20世纪50年代，Kuenen等^[1]最先发现了浊流沉积，并指出浊流是递变层理的成因，标志着浊流理论的形成；随后，Bouma等^[2]建立了经典的鲍玛序列，即5段式的浊流沉积序列，掀起了浊流研究的热潮；Middleton等^[3]和Hampton^[4]基于颗粒的支撑机理将沉积物重力流划分为泥石流、颗粒流、液化流和浊流4种类型；Lowe^[5]按照沉积物的粒度、颗粒浓度以及沉积物支撑机理将浊流细分为低密度浊流、砂质高密度浊流和砾质高密度浊流3种；Walker^[6]基于浊流沉积理论提出了综合水下扇模式，为全球深水勘探取得了大量成功实例；Shanmugam^[7-8]认为高密度浊流是碎屑流，并将重力流分为滑动、滑塌、碎屑流和浊流4个过程，同时提出了非水道体系和水道体系2种深水沉积模式。上述浊流理论的发展及其相应沉积模式的建立，在海相盆地的研究中得到了广泛的应用^[9]，并在陆相湖盆的研究中不断得到推广^[10]，陆续在鄂尔多斯盆地三叠系延长组^[11-13]、松辽盆地白垩系嫩江组^[14-15]、渤海湾盆地南堡凹陷东营组^[16]和岐口凹陷沙河街组^[17-18]以及下刚果盆地白垩系Djeno组^[19]等众多地区的相关层位取得了重要突破，仅鄂尔多斯盆地和东营凹陷在湖相浊积岩系中探明的油气资源量就达到了6亿t^[20]。下刚果盆地在盐上白垩系碳酸盐岩以及古、新近系海相浊积扇砂岩的勘探程度较高，已探明石油地质储量约310亿桶油气当量，但盐下白垩系勘探程度较低，虽在Djeno组中发现了油气，但尚未取得重大的勘探突破，对盆地下一步盐下重点勘探层系尚不明确^{[19, 21]}。

笔者以下刚果盆地沉积构造背景为基础，结合最新勘探的钻测井资料，对下刚果盆地盐下早白垩世Pointe Indienne组湖相浊积岩特征及其石油地质意义进行探讨与分析，建立Pointe Indienne组大型浊积扇的发育模式，以期为该盆地下一步盐下油气的勘探开发指明方向。

下刚果盆地位于西非海域含油气盆地群的中段，面积约为15.7万km²，其中海域面积约为13万km²，北与加蓬盆地接壤，南与宽扎盆地相邻，西部为广袤的南大西洋，东部横跨加蓬、刚果（布）、安哥拉（卡宾达）和刚果（金）4个国家[图 1（a）]。该盆地自中生代晚侏罗世以来，伴随南美洲和非洲板块的分离以及南大西洋的开启而形成一个叠合盆地，其构造演化主要经历了裂陷期（断坳转换阶段）、过渡期（准平原化阶段）和漂移期（非洲板块和南美洲板块分离阶段）3个时期^{[19, 22]}。裂陷期发生在晚侏罗世至早白垩世Barremian时期，冈瓦纳陆块解体，陆内裂谷作用发生，形成一系列平行海岸线呈NW— SE向展布的裂谷盆地，发育了Vandji组、Sialivakou组、Djeno组等河湖相沉积和Pointe Noire组、Pointe Indienne组等湖相沉积[图 1（b）]，其中Pointe Noire组深湖相泥岩发育最厚，是该盆地一套重要的烃源岩。过渡期发生在早白垩世Aptian时期，持续拉张导致陆块裂开，海水开始进入裂谷盆地，发育了Chela组河流相砂岩沉积和Loeme组泻湖相蒸发盐岩沉积，其中Loeme组瀉湖相蒸发盐岩发育广泛，沉积厚度达1 000 m以上，是该盆地一套重要的区域盖层。漂移期发生在早白垩世Albian时期至现今，南大西洋开启，海水不断涌入，盆地进入海相沉积，发育了Sendji组碳酸盐台地、局限海沉积，Likouala组和Madingo组的边缘海、陆架、陆坡、局限海、开阔海沉积及Paloukou组和Cirques组的边缘海、开阔海、刚果扇沉积[图 1（b）]。早白垩世Barremian时期下刚果盆地快速裂陷，在盆地东北部发育多条NW—SE走向的阶梯式断层，造成东北部地区NE—SW向陡峭的地形，并形成水体较深的湖盆，同时该区紧邻东部前寒武系基底花岗岩物源区^[22-23]，这些地质条件有利于重力机制的浊流形成。

