北非地区构造演化与含油气盆地形成*

吕雪雁 曹 喆 刘静静 杨光庆 张忠民

中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，北京 102206

2022年中国石油和天然气对外依存度分别在70%和40%以上，能源安全已成为关乎中国经济社会发展的全局性、战略性问题。全球能源版图深刻变革带来新的战略机遇期，务实推进 “一带一路”能源合作，可以为确保国家能源资源安全提供有力支撑。中国与北非国家的能源合作由来已久，北非各主要产油国已成为中国石油公司 “走出去”的重要目标区。

北非位于非洲板块的北缘，重要产油国包括阿尔及利亚、利比亚、突尼斯和埃及等，发育蒂米蒙、韦德迈阿、古达米斯—伊利兹、苏尔特、北埃及与西沙漠等重要含油气盆地。目前北非地区已探明油气资源为1776亿桶油当量，占全球总量的5.8%；待发现资源263亿桶油当量，占全球总量的1.6% （Schenketal.，2013）。受 “阿拉伯之春”事件影响，在长达10余年的时间里，中国石油公司对于北非石油地质条件研究相对较少，制约了对这一地区油气资源潜力的认识。

受限于国际石油公司资料保密等现实情况，目前国内对于北非地区含油气盆地研究的公开发表资料相对较少，但已有成果依然为当前北非地区含油气盆地资源潜力分析提供了较好的借鉴。田纳新等（2008）开展了利比亚锡尔特盆地油气地质特征及有利区带预测；胡孝林等 （2013）、赵红岩等（2013）分析了阿尔及利亚叠合盆地油气成藏特征及主控因素；于水等 （2017）对三叠盆地进行了中生界—古生界成藏组合研究，指出了三叠盆地有利区带；赵国君等 （2018）开展了利比亚古达米斯盆地含油气系统研究；黄雷等 （2022）对北非地区中生代盆地区域沉积中心发育机制提出新认识，并总结了油气差异富集效应。

国外关于北非地区构造演化和含油气盆地地质条件已有较多研究。在区域构造演化方面，Guiraud等 （2001，2005）总结了显生宙以来非洲和阿拉伯板块的地球动力学演化过程，阐述了中北非区域构造演化历史，指出北非地区构造演化经历了长期静止—沉降—裂谷的交替，中间发生多次挤压事件；Badalini等 （2002）指出泛非运动、海西运动、阿尔卑斯运动和中生界伸展阶段是影响北非地区含油气盆地形成的关键构造事件；Bumby和Guiraud（2005）探讨了冈瓦纳大陆裂解与非洲大陆裂谷盆地群形成过程以及岩浆活动之间的关联，并探讨了板块漂移导致的古纬度变化对冈瓦纳大陆古冰川演化的控制作用；Craig等 （2008）指出北非地区从前寒武到古生代经历多阶段构造演化，形成一个前寒武—古生代盆地之间相互联系、相互叠置且由长期存在的稳定古隆起分割的复杂构造体系；Frizon de Lamotte等 （2011）指出特提斯洋南缘演化与东地中海盆地和锡尔特盆地的形成息息相关。

区域油气地质条件方面，Luning（2000）和Luning等 （2015）综合运用利比亚、突尼斯、阿尔及利亚和摩洛哥等国家的300余口探井，针对下志留统和上泥盆统2套区域性页岩开展研究工作，指出志留系页岩侧向分布不连续，分布和厚度受控于晚奥陶世冰川作用控制下的早志留世古地貌；上泥盆统区域性页岩则主要受控于海平面升降影响下的缺氧带分布范围；Boote等 （1998）对北非古生界含油气系统进行了详细论述，明确北非西部三叠系河流相砂岩、寒武系—奥陶系和下泥盆统F6砂岩是北非西部古生界含油气系统的主要储集层，并根据源盖组合对古生界含油气系统进行了分类，指出海西和奥地利等构造运动对油气藏分布具有一定的改造作用。

盆地和油藏尺度上的相关研究则更为聚焦，仅以古达米斯盆地为例，Galeazzi等 （2010）刻画了伊利兹—古达米斯盆地的含油气系统；Saadi等（2011）利用遥感数据针对古达米斯盆地开展了盆地结构和构造演化史研究；Galushkin等 （2014）开展了古达米斯盆地的埋藏史和热演化历史研究；Fröhlich等 （2010）开展了古达米斯盆地下石炭统MARAR 储集层的成岩演化研究；Carruba等（2014）通过分析遥感数据、二维地震和测井数据重建了古达米斯盆地南部的构造演化历史；Mahmoudi等 （2017）开展了古达米斯盆地志留系Acacus储集层的油源对比工作，指出志留系热页岩是Acacus储集层的供烃来源；Jabir等 （2021）分析了古达米斯和杰法拉盆地26口井的测井和岩心分析数据进行了该地区古生界储集层的沉积学分析，指出古生界存在9套主要储集层；Di Giulio等（2021）通过古达米斯盆地古生界和古近系砂岩的流体包裹体分析和低温热年代学分析，指出热事件可能对古达米斯含油气系统具有重要影响。

