0 引言
孤立台地是指以碳酸盐沉积建造为主、被深水包围、地形平缓的平台，台地周缘以陡崖（或斜坡）与深海（或深湖）过渡，现代沉积中典型代表为加勒比海域的巴哈马台地[1⇓-3]。由于孤立台地形成时四周紧邻烃源岩，之后长期深埋极易形成大型整装礁滩体油气藏，在油气勘探中一直备受重视。2006年以来，在巴西桑托斯被动陆缘盆地深水盐下碳酸盐岩中相继发现了卢拉（Lula）、布兹奥斯（Buzios）及阿拉姆（Aram）等14个大油田，平均单体可采储量达到2.13×108 t，规模最大的布兹奥斯油田可采储量高达14.3×108 t，且探井商业成功率超过40%[4]，预示着被动陆缘盆地深水碳酸盐台地具有良好的勘探前景。对比全球深水其他不断有勘探大发现的热点被动陆缘盆地，如墨西哥湾、圭亚那、下刚果、鲁伍马等盆地，其油气主要富集于晚期漂移拗陷期被动陆缘阶段深水重力流碎屑岩沉积体系之中，这些盆地由于勘探程度高、发现油气田数量多，油气地质条件及成藏规律相对比较清晰[5⇓⇓⇓-9]。桑托斯盆地盐下碳酸盐台地形成于早期陆内-陆间裂谷原型阶段，受深水盐下勘探程度低、资料数据少等影响，前人对桑托斯盆地的研究主要集中在区域地质[6⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-23]以及少量发现中[4-5]，对深水盐下碳酸盐孤立台地形成地质背景、沉积建造、分布特征及其形成大油田的主控因素等方面的研究尚显不足，未来勘探方向不明确。针对这一现状，本文综合利用2D/3D地震、岩心及钻井等数据资料，开展桑托斯盆地原型盆地叠加演化过程与沉积充填特征分析，揭示盐下碳酸盐台地形成的地质背景，建立两类孤立碳酸盐台地沉积建造模式，表征其地震响应特征，结合盐下已发现大油田解剖，厘清盐下碳酸盐岩大油田形成的主控因素；通过地震相预测有利成藏带，提出未来有利勘探方向，为该类盆地战略选区、新项目评价及已有探区井位部署提供依据。
1 早白垩世以来原型盆地形成演化与碳酸盐台地形成的地质背景
1.1 早白垩世贝里阿斯期（Berriasian）到早阿普特期（Aptian）陆内裂谷阶段
早白垩世，受Tristan地幔柱热事件影响，西冈瓦纳大陆裂解的拉张作用首先从其南端即现今的南非西海岸开始，裂谷作用从南向北展开。受近南北向张性断裂带控制，形成近南北走向且北端相对封闭的大型狭长裂谷带[20-21]，此时的桑托斯盆地属于这一大型南北向裂谷系的一部分[24⇓-26]，形成了近东西垒堑相间的构造格局（见图1c ），南部边界为里奥格兰德转换断裂带。钻井及露头显示[4]，从贝里阿斯期（Berriasian）一直到欧特里夫期（Hauterivian），桑托斯盆地均以玄武岩和火山碎屑岩沉积充填为主。巴雷姆（Barremian）早—中期主要为白垩系PIC组陆相河流、三角洲及湖相沉积（见图2a ），水体深度大，处于半深湖—深湖环境，发育厚层泥页岩。巴雷姆晚期至阿普特早期的ITP组沉积时期，受相对封闭裂陷环境及近赤道强蒸发影响，湖水深度有所变浅，靠岸滨湖区依旧为一套河流及三角洲环境，而位于湖盆之中的古隆起上的浅湖环境发育一套介壳类灰岩，半深湖—深湖坳陷区以泥质灰岩和泥岩沉积为主[15⇓⇓-18]。ITP组沉积末期，由于地幔柱活动加剧，南美洲和非洲板块之间出现窄洋壳，发生热隆升，形成整个裂谷系范围内的破裂面，表现为一次大的沉积间断，也反映陆内裂谷的结束及陆间裂谷的开始[16⇓⇓⇓⇓-21]。
