下刚果盆地海相烃源岩地球化学特征、成因及其发育的控制因素
曹军+钟宁宁+邓运华+康洪全+孙玉梅+刘岩+戴娜+黄小艳+朱顺玲
摘要：下刚果盆地深水区的油气显示出了海相原油的特征，盐上海相烃源岩开始受到关注。通过对下刚果盆地海相烃源岩地球化学资料分析，综合评价了盐上4套海相烃源岩的地球化学特征和生烃潜力，研究了其成因并划分了成因类型，同时探讨了不同成因类型烃源岩发育的主控因素。结果表明：下刚果盆地盐岩层之上发育海相烃源岩，有机质丰度中等—好，干酪根类型为Ⅱ、Ⅲ型，成因上以海相内源型和海相混合生源型为主；盆地海相烃源岩整体在3 500 m左右深度进入生油窗，成熟的海相烃源岩是下刚果盆地深水区油气的重要来源之一；由于上升洋流、缺氧环境（大洋缺氧事件）和古河流的作用，以及海洋、河流两种地质营力此消彼长的关系，自晚白垩世至中新世，盆地沉积环境从海湾变迁到受河流作用逐渐加强的开阔海洋，有机质来源从以海洋有机质为主过渡到河流携带来的陆源有机质比例加重，直到以陆源有机质为主；海陆二元有机质输入量的相对变化和海洋沉积环境的变迁从根本上决定了海相烃源岩的特征。
关键词：地球化学；海相烃源岩；生烃潜力；生源输入；沉积环境；成因类型；控制因素；下刚果盆地
中图分类号：P618.130.2+7；TE122文献标志码：A
0引言
下刚果盆地油气资源相当丰富。据美国IHS数据库（2011）统计资料显示，下刚果盆地油气储量（2P，概算储量）约为129.95亿桶油当量，是仅次于尼日尔三角洲的非洲第二大油气区。
20世纪中后叶，下刚果盆地的油气勘探实践表明，盆地油气的主力烃源岩为裂谷期形成的盐下下白垩统湖相泥岩[12]，而发育在岩盐层之上的海相层系烃源岩被认为是次要的烃源岩 [3]，因此，未受到太多重视。自20世纪80年代以后，随着深水油气勘探的深入，越来越多的勘探实践和研究结果表明，下刚果盆地深水区油气显示了盐上上白垩统以来的海相烃源岩的贡献[45]。例如，下刚果盆地安哥拉卡宾达省0区块深水区油气显示上白垩统海相烃源岩Iabe组和Malembo组贡献明显[6]，以及安哥拉深水区Girassol大型油气田上渐新统—中新统油气藏中的油气很大程度上来自上白垩统海相烃源岩。因此，发育在岩盐层之上的海相烃源岩应当引起关注。
由于下白垩统湖相烃源岩是以往发现的下刚果盆地油气的主要来源，所以Cole等对下刚果盆地裂谷期发育的下白垩统湖相烃源岩进行了详细的研究 [713]，而对上白垩统和新生代海相烃源岩的研究却相对薄弱，且仅局限于下刚果盆地单井或单区块海相烃源岩的评价以及局部地区盐上层系海相烃源岩地球化学特征和油源对比方面 [23，6]。研究较为分散，缺乏较为综合的分析对比，以至于对下刚果盆地海相烃源岩的认识缺乏较系统的把握。笔者基于下刚果盆地各地区、各层系海相烃源岩的地质和地球化学资料，采用有机地球化学、同位素地球化学、分子地球化学、有机岩石学分析方法，系统研究了下刚果盆地海相碎屑岩烃源岩的地球化学特征，从沉积环境和生源输入方面研究海相烃源岩的成因，划分其成因类型，并结合地质认识，探讨不同成因类型海相烃源岩发育的主要控制因素。
1地质概况
下刚果盆地位于西非大陆边缘中部，从北向南横跨加蓬南部、刚果（布）、安哥拉卡宾达省、刚果（金）和安哥拉北部，盆地75%的面积位于海上，其他分布在陆地上（图1） [1418]。下刚果盆地是伴随着非洲与南美板块分裂和大西洋开阖而形成的西非典型被动大陆边缘系列含盐盆地之一 [7，1925]。盆地在阿普第阶（Aptian）受持续的海侵影响发育海相碳酸盐岩沉积，干旱气候导致Loeme盐岩的形成，该盐岩层分隔了同裂谷期湖相含油气系统和后裂谷期海相含油气系统；在阿尔布阶（Albian），伴随着后裂谷阶段南大西洋的开阖，在大陆边缘局限海洋环境下，地层发育以碳酸盐岩为主，半深海发育海相泥岩，浅海发育碳酸盐岩，近岸沉积陆源碎屑砂；晚白垩世塞诺曼阶（Cenomanian）—早始新世，下刚果盆地从局限海环境过渡到完全开阔的海洋环境[3，7]，持续海侵使得在半深海—浅海环境下发育高有机质丰度的海相泥页岩；古近纪末，大陆边缘向海方向的坍塌导致向西强烈倾斜和区域性的沉降，形成不同级次的断块和坳陷；渐新世—中新世，由浊积砂岩和粉砂质黏土构成的海退层序不整合叠置在较老的岩层之上，构成了当今大陆边缘盆地的原型[3，7]。下刚果盆地自阿尔布阶以来的盐上层系中发育4套海相烃源岩（图2），分别为：阿尔布阶的海相灰泥岩或泥灰岩（Pinda组和Sendji组）、上白垩统海相泥页岩（Iabe组和Likouala组）、古新统—始新统海相页岩（Landana组和Madingo组上部）以及渐新统—中新统浊积体泥岩（Malembo组和Paloukou组）[3，7]。
2海相烃源岩地球化学特征