客观来讲，目前很多学者从各自关注的角度，针对北非地区区域构造演化和油气地质条件，分别作了大量有价值的研究，但并未明确区域地质演化与含油气盆地形成以及油气成藏要素之间的内在关联。海外油气战略选区工作往往需要面对领域广阔且勘探程度不同的多个盆地，首先要厘清区域地质演化、含油气盆地形成和生储盖分布之间的关系。明确区域演化、沉积建造和石油地质条件的内在关联和对应关系，对于开展海外油气战略选区工作意义重大。结合区域构造演化分析，明确盆地成因和演化阶段对于沉积充填的控制作用，并系统阐述北非地区含油气盆地形成过程和生、储、盖发育规律之间的对应关系，以期为北非地区战略选区和潜力评价提供借鉴。

1 北非地区的现今构造格局

北非西部为阿特拉斯山褶皱带，东部为努比亚地盾，南部为西非克拉通—霍加尔地盾，中部为广大的撒哈拉地台。北非含油气盆地主要分布在撒哈拉地台，自西向东发育NW 向、近N-S向的15个盆地和14个隆起，例如里甘盆地、欧加塔隆起、阿泽隆起、蒂米蒙盆地、阿赫奈特盆地、艾杰里恩隆起、韦德迈阿盆地、穆维迪尔盆地、阿姆吉德隆起、伊利兹盆地、提赫姆布卡隆起、莫祖克盆地、提贝斯提—贾巴扎勒曼隆起、库夫拉盆地、乌韦纳德隆起、上埃及盆地等（图1）。

图1 北非地区含油气盆地分布及构造单元划分图 （据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 北非地区区域构造演化过程

北非地区现今构造格局的形成与板块构造演化息息相关。前人从不同角度将北非地区构造演化划分为多个阶段 （Booteetal.，1998；Badalinietal.；2002；Guiraudetal.，2005；Craigetal.，2008）。作者从盆地形成机制、盆地形成动力学、盆地类型和沉积充填角度，划分为晚元古代—早寒武世、寒武纪—早石炭世、晚二叠世—早白垩世、晚白垩世—现今5个演化阶段。

2.1 晚元古代—早寒武世基底拼合和裂谷发育阶段

北非基底形成于700Ma前的泛非造山运动，由西非克拉通、东撒哈拉克拉通和无数岛弧发生持续的斜向碰撞、拼接而成 （Craigetal.，2008），包括泛撒哈拉构造带和东非造山带。泛撒哈拉构造带位于西非古老克拉通东缘，代表西非克拉通与东撒哈拉克拉通的拼接缝合线，从霍加尔地盾向北、西北方向延伸到阿特拉斯山，发育南北向、北西向陡倾深大断裂系统（图1；图2；图3；图4）。东非造山带位于努比亚地盾及周边地区，由数个岛弧、地块在泛非造山运动晚期碰撞拼接形成 （Al-Husseini，2000；Craigetal.，2008）。不同克拉通核和岛弧之间形成的碰撞拼接带构成了北非地区的板块内薄弱地带，在随后多期大地构造事件中经历不同程度活化，控制北非地区的盆地类型和构造沉积演化。

图2 北非地区北部区域地质剖面图（据 Regan et al.，1986；Craig et al.，2008 修编；剖面位置见图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）

图3 北非地区`）Fig.3 Geological section map of the `in Fig.1）

图4 北非地区北西—南东向地质剖面图 （据Craig et al.，2008修编；剖面位置见图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）

板块规模碰撞、挤压、造山作用之后通常紧跟着发生应力松弛。泛非造山作用之后，晚元古代（始寒武世）—早寒武世（650～525Ma），北非地区发生NW 向剪切和大型伸展运动（Craig，2009），在北非西部泛非造山带伸展破裂形成半地堑，安迪—阿特拉斯裂谷盆地、霍加尔裂谷系，包括里甘裂谷、阿赫奈特裂谷、穆维迪尔裂谷等；东部努比亚地盾和阿拉伯板块发生纳吉德断裂伸展形成NE向裂谷盆地，例如阿曼盆地（Al-Husseini，2000）。这是北非—中东地区比较早的一次裂谷盆地形成期。

2.2 寒武纪—早石炭世克拉通内拗陷发育阶段

泛非造山作用之后，联合古陆裂离成冈瓦纳板块、劳伦板块、波罗的板块和西伯利亚板块，冈瓦纳板块和劳伦板块之间为亚匹特洋，冈瓦纳板块和波罗的板块之间为通古斯特洋 （Guiraud and Bosworh，1999；Guiraudetal.，2005）。北非地区位于冈瓦纳板块北缘，在古生代大部分时间里以低角度倾斜的宽缓陆架面向不同的古大洋。寒武纪中晚期，阿瓦隆地体从冈瓦纳大陆裂离，北非地区面向瑞克洋；中志留世，匈奴地体从冈瓦纳大陆裂离，北非地区面向古特提斯洋 （Dalziel，1997）。古生代古大洋 （瑞克洋和古特提斯洋）发育期间，北非地区稳定沉降，大部分地区作为统一克拉通边缘坳陷存在，形成侧向连续性好的被动陆缘沉积。寒武纪—中志留世，差异沉降作用在北非地区形成低幅度隆起和坳陷，这些隆起没有分割盆地，对沉积相变化控制比较弱，只引起地层厚度的微弱变化。晚志留世，亚匹特洋关闭在北非地区导致先前存在的大型构造单元发生活化，盆地内和盆地间隆起构造幅度得到加强，控制了晚志留世和早泥盆世的沉积充填，尤其是提赫姆布卡隆起、加尔加夫隆起对晚志留世和泥盆系砂岩的沉积相分布起了重要影响（Eschardetal.，2010）。晚泥盆世北非大部分地区普遍发育稳定的台地沉积，直到石炭纪。

