石油勘探与开发 >

2025 , Vol. 52 >Issue 4: 817 - 829

DOI: https://doi.org/10.11698/PED.20240249

油气勘探

波斯湾盆地油气分布有序性及成藏富集主控因素

  • 王建君 , 1 ,
  • 翟光明 2 ,
  • 李浩武 , 1 ,
  • 张宁宁 1
展开
  • 1 中国石油勘探开发研究院，北京 100083
  • 2 中国石油天然气集团公司咨询中心，北京 100724
李浩武（1979-），男，陕西蓝田人，博士，中国石油勘探开发研究院高级工程师，主要从事海外油气资产评价和地质研究。地址：北京市海淀区学院路20号，中国石油勘探开发研究院项目评价研究所，邮政编码：100083。E-mail：

王建君（1969-），男，浙江慈溪人，博士，中国石油勘探开发研究院教授级高级工程师，主要从事海外油气资产评价研究。地址：北京市海淀区学院路20号，中国石油勘探开发研究院项目评价研究所，邮政编码：100083。E-mail：

Copy editor: 黄昌武

收稿日期: 2025-04-22

  修回日期: 2025-07-01

  网络出版日期: 2025-07-28

基金资助

中国石油重大科技专项“海外油气地质新理论资源评价新技术与超前选区研究”(2023ZZ07)

收起

Orderliness of hydrocarbon distribution and main controlling factors of hydrocarbon accumulation in the Persian Gulf Basin

  • WANG Jianjun , 1 ,
  • ZHAI Guangming 2 ,
  • LI Haowu , 1 ,
  • ZHANG Ningning 1
Expand
  • 1 PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing 100083, China
  • 2 CNPC Advisory Center, Beijing 100724, China

Received date: 2025-04-22

  Revised date: 2025-07-01

  Online published: 2025-07-28

Fold

摘要

基于波斯湾盆地油气勘探实践成果和研究进展，以成藏组合为解剖单元，对油气分布的有序性及成藏富集主控因素开展分析。研究表明，该盆地以中阿拉伯次盆加瓦尔油田一带为中心，不同时代烃源岩生烃中心与富油气区带以顺时针同向旋转迁移；在平面上总体呈现出“西油东气”、“盆地中心大油气田密集、边缘稀疏”有序分布的格局；垂向上油气系统复合及混源程度自西向东增大，与构造强度的“西弱东强”匹配良好，形成了“古生界富气、中生界富油、新生界油气均富集”的分布特征。波斯湾盆地油气大规模成藏富集和有序性分布主要受以下因素控制：①多套巨型烃源灶为近源成藏组合奠定了资源基础，侧向运移距离短的特点决定了油气富集于有效烃源岩展布区及附近；②台地区硬石膏盖层厚度小，但遭受的后期构造弱，良好的封盖性能使油气很难穿越盖层发生垂向浅层运聚；扎格罗斯造山带构造运动强烈，形成的冲断层和高角度裂缝沟通多套源储组合，但新近系Gachsaran组膏盐岩厚度大、塑性强，封盖性能普遍保持较好，盐下仍能形成大规模油气聚集；③各套成藏组合在烃源岩与储盖组合发育、烃源岩成熟生烃、圈闭形成等方面于时空上有序良好匹配，因此形成了丰富的多层系油气聚集。目前波斯湾盆地总体仍处于构造圈闭勘探阶段，有效烃源灶内的盐下远景圈闭依然为首选目标，中生界沉积相变化大的地区具备形成大规模岩性油气藏条件，深层古生界常规油气藏和下志留统Qusaiba段页岩气有较大的勘探潜力，有望成为未来重要的储量增长领域。

关键词： 中东; 波斯湾盆地; 油气分布; 有序性; 烃源岩; 成藏组合; 硬石膏盖层; 盐下; 油气富集规律

本文引用格式

王建君 , 翟光明 , 李浩武 , 张宁宁 . 波斯湾盆地油气分布有序性及成藏富集主控因素[J]. 石油勘探与开发, 2025 , 52(4) : 817 -829 . DOI: 10.11698/PED.20240249

Abstract

Based on the achievements and research advances in oil and gas exploration in the Persian Gulf Basin, this study analyzes the orderliness of oil and gas distribution and main controlling factors of hydrocarbon accumulation with reservoir-forming assemblage as the unit. In the Persian Gulf Basin, the hydrocarbon-generating centers of source rocks of different geological ages and the hydrocarbon-rich zones migrate in a clockwise direction around the Ghawar Oilfield in the Central Arabian Sub-basin. Horizontally, the overall distribution pattern is orderly, showing “oil in the west and gas in the east”, and “large oil and gas fields dense in the basin center and sparse at the basin edges”. Vertically, the extents of petroleum system compounding and sources mixing increase from west to east, which matches well with the pattern of tectonic strength which is weak in the west and strong in the east, forming the distribution characteristics of “gas rich in the Paleozoic, oil rich in the Mesozoic, and both oil and gas rich in the Cenozoic”. The large-scale accumulation and orderly distribution of oil and gas in the Persian Gulf Basin are controlled by three factors: (1) Multiple sets of giant hydrocarbon kitchens provide a resource base for near-source reservoir-forming assemblages. The short-distance lateral migration determines the oil and gas enrichment in and around the distribution area of effective source rocks. (2) The anhydrite caprocks in the platform area are thin but have experienced weak late-stage tectonic activities. Their good sealing performance makes it difficult for oil and gas to migrate vertically to shallow layers through them. The thrust faults and high-angle fractures formed by intense tectonic activities of the Zagros Orogenic Belt connect multiple source-reservoir assemblages. However, the Neogene Gachsaran Formation gypsum-salt rocks are thick and highly plastic, generally with good sealing performance, so large-scale oil and gas accumulations are still formed beneath the salt; (3) Each set of reservoir-forming assemblages is well matched in time and space in terms of the development of source rocks and reservoir-caprock assemblages, the maturation and hydrocarbon generation of source rocks, and the formation of traps, thus resulting in abundant multi-layer hydrocarbon accumulations. At present, the Persian Gulf Basin is still in the stage of structural trap exploration. The pre-salt prospective traps in effective hydrocarbon kitchens remain the first choice. The areas with significant changes in Mesozoic sedimentary facies have the conditions to form large-scale lithologic oil and gas reservoirs. The deep Paleozoic conventional oil and gas reservoirs and the Lower Silurian middle Qusaiba Member shale gas have great exploration potential and are expected to become important reserve growth areas in the future.

