断陷盆地陡坡带是油气勘探的重要构造区带，具有临近深陷带、紧邻生排烃中心、就近获得油气充注的优势。近年来，渤海湾盆地东营凹陷^[1-5]、辽河西部凹陷^[6]、板桥凹陷^[7]、黄河口凹陷^[8]及东海西湖凹陷^[9]等陡坡带砂砾岩油气藏、洼陷带滑塌浊积岩油气藏的勘探均取得了新发现。在油源充足的前提下，确定断陷期砂体储层的位置及展布是寻找上述岩性油气藏的关键。发育在陡坡带的变换构造，通常为物源汇入湖盆的入口，如东濮凹陷西缘发育的横向变换构造控制了古近系沙三段扇三角洲砂体的发育位置及展布特征^[10]；东营凹陷利津断裂与胜坨断裂之间的变换构造控制了该凹陷古近系沙四上亚段—沙三下亚段扇三角洲砂体的发育位置^[11]。前人在研究Muglad盆地Fula凹陷福西陡坡带岩性油气藏发育条件时，认识到变换构造对陡坡带断陷期Abu Gabra组砂岩具有一定的控制作用，但对变换构造的发育位置、类型、展布特征及控砂作用均缺乏研究^[12-13]；也有学者从“源—汇”系统研究该凹陷福西陡坡带扇三角洲发育规模及类型^[14]，但这些研究主要是对已钻井进行分析，对勘探部署指导略有不足。本文围绕Muglad盆地Fula凹陷福西陡坡带变换构造识别及控砂作用分析，开展了断裂生长过程恢复，通过研究（古）变换构造发育位置与类型等特征，进而预测陡坡带岩性油气藏有利发育区，以期对具有相似地质条件的伸展盆地（凹陷）陡坡带岩性油气藏勘探提供借鉴与启迪。

Fula凹陷位于非洲中部Muglad盆地东北部，面积约为3300km2，长轴方向近南北向（图 1）。该凹陷自早白垩世形成至今，受大西洋分段张开、中非剪切带走滑活动、印度洋快速张开及红海裂谷张开等构造事件的影响，形成了大量高角度正断层，整体经历了3期“断—坳”裂谷旋回^[15-16]，在前寒武系结晶基底之上，沉积了下白垩统Abu Gabra组（简称AG组）、Bentiu组，上白垩统Darfur群，古新统Amal组，始新统—中新统Senna组—Tendi组（图 2），其中AG组烃源岩为该凹陷唯一的有效烃源岩^[12]。垂向上受3期裂谷叠置的影响，该凹陷发育下、中、上3套成藏组合^[17-18]，其下组合以AG组烃源岩供烃，AG组内部薄层砂岩为储层，AG组泥岩为盖层；中组合以AG组烃源岩供烃，Bentiu组砂岩为储层，Darfur群Aradeiba组泥岩为盖层；上组合以AG组烃源岩供烃，Darfur群Zarqa组、Ghazal组、Baraka组及Amal组内部砂岩为储层，Zarqa组、Ghazal组、Baraka组及Nayil组内部泥岩为盖层。以往勘探的主力成藏组合为中组合，Fula、Fula北、Moga等5个地质储量超过1×10⁸bbl的油田均位于该组合。

图 1

图 1 Muglad盆地Fula凹陷构造单元划分图 Fig. 1 Division map of structural units in the Fula sag, Muglad Basin

图 2

图 2 Fula凹陷北部凹陷结构剖面图（剖面位置见图 1） Fig. 2 Structure profile of the northern sag of the Fula sag (see Fig. 1 for profile location)

随着该凹陷构造圈闭的勘探程度不断提高，勘探难度逐年增加，该凹陷剩余构造圈闭的数量与规模日趋减少，目前处于勘探对象开始由构造油气藏向下组合岩性油气藏、地层油气藏等非构造油气藏的转变阶段。岩性油气藏一般围绕最大湖泛面地层发育，靠泥岩侧向封闭和直接供烃成藏，砂地比介于0.2~0.4的区域为岩性油气藏发育的有利区^[13]。AG4段与AG2段分别沉积于初始湖泛与最大湖泛时期，泥岩含量高，砂地比低，同时也是该凹陷AG组主力烃源岩层系，具有有机质丰度高（TOC大于2.0%）、干酪根类型以Ⅰ—Ⅱ₁为主、生烃强度大的特点^[12]。由于研究区AG4段埋深大，地震资料品质较差，存在较多不确定性，因此本文主要针对AG2段岩性油气藏发育条件开展研究。

福西（FW）断层为Fula凹陷西部边界断层（图 1），其走向为近南北向，延伸长度超过70km，倾向为东倾，福西陡坡带位于福西断层上盘，其西侧为Babanusa隆起，东临北部次凹与南部次凹，面积约为400km²。该构造带紧邻Fula凹陷生烃中心，油源充注有利，油气运聚条件较好。

