随着地幔的上隆, 早白垩世在非洲与南美洲之间出现了一个明显的地幔柱, 称为Tristan地幔柱^[28], 在南美大陆形成大面积的Parana溢流玄武岩, 年龄为137~127 Ma^[29], 在非洲大陆形成了Etendeka溢流玄武岩(图1), 在Tristan地幔柱中心附近的坎波斯盆地在此时发生裂谷, 在基底之上披覆了一层玄武岩层, 时代属于Hauterivian期(137~136.4 Ma)。当玄武岩中发育裂缝, 可以作为盐下油气藏的一种储层, 如Bedejo油田和Linguado油田^[3]。地幔柱形成的热点在大西洋形成Rio Grande洋隆和Walvis洋脊(图5)。Tristan地幔热柱使得上覆岩石圈板块隆升、伸展裂陷, 其性质等同于主动裂谷作用, 然后使得板块分离成南美板块和非洲板块。热柱上方成为扩张中心, 导致南大西洋由南向北呈剪刀式扩张, 伴随南美洲板块的顺时针方向旋转, 致使南大西洋大陆边缘盆地的裂谷作用的时间由南向北逐渐延迟。南美洲顺时针旋转联合Rio Grande洋隆-Walvis洋脊的阻隔作用, 使得南大西洋中段在陆内裂谷阶段、陆间裂谷阶段处在一个封闭的沉积环境, 同时被动陆缘盆地早期阶段为半封闭环境(图5), 为陆内裂谷阶段优质烃源岩和陆间裂谷阶段蒸发岩以及被动陆缘盆地早期的海相烃源岩的形成提供了良好的条件。中— 上阿普特阶的蒸发岩层系, 是封闭环境的典型产物: 正是由于Rio Grande 洋隆与Walvis洋脊相联, 阻隔了海水进入南大西洋中段, 使得海水的蒸发量大于新鲜海水的注入量, 盐的浓度越来越高, 便形成了巨厚的蒸发岩沉积。

图5

Fig.5

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图5 非洲和南美洲白垩纪不同时期的古地理[30, 31, 32, 33]Fig.5 Paleogeographic maps of Africa and South America in different periods in Cretaceous[30, 31, 32, 33]

裂谷作用期间, 盆地伸展主要表现为断裂作用, 形成了走向为NE— SW向的裂谷体系, 由多个地堑、半地堑组成, 构成了多隆多凹的构造格局。地垒形成高地, 地堑形成低地, 掀斜断块形成低地和高地。

盐下裂谷系展布范围受规模大的正断层控制, 它的总体分布范围处在洋壳/陆壳分界线陆壳范围内。裂谷层系的变形特征表现为发育高角度正断层以及地垒-地堑型或半地垒-半地堑型组合, 断层作用强烈(图6)。

图6

Fig.6

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图6 坎波斯盆地BB′ 测线地质解释剖面(剖面位置见图2)Fig.6 Geological interpretation profile of line BB′ in Campos Basin (see fig.2 for the location of the profile)

正断层活动造就了裂谷期多隆多凹的构造沉积格局(图2, 图6), 作为重要烃源岩的裂谷期Lagoa Feia群页岩在盆地内的许多地堑或半地堑内均有发育, 厚度一般2 000~4 000 m, 主要受断陷边界正断层控制(图7), 坎波斯盆地陆内裂谷阶段形成的Lagoa Feia群湖相泥页岩, 为坎波斯盆地贡献了95%的油源。因此可以认为规模较大的正断层, 控制了同裂谷期烃源岩的分布。

图7

Fig.7

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图7 坎波斯盆地盐下生储盖配置关系及构造圈闭类型示意图Fig.7 Schematic diagram of the configuration relationship between source rock-reservoir-caprock and structural trap types under the salt layer in Campos basin

另外断裂活动造成断块掀斜, 断块降低的部位形成沉降中心为烃源岩的分布区, 断块升高的部位, 往往是以介壳灰岩为主要组成部分的碳酸盐岩沉积区(图7)。裂谷期介壳灰岩是一套良好的储层, 盐下正断层有利于油气垂向运移。故裂谷层系的断裂构造对盐下油气成藏有着重要影响, 形成了中部隆起带和外部隆起带 2 条有利的油气聚集带(图2, 图3)。