1.2 早白垩世中—晚阿普特期（Aptian）陆间裂谷阶段
ITP组沉积末期破裂面的出现，表明南美板块与非洲板块之间的大型南北向裂谷系中间形成了南北向的窄洋壳，随着“窄”初始洋壳从南向北形成[19⇓⇓⇓⇓-24]，南部海水大范围侵入，进入陆间裂谷阶段[25⇓⇓-28]。伴随着窄洋壳的形成，发生强烈的岩浆活动，在当时桑托斯盆地和西非安哥拉盆地的南部边界里奥格兰德转换断裂形成了近东西向的里奥格兰德隆起（Rio Grande Rise）-琼鱼山脉（Walvis Ridge）火山岩高地，受其横向阻挡控制，阿普特中期，在桑托斯盆地南部边界以北的狭长裂陷区形成了海水循环受限的潟湖沉积环境，受新生窄洋壳影响，地温梯度增高，陆间裂谷两侧边界断块出现热膨胀翘倾作用，陆缘碎屑岩供给有所减少，再加上靠近赤道不断蒸发，除了盆地边缘为碎屑岩沉积外，形成了一套分布广泛的BVE组碳酸盐沉积（见图2b ）[24⇓⇓-27]，其中古隆起上较大个体的介壳类生物已经随着盐度增高而灭绝，取而代之的是颗粒灰岩、丘粒灰岩和叠层石等微生物灰岩沉积建造，坳陷之中由泥质灰岩向泥岩沉积过渡。
1.3 早白垩世阿尔布期（Albian）至今被动大陆边缘阶段
从阿尔布早期开始，随着地幔柱继续活动，洋壳变得越来越宽，海底不断扩张，向两侧带动岩石圈运动，形成开阔的新生大洋，两侧洋壳趋于变冷，从两岸向洋中脊发生对称的的热沉降拗陷作用，由于海水大量进入，蒸发岩沉积结束，伴随着全球性海平面上升与下降，从下至上，被动陆缘漂移拗陷阶段经历了一个大的海侵、海退旋回，在陆壳及过渡带上，形成了大陆边缘沉积楔状体[30⇓⇓-33]。海侵层系为阿尔布阶到土伦阶，由早期阿尔布期以滨浅海碳酸盐岩为主，逐渐过渡到土伦期（Turonian）深海碎屑岩沉积为主（见图2d ），在此阶段沉积了一套缺氧环境黑色页岩[6]。海退层系包括康尼亚克期（Coniacian）至今沉积地层，受全球海平面持续下降影响，两岸物源供给充足，砂体向海进积，从陆向海发育大中型河流—三角洲—海相沉积体系（见图2e ）。
2 下白垩统孤立碳酸盐台地的形成与分布
2.1 孤立碳酸盐台地沉积建造
2.1.1 坳间断隆型孤立台地
目前已发现的坳间断隆型孤立台地所形成的大油田，主要分布于东部隆起带上，如布兹奥斯（Buzios）、卢拉（Lula）和梅罗（Mero）油田等，地质背景为裂谷期形成的继承性大型坳间古隆起，走向北东向，多期幕式裂陷活动将古隆起复杂化，在大型古隆起之上形成了次一级垒堑相间的构造格局，其中大多数垒块表现为单断式，一侧为陡崖，另一侧为多个小断阶形成的缓坡（见图4 ），少数为双断裂控制形成的地垒，两侧为陡崖，顺断裂走向具有由陡到缓的古地貌特征。单断地垒和双断地垒形成的台地，往往具有不同的沉积建造及地震响应特征。
单断式坳间断隆型孤立台地以卢拉油田为例，面积1 050 km2，圈闭闭合幅度450 m。陆内裂谷晚期ITP组沉积时，由于继承型垒式断块处于浅湖高能环境，发育介壳灰岩，以生物壳体及碎屑为主要成份的颗粒灰岩，其成因与原地堆积和近距离搬运有关。介壳灰岩沿翼部广泛发育，顶部高点附近缺失可能为陆内裂谷末期热隆升剥蚀所致，向下倾方向有一定增厚的趋势，最大厚度为189 m；地震响应表现为弱振幅、低频、不连续-杂乱丘状反射。陆间裂谷BVE组，为微生物丘滩复合体建造，岩性为藻叠层石灰岩与鲕粒灰岩不等厚互层，厚度为79~187 m，地震剖面上丘和滩不易区分，呈现中低振幅、中低频、亚平行较连续反射特征，由古隆起高部位向翼部进积，斜坡上局部高部位具有明显丘状反射结构，以藻叠层石灰岩为主，相对平缓带鲕粒灰岩占比更高。整个礁滩体向构造低部位具有进积建造特征，向低能环境渐变为中高频、强振幅、平行连续反射特征。