2.3 晚石炭世—早二叠世海西造山阶段

泥盆纪—中石炭世，瑞克洋最终关闭；非洲板块西北部与北美板块东南部发生碰撞，形成海西造山带 （Ruban，2007）。海西造山运动是对北非地区影响最大的一次构造运动，发生NW－SE向挤压，结束古生界沉积作用，导致盆地格局发生根本性变化。

海西变形最终引起北非许多地区发生重大隆升和剥蚀，构造变形强度由西向东逐渐减弱。西部，泛撒哈拉构造带为西部造山前陆典型的褶皱带和逆冲变形带，阿尔及利亚西部早古生代裂谷盆地发生反转（Craigetal.，2008）。中部东撒哈拉台地区，古隆起被进一步抬升分割盆地，例如加尔加夫隆起此时分割古达米斯盆地和莫祖克盆地，阿姆吉德隆起和哈西迈萨德隆起分割伊利兹盆地、古达米斯盆地和韦德迈阿盆地（图4；图5）。晚石炭世—早二叠世隆升导致提贝斯提—贾巴扎勒曼隆起、库夫拉盆地被抬升。海西变形期也在盆地内形成重要的含油气构造带，例如莫祖克盆地巨型 “大象”油田构造的形成起因于海西扭压作用（Belaidetal.，2010）。

图5 古达米斯盆地南北向地质剖面 （据Galeazzi et al.，2010修编；剖面位置见图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 晚二叠世—早白垩世裂谷盆地发育阶段

晚二叠世以来，伴随着冈瓦纳大陆裂解、大西洋和新特提斯洋形成，北非地区进入伸展阶段，发育2期裂谷 （Bumby and Guiraud，2005）。

第1期裂谷，形成于晚二叠世—三叠纪，与新特提斯洋打开有关的裂谷作用 （新特提斯洋裂谷作用）占主导地位 （Guiraud，1998），在摩洛哥形成阿特拉斯裂谷盆地、在阿尔及利亚和利比亚西部形成三叠盆地 （即古达米斯盆地和韦德迈阿盆地的上部受到新特提斯洋打开影响形成的构造旋回），在利比亚苏尔特盆地东北部形成陆内初始裂谷（图6）。此期裂谷作用持续到早侏罗世，形成古地中海被动大陆边缘。

图6 苏尔特盆地东西向地质剖面 （据Abadi et al.，2008；Khaled et al.，2014修编；剖面位置见图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，形成于晚侏罗世—早白垩世，与冈瓦纳大陆裂解有关，是北非地区中生代裂谷盆地发育的另一个重要阶段。沿着古地中海被动大陆边缘继续发生裂谷作用，形成系列半地堑 （Guiraudetal.，2001）。

2.5 晚白垩世—现今阿尔卑斯造山阶段

大约在84Ma，非洲—阿拉伯板块沿着逆时针发生强烈旋转，导致其与欧亚板块开始发生碰撞，沿着非洲板块西北边缘，阿尔卑斯构造带开始形成；中部，苏尔特盆地内部发生局部隆升；东北边缘从塞伦纳卡到帕米尔德发生叙利亚弧的褶皱作用，大多数E-W 向到ENE-WSW 向盆地反转或褶皱 （Guiraud，1998）。北非西部在巴列姆—阿普第期发生区域挤压事件，称为奥地利造山运动（Maurin and Guiraud，1993）。奥地利造山运动在北非部分地区的影响比传统意义上的阿尔卑斯造山运动大，导致早白垩世裂谷系统发生反转，南北走向的泛非期断层重新活化 （Badalinietal.，2002）。

晚古新世以来，受中大西洋、南大西洋和北大西洋拉开速度和方向改变的影响，北非特提斯边缘以走滑挤压应力场为主 （Guiraud，1998），沿着板块边缘发育阿尔卑斯构造带形成前陆盆地，例如摩洛哥境内的哈尔博—里夫周缘前陆盆地；在佩拉杰陆架上和苏尔特湾内部发育E-W 向右旋断裂带和相关的拉分盆地，例如潘泰莱里亚地堑、马耳他地堑 （Guiraudetal.，2005）。板块内受地幔羽影响，渐新世—中中新世发育红海—亚丁湾—东非裂谷系（Guiraudetal.，2001），东北部努比亚地盾隆升形成大型物源，为北部大型尼罗河三角洲坳陷盆地的发育提供充分条件 （Dolsonetal.，2001）。