下刚果盆地盐岩层之上广泛分布海相地层，自北向南各大油田皆有钻遇（图1）。盆地在晚白垩世—中新世不同地区发育几套等时地层，其在发育时间和沉积环境上具有相似性，如Pinda组和Sendji组、Iabe组和Likouala组及Madingo组下部、Landana组和Madingo组上部、Malembo组和Paloukou组（图2）。从岩性上看，该盆地主要有海相碳酸盐岩和海相碎屑岩两类，潜在的烃源岩包括：①海相碳酸盐岩烃源岩，为发育于早白垩世阿尔布阶浅海碳酸盐环境下的泥灰岩或灰泥岩，主要见于Sendji和Pinda组；②海相碎屑岩烃源岩，为晚白垩世—中新世大陆边缘发育的、巨厚的富有机质页岩，主要分布在安哥拉Iabe组、Landana组、Malembo组和刚果（布）Likouala组、Madingo组、Paloukou组。笔者系统采集了下刚果盆地13口钻井（图1）8个层组（图2、3）的345个海相烃源岩样品热解数据（表1），综合分析其海相烃源岩的地球化学特征。
2.1有机质丰度和类型
根据总有机碳数据（表1和图3）以及热解峰温与氢指数的关系（图4），早白垩世阿尔布阶刚果（布）Sendji组和安哥拉卡宾达区Pinda组灰泥岩或泥灰岩有机质丰度较差，平均值分别为0.76%和078%，有机质类型为Ⅱ型。Pinda组氢指数为（87～200）×10-3，平均值为129×10-3，有机质类型为Ⅲ型；Sendji组氢指数为（103～607）×10-3，平均值为259×10-3，有机质类型为Ⅱ型，少数为Ⅰ型。上白垩统至中新统海相泥页岩有机质丰度整体较好。安哥拉卡宾达区发育较厚的上白垩统Iabe组页岩，总有机碳（TOC）最大高达10%，平均值为3.06%，氢指数（HI）为（247～701）×10-3，平均值为394 ×10-3；刚果（布）Haute Mer区Likouala组有机质丰度中等（图3），平均值为1.49%，干酪根为Ⅱ型；安哥拉卡宾达区Landana组深水页岩厚度较薄，整体小于200 m，烃源岩的总有机碳平均值为布阶安哥拉Malembo组1.46～4.992.427690～550 249570.29～0.54刚果（布）Paloukou组0.72～3.191.555051～318147500.67～5.722.02500.28～0.49安哥拉Landana组1.73刚果（布）Madingo组0.88～4.302.3112193～561376122.12～23.39.8120.29～0.47安哥拉Iabe组2.05～4.963.0633247～701394330.46～0.70刚果（布）Likouala组0.44～2.841.342083～438279200.58～11.44.2200.30～0.76安哥拉Pinda组0.29～1.600.783987～200129390.58～0.80刚果（布）Sendji组0.12～1.880.7673103～607259730.77～3.391.58300.31～0.88注：数据来源于文献[3]、[6]、[26]、美国IHS数据库（2011）以及中海油研究总院提供的样品分析测试结果。
自早白垩世阿尔布阶至中新世，下刚果盆地海相烃源岩有机质丰度呈现由低到高，再逐渐降低的趋势，有机质类型从Ⅱ型变化到Ⅱ型、Ⅲ型。有机质丰度和类型的变化在很大程度上取决于生源输入和沉积环境的变化。
2.2成熟度及生烃潜力
根据热解峰温和镜质体反射率统计结果（表1和图4），下刚果盆地海相烃源岩热解峰温整体小于440 ℃，处于未成熟—低成熟阶段。刚果（布）Haute Mer区Sendji组生烃潜量为（0.77～3.99）×10-3，平均值为1.58×10-3，具有倾油性，镜质体反射率为031%～088%，整体处于低成熟—成熟阶段；上白垩统Likouala组生烃潜量为（0.58～11.4）×10-3，平均值为4.2×10-3，具有倾油性，镜质体反射率为030%～0.76%，处于未成熟—低成熟阶段；古新统—始新统Madingo组生烃潜量为（2.12～23.3）×10-3，平均值为9.8×10-3，处于未成熟阶段，局部地区由于地层埋藏深度较大而成熟。中新统Paloukou组生烃潜量为（0.67～5.72）×10-3，平均值为202×10-3，处于未成熟阶段。在下刚果盆地安哥拉卡宾达区海相烃源岩显示了相似的成熟度和生烃潜力。如上白垩统Iabe组镜质体反射率为0.46%～0.70%，处于低成熟—成熟阶段；古新统—始新统Landana组氧指数极低，热解类型指数较高，具有明显的倾油性 [3]；渐新统—中新统Malembo组镜质体反射率为0.29%～054%，处于未成熟—低成熟阶段，同时具有倾油性和倾气性。
已有油气勘探资料揭示，由于盐上地层发育时代比较新，上覆沉积物厚度薄，埋藏浅，因而导致整体成熟度比较低，而只有在其上覆地层比较厚的断陷或凹陷区，海相烃源岩才达到成熟。例如，安哥拉卡宾达区0区块，成熟的Iabe组/Landana组烃源岩主要分布在埋藏较深的西部深水区[6]，而中新统Malembo组烃源岩只有在上覆较厚的第三系地层凹槽内的部分才有可能达到成熟阶段（图5），Haute Mer 区块M井生烃门限约3 500 m（图6）。因此，成熟度是制约海相烃源岩生烃潜力的关键。