Key words： the Middle East; Persian Gulf Basin; hydrocarbon distribution; orderliness; source rock; reservoir-forming assemblage; anhydrite caprock; pre-salt; hydrocarbon accumulation pattern

0 引言

21世纪以来，在深入研究中国西部盆地、并与全球典型盆地对比后，中国学者提出了“油气分布有序性”的概念[1]，认为盆地的形成发展与区域构造背景及演化密切相关，盆内构造单元、沉积与生储油条件、盖层及油气层等分布均有显著的规律性，从而决定了油气藏分布的有序性，并构成一个统一的油气分布整体[1]。随后，众多学者从不同角度对中国海域盆地、四川盆地、西部前陆盆地等地质单元油气分布的有序性开展了系统研究[2-5]。认为油气分布有序性是表征油气差异富集规律的重要途径，能够为寻找油气接替领域提供方向指引。
成藏组合是相似地质背景下的一组远景圈闭和/或油气藏，其在油气充注、储盖组合、圈闭类型、结构等方面具有一致性。以层系为基础形成的成藏组合作为商业性的勘探单元，适应于各类盆地，更能反映层系对油气成藏的控制作用，特别是对长期发育的多旋回盆地更具重要意义[6]。
波斯湾盆地油气资源丰富，是全球第1大油气区，具有油气地质条件好、含油气层系多、巨型油气田数量多的特点，油气资源异常富集，目前已发现证实和概算可采储量油当量达1 954.03×108 t[7]；虽然勘探历史已过百年，但仍在持续不断地获得规模性勘探新发现，新层系、新领域不断涌现，显示出巨大的待发现潜力，勘探领域依然广阔。近10年来，通过三维地震、盆地建模等技术的应用，平均每年新增可采储量9.33×108 t，发现了一系列可采储量亿吨级的大型构造油气田，如扎格罗斯次盆Eram-1、Namavaran、Shahini-1等。除构造型油气藏外，在岩性油气藏、非常规油气等领域也不断取得勘探突破，如2017年在美索不达米亚次盆和西阿拉伯次盆东部分别发现Eridu大型岩性油气藏和Khalij Al Bahrain 2致密油田，可采储量分别为2.74×108 t和3.84×108 t，2016年在鲁卜哈利次盆发现Jebel Ali-1致密气田，可采储量为567×108 m3。这与其特殊的油气地质条件和沉积特征密不可分。对于波斯湾盆地，众多学者从整体、层系、次盆、油气系统、储层等多方面开展过深入研究。但作为典型的多旋回盆地，波斯湾盆地油气分布的有序性尚未被系统分析，也未整体从成藏组合的角度开展解剖。本文基于成藏组合理念和有序性分析的思路，纵向以成藏组合为核心，平面以台地区和扎格罗斯次盆为次级构造单元，将波斯湾盆地作为有序统一整体进行研究，总结其油气分布有序性特点，分析其成藏的有序性及成藏主控因素，以期对该区油气勘探提供一定参考和借鉴。

1 油气有序性的构造沉积背景

1.1 构造单元西稳东活、梯度变形有序递变

阿拉伯板块通常可划分为3个大地构造单元，即阿拉伯地盾（西部刚性基底）、稳定台地（中部沉降区）和扎格罗斯—阿曼山褶皱区（东部挤压变形带），形成“西稳东活、梯度变形”的有序渐变格局（见图1）。波斯湾盆地主要位于稳定台地和扎格罗斯—阿曼山褶皱区，其占据了阿拉伯板块的主体。
图1 阿拉伯板块构造纲要及次级盆地展布图[12]
阿拉伯地盾位于阿拉伯板块西南部，构成了波斯湾盆地的西部边界，以发育新元古界蛇绿岩为显著特征，发育交织的走滑断裂网络[8-9]。作为板块的“刚性核心”，其限制了波斯湾盆地西部的构造变形，并为盆地提供稳定的物源。
稳定台地位于阿拉伯地盾东部，其以长期稳定沉降为背景，发育古生界南北走向基岩断块构造和穹隆状盐构造[10-11]。按照构造和沉积特征，稳定台地可划分为西阿拉伯、维典—美索不达米亚、中阿拉伯、鲁卜哈利、阿曼、也门境内的马利布—夏布瓦、塞云—马西拉等7个次盆（见图1），其中前4个次盆在构造演化、沉积序列上具有高度一致性，构成“油气富集核心区”。各次盆的分布受基底断裂与盐岩活动控制，呈北东—南西向展布，与板块早期伸展方向一致；中阿拉伯次盆因处于台地中心，构造最稳定，成为油气最富集的次级单元，呈现“中心稳定、边缘渐变”的规律。
扎格罗斯—阿曼山褶皱区分布于霍尔木兹海峡至土耳其东南的带状区内，基本呈北西—南东走向。受阿拉伯板块与欧亚板块碰撞影响，以挤压构造为主体，自北东向南西依次划分出缝合带、叠瓦构造带和简单褶皱带3个构造带，扎格罗斯次盆则包括叠瓦构造带和简单褶皱带[13-14]。近碰撞带（缝合带）变形最强，远碰撞带（简单褶皱带）变形减弱，形成“从内向外变形强度递减”的有序分带，与板块碰撞动力学方向高度一致。
因阿曼、马利布—夏布瓦和塞云—马西拉3个次盆的构造沉积演化、成藏过程与台地区主体及扎格罗斯次盆存在一定的差异性，且油气储量存在数量级的差距，为更好揭示整体规律，下文有序性分析主要聚焦于油气资源丰富的台地区与扎格罗斯次盆开展。