3 北非地区的含油气盆地类型和发育特点

从构造地层演化角度，北非地区发育冈瓦纳和特提斯2大超级旋回 （Booteetal.，1998），作者从板块动力学、成盆机制等角度，综合北非地区区域构造演化 （Dixonetal.，2010）、关键构造事件（Badalinietal.，2002）、盆地类型及沉积充填特征（Guiraudetal.，2005），认为北非地区发育2期大裂谷—拗陷—前陆盆地演化旋回，对应形成冈瓦纳和特提斯2大超级旋回。第1个盆地演化旋回称为冈瓦纳期成盆旋回，发生在古生代，开始于始寒武世—早寒武世裂谷，经历中晚寒武世—早石炭世拗陷，晚石炭—早二叠世海西造山期发育前陆盆地。第2个盆地发育旋回称为特提斯期成盆旋回，发生在晚古生代—新生代，开始于晚二叠世—早白垩世裂谷，经历晚白垩世—现今的拗陷和前陆盆地阶段。

受区域构造演化差异的影响，北非东部和西部2个构造旋回发育程度有所不同。西部霍加尔地盾周边盆地冈瓦纳期旋回发育占主导，特提斯期旋回或者不发育，或者叠加其上，形成克拉通拗陷叠加盆地，例如蒂米蒙、韦德迈阿、伊利兹、古达米斯、莫祖克盆地等。从苏尔特盆地往东，特提斯旋回发育占主导，形成中新生代裂谷盆地和被动陆缘盆地。裂谷盆地以佩拉杰盆地、苏尔特盆地、埃及西沙漠盆地、苏伊士湾盆地等为代表，被动陆缘盆地以尼罗河三角洲被动陆缘坳陷为代表。

3.1 克拉通拗陷叠加盆地

北非地区阿尔及利亚和利比亚西部的含油气盆地类型主要为克拉通拗陷叠加盆地，例如蒂米蒙、里甘、古达米斯、伊利兹和韦德迈阿等盆地。此类盆地的结构特点是发育古生界和中新生界2大构造层序。古生界构造层发育在瑞克洋和古特提斯洋被动陆缘背景下，经历海西造山作用改造，沉积厚度具有自西部摩洛哥梅塞塔褶皱带向东到努比亚地盾变薄的特点（图2，图3；Reganetal.，1986；Craigetal.，2008）。中新生界构造层发育在冈瓦纳大陆裂解、裂谷和新特提斯洋被动陆缘背景，经历阿尔卑斯造山作用改造，厚度变化趋势呈现由地中海盆地向南部古老地盾减薄的特点。

始寒武世—早石炭世，北非地区位于冈瓦纳超级大陆北缘，围绕古老的西非克拉通和泛非构造带发育面向原特提斯洋的宽缓陆架，盆地间隆起幅度低，没有分割盆地，对沉积地层厚度产生微弱变化（Craigetal.，2008）。此时的沉积沉降中心位于西北非，沉积环境为陆表海，沉积相主要受海平面变化控制（图7）。奥陶纪发生的塔康运动和志留纪发生的加里东运动，在北非地区形成区域不整合面，但是没有引起大规模的隆升和地层剥蚀。晚古生代，冈瓦纳大陆和劳亚大陆碰撞形成泛大陆，导致非洲板块内部强烈挤压和构造活化 （海西造山运动）。海西造山运动导致盆地间隆起被进一步抬升，盆地分割明显，同时古隆起的向北倾伏端构造轴向由N-S向改为N-E向（图1）。

海西造山作用之后，非洲北部进入中新生代裂谷盆地发育阶段，沉积沉降中心由西北非向东北非迁移，南部西非克拉通和霍加尔地盾继续隆升。中新生界构造层叠加在古生界构造层之上，分布范围小于下伏古生界构造层，地层厚度具有往北增大的趋势。

3.2 中新生代裂谷盆地

非洲板块东北部在古生代的大部分时间里属于古隆起，古生界沉积薄，部分地区可能长期遭受剥蚀 （Craigetal.，2008）。晚二叠世以来，受特提斯洋打开、闭合以及西冈瓦纳大陆裂解影响，北非地区进入特提斯期成盆旋回，东北非地区发生多期裂谷作用，形成佩拉杰盆地、苏尔特盆地、埃及西沙漠盆地和苏伊士湾盆地等中新生代裂谷盆地（图2；图6）。盆地沉积充填结构以中新生界构造层为主，与西部克拉通拗陷叠加盆地的中新生界构造层相比厚度更大。

北非地区早期裂谷发生在中晚三叠世—侏罗纪，与新特提斯洋打开有关，例如佩拉杰盆地早期裂谷和埃及西沙漠早期裂谷，裂谷中沉积陆相—海相碎屑岩、碳酸盐岩以及蒸发岩。晚白垩世裂谷作用发生在阿尔比—桑冬期形成苏尔特盆地，沉积厚层海相页岩和碳酸盐岩。苏伊士湾盆地形成于渐新世—中中新世裂谷作用 （Alsharhan，2003），沉积海相泥页岩、砂岩和蒸发岩。晚白垩世裂谷和渐新世裂谷作用与新特提斯洋闭合、非洲—阿拉伯板块与欧亚板块碰撞引起侧向走滑作用有关。

