里奥-德雷盆地（Rio del Rey basin）位于非洲西海岸几内亚湾，是喀麦隆国内重要的含油气盆地，大规模发育泥底辟构造［7-9］。前人对里奥-德雷盆地泥底辟的带状展布取得了比较一致的认识，袁井菊等［10］提出，里奥-德雷盆地中部发育有3个北北西走向和1个北北东走向的刺穿泥底辟构造带。余一欣等［11］认为，除中部4个刺穿泥底辟构造带外，盆地东部发育有1个北东向的刺穿泥底辟构造带。苏玉山等［12］认为，盆地中-东部发育有3个北北西走向和2个北北东走向的泥墙，在东部重力构造边界发育了1个北东走向的泥墙。陈占坤等［13］认为，盆地中部发育有3个北北西走向和2个北北东走向的泥底辟构造带，东部发育有1个泥底辟构造带，由北北东向向南转变为北东向。总体上，认为里奥-德雷盆地中部存在北北西走向和北北东-北东走向的2个泥底辟构造带，但忽视了北部和南部的泥底辟构造，同时对盆地泥底辟的成因机理及与这2个走向泥底辟构造带的关系存在一定争议。
在已有的对里奥-德雷盆地泥底辟研究的基础上，利用Landmark工作站对研究区三维地震资料的典型剖面进行精细解释和平面成图，确定了里奥-德雷盆地泥底辟的平面地质结构：里奥-德雷盆地的泥底辟在南北方向上分为北部隐伏区、中部刺穿区和南部刺穿区3个区，在东西方向上分为西段北北西-北西走向和东段北东-北北东走向，此两段组成一个向南凸出的舌状体。这些泥底辟的形成与里奥-德雷盆地的沉积和重力滑动构造密切相关。
1 研究区概况
里奥-德雷盆地位于非洲尼日尔三角洲盆地东缘，尼日尔三角洲盆地位于西非几内亚湾，构造位置在非洲板块和大西洋板块的三联点上，东北部为贝努埃槽，西部为贝宁盆地，南部为大西洋［14-15］，东南部以喀麦隆火山带为界（图1）。尼日尔三角洲盆地发育重力滑动构造，自北向南可依次划分为北部伸展构造带、中部泥底辟构造带、南部趾状逆冲构造带［16-18］。尼日尔三角洲盆地的演化经历了早白垩世阿普特期-晚白垩世康尼亚克期的裂谷期以及晚白垩世晚期以来的漂移期［19-21］。尼日尔三角洲盆地裂谷期沉积了大量湖泊相泥岩，随着大西洋的持续拉开进入漂移阶段。新生界划分为3个岩石地层单位：阿卡塔（Akata）组深海相，岩性为泥页岩；阿格巴达（Agbada）组三角洲前缘沉积，以砂岩为主，夹少量泥岩；贝宁（Benin）组陆相河流沉积，岩性为砂砾岩［22-23］。
图1
图1
尼日尔三角洲及里奥-德雷盆地构造位置
Fig.1
Location of Niger delta basin and Rio del Rey basin
图2
图2
里奥-德雷盆地地层综合柱状图（据文献［24］修改）
Fig.2
Rio del Rey basin chronostratigraphic chart （modified after conference ［24］）
2 泥底辟平面结构特征
研究区三维地震资料来源于中国石化石油勘探开发研究院，依据钻井资料将地震层位分为S0构造层、S5构造层和Nguti构造层，根据邻区地层和地震剖面的内部反射特征，又将其划分为Isongo构造层、Oongue构造层和Akata组泥源层以及白垩系顶界面。
根据里奥-德雷盆地泥底辟构造带的平面展布、刺穿层位和断层关系，将里奥-德雷盆地的泥底辟在南北方向上分为北部隐伏区、中部刺穿区和南部刺穿区3个区带（表1）。其中1~7号泥底辟位于北部隐伏区，主要发育在重力构造的后缘伸展区与正断层之间，以点状构造为主，大部分未刺穿上覆地层或者刺穿高度较小，未刺穿至Nguti构造层。8~17号泥底辟位于中部刺穿区，位于重力构造的伸展构造区与逆冲构造区之间的过渡区，大部分延伸较长，延伸长度在10 km以上，大部分刺穿Nguti构造层。其中，8~14号泥底辟为北西-北北西走向；15~17号泥底辟为北北东-北东走向。18~25号泥底辟位于南部刺穿区，主要发育在重力构造的前缘逆冲区，延伸长度小于10 km，大部分刺穿Nguti构造层，其中，18号泥底辟位于南部刺穿区，为北北西走向；19~21号泥底辟为北东东走向；22~25号泥底辟为北东走向。
表1 里奥-德雷盆地泥底辟特征