1.2 构造—沉积多旋回演化与地层充填序列

阿拉伯板块经历了元古宙基底增生、新元古代晚期—晚泥盆世克拉通内板块、晚泥盆世—二叠纪中期弧后、二叠纪晚期—晚白垩世新特提斯洋被动大陆边缘和晚白垩世至今活动大陆边缘发育阶段[15]。作为阿拉伯板块的主体沉积单元，在波斯湾盆地，通过“构造背景控制沉积、沉积响应构造活动”形成规律性演变，沉积了多套源储盖层系（见图2），具体表现为5个阶段的有序匹配。
图2 波斯湾盆地地层综合柱状图（据文献[9]修改）
①基底增生与盐盆发育的有序启动（新元古代晚期）。元古宙阿拉伯板块基底增生奠定盆地基底，新元古代Rodinia 超大陆裂解，构造伸展至少形成4个裂陷盆地，为沉积提供空间载体。随着裂陷盆地逐渐被海水淹没，形成半封闭—封闭浅海或潟湖环境，主要沉积地层为伊朗东南的霍尔木兹盐岩和沙特、阿曼境内的Huqf群（以Ara组盐岩结束沉积旋回）[16]。
②克拉通稳定与碎屑岩—烃源岩发育的有序延续（新元古代晚期—晚泥盆世）。此时板块处于中纬度克拉通内环境，古特提斯被动大陆边缘稳定发育，构造活动微弱，以垂向沉降为主。奥陶纪末冰川消融后，志留纪初期海平面上升，广泛沉积下志留统Qusaiba段页岩[17]；而泥盆系—下石炭统因构造稳定期的剥蚀作用而大量缺失[18]。此阶段构造稳定性保障了烃源岩的广域分布和连续沉积，被动陆缘背景控制海平面变化节奏，形成“稳定构造—广泛分布的优质烃源岩”匹配关系。
③弧后伸展与碎屑岩沉积的有序耦合（晚泥盆世—二叠纪中期）。此阶段弧后环境以伸展作用为主，泥盆系—下石炭统大量缺失，之后又沉积了以碎屑岩沉积为主的上石炭统—下二叠统。在阿曼次盆，受冈瓦纳大陆冰川作用影响，二叠系底部发育冰碛岩，但波斯湾其他区域多为滨海至浅海沉积环境。
④被动陆缘伸展与陆棚内凹陷沉积的有序深化（二叠纪晚期—晚白垩世）。二叠纪晚期新特提斯洋被动大陆边缘持续伸展，当时气候炎热干燥，沉积以大型稳定台地相碳酸盐岩为主；晚二叠世Unayzah组砂岩沉积后，新特提斯洋开裂，短期的海水振荡环境沉积了碳酸盐岩与硬石膏相互旋回的Khuff组[19]，构造平坦化使沉积相带异常广阔。本阶段最主要特点是弧后伸展控制裂谷—海侵旋回，驱动沉积相从碎屑岩向碳酸盐岩—蒸发岩转变，形成“伸展构造—海侵沉积—储盖组合（Khuff 组）” 的有序链条。
至侏罗纪时，板块内部因不均衡沉降和古构造活化形成系列陆棚内凹陷，在凹陷内沉积了Sargelu 组、Tuwaiq Mountain 组等富藻烃源岩；晚侏罗世时，因海平面旋回（受构造沉降控制），形成了复杂潮下碳酸盐岩至干燥潮上蒸发岩组合，即包含4个旋回的Arab组碳酸盐岩硬石膏组合和广泛分布的Hith组硬石膏[20]。阿普特期晚期海退（构造驱动地盾剥蚀），发育 Burgan 组三角洲。被动陆缘伸展主导“陆棚内凹陷形成—烃源岩发育—大面积储盖旋回”的递进过程，构造控制的海平面变化塑造了多套生储盖组合的有序叠置。
⑤活动陆缘挤压与盆地定型的有序终结（晚白垩世至今）。此阶段板块转入活动陆缘阶段，始新世末与欧亚板块碰撞（构造挤压），扎格罗斯前陆次盆快速沉降；中新世碰撞加剧，新特提斯洋消亡，红海、亚丁湾裂谷成型，盆地基本定型。扎格罗斯前陆次盆沉积新生界（如 Asmari 组储层、Gachsaran 组膏盐盖层），台地区因剥蚀作用而大面积缺失新生界沉积[9,21]。此阶段的主要特点是挤压碰撞控制前陆盆地沉降中心和沉积厚度，强烈构造运动形成裂缝改善了储层品质，膏盐层强烈塑性流动，形成“碰撞构造—前陆沉积—盆地定型”的最终有序状态。

