引言

非洲地区油气资源十分丰富，是世界油气勘探开发的重点区。其中，非洲北部和西部已通过油气勘探证实其为油气资源富集区。近年来，随着油气勘探技术不断提高，中国在非洲中部取得了一系列重大油气勘探新突破，因此，非洲中部盆地区逐渐成为世界关注的新兴热点区。非洲中部发育众多中生代—新生代沉积盆地，但各盆地的面积不等、形态多样、不同空间位置盆地的地质演化过程和油气成藏主控因素差异显著。前人研究只是集中在勘探程度较高的Muglad、Melut和Bongor等盆地^[1-5]，并且只是单一地研究某一盆地或盆地的某一次级构造单元的油气勘探潜力，尚未系统地对非洲中部地区几乎同时发育的一系列中生代—新生代裂谷盆地进行整体研究，缺乏系统解剖这些盆地的构造演化差异性，本文采用整体论与相对论的观点，把非洲中部这些几乎同时发育的中生代—新生代裂谷盆地看作一个统一的整体，通过逐一解剖单个盆地的构造演化过程，对比分析研究区不同空间位置盆地的构造演化差异性，并且结合区域构造事件探讨中非裂谷盆地的构造动力学成因机制，有利于指导非洲中部地区的油气勘探工作。

1 区域构造背景

前寒武纪末期，非洲大陆主要由喀拉哈里克拉通、刚果克拉通、西非克拉通及其他一些古老的地块碰撞拼合而成，非洲大陆总体呈现古老克拉通与造山带镶嵌的格局。中非裂谷盆地主要发育在非洲大陆内部的这些刚性克拉通之间的岩石圈构造薄弱带上^[6]。在非洲大陆中部存在一条近NE—SW向延伸、长约2 000 km的陆内巨型走滑断裂带，称为中非走滑断裂带。该断裂带西端起始于几内亚湾，向东穿过喀麦隆、乍得南部、中非共和国进入苏丹。中非地区发育众多规模不同、形态各异的中生代—新生代沉积盆地^[7-8]，根据盆地位置和构造特征，中非裂谷盆地可归为西非裂谷系和中非裂谷系两个分支裂谷系。其中，西非裂谷系主要包括Benue和Termit等盆地；中非裂谷系主要沿着中非走滑断裂带发育，从西至东主要包括Bongor、Doba、Doseo、Salamat、Muglad、Melut和Khartoum共7个盆地(图 1)。

2 中非裂谷盆地构造演化差异性 2.1 西非裂谷系与中非裂谷系的构造演化差异性

西非裂谷系与中非裂谷系的展布主要受限于前寒武纪先存基底构造薄弱带，西端均始于几内亚湾，以阿达马瓦(Adamaoua)隆起分隔；形成时间均始于早白垩世(约130 Ma)；均包含由一系列走滑断裂组成的走滑断裂带，断裂带由于转换运动而终止走滑前伸入到非洲大陆内部，并且在走滑断裂带内部和末端均发育沉积盆地(图 2)。

然而，这两支裂谷系在主干走滑断裂以及走滑运动方向、盆地结构、西端基底地貌和沉积环境等方面具有不同的特点(表 1)。西非裂谷系走滑断裂带呈NNE—SSW走向、由多段、平直、近平行排列、两条左旋走滑的主干走滑断裂组成，盆地主要表现为双断式的地堑结构，西端基底为负地形(贝努埃凹槽)，经历了陆相—海相—陆相的沉积环境。中非裂谷系走滑断裂带主要呈NEE—SWW走向、包括一条弯曲的右旋走滑主干走滑断裂，盆地结构既有单断的箕状半地堑式，也有双断的地堑式，西端基底为正地形(喀麦隆)，长期处于陆相环境^[9-14]。

