北非地區構造演化與含油氣盆地形成*

呂雪雁 曹 喆 劉靜靜 楊光慶 張忠民

中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院，北京 102206

2022年中國石油和天然氣對外依存度分別在70%和40%以上，能源安全已成為關乎中國經濟社會發展的全局性、戰略性問題。全球能源版圖深刻變革帶來新的戰略機遇期，務實推進 “一帶一路”能源合作，可以為確保國家能源資源安全提供有力支撐。中國與北非國家的能源合作由來已久，北非各主要產油國已成為中國石油公司 “走出去”的重要目標區。

北非位于非洲板塊的北緣，重要產油國包括阿爾及利亞、利比亞、突尼斯和埃及等，發育蒂米蒙、韋德邁阿、古達米斯—伊利茲、蘇爾特、北埃及與西沙漠等重要含油氣盆地。目前北非地區已探明油氣資源為1776億桶油當量，占全球總量的5.8%；待發現資源263億桶油當量，占全球總量的1.6% （Schenketal.，2013）。受 “阿拉伯之春”事件影響，在長達10余年的時間里，中國石油公司對于北非石油地質條件研究相對較少，制約了對這一地區油氣資源潛力的認識。

受限于國際石油公司資料保密等現實情況，目前國內對于北非地區含油氣盆地研究的公開發表資料相對較少，但已有成果依然為當前北非地區含油氣盆地資源潛力分析提供了較好的借鑒。田納新等（2008）開展了利比亞錫爾特盆地油氣地質特征及有利區帶預測；胡孝林等 （2013）、趙紅巖等（2013）分析了阿爾及利亞疊合盆地油氣成藏特征及主控因素；于水等 （2017）對三疊盆地進行了中生界—古生界成藏組合研究，指出了三疊盆地有利區帶；趙國君等 （2018）開展了利比亞古達米斯盆地含油氣系統研究；黃雷等 （2022）對北非地區中生代盆地區域沉積中心發育機制提出新認識，并總結了油氣差異富集效應。

國外關于北非地區構造演化和含油氣盆地地質條件已有較多研究。在區域構造演化方面，Guiraud等 （2001，2005）總結了顯生宙以來非洲和阿拉伯板塊的地球動力學演化過程，闡述了中北非區域構造演化歷史，指出北非地區構造演化經歷了長期靜止—沉降—裂谷的交替，中間發生多次擠壓事件；Badalini等 （2002）指出泛非運動、海西運動、阿爾卑斯運動和中生界伸展階段是影響北非地區含油氣盆地形成的關鍵構造事件；Bumby和Guiraud（2005）探討了岡瓦納大陸裂解與非洲大陸裂谷盆地群形成過程以及巖漿活動之間的關聯，并探討了板塊漂移導致的古緯度變化對岡瓦納大陸古冰川演化的控制作用；Craig等 （2008）指出北非地區從前寒武到古生代經歷多階段構造演化，形成一個前寒武—古生代盆地之間相互聯系、相互疊置且由長期存在的穩定古隆起分割的復雜構造體系；Frizon de Lamotte等 （2011）指出特提斯洋南緣演化與東地中海盆地和錫爾特盆地的形成息息相關。

區域油氣地質條件方面，Luning（2000）和Luning等 （2015）綜合運用利比亞、突尼斯、阿爾及利亞和摩洛哥等國家的300余口探井，針對下志留統和上泥盆統2套區域性頁巖開展研究工作，指出志留系頁巖側向分布不連續，分布和厚度受控于晚奧陶世冰川作用控制下的早志留世古地貌；上泥盆統區域性頁巖則主要受控于海平面升降影響下的缺氧帶分布范圍；Boote等 （1998）對北非古生界含油氣系統進行了詳細論述，明確北非西部三疊系河流相砂巖、寒武系—奧陶系和下泥盆統F6砂巖是北非西部古生界含油氣系統的主要儲集層，并根據源蓋組合對古生界含油氣系統進行了分類，指出海西和奧地利等構造運動對油氣藏分布具有一定的改造作用。

盆地和油藏尺度上的相關研究則更為聚焦，僅以古達米斯盆地為例，Galeazzi等 （2010）刻畫了伊利茲—古達米斯盆地的含油氣系統；Saadi等（2011）利用遙感數據針對古達米斯盆地開展了盆地結構和構造演化史研究；Galushkin等 （2014）開展了古達米斯盆地的埋藏史和熱演化歷史研究；Fr?hlich等 （2010）開展了古達米斯盆地下石炭統MARAR 儲集層的成巖演化研究；Carruba等（2014）通過分析遙感數據、二維地震和測井數據重建了古達米斯盆地南部的構造演化歷史；Mahmoudi等 （2017）開展了古達米斯盆地志留系Acacus儲集層的油源對比工作，指出志留系熱頁巖是Acacus儲集層的供烴來源；Jabir等 （2021）分析了古達米斯和杰法拉盆地26口井的測井和巖心分析數據進行了該地區古生界儲集層的沉積學分析，指出古生界存在9套主要儲集層；Di Giulio等（2021）通過古達米斯盆地古生界和古近系砂巖的流體包裹體分析和低溫熱年代學分析，指出熱事件可能對古達米斯含油氣系統具有重要影響。