对比分析表明（表4），下刚果盆地海相烃源岩上白垩统烃源岩有机质丰度、氢指数和生烃潜量变化规律呈现由低变高，再变低的趋势，成熟度随地层时代变老逐渐增加。下白垩统阿尔布阶海相碳酸盐岩烃源岩无论是有机质丰度、氢指数，还是生烃潜量，在盐上海相烃源岩中都是最低的，但是由于其地层时代较老以及埋藏深度较大，所以其成熟度相对较高，烃源岩已经进入生油窗；上白垩统海相烃源岩生烃潜量较高，处于低成熟—成熟阶段，部分烃源岩进入生油窗，生烃潜力大；古新统—始新统海相烃源岩有机质丰度、氢指数和生烃潜量3项指标都最高，但成熟度低；渐新统—中新统烃源岩氢指数和生烃潜量相对较低，且整体处于未成熟阶段，仅局部地区为低成熟阶段。综上所述，下刚果盆地盐上有效烃源岩可能主要为上白垩统海相烃源岩，即成熟的海相烃源岩应是下刚果盆地深水区油气的重要来源之一。
3生源输入与沉积环境
生物标志化合物和稳定碳同位素组成具有特殊的指向性，在反映烃源岩有机质输入和沉积环境方面具有可靠性，因此，笔者利用某些特殊的地球化学参数和指标来研究下刚果盆地海相烃源岩的成因问题。
上白垩统Iabe组烃源岩中C27、C28甾烷相对含量均大于35%，最大达45.3%（图7），C27规则甾烷相对含量一般远高于C29甾烷， C29/C27甾烷比值整体处于0.4～0.8之间（图8）。通常，水生生物富含C27和C28，而陆生高等植物和某些藻类具有更高的C29甾烷含量[27]。研究区规则甾烷的分布特征可能反映了典型的海洋水生生物输入特征。奥利烷被认为是晚白垩世以来高等植物（特别是被子植物）输入的可靠标志，通常用奥利烷指数来表示沉积有机质中高等植物输入的比例[2829]。上白垩统烃源岩中奥利烷指数极低（低于0.05），表明该烃源岩受到陆源高等植物的影响极小，而海洋水生生物输入量占绝对优势。从稳定碳同位素组成上看，上白垩统Iabe组烃源岩饱和烃δ（13C）值介于（-28.6～-31.5）×10-3，芳烃δ（13C）值分布在（-28.7～-29.5）×10-3，碳同位素整体偏轻（图9）。这进一步说明生源主要来源于海洋水生生物。Pr/Ph值是常用沉积环境的指示参数[30]。一般情况下，Pr/Ph值小于或大于1.0可分别指示还原性或氧化性沉积环境 [31]。Pr/Ph值小于0.5为强还原性膏盐沉积环境 [32]，介于0.5～1.0为还原环境，介于1.0～2.0为弱还原弱氧化环境，大于2.0为偏氧化环境，如滨海沼泽或浅海沉积。Iabe组烃源岩中Pr/Ph 值小于1.5（图8），图8下刚果盆地海相烃源岩生物标志物特征及成因类型划分
古新统—始新统Landana组海相烃源岩C27、C28甾烷相对含量高于C29甾烷（图7），但不及上白垩统烃源岩中差异明显，说明海洋水生生物输入量可能相对上白垩统略低，陆源有机质相对增加。但是没有更多的地球化学参数表明陆源有机质输入比重很大。另外，在该套烃源岩中发现大量的鱼类化石、磷酸盐物质和各种有孔虫类，反映海洋生物来源，同时其古生物学特征说明该套烃源岩可能受到了马斯特里赫特阶（Maastrichtian）—始新世上升洋流作用强烈的影响，在半深海—深海最小含氧区环境中，有机质沉积于大陆边缘外陆架和斜坡，发育富有机质沉积[6]。烃源岩总有机碳平均值为1.73%，氢指数为（83～438）×10-3，干酪根以Ⅱ型为主。
渐新统—中新统海相烃源岩中奥利烷指数大于0.1，最大高达2.0（图8），说明其具有显著的陆生高等植物输入特征；较高的C29/C27甾烷比值（1.0～20）也反映陆源高等植物显著输入的特征。其中，中新统水下扇Malembo组烃源岩中C29规则甾烷相对含量很高，最高达41%，而C28甾烷相对含量较少，整体小于30%（图7），反映了陆源高等植物的显著输入，这可能是由于新生代河流携带来大量的陆生高等植物所致。饱和烃和芳烃碳同位素相对于其他烃源岩偏重，饱和烃δ（13C）值大于-27.0×10-3，芳烃δ（13C）值大于-26.5×10-3（图9），同样显示了陆源有机质的特征；从沉积环境上看， Pr/Ph值介于1.5～2.0之间（图8），表明烃源岩形成时的水体环境为弱氧化条件，虽然其沉积水体较深，但是由于受到陆源含氧淡水的稀释，使得其还原性降低，偏弱氧化性。因此，上述情况对有机质的保存不是十分有利，发育的有机质丰度处于中等程度（总有机碳平均值为1.55%），以陆源有机质输入为主，使得烃源岩有机质类型以Ⅲ型为主。其中：δ（13C）为碳同位素比值。
通过对各套海相烃源岩生源输入和沉积环境分析，其成因具有一定规律性。从生源输入上看，上白垩统海相烃源岩以海洋有机质为主；随着地层时代的变新，其具有海洋水生生物输入量减少，陆源有机质输入量增大的变化趋势。在沉积环境上，上白垩统海相烃源岩形成的水体环境偏还原性，随着地层时代的变新，海相烃源岩形成时的水体还原性变弱，氧化性变强。下刚果盆地海相烃源岩发育的沉积环境和生源输入变化规律，正是西非大陆边缘盆地形成过程中所经历的从海湾环境变迁到受河流作用逐渐加强的开阔海洋环境，有机质输入以海洋有机质为主过渡到河流携带来的陆源有机质比例加重，到陆源有机质深度影响的这一连续演化过程。
4烃源岩成因类型划分及主控因素