2 油气分布的有序性与成因机制

波斯湾盆地稳定沉积时间长、面积大，纵向上发育多套烃源岩和储盖组合，含油气层系众多（见图2），油气藏形成和聚集的特点各不相同。
基于成藏组合理念，结合最重要储盖组合发育特征，将波斯湾盆地划分为古生界、侏罗系、白垩系和新生界4套大的成藏组合（见表1），证实和概算可采储量油当量达1 954.03×108 t。按照主要储层特点，可以进一步细分为65套次级成藏组合。需要特别说明的是，目前波斯湾盆地各成藏组合已发现油气田中，构造油气藏占绝对优势，对岩性油气藏仅开展了较为有限的探索，故本文油气分布有序性的分析也主要聚焦于构造油气藏。
表1 波斯湾盆地各成藏组合石油、凝析油和天然气储量表[7]
成藏组合 次盆 石油储量/108 t 凝析油储量/108 t 天然气储量/108 m3 油气储量油当量合计/108 t 油气田个数
新生界 扎格罗斯次盆 174.76 3.76 65 746 235.05 90
中阿拉伯次盆 10.87 0.06 1 221 11.98 8
西阿拉伯次盆 0.42 0.00 331 0.70 14
合计 186.05 3.82 67 298 247.73 112
白垩系 中阿拉伯次盆 370.14 0.53 41 356 406.23 187
鲁卜哈利次盆 125.43 3.80 37 055 161.09 89
阿曼次盆 7.56 1.39 6 116 14.21 139
扎格罗斯次盆 48.55 3.04 25 821 73.79 112
维典—美索不达米亚次盆 26.18 0.00 939 26.99 58
西阿拉伯次盆 3.09 0.10 741 3.82 43
合计 580.95 8.85 112 028 686.12 628
侏罗系 中阿拉伯次盆 376.20 7.37 45 741 422.90 117
鲁卜哈利次盆 20.74 1.26 17 382 36.95 88
合计 396.94 8.63 63 123 459.85 205
古生界 中阿拉伯次盆 13.49 67.93 480 247 494.36 62
扎格罗斯次盆 0.22 2.17 40 751 37.43 28
阿曼次盆 7.03 0.32 7 724 13.99 288
鲁卜哈利次盆 0.00 1.78 12 719 12.72 17
西阿拉伯次盆 0.34 0.11 1 618 1.84 17
合计 21.08 72.31 543 059 560.34 468
总计 1 185.02 93.60 785 508 1 997.34 1 413

注：天然气和石油油气当量换算系数采用bp能源统计换算系数，1 163 m3天然气折合1 t石油

古生界共发育16套次级成藏组合，油气田主要分布于中阿拉伯、鲁卜哈利及阿曼次盆，总油气可采储量油当量为560.34×108 t[7]。其中，Khuff组为最重要的成藏组合，可采储量油当量为478.03×108 t，占古生界成藏组合的85.3%。侏罗系共发育10套次级成藏组合，油气可采储量油当量为459.84×108 t，Arab组成藏组合可采储量油当量为356.29×108 t，占侏罗系总量的77.5%。相比其他层系，白垩系次级成藏组合的数量较多，达31个，总可采储量油当量为686.12×108 t，并无可采储量处于绝对地位的次级成藏组合。其中，Thamama成藏组合的可采储量油当量最大，为155.07× 108 t，占白垩系总量的22.6%，其他次级成藏组合储量占比较小。新生界共含8套成藏组合，油气可采储量油当量为247.43×108 t，绝大多数油气田和储量集中于扎格罗斯次盆，而Asmari组为最重要的成藏组合，可采储量油当量为200.62×108 t，占新生界成藏组合的81%；Kirkuk组成藏组合居第2位，可采储量油当量为22.54×108 t，占总量的9.1%。

2.1 生烃中心与富油气区带以顺时针同向旋转迁移

总体而言，波斯湾盆地的油气田沿波斯湾一带呈北东—南西向展布，大体呈西部油、东部气的特征（见图3）。对于各个次盆而言，油气发现与储量分布极不均衡，总储量规模与单个油气田平均储量规模明显呈现出“盆地中心大油气田密集、边缘稀疏”的有序格局。中阿拉伯次盆因长期构造稳定、生储盖时空匹配最佳，油气最为富集，可采储量油当量达1 335.46×108 t，占盆地总储量的66.86%，发育油气田374个，占盆地总数的26.9%，单个油气田平均储量规模为3.57× 108 t。对于古生界、侏罗系和白垩系成藏组合，中阿拉伯次盆单个油气田平均储量规模分别为7.97×108，3.62×108，2.17×108 t，无论从次盆还是成藏组合角度，其储量规模均最大，为最核心富集区；扎格罗斯次盆油气可采储量当量为346.27×108 t，共发育油气田230个，单个油气田平均储量规模为1.51×108 t；鲁卜哈利次盆油气可采储量油当量210.75×108 t，油气田194个，单个油气田平均储量规模为1.09×108 t，其他次盆储量占比不足0.4%。
图3 波斯湾盆地4套主要成藏组合的烃源岩与油气田分布图（图中油气田形态轮廓为各层系最大含烃范围，仅示意性表示本成藏组合中有烃类聚集，烃源岩展布范围引自文献[20,22-23]）
将各成藏组合油气田分布、烃源岩展布和次盆信息联合分析（因波斯湾盆地各层系储层的品质普遍较好，对于构造油田而言并非主控因素，故本处不再赘述），总体可看出以下有序性规律：①烃源岩分布控聚：各套成藏组合油气田的分布与本层系有效烃源岩的展布范围严格对应，远离烃源岩的油气田数量较少；②有效烃源岩展布呈现明显的有序性：垂向时代分异：从老到新（古生界—中生界—新生界），烃源岩形成环境沿“克拉通广域浅海”—“被动陆缘陆棚内凹陷”—“活动陆缘前陆次盆”路径演进，类型分别为“热页岩”—“富藻碳酸盐岩/泥岩”—“混源供给泥岩”，各层系烃源岩的发育与构造演化阶段精准耦合。平面区域聚焦：古生界大面积展布，聚焦于中阿拉伯次盆核心区，中生界聚焦于陆棚内凹陷（中阿拉伯、鲁卜哈利次盆及波斯湾—扎格罗斯次盆北部），新生界聚焦于扎格罗斯前陆次盆，形成“广覆式—东北向展布陆棚内凹陷—前陆盆地条带状集中”的有序空间分异，生烃中心也大体沿中阿拉伯次盆东南部—中部—西北部方向顺时针迁移。③聚集中心顺时针迁移：总体而言，以中阿拉伯次盆加瓦尔油田一带为中心，古生界至新生界成藏组合油气田分布呈现出逐渐由盆地东南部沿顺时针方向向东北部迁移的特点，与不同时期烃源岩发育中心的迁移相对应，充分体现了烃源岩控制油气富集的特征。