客觀來講，目前很多學者從各自關注的角度，針對北非地區區域構造演化和油氣地質條件，分別作了大量有價值的研究，但并未明確區域地質演化與含油氣盆地形成以及油氣成藏要素之間的內在關聯。海外油氣戰略選區工作往往需要面對領域廣闊且勘探程度不同的多個盆地，首先要厘清區域地質演化、含油氣盆地形成和生儲蓋分布之間的關系。明確區域演化、沉積建造和石油地質條件的內在關聯和對應關系，對于開展海外油氣戰略選區工作意義重大。結合區域構造演化分析，明確盆地成因和演化階段對于沉積充填的控制作用，并系統闡述北非地區含油氣盆地形成過程和生、儲、蓋發育規律之間的對應關系，以期為北非地區戰略選區和潛力評價提供借鑒。

1 北非地區的現今構造格局

北非西部為阿特拉斯山褶皺帶，東部為努比亞地盾，南部為西非克拉通—霍加爾地盾，中部為廣大的撒哈拉地臺。北非含油氣盆地主要分布在撒哈拉地臺，自西向東發育NW 向、近N-S向的15個盆地和14個隆起，例如里甘盆地、歐加塔隆起、阿澤隆起、蒂米蒙盆地、阿赫奈特盆地、艾杰里恩隆起、韋德邁阿盆地、穆維迪爾盆地、阿姆吉德隆起、伊利茲盆地、提赫姆布卡隆起、莫祖克盆地、提貝斯提—賈巴扎勒曼隆起、庫夫拉盆地、烏韋納德隆起、上埃及盆地等（圖1）。

圖1 北非地區含油氣盆地分布及構造單元劃分圖 （據Craig et al.，2008；有修改）Fig.1 Location of petroliferous basins and division of tectonic units in North A frica（modified from Craig et al.，2008）

2 北非地區區域構造演化過程

北非地區現今構造格局的形成與板塊構造演化息息相關。前人從不同角度將北非地區構造演化劃分為多個階段 （Booteetal.，1998；Badalinietal.；2002；Guiraudetal.，2005；Craigetal.，2008）。作者從盆地形成機制、盆地形成動力學、盆地類型和沉積充填角度，劃分為晚元古代—早寒武世、寒武紀—早石炭世、晚二疊世—早白堊世、晚白堊世—現今5個演化階段。

2.1 晚元古代—早寒武世基底拼合和裂谷發育階段

北非基底形成于700Ma前的泛非造山運動，由西非克拉通、東撒哈拉克拉通和無數島弧發生持續的斜向碰撞、拼接而成 （Craigetal.，2008），包括泛撒哈拉構造帶和東非造山帶。泛撒哈拉構造帶位于西非古老克拉通東緣，代表西非克拉通與東撒哈拉克拉通的拼接縫合線，從霍加爾地盾向北、西北方向延伸到阿特拉斯山，發育南北向、北西向陡傾深大斷裂系統（圖1；圖2；圖3；圖4）。東非造山帶位于努比亞地盾及周邊地區，由數個島弧、地塊在泛非造山運動晚期碰撞拼接形成 （Al-Husseini，2000；Craigetal.，2008）。不同克拉通核和島弧之間形成的碰撞拼接帶構成了北非地區的板塊內薄弱地帶，在隨后多期大地構造事件中經歷不同程度活化，控制北非地區的盆地類型和構造沉積演化。

圖2 北非地區北部區域地質剖面圖（據 Regan et al.，1986；Craig et al.，2008 修編；剖面位置見圖1中AA`、BB`）Fig.2 Geological section map of the northern part of North Africa（modified from Regan et al.,1986；Craig et al.,2008；section location was shown by AA`、BB`in Fig.1）

圖3 北非地區`）Fig.3 Geological section map of the `in Fig.1）

圖4 北非地區北西—南東向地質剖面圖 （據Craig et al.，2008修編；剖面位置見圖1中DD′）Fig.4 Geological section map of North Africa in northwest-southeast direction（modified from Craig et al.，2008；section location was shown by DD′in Fig.1）

板塊規模碰撞、擠壓、造山作用之后通常緊跟著發生應力松弛。泛非造山作用之后，晚元古代（始寒武世）—早寒武世（650～525Ma），北非地區發生NW 向剪切和大型伸展運動（Craig，2009），在北非西部泛非造山帶伸展破裂形成半地塹，安迪—阿特拉斯裂谷盆地、霍加爾裂谷系，包括里甘裂谷、阿赫奈特裂谷、穆維迪爾裂谷等；東部努比亞地盾和阿拉伯板塊發生納吉德斷裂伸展形成NE向裂谷盆地，例如阿曼盆地（Al-Husseini，2000）。這是北非—中東地區比較早的一次裂谷盆地形成期。