根据稳定碳同位素、生物标志物资料，下刚果盆地海相烃源岩在发育时的沉积环境和生源输入上存在差异。根据大陆边缘盆地海相烃源岩成因类型划分标准[3334]，下刚果盆地海相烃源岩显示以海相内源型和海相混合生源型两类烃源岩为主，部分地层显示海相陆源型烃源岩的特征（图7～9）。不同成因类型海相烃源岩的发育是古构造、古沉积环境、古生物和古气候等因素综合作用的结果。其中，伴随非洲与南美板块分裂导致的一系列构造运动、封闭及半封闭海湾环境，大型河流的影响以及区域性热带湿润气候条件对海相烃源岩的形成起着根本性的作用。古河流、上升洋流和大洋缺氧事件对局部性和阶段性海相烃源岩的发育起4.1海相内源型烃源岩
海相内源型烃源岩以海洋水生生物输入为主，沉积于还原—弱还原环境水体，体现在稳定碳同位素相对较轻，饱和烃δ（13C）值小于-28.5×10-3，芳烃δ（13C）值小于-28.0×10-3；生物标志物体现在C27、C28甾烷相对含量皆大于35%，C27甾烷相对含量最大达45.3%， C29/C27甾烷比值整体小于1.0，介于0.5～1.0，C29甾烷比C27规则甾烷含量相对较少，Pr/Ph值小于1.5，沉积于还原—弱还原环境，有机质类型主要为Ⅱ型和Ⅰ型干酪根。晚白垩世时期，盆地处于漂移早期，区域性沉降导致大规模海侵，烃源岩的发育受上升洋流和大洋缺氧事件的影响[1]，以明显的海洋生物输入为主，沉积于缺氧的海湾环境，发育较厚的丰度高、类型较好的海相烃源岩，典型地层有Iabe组和Likouala组。
4.2海相混合生源型烃源岩
海相混合生源型烃源岩生源输入相对量和沉积环境的氧化还原条件介于海相内源型和海相陆源型烃源岩之间，具体体现在饱和烃δ（13C）值介于（-26.0～-28.5）×10-3，芳烃δ（13C）值介于（-26.0～-28.0）×10-3，奥利烷指数介于0.05～0.15， C27和C28甾烷相对含量高于C29甾烷，Pr/Ph值介于15～2.0，有机质类型主要为Ⅱ型干酪根。晚白垩世以来，板块分裂处于漂移中后期，西非板块大陆边缘向西倾斜，产生区域性沉降，海洋地质营力持续作用，来自陆地的河流作用加强，河流携带来的陆源有机质与海洋有机质混合沉积于弱还原弱氧化条件下的滨浅海环境以及水下河道堤岸体系，陆源有机质受到后期改造[26]，与海洋原地有机质混合形成大量的无定形有机质，其陆源有机质相对含量随地层时代变新呈不断增加趋势，具倾油性和倾气性，形成的烃源岩为海相混合生源型。这类烃源岩见于安哥拉卡宾达区Landana组、Malembo组和刚果（布）Madingo组、Paloukou组。
4.3海相陆源型烃源岩
海相陆源型烃源岩以典型的陆源高等植物输入为主，沉积于弱氧化—氧化环境，体现在饱和烃和芳烃碳同位素偏重，饱和烃δ（13C）值大于-26.0×10-3，芳烃δ（13C）值大于-25.5×10-3。生物标志物方面，C29规则甾烷相对含量较高，最高达41%， C28甾烷相对含量较少，整体小于30%，奥利烷指数大于0.15，C29/C27甾烷比值大于1.5，Pr/Ph值大于2.0。显微组分中陆源有机碎屑（镜质组、惰质组和壳质组）占绝大部分，为70%～90%，明显显示较高的陆源有机质输入，干酪根类型主要为Ⅲ型和Ⅱ2型[26]。晚渐新世板块分裂进入漂移晚期，海退持续，非洲大陆中部地区处于热带湿润气候，植被繁盛，大型河流发育，河流携带来大量的陆源有机质，沉积于偏氧化的海洋环境发育海相陆源型烃源岩。该类烃源岩可能见于渐新统—中新统海相地层。
5结语
（1）下刚果盆地海相烃源岩的发育受古河流、上升洋流和缺氧环境（大洋缺氧事件）的影响。因海洋、河流两种地质营力彼消此长，晚白垩世—中新世时期，烃源岩发育的沉积环境呈现从海湾变迁到受河流作用逐渐加强的开阔海洋，有机质输入以海洋有机质为主过渡到河流携带来的陆源有机质比例加重，直到以陆源有机质为主的连续变化过程。海陆二元有机质输入量的相对变化和海洋沉积环境的变迁从根本上决定了海相烃源岩的特征。阿尔布阶烃源岩有机质来源为海洋水生生物，然而由于沉积于含氧度较高的浅海环境，其有机质丰度较低，干酪根类型以Ⅱ型和Ⅰ型为主，具有倾油性；上白垩统海相烃源岩有机质以海洋水生生物为主，沉积于缺氧的海湾环境，有机质丰度较高，干酪根类型以Ⅱ型为主，以倾油为主；古新统—始新统海相烃源岩受大陆边缘河流携带的陆源有机质影响，与海洋原地有机质混合沉积于半深海—深海环境，干酪根类型以Ⅱ型为主，具有倾油性和倾气性；渐新统—中新统海相烃源岩受河流携带来的陆源有机质输入影响，沉积于深水海洋环境，有机质丰度中等—好，干酪根为Ⅲ、Ⅱ型，具有倾油性和倾气性。盆地海相烃源岩整体在3 500 m左右进入生油窗，成熟的海相烃源岩是下刚果盆地深水区油气的重要来源之一。
（2）根据烃源岩成因类型划分标准，下刚果盆地发育3种成因类型的海相烃源岩：海相内源型、海相混合生源型和海相陆源型，其中，以海相内源型和海相混合生源型烃源岩为主。海相内源型烃源岩主要受控于上升洋流和缺氧环境（大洋缺氧事件）的影响，见于阿尔布阶和上白垩统海相烃源岩Iabe组和Likouala组；海相混合生源型烃源岩主要受控于河流和缺氧环境的影响，该类烃源岩见于古新统—始新统Landana组和渐新统—中新统Madingo组；海相陆源烃源岩的发育主要受到河流作用的强烈影响，中新统地层中发育该类海相烃源岩。