盆地（凹陷）边界断层的生长过程通常可划分为孤立生长阶段、软连接阶段及硬连接阶段^[19-21]，或称为独立生长阶段、断层并置阶段、断层连锁阶段^[22-23]，其连接方式的表现形式即为变换构造，具体可分为转换斜坡、横向断裂等样式。可见，研究断层生长过程有助于（古）变换构造研究。

受地震资料品质较低的限制，福西断层在AG3段至基底顶部之间的断点识别不清，本次研究重点对福西断层在Amal组顶部、Darfur群顶部、Bentiu组顶部、AG1段顶部、AG2段顶部及基底顶部的断距进行分析，并利用分段最大垂直断距相减法逐层恢复了该断层在AG2段沉积末期、AG1段沉积末期、Bentiu组沉积末期及Darfur群沉积末期的古断距曲线。研究结果表明（图 3），福西断层由5条孤立断层逐渐发育而成，自北向南可依次划分为FW-1、FW-4、FW-2、FW-3、FW-5。

图 3

图 3 Fula凹陷福西断层断距与延伸距离关系曲线 Fig. 3 Relation between fault throw and extension distance of Fula-western fault in the Fula sag

在AG2段沉积末期（图 3a），构成该断层的各孤立断层FW-1、FW-2与FW-3未发生连接，同时FW-4与FW-5尚未形成。在AG1段沉积末期（图 3b），FW-2与FW-3在AG2段顶部发生连接，未与FW-1发生连接，但该断层在AG1段顶部仍表现为3段孤立生长的断层（FW-1、FW-2及FW-3），此时FW-4与FW-5仍未形成。在Bentiu组沉积末期（图 3c），FW-4形成，并与FW-1和FW-2在AG2段顶部与AG1段顶部发生连接，形成一条南北连通的完整断层，但该断层在Bentiu组顶部仍表现为3段孤立生长的断层。

在Darfur群沉积末期（图 3d），FW-1与FW-2、FW-3在Bentiu组顶部完成连锁。断层在Amal组沉积期间的生长过程与此阶段类似，在Amal组沉积期间（图 3e），福西断层沿走向首先表现为3段孤立的断层，但在后一个阶段的地层沉积期间，FW-1、FW-2及FW-3相向生长，接触方式逐渐由无接触→软连接→硬连接过渡，最终将该地层完全断穿、形成一条完整的断层。

综合分析可知，福西断层在AG2段—Amal组沉积期间，表现为相似的生长过程，以FW-2与FW-3在AG2段顶部的生长过程为例，建立了福西断层的生长模型：在AG2段沉积期间，FW-2与FW-3在AG2段顶部表现为两条孤立的断层（图 4a），彼此没有影响；在AG1段沉积早期，FW-2与FW-3在AG2段顶部表现为持续相向生长，之后随着叠覆程度增加，两者进入软连接阶段，以转换斜坡发生连接（图 4b）；在AG1段沉积后期，FW-2与FW-3在AG2段顶部发生硬连接，两者形成一条完整的断层（图 4c）；在Bentiu组及其以上地层沉积期间，该断层在AG2段顶部表现为一条南北连接的完整断层。

图 4

图 4 Fula凹陷福西断层生长过程模型 Fig. 4 Growth process model of Fula-western fault in the Fula sag

根据福西断层生长过程研究结果及该断层在AG2段顶部、AG1段顶部、Bentiu组顶部、Darfur群顶部及Amal组顶部的断距曲线（图 5），识别了福西断层发育的4处变换构造，自北向南依次为变换构造A、变换构造B、变换构造C、变换构造D，相邻变换构造之间持续发育横向背斜。

图 5

图 5 Fula凹陷福西陡坡带变换构造识别 Fig. 5 Identification of transfer structures in the Fula-western steep slope belt, Fula sag

变换构造A与变换构造B：分别介于首尾断裂FW-1与FW-4、FW-4与FW-2之间。两者仅在Amal组顶部表现为相互独立的变换构造，在AG2段—Darfur群顶部，表现为一处变换构造。地震剖面上相邻首尾断裂的排列关系为右阶左行，可知该变换构造在软连接阶段的早期为同向缓冲式转换斜坡，后期随着首尾断层叠覆程度的增加，其类型演变为同向接力式转换斜坡，转换斜坡的倾向为南倾；在硬连接阶段，其类型为同向传递断层。