双断式坳间断隆型孤立台地以北部梅罗油田为例，圈闭面积约189 km2，圈闭闭合幅度650 m；断块上ITP组介壳灰岩（见图5a 、图5b ）较Lula油田更为发育，厚度为20~220 m；BVE组微生物灰岩也普遍发育，厚度为50~400 m，同样为藻叠层石灰岩（见图5c —图5e ）与鲕粒灰岩（见图5f 、图5g ）不等厚互层。地震相的内部反射与卢拉油田类似，但外部结构因两侧为陡崖进入深水低能环境，几何形态表现为明显丘状结构，反映加积沉积建造特点（见图6 ）。
图5 桑托斯盆地梅罗（Mero）油田盐下介壳灰岩、叠层石灰岩、鲕粒灰岩岩心照片和微观结构（A-1井据文献[15]）（a）A-2井，5 641 m，ITP组，介壳灰岩；（b）A-2井，5 629.85 m，ITP组，介壳灰岩，单偏光；（c）A-1井，5 518 m，BVE组，乔木状叠层石；（d）A-1井，5 312 m，BVE组，灌木状叠层石；（e）A-1井，5 320 m，BVE组，树枝状叠层石；（f）A-1井，5 502 m，BVE组，鲕粒灰岩；（g）A-1井，5 502 m，BVE组，鲕粒灰岩，正交偏光，绿色箭头指十字消光特征 |
2.1.2 坳中断凸型孤立台地
目前已发现的坳中断凸型孤立碳酸盐台地所形成油气田，主要分布于中央坳陷带，如阿拉姆（Aram）、卡卡拉（Carcara）油田等。以卡卡拉油田为例，油田面积144.32 km2，圈闭闭合幅度758 m（见图7 ）。发育于坳陷之中的垒式断块上，台地边缘明显受控于倾向相对的两条主伸展断层，内部次级断裂多。由于ITP组沉积时期处于深水低能环境，ITP组介壳类生物碎屑滩不发育，BVE组沉积前，陆内裂谷阶段多期次幕式火山喷发形成的玄武岩沿断裂系统溢流建隆，再加上咸化导致水面下降[37⇓⇓-40]，断凸之上形成浅水环境，BVE组微生物灰岩开始建造，与坳间隆起型孤立台地陆间裂谷期建造产物一致，同样为藻叠层石灰岩与鲕粒灰岩不等厚互层形成的微生物礁滩体，地震响应特征与双断式坳间断隆型里贝拉（Libra）油田BVE组反射特征基本相似，以向上加积建造为主。不同之处在于，沿主要断裂上部加积建造增厚异常明显，由丘状结构变成塔状构造，尖塔成因可能为后期热液改造成石灰华丘所致，值得注意的是，不是所有坳间断凸型孤立台地都具有尖塔状顶部结构。
2.2 孤立碳酸盐台地分布
基于两类孤立台地沉积建造的地质背景和地震响应特征，利用2D/3D地震解释，落实了两类台地的分布范围。
坳间断隆型孤立台地，不论是单断式还是双断式，由于其受陆内裂谷开始的继承性发育古隆起控制，除了在勘探程度高的东部隆起带广泛发育之外，二维地震揭示西部隆起带上也比较发育。坳间古隆起明显控制了台地延伸方向，单个台地近似呈椭圆形，长轴与古隆起走向一致。单断式坳间断隆型孤立台地主要分布于古隆起的轴部，规模较大，单体面积大，一般为300~1 000 km2。双断式坳间断隆型孤立台地主要分布于古隆起的翼部，规模相对较小，单体面积一般为100~300 km2。单断和双断式地垒上ITP组介壳灰岩和BVE组微生物灰岩两类储层均很发育，其中后者是在前者基础上继承性发育，面积一般大于前者（见图8 、图9 ）。