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摘要：下刚果盆地深水区的油气显示出了海相原油的特征，盐上海相烃源岩开始受到关注。通过对下刚果盆地海相烃源岩地球化学资料分析，综合评价了盐上4套海相烃源岩的地球化学特征和生烃潜力，研究了其成因并划分了成因类型，同时探讨了不同成因类型烃源岩发育的主控因素。结果表明：下刚果盆地盐岩层之上发育海相烃源岩，有机质丰度中等—好，干酪根类型为Ⅱ、Ⅲ型，成因上以海相内源型和海相混合生源型为主；盆地海相烃源岩整体在3 500 m左右深度进入生油窗，成熟的海相烃源岩是下刚果盆地深水区油气的重要来源之一；由于上升洋流、缺氧环境（大洋缺氧事件）和古河流的作用，以及海洋、河流两种地质营力此消彼长的关系，自晚白垩世至中新世，盆地沉积环境从海湾变迁到受河流作用逐渐加强的开阔海洋，有机质来源从以海洋有机质为主过渡到河流携带来的陆源有机质比例加重，直到以陆源有机质为主；海陆二元有机质输入量的相对变化和海洋沉积环境的变迁从根本上决定了海相烃源岩的特征。
关键词：地球化学；海相烃源岩；生烃潜力；生源输入；沉积环境；成因类型；控制因素；下刚果盆地
中图分类号：P618.130.2+7；TE122文献标志码：A
0引言
下刚果盆地油气资源相当丰富。据美国IHS数据库（2011）统计资料显示，下刚果盆地油气储量（2P，概算储量）约为129.95亿桶油当量，是仅次于尼日尔三角洲的非洲第二大油气区。
20世纪中后叶，下刚果盆地的油气勘探实践表明，盆地油气的主力烃源岩为裂谷期形成的盐下下白垩统湖相泥岩[12]，而发育在岩盐层之上的海相层系烃源岩被认为是次要的烃源岩 [3]，因此，未受到太多重视。自20世纪80年代以后，随着深水油气勘探的深入，越来越多的勘探实践和研究结果表明，下刚果盆地深水区油气显示了盐上上白垩统以来的海相烃源岩的贡献[45]。例如，下刚果盆地安哥拉卡宾达省0区块深水区油气显示上白垩统海相烃源岩Iabe组和Malembo组贡献明显[6]，以及安哥拉深水区Girassol大型油气田上渐新统—中新统油气藏中的油气很大程度上来自上白垩统海相烃源岩。因此，发育在岩盐层之上的海相烃源岩应当引起关注。
由于下白垩统湖相烃源岩是以往发现的下刚果盆地油气的主要来源，所以Cole等对下刚果盆地裂谷期发育的下白垩统湖相烃源岩进行了详细的研究 [713]，而对上白垩统和新生代海相烃源岩的研究却相对薄弱，且仅局限于下刚果盆地单井或单区块海相烃源岩的评价以及局部地区盐上层系海相烃源岩地球化学特征和油源对比方面 [23，6]。研究较为分散，缺乏较为综合的分析对比，以至于对下刚果盆地海相烃源岩的认识缺乏较系统的把握。笔者基于下刚果盆地各地区、各层系海相烃源岩的地质和地球化学资料，采用有机地球化学、同位素地球化学、分子地球化学、有机岩石学分析方法，系统研究了下刚果盆地海相碎屑岩烃源岩的地球化学特征，从沉积环境和生源输入方面研究海相烃源岩的成因，划分其成因类型，并结合地质认识，探讨不同成因类型海相烃源岩发育的主要控制因素。
1地质概况
下刚果盆地位于西非大陆边缘中部，从北向南横跨加蓬南部、刚果（布）、安哥拉卡宾达省、刚果（金）和安哥拉北部，盆地75%的面积位于海上，其他分布在陆地上（图1） [1418]。下刚果盆地是伴随着非洲与南美板块分裂和大西洋开阖而形成的西非典型被动大陆边缘系列含盐盆地之一 [7，1925]。盆地在阿普第阶（Aptian）受持续的海侵影响发育海相碳酸盐岩沉积，干旱气候导致Loeme盐岩的形成，该盐岩层分隔了同裂谷期湖相含油气系统和后裂谷期海相含油气系统；在阿尔布阶（Albian），伴随着后裂谷阶段南大西洋的开阖，在大陆边缘局限海洋环境下，地层发育以碳酸盐岩为主，半深海发育海相泥岩，浅海发育碳酸盐岩，近岸沉积陆源碎屑砂；晚白垩世塞诺曼阶（Cenomanian）—早始新世，下刚果盆地从局限海环境过渡到完全开阔的海洋环境[3，7]，持续海侵使得在半深海—浅海环境下发育高有机质丰度的海相泥页岩；古近纪末，大陆边缘向海方向的坍塌导致向西强烈倾斜和区域性的沉降，形成不同级次的断块和坳陷；渐新世—中新世，由浊积砂岩和粉砂质黏土构成的海退层序不整合叠置在较老的岩层之上，构成了当今大陆边缘盆地的原型[3，7]。下刚果盆地自阿尔布阶以来的盐上层系中发育4套海相烃源岩（图2），分别为：阿尔布阶的海相灰泥岩或泥灰岩（Pinda组和Sendji组）、上白垩统海相泥页岩（Iabe组和Likouala组）、古新统—始新统海相页岩（Landana组和Madingo组上部）以及渐新统—中新统浊积体泥岩（Malembo组和Paloukou组）[3，7]。
2海相烃源岩地球化学特征