西非裂谷系与中非裂谷系的形成演化既具有相似性又存在差异(图 3)。在前裂谷期(约770~130 Ma)，中非大陆经历了泛非地壳拼合阶段及寒武纪—侏罗纪稳定克拉通阶段。前寒武纪(约770~550 Ma)泛非地壳拼合运动形成泛非古陆(冈瓦纳大陆的一部分)，同时也形成一些特定方向的脆弱带，成为后期中—新生代裂谷的先存断裂带。寒武纪—侏罗纪(约550~130 Ma)，整个泛非大陆处于稳定地台形成时期，寒武系—侏罗系陆相地层从北向南呈楔状超覆在地台之上，此时的非洲大陆是一个古老的稳定区，局部地区在海西运动时期沿泛非古陆脆弱带发生热变质作用^[15]。中非地区处于稳定基底形成时期，发育了前寒武系的结晶基底，岩性为花岗岩、花岗闪长岩或石英岩^[16]。中生代晚期，随着冈瓦纳大陆解体及大西洋和印度洋的开启，中非裂谷盆地逐渐进入裂谷阶段。多期裂陷—拗陷构造旋回明显，裂谷作用空间位置变化较大，不同盆地的裂谷作用强度存在差异，裂谷翘倾作用较弱，扭动作用相对较强。早白垩世，西非裂谷系和中非裂谷系的所有盆地几乎同时发生强烈的裂陷作用，并且一直持续到阿尔布期(Albian)，称为第一裂谷期。晚白垩世早期，中非裂谷系总体进入第二裂谷期，但各盆地的裂谷作用强度不同，而西非裂谷系开始进入拗陷期，几乎不存在裂谷作用。晚白垩世晚期，由于桑顿期(Santonian)挤压事件导致研究区盆地普遍发生构造反转，致使早期地层发生褶皱变形或遭受大量剥蚀，并且构造反转强度在中非裂谷系强于西非裂谷系。古近纪，只有近NW—SE向展布的西非裂谷系Termit盆地和中非裂谷系Muglad、Melut和Khartoum盆地发生第三期裂谷作用，裂谷作用一直延续到渐新世末，而其他盆地主要处于拗陷期。新近纪以来，中非裂谷盆地以填平补齐作用为主，进入统一拗陷期。

2.2 中非走滑断裂带盆地群的构造演化差异性

沿着中非走滑断裂带发育的中非裂谷系，根据盆地展布方向和构造演化特征，可细分为西部盆地群和东部盆地群：近W—E走向的Bongor、Doba、Doseo和Salamat等4个盆地合称为西部盆地群；近NW—SE走向的Muglad、Melut和Khartoum等3个盆地合称为东部盆地群。

西部盆地群长轴走向近似平行于中非走滑断裂带，单个盆地规模较小，最大盆地面积不超过5$\times$10$^{4}$ km$^{2}$。西部盆地群经历了相似的构造演化过程：早白垩世裂陷期、晚白垩世扭张—反转期和古近纪以来的拗陷期(图 3)。盆地内广泛发育早期扭张作用形成的负花状构造和晚期挤压作用形成的正花状构造和反转背斜(图 4，图 5，图 6)。因此，西部盆地群的形成演化明显受中非断裂带走滑活动控制，走滑作用强，构造反转明显。

根据沉积地层总厚度图(图 7a)，西部盆地群地层总厚度超过6 km的地区主要集中在Doseo盆地。早白垩世，西部盆地群的构造分隔性较强，Bongor盆地下白垩统最厚，是西部盆地群的沉降与沉积中心，该盆地内大部分地区下白垩统厚度超过4 km。Bongor盆地与Doba盆地以凸起分隔，Doseo盆地西侧与Doba盆地以Borogop断裂带(中非走滑断裂带的一部分)分隔(图 7h)，东侧与Salamat盆地以Borogop断裂带中的断垒相隔(图 7d)，在这两个盆地的交接部位，下白垩统相对较薄，最大厚度不到500 m。晚白垩世，西部盆地群沉积中心由早白垩世Bongor盆地向中非走滑断裂带中部转移，主要位于Doba盆地东部和Doseo盆地，下白垩统最大厚度可达2 km。白垩纪晚期桑顿期挤压事件造成的盆地群构造反转强度总体表现为西强东弱的特征。其中，Bongor盆地构造反转强度最强，最大剥蚀量可达1.6 km^[3-5]。Doba盆地东部和西部的主要断裂倾向相反(图 7b，图 7g)：盆地西部呈现北断南超半地堑结构，断裂控制沉积明显，与Bongor盆地特征相似(图 7f)；盆地东部呈现南断北超半地堑结构，下白垩统较薄，与Doseo盆地特征相似(图 7h)。