变换构造C：位于福西断层北端向南43.8~ 47.8km，介于首尾断裂FW-2与FW-3之间（图 5）。该变换构造在AG2段—Amal组沉积期间表现为持续发育，同时在对应的福西断层上盘位置，持续发育横向背斜（图 5）。地震剖面上相邻首尾断裂的排列关系为左阶左行，可知该变换构造在软连接阶段的早期为同向缓冲式转换斜坡，后期随着首尾断层叠覆程度的增加，其类型演变为同向接力式转换斜坡，转换斜坡的倾向为北倾；在硬连接阶段，其类型为同向传递断层。

变换构造D：介于首尾断裂FW-3与FW-5之间（图 5）。地震剖面上相邻首尾断裂的排列关系为左阶左行，可知该变换构造在软连接阶段的早期为同向缓冲式转换斜坡，后期随着首尾断层叠覆程度的增加，其类型演变为同向接力式转换斜坡，转换斜坡的倾向为北倾；在硬连接阶段，其为同向传递断层。

变换构造控砂作用机理在于：①断层最大断距位置通常处于各孤立段的中部；②正断层上盘的活动会导致下盘相对构造位置发生均衡抬升^{[10, 24-26]}。这些地质因素决定了发育在倾向相同的首尾断层间的变换构造位于构造低部位，从而形成外部物源进入湖盆的入口。

基于砂岩与泥岩地震速度模型与钻井分层数据，研究了Fula凹陷AG2段上部砂地比及砂岩厚度分布，结果表明：Fula凹陷西部陡坡带变换构造A和变换构造B、变换构造C及变换构造D的发育位置为AG2段上部的砂地比与砂岩厚度均为异常高值位置，而远离变换构造位置，砂地比及砂岩厚度均较小，表明福西断层变换构造对陡坡带断陷期砂体分布具有明显的控制作用（图 6、图 7）。

图 6

图 6 Fula凹陷AG2段上部砂地比等值线图 Fig. 6 Contour map of sand-formation ratio of the upper part of AG-2 member in the Fula sag

图 7

图 7 Fula凹陷AG2段上部砂岩厚度等值线图 Fig. 7 Contour map of sandstone thickness of the upper part of AG-2 member in the Fula sag

位于变换构造A和变换构造B对应断层上盘的Jk-S-4井（图 6），在AG2段为扇三角洲前缘亚相，包括近端坝微相与远端坝微相，近端坝微相主要由砾岩、砂砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩组成，夹薄层暗色粉砂质、泥质沉积。其岩心照片可见大型斜层理、大型交错层理、叠瓦状排列或定向排列的砾石，砾石成分复杂，磨圆度多变，以次棱状—次圆状为主；远端坝由含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩与暗色泥岩不等厚互层组成，靠近近端坝的含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩中可见大型斜层理、大型交错层理。这些数据进一步证实了该变换构造为Fula西部陡坡带的物源入口，同时说明Fula凹陷中具有相似地质条件的其他变换构造也具有类似控砂作用。

根据福西断层生长过程分析结果，福西断层各独立段连接方式在地层沉积早期表现为软连接，在地层沉积后期逐渐发展为硬连接。由此将福西断层变换构造的控砂作用模式总结为两种，以FW-2与FW-3之间的变换构造C为例加以说明。

转换斜坡控砂模式（模式A）：在各地层沉积早期，相邻首尾断层之间为软连接，此时河流通过该转换斜坡进入湖盆，并在斜坡底部发生卸载、堆积，受横向背斜的阻挡，沉积物向FW-2与FW-3分流沉积（图 8a）。

图 8

图 8 Fula凹陷陡坡带变换构造控砂模式（据文献[25]修改） Fig. 8 Sand control model of transfer structure in the steep slope belt, Fula sag (modified after reference [25])

传递断层控砂模式（模式B）：在各地层沉积后期，相邻首尾断层发生硬连接，但该构造位置仍然为构造低部位，河流跨断层面进入湖盆，沉积物主要在入口位置对应的上盘发生卸载和堆积（图 8b），多期扇体发生叠置。该模式与边界断层坡折带控砂模式^[27-28]相似。

通过类比渤海湾盆地东营凹陷陡坡带岩性油气藏的发育条件，并结合Muglad盆地变换构造控砂作用分析结果，提出了Fula凹陷陡坡带发育岩性油气藏的有利区带。

断陷湖盆陡坡带储层主要包括冲积扇砂砾岩、扇三角洲砂砾岩、近岸水下扇砂砾岩、陡坡深水浊积岩及前缘滑塌浊积岩等^[29-33]。陡坡带紧邻生排烃中心，油气来源充足，陡坡带岩性油气藏发育的有利范围主要取决于有利砂体展布范围。由前文对Fula凹陷变换构造控砂作用分析结果可知，变换构造位置为构造低部位，具备发育扇三角洲砂砾岩、近岸水下扇砂砾岩、浊积岩的地质条件，紧邻生排烃中心，为岩性油气藏的有利区。