下刚果盆地盐岩层之上广泛分布海相地层，自北向南各大油田皆有钻遇（图1）。盆地在晚白垩世—中新世不同地区发育几套等时地层，其在发育时间和沉积环境上具有相似性，如Pinda组和Sendji组、Iabe组和Likouala组及Madingo组下部、Landana组和Madingo组上部、Malembo组和Paloukou组（图2）。从岩性上看，该盆地主要有海相碳酸盐岩和海相碎屑岩两类，潜在的烃源岩包括：①海相碳酸盐岩烃源岩，为发育于早白垩世阿尔布阶浅海碳酸盐环境下的泥灰岩或灰泥岩，主要见于Sendji和Pinda组；②海相碎屑岩烃源岩，为晚白垩世—中新世大陆边缘发育的、巨厚的富有机质页岩，主要分布在安哥拉Iabe组、Landana组、Malembo组和刚果（布）Likouala组、Madingo组、Paloukou组。笔者系统采集了下刚果盆地13口钻井（图1）8个层组（图2、3）的345个海相烃源岩样品热解数据（表1），综合分析其海相烃源岩的地球化学特征。
2.1有机质丰度和类型
根据总有机碳数据（表1和图3）以及热解峰温与氢指数的关系（图4），早白垩世阿尔布阶刚果（布）Sendji组和安哥拉卡宾达区Pinda组灰泥岩或泥灰岩有机质丰度较差，平均值分别为0.76%和078%，有机质类型为Ⅱ型。Pinda组氢指数为（87～200）×10-3，平均值为129×10-3，有机质类型为Ⅲ型；Sendji组氢指数为（103～607）×10-3，平均值为259×10-3，有机质类型为Ⅱ型，少数为Ⅰ型。上白垩统至中新统海相泥页岩有机质丰度整体较好。安哥拉卡宾达区发育较厚的上白垩统Iabe组页岩，总有机碳（TOC）最大高达10%，平均值为3.06%，氢指数（HI）为（247～701）×10-3，平均值为394 ×10-3；刚果（布）Haute Mer区Likouala组有机质丰度中等（图3），平均值为1.49%，干酪根为Ⅱ型；安哥拉卡宾达区Landana组深水页岩厚度较薄，整体小于200 m，烃源岩的总有机碳平均值为布阶安哥拉Malembo组1.46～4.992.427690～550 249570.29～0.54刚果（布）Paloukou组0.72～3.191.555051～318147500.67～5.722.02500.28～0.49安哥拉Landana组1.73刚果（布）Madingo组0.88～4.302.3112193～561376122.12～23.39.8120.29～0.47安哥拉Iabe组2.05～4.963.0633247～701394330.46～0.70刚果（布）Likouala组0.44～2.841.342083～438279200.58～11.44.2200.30～0.76安哥拉Pinda组0.29～1.600.783987～200129390.58～0.80刚果（布）Sendji组0.12～1.880.7673103～607259730.77～3.391.58300.31～0.88注：数据来源于文献[3]、[6]、[26]、美国IHS数据库（2011）以及中海油研究总院提供的样品分析测试结果。
自早白垩世阿尔布阶至中新世，下刚果盆地海相烃源岩有机质丰度呈现由低到高，再逐渐降低的趋势，有机质类型从Ⅱ型变化到Ⅱ型、Ⅲ型。有机质丰度和类型的变化在很大程度上取决于生源输入和沉积环境的变化。
2.2成熟度及生烃潜力
根据热解峰温和镜质体反射率统计结果（表1和图4），下刚果盆地海相烃源岩热解峰温整体小于440 ℃，处于未成熟—低成熟阶段。刚果（布）Haute Mer区Sendji组生烃潜量为（0.77～3.99）×10-3，平均值为1.58×10-3，具有倾油性，镜质体反射率为031%～088%，整体处于低成熟—成熟阶段；上白垩统Likouala组生烃潜量为（0.58～11.4）×10-3，平均值为4.2×10-3，具有倾油性，镜质体反射率为030%～0.76%，处于未成熟—低成熟阶段；古新统—始新统Madingo组生烃潜量为（2.12～23.3）×10-3，平均值为9.8×10-3，处于未成熟阶段，局部地区由于地层埋藏深度较大而成熟。中新统Paloukou组生烃潜量为（0.67～5.72）×10-3，平均值为202×10-3，处于未成熟阶段。在下刚果盆地安哥拉卡宾达区海相烃源岩显示了相似的成熟度和生烃潜力。如上白垩统Iabe组镜质体反射率为0.46%～0.70%，处于低成熟—成熟阶段；古新统—始新统Landana组氧指数极低，热解类型指数较高，具有明显的倾油性 [3]；渐新统—中新统Malembo组镜质体反射率为0.29%～054%，处于未成熟—低成熟阶段，同时具有倾油性和倾气性。
已有油气勘探资料揭示，由于盐上地层发育时代比较新，上覆沉积物厚度薄，埋藏浅，因而导致整体成熟度比较低，而只有在其上覆地层比较厚的断陷或凹陷区，海相烃源岩才达到成熟。例如，安哥拉卡宾达区0区块，成熟的Iabe组/Landana组烃源岩主要分布在埋藏较深的西部深水区[6]，而中新统Malembo组烃源岩只有在上覆较厚的第三系地层凹槽内的部分才有可能达到成熟阶段（图5），Haute Mer 区块M井生烃门限约3 500 m（图6）。因此，成熟度是制约海相烃源岩生烃潜力的关键。