图 1

Fig. 1

下载原图 图 1 研究区位置（a）及下刚果盆地综合地层柱状图（b）（据文献[19, 22]修改） Fig. 1 Location of the study area(a)and integrated stratigraphic column of Lower Congo Basin(b)

研究区位于下刚果盆地东北部刚果（布）与安哥拉卡宾达交界的刚果（布）陆域境内[图 1（a）]，研究层位为裂陷晚期早白垩世Barremian时期Pointe Indienne组沉积的厚层叠置湖相浊积岩，该叠置浊积体在研究区钻井证实厚度为162~188 m（Pointe Indienne组地层厚度为650~719 m），主要集中在180 m左右。

早白垩世Barremian晚期，研究区发育厚层Pointe Indienne组浊积砂岩，从古生物化石及已钻探井的岩性特征可以证实，该浊积砂岩主要形成于深湖相沉积环境。Bate^[24]通过对西非盐下裂谷盆地非海相介形类化石种属、亚种的丰度及分异度进行定量统计分析，并结合其指示古沉积环境的介形类化石组合特征，将早白垩世Brarremian阶划分为AS6，AS7，AS8，AS9，AS10等5个介形化石带，同时指出AS6和AS7介形化石带（Pointe Noire组）属于低湖平面的盐湖和浅水湖沉积环境，而AS8，AS9和AS10介形化石带（Pointe Indienne组）属于高湖平面的中深湖沉积环境。Poropat等^[25]通过对东巴西和西非早白垩世介形类生物地层的对比分析，进一步验证了Bate的观点，认为下刚果盆地早白垩世Brarremian期Pointe Indienne组为深湖相沉积环境，并指出该时期发育优质的深湖相烃源岩。

钻井证实Brarremian期Pointe Indienne组发育一套厚度约为710 m的优质深湖相烃源岩，中部夹厚度约为180 m的优质砂岩储层。烃源岩以灰黑色泥岩、灰质泥岩为主，发育静水环境下落淤沉积的水平层理[图 2（a）]，其TOC质量分数为0.87%~2.17%（平均为1.6%），HI为225~374 mg/g（平均为301 mg/g），w（Pr）/w（Ph）为0.7~0.8（平均为0.75），反映了强还原环境的沉积特征^[26]。砂岩储层为灰褐色、棕褐色油侵中—细砂岩，砂岩中见块状层理、大型泥岩漂砾[图 2（b）]，扁平状泥砾定向排列、泥岩侵入体[图 2（c）]，递变层理、槽模构造[图 2（d）]和泥质条带撕裂状、泄水构造[图 2（e）]，这些特征反映了重力机制作用下浊流快速进入深水湖盆的沉积特征。

图 2

Fig. 2

下载原图 图 2 下刚果盆地早白垩世Pointe Indienne组岩性特征与沉积构造 （a）灰色泥岩、泥页岩，水平层理，A1井，1 644.71 m；（b）灰色中—细砂岩，块状层理，夹直径约10 cm的灰黑色泥岩漂砾，A1井，1 699.63 m；（c）灰褐色粉—细砂岩，扁平状泥砾定向排列，软沉积物变形构造泥岩侵入体，B1井，1 686.72 m；（d）棕褐色中—细砂岩，发育递变层理，底部见槽模构造，B1井，1 718.77 m；（e）棕褐色中—细砂岩，发育泄水构造，见泥质条带撕裂状，B1井，1 730.35 m Fig. 2 Lithologic characteristics and sedimentary structures of Early Cretaceous Pointe Indienne Formation in Lower Congo Basin

