非洲大陆之裂谷盆地
一、概述
非洲共有18个裂谷盆地，但盆地面积都相对较小，占非洲盆地总面积的17%。除苏丹西北部的利万特和中非与乍得边界上的萨拉迈特盆地尚未获得油气发现外，其余16个盆地已发现油气田个，共获得油气可采储量（2P）.09×m3(石油当量)，占非洲已发现油气资源量的22.8％。
非洲发育三期裂谷，古生代、中生代和新生代，但含油气裂谷盆地有四分之三是属于中生代发育起来的，主要沿中非剪切带及两侧分布。其中北部地中海沿岸的锡尔特盆地是离中非剪切带最远的盆地，但发现的油气储量占整个非洲裂谷盆地油气储量的近72.7％，是非洲主要的含油气盆地之一。其余中生代裂谷盆地共获得油气田个，可采储量（2P）11.73×m3石油当量，占裂谷盆地的9.5％，其中以穆格莱德、阿布加拉迪、麦卢特和多巴等盆地较丰富。新生代裂谷盆地主要是红海-亚丁湾-东非裂谷系，已获得油气储量21.90×m3石油当量，占裂谷盆地油气储量的17.8％。油气储量以位于埃及境内红海北部的苏伊士盆地最丰富，占裂谷盆地油气储量的16.0％。
二、非洲区域构造背景
裂谷盆地是指沿走向大致平行的断层下沉而形成的盆地，伴有火山活动和地震活动。裂谷盆地一般是地壳伸展环境下形成的，有时也将走滑作用形成的盆地划为裂谷盆地。与克拉通坳陷盆地相比，裂谷盆地面积相对较小，具有更高的地温梯度。从时间上看，非洲存在古生代、中生代和新生代三大裂谷体系，这些裂谷体系的分布具有明显的地域性，古生代裂谷主要分布在南非、东非，中生代裂谷分布在中非及西非，新生代裂谷分布在东非和东北非。
古生代裂谷体系是在泛非纪活动带基础上，在加里东期和海西期，断层活化形成的，以南非的卡鲁盆地群为代表。在非洲地质文献中，“卡鲁”代表晚石炭世-早侏罗世构造-气候控制的陆相沉积。
卡鲁盆地群中的盆地包括三组：一是卡鲁裂谷盆地，是位于东非的窄地堑、半地堑和谷槽，如坦桑尼亚、肯尼亚、乌干达、赞比亚、津巴布韦、马达加斯加；二是横穿南非东西向延伸的主卡鲁盆地，盆地性质为前陆盆地（Daly等，），与开普褶皱带的挤压上升有关；三是卡鲁前陆盆地西部外围带，为宽阔的内克拉通坳陷（Rust，），南非有博茨瓦纳、纳米比亚、安哥拉、扎伊尔和加蓬等盆地。这里讨论的非洲古生代裂谷盆地主要是指第一种类型。
关于卡鲁裂谷盆地的形成至少存在三种观点：第一种观点认为东非卡鲁裂谷是二叠-三叠纪冈瓦纳造山旋回期、由姆文贝剪切带左旋走滑引起的地壳伸展形成的（Dalyetal.，）；第二种观点认为是晚侏罗-早白垩世冈瓦纳破裂前，地壳经历长期区域伸展形成的（Petters，）；第三种观点认为，这些卡鲁裂谷盆地是与新特提斯洋打开有关的向南的夭折裂谷支(Wopfner，)。
中生代，冈瓦纳进入全面解体时期，非洲进入整体拉伸时期，开始了独立板块的形成演化期。板块北缘，三叠纪，新特提斯洋打开并海侵，晚白垩世以来开始闭合，现今残留地中海。