2.2 寒武紀—早石炭世克拉通內拗陷發育階段

泛非造山作用之后，聯合古陸裂離成岡瓦納板塊、勞倫板塊、波羅的板塊和西伯利亞板塊，岡瓦納板塊和勞倫板塊之間為亞匹特洋，岡瓦納板塊和波羅的板塊之間為通古斯特洋 （Guiraud and Bosworh，1999；Guiraudetal.，2005）。北非地區位于岡瓦納板塊北緣，在古生代大部分時間里以低角度傾斜的寬緩陸架面向不同的古大洋。寒武紀中晚期，阿瓦隆地體從岡瓦納大陸裂離，北非地區面向瑞克洋；中志留世，匈奴地體從岡瓦納大陸裂離，北非地區面向古特提斯洋 （Dalziel，1997）。古生代古大洋 （瑞克洋和古特提斯洋）發育期間，北非地區穩定沉降，大部分地區作為統一克拉通邊緣坳陷存在，形成側向連續性好的被動陸緣沉積。寒武紀—中志留世，差異沉降作用在北非地區形成低幅度隆起和坳陷，這些隆起沒有分割盆地，對沉積相變化控制比較弱，只引起地層厚度的微弱變化。晚志留世，亞匹特洋關閉在北非地區導致先前存在的大型構造單元發生活化，盆地內和盆地間隆起構造幅度得到加強，控制了晚志留世和早泥盆世的沉積充填，尤其是提赫姆布卡隆起、加爾加夫隆起對晚志留世和泥盆系砂巖的沉積相分布起了重要影響（Eschardetal.，2010）。晚泥盆世北非大部分地區普遍發育穩定的臺地沉積，直到石炭紀。

2.3 晚石炭世—早二疊世海西造山階段

泥盆紀—中石炭世，瑞克洋最終關閉；非洲板塊西北部與北美板塊東南部發生碰撞，形成海西造山帶 （Ruban，2007）。海西造山運動是對北非地區影響最大的一次構造運動，發生NW－SE向擠壓，結束古生界沉積作用，導致盆地格局發生根本性變化。

海西變形最終引起北非許多地區發生重大隆升和剝蝕，構造變形強度由西向東逐漸減弱。西部，泛撒哈拉構造帶為西部造山前陸典型的褶皺帶和逆沖變形帶，阿爾及利亞西部早古生代裂谷盆地發生反轉（Craigetal.，2008）。中部東撒哈拉臺地區，古隆起被進一步抬升分割盆地，例如加爾加夫隆起此時分割古達米斯盆地和莫祖克盆地，阿姆吉德隆起和哈西邁薩德隆起分割伊利茲盆地、古達米斯盆地和韋德邁阿盆地（圖4；圖5）。晚石炭世—早二疊世隆升導致提貝斯提—賈巴扎勒曼隆起、庫夫拉盆地被抬升。海西變形期也在盆地內形成重要的含油氣構造帶，例如莫祖克盆地巨型 “大象”油田構造的形成起因于海西扭壓作用（Belaidetal.，2010）。

圖5 古達米斯盆地南北向地質剖面 （據Galeazzi et al.，2010修編；剖面位置見圖1中EE′）Fig.5 Geological section of Ghadames Basin in north-south direction（modified from Galeazzi et al.，2010；section location was shown by EE′in Fig.1）

2.4 晚二疊世—早白堊世裂谷盆地發育階段

晚二疊世以來，伴隨著岡瓦納大陸裂解、大西洋和新特提斯洋形成，北非地區進入伸展階段，發育2期裂谷 （Bumby and Guiraud，2005）。

第1期裂谷，形成于晚二疊世—三疊紀，與新特提斯洋打開有關的裂谷作用 （新特提斯洋裂谷作用）占主導地位 （Guiraud，1998），在摩洛哥形成阿特拉斯裂谷盆地、在阿爾及利亞和利比亞西部形成三疊盆地 （即古達米斯盆地和韋德邁阿盆地的上部受到新特提斯洋打開影響形成的構造旋回），在利比亞蘇爾特盆地東北部形成陸內初始裂谷（圖6）。此期裂谷作用持續到早侏羅世，形成古地中海被動大陸邊緣。

圖6 蘇爾特盆地東西向地質剖面 （據Abadi et al.，2008；Khaled et al.，2014修編；剖面位置見圖1中FF′）Fig.6 Geological section of the Sirte Basin in a east-west direction（modified from Abadi et al.，2008；Khaled et al.，2014；section location was shown by FF′in Fig.1）

第2期裂谷，形成于晚侏羅世—早白堊世，與岡瓦納大陸裂解有關，是北非地區中生代裂谷盆地發育的另一個重要階段。沿著古地中海被動大陸邊緣繼續發生裂谷作用，形成系列半地塹 （Guiraudetal.，2001）。

2.5 晚白堊世—現今阿爾卑斯造山階段

大約在84Ma，非洲—阿拉伯板塊沿著逆時針發生強烈旋轉，導致其與歐亞板塊開始發生碰撞，沿著非洲板塊西北邊緣，阿爾卑斯構造帶開始形成；中部，蘇爾特盆地內部發生局部隆升；東北邊緣從塞倫納卡到帕米爾德發生敘利亞弧的褶皺作用，大多數E-W 向到ENE-WSW 向盆地反轉或褶皺 （Guiraud，1998）。北非西部在巴列姆—阿普第期發生區域擠壓事件，稱為奧地利造山運動（Maurin and Guiraud，1993）。奧地利造山運動在北非部分地區的影響比傳統意義上的阿爾卑斯造山運動大，導致早白堊世裂谷系統發生反轉，南北走向的泛非期斷層重新活化 （Badalinietal.，2002）。