Fula凹陷陡坡带自北向南发育3个岩性油气藏有利区。有利区Ⅰ：介于首尾断裂FW-1与FW-2之间，变换构造A和变换构造B对应的断层上盘。在该位置钻探的Jk-S-1井、Jk-S-4井，均获得高产油气流，Jk-S-4井在AG2段的取心照片显示该位置为扇三角洲、近岸水下扇发育区。由于该有利区发育在横向背斜的构造背景下，以往勘探的对象为处于高部位的构造圈闭，未开展针对该有利区的岩性圈闭的勘探。该有利区顶部可发育扇三角洲砂砾岩体油气藏；该背斜南、北两翼具备发育砂岩上倾尖灭油气藏的条件；该背斜底部具备发育浊积岩透镜体油气藏的条件。

目前在Fula凹陷有利区Ⅰ的高部位的钻井已发现构造油气藏（图 9），表明该有利区油气供应充足；岩心照片证实为砂砾岩体发育区。因此，认为Fula凹陷有利区Ⅰ为构造—岩性油气藏、岩性油气藏的有利勘探区。

图 9

图 9 Fula凹陷Jk-S-4井—Jk-SE-1井—Mg-2井—Mg-7井—Tblb-1井油藏剖面 Fig. 9 Reservoir profile cross Wells Jk-S-4 to Jk-SE-1 to Mg-2 to Mg-7 to Tblb-1 in the Fula sag

有利区Ⅱ：介于首尾断裂FW-2与FW-3之间，变换构造C对应的断层上盘，处于横向背斜的上倾方向（图 5）。由于该有利区发育在Fula凹陷的沉降中心附近，埋深较大，目前尚未开展针对该有利区的岩性圈闭勘探。尽管其规模小于有利区Ⅰ，但其紧邻FW-2与FW-3上盘的生排烃中心，且地形坡度较大（图 5），更有利于形成滑塌浊积体油气藏、扇三角洲砂砾岩体油气藏。

该横向背斜在AG2段—Darfur群沉积期间表现为持续发育的凹中隆，处于油气二次运移的优势指向区。该横向背斜顶部可发育扇三角洲砂砾岩体油气藏，其南、北两翼具备发育砂岩上倾尖灭油气藏的条件，其底部具备发育浊积岩透镜体油气藏的条件。因此，认为该区具备岩性油气藏的勘探潜力。

有利区Ⅲ：介于FW-3与FW-5之间，变换构造D对应的断层上盘，处于横向背斜的上倾方向（图 5）。该有利区发育在福西断层南端附近，整体埋深较有利区Ⅱ浅，但其规模小于有利区Ⅱ，目前尚未开展针对该有利区的岩性圈闭勘探。由于其紧邻FW-3上盘的生排烃中心，且在AG2段—Darfur组沉积期间表现为持续发育的凹中隆，处于油气优势运移方向（图 5），因此该区也具备岩性油气藏的勘探潜力。

Fula凹陷福西陡坡带3个岩性油气藏发育有利区具有相似的地质条件：均在变换构造对应的上盘、横向背斜的上倾方向，紧邻生排烃中心，均处于油气二次运移的优势方向，因此岩性油气藏的成藏模式也具有相似性。以Fula凹陷有利区Ⅰ和有利区Ⅱ为例，预测其成藏模式。

位于FW-1与FW-2以及FW-2与FW-3上盘的横向背斜为持续发育的凹中隆，为油气二次运移的优势指向区。AG组烃源岩生成的油气进入AG组内部的砂岩输导层后，向凹中隆发生侧向运移，深层AG组烃源岩生成的油气沿断层面发生垂向运移，最终在横向背斜顶部的扇三角洲、近岸水下扇等砂砾岩扇体中聚集成藏；在横向背斜的两翼，易发生地层上超，形成砂岩上倾尖灭油气藏；在横向背斜的底部，扇三角洲前缘远端坝砂体易发生滑塌，在各沉降中心发生退积，形成砂岩透镜体油气藏。

利用最大断距相减法揭示出福西断层分段生长过程，识别了发育在首尾孤立段之间的变换构造类型及特征，结合地震与钻测井资料，验证了各变换构造的控砂作用，进而预测了福西陡坡带3个岩性油气藏的有利发育区及其成藏模式。研究结果表明，福西陡坡带变换构造对砂体分布有明显控制作用，开展变换构造研究有助于陡坡带岩性油气藏勘探。

在今后陡坡带油气藏勘探时，对于没有勘探过的地区，可以首先进行（古）变换构造的识别，优先对变换构造的横向背斜实施勘探；对于已获得突破的地区，可开展变换构造分析，揭示出变换构造控砂及控藏作用，进而指导下一步的勘探部署。