3.3 被动陆缘盆地

尼罗河三角洲盆地位于非洲东北部，东地中海尼罗河入海口，包括陆上和海上延伸部分，是发育在中生代裂谷之上的大型新生代拗陷盆地。盆地基底为伸展型陆壳，埋深通常可达9～10 km （Frizon de Lamotteetal.，2011），沉积了从中生代开始到第四纪的地层（图8）。盆地演化经历中新生代裂谷作用和晚中新世以来的持续沉降。白垩系—始新统为海陆过渡相的海相碎屑岩、碳酸盐岩或混合沉积。渐新世以来盆地开始发育三角洲沉积，沉积物来自古尼罗河。晚中新世以来，尼罗河三角洲盆地继续发生沉降，发育生长断层，大量沉积物进入海盆，并一直持续到现今。

图8 尼罗河三角洲盆地南北向地质剖面图 （据Gao et al.，2019修编，剖面位置见图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）

比较北非地区东部及西部盆地类型和沉积充填特征可以发现，苏尔特盆地及其以东盆地类型为裂谷型和拗陷型，沉积充填以中新生界为主；苏尔特盆地以西，盆地类型为拗陷叠加盆地，古生界和中生界都发育，新生界沉积薄；西非克拉通—霍加尔地盾北缘盆地主要发育古生界，中新生代以来持续隆升，只在局部地方保留中新生代地层。北非地区现今盆地类型和沉积充填特点，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异性。

4 北非含油气盆地源、储、盖发育规律

4.1 北非地区烃源岩分布

北非地区发育古生界、中新生界2大套烃源岩（图9）。古生界志留系和泥盆系烃源岩形成于被动陆缘和海侵背景，中新生界烃源岩形成于裂谷盆地发育期。总体上北非地区烃源岩具有从西到东时代变新的特点。古生界烃源岩主要分布在西部克拉通拗陷叠加盆地，其中，下志留统富含笔石页岩是古生界—三叠系油气藏的主力烃源岩，根据IHS数据统计结果，整个北非地区43%的已发现油气储量来自这套烃源岩。中生界烃源岩主要分布在东部中生代裂谷盆地，其中苏尔特盆地已发现油气资源的76%来自于上白垩统海相页岩，占整个北非已发现油气储量的20%（图10）。古近系和新近系烃源岩主要分布在北东部的苏尔特、佩拉杰和尼罗河三角洲等盆地。

图9 北非地区含油气盆地演化阶段及源储盖层纵向分布特征 （据Macgregor et al.，1998；有较大改动）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）

图10 北非地区不同时代烃源岩贡献油气储量（数据源自IHS数据库，2021）Fig.10 Oil and gas reserves contributed by different source rocks in North Africa（data from IHS，2021）

4.1.1 下志留统烃源岩

北非地区志留系烃源岩广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、韦德迈阿盆地、古达米斯盆地、伊利兹盆地和莫祖克盆地，是北非地区最重要的烃源岩。根据IHS数据库2021年数据统计结果，志留系烃源岩为北非古生界—三叠系油气藏提供了40%以上的油气资源量。志留系烃源岩有机质丰富层段通常位于志留系页岩底部，厚度十几米至70m，有机质含量一般在2%～17%之间，Ⅰ型或Ⅰ型与Ⅱ型干酪根，因为GR值普遍大于200 API，通常被称为热页岩（Luning，2000）。烃源岩的形成与气候变化、海平面升降密切相关。早志留世，随着气候变暖，冰川融化，海水从西北部侵入北非地区宽缓陆架上，在奥陶纪末不整合面之上的地形洼地中形成局部缺氧环境，沉积富有机质和笔石的海相页岩。志留系烃源岩分布广泛，厚度较大，底部有机质最丰富。这一高有机质层段具高GR值，通常被称为热页岩。热页岩层段的分布可能受冰蚀谷、古水深及温暖洋流等复杂因素的控制。

4.1.2 上泥盆统烃源岩

上泥盆统弗拉斯阶热页岩主要分布在古达米斯盆地、伊利兹盆地、阿赫奈特盆地和里甘盆地等，具有与志留系热页岩类似的高伽马值、高有机质含量特点，是北非地区古生界第2重要的烃源岩，为北非古生界—三叠系油气藏提供了约10%的油气资源量 （Luningetal.，2015）。上泥盆统弗拉斯阶热页岩整体分布特点与下志留统热页岩一致，但是厚度变化更大，在古达米斯盆地厚度为25～100m，在伊利兹盆地厚度为25～220m。烃源岩有机质类型为Ⅰ型、Ⅱ型富油型干酪根，TOC含量在古达米斯盆地较高，一般在8%～14% 以上，伊利兹盆地为2%～6%。弗拉斯阶热页岩是中泥盆世构造运动之后，大规模海侵背景下局部缺氧环境中的沉积物，在海西运动抬升比较强烈以及构造反转区遭受剥蚀，分布范围比较局限。