2.2 构造运动和塑性盐层控制油气有序复合且混而不散

古生界成藏组合是波斯湾盆地天然气最为富集的层系，总证实和概算可采储量达54.3×1012 m3，凝析油可采储量为72.31×108 t（见表1），分别占整个波斯湾盆地的69.2%和77.4%。石油可采储量相对较小，为21.08×108 t，占波斯湾盆地的1.8%。而侏罗系和白垩系则以石油聚集为主，石油可采储量分别为396.94×108 t和580.95×108 t，占波斯湾盆地石油可采储量的33.5%和49.0%。新生界成藏组合以石油为主，天然气为辅，可采储量当量分别为174.76×108 t和6.57×1012 m3，分别占波斯湾盆地的14.7%和8.4%。
Khuff组、Arab组及Asmari组是波斯湾盆地重要的3套成藏组合，其油气储量在所有成藏组合中排名前3，油气可采储量油当量分别为478.03×108，356.29× 108，200.62×108 t，分别占波斯湾盆地油气储量油当量的24.5%，18.2%，10.3%，合计可采储量油当量占波斯湾盆地所有成藏组合的53.0%，居于绝对主导地位。这3套成藏组合的直接盖层均为蒸发岩，分别为Khuff组层间硬石膏、Hith组硬石膏和Gachsaran组膏盐层。
宏观而言，与现今构造活动强度“西弱东强”有序呼应，波斯湾盆地油气垂向混源程度呈现“台地区单源为主、扎格罗斯次盆垂向混源普遍（即西少东多）”的特点，形成了“古生界富气、中生界富油、新生界油气均富集”外在分布特征，而蒸发岩盖层之下油气富集程度最高。其中，台地区构造相对稳定，Khuff 组层间硬石膏、Hith 组硬石膏展布范围广，封盖性强，油气难以穿越其发生垂向运移，多为单源成藏，因此古生界富气，中生界富油。而在扎格罗斯次盆，2方面因素决定了混源较多、油气均富集的格局：①志留系Qusaiba页岩等烃源岩已大面积进入生气窗；同时因造山深埋作用，部分区域中生界烃源岩已达到生气阶段；②因强烈的挤压作用，扎格罗斯次盆在很多区域形成大型构造，以及沟通多套源储组合的裂缝网络，加之Hith组硬石膏在扎格罗斯次盆已相变为碳酸盐岩，而Khuff组层内硬石膏虽然仍在扎格罗斯次盆西部部分区域仍有发育，但因厚度小，构造变形强烈，硬石膏层的封盖性已经被破坏，油气垂向运移基本不受限制。在这几种因素的联合作用下，深浅部烃类垂向混源普遍，最终烃类聚集于Gachsaran组膏盐层之下，形成油气均富集的格局。

3 油气大规模成藏富集的主控因素

3.1 多套巨型烃源灶为近源成藏组合奠定了资源基础

3.1.1 古生界成藏组合

在台地区，对于古生界成藏组合而言，最重要的烃源岩为志留系Qusaiba段页岩，其分布范围广，品质好[24-28]，现今成熟度基本呈东高西低的格局，这也就决定了波斯湾东部气多、西部油多的整体格局。研究表明，除沙特西部少数油气田以Unayzah组砂岩为运移通道，侧向运移数十千米成藏外[29-30]，绝大多数古生界油气藏均为近源成藏。

3.1.2 侏罗系和白垩系成藏组合

台地区石油的最主要烃源岩为侏罗系和白垩系泥岩与富含有机质的碳酸盐岩。在侏罗纪卡洛夫期至牛津期，阿拉伯地台内形成系列陆棚内凹陷，分别沉积了Sargelu组和Najmah烃源岩（波斯湾北部）、Tuwaiq Mountain组、Hanifa组（中阿拉伯次盆）及Diyab组烃源岩（波斯湾南部）[31]，这些烃源岩目前已大面积已进入成熟生烃期，是侏罗系成藏组合油气来源[32]，形成的聚集以石油为主，天然气也多为伴生气。例如，沙特东部上侏罗统储层中典型原油与Hanifa组和Tuwaiq Mountain组烃源岩抽提沥青的色谱及生物标志物指纹高度相似。原油（δ13C平均值为-26.6‰）、干酪根（δ13C平均值为-26.4‰）和沥青（δ13C平均值为-27.1‰）的稳定碳同位素值一致，证实原油源自这两套烃源岩[33]。从平面分布来看，侏罗系成藏组合的油气田基本都集中于陆棚内凹陷内，表明以近源成藏为主。但在陆棚内凹陷的边缘，也存在部分侧向运移形成的油气田，如波斯湾水域东部靠伊朗一侧的Balal等油气田，其已超出陆棚内凹陷的展布范围，而生烃中心位于西部，Diyab组烃源岩生成的原油向北运移数十千米，聚集在侏罗系和白垩系储层中[34]。
白垩系烃源岩展布范围较广，基本沿波斯湾—扎格罗斯次盆一带分布。白垩系成藏组合中，既有侏罗系烃源岩的贡献，也有白垩系烃源岩的贡献，区域位置不同，主力烃源岩也有所不同[35-37]，主要取决于Hith组硬石膏的封盖能力。当Hith组硬石膏稳定展布时，侏罗系烃源岩生成的油气垂向运移受阻，白垩系储层中的油气主要源于白垩系烃源岩；在Hith组逐渐减薄尖灭或遭受破坏处，白垩系储层中的油气则由侏罗系和白垩系联合供烃。例如，伊朗境内波斯湾水域9个油田白垩系Sarvak储层中28个样品的C28/C29甾烷比值表明，在Hith组相变的波斯湾水域中部，油田原油主要来源于侏罗系烃源岩，而其他区域Sarvak储层中的原油则主要来自白垩系烃源岩[38]。同样因为Hith组相变，阿联酋东部及北部也发育源自侏罗系Diyab/Hanifa组及白垩系Shu’aiba组烃源岩联合供烃的混源油田[39]。
总体而言，推测台地区侏罗系和白垩系烃源岩生成油气侧向运移距离普遍较短的主要原因为：①有效烃源岩套数多，且与储层及圈闭垂向叠置性良好；②烃源岩展布范围大，有效圈闭多，巨厚生物碎屑岩灰岩储层发育[40]，油气无需长距离侧向运移即可成藏；③总体缺乏区域性侧向运移构造背景。