Table 1
泥底辟 编号 | 分布 位置 | 延伸长度 /km | 宽度 /km | 最大高度 /km | 走向 | 刺穿层位 | 主要活动时间 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 北部 | 2.0 | 1.0~1.4 | 0.6 | 东 | Oongue | Oongue沉积后至Isongo沉积前 |
| 2 | 北部 | 1.9 | 0.6~1.7 | 0.7 | 东 | Oongue | Oongue沉积后至Nguti沉积前 |
| 3 | 北部 | 2.1 | 0.5~1.3 | 0.9 | 东 | Isongo | Oongue沉积后至Nguti沉积前 |
| 4 | 北部 | 2.5 | 0.5~1.2 | 1.2 | 北西西 | Isongo | Oongue沉积后至Isongo沉积前 |
| 5 | 北部 | 3.4 | 0.8~1.1 | 0.5 | 北东东 | Oongue | Oongue沉积后至Nguti沉积前 |
| 6 | 北部 | 4.6 | 0.5~1.0 | 0.5 | 北东东 | 未刺穿 | Oongue沉积后至Isongo沉积前 |
| 7 | 北部 | 5.1 | 0.8~1.7 | 3.6 | 北东东 | Isongo | Oongue沉积后至Isongo沉积前 |
| 8 | 中部 | 7.0 | 1.0~2.4 | 2.9 | 北西 | Nguti | Oongue沉积后至S0沉积前 |
| 9 | 中部 | 4.2 | 0.9~1.7 | 2.6 | 北北西 | Nguti | Oongue沉积后至S0沉积前 |
| 10 | 中部 | 18.2 | 0.5~2.3 | 2.8 | 北北西 | Nguti | Oongue沉积后至S0沉积前 |
| 11 | 中部 | 3.3 | 0.4~0.6 | 2.7 | 北东东 | Nguti | Oongue沉积后至S0沉积前 |
| 12 | 中部 | 5.0 | 0.6~0.9 | 2.5 | 北北东 | Nguti | Oongue沉积后至S0沉积前 |
| 13 | 中部 | 16.3 | 1.2~1.5 | 3.1 | 北北西 | Nguti | Oongue沉积后至S0沉积前 |
| 14 | 中部 | 19.0 | 0.8~1.4 | 3.1 | 北北西 | Nguti | Oongue沉积后至S0沉积前 |
| 15 | 中部 | 14.1 | 0.7~1.5 | 2.8 | 北北东 | Nguti | Oongue沉积后至S0沉积前 |
| 16 | 中部 | 12.1 | 0.4~1.5 | 4.3 | 北北东 | 海底 | Oongue沉积后至今 |
| 17 | 中部 | 13.5 | 1.4~2.5 | 1.7 | 北东 | Nguti | Oongue沉积后至 S0沉积前 |
| 18 | 南部 | 5.3 | 0.8~2.0 | 4.1 | 北西 | S0 | Nguti沉积后至S0沉积后 |
| 19 | 南部 | 2.8 | 0.5~1.0 | 3.8 | 北东东 | S5 | Nguti沉积后至S0沉积前 |
| 20 | 南部 | 3.1 | 1.0~1.4 | 3.6 | 北东东 | S5 | Nguti沉积后至S0沉积前 |
| 21 | 南部 | 2.2 | 1.0~1.2 | 3.0 | 北东东 | Nguti | Nguti沉积后至S5沉积前 |
| 22 | 南部 | 1.8 | 0.8~1.0 | 2.8 | 北东 | Nguti | Nguti沉积后至S5沉积前 |
| 23 | 南部 | 3.0 | 1.0~1.4 | 2.4 | 北东 | Nguti | Nguti沉积后至S5沉积前 |
| 24 | 南部 | 5.3 | 1.0~2.8 | 2.6 | 北东 | S5 | Nguti沉积后至S0沉积前 |
| 25 | 南部 | 3.7 | 1.2~3.0 | 2.5 | 北东 | Nguti | Nguti沉积后至S5沉积前 |
