ESR：巴西桑托斯盆地盐上和盐下油气系统的构造−沉积−气候的协同约束

位于巴西东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−超深水含盐盆地。早期勘探主要关注盐上（post-salt）海相油气，但资源发现相对有限。自2006年Tupi巨型油田发现以来，该盆地盐下（pre-salt）湖相油气系统已累计发现超过千亿桶油当量，日产油气当量超过280万桶，占巴西国内原油产量的70%以上，成为全球深水油气勘探的典范。盐下湖相与盐上海相两套油气系统同盆共存，为揭示不同构造和沉积背景下的油气形成与富集机理提供了难得的天然实验室。

在综合前人数十年来构造、地层、地球化学与勘探成果的基础上，中国科学院地质与地球物理研究所的朱日祥院士团队从多圈层相互作用视角，系统重建了该盆地从裂陷湖盆到被动大陆边缘的完整演化历史，提出构造−沉积−气候对盐下与盐上油气系统的协同约束机制。研究取得以下主要认识：

（1）盆地构造演化直接决定了盐下与盐上油气系统的基本格局（图1）。早白垩世西冈瓦纳裂解与南大西洋打开，叠加先存基底断裂与构造薄弱带，控制了盆地的裂陷结构、基底起伏与沉积中心分布。其中，裂陷期的断陷湖盆为盐下烃源岩提供了空间基础；过渡期的热沉降与水体限制促进了湖相碳酸盐岩储层与厚层蒸发岩沉积；漂移期的被动大陆边缘沉降则控制了盐上碳酸盐岩、深水碎屑岩和海相黑色页岩的发育。这一构造“三段式”演化，为两套油气系统的差异化形成奠定了时空格局。

图1 西冈瓦纳裂解和南大西洋打开过程中桑托斯盆地构造、古地理、气候带、海洋环流与沉积环境演化

（2）盐下油气系统的形成是裂陷湖盆演化、白垩纪温室气候、区域水系重组与持续火山热液活动协同作用的结果（图2）。早白垩世温室-热室气候与Paraná–Etendeka大火成岩省增强了全球风化与营养供给。裂陷期，Australis河及局部河流系统持续输入淡水与营养盐，促进Itapema组优质湖相烃源岩发育；过渡期，随着水系萎缩与干旱化加剧，湖盆盐碱化增强，Barra Velha组湖相碳酸盐岩储层得以形成。贯穿始终的火山-热液活动，进一步调控了水化学、有机质保存与储层改造。尤其是Ariri组厚层蒸发岩（>2000 m），其形成受控于南部构造屏障、区域干旱气候与受限海盆环境，不仅为盐下系统提供了高效区域盖层，更在后期通过复杂的盐构造活动深刻影响了圈闭样式、油气运移及深水沉积分布。

（3）盐上沉积体系完整记录了南大西洋从受限海盆向开放海洋的转变过程，受海洋连通性增强与陆源输入加强的共同控制（图2）。随着南大西洋持续打开，浅水与深水环流逐步建立，在海侵、环流调整及OAE 2事件影响下，Itajaí-Açu组发育了海相黑色页岩。晚白垩世以来，Serra do Mar山脉隆升与Paraíba do Sul河水系建立，进一步推动了盐上浊积砂岩储层与深水沉积体系的发育。尽管盐上系统并非桑托斯盆地的主力产层，其对理解盐上油气组合、盐构造活动及盐下烃源岩后期埋藏成熟仍具重要意义。

图2 150–60 Ma全球和区域 构造事件、气候变化、水文 环境与桑托斯盆地盐下、盐上油气系统发育的多圈层耦合关系

总体而言，桑托斯盆地油气富集的底层逻辑在于地球多圈层过程的协同共振（图3）。深部动力过程与先存基底断裂共同控制了盆地的裂陷格局、构造沉降与岩浆活动，为油气系统的形成搭建了宏观“骨架”；气候带迁移与区域水系重组则调节了淡水、营养盐和陆源碎屑的输入通量，直接影响了有机质生产力、保存条件与沉积相带分异。上述圈层过程在裂陷期、过渡期和漂移期分别以不同方式耦合，最终在不同构造单元内塑造出差异化的源−储−盖组合与成藏效应。

图3 多圈层相互作用控制下桑托斯盆地盐下和盐上油气系统源储盖形成过程

该研究立足地球系统科学，从多圈层相互作用视角，揭示了桑托斯盆地盐下与盐上油气系统的差异化形成机制，初步构建了南大西洋从裂陷湖盆到被动大陆边缘油气资源效应的统一解释框架，为理解南大西洋盐盆的油气富集规律提供了新的理论支撑，对Campos、Espírito Santo等邻近盐盆以及Namibe、Kwanza等西非共轭盆地的油气勘探具有参考价值。未来需深度融合高精度年代学、深部结构成像、古气候模拟、沉积地球化学和油气成藏模拟等多学科资料，精细重建不同演化阶段的圈层耦合过程及其资源响应，推动研究范式从“回顾性解释”向“前瞻性预测”转变。

研究成果发表于国际学术期刊ESR（吕亦然, 王华建*, 汪文洋, 张旺, 陈中强, 赵亮, 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.）。研究受国家自然科学基金项目（42288201, 92255303, 42202162, 42372162）等共同资助。