非洲西部和东部，侏罗-白垩纪，大洋陆续打开，晚侏罗世-晚白垩世陆续进入被动大陆边缘发育期。非洲大陆内部，中生代最重要的事情是形成了两个裂谷体系，西非裂谷系和东非裂谷系，始自晚侏罗世、主体发育在白垩世。西非裂谷系由贝努埃槽、乍得盆地和锡尔特盆地组成。中非裂谷系沿中非剪切带及两侧分布，包括多巴、多赛奥、萨拉迈特、邦戈尔、穆格莱德、麦鲁特、安扎等盆地。
西非裂谷系可能是早期南大西洋裂谷向北的延伸和锡尔特裂谷向南的延伸，表现为南北两段夭折裂谷的联合，也可能受到中非剪切带走滑的影响。关于中央剪切带，可能是一条陆内转换断层，当然不排除其内部发育的与走滑有关的盆地。中非裂谷系东南端的苏丹裂谷、拉穆盆地和安扎盆地，裂谷作用也有从南北向中心聚拢的特点。
新生代，非洲东北部阿法尔地幔柱的活动，引起非洲-阿拉伯板块的裂谷作用，形成红海-亚丁湾-东非裂谷系，红海裂谷、苏伊士裂谷和东非裂谷开始形成。在板块构造中，东非裂谷系为板块构造的胚胎期，而红海则是幼年期。东非裂谷系也是全球陆上最大的断裂带，裂谷系南起赞比西河口一带，向北经希雷河谷至马拉维湖（尼亚萨湖），之后分为东西两支。红海-亚丁湾-东非裂谷系向北可延伸到死海，也称为“非洲－阿拉伯裂谷系”，其形成将非洲与阿拉伯板块分开。
三、非洲裂谷盆地的构造特征
非洲的古生代裂谷体系发育不完善，盆地中尚未有重要的油气发现，因此下面主要对中、新生代裂谷盆地的构造特征进行讨论。非洲的中、新生代裂谷盆地是侏罗－白垩纪以来在非洲内陆形成的断陷盆地群，按地域分布可进一步划分为西非裂谷系、中非裂谷和东非裂谷。它们是在冈瓦纳大陆解体及大洋扩张的背景下形成的内陆断陷盆地。西非和中非裂谷主要发育时期为白垩纪－始新世，东非裂谷系则形成于渐新世-中新世。
非洲中生代裂谷盆地表现出裂陷-构造反转-坳陷的发展过程。裂陷过程以正断层、地堑、地垒为特征，但各裂谷系延续时间不同，西非和东非裂谷系的裂谷延续时间较长，从白垩纪一直延续到老第三纪（古近纪），个别裂谷如锡尔特盆地从晚侏罗世到老第三纪。中非裂谷带上的裂谷盆地裂陷时间延续较短，为白垩纪。晚白垩世晚期，各裂谷盆地明显表现出构造反转，尤其是中非剪切带上的盆地，在反转作用下，中非剪切带有的地段发生压扭作用，形成正花状构造，有的地段发生张扭，形成负花状构造。该期挤压反转作用在西非裂谷带和远离中非剪切带的盆地中如穆格莱德盆地也有表现，有轻微褶皱。
非洲新生代裂谷盆地主要是东非裂谷和苏伊士盆地，都是红海-亚丁湾-东非裂谷系的组成部分。东非裂谷系现正进行着裂谷作用，盆地结构为地堑、半地堑和地垒构造。苏伊士盆地裂谷作用已经结束，盆地进入萎缩发育阶段，盆地构造为地堑和多米诺式半地堑。频繁的构造变换也是新生代裂谷盆地的构造特征之一，调节不同地段不同的构造样式，如苏伊士盆地，自北而南，为地堑、西倾断层控制的多米诺般地堑和东倾断层控制的多米诺半地堑。
四、非洲裂谷盆地的地层与沉积特征
1.西非裂谷系
西非裂谷系包括贝努埃槽、乍得盆地和锡尔特盆地。
（1）贝努埃槽
