基于航空磁测、卫星重力及地震数据对尼日利亚东北部贡戈拉盆地下方地壳结构的构造分析与建模

《Journal of African Earth Sciences》：Tectonic Analysis and Modeling of Crustal Structures Beneath Gongola Basin, Northeast Nigeria, from Aeromagnetic, Satellite Gravity and Seismic Data

本研究通过整合地震、磁力及卫星重力数据，系统解析了尼日利亚东北部冈戈拉盆地的构造框架与油气富集潜力。发现基底构造以NNW-SSE和NE-SW线性构造为主，揭示基底地形起伏与沉积模式密切相关，并明确指出四个主导构造趋势（NE-SW、NNW-SSE、ENE-WSW、WWN-ESE）对区域构造运动和油气成藏的影响，为该盆地勘探提供新依据。

　　

A.M. Kaura|O.K. Likkason|M. Bello|A.D. Shehu|Y. Andrawus

尼日利亚纳萨拉瓦州拉菲亚联邦大学地质系

摘要

为了了解尼日利亚东北部贡戈拉盆地的构造框架和油气聚集潜力，我们采用多学科方法对贡戈拉盆地的地下构造进行了深入研究。通过整合地震、磁力和卫星重力数据，我们发现研究区域主要受NW-SSE和NE-SW走向的线性构造控制，这些构造在不同深度都有明显表现。研究结果还表明，基底构造特征与沉积模式之间存在关联，这解释了白垩纪裂谷作用和盆地演化过程中地垒和地堑结构的形成。建模结果显示贡戈拉盆地下方存在起伏的基底地形。该区域识别出三个主要凹陷区：最深的部分位于劳安蒂镇附近，最大深度为$$公里；而巴拉镇中心北部和西北部的凹陷区最大深度为$$公里。本研究进一步揭示了研究区域的地质特征，清晰划分了基底岩石分布区和沉积中心区。

引言

为增加油气储量，尼日利亚政府决定将勘探活动扩展到内陆盆地，包括乍得盆地和贝努埃槽盆地。这一决策的依据是在邻近的沉积盆地（乍得的多巴盆地、苏丹的穆格拉德盆地和尼日尔的东部地区）发现了商业量的油气。这些盆地以及尼日利亚的贝努埃槽盆地都位于一个被称为“中西非裂谷系统”（CWARS）的巨大地质构造范围内（图1）。在地质学界，CWARS以其沿整个区域的显著油气聚集而闻名（Benkhelil, 1982; Keller et al., 2006; Abubakar et al., 2008; Akande et al., 2012; Abubakar, 2014）。然而，之前在贡戈拉盆地的勘探工作（包括三口钻探井）未能取得重大发现，这可能是由于仅使用了二维地震数据导致的对盆地构造框架理解不足。

许多学者已成功整合多种地球物理技术来研究不同沉积盆地的构造环境。Al-banna和Karadaghi（2018）利用重力和地震数据研究了伊拉克阿尔-纳贾夫沙漠的构造特征；Saada等人（2021）通过整合重力和磁力数据揭示了红海裂谷的构造样式、基底配置和构造趋势；Azab等人（2019）利用地震、航空磁力和重力数据对土耳其西北部的马尔马拉地区进行了构造解释和分析；Sidek等人（2016）则利用高分辨率磁异常和地震反射数据评估了埃及尼罗河三角洲和马来西亚西北部沙巴盆地的构造趋势和地下结构；Aydemir和Ates（2006）整合三维地震、磁力和地质数据来描述土耳其中部安纳托利亚地区的图兹古卢盆地和海曼纳盆地的构造特征；Selim（2016）通过整合重力、磁力和地震数据划分了西奈北部的沉积盆地及其构造控制因素；Caku等人（2020）通过整合磁力、重力和地震数据评估了南非开普省阿尔戈阿盆地的地层和构造动力学；Radhakrishna等人（2012）利用重力和地震数据研究了印度中部大陆边缘的克里希纳-戈达瓦里盆地的地壳结构和裂谷几何形态；Ansari等人（2025）对印度曼纳尔湾进行了形态测量、水深和重力数据分析，估算了第一垂直导数（FVD）和倾斜导数比（TDR）以绘制盆地中的线性构造。这些研究均表明，线性构造与地表NW-SE和NE-SW走向的结构密切相关。

本研究旨在对尼日利亚东北部贡戈拉盆地的基底构造进行分析，进一步探讨其地层特征及其地质结构，从而为该地区的油气资源勘探和开发提供重要信息。研究将通过分析覆盖整个盆地的地震、航空磁力和卫星重力数据来实现这一目标。这些数据集合将有助于揭示地下构造并加深对盆地构造历史的理解，进而更准确地评估盆地的油气潜力。地表（如Misra等人，2014）和地下（如Misra和Mukherjee，2015）的线性构造识别对于理解地形构造地质具有重要意义。

研究区域的位置和地质特征

贡戈拉盆地位于尼日利亚东北部，是上贝努埃槽盆地的一个南北走向分支（图1）。该裂谷盆地的经度范围为10°30'至12°00' E，纬度范围为09°30'至11°30' N，总面积约为27,390.25平方公里。

贡戈拉盆地的地质构造主要由四个主要地层组成：比马（Bima）、约尔德（Yolde）、平迪加（Pindiga）和戈姆贝（Gombe）以及凯里-凯里（Kerri-Kerri），某些地区还有少量侵入岩。

数据

本研究使用了尼日利亚地质调查局（NGSA）提供的航空磁力数据。这些数据来源于2009年开展的全国性航空磁力和放射性测量工作，飞行线路呈NE-SW方向分布，间距为200米，平均飞行高度为80米，每隔500米设置一条连接线以控制测量精度。数据以1:100,000的比例尺以网格形式公开提供。

总磁场强度（TMI）和布格重力异常的简化处理

为识别地质构造，制作了研究区域的总磁场（TMI）地图。磁异常反映了极化场为地球磁场水平分量的低倾角区域的影响。从观测磁场中减去确定的地磁参考场（DGRF）后得到的数值为负值，符合近赤道区域的磁效应。

为了使异常分布更加对称

线性构造地图的构造分析

为了确定研究区域的构造趋势，利用RTE和布格重力异常数据制作了线性构造地图（图8a和b）。分析表明，基底岩石区域中的线性构造比沉积岩区域更为常见，这可能与太古代的构造变形有关。

结论

通过对整合的航空磁力、卫星重力和地震数据进行分析，发现了上贝努埃槽盆地的构造特征。结果显示该区域主要受四种构造趋势控制，分别为NE–SW、NNW–SSE、ENE–WSW和WNW–ESE方向。这些构造趋势直接影响沉积模式，导致了地垒和地堑的形成。

作者贡献声明

M. Bello：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、正式分析。Y. Andrawus：数据验证、方法论研究。A.D. Shehu：撰写、审稿与编辑、数据验证。O.K. Likkason：数据验证、软件应用、方法论研究、概念框架构建。A.M. Kaura：初稿撰写、方法论研究、资金筹措、正式分析、概念框架构建

未引用文献

Carter et al., 1963; Goussev and Peirce, 2000; Guiraud et al., 1989; Guiraud, 1990; Obaje et al., 2004; Obaje et al., 2004; Pearson and Obaje, 1999; Zaborski et al., 1997.

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

作者感谢三级教育信托基金（TETFund）于2017年1月12日为尼日利亚纳萨拉瓦州拉菲亚联邦大学的研究提供了资金支持。同时，我们也感谢尼日利亚上游石油监管委员会（前称石油资源部DPR）提供了本研究所需的二维地震数据和井测资料。