3.1.3 新生界成藏组合

对于新生界成藏组合而言，其油气田主要集中于扎格罗斯次盆，白垩系Kazhdumi组是最主要的烃源岩之一[41-42]，Asmari组成藏组合中的众多油气田均与其有关[43]。其他有效烃源岩还包括白垩系Balambo和新生界Pabdeh组等。前人对美索不达米亚和扎格罗斯次盆伊拉克境内部分的三维模拟表明，几乎所有油气田均位于成熟烃源岩上方，以垂向运移为主，且处于模拟运移路径之上或附近[44]。对伊朗Dezful坳陷的模拟表明，因存在成排成带的大型构造，两个构造之间洼地内的Kazhdumi组烃源岩达到成熟生烃阶段后，油气就近垂向运移至Sarvak储层中，但很难通过成排成带的构造进行“翻山越岭”式的侧向运移[45]。这可能是扎格罗斯次盆长距离侧向运移较少的主要原因。

3.2 3套蒸发岩控制3套盐下油气成藏组合大规模富集

Khuff组层间硬石膏、Hith组硬石膏和Gachsaran组膏盐层是波斯湾盆地最重要的3套蒸发岩盖层，在油气聚集中发挥了至关重要的作用，盖层的展布范围、厚度、岩性、遭受构造破坏程度等因素联合控制了其封盖性能的有效性。
而波斯湾盆地最独特之处是，在台地区以硬石膏盖层为主，厚度小，但后期构造运动强度也较小；而扎格罗斯次盆膏盐层厚度大，盐岩更加发育，塑性更好，构造运动也更加强烈。总体而言，构造强度与膏盐层厚度有序匹配，使得各个次盆膏盐层的封盖性能并未遭受大的影响和破坏。

3.2.1 古生界成藏组合

在台地区，Khuff组层间硬石膏单层厚度较小，一般不超过30 m，累计厚度在大部分地区都小于70 m，仅在科威特以西局部地区超过100 m[20]，但横向展布范围很广，在大部分地区都能起到良好的封盖作用。对于古生界成藏组合，因Khuff组层间硬石膏区域盖层的存在，使得志留系Qusaiba段页岩生成的油气绝大部分聚集于古生界Khuff和Unayzah等成藏组合中[29,46 -47]，除非在层间硬石膏盖层遭受破坏的地区，Qusaiba段页岩生成的烃类才会向更浅部层系运移。中阿拉伯和鲁卜哈利次盆具有Khuff组产层的32个气田的统计表明，除了Hail等5个气田外，其余油气田Khuff组气藏盖层全部为层间硬石膏，且这些油气田Khuff组以上均无产气层存在，足以证明层间硬石膏的封盖是控制Khuff组成藏组合天然气聚集的重要因素。

3.2.2 侏罗和白垩系成藏组合

对侏罗系成藏组合而言，Hith组硬石膏是Arab组成藏组合最重要的盖层[48-49]，也是侏罗系最重要的区域性盖层，在阻止油气垂向运移中发挥了重要作用[23]。Hith组硬石膏厚度一般为数十米，最大厚度为150 m。硬石膏层具有细粒网状构造，底部发育少量白云岩，向上过渡为更细粒、相似的网状结构[50]。在卡塔尔和阿布扎比，这套蒸发岩最终向东变薄，沉积环境也从潮上环境转变为潟湖和潮内白云岩带。
由于Hith组硬石膏的良好封盖作用，绝大多数油气田的油气均依靠本层系内的烃源岩供烃，在Hith组缺失或遭受破坏的地区，侏罗系烃源岩既向侏罗系储层供烃，也在白垩系油气成藏中发挥了重要作用[34,48]。例如，在波斯湾东部，Hith组硬石膏已经发生相变，伊朗境内66个岩石样品和29个原油样品的生物标志物和同位素地球化学分析表明，白垩系Dariyan等储层中的油气源自侏罗系Diyab组[34]。阿联酋北部的Idd El Shargi北油田和南油田为两个相邻的油田，北油田背斜形态完整，并未遭受断层破坏，因此Hith组为有效盖层，在其之下的Arab组内聚集了大量油气。而南油田背斜被晚期大型断层断穿，Hith组硬石膏封盖性能几乎受到完全破坏，在Arab组内仅有少量油气聚集，油气大多向上垂向运移调整至白垩系储集层中[51]。