通过早白垩世Pointe Indienne组厚层砂岩59个取心样品的矿物成分分析，有21个样品数据显示基质质量分数在15%以上，平均为19.5%，说明有大部分砂岩属于杂砂岩。通过计算石英、长石和岩屑的相对含量，绘制出砂岩分类三角图（图 3）。

图 3

Fig. 3

下载原图 图 3 下刚果盆地早白垩世Pointe Indienne组砂岩类型 Ⅰ.石英砂岩；Ⅱ.长石质石英砂岩；Ⅲ.岩屑质石英砂岩；Ⅳ.长石岩屑质石英砂岩；Ⅴ.长石砂岩；Ⅵ.岩屑质长石砂岩；Ⅶ.长石质岩屑砂岩；Ⅷ.岩屑砂岩 Fig. 3 Sandstone classification of Early Cretaceous Pointe Indienne Formation in Lower Congo Basin

从图 3可以看出，Pointe Indienne组砂岩主要为长石岩屑质石英砂岩或杂砂岩，矿物成分成熟度为1.63~4.00，平均为2。岩屑以变质岩岩屑为主，其次为沉积岩岩屑和火成岩岩屑，同时可见大量片状云母。颗粒以次圆状为主，分选差—中等，风化蚀变程度中等，以孔隙式胶结类型为主，颗粒之间主要为点接触方式。整体反映出Pointe Indienne组浊积砂岩快速堆积、成分成熟度低及结构成熟度较差的沉积背景。

早白垩世Pointe Indienne组浊积岩从粉砂岩到粗砂岩都有发育，主要为中—细砂岩。从砂岩粒度累积概率曲线[图 4（a）]可以看出，下刚果盆地早白垩世Pointe Indienne组砂岩与苏格兰奥陶纪、日本二叠纪和德国泥盆纪的典型浊流沉积的粒度累积概率图相似，悬浮总体含量较大，分选相对较差，以“一段式”和“两段式”为主^[27]。“两段式”的悬浮总体与跳跃总体的交截点在Φ为0.5~1.5，跳跃搬运总体占比一般低于10%，分选相对较好，表明浊积岩形成的过程中也存在少量牵引流的沉积特征[图 4（a）]。从Pointe Indienne组砂岩的C-M 图[图 4（b）]上也可以看出，研究区砂岩具有典型的浊流沉积特征，其C值与M值的投点表现为平行于C = M的基线，反映了流速很快的高密度流、悬浮方式搬运沉积的特征^[27]。

图 4

Fig. 4

下载原图 图 4 下刚果盆地早白垩世Pointe Indienne组砂岩粒度累积概率曲线（a）和C-M图（b） Fig. 4 Grain size accumulation probability curve(a)and C-M chart(b)of sandstone of Early Cretaceous Pointe Indienne Formation in Lower Congo Basin

通过早白垩世Pointe Indienne组厚层浊积砂岩岩心的观察描述，在其内部识别了完整的鲍玛序列ABCDE段以及不完整的AB段、ABCD段、ABC段、BCDE段、CDE段（图 5）。A段，厚度为0.05~0.20 m，岩性为灰褐色、棕褐色中—粗砂岩，底部常含砾岩，底面发育冲刷-充填构造和槽模、沟模构造，具明显的正递变层理，反映浊流能量从强到弱的递变过程。B段，厚度为0.05~0.30 m，岩性为灰褐色、棕褐色中—细砂岩，可见平行层理、块状层理，与下伏A段递变层理区分明显，为高密度浊流沉积形成。C段，厚度为0.05~0.20 m，岩性为灰褐色、棕褐色细砂—粗粉砂岩，发育波状层理、沙纹层理等。D段，厚度为0.03~0.15 m，岩性为灰色、灰黑色粉砂岩、泥质粉砂岩，发育水平层理，为低密度浊流沉积形成。E段，厚度为0.03~0.10 m，岩性为灰黑色、暗色泥岩，常为块状层理，属深水落淤沉积。