坎波斯盆地在垂向上存在两套不同的断裂系统, 盐下层系的正断层是拉张作用的产物, 它们的形成力源是地幔热柱隆升和岩石圈的伸展。这些断层形成时间早, 与陆内裂谷作用同期, 为同生断层, 规模较大的同生断层控制了同裂谷期陆相地层的分布(图6, 图7)。

盐上断裂系统是盐底辟作用、重力滑动作用、前缘挤压作用和后缘伸展作用的产物, 一般断层面的产状自上而下变缓呈犁式, 向下滑脱于盐层之中。盐岩层对上下两套断裂系统起到了分隔和调节作用(图6, 图7, 图8)。

图8

Fig.8

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图8 坎波斯盆地CC′ 测线二维地震解释剖面及油气成藏模式图(剖面位置见图2)Fig.8 2D seismic interpretation profile and hydrocarbon accumulation model of CC′ line in Campos Basin (see fig. 2 for the location of the profile)

随着破裂不整合的产生, 南大西洋的伸展主要集中在洋中脊的大洋扩张活动中, 而在洋中脊与大陆边缘之间, 表现热沉降构造活动。进入拗陷作用阶段, 断裂作用趋于平静, 沉积范围不受正断层的控制, 突破早期的裂谷范围, 形成统一的沉降和沉积区域(图6)。坳陷层系以发育碳酸盐岩与生物碎屑灰岩为主(图3中的Gargau组), 是盐下层系的一套主力储层(图7)。

在坳陷层系的上部沉积了一套厚度巨大的中— 上阿普特阶蒸发岩, 为盐下的油气系统提供了最好的盖层。

大陆漂移期, 由于大陆一侧相对上升, 大洋一侧相对下降, 大陆架坡度增大, 引起重力滑动。受重力滑动作用的影响结果, 盐上层系发育了倾角较低的犁式断层, 诱发了盐岩层的流动、盐岩层的重新分布和盐底辟作用(图6, 图8)。

3.5.1 盐构造区带与盐构造样式

到了漂移期, 断层活动不再强烈, 而盐层变形强烈。盐底辟作用对上覆层的变形产生了重要影响。

坎波斯盆地的盐岩变形从陆向海方向可分为伸展变形区、过渡变形区和挤压变形区(图6, 图8), 不同的变形区盐构造特征不同。

(1)盐构造伸展变形区。在盐构造伸展变形区, 盐岩的厚度小, 由于重力滑动, 主要发育盐滚、盐窗和盐背斜等非刺穿型盐构造(图3, 图6, 图8)。其中, 盐滚构造幅度最低, 构造两侧不对称, 是由于盐岩沿斜坡下滑形成的。盐岩在重力作用和上覆沉积岩的负荷下, 向下倾方向滑动减薄, 盐岩在局部地方缺失, 形成盐窗和盐焊接, 导致盐下的油气缺少稳定的区域性盖层, 盐下湖相烃源岩中形成的油气可以通过盐窗垂向运移至盐上层系中, 因此坎波斯盆地盐下生、盐上储的油气田主要分布在靠陆一侧的盐岩伸展变形区。

(2)伸展与挤压过渡区。在大陆斜坡底部的拉张应力和挤压应力过渡区, 盐岩层的厚度变化大, 盐岩以垂向运动为主, 盐底辟构造幅度往海域方向变大, 刺穿了上覆地层, 在盐底辟构造之间, 容易形成龟背构造、盐微盆等构造现象, 对深水浊积岩体的展布有重要影响。因此在伸展与挤压过渡区内, 油气田主要以盐上生、盐上储型为主, 只发育少量盐下生、盐上储型的油气田, 油气从盐岩局部缺失的地方由盐下层系运移至盐上层系(图6, 图8)。