3.2.3 新生界成藏组合

开放性裂缝网络为新生界成藏组合混源聚集提供了有效运移通道。在扎格罗斯次盆，强烈的造山运动形成了大量延伸距离较长的垂向裂缝，无论储层或非渗透层内部均发育大量开放性裂缝[52-53]，导致Asmari组储层与白垩系Sarvak组储层之间发生广泛的流体沟通[54-55]，既可接受新生界烃源岩供烃，也接受了白垩系Kazhdumi组泥岩等深部烃源岩供烃，形成了大量混源聚集。例如，在Ahwaz油田，Kazhdumi组和Pabdeh组是Asmari组和Bangestan组储层的主要供烃源岩，形成混源聚集[56]。Karanj和Parsi油田的Asmari组储层原油主要烃源岩为Pabdeh组，次要烃源岩为Gurpi和Kazhdumi组[57]。在扎格罗斯次盆，同样也存在单源供烃的实例，混源与否主要取决于新生界烃源岩成熟度及沟通源储裂缝系统的发育程度。在Marun油田，Asmari组与Bangestan组储层中原油的碳同位素组成、生物标志物指纹完全匹配，证实均源自中生界泥灰岩烃源岩（推测为Kazhdumi组）[58]。在Mansourabad油田，因在Pabdeh组和Gurpi组泥岩内未能形成广泛的裂缝网络，受泥岩段纵向阻隔的影响，Kazhdumi组只能就近充注至Bangestan组储层，未能垂向继续向上运移，Asmari组储层的油气主要源自Pabdeh组[59]。
封盖性能良好的盖层阻止了油气的继续垂向运移，形成规模性聚集。扎格罗斯次盆Gachsaran组是Asmari组成藏组合的直接盖层，为Fars群下部地层，在伊朗和伊拉克也被称为Fars群下段。主要为一套面积广阔的厚层蒸发岩沉积，中间夹变化的海相沉积。Gachsaran组可划分为7段，其中第4段主要由岩盐和硬石膏组成，是整套Gachsaran组封盖性能最好、厚度最大的部分，其在Gachsaran油田达848 m[60]。Gachsaran组分布面积较大，地层厚度最大可达4 000 m，几乎遍布整个扎格罗斯次盆[61-62]，Asmari组成藏组合内的油气田全部分布于其展布范围内。

3.2.4 3套膏盐层盖层厚度、岩性与“西弱东强”构造的有序匹配

总体来看，Khuff组层间硬石膏、Hith组硬石膏和Gachsaran组膏盐层在沉积时主要存在以下区别，导致其沉积厚度和岩性有所差别：①沉积时间，Khuff组层间硬石膏沉积时间为距今248.2~256.0 Ma，Hith组硬石膏为距今144.0~154.1 Ma，而Gachsaran组则为距今5.3~33.7 Ma[20]，此期间扎格罗斯次盆持续沉降，提供了足够的可容纳空间，因此Gachsaran组的厚度要远超前两者。②气候条件，在Khuff组层间硬石膏和Hith组硬石膏沉积时均为较为干旱的旋回性气候，蒸发量不足，未能形成盐岩沉积环境；而Gachsaran组沉积时气候更加干旱，蒸发量巨大，导致其盐岩更加发育，而盐岩层的塑性更好，不易遭受构造作用破坏。
在扎格罗斯次盆，挤压作用非常强烈，构造幅度往往超过1 000 m，甚至超过2 000 m，Gachsaran组膏盐层塑性流动强烈，且在很多地区出露地表遭受剥蚀，但由于其厚度大，在构造顶部不易形成盐窗，因此封盖性在大部分地区未遭受破坏，在其下伏的Asmari组内部仍可形成规模性油气聚集。此外，Gachsaran组膏盐层厚度大，在很大程度上消减了构造应力，使大量逆冲断层滑脱消失于膏盐层内，避免了下伏地层构造圈闭遭受更大程度的断层复杂化，有利于油气聚集。而在台地区，则未经受强烈的构造挤压，虽然膏盐层厚度较小，但是圈闭的有效性未遭受破坏，深部烃类难以向上逸散，形成多套层系油气规模聚集。

3.3 成藏要素时空有序匹配决定多层系富集高产

总体而言，波斯湾盆地各套成藏组合在烃源岩与储盖组合发育、烃源岩成熟生烃、圈闭形成等方面在时空上均有序良好匹配，因此形成了丰富的多层系油气聚集。

3.3.1 台地区

对于古生界成藏组合，成藏主控因素可概括为优质烃源岩生烃、下生上储无阻隔运移、膏盐层盖层防逸散，是典型的“下生中储上盖”[63]最佳生储盖组合，其成藏要素之间的匹配与成藏过程如下：①志留纪初期，海平面上升，沉积了富含有机质的下Qusaiba段页岩；②泥盆系Jauf组等储层沉积后，海西运动形成构造圈闭；③二叠纪沉积了Unayzah组砂岩和Khuff组碳酸盐岩等优质而又重要的储层段，及Khuff组层间硬石膏区域盖层；④新特提斯洋运动在刚沉积的地层中形成广泛发育的构造圈闭；⑤中阿拉伯次盆最深部位，Qusaiba段页岩在三叠纪进入生油窗[39,64]，生成的石油即可充注至已形成的圈闭中；⑥烃源岩在侏罗纪中期进入湿气阶段，在很多地区发生了天然气对之前聚集石油的驱替作用[65]，而及时排烃对大量的天然气资源的聚集有促进作用[64,66]；⑦阿尔卑斯构造运动Ⅰ幕之后，先存构造遭受了一定程度的改造，圈闭规模和幅度有所加大，存储空间增加，天然气不断聚集，此时为Qusaiba段页岩油气系统的关键时刻（见图4）；⑧阿尔卑斯运动Ⅱ幕使已有圈闭基本定型，烃源岩进入干气生气区间，圈闭持续接受充注。
图4 波斯湾盆地台地区和扎格罗斯次盆成藏事件图