晚古新世以來，受中大西洋、南大西洋和北大西洋拉開速度和方向改變的影響，北非特提斯邊緣以走滑擠壓應力場為主 （Guiraud，1998），沿著板塊邊緣發育阿爾卑斯構造帶形成前陸盆地，例如摩洛哥境內的哈爾博—里夫周緣前陸盆地；在佩拉杰陸架上和蘇爾特灣內部發育E-W 向右旋斷裂帶和相關的拉分盆地，例如潘泰萊里亞地塹、馬耳他地塹 （Guiraudetal.，2005）。板塊內受地幔羽影響，漸新世—中中新世發育紅?！獊喍场獤|非裂谷系（Guiraudetal.，2001），東北部努比亞地盾隆升形成大型物源，為北部大型尼羅河三角洲坳陷盆地的發育提供充分條件 （Dolsonetal.，2001）。

3 北非地區的含油氣盆地類型和發育特點

從構造地層演化角度，北非地區發育岡瓦納和特提斯2大超級旋回 （Booteetal.，1998），作者從板塊動力學、成盆機制等角度，綜合北非地區區域構造演化 （Dixonetal.，2010）、關鍵構造事件（Badalinietal.，2002）、盆地類型及沉積充填特征（Guiraudetal.，2005），認為北非地區發育2期大裂谷—拗陷—前陸盆地演化旋回，對應形成岡瓦納和特提斯2大超級旋回。第1個盆地演化旋回稱為岡瓦納期成盆旋回，發生在古生代，開始于始寒武世—早寒武世裂谷，經歷中晚寒武世—早石炭世拗陷，晚石炭—早二疊世海西造山期發育前陸盆地。第2個盆地發育旋回稱為特提斯期成盆旋回，發生在晚古生代—新生代，開始于晚二疊世—早白堊世裂谷，經歷晚白堊世—現今的拗陷和前陸盆地階段。

受區域構造演化差異的影響，北非東部和西部2個構造旋回發育程度有所不同。西部霍加爾地盾周邊盆地岡瓦納期旋回發育占主導，特提斯期旋回或者不發育，或者疊加其上，形成克拉通拗陷疊加盆地，例如蒂米蒙、韋德邁阿、伊利茲、古達米斯、莫祖克盆地等。從蘇爾特盆地往東，特提斯旋回發育占主導，形成中新生代裂谷盆地和被動陸緣盆地。裂谷盆地以佩拉杰盆地、蘇爾特盆地、埃及西沙漠盆地、蘇伊士灣盆地等為代表，被動陸緣盆地以尼羅河三角洲被動陸緣坳陷為代表。

3.1 克拉通拗陷疊加盆地

北非地區阿爾及利亞和利比亞西部的含油氣盆地類型主要為克拉通拗陷疊加盆地，例如蒂米蒙、里甘、古達米斯、伊利茲和韋德邁阿等盆地。此類盆地的結構特點是發育古生界和中新生界2大構造層序。古生界構造層發育在瑞克洋和古特提斯洋被動陸緣背景下，經歷海西造山作用改造，沉積厚度具有自西部摩洛哥梅塞塔褶皺帶向東到努比亞地盾變薄的特點（圖2，圖3；Reganetal.，1986；Craigetal.，2008）。中新生界構造層發育在岡瓦納大陸裂解、裂谷和新特提斯洋被動陸緣背景，經歷阿爾卑斯造山作用改造，厚度變化趨勢呈現由地中海盆地向南部古老地盾減薄的特點。

始寒武世—早石炭世，北非地區位于岡瓦納超級大陸北緣，圍繞古老的西非克拉通和泛非構造帶發育面向原特提斯洋的寬緩陸架，盆地間隆起幅度低，沒有分割盆地，對沉積地層厚度產生微弱變化（Craigetal.，2008）。此時的沉積沉降中心位于西北非，沉積環境為陸表海，沉積相主要受海平面變化控制（圖7）。奧陶紀發生的塔康運動和志留紀發生的加里東運動，在北非地區形成區域不整合面，但是沒有引起大規模的隆升和地層剝蝕。晚古生代，岡瓦納大陸和勞亞大陸碰撞形成泛大陸，導致非洲板塊內部強烈擠壓和構造活化 （海西造山運動）。海西造山運動導致盆地間隆起被進一步抬升，盆地分割明顯，同時古隆起的向北傾伏端構造軸向由N-S向改為N-E向（圖1）。

海西造山作用之后，非洲北部進入中新生代裂谷盆地發育階段，沉積沉降中心由西北非向東北非遷移，南部西非克拉通和霍加爾地盾繼續隆升。中新生界構造層疊加在古生界構造層之上，分布范圍小于下伏古生界構造層，地層厚度具有往北增大的趨勢。

3.2 中新生代裂谷盆地

非洲板塊東北部在古生代的大部分時間里屬于古隆起，古生界沉積薄，部分地區可能長期遭受剝蝕 （Craigetal.，2008）。晚二疊世以來，受特提斯洋打開、閉合以及西岡瓦納大陸裂解影響，北非地區進入特提斯期成盆旋回，東北非地區發生多期裂谷作用，形成佩拉杰盆地、蘇爾特盆地、埃及西沙漠盆地和蘇伊士灣盆地等中新生代裂谷盆地（圖2；圖6）。盆地沉積充填結構以中新生界構造層為主，與西部克拉通拗陷疊加盆地的中新生界構造層相比厚度更大。