对比分析表明（表4），下刚果盆地海相烃源岩上白垩统烃源岩有机质丰度、氢指数和生烃潜量变化规律呈现由低变高，再变低的趋势，成熟度随地层时代变老逐渐增加。下白垩统阿尔布阶海相碳酸盐岩烃源岩无论是有机质丰度、氢指数，还是生烃潜量，在盐上海相烃源岩中都是最低的，但是由于其地层时代较老以及埋藏深度较大，所以其成熟度相对较高，烃源岩已经进入生油窗；上白垩统海相烃源岩生烃潜量较高，处于低成熟—成熟阶段，部分烃源岩进入生油窗，生烃潜力大；古新统—始新统海相烃源岩有机质丰度、氢指数和生烃潜量3项指标都最高，但成熟度低；渐新统—中新统烃源岩氢指数和生烃潜量相对较低，且整体处于未成熟阶段，仅局部地区为低成熟阶段。综上所述，下刚果盆地盐上有效烃源岩可能主要为上白垩统海相烃源岩，即成熟的海相烃源岩应是下刚果盆地深水区油气的重要来源之一。
3生源输入与沉积环境
生物标志化合物和稳定碳同位素组成具有特殊的指向性，在反映烃源岩有机质输入和沉积环境方面具有可靠性，因此，笔者利用某些特殊的地球化学参数和指标来研究下刚果盆地海相烃源岩的成因问题。
上白垩统Iabe组烃源岩中C27、C28甾烷相对含量均大于35%，最大达45.3%（图7），C27规则甾烷相对含量一般远高于C29甾烷， C29/C27甾烷比值整体处于0.4～0.8之间（图8）。通常，水生生物富含C27和C28，而陆生高等植物和某些藻类具有更高的C29甾烷含量[27]。研究区规则甾烷的分布特征可能反映了典型的海洋水生生物输入特征。奥利烷被认为是晚白垩世以来高等植物（特别是被子植物）输入的可靠标志，通常用奥利烷指数来表示沉积有机质中高等植物输入的比例[2829]。上白垩统烃源岩中奥利烷指数极低（低于0.05），表明该烃源岩受到陆源高等植物的影响极小，而海洋水生生物输入量占绝对优势。从稳定碳同位素组成上看，上白垩统Iabe组烃源岩饱和烃δ（13C）值介于（-28.6～-31.5）×10-3，芳烃δ（13C）值分布在（-28.7～-29.5）×10-3，碳同位素整体偏轻（图9）。这进一步说明生源主要来源于海洋水生生物。Pr/Ph值是常用沉积环境的指示参数[30]。一般情况下，Pr/Ph值小于或大于1.0可分别指示还原性或氧化性沉积环境 [31]。Pr/Ph值小于0.5为强还原性膏盐沉积环境 [32]，介于0.5～1.0为还原环境，介于1.0～2.0为弱还原弱氧化环境，大于2.0为偏氧化环境，如滨海沼泽或浅海沉积。Iabe组烃源岩中Pr/Ph 值小于1.5（图8），图8下刚果盆地海相烃源岩生物标志物特征及成因类型划分
古新统—始新统Landana组海相烃源岩C27、C28甾烷相对含量高于C29甾烷（图7），但不及上白垩统烃源岩中差异明显，说明海洋水生生物输入量可能相对上白垩统略低，陆源有机质相对增加。但是没有更多的地球化学参数表明陆源有机质输入比重很大。另外，在该套烃源岩中发现大量的鱼类化石、磷酸盐物质和各种有孔虫类，反映海洋生物来源，同时其古生物学特征说明该套烃源岩可能受到了马斯特里赫特阶（Maastrichtian）—始新世上升洋流作用强烈的影响，在半深海—深海最小含氧区环境中，有机质沉积于大陆边缘外陆架和斜坡，发育富有机质沉积[6]。烃源岩总有机碳平均值为1.73%，氢指数为（83～438）×10-3，干酪根以Ⅱ型为主。
渐新统—中新统海相烃源岩中奥利烷指数大于0.1，最大高达2.0（图8），说明其具有显著的陆生高等植物输入特征；较高的C29/C27甾烷比值（1.0～20）也反映陆源高等植物显著输入的特征。其中，中新统水下扇Malembo组烃源岩中C29规则甾烷相对含量很高，最高达41%，而C28甾烷相对含量较少，整体小于30%（图7），反映了陆源高等植物的显著输入，这可能是由于新生代河流携带来大量的陆生高等植物所致。饱和烃和芳烃碳同位素相对于其他烃源岩偏重，饱和烃δ（13C）值大于-27.0×10-3，芳烃δ（13C）值大于-26.5×10-3（图9），同样显示了陆源有机质的特征；从沉积环境上看， Pr/Ph值介于1.5～2.0之间（图8），表明烃源岩形成时的水体环境为弱氧化条件，虽然其沉积水体较深，但是由于受到陆源含氧淡水的稀释，使得其还原性降低，偏弱氧化性。因此，上述情况对有机质的保存不是十分有利，发育的有机质丰度处于中等程度（总有机碳平均值为1.55%），以陆源有机质输入为主，使得烃源岩有机质类型以Ⅲ型为主。其中：δ（13C）为碳同位素比值。
通过对各套海相烃源岩生源输入和沉积环境分析，其成因具有一定规律性。从生源输入上看，上白垩统海相烃源岩以海洋有机质为主；随着地层时代的变新，其具有海洋水生生物输入量减少，陆源有机质输入量增大的变化趋势。在沉积环境上，上白垩统海相烃源岩形成的水体环境偏还原性，随着地层时代的变新，海相烃源岩形成时的水体还原性变弱，氧化性变强。下刚果盆地海相烃源岩发育的沉积环境和生源输入变化规律，正是西非大陆边缘盆地形成过程中所经历的从海湾环境变迁到受河流作用逐渐加强的开阔海洋环境，有机质输入以海洋有机质为主过渡到河流携带来的陆源有机质比例加重，到陆源有机质深度影响的这一连续演化过程。
4烃源岩成因类型划分及主控因素