根据里奥-德雷盆地泥底辟的走向将中部刺穿区和南部刺穿区的泥底辟分为东西两段，西段主要为北北西-北西走向，东段主要为北北东-北东走向（图3），整体上形成向南部凸出的舌状体。
图3
图3
里奥-德雷盆地Nguti构造层顶泥底辟分布及区带划分（断层分布据文献［12］修改）
Fig.3
Structure units of mud diapirs of Nguti layer in Rio del Rey basin （ modified after conference ［12］ ）
图4
图4
里奥-德雷盆地北部隐伏区泥底辟地震十字剖面（剖面位置见图3）
Fig.4
Seismic vs profile of mud diapir in the northern buried area of Rio del Rey basin （see Fig. 3 for profile location）
图5
图5
里奥-德雷盆地南部刺穿区泥底辟地震十字剖面（剖面位置见图3）
Fig.5
Seismic vs profile of mud diapir in the southern pierced area of Rio del Rey basin （see Fig.3 for profile location）
3 泥底辟活动时间
泥底辟的活动时间主要可根据泥底辟刺穿的层位、泥底辟之上发生褶皱的地层、泥底辟两侧是否发育生长地层以及与地层接触关系等标志推断。泥底辟刺穿的层位早于其活动的终止时间，泥底辟之上发生褶皱的地层代表其活动的终止时间，同时泥底辟两侧地层与泥底辟带的接触关系可用于判断泥底辟是否持续活动。
北部隐伏区的泥底辟活动时间最早，主要发生在Oongue和Isongo构造层沉积期间。地震解释认为，北部刺穿区的3号泥底辟刺穿Oongue构造层，且与泥底辟周围的Isongo构造层厚度接近，顶部Nguti构造层未出现褶皱现象（图6（a）），表明北部隐伏区的泥底辟主要在Nguti构造层沉积前发育，且后期没有继续活动。
图6
图6
里奥-德雷盆地北西向地震剖面（剖面位置见图3）
Fig.6
NW trending seismic profile of Rio del Rey basin （see Fig. 3 for profile location）
中部刺穿区泥底辟活动时间稍晚，主要发生在S0构造层沉积前。地震解释认为，14号和15号泥底辟均刺穿了Nguti构造层，垂向上宽度变化不大，其顶部S5-S0构造层均发生了一定程度的褶皱变形，而S0之上地层逐渐水平。同时，泥底辟两侧Oongue-S5构造层向泥底辟倾斜，在Isongo构造层顶存在超覆现象，2个底辟之间的地层向泥底辟刺穿快速减薄（图6（b））。因此，中部刺穿区的泥底辟发育2期活动，在Isongo-Nguti构造层沉积期间和Nguti-S5构造层沉积期间均有泥底辟活动。
南部刺穿区泥底辟活动时间最晚，主要发生在Nguti-S0构造层沉积后。地震解释认为，24号北西侧地层倾角大于南东侧，地震反射同相轴被错断，明显受逆冲断层控制，泥底辟垂向上宽度骤减，泥底辟两侧 Oongue-Isongo构造层厚度接近，Nguti构造层则向泥底辟方向减薄（图6（c）），因此，判断为泥底辟活动时间在Nguti沉积后。同时，由于泥底辟东南侧S0构造层之上发育有削截现象，说明此处在S0沉积后仍然是构造高部位，泥底辟仍有活动。
以上证据表明，南部舌状区泥底辟在Nguti-S5构造层沉积期间和S0构造层沉积后均有活动。
4 泥底辟发育机理
里奥-德雷盆地北部隐伏区的泥底辟形成时间最早，形成于Oongue-Nguti构造层沉积期间，发育了受沉积作用控制的被动泥底辟，主要由泥岩与上覆地层的密度差导致，与构造作用相关性较小。在古新世，Akata组泥岩在北部隐伏区大规模沉积，但由于水较浅［13］，泥岩沉积并不厚。随后渐新世开始快速沉积Oongue段浊积砂岩，上覆地层的沉积速度较快，泥岩尚未压实，具有一定的可流动性，而且埋深较浅，泥岩的密度比上覆地层小，在构造薄弱的部位发育了泥底辟。之后，由于泥岩的埋深持续加大和底辟持续活动，导致泥源供给不足，在Isongo构造层沉积期间，泥底辟活动逐渐减弱直至停止，中新世后泥底辟便不再发育（图7（a））。