4.1.3 上白垩统烃源岩

晚白垩世也是北非地区烃源岩发育的重要时期。根据IHS数据库2021年数据统计结果，北非地区已探明可采储量的27%来自上白垩统烃源岩。晚白垩世，非洲板块北边新特提斯洋关闭，西部大西洋打开，非洲板块相对欧亚板块发生位移，形成扭张背景下的多个裂谷（Bumby and Guiraud，2005），控制发育阿尔比阶—赛诺曼阶、土伦阶—桑冬阶、马斯特里赫特阶多套烃源岩，其中油气产量贡献最大的为苏尔特盆地土伦—康潘阶Rakb群海相泥页岩，TOC含量为7%～12%，有机质类型Ⅱ型为主（Hallett and El Ghoul，1996）。总体上，不同盆地上白垩统烃源岩厚度变化大，最厚可达到50m。

4.1.4 渐新统—上新统烃源岩

北非地区新生代发育多个稳定沉降中心，控制形成古新统、始新统、渐新统、中新统、上新统多套烃源岩，主要位于北非东部的佩拉杰、苏尔特以及尼罗河三角洲等盆地。目前已经钻遇的包括苏尔特盆地的古新统页岩 （Bradyetal.，1980），佩拉杰盆地和苏尔特盆地的始新统页岩 （Bezan and Malak，1996）、尼罗河三角洲盆地的渐新统、中新统和上新统多套页岩 （Halimetal.1996）。这些新生代页岩大多受控于海平面的升降，发育于稳定沉降的拗陷构造背景。

4.2 北非地区储集层分布

北非地区储集层时代从前寒武纪基底—第四系都有分布，根据IHS数据库数据统计结果，中新生界油气藏探明油气储量是古生界油气藏的2倍（图11）。古生界油气藏主要分布在寒武系 （包括前寒武结晶基底）、奥陶系、泥盆系和志留系。中新生界油气藏主要分布在三叠系、白垩系、古近系和新近系。不同时代油气藏在盆地中的分布具有明显的规律性。古生界油气藏主要分布在北非西部克拉通拗陷叠加盆地，例如古达米斯盆地、伊利兹盆地、哈西迈萨德隆起、莫祖克盆地和蒂米蒙盆地。中生代油气藏在克拉通拗陷叠加盆地和中生代裂谷盆地中都有分布，例如三叠系油气藏主要分布在韦德迈阿盆地、提勒盖穆特隆起和古达米斯盆地；白垩系油气藏主要分布在苏尔特盆地和埃及西沙漠盆地。新生界油气藏分布在中新生代裂谷盆地和拗陷盆地，例如古近系油气藏主要分布在佩拉杰盆地和苏尔特盆地，新近系油气藏主要分布在尼罗河三角洲盆地。总体上，北非地区油气分布具有自西向东、自南向北油气藏时代变新的特点，东北非的尼罗河三角洲油气藏时代最新，集中分布中新统—上新统。

图11 北非地区不同时代储集层油气储量（数据源自IHS数据库，2021）Fig.11 Oil and gas reserves in different reservoirs in North Africa（data from IHS，2021）

4.2.1 古生界储集层

北非地区古生界储集层主要包括寒武系、奥陶系、志留系和泥盆系砂岩（图9），以海陆过渡相和浅海相为主，主要分布在西部克拉通拗陷叠加盆地和东部裂谷盆地的裂谷前层系（图12）。

图12 北非西部寒武系—奥陶系储集层沉积相平面分布图Fig.12 Sedimentary facies of the Cambrian-Ordovician reservoirs in North Africa

寒武系储集层在西部克拉通拗陷叠加盆地和东部苏尔特裂谷盆地、苏伊士湾裂谷盆地的裂谷前层系中都获得油气发现，但是储量主要分布在哈西迈萨德隆起、苏尔特盆地和苏伊士湾盆地，包括底部河流相砂岩和上部浅海相砂岩 （Zouzouetal.，2018），孔隙度一般在2%～12%之间，平均约8%；渗透率0～1000×10－3μm2（Bessa，2004）。优质储集层发育与不整合面附近的风化剥蚀有关，基底古隆起以及海西不整合面附近是储集层发育的有利位置 （Booteetal.，1998）。

奥陶系储集层在西部克拉通拗陷叠加盆地和东部苏尔特裂谷盆地、佩拉杰裂谷盆地的裂谷前层系中都获得油气发现，但是储量主要分布在西部克拉通拗陷叠加盆地，例如哈西迈德盆地、伊利兹盆地和莫祖克盆地，包括奥陶系下部浅海相和上部冰河和冰海相砂岩 （Salaheddinetal.，2010）。物源区位于南部，沉积物通过NNW 至NNE方向的冰川河谷网状沟道输送到浅海盆地 （Salaheddinetal.，2010）。奥陶系储集层的特点是砂岩厚度受古河道和古地形控制，在古河道系统的构造低部位，储集层厚度增大，向河道两侧变薄或者尖灭，在地形高点上缺失。储集层品质受碎屑泥质含量的控制，优质储集层发育在冰盖近端冰河、冰海沉积环境，岩性为粗粒砂岩，孔隙度和渗透率最大分别可达18%和1000×10－3μm2（Messaoudi and Khelif，1998）。