(3)盐构造挤压变形区。位于靠海一侧深水区, 主要以发育盐墙和巨厚盐岩层为特征, 由于重力滑动作用在前缘受到阻力, 形成挤压应力带, 在靠陆一侧分布盐墙, 在靠海一侧形成巨厚盐层(图6, 图8), 盐层厚度可达2 500 m。由于挤压变形区盐岩层的厚度巨大而且连续分布, 构成盐下油气系统良好的区域性盖层, 为盐下生、盐下储油气田的形成提供了非常好的封盖条件, 因此, 厚度大连续好的挤压变形区, 将是坎波斯盆地盐下油气田勘探的有利地区。

3.5.2 盐底辟作用对上覆地层中浊积岩储层的作用

盐底辟对盐上浊积岩砂体展布的控制作用可以细分为阻挡、迁移、限制和抬升剥蚀作用。当盐底辟作用时间早于浊积体形成时间, 由于盐底辟作用造成的正负地貌已经形成, 对深水浊积砂体的控制作用表现为阻挡和限制; 当盐底辟作用与浊积砂体沉积的时间同时发生, 对深水浊积体的控制作用表现为迁移和限制; 当盐底辟作用发生的时间晚于深水浊积体的形成时间, 底辟上拱导致深水浊积体的减薄, 甚至遭受剥蚀。

3.5.3 盐岩层对盐下层系的封盖作用

陆间裂谷阶段形成的海侵砂岩、碳酸盐岩, 与其上覆的蒸发岩, 构成了完整的过渡相沉积旋回, 蒸发岩直接盖在碳酸盐岩之上, 可以形成高效封堵。盐层分布面积大, 盐层厚度大、封盖能力就强, 盐下大油气田容易形成。如果蒸发岩厚度变薄, 甚至缺少盐层, 则对盐下的油气封存能力变差, 在盐下层系中就不容易形成油气藏, 而向上运移进入盐上层系中。

3.6.1 盐下圈闭

坎波斯盆地盐层之下的圈闭, 主要是构造成因的, 受控于裂谷期的同生断层、地垒与掀斜断块。圈闭类型主要有: 滚动背斜、披覆构造、断背斜、地垒侧翼的地层圈闭(图7)。

3.6.2 盐上圈闭

主要为盐底辟之上的构造圈闭和两侧的地层-岩性圈闭。

坎波斯盆地过渡期形成的盐岩层, 不仅是优质的区域性盖层, 而且还是漂移层系变形的驱动层。盐底辟作用导致了上覆层的变形, 形成构造圈闭。由于盐构造变形可能表现为长期性和多期性, 对上覆层系的沉积作用和沉积体的展布有一定的影响, 致使在盐构造的两侧形成地层或岩性圈闭。

对油气保存有重要影响的构造活动主要表现在盐构造活动和断裂活动。

3.7.1 盐构造活动对油气保存的影响

由前文可知, 坎波斯盆地最重要的油气来源是出自盐层之下同裂谷期湖相烃源岩。在陆间裂谷阶段形成的阿普特期盐岩层, 原始的分布范围在坎波斯盆地比现今的范围更广, 原始的展布状态厚度是均匀分布或者逐渐变化的。由于盐岩层在地下表现为塑性, 具有较强的流动性, 在上覆岩层的差异负荷作用、重力滑动或其他构造力诱导下, 发生塑性流动, 形成盐底辟构造。正是由于盐岩层的塑性流动, 造成有的地方变厚, 有的地方变薄, 有的地方甚至导致盐层消失, 形成“ 盐窗” 。盐岩层由于其致密性和塑性是极好油气封盖层, 如果出现“ 盐窗” (图6, 图8), 对于盐下的油气保存条件造成破坏, 油气可以沿着断层向上运移。由此可见, 盐构造活动, 对于盐层之下的油气藏保存条件有至关重要的作用 ^[34]。

3.7.2 断裂活动对油气保存的影响

盐下断层到了过渡期, 一般趋于宁静, 活动性表现不明显。盐上断层一般是在盐底辟作用、重力滑动作用和伸展作用下形成的。由于盐层的塑性流动, 盐层变得很薄的地方, 或者出现盐焊接的部位, 盐层之上的断层与盐层之下的断层可能连接起来, 断层活动破坏了同裂谷期或过渡期层系的油气藏, 以断层作为油气再次运移的通道(图6, 图8), 进入盐层之上的层系中 ^[11]。