东部盆地群长轴走向与中非走滑断裂带近似垂直或大角度斜交，单个盆地规模较大，最小盆地面积超过20$\times$10$^{4}$ km$^{2}$。东部盆地群构造演化总体经历了早白垩世、晚白垩世和新生代3期裂陷—拗陷构造旋回，主要表现为伸展作用形成的“牛头状”地堑结构(图 8)。因此，东部盆地群走滑作用较弱，伸展作用较强，构造反转不明显，其形成演化主要为中非走滑断裂带末端由走滑运动诱导的伸展作用所致。根据Muglad盆地不同时期沉降特征(图 9)^[8]，早白垩世，构造分隔性较强，地层表现为明显的分块性，断层明显控制沉积地层分布。晚白垩世，非洲大陆东侧的印度块体快速向北运动，产生近NE—SW向拉张作用，增强了东部盆地群的第二期裂谷作用。新生代，沉积范围向南部扩大，地层连续性增强，断层对沉积控制不明显，盆地的沉降中心向远离中非走滑断裂带的东南方向迁移。

3 中非裂谷盆地构造动力学成因机制 3.1 中非裂谷盆地成因类型

根据构造特征与动力学成因机制，把研究区裂谷盆地划分为走滑盆地和伸展盆地两类。走滑盆地主要位于走滑断裂带内部，近似平行于走滑断裂带展布，盆地形成演化主要受控于断裂带的走滑作用，包括西非裂谷系的Benue盆地和中非裂谷系的Doseo/Salamat盆地；伸展盆地主要位于走滑断裂带端部，盆地走向与走滑断裂带斜交，主要形成于走滑断裂带端部由走滑扭动作用诱发的伸展作用，同时可能受到除了走滑断裂带之外的其他伸展作用，具有多期裂陷—拗陷构造旋回，包括西非裂谷系北端的Termit盆地、中非走滑断裂带的西端Bongor/Doba盆地和东端Muglad/Melut/Khartoum盆地(图 2)。

3.2 中非裂谷盆地构造动力学成因机制

根据大陆岩石圈裂解成因，中非裂谷盆地属于被动裂谷模式^[1]。非洲大陆总体可划分为3个刚性块体：西部块体(西非克拉通)、东部块体(喀拉哈里克拉通)和南部块体(刚果克拉通和喀拉哈里克拉通等)^[6]。通过整体解析非洲周缘的多期构造事件的构造动力学成因，发现中非裂谷盆地形成于特提斯构造域聚敛作用和非洲大陆总体向北离极运动的一级构造动力学背景下，构造动力源主要来自非洲大陆周缘板块构造运动(图 10)，主要包括：西侧大西洋分段差异扩张、东侧印度洋洋中脊跃迁及多期扩张、北侧新特提斯洋俯冲关闭(非洲板块与欧洲板块碰撞)和新生代红海开裂及东非裂谷作用^[10-13]。白垩纪以来，在非洲大陆周缘板块的构造运动作用下，非洲内部3个块体的相互作用结果主要表现为东部块体总体向北东方向运动，而西部块体和南部块体相对稳定^[17-20]。中非裂谷盆地的形成是非洲陆缘板块构造运动在非洲陆内3个块体差异应力作用的陆内响应，因此，这些盆地的构造演化差异性与非洲陆内3个块体之间的相对运动以及在不同空间位置的构造应力差异有关。本次研究在系统分析早白垩世、晚白垩世和古近纪3个时期主要区域构造动力来源的基础上，探讨了盆地的构造动力学成因机制(图 10)^[10]。