贝努埃槽是一个白垩系裂谷盆地，横跨尼日利亚，从尼日尔三角洲开始延伸，向北穿过贡戈拉裂谷与乍得盆地相连，由约拉裂谷形成的分支进入北喀麦隆。贝努埃槽的其它分支包括位于尼日利亚东南部和喀麦隆西南部的马姆费裂谷和位于尼日利亚中部的努佩盆地。贝努埃槽的岩性、岩浆作用和变形作用是大西洋，特别是南大西洋白垩纪板块构造运动的响应(Benkhelil，；Popoff，)。沉积岩厚度超过6km。在早白垩世开始阶段，贝努埃槽形成了一系列独立的沉积中心或者子盆地，大部分是冲积扇、辫状河和湖相沉积。中阿尔布期，初始海侵从几内亚湾进入贝努埃槽，形成一个陆表海，其底部从赛诺曼期到康尼亚克期都处于缺氧环境(Petters等，)，富集富有机质的厚层泥岩，某些地区沉积碳酸盐质浊积岩(Oti，)。晚赛诺曼期－康尼亚克期，贝努埃槽发生来自几内亚湾的最大海侵，影响到乍得盆地，约拉和马姆费裂谷。浅水碳酸盐岩普遍存在于晚赛诺曼期－康尼亚克期的深灰色泥页岩中，贝努埃槽的中部和南部发育三角洲砂岩(Amajor，；Nwajide，)。强烈的挤压褶皱作用发生在三冬期－早坎潘期，西南强北东弱。裂谷及沉积初期，贝努埃谷发育碱性岩浆岩。变形后，沉降中心向南迁移。晚坎潘期－马斯特里赫特期，阿南布拉次盆地聚集三角洲煤层，而在其南部，晚坎潘期新的海侵期间，浅海相碳质页岩(恩波罗页岩)在原始缺氧条件下沉积。努佩盆地西部也有三角洲沉积，但以河流沉积为主，没有像阿南布拉盆地中的煤沼泽。该海侵期间的条件有利于鲕粒富铁矿石的形成(Adeleye,)。由于缺少露头资料，喀麦隆共和国内的裂谷盆地知之甚少，贝努埃槽在该国北部和西南部都有表现。喀麦隆北部的小盆地含有与贝努埃槽北部相似的非海相阿普特阶到阿尔布阶地层。玄武岩脉、岩床和岩流以及辉绿岩，也在这些盆地发育(Maurinetal.，)。马姆费裂谷开始于尼日利亚东南部，并延伸到喀麦隆，充填物大部分是下白垩统4km厚的河成砂岩(马姆费组)。赛诺曼阶—土仑阶边缘海相页岩在贝努埃槽入口处的层序顶部得以保存。
（2）乍得盆地
乍得盆地（东尼日尔盆地）包括一组位于乍得中西部和尼日尔东南部的北西—南东走向的埋藏裂谷(Louis，；Avbovbo等，；Peterson，；Petters，)，这些裂谷形成于中非剪切带的北部，层序最厚达4km，开始于二叠－侏罗纪到早白垩世的河流、湖泊非海相地层，上覆赛诺曼阶—康尼亚克阶海相页岩和碳酸盐岩。上白垩统是一个含石膏、海绿石和富化石页岩的碎屑岩层，记录了一直到三冬期—坎潘期的海洋作用。第三纪非海相地层不整合覆盖在马斯特里赫特阶—古新统含鲕粒富铁矿的陆源砂岩上。
（3）锡尔特中生代裂谷
锡尔特盆地为西非裂谷系最东端的一个裂谷，开始于侏罗纪，但剧烈发育期在白垩纪和第三纪。下白垩统为陆相碎屑岩，上白垩统-下第三系为海相碎屑岩、灰岩和白云岩，上第三系为海相、陆相碎屑岩。
2．中非裂谷系