图7
图7
里奥-德雷盆地泥底辟成因演化模式
Fig.7
Genetic evolution model of mud diapir in Rio del Rey basin
里奥-德雷盆地中部刺穿区的泥底辟主要有2期活动，分别为早期Oongue-Isongo构造层沉积期间和晚期Nguti-S5构造层沉积期间，该区域的泥底辟早期受沉积作用控制，后期受重力构造控制。在Nguti构造层沉积前，由于浊积砂岩的快速沉积，产生密度差，在中部刺穿区同样发育有被动泥底辟。随着南大西洋的扩张，里奥-德雷盆地大陆斜坡的坡度逐渐变大，同时由于沉积物的不断堆积，中新世，重力构造开始发育，与北部隐伏区不同的是，中部刺穿区泥岩初始沉积厚度较大，因此在重力构造作用下继续发育泥底辟。重力构造后缘的沉积物在重力作用下向前运移，重力构造前缘的沉积物逐渐堆积，导致中部刺穿区的泥岩水平方向活动受限，于是开始发育垂向上的底辟构造（图7（b））。由于埋深的不断变大，泥岩继续向上刺穿上覆地层的动力不足，因此第四纪中部刺穿区的泥底辟逐渐停止活动。
里奥-德雷盆地南部刺穿区的泥底辟形成时间最晚，主要在Nguti构造层沉积之后活动，泥底辟发育主要受重力构造前缘的逆冲断层控制。南部高刺穿区位于斜坡的下部，构造位置较低，沉积时水最深，沉积的泥岩最厚，沉积速度较中部和北部小，因此有更长的时间固结成岩，由于缺乏流动性，因此早期南部的泥岩并没有发育泥底辟。在中新世，南部刺穿区东南侧喀麦隆火山带的Bioko岛发生火山喷发［26］，火山喷发可能促进生烃，造成深部泥岩的活化，同时此时期重力构造开始发育，并在南部刺穿区发育逆冲断层，泥岩在逆冲断层的上盘一起向前刺穿上覆地层，同时逆冲作用形成断层相关褶皱，在顶部形成一系列正断层，泥岩在构造薄弱的部位发生底辟，由于早先没有发育泥底辟构造，因此南部刺穿区的泥底辟需要通过断裂刺穿较厚的地层到达浅部，因此泥底辟垂向宽度突然减薄，发育成焊接构造（图7（c））。
从时间上说，古新世时期盆地沉积大套泥岩，这是后期泥底辟的主要物质来源。渐新世以来，由于上覆快速沉积的浊积砂岩，在密度作用下开始发育受沉积作用控制的泥底辟。中新世，由于斜坡坡度的不断变大以及北部沉积物的不断堆积，出现重力失衡现象，开始发育由重力构造作用控制的泥底辟。由于斜坡向南滑动的速度最快，向西南和东南方向滑动的速度较小，因此产生了西段北北西-北西走向、东段北北东-北东走向的泥底辟，共同组成向南凸出的舌状体。
5 结 论
5.1 里奥-德雷盆地的泥底辟其平面展布与构造分带相关，自北向南可划分为北部隐伏区、中部刺穿区、南部刺穿区。北部隐伏区主要发育隐伏泥底辟，未刺穿上覆地层或刺穿高度较小。中部刺穿区发育有规模巨大的刺穿泥底辟，刺穿Nguti构造层。南部刺穿区发育有规模较小的刺穿泥底辟，刺穿Nguti构造层。
5.2 里奥-德雷盆地的泥底辟在东西方向上可分为东、西两段，西段为北北西-北西走向，东段为北北东-北东走向，共同组成大型的向南凸出的舌状体。
5.3 里奥-德雷盆地的泥底辟活动时间自北向南逐渐变晚，北部隐伏区泥底辟形成于Nguti构造层沉积前，中部刺穿区泥底辟活动时间为Oongue构造层沉积后至S0构造层沉积前，南部刺穿区泥底辟主要活动时间为Nguti构造层沉积后至S0构造层沉积后。
5.4 里奥-德雷盆地的泥底辟受沉积和构造作用控制。北部隐伏区早期受沉积作用控制，发育了被动泥底辟。中部刺穿区早期发育了受沉积作用控制的被动泥底辟，后期受重力构造的挤压作用发育了主动泥底辟。南部刺穿区的泥岩早期不活动，后期发育了由重力构造前缘逆冲断层控制的逆冲泥底辟。
http://dx.doi.org/10.3785/j.issn.1008-9497.2024.02.001
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