志留系储集层在西部克拉通拗陷叠加盆地和东部北埃及裂谷盆地的裂谷前层系中都获得油气发现，但是储量主要分布在伊利兹盆地和古达米斯盆地，包括伊利兹盆地F6砂岩下段的河流相砂岩和古达米斯盆地Acacus组下段的三角洲相砂岩，孔隙率通常大于20% （Alemetal.，1998）。

泥盆系储集层在伊利兹盆地、古达米斯盆地和蒂米蒙盆地发现大量油气，也是阿赫奈特盆地和里甘盆地的重要储集层，包括河流相—海陆过渡相—浅海相砂岩，平均孔隙度为16%，最高可达30%，渗透率高达几个达西。优质储集层发育在河口湾，平均孔隙度在7%～16%之间，不整合面附近个别油气藏储集层发育裂缝，孔隙度和渗透率分别高达25%和7240×10－3μm2（Alemetal.，1998）。

4.2.2 中生界储集层

北非地区中生界储集层主要包括三叠系、侏罗系、白垩系（图9）。三叠系和中下侏罗统储集层岩性主要为砂岩，以河流相为主；上侏罗统和白垩系储集层砂岩和碳酸盐岩都有发育，沉积环境以浅海相和河流相为主。中生界储集层在西部克拉通拗陷盆地和东部裂谷盆地均有发育。

三叠系储集层主要分布在西部克拉通拗陷叠加盆地，包括堤勒赫姆特隆起、韦德迈阿盆地、哈西迈萨德隆起和古达米斯盆地（图13），是北非地区最重要的油气储集层之一，岩性为河流相砂岩，平均孔隙度介于9%～12%之间，渗透率可超过100×10－3μm2（Ghalemetal.，1980）。由于三叠系是北非地区海西不整合面之上的首套沉积，因此地层分布具有填平补齐特点，厚度横向变化大。物源来自周边的古隆起，包括阿拉尔隆起、达哈尔隆起和纳夫萨隆起以及加尔加夫隆起等。

图13 北非三叠系砂岩储集层平面分布图Fig.13 Distribution of the Triassic sandstone reservoir in North Africa

侏罗系储集层主要分布在东部裂谷盆地，是佩拉杰盆地、阿布—加拉迪盆地、北埃及盆地和苏伊士湾盆地的重要储集层；包括下侏罗统陆相砂岩、中侏罗统河流相—过渡相—浅海相砂岩以及中上侏罗统白云岩。砂岩储集层孔渗性好，孔隙度在7%～15%之间，渗透率为 （100～600）×10－3μm2（Yehiaetal.，1998）。

白垩系储集层主要分布在东部裂谷盆地，如苏尔特盆地、北埃及盆地、阿布加拉迪盆地；岩性包括河流—过渡相—浅海砂岩、砂屑灰岩和生物礁灰岩等。砂岩储集层孔隙度在7%～25%之间，平均17%；渗透率最高达1000×10－3μm2（Sghair and El Alam i，1996）；碳酸盐岩储集层孔隙度和渗透率分别高达25%和200×10－3μm2（El Ansari，1984）。

4.2.3 新生界储集层

北非地区新生界储集层包括古新统、始新统、渐新统、中新统和上新统，主要分布在东部裂谷盆地和三角洲盆地，具有自西向东储集层时代逐渐变新的特点。古新统和始新统储集层为碳酸盐岩，渐新统、中新统和上新统储集层为砂岩。

古新统储集层主要分布在苏尔特盆地。古新世受海平面变化控制，在盆地不同构造单元发育生物礁储集层。高水位期，盆地西侧垒块及周边发育浅海相生物礁储集层，孔隙度和渗透率分别高达38%和900×10－3μm2（Sheibanietal.，1999）；低水位期，盆地东部地堑中发育小型珊瑚礁体，孔隙度高达35%，渗透率高达500×10－3μm2（Bradyetal.，1980）。

始新统储集层主要分布在苏尔特盆地和苏伊士湾盆地。苏尔特盆地始新统储集层岩性为白云岩，形成于海退序列中的潮上环境，平均孔隙率为20%，最大值为30%；渗透率值最高达250×10－3μm2（Hallett and Clark-Lowes，2016）。苏伊士湾盆地始新统储集层为浅海相碳酸盐岩，储集层基质孔隙渗透性通常较差；受风化、淋滤作用改造，优质储集层主要发育在中新统底部不整合面附近，孔隙度高达23%，渗透率高达1993×10－3μm2（Alsharhan，2003）。

