ESR：巴西桑托斯盆地鹽上和鹽下油氣系統的構造?沉積?氣候的協同約束

位于巴西東南部海域的桑托斯盆地（Santos Basin），是南大西洋最具代表性的深水?超深水含鹽盆地。早期勘探主要關注鹽上（post-salt）海相油氣，但資源發現相對有限。自2006年Tupi巨型油田發現以來，該盆地鹽下（pre-salt）湖相油氣系統已累計發現超過千億桶油當量，日產油氣當量超過280萬桶，占巴西國內原油產量的70%以上，成為全球深水油氣勘探的典范。鹽下湖相與鹽上海相兩套油氣系統同盆共存，為揭示不同構造和沉積背景下的油氣形成與富集機理提供了難得的天然實驗室。

在綜合前人數十年來構造、地層、地球化學與勘探成果的基礎上，中國科學院地質與地球物理研究所的朱日祥院士團隊從多圈層相互作用視角，系統重建了該盆地從裂陷湖盆到被動大陸邊緣的完整演化歷史，提出構造?沉積?氣候對鹽下與鹽上油氣系統的協同約束機制。研究取得以下主要認識：

（1）盆地構造演化直接決定了鹽下與鹽上油氣系統的基本格局（圖1）。早白堊世西岡瓦納裂解與南大西洋打開，疊加先存基底斷裂與構造薄弱帶，控制了盆地的裂陷結構、基底起伏與沉積中心分布。其中，裂陷期的斷陷湖盆為鹽下烴源巖提供了空間基礎；過渡期的熱沉降與水體限制促進了湖相碳酸鹽巖儲層與厚層蒸發巖沉積；漂移期的被動大陸邊緣沉降則控制了鹽上碳酸鹽巖、深水碎屑巖和海相黑色頁巖的發育。這一構造“三段式”演化，為兩套油氣系統的差異化形成奠定了時空格局。

圖1 西岡瓦納裂解和南大西洋打開過程中桑托斯盆地構造、古地理、氣候帶、海洋環流與沉積環境演化

（2）鹽下油氣系統的形成是裂陷湖盆演化、白堊紀溫室氣候、區域水系重組與持續火山熱液活動協同作用的結果（圖2）。早白堊世溫室-熱室氣候與Paraná–Etendeka大火成巖省增強了全球風化與營養供給。裂陷期，Australis河及局部河流系統持續輸入淡水與營養鹽，促進Itapema組優質湖相烴源巖發育；過渡期，隨著水系萎縮與干旱化加劇，湖盆鹽堿化增強，Barra Velha組湖相碳酸鹽巖儲層得以形成。貫穿始終的火山-熱液活動，進一步調控了水化學、有機質保存與儲層改造。尤其是Ariri組厚層蒸發巖（>2000 m），其形成受控于南部構造屏障、區域干旱氣候與受限海盆環境，不僅為鹽下系統提供了高效區域蓋層，更在后期通過復雜的鹽構造活動深刻影響了圈閉樣式、油氣運移及深水沉積分布。

（3）鹽上沉積體系完整記錄了南大西洋從受限海盆向開放海洋的轉變過程，受海洋連通性增強與陸源輸入加強的共同控制（圖2）。隨著南大西洋持續打開，淺水與深水環流逐步建立，在海侵、環流調整及OAE 2事件影響下，Itajaí-A?u組發育了海相黑色頁巖。晚白堊世以來，Serra do Mar山脈隆升與Paraíba do Sul河水系建立，進一步推動了鹽上濁積砂巖儲層與深水沉積體系的發育。盡管鹽上系統并非桑托斯盆地的主力產層，其對理解鹽上油氣組合、鹽構造活動及鹽下烴源巖后期埋藏成熟仍具重要意義。

圖2 150–60 Ma全球和區域 構造事件、氣候變化、水文 環境與桑托斯盆地鹽下、鹽上油氣系統發育的多圈層耦合關系

總體而言，桑托斯盆地油氣富集的底層邏輯在于地球多圈層過程的協同共振（圖3）。深部動力過程與先存基底斷裂共同控制了盆地的裂陷格局、構造沉降與巖漿活動，為油氣系統的形成搭建了宏觀“骨架”；氣候帶遷移與區域水系重組則調節了淡水、營養鹽和陸源碎屑的輸入通量，直接影響了有機質生產力、保存條件與沉積相帶分異。上述圈層過程在裂陷期、過渡期和漂移期分別以不同方式耦合，最終在不同構造單元內塑造出差異化的源?儲?蓋組合與成藏效應。

圖3 多圈層相互作用控制下桑托斯盆地鹽下和鹽上油氣系統源儲蓋形成過程

該研究立足地球系統科學，從多圈層相互作用視角，揭示了桑托斯盆地鹽下與鹽上油氣系統的差異化形成機制，初步構建了南大西洋從裂陷湖盆到被動大陸邊緣油氣資源效應的統一解釋框架，為理解南大西洋鹽盆的油氣富集規律提供了新的理論支撐，對Campos、Espírito Santo等鄰近鹽盆以及Namibe、Kwanza等西非共軛盆地的油氣勘探具有參考價值。未來需深度融合高精度年代學、深部結構成像、古氣候模擬、沉積地球化學和油氣成藏模擬等多學科資料，精細重建不同演化階段的圈層耦合過程及其資源響應，推動研究范式從“回顧性解釋”向“前瞻性預測”轉變。

研究成果發表于國際學術期刊ESR（呂亦然, 王華建*, 汪文洋, 張旺, 陳中強, 趙亮, 朱日祥. Integrated constraints of tectonics, sedimentation and climatic regimes on the pre- and post-salt petroleum systems in the Santos Basin, Southeastern Brazil [J].Earth-Science Reviews,?2026, 278: 105522. DOI:10.1016/j.earscirev.2026.105522.）。研究受國家自然科學基金項目（42288201, 92255303, 42202162, 42372162）等共同資助。