北非地區早期裂谷發生在中晚三疊世—侏羅紀，與新特提斯洋打開有關，例如佩拉杰盆地早期裂谷和埃及西沙漠早期裂谷，裂谷中沉積陸相—海相碎屑巖、碳酸鹽巖以及蒸發巖。晚白堊世裂谷作用發生在阿爾比—桑冬期形成蘇爾特盆地，沉積厚層海相頁巖和碳酸鹽巖。蘇伊士灣盆地形成于漸新世—中中新世裂谷作用 （Alsharhan，2003），沉積海相泥頁巖、砂巖和蒸發巖。晚白堊世裂谷和漸新世裂谷作用與新特提斯洋閉合、非洲—阿拉伯板塊與歐亞板塊碰撞引起側向走滑作用有關。

3.3 被動陸緣盆地

尼羅河三角洲盆地位于非洲東北部，東地中海尼羅河入?？?，包括陸上和海上延伸部分，是發育在中生代裂谷之上的大型新生代拗陷盆地。盆地基底為伸展型陸殼，埋深通?？蛇_9～10 km （Frizon de Lamotteetal.，2011），沉積了從中生代開始到第四紀的地層（圖8）。盆地演化經歷中新生代裂谷作用和晚中新世以來的持續沉降。白堊系—始新統為海陸過渡相的海相碎屑巖、碳酸鹽巖或混合沉積。漸新世以來盆地開始發育三角洲沉積，沉積物來自古尼羅河。晚中新世以來，尼羅河三角洲盆地繼續發生沉降，發育生長斷層，大量沉積物進入海盆，并一直持續到現今。

圖8 尼羅河三角洲盆地南北向地質剖面圖 （據Gao et al.，2019修編，剖面位置見圖1中GG′）Fig.8 Geological profile of the Nile Delta Basin in a north-south direction（modified from Gao et al.，2019；section location was shown by GG′in Fig.1）

比較北非地區東部及西部盆地類型和沉積充填特征可以發現，蘇爾特盆地及其以東盆地類型為裂谷型和拗陷型，沉積充填以中新生界為主；蘇爾特盆地以西，盆地類型為拗陷疊加盆地，古生界和中生界都發育，新生界沉積??；西非克拉通—霍加爾地盾北緣盆地主要發育古生界，中新生代以來持續隆升，只在局部地方保留中新生代地層。北非地區現今盆地類型和沉積充填特點，受控于古生代瑞克洋、古特提斯洋和中新生代新特提斯洋演化的差異性。

4 北非含油氣盆地源、儲、蓋發育規律

4.1 北非地區烴源巖分布

北非地區發育古生界、中新生界2大套烴源巖（圖9）。古生界志留系和泥盆系烴源巖形成于被動陸緣和海侵背景，中新生界烴源巖形成于裂谷盆地發育期?？傮w上北非地區烴源巖具有從西到東時代變新的特點。古生界烴源巖主要分布在西部克拉通拗陷疊加盆地，其中，下志留統富含筆石頁巖是古生界—三疊系油氣藏的主力烴源巖，根據IHS數據統計結果，整個北非地區43%的已發現油氣儲量來自這套烴源巖。中生界烴源巖主要分布在東部中生代裂谷盆地，其中蘇爾特盆地已發現油氣資源的76%來自于上白堊統海相頁巖，占整個北非已發現油氣儲量的20%（圖10）。古近系和新近系烴源巖主要分布在北東部的蘇爾特、佩拉杰和尼羅河三角洲等盆地。

圖9 北非地區含油氣盆地演化階段及源儲蓋層縱向分布特征 （據Macgregor et al.，1998；有較大改動）Fig.9 Evolution stages and vertical and horizontal distribution characteristics of source，reservoir，and cap rocks in petroliferous basins in North Africa（modified from Macgregor et al.，1998）

圖10 北非地區不同時代烴源巖貢獻油氣儲量（數據源自IHS數據庫，2021）Fig.10 Oil and gas reserves contributed by different source rocks in North Africa（data from IHS，2021）

4.1.1 下志留統烴源巖

北非地區志留系烴源巖廣泛分布在西部拗陷盆地，包括里甘盆地、蒂米蒙盆地、阿赫奈特盆地、韋德邁阿盆地、古達米斯盆地、伊利茲盆地和莫祖克盆地，是北非地區最重要的烴源巖。根據IHS數據庫2021年數據統計結果，志留系烴源巖為北非古生界—三疊系油氣藏提供了40%以上的油氣資源量。志留系烴源巖有機質豐富層段通常位于志留系頁巖底部，厚度十幾米至70m，有機質含量一般在2%～17%之間，Ⅰ型或Ⅰ型與Ⅱ型干酪根，因為GR值普遍大于200 API，通常被稱為熱頁巖（Luning，2000）。烴源巖的形成與氣候變化、海平面升降密切相關。早志留世，隨著氣候變暖，冰川融化，海水從西北部侵入北非地區寬緩陸架上，在奧陶紀末不整合面之上的地形洼地中形成局部缺氧環境，沉積富有機質和筆石的海相頁巖。志留系烴源巖分布廣泛，厚度較大，底部有機質最豐富。這一高有機質層段具高GR值，通常被稱為熱頁巖。熱頁巖層段的分布可能受冰蝕谷、古水深及溫暖洋流等復雜因素的控制。