3.3.2 扎格罗斯次盆

扎格罗斯次盆油气富集，但与台地区碳酸盐岩和碎屑岩储层相比，白垩系和新生界储层物性普遍偏差，基质孔隙度和渗透率低，如果有强烈的构造作用形成大量裂缝网络，也可成为有效储层，聚集大量油气，这也是其最独特和关键之处。
渐新统至中新统Asmari组是扎格罗斯次盆内60多个油气田的产层，其中4个为特大型油气田，12个为大油气田。Asmari组厚度为100~800 m，灰岩基质孔隙度一般为5%~10%，基质渗透率很低，为（0.01~16.00）×10-3 μm2，平均为4×10-3 μm2。但当裂缝发育时，Gachsaran油田的样品分析表明，总孔隙度最高可达21.4%[67]，渗透率超过100×10-3 μm2，属于典型裂缝型储层。尽管Asmari组灰岩与白垩系Savak组灰岩之间隔有600多米厚的钙质页岩，但因受强烈的挤压作用，发育大量纵向开放性裂缝，Asmari组与Sarvak组之间常连通形成统一的油藏。
对于扎格罗斯次盆，油气成藏存在两种情况：①后期调整型，在新近纪扎格罗斯褶皱作用前，Kazhdumi组等烃源岩在部分深埋区开始成熟生烃，烃类就近侧向进入下白垩统浅海灰岩储层圈闭中。至新近纪，由于造山运动和褶皱作用，圈闭幅度和规模不断增加，产生了纵向上延伸很长的裂缝，将下白垩统及其以上的地层垂向连通，Asmari组等新生界储层才得以间接与白垩系烃源岩沟通。而裂缝对Gachsaran组蒸发岩盖层的影响很小，未破坏其封闭能力。先期聚集于白垩系储层中的油气和后期烃源岩继续排出的油气，在垂直运移机制下陆续进入Asmari组储层中，封堵于中新统盖层Gachsaran组之下，在同期背斜圈闭中聚集成藏。即此类油气聚集主要是经历了新近纪褶皱作用后重新调整的产物，但由于厚层Gachsaran组膏盐层的存在，绝大部分油气未能逸散[68]。②一次运移成藏型，对于Asmari组成藏组合内的大部分油气田，由于烃源岩Kazhdumi组大面积成熟生烃是在距今1~8 Ma，因此大量的烃类聚集只能发生在此之后。圈闭形成的中期，裂缝开始形成；裂缝形成中期，才发生油气生成—运移—聚集作用，并没有发生大规模后期油气重新调整运移。即石油首先从Kazhdumi组烃源岩垂向运移至Sarvak组储层，然后通过开放性裂缝穿过Pabdeh组和Gurpi组页岩[53,69]，进入Asmari组储层。由于Gachsaran组膏盐层的封闭性没有受到断层或裂缝破坏，石油垂向继续运移受阻，而底部烃类不断供应，压力增大，于是开始向圈闭翼部侧向运移，当Asmari组与Sarvak组达到统一的油水界面时，满足动态平衡，形成现今的油气聚集格局。

4 结论

波斯湾盆地油气富集是长期构造-沉积演化与成藏要素有序匹配的结果，其油气分布呈现明显有序性，平面上总体呈“西油东气”，生烃中心与富油气带也大体沿中阿拉伯次盆东南部—中部—西北部方向顺时针同向迁移，呈现“盆地中心大油气田密集、边缘稀疏”的有序格局。油气垂向混源程度呈现台地区单源为主、扎格罗斯次盆垂向混源普遍（即“西少东多”）的特点，与现今构造活动强度“西弱东强”有序呼应，形成了“古生界富气、中生界富油、新生界油气均富集”的特征。
波斯湾盆地大规模成藏富集的主控因素可概括为3点：①发育多套巨型烃源灶，以近源成藏为主，奠定了资源基础。②蒸发岩控制油气成藏组合大规模富集，台地区硬石膏盖层厚度小，但遭受的后期构造改造弱，封盖性能保持良好，使油气很难穿越其发生垂向混源；扎格罗斯次盆构造运动强烈，形成的高角度裂缝沟通多套源储组合，但Gachsaran组蒸发岩膏盐含量高，厚度大，封盖性能普遍保持较好，在盐下形成大量混源油气聚集。③各套成藏组合在烃源岩与储盖组合发育、烃源岩成熟生烃、圈闭形成等方面在时空上有序匹配，形成了丰富的多层系油气聚集。
波斯湾盆地当前仍处于构造圈闭勘探阶段，各次盆的勘探程度非常不均衡，中生界深层及古生界仍有大量目标尚未探索，优质蒸发岩盖层发育区与有效烃源岩展布区内的远景圈闭是首选目标区。维典—美索不达米亚次盆东北部、扎格罗斯次盆东南部等地区中新生界潜力较大；维典—美索不达米亚次盆、鲁卜哈利次盆东南部、扎格罗斯次盆前渊带等地区古生界勘探程度低，未来仍有巨大的勘探潜力。
中生代时期新特提斯洋两岸海平面变化相对频繁，造成波斯湾盆地碳酸盐岩、碎屑岩交替沉积，沉积环境多样，且优质源储盖组合层数非常多，具备发现大规模岩性油气藏的优越条件，是未来重要的储量增长领域。此外，志留系Qusaiba段、侏罗系Tuwaiq Mountain组等泥质烃源岩品质好，具备形成大规模页岩油气聚集的潜力。因目前岩性油气藏和非常规油气勘探程度总体较为有限，各层系、各次盆具体目标的落实依赖于古沉积环境、古地貌重建等多学科联合研究及高品质地震资料的支撑，需要根据实际情况具体分析。

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