡底形成坡底扇(圖9d)。在尼日爾三角洲盆地喀麥隆區(qū)域深層鉆遇的Nguti和Isongo兩套大規(guī)模坡底扇砂體也同樣證實了該點。在尼日爾三角洲盆地南部的加蓬境內(nèi)，亦鉆遇了中新世的坡底扇沉積體(Biscaraetal., 2011)。與此同時，典型的轉(zhuǎn)換型陸緣盆地科特迪瓦盆地的油氣發(fā)現(xiàn)亦主要集中于陸緣期的深水濁積砂巖(孔令武等, 2022)，近年來，塞內(nèi)加爾、圭亞那盆地取得的一系列重大油氣發(fā)現(xiàn)均主要位于盆底、斜坡上的濁積砂中(王大鵬等, 2017)。因此，尼日爾三角洲盆地向海方向陸緣層應(yīng)同樣發(fā)育相似坡底扇儲集體，有待進一步鉆井證實。

陸緣期晚期(漸新世-第四紀)，伴隨著東非大裂谷的發(fā)育和新特提斯域的閉合，東非和北非大面積隆升，形成了整體隆升的肯尼亞高原、東非高原、奧尼查隆起和阿巴卡利基等高地，提供了豐富的物源基礎(chǔ)。中西非陸上的先存走滑斷裂系和伸展裂谷系連通了這些隆升區(qū)和西非陸緣，形成了大型尼日爾-貝努埃河水系(Avbovbo, 1978; Doust, 1990; Reijersetal., 1997)。該大型水系在尼日爾三角洲盆地自東北向西南方向快速充填和進積，陡陸坡由于沉積充填變緩，三角洲快速向前推進，直接沉積到洋殼之上，使得三角洲得以在漸新世-中新世廣泛發(fā)育，從而形成現(xiàn)今全球規(guī)模最大的三角洲體系之一(圖9e)。因陸緣窄且三角洲沉積速度快，三角洲體沉積快速推進到洋殼上，且由于三角洲體沉積地層巨厚，在薄弱的洋殼上發(fā)生了強烈的壓沉作用，形成了規(guī)模巨大的壓沉坳陷。巨厚三角洲體沉積的同時，以底部的前三角洲海相泥巖(Akata組)為主滑脫層，在重力作用下形成了一個大型滑動構(gòu)造體系，發(fā)育了大量斷裂和泥底辟構(gòu)造(Haacketal., 2000; Doust, 1990; Roubyetal., 2011; Jollyetal., 2017; 蘇玉山等, 2019, 2020; Agbasietal., 2021)。

陸緣期巨厚的三角洲沉積促進了裂陷期和過渡期烴源巖的熱演化過程，裂陷期地層埋深多超過10000m，以生氣為主；過渡期地層主體埋深在700～10000m，處于生油和生氣高峰期；陸緣期三角洲砂體和過渡期坡底扇砂體為良好的儲集體；尼日爾三角洲盆地陸緣期地層中始新世的幾次較大規(guī)模的海侵所沉積的大范圍厚層泥巖，以及陸緣晚期巨厚三角洲體系的三角洲平原相泥巖均為良好的區(qū)域性蓋層；陸緣期巨厚層三角洲體在重力作用下形成的大型滾動背斜、擠壓背斜、斷塊和泥底辟構(gòu)造，以及過渡層系中的濁積扇體巖性圈閉，形成了良好的圈閉條件；大量發(fā)育的重力滑脫斷裂體系垂向上溝通了下部在過渡期局限環(huán)境中形成的烴源巖，是油氣向上部儲層垂向運移的良好通道，最終形成了世界矚目的巨型富油氣盆地。

因此，綜合而言，尼日爾三角洲轉(zhuǎn)換型陸緣盆地的成藏過程可以簡單概括為“過渡期供烴、陸緣成儲、重力滑脫斷裂疏導、滾動背斜和泥底辟構(gòu)造成藏”的成藏模式。按該模式，在大型三角洲近端下伏的陸緣早期層序中應(yīng)發(fā)育與科特迪瓦盆地和圭亞那盆地相似的坡底扇型油氣聚集，是尼日爾三角洲盆地勘探新突破的重要領(lǐng)域。

4 結(jié)論

(1)南美洲大陸和非洲大陸裂解之前，當今的大西洋赤道段、貝努埃槽以及中非的白堊紀走滑斷裂帶，為橫穿南美洲和非洲聯(lián)合大陸的大型陸內(nèi)走滑斷裂系。非洲大陸和南美洲大陸最后沿該大型走滑斷裂系裂開，南大西洋和中大西洋貫通。尼日爾三角洲盆地和加納、科特迪瓦盆地一樣位于該斷裂系內(nèi)，具有明顯的轉(zhuǎn)換型陸緣特征，如陸殼到洋殼的過渡帶較窄，致使現(xiàn)今三角洲主體沉積于新生洋殼之上，陸緣期沉積之前具有窄陸架、陡陸坡的陸緣結(jié)構(gòu)。

(2)轉(zhuǎn)換型陸緣具有形成大面積優(yōu)質(zhì)烴源巖的特有條件，有利于大規(guī)模油氣富集。邊緣脊和洋底轉(zhuǎn)換斷層脊是轉(zhuǎn)換型陸緣特有的洋底地形特征，在過渡期它們的遮擋作用非常有利于形成局限的海洋環(huán)境，為形成大面積優(yōu)質(zhì)烴源巖創(chuàng)造了良好條件。

(3)尼日爾三角洲盆地發(fā)育了巨厚的陸緣期構(gòu)造層-巨厚的三角洲沉積。始新世以來，東非和北非構(gòu)造不斷隆升提供了豐富的物源基礎(chǔ)，沿中非走滑斷裂系和北非中新生代裂谷系發(fā)育了尼日爾-貝努埃河大型水系，促使形成了規(guī)模巨大的尼日爾陸緣三角洲體系。

(4)巨厚的陸緣期構(gòu)造層不僅發(fā)育了優(yōu)質(zhì)的三角洲砂巖儲集體和坡底濁積扇，同時促進了斷陷期和過渡期烴源巖熱演化過程，為尼日爾三角洲盆地提供了豐富的油氣資源基礎(chǔ)，大型重力滑脫構(gòu)造構(gòu)成的滾動背斜、斷塊、擠壓背斜和底劈構(gòu)造形成了有利圈閉，大規(guī)?；摂鄬芋w系為油氣的運移提供了有利的通道。

致謝本項研究過程中，中國地質(zhì)大學(武漢)解習農(nóng)教授、任建業(yè)教授，中國石油大學(北京)王英民教授、道達爾能源公司張發(fā)強資深地質(zhì)師等給予了重要的指導建議，在此一并致謝！