埃及西北沙漠的结构框架与形成机制：来自布格重力数据和地震数据的启示

高敏|曹哲|李军|张忠民|王彤|刘子轩|张红|胡永杰|瓦