坳中断凸型孤立台地，主要受陆内-陆间裂谷阶段坳陷中火山喷发溢流建隆控制。地震解释发现现今盐下东部、中央和西部3个坳陷中，中央坳陷带最发育，原因为中央坳陷带陆内裂谷阶段沉积厚度最大，当时处于伸展拉张中心，断裂易沟通深部软流圈，火山活动强烈，形成了以多个玄武岩溢流相为主的隆起，其中阿拉姆孤立台地面积最大，超过700 km2、其他面积一般小于200 km2，不论台地规模大小，其走向受伸展断裂控制，也为北东向。东部坳陷零星分布，规模普遍较小。西部坳陷相对较窄，其西部紧邻西部斜坡，受陆源碎屑影响，碳酸盐台地不发育。3个坳陷中，只有中央坳陷带内针对阿拉姆、卡卡拉等台地进行过钻探，证实BVE组微生物礁滩体普遍发育（见图8 ）。
3 盐下碳酸盐岩大油气田形成条件
3.1 烃源岩
陆内裂谷中晚期沉积的巴雷姆阶中下部湖相优质烃源岩为盐下大油气田形成提供了雄厚的资源基础。裂谷期早期以火山岩及火山碎屑沉积为主，烃源岩不发育。中晚期湖相沉积为主，伴随间歇性火山活动（见图10 ），地处低纬度温暖潮湿气候带，火山活动形成的热液携带大量的矿物质，为生物生长提供了大量的营养物质，从而在巴雷姆阶中下部形成富含有机质的湖相烃源岩[34⇓⇓-37]，干酪根类型为Ⅰ型，主要为藻类和菌类有机质。陆内裂谷中期沉积的PIC组烃源岩有机碳平均值为5.7%；氢指数（HI）平均值为832 mg/g；生烃潜量（S1+S2）平均值为48.1 mg/g。陆内裂谷晚期沉积的ITP组烃源岩有机碳平均值为4.4%；HI平均值为738 mg/g；生烃潜量（S1+S2）平均值为37.8 mg/g[36]。这套烃源岩形成于早期陆内裂谷原型热盆阶段，中期经过陆间裂谷高热盆阶段，再加上晚期被动陆缘阶段沉积的叠加效应，现今埋深都大于4 000 m，目前在东部隆起带和中央坳陷带内盐下发现的38个油气田中，仅有Gato do Mato和 Temisto两个中小规模发现为气田。主要原因为中央坳陷带、东部隆起带和东部坳陷带盐岩普遍发育且厚度大，受上覆厚层盐岩高热导率影响，坳陷带烃源岩直到中新世才达到生排烃高峰期，现今Ro值为0.8%~1.2%，仍处于生油窗。以中央坳陷带盐下发现的阿拉姆大油田为例，位于中央坳陷带中心，周围烃源岩层系埋深全部（不包含水深）超过5 000 m，发现烃类产物仍为轻质油。
3.2 储层
坳间断隆和坳中断凸两类孤立碳酸盐台地均可形成优质规模礁滩体储层。西部隆起带盐下尚未钻探，坳间断隆型孤立台地仅在东部隆起带上被发现，不论是单断式还是双断式，ITP组介壳类灰岩和BVE组微生物灰岩均普遍发育。西部坳陷和东部坳陷尚未钻探，坳中断凸型孤立台地仅在中央坳陷为钻井所证实，BVE组微生物灰岩均普遍发育。
ITP组介壳类灰岩储层仅在东部隆起带上盐下已发现的34个坳间断隆型孤立台地中发育，储层厚度一般为50~180 m，最大厚度为248 m。通过对190个介壳灰岩样品描述统计分析发现，孔隙类型主要为铸模孔、溶孔、溶洞、晶间孔和粒间孔。成因上，以受成岩作用改造而形成的次生孔隙为主，铸模孔主要由早成岩期大气水溶解作用形成，溶孔和溶洞与成岩期埋藏溶解作用有关，多为非组构选择性溶解，因此形成的多为不规则的孔隙和孔洞。孔隙度最小为6.3%，最大为30.0%，平均为16.9%，渗透率最小值为1.10×10-3 μm2，最大值为1 180.0×10-3 μm2，平均值为101.80×10-3 μm2，总体属于中高孔-中渗型灰岩储层[17⇓-19]。