图 5

Fig. 5

下载原图 图 5 下刚果盆地早白垩世Pointe Indienne组浊积岩沉积序列 （a）灰褐色粗砂岩过渡到灰黑色泥岩，A1井，1 690.70~1 691.13 m；（b）灰褐色中砂岩过渡到灰色泥质粉砂岩，A1井，1 685.60~1 685.98 m；（c）棕褐色粗砂岩过渡到暗色泥岩，B1井，1 715.37~1 715.77 m；（d）棕褐色中砂岩过渡到灰黑色泥质粉砂岩，B1井，1 726.67~1 727.02 m；（e）棕褐色中砂岩过渡到棕褐色粉砂岩，B1井，1 729.01~1 729.31 m；（f）灰褐色细砂岩过渡到暗色泥岩，再由灰褐色粉砂岩过渡到暗色泥岩，B1井，1686.84~1687.09 m；（g）棕褐色中砂岩过渡到棕褐色细砂岩，再由棕褐色中砂岩过渡到棕褐色细砂岩，B1井，1 720.65~1 720.85 m Fig. 5 Sedimentary succession of turbidite of Early Cretaceous Pointe Indienne Formation in Lower Congo Basin

鲍玛序列ABCDE段垂向上呈现多种组合形式，根据砂体发育厚薄可总结为厚层块状浊积岩和薄层或微层浊积岩2种组合类型（图 6）。厚层块状浊积岩岩性主要为粗砂岩、中砂岩、细砂岩及粉砂岩，顶部可见少量薄层泥岩；砂岩底部具有明显的突变接触，见冲刷-充填构造及重荷模、槽模构造；砂岩中主要发育递变层理、块状层理、平行层理、沙纹层理或水平层理，整体表现为下粗上细的粒序沉积序列，表现为ABCDE段、BCDE段、ABCD段、ABC段及AB段的鲍玛序列组合，反映了浊积扇内扇和中扇的特征；AB段组合主要发育在内扇主水道沉积环境，以粗砂岩、含砾砂岩为主，测井曲线表现为微齿化箱型；ABC段组合主要发育在中扇辫状水道沉积环境，以中—细砂岩、粉砂岩为主，测井曲线表现为钟型或箱型-钟型的组合特征；厚层浊流主要为ABCDE段、BCDE段或BC段的组合特征，以细砂岩、粉砂岩为主，夹薄层泥岩段。薄层或微层浊积岩主要由细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂和上部粉砂质泥和泥岩组成；底面一般不平整，与下伏岩层通常呈突变接触，发育小型槽模、沟模及火焰状构造；鲍玛序列多为不完整的CDE段、DE段或E段的组合形式，A段、B段通常不发育，且E段静水条件下落淤沉积发育的比较厚，反映了浊积扇前端外扇沉积环境的特征（图 6）；薄层浊流沉积一般为CD段、CDE段组合，以粉砂岩、粉砂质泥岩为主，测井曲线表现为指状；深湖泥则主要为灰黑色、暗色泥岩组成，以静水落淤的E段沉积组成。

图 6

Fig. 6

下载原图 图 6 下刚果盆地早白垩世Pointe Indienne组浊积岩沉积序列组合 Fig. 6 Sedimentary succession combination of turbidite of Early Cretaceous Pointe Indienne Formation in Lower Congo Basin

研究区位于下刚果盆地陆域地区，勘探程度较低，且受区域岩盐构造分布的影响，地震分辨率较低，因此，目前对早白垩世Pointe Indienne组湖相浊积岩的成因模式还不清楚。笔者通过已掌握的井资料信息，结合区域构造沉积背景，并参考前人在下刚果盆地盐上渐新世—中新世所建立的刚果水道-浊积扇沉积模式^{[21, 28]}，对该套厚层叠置浊积岩的成因进行了探讨。

早白垩世Pointe Indienne组浊积岩沉积时期为该盆地裂陷活动的晚期，此时该盆地断陷期结束并转为坳陷沉积阶段，为该盆地发育深湖古地理环境创造了条件。由于受早期NNW—SSE向正断层或中高角度断层及产状断层持续的影响，晚期坳陷盆地继承了早期裂谷盆地结构样式呈NNW—SSE向展布，造成中央隆起带（现今下刚果盆地的中部）和北东方向盆地边缘的相对隆升，在NE—SW方向形成呈地堑式坳陷盆地^[21]。研究区位于下刚果盆地陆域地区靠近北东方向盆地边缘，因此其物源主要来自北东方向（图 7）。鉴于此，Pointe Indienne组湖相浊积岩主要受北东方向河流或河流三角洲物源的供给，在早期裂陷期阶梯状正断层发育机制的控制下，由于重力机制作用的影响，碎屑沉积物从北东方向重力搬运或少量以牵引流方式搬运至坳陷湖泊深处，依次发育浊积扇的内扇、中扇及外扇，其中内扇以块状浊积岩为主，中扇发育厚层浊积岩和少量薄层浊积岩，外扇则以薄层浊积岩为主。

图 7

Fig. 7

下载原图 图 7 下刚果盆地早白垩世Pointe Indienne组浊积岩发育模式 Fig. 7 Development model of turbidite of Early Cretaceous Pointe Indienne Formation in Lower Congo Basin

湖相浊积岩作为一种较优质的储集层与油气成藏具有非常密切的关系，在鄂尔多斯盆地、东营凹陷等陆相盆地已得到了证实^{[20, 29]}。下刚果盆地早白垩世Pointe Indienne组形成于裂陷活动晚期湖盆鼎盛发育期，沉积了一套半深湖—深湖相厚层烃源岩。该套烃源岩分布面积较广，累积厚度较大，其中Pointe Indienne组下段达到120 m、上段甚至厚达400 m（图 8），富含浮游生物和藻类，有机质丰度较高，总有机碳质量分数为0.87%~2.17%，平均为1.6%^[26]。这些厚度大、丰度高的烃源岩为研究区油气成藏奠定了雄厚的物质基础，具备大型油气藏形成的基础条件。

图 8

Fig. 8

下载原图 图 8 下刚果盆地早白垩世Pointe Indienne组生储盖组合 Fig. 8 Source-reservoir-cap assemblages of Early Cretaceous Pointe Indienne Formation in Lower Congo Basin

作为储层发育的Pointe Indienne组中段的浊积岩深入半深湖—深湖的腹地，可与源岩的Pointe Indienne组下段、上段直接接触，并充分获取烃源岩不断释放的油气，再加上Pointe Indienne组上段泥岩盖层的封堵，因此，在Pointe Indienne组中具有良好的生、储、盖组合（图 8）。这些浊积岩储层砂体与湖相泥页岩伴生，常呈叠置的浊积扇发育而尖灭于湖相泥页岩之中，可形成良好的岩性圈闭。而且，该砂岩储层的上部、下部都发育较厚的烃源岩，可形成上生下储或下生上储的油气藏组合，上部烃源岩既可生成油气，又可封堵油气向上逸散，成为良好的盖层。浊积砂体一般非均质性较强，但叠置的厚层浊积扇砂体物性相对较好，研究区浊积扇砂体储层孔隙度为11.2%~20.5%（平均为15.9%），渗透率为0.22~12.92 mD（平均为1.17 mD），属中孔、低渗储层，结合现有的压裂开采技术，具有很好的勘探前景，是下刚果盆地盐下油气下一步重点勘探的层系。

（1）下刚果盆地早白垩世Pointe Indienne组属深湖相沉积环境，其中段沉积的叠置砂岩具有典型的浊流沉积特征，发育典型的鲍玛序列及特征沉积构造。

（2）浊积岩为长石岩屑质石英砂岩或杂砂岩，其成分成熟度低、结构成熟度较差，以悬浮搬运机制为主，沉积于构造活动较活跃的沉积环境。

（3）砂岩内部识别出了多套完整和不完整的鲍玛序列，并依据其组合形式及测井曲线形态将浊积扇划分为内扇、中扇、外扇3个亚相和主水道、辫状水道、厚层浊流、漫溢沉积、薄层浊流、深湖泥6个微相。

（4）储层物性较好，属中孔、低渗储层，且与上部、下部发育较厚的优质烃源岩直接接触，具备形成大中型油气藏的条件，是下刚果盆地盐下油气下一步勘探的重点。