4.1.2 上泥盆統烴源巖

上泥盆統弗拉斯階熱頁巖主要分布在古達米斯盆地、伊利茲盆地、阿赫奈特盆地和里甘盆地等，具有與志留系熱頁巖類似的高伽馬值、高有機質含量特點，是北非地區古生界第2重要的烴源巖，為北非古生界—三疊系油氣藏提供了約10%的油氣資源量 （Luningetal.，2015）。上泥盆統弗拉斯階熱頁巖整體分布特點與下志留統熱頁巖一致，但是厚度變化更大，在古達米斯盆地厚度為25～100m，在伊利茲盆地厚度為25～220m。烴源巖有機質類型為Ⅰ型、Ⅱ型富油型干酪根，TOC含量在古達米斯盆地較高，一般在8%～14% 以上，伊利茲盆地為2%～6%。弗拉斯階熱頁巖是中泥盆世構造運動之后，大規模海侵背景下局部缺氧環境中的沉積物，在海西運動抬升比較強烈以及構造反轉區遭受剝蝕，分布范圍比較局限。

4.1.3 上白堊統烴源巖

晚白堊世也是北非地區烴源巖發育的重要時期。根據IHS數據庫2021年數據統計結果，北非地區已探明可采儲量的27%來自上白堊統烴源巖。晚白堊世，非洲板塊北邊新特提斯洋關閉，西部大西洋打開，非洲板塊相對歐亞板塊發生位移，形成扭張背景下的多個裂谷（Bumby and Guiraud，2005），控制發育阿爾比階—賽諾曼階、土倫階—桑冬階、馬斯特里赫特階多套烴源巖，其中油氣產量貢獻最大的為蘇爾特盆地土倫—康潘階Rakb群海相泥頁巖，TOC含量為7%～12%，有機質類型Ⅱ型為主（Hallett and El Ghoul，1996）?？傮w上，不同盆地上白堊統烴源巖厚度變化大，最厚可達到50m。

4.1.4 漸新統—上新統烴源巖

北非地區新生代發育多個穩定沉降中心，控制形成古新統、始新統、漸新統、中新統、上新統多套烴源巖，主要位于北非東部的佩拉杰、蘇爾特以及尼羅河三角洲等盆地。目前已經鉆遇的包括蘇爾特盆地的古新統頁巖 （Bradyetal.，1980），佩拉杰盆地和蘇爾特盆地的始新統頁巖 （Bezan and Malak，1996）、尼羅河三角洲盆地的漸新統、中新統和上新統多套頁巖 （Halimetal.1996）。這些新生代頁巖大多受控于海平面的升降，發育于穩定沉降的拗陷構造背景。

4.2 北非地區儲集層分布

北非地區儲集層時代從前寒武紀基底—第四系都有分布，根據IHS數據庫數據統計結果，中新生界油氣藏探明油氣儲量是古生界油氣藏的2倍（圖11）。古生界油氣藏主要分布在寒武系 （包括前寒武結晶基底）、奧陶系、泥盆系和志留系。中新生界油氣藏主要分布在三疊系、白堊系、古近系和新近系。不同時代油氣藏在盆地中的分布具有明顯的規律性。古生界油氣藏主要分布在北非西部克拉通拗陷疊加盆地，例如古達米斯盆地、伊利茲盆地、哈西邁薩德隆起、莫祖克盆地和蒂米蒙盆地。中生代油氣藏在克拉通拗陷疊加盆地和中生代裂谷盆地中都有分布，例如三疊系油氣藏主要分布在韋德邁阿盆地、提勒蓋穆特隆起和古達米斯盆地；白堊系油氣藏主要分布在蘇爾特盆地和埃及西沙漠盆地。新生界油氣藏分布在中新生代裂谷盆地和拗陷盆地，例如古近系油氣藏主要分布在佩拉杰盆地和蘇爾特盆地，新近系油氣藏主要分布在尼羅河三角洲盆地?？傮w上，北非地區油氣分布具有自西向東、自南向北油氣藏時代變新的特點，東北非的尼羅河三角洲油氣藏時代最新，集中分布中新統—上新統。

圖11 北非地區不同時代儲集層油氣儲量（數據源自IHS數據庫，2021）Fig.11 Oil and gas reserves in different reservoirs in North Africa（data from IHS，2021）

4.2.1 古生界儲集層

北非地區古生界儲集層主要包括寒武系、奧陶系、志留系和泥盆系砂巖（圖9），以海陸過渡相和淺海相為主，主要分布在西部克拉通拗陷疊加盆地和東部裂谷盆地的裂谷前層系（圖12）。

圖12 北非西部寒武系—奧陶系儲集層沉積相平面分布圖Fig.12 Sedimentary facies of the Cambrian-Ordovician reservoirs in North Africa

寒武系儲集層在西部克拉通拗陷疊加盆地和東部蘇爾特裂谷盆地、蘇伊士灣裂谷盆地的裂谷前層系中都獲得油氣發現，但是儲量主要分布在哈西邁薩德隆起、蘇爾特盆地和蘇伊士灣盆地，包括底部河流相砂巖和上部淺海相砂巖 （Zouzouetal.，2018），孔隙度一般在2%～12%之間，平均約8%；滲透率0～1000×10－3μm2（Bessa，2004）。優質儲集層發育與不整合面附近的風化剝蝕有關，基底古隆起以及海西不整合面附近是儲集層發育的有利位置 （Booteetal.，1998）。