3.3 盖层
陆间裂谷晚期形成的Ariri组巨厚蒸发盐岩形成了优质区域盖层。Ariri组蒸发盐岩形成于陆间裂谷晚期强烈的潟湖相蒸发环境，受当时构造沉积环境控制，蒸发盐岩层系表现为整体由盆地中央向西部和东部斜坡（现今为西非安哥拉盆地东部斜坡）减薄的碟形沉积充填。进入被动陆缘漂移拗陷阶段海相沉积后，伴随来源于西部大量碎屑沉积充填，由于蒸发盐岩本身具有极易流动特征，再加上重力作用，被上覆沉积物“驱赶”向东部沉降中心流动，形成了现今的分布特征，呈现为整体从西向东增厚，西部坳陷带不发育，西部隆起带和中央坳陷带西北部盐层厚度为0~200 m，且盐窗多，中央坳陷带东南部和东部隆起带盐厚度一般为200~1 000 m，且横向变化大，东部坳陷带厚度最大，一般为1 000~2 000 m，且横向比较稳定[41⇓⇓⇓⇓⇓⇓-48]。值得注意的是，在整个盐岩层的底部普遍发育一套稳定的3~10 m硬石膏层，北部坎波斯盆地盐下已发现油田上覆蒸发盐岩盖层，在地震剖面上发育明显的盐窗，但在盐窗处已钻井钻遇了薄层石膏岩，可见这套硬石膏和巨厚盐岩层组成了双保险，形成了优质的区域盖层。桑托斯盆地14个巨型油气田全部位于这套优质区域盖层比较发育的东部隆起带和中央坳陷带中，也进一步证明了这一点。
3.4 圈闭与成藏
陆内—陆间裂谷继承性发育的坳间断隆型和坳中断凸型两类孤立台地均可形成大型整装构造-岩性复合型油气田。
坳间断隆型孤立台地是受陆内-陆间裂谷继承性发育的垒式断块，具有单断式和双断式两类构造背景，不论哪一样式，本身就已经具备形成断块圈闭的条件，在此基础之上，又相继发育了ITP组介壳滩和BVE组微生物礁滩体两类优质储层，形成了多个呈孤立状的大中型构造-岩性复合圈闭。坳中断凸型孤立台地裂谷早期ITP组沉积之前主要为低幅度断块，ITP组沉积时期水体相对较深，到BVE组沉积时期时，已被火山喷发形成的玄武岩溢流进一步建造为水下凸起，为BVE组浅水高能环境微生物礁滩体沉积建造形成复合圈闭创造了条件。
坳间断隆型孤立台地形成的构造-岩性圈闭主要分布东部和西部隆起带上，圈闭定型于早白垩世陆间裂谷阿普特期BVE组沉积后，之后就形成了Ariri组优质蒸发盐岩盖层，在圈闭定型之前裂谷中期沉积的PIC组和裂谷晚期沉积的ITP组两套优质烃源岩已经形成，但直到新近纪中新世才经过生排烃高峰期，油气沿断裂和地层发生垂向和侧向运移至孤立礁滩体之中，形了“下生中储上盖”的最佳时空配置关系。
坳中断凸型孤立台地形成的构造-岩性圈闭主要分布中央坳陷带和和东部坳陷带中，虽然早期沉积的ITP组尚未形成有效圈闭，但BVE组形成的圈闭与坳间断隆型孤立台地一样具有最佳生储盖配置关系，为形成大规模整装构造-岩性油气藏创造了条件。目前勘探发现也证实了这一点，盐下已发现14个巨型油气藏，阿拉姆和卡卡拉两个属于坳中断凸型，其他均为坳间断隆型孤立台地，两类台地上已发现油气藏全部为油气全充满状态，最大闭合幅度758 m（见图10 ）。
4 未来勘探方向