早白垩世，构造动力主要来源于中大西洋扩张，导致东部块体和南部块体之间的中非断裂带呈右旋走滑运动，而西部块体和南部块体之间的西非断裂带呈左旋走滑运动。早期东部块体向北微弱运动，产生近似经线方向的拉张应力场，形成初始裂谷；晚期东部块体向北东方向运动，产生近似纬线方向的拉张应力场^[14]，中非断裂带呈右旋走滑运动，中非盆地进入主要裂谷期(图 11a)。

晚白垩世，构造动力主要来源于南大西洋快速扩张和印度洋快速扩张。早期南大西洋扩张至赤道地区，非洲内部主体应力方向发生改变，中非走滑断裂带再次处于右旋扭张应力场，晚期非洲板块与欧洲板块初始碰撞引起桑顿期挤压事件，致使中非断裂带由右旋走滑变为左旋走滑，研究区盆地发生构造反转，并且平行于挤压方向的NW—SE向盆地(如Termit盆地、Muglad盆地等)，构造反转相对较弱。与此同时，非洲大陆东侧的印度洋快速扩张导致印度块体向北运动，产生近NE—SW向拉张作用，导致中非裂谷系东部盆地群进入第二裂谷期^[8]。因此，研究区东部盆地群的构造演化受到中非走滑断裂带走滑作用与印度洋扩张双重作用(图 9，图 11b)。

古近纪，构造动力来自非洲板块与欧洲板块主要碰撞和西北印度洋洋中脊扩张。非洲板块与欧洲板块呈近似NW—SE向挤压碰撞导致产生近NE—SW向拉张作用，因此，NW—SE走向的盆地(如西非裂谷系Termit盆地、中非裂谷系Muglad/Melut盆地等)发生第三期裂谷，并且Termit盆地的裂谷作用强于Muglad盆地，而研究区的其他盆地进入拗陷期。因此，中非断裂带作为构造屏障，分散并削弱动力而使裂谷作用减弱，使得中非断裂带北侧的构造作用强于中非断裂带南侧。同时，中非裂谷系东部盆地群(如Muglad盆地)裂谷作用因受西北印度洋洋中脊扩张影响而加强，沉降中心向东南方向迁移(图 9，图 11c)。

4 结论

(1) 根据构造特征与动力学成因机制，研究区盆地可划分为走滑盆地和伸展盆地两类：前者位于走滑断裂带内部，近似平行于走滑断裂带展布；后者位于走滑断裂带端部，与走滑断裂带斜交。西非裂谷系主要呈左旋走滑双断式结构；中非裂谷系主要表现为单断式右旋走滑结构。

(2) 中非裂谷盆地形成演化既具有相似性又存在差异，具有多期裂陷—拗陷构造旋回，主要经历早白垩世、晚白垩世和古近纪3期裂谷作用，裂谷作用在早白垩世最强、晚白垩世较弱、古近纪较强。早白垩世，研究区盆地同时发生强烈的裂陷作用；晚白垩世，早期中非裂谷系处于第二裂谷期而西非裂谷系开始进入拗陷期，晚期桑顿期挤压事件导致研究区盆地普遍发生构造反转，并且构造反转强度在中非裂谷系强于西非裂谷系。古近纪，只有近NW—SE向盆地发生第三期裂谷作用，而其他盆地主要处于拗陷期。

(3) 中非走滑断裂带盆地群的构造演化差异明显。西部盆地群经历了早白垩世裂陷期、晚白垩世扭张—反转期和古近纪以来的拗陷期，明显受中非断裂带走滑活动控制，走滑作用强，构造反转明显；东部盆地群经历了早白垩世、晚白垩世和新生代3期裂陷—拗陷构造旋回，主要表现为伸展作用形成的“牛头状”地堑结构，构造反转较弱。

(4) 中非裂谷盆地形成是非洲陆缘板块构造运动在非洲陆内3个块体差异应力作用的陆内响应，因此，这些盆地的构造演化差异性与非洲陆内3个块体之间的相对运动以及在不同空间位置的构造应力差异有关。3期裂谷作用的构造动力来源不同：早白垩世中大西洋扩张、晚白垩世南大西洋快速扩张和印度洋扩张双重作用、古近纪非洲板块与欧洲板块主要碰撞以及西北印度洋洋中脊扩张影响。