渐新统储集层主要分布苏尔特盆地东部和尼罗河三角洲盆地。苏尔特盆地渐新统砂岩储集层形成于海侵背景下的浅海相，孔隙度介于15%～25%之间，渗透率可达1500×10－3μm2（Hallett and Clark-Lowes，2016）。尼罗河三角洲盆地渐新统砂岩储集层形成于陆架斜坡沟道—浊积扇环境，平均孔隙度和渗透率分别为23%和216×10－3μm2（Dolsonetal.，2001）。

中新统储集层主要分布在尼罗河三角洲盆地和苏伊士湾盆地。尼罗河三角洲盆地中新统储集层为古尼罗河三角洲沉积体系下的各种砂岩，平均孔隙度22%，渗透率高达2000×10－3μm2（El-Heinyetal.，1990；Halimetal.，1996）。苏伊士湾盆地中新统储集层为海相砂岩和碳酸盐岩。砂岩最常见的是扇三角洲相，孔隙度介于13%～25%之间，渗透率为 （20～1500）×10－3μm2（Turco and Shehata，1994）。碳酸盐岩储集层为珊瑚礁相，形成于倾斜断块隆起上，最大孔隙度为20%，渗透率为 （80～260）×10－3μm2（Sultanetal.，1990）。

上新统储集层主要分布在尼罗河三角洲盆地，少量分布在苏伊士湾盆地和佩拉杰盆地，为浅海相、三角洲相砂岩，平均孔隙率为37.7%，平均渗透率为2384×10－3μm2（Cowanetal.，1998；Freeman and Gunter，1998；Alsharhan，2003）。

4.3 北非地区盖层分布

北非地区发育志留系、三叠系—侏罗系、白垩系—古近系和新近系共4套区域盖层和多套层内盖层，区域盖层发育具有从西向东时代依次变新的特点（图9）。

第1套区域盖层为志留系页岩，广泛分布在西部克拉通拗陷叠加盆地（图14），主要封盖寒武系、奥陶系和志留系油气藏。第2套区域盖层为上三叠统—下侏罗统蒸发岩和页岩，广泛分布在西部克拉通拗陷叠加盆地中，对三叠系底部砂岩和海西不整合面下的古生界油气藏形成封盖。志留系页岩和上三叠统—下侏罗统蒸发岩—页岩2套区域盖层在西部克拉通拗陷叠加盆地垂向叠置，导致古生界生成的油气很难运移到三叠系之上的储集层中（图9）。第3套区域盖层为上白垩统—始新统海相页岩和局限性蒸发岩，主要分布在苏尔特盆地；该盆地只有少量油气通过局部断层运移到始新统白云岩，绝大多数油气被区域盖层封盖在白垩系储集层。第4套区域盖层为上中新统蒸发岩，主要分布在尼罗河三角洲盆地和苏伊士湾盆地，是中新统储集层的有利盖层。总体来看，在蒂米蒙、阿赫奈特等北非西部克拉通拗陷叠加盆地，撒哈拉台地内古生界沉积相对稳定，区域盖层对下伏储集层油气聚集起到直接的封盖作用（图14）。上三叠统—下侏罗统、上白垩统—始新统和上中新统3套蒸发岩区域盖层的形成分别对应于中新生代发生的裂谷事件晚期。北非地区优质区域盖层的发育受盆地演化和海平面变化控制明显，自西向东时代逐渐变新，具有明显的规律性。

图14 北非地区区域盖层平面分布Fig.14 Distribution of regional seal in North Africa

5 结论

1）受控于泛非基底拼合运动、海西造山运动、新特提斯洋开启和阿尔卑斯运动，北非地区主要经历5个构造演化阶段，晚元古代—早寒武世泛非基底拼合和裂谷发育阶段、寒武纪—早石炭世克拉通内拗陷发育阶段、晚石炭—早二叠世海西造山阶段、晚二叠世—早白垩世裂谷盆地发育阶段和晚白垩世—现今阿尔卑斯造山阶段。

2）北非地区发育2大裂谷—拗陷—前陆盆地演化旋回。古生代冈瓦纳旋回开始于始寒武世—早寒武世裂谷，经历中晚寒武世—早石炭世拗陷和晚石炭—早二叠世海西造山期前陆阶段。中新生代特提斯期成盆旋回开始于晚二叠世—早白垩世裂谷，经历晚白垩世—现今的拗陷阶段和前陆阶段。

3）受区域构造演化差异的影响，北非地区发育克拉通叠加拗陷盆地、中新生代裂谷盆地和被动陆缘盆地。西部克拉通拗陷叠加盆地发育古生界和中新生界2大构造层序，古生界构造层沉积自西向东逐渐变薄，中新生界沉积趋势与之相反。中新生代裂谷盆地和被动陆缘盆地构造层序厚度变化特点与克拉通拗陷叠加盆地相反，中新生界构造层沉积自东向西逐渐减薄。

4）受盆地发育控制，西部克拉通拗陷叠加盆地烃源岩以古生界志留系、泥盆系泥岩为主，东部以中生界白垩系和新生界古近系、新近系为主。西部克拉通拗陷叠加盆地储集层主要包括古生界和三叠系；东部裂谷盆地储集层包括裂谷期中生界、新生界和裂谷前古生界层系。