奧陶系儲集層在西部克拉通拗陷疊加盆地和東部蘇爾特裂谷盆地、佩拉杰裂谷盆地的裂谷前層系中都獲得油氣發現，但是儲量主要分布在西部克拉通拗陷疊加盆地，例如哈西邁德盆地、伊利茲盆地和莫祖克盆地，包括奧陶系下部淺海相和上部冰河和冰海相砂巖 （Salaheddinetal.，2010）。物源區位于南部，沉積物通過NNW 至NNE方向的冰川河谷網狀溝道輸送到淺海盆地 （Salaheddinetal.，2010）。奧陶系儲集層的特點是砂巖厚度受古河道和古地形控制，在古河道系統的構造低部位，儲集層厚度增大，向河道兩側變薄或者尖滅，在地形高點上缺失。儲集層品質受碎屑泥質含量的控制，優質儲集層發育在冰蓋近端冰河、冰海沉積環境，巖性為粗粒砂巖，孔隙度和滲透率最大分別可達18%和1000×10－3μm2（Messaoudi and Khelif，1998）。

志留系儲集層在西部克拉通拗陷疊加盆地和東部北埃及裂谷盆地的裂谷前層系中都獲得油氣發現，但是儲量主要分布在伊利茲盆地和古達米斯盆地，包括伊利茲盆地F6砂巖下段的河流相砂巖和古達米斯盆地Acacus組下段的三角洲相砂巖，孔隙率通常大于20% （Alemetal.，1998）。

泥盆系儲集層在伊利茲盆地、古達米斯盆地和蒂米蒙盆地發現大量油氣，也是阿赫奈特盆地和里甘盆地的重要儲集層，包括河流相—海陸過渡相—淺海相砂巖，平均孔隙度為16%，最高可達30%，滲透率高達幾個達西。優質儲集層發育在河口灣，平均孔隙度在7%～16%之間，不整合面附近個別油氣藏儲集層發育裂縫，孔隙度和滲透率分別高達25%和7240×10－3μm2（Alemetal.，1998）。

4.2.2 中生界儲集層

北非地區中生界儲集層主要包括三疊系、侏羅系、白堊系（圖9）。三疊系和中下侏羅統儲集層巖性主要為砂巖，以河流相為主；上侏羅統和白堊系儲集層砂巖和碳酸鹽巖都有發育，沉積環境以淺海相和河流相為主。中生界儲集層在西部克拉通拗陷盆地和東部裂谷盆地均有發育。

三疊系儲集層主要分布在西部克拉通拗陷疊加盆地，包括堤勒赫姆特隆起、韋德邁阿盆地、哈西邁薩德隆起和古達米斯盆地（圖13），是北非地區最重要的油氣儲集層之一，巖性為河流相砂巖，平均孔隙度介于9%～12%之間，滲透率可超過100×10－3μm2（Ghalemetal.，1980）。由于三疊系是北非地區海西不整合面之上的首套沉積，因此地層分布具有填平補齊特點，厚度橫向變化大。物源來自周邊的古隆起，包括阿拉爾隆起、達哈爾隆起和納夫薩隆起以及加爾加夫隆起等。

圖13 北非三疊系砂巖儲集層平面分布圖Fig.13 Distribution of the Triassic sandstone reservoir in North Africa

侏羅系儲集層主要分布在東部裂谷盆地，是佩拉杰盆地、阿布—加拉迪盆地、北埃及盆地和蘇伊士灣盆地的重要儲集層；包括下侏羅統陸相砂巖、中侏羅統河流相—過渡相—淺海相砂巖以及中上侏羅統白云巖。砂巖儲集層孔滲性好，孔隙度在7%～15%之間，滲透率為 （100～600）×10－3μm2（Yehiaetal.，1998）。

白堊系儲集層主要分布在東部裂谷盆地，如蘇爾特盆地、北埃及盆地、阿布加拉迪盆地；巖性包括河流—過渡相—淺海砂巖、砂屑灰巖和生物礁灰巖等。砂巖儲集層孔隙度在7%～25%之間，平均17%；滲透率最高達1000×10－3μm2（Sghair and El Alam i，1996）；碳酸鹽巖儲集層孔隙度和滲透率分別高達25%和200×10－3μm2（El Ansari，1984）。

4.2.3 新生界儲集層

北非地區新生界儲集層包括古新統、始新統、漸新統、中新統和上新統，主要分布在東部裂谷盆地和三角洲盆地，具有自西向東儲集層時代逐漸變新的特點。古新統和始新統儲集層為碳酸鹽巖，漸新統、中新統和上新統儲集層為砂巖。

古新統儲集層主要分布在蘇爾特盆地。古新世受海平面變化控制，在盆地不同構造單元發育生物礁儲集層。高水位期，盆地西側壘塊及周邊發育淺海相生物礁儲集層，孔隙度和滲透率分別高達38%和900×10－3μm2（Sheibanietal.，1999）；低水位期，盆地東部地塹中發育小型珊瑚礁體，孔隙度高達35%，滲透率高達500×10－3μm2（Bradyetal.，1980）。

始新統儲集層主要分布在蘇爾特盆地和蘇伊士灣盆地。蘇爾特盆地始新統儲集層巖性為白云巖，形成于海退序列中的潮上環境，平均孔隙率為20%，最大值為30%；滲透率值最高達250×10－3μm2（Hallett and Clark-Lowes，2016）。蘇伊士灣盆地始新統儲集層為淺海相碳酸鹽巖，儲集層基質孔隙滲透性通常較差；受風化、淋濾作用改造，優質儲集層主要發育在中新統底部不整合面附近，孔隙度高達23%，滲透率高達1993×10－3μm2（Alsharhan，2003）。