根据稳定碳同位素、生物标志物资料，下刚果盆地海相烃源岩在发育时的沉积环境和生源输入上存在差异。根据大陆边缘盆地海相烃源岩成因类型划分标准[3334]，下刚果盆地海相烃源岩显示以海相内源型和海相混合生源型两类烃源岩为主，部分地层显示海相陆源型烃源岩的特征（图7～9）。不同成因类型海相烃源岩的发育是古构造、古沉积环境、古生物和古气候等因素综合作用的结果。其中，伴随非洲与南美板块分裂导致的一系列构造运动、封闭及半封闭海湾环境，大型河流的影响以及区域性热带湿润气候条件对海相烃源岩的形成起着根本性的作用。古河流、上升洋流和大洋缺氧事件对局部性和阶段性海相烃源岩的发育起4.1海相内源型烃源岩
海相内源型烃源岩以海洋水生生物输入为主，沉积于还原—弱还原环境水体，体现在稳定碳同位素相对较轻，饱和烃δ（13C）值小于-28.5×10-3，芳烃δ（13C）值小于-28.0×10-3；生物标志物体现在C27、C28甾烷相对含量皆大于35%，C27甾烷相对含量最大达45.3%， C29/C27甾烷比值整体小于1.0，介于0.5～1.0，C29甾烷比C27规则甾烷含量相对较少，Pr/Ph值小于1.5，沉积于还原—弱还原环境，有机质类型主要为Ⅱ型和Ⅰ型干酪根。晚白垩世时期，盆地处于漂移早期，区域性沉降导致大规模海侵，烃源岩的发育受上升洋流和大洋缺氧事件的影响[1]，以明显的海洋生物输入为主，沉积于缺氧的海湾环境，发育较厚的丰度高、类型较好的海相烃源岩，典型地层有Iabe组和Likouala组。
4.2海相混合生源型烃源岩
海相混合生源型烃源岩生源输入相对量和沉积环境的氧化还原条件介于海相内源型和海相陆源型烃源岩之间，具体体现在饱和烃δ（13C）值介于（-26.0～-28.5）×10-3，芳烃δ（13C）值介于（-26.0～-28.0）×10-3，奥利烷指数介于0.05～0.15， C27和C28甾烷相对含量高于C29甾烷，Pr/Ph值介于15～2.0，有机质类型主要为Ⅱ型干酪根。晚白垩世以来，板块分裂处于漂移中后期，西非板块大陆边缘向西倾斜，产生区域性沉降，海洋地质营力持续作用，来自陆地的河流作用加强，河流携带来的陆源有机质与海洋有机质混合沉积于弱还原弱氧化条件下的滨浅海环境以及水下河道堤岸体系，陆源有机质受到后期改造[26]，与海洋原地有机质混合形成大量的无定形有机质，其陆源有机质相对含量随地层时代变新呈不断增加趋势，具倾油性和倾气性，形成的烃源岩为海相混合生源型。这类烃源岩见于安哥拉卡宾达区Landana组、Malembo组和刚果（布）Madingo组、Paloukou组。
4.3海相陆源型烃源岩
海相陆源型烃源岩以典型的陆源高等植物输入为主，沉积于弱氧化—氧化环境，体现在饱和烃和芳烃碳同位素偏重，饱和烃δ（13C）值大于-26.0×10-3，芳烃δ（13C）值大于-25.5×10-3。生物标志物方面，C29规则甾烷相对含量较高，最高达41%， C28甾烷相对含量较少，整体小于30%，奥利烷指数大于0.15，C29/C27甾烷比值大于1.5，Pr/Ph值大于2.0。显微组分中陆源有机碎屑（镜质组、惰质组和壳质组）占绝大部分，为70%～90%，明显显示较高的陆源有机质输入，干酪根类型主要为Ⅲ型和Ⅱ2型[26]。晚渐新世板块分裂进入漂移晚期，海退持续，非洲大陆中部地区处于热带湿润气候，植被繁盛，大型河流发育，河流携带来大量的陆源有机质，沉积于偏氧化的海洋环境发育海相陆源型烃源岩。该类烃源岩可能见于渐新统—中新统海相地层。
5结语
（1）下刚果盆地海相烃源岩的发育受古河流、上升洋流和缺氧环境（大洋缺氧事件）的影响。因海洋、河流两种地质营力彼消此长，晚白垩世—中新世时期，烃源岩发育的沉积环境呈现从海湾变迁到受河流作用逐渐加强的开阔海洋，有机质输入以海洋有机质为主过渡到河流携带来的陆源有机质比例加重，直到以陆源有机质为主的连续变化过程。海陆二元有机质输入量的相对变化和海洋沉积环境的变迁从根本上决定了海相烃源岩的特征。阿尔布阶烃源岩有机质来源为海洋水生生物，然而由于沉积于含氧度较高的浅海环境，其有机质丰度较低，干酪根类型以Ⅱ型和Ⅰ型为主，具有倾油性；上白垩统海相烃源岩有机质以海洋水生生物为主，沉积于缺氧的海湾环境，有机质丰度较高，干酪根类型以Ⅱ型为主，以倾油为主；古新统—始新统海相烃源岩受大陆边缘河流携带的陆源有机质影响，与海洋原地有机质混合沉积于半深海—深海环境，干酪根类型以Ⅱ型为主，具有倾油性和倾气性；渐新统—中新统海相烃源岩受河流携带来的陆源有机质输入影响，沉积于深水海洋环境，有机质丰度中等—好，干酪根为Ⅲ、Ⅱ型，具有倾油性和倾气性。盆地海相烃源岩整体在3 500 m左右进入生油窗，成熟的海相烃源岩是下刚果盆地深水区油气的重要来源之一。
（2）根据烃源岩成因类型划分标准，下刚果盆地发育3种成因类型的海相烃源岩：海相内源型、海相混合生源型和海相陆源型，其中，以海相内源型和海相混合生源型烃源岩为主。海相内源型烃源岩主要受控于上升洋流和缺氧环境（大洋缺氧事件）的影响，见于阿尔布阶和上白垩统海相烃源岩Iabe组和Likouala组；海相混合生源型烃源岩主要受控于河流和缺氧环境的影响，该类烃源岩见于古新统—始新统Landana组和渐新统—中新统Madingo组；海相陆源烃源岩的发育主要受到河流作用的强烈影响，中新统地层中发育该类海相烃源岩。
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