通过对桑托斯盆地盐下已发现14个大型碳酸盐岩油气田形成地质背景、沉积建造、时空分布及其大油气田形成条件的系统分析，认为桑托斯盆地盐下未来尚有较大勘探潜力，主要聚焦东部隆起带、西部隆起带、中央坳陷带和东部坳陷带4大领域，锁定目标仍然是坳间断隆型和坳中断凸型两类孤立碳酸盐台地所形成的构造-地层复合圈闭。基于上述研究，中国石油天然气股份有限公司已在2013和2020年分别获得了Libra和Aram两个大型勘探区块的股权，均取得重大油气发现[11]。桑托斯盆地仍将是未来勘探发现大油田的热点地区。
东部隆起带和西部隆起带目前勘探程度差别甚大，前者勘探程度相对较高，已发现油气田主要集中于该构造带的中—北段上的大型坳间断隆型孤立台地，下一步目标除了南段断隆型台地之外，还要关注中—北端已发现油气田周围的中小型孤立台地，虽然储量规模小，因盐下碳酸盐岩单井产层厚度大、初始产量高等有利因素，也能够具有较好的经济效益。西部隆起带因埋藏深，仅有二维地震资料且盐下深层品质较差，解释发现蒸发盐岩层较薄且盐窗发育，但盐下继承性古隆起特征明显，具有断隆型孤立台地地震反射特征，即使盐盖层不发育，巨厚海相泥页岩同样能有效封堵，是下一步重点拓展的有利成藏带。
中央、东部和西部3大坳陷带中，重点依然是中央坳陷带，目前勘探主要集中于中段规模相对较大成藏带上，已发现了阿拉姆及卡卡拉两个大型油田，其南段和北段从仅有的二维地震看，发育多个中小型孤立台地，值得通过三维地震勘探技术进行评价勘探。东部坳陷也同样依靠二维地震资料识别出零星分布的断凸型孤立台地，值得探索。西部坳陷受西部斜坡带陆源碎屑影响，碳酸盐岩不发育，勘探目标也应相应转变。
5 结论
桑托斯被动陆缘盆地深水盐下碳酸盐沉积建造并非形成于海相沉积环境，而是形成于早期陆内裂谷和陆间裂谷两个原型阶段湖相和潟湖相沉积体系。陆内裂谷阶段强烈的伸展拉张作用和火山活动形成了垒堑相间的构造格局，进入陆间裂谷阶段，断裂活动明显减弱，在垒堑格局之上形成了隆坳相间的构造格局，不论垒堑还是隆坳均形成了浅水环境，为孤立碳酸盐台地沉积建造提供了有利构造背景。
受不同古构造背景控制，桑托斯盆地发育两类孤立碳酸盐台地，一类是坳间断隆型孤立碳酸盐台地，建造在坳陷间单断式/双断式垒式断块所形成的继承性断块之上，主要分布于现今盐下东部和西部两大隆起带局部次高点上，从下至上发育陆内裂谷晚期沉积的ITP组介壳灰岩和陆间裂谷阶段沉积的BVE组微生物灰岩两类储层，单断式坳间断隆型孤立台地以进积沉积建造为主，双断式坳间断隆型孤立台地以进积沉积建造为主；另一类是坳中断凸型孤立碳酸盐台地，建造在坳陷中双断式地垒所形成的凸起带上，该凸起形成为裂陷期火山活动建隆所致，主要分布于中央坳陷带和东部坳陷中局部次高点上，只发育陆间裂谷阶段的BVE组微生物灰岩储层，以加积沉积建造为特征。
勘探实践证实坳间断隆型和坳中断凸型两类孤立台地均可以形成整装的大型构造-岩性复合型油气藏。首先两类孤立台地上发育的ITP组介壳类灰岩和BVE组微生物灰岩均具有累计厚度大、物性好的特点，其周缘均被优质湖相烃源岩环绕，上部被厚层优质蒸发盐岩盖层高效封堵，目前已发现大油田均处于充满状态，油气富集程度高，具有优越的油气成藏条件。整个盆地西部隆起带、东部隆起带南段及中央坳陷带北段勘探程度低，具有良好的勘探前景，可以通过大面积三维地震勘探技术精准锁定两类孤立台地的分布，提高探井成功率。