漸新統儲集層主要分布蘇爾特盆地東部和尼羅河三角洲盆地。蘇爾特盆地漸新統砂巖儲集層形成于海侵背景下的淺海相，孔隙度介于15%～25%之間，滲透率可達1500×10－3μm2（Hallett and Clark-Lowes，2016）。尼羅河三角洲盆地漸新統砂巖儲集層形成于陸架斜坡溝道—濁積扇環境，平均孔隙度和滲透率分別為23%和216×10－3μm2（Dolsonetal.，2001）。

中新統儲集層主要分布在尼羅河三角洲盆地和蘇伊士灣盆地。尼羅河三角洲盆地中新統儲集層為古尼羅河三角洲沉積體系下的各種砂巖，平均孔隙度22%，滲透率高達2000×10－3μm2（El-Heinyetal.，1990；Halimetal.，1996）。蘇伊士灣盆地中新統儲集層為海相砂巖和碳酸鹽巖。砂巖最常見的是扇三角洲相，孔隙度介于13%～25%之間，滲透率為 （20～1500）×10－3μm2（Turco and Shehata，1994）。碳酸鹽巖儲集層為珊瑚礁相，形成于傾斜斷塊隆起上，最大孔隙度為20%，滲透率為 （80～260）×10－3μm2（Sultanetal.，1990）。

上新統儲集層主要分布在尼羅河三角洲盆地，少量分布在蘇伊士灣盆地和佩拉杰盆地，為淺海相、三角洲相砂巖，平均孔隙率為37.7%，平均滲透率為2384×10－3μm2（Cowanetal.，1998；Freeman and Gunter，1998；Alsharhan，2003）。

4.3 北非地區蓋層分布

北非地區發育志留系、三疊系—侏羅系、白堊系—古近系和新近系共4套區域蓋層和多套層內蓋層，區域蓋層發育具有從西向東時代依次變新的特點（圖9）。

第1套區域蓋層為志留系頁巖，廣泛分布在西部克拉通拗陷疊加盆地（圖14），主要封蓋寒武系、奧陶系和志留系油氣藏。第2套區域蓋層為上三疊統—下侏羅統蒸發巖和頁巖，廣泛分布在西部克拉通拗陷疊加盆地中，對三疊系底部砂巖和海西不整合面下的古生界油氣藏形成封蓋。志留系頁巖和上三疊統—下侏羅統蒸發巖—頁巖2套區域蓋層在西部克拉通拗陷疊加盆地垂向疊置，導致古生界生成的油氣很難運移到三疊系之上的儲集層中（圖9）。第3套區域蓋層為上白堊統—始新統海相頁巖和局限性蒸發巖，主要分布在蘇爾特盆地；該盆地只有少量油氣通過局部斷層運移到始新統白云巖，絕大多數油氣被區域蓋層封蓋在白堊系儲集層。第4套區域蓋層為上中新統蒸發巖，主要分布在尼羅河三角洲盆地和蘇伊士灣盆地，是中新統儲集層的有利蓋層?？傮w來看，在蒂米蒙、阿赫奈特等北非西部克拉通拗陷疊加盆地，撒哈拉臺地內古生界沉積相對穩定，區域蓋層對下伏儲集層油氣聚集起到直接的封蓋作用（圖14）。上三疊統—下侏羅統、上白堊統—始新統和上中新統3套蒸發巖區域蓋層的形成分別對應于中新生代發生的裂谷事件晚期。北非地區優質區域蓋層的發育受盆地演化和海平面變化控制明顯，自西向東時代逐漸變新，具有明顯的規律性。

圖14 北非地區區域蓋層平面分布Fig.14 Distribution of regional seal in North Africa

5 結論

1）受控于泛非基底拼合運動、海西造山運動、新特提斯洋開啟和阿爾卑斯運動，北非地區主要經歷5個構造演化階段，晚元古代—早寒武世泛非基底拼合和裂谷發育階段、寒武紀—早石炭世克拉通內拗陷發育階段、晚石炭—早二疊世海西造山階段、晚二疊世—早白堊世裂谷盆地發育階段和晚白堊世—現今阿爾卑斯造山階段。

2）北非地區發育2大裂谷—拗陷—前陸盆地演化旋回。古生代岡瓦納旋回開始于始寒武世—早寒武世裂谷，經歷中晚寒武世—早石炭世拗陷和晚石炭—早二疊世海西造山期前陸階段。中新生代特提斯期成盆旋回開始于晚二疊世—早白堊世裂谷，經歷晚白堊世—現今的拗陷階段和前陸階段。

3）受區域構造演化差異的影響，北非地區發育克拉通疊加拗陷盆地、中新生代裂谷盆地和被動陸緣盆地。西部克拉通拗陷疊加盆地發育古生界和中新生界2大構造層序，古生界構造層沉積自西向東逐漸變薄，中新生界沉積趨勢與之相反。中新生代裂谷盆地和被動陸緣盆地構造層序厚度變化特點與克拉通拗陷疊加盆地相反，中新生界構造層沉積自東向西逐漸減薄。

4）受盆地發育控制，西部克拉通拗陷疊加盆地烴源巖以古生界志留系、泥盆系泥巖為主，東部以中生界白堊系和新生界古近系、新近系為主。西部克拉通拗陷疊加盆地儲集層主要包括古生界和三疊系；東部裂谷盆地儲集層包括裂谷期中生界、新生界和裂谷前古生界層系。