白垩纪以来，中非剪切带裂谷盆地沉积了最大7km厚的地层，由白垩系和第三系沉积物组成。中非裂谷系上的裂谷从沉积环境上看，分成两部分，西部包括邦戈尔、多巴及以西地区，阿尔布期-三冬期曾经历海侵作用，形成海相沉积；东部地区的苏丹裂谷盆地（穆格莱德、麦鲁特）则完全为陆相沉积，安扎盆地和拉穆盆地存在海相沉积。西部盆地沉积较薄，沉积层厚度最大不超过3km，由砂岩、泥岩组成，早期为陆相，中期为海相（晚阿尔布期-三冬期），后期又为陆相。东部沉积较厚，由河湖相砂泥岩组成。穆格莱德裂谷段的沉积和岩浆充填可达15km厚，麦卢特盆地超过7km，其它盆地厚度则小于5km。地层层序为白垩系和第三系。苏丹裂谷盆地可能存在m厚的裂谷前层序，由高度石化的石英砂屑岩组成，但年代不确定。该单元在穆格莱德盆地中覆盖在泛非基底上，与上覆的一层3－5km厚的第一同裂谷期地层纽康姆阶—巴雷姆阶（谢拉夫组）呈不整合接触。同裂谷期沉积由富含有机质的湖相和河流相—泛滥平原泥岩以及细砂岩组成，这些细砂岩与沿裂谷边界断层沉积的粗粒冲积扇和辫状河沉积呈指状交叉。阿普特阶—阿尔布阶层序（暗色，富含有机质泥岩，含细粒砂岩和粉砂岩夹层的页岩）代表了高度分层、次缺氧－缺氧湖泊环境的沉积。在这样的环境中，湖相三角洲砂岩和次湖相浊积岩在一个与现代东非湖泊极其相似的环境中沉积。晚赛诺曼期，苏丹裂谷盆地西南部开始了第二次裂谷作用，终止于马斯特里赫特期。穆格莱德盆地由向上变粗的洪积平原、浅水湖、辫状河和冲积扇碎屑层序充填。第三次，即最后一次裂谷作用开始于晚始新世，在此期间，盆地由湖泊和洪积平原碎屑充填。在苏丹裂谷盆地东部和中部，晚侏罗世—早白垩世期间，穿越非洲角的海侵使其沉积了富含化石和海绿石的泥岩和粉砂岩序列，在喀土穆盆地，该层序之下是粗粒碎屑和喷出玄武岩。迅速沉降的喀土穆盆地在早白垩世—晚白垩世期间，依次沉积充填了洪积平原沉积、湖相沉积和冲积扇沉积。该序列之上不整合覆盖着马斯特里赫特阶的干盐湖相碳酸盐岩沉积，再上面是冲积扇沉积，葛泽拉组的第四纪河相沉积位于最顶部，与下覆地层呈不整合接触。
3．东非新生代裂谷系
东非以前寒武系结晶岩组成的广阔的隆升高原为特征，其上大部分被新生代火山岩和由河相、湖相沉积物及火山物质充填的裂谷盆地所覆盖。埃塞俄比亚高原的中央裂谷部分覆盖厚达2,m的新生代玄武质熔岩和其他火山熔岩以及凝灰岩。埃塞俄比亚裂谷基底下面的大部分地区多为平坦低洼的中生代海相沉积，上覆新生代陆相地层。由于裂谷位于非洲东部地壳持续活化区，裂谷的某些部分是叠加在早期裂谷，如卡鲁裂谷之上的。作为新生代裂谷组成部分的苏伊士盆地前裂谷期地层与埃及北部地区相同，平均厚度为1～1m，由古生界和下白垩统砂岩及上白垩统－始新统碳酸盐岩组成。裂谷期中新统平均厚度为m(构造低处可达m)，其中包括两个主要岩性单元，下部主要为海相碎屑岩，上部主要为蒸发岩，蒸发岩主要分布在裂谷中部和南部，在裂谷其他地区则为海相砂岩和页岩。
摘自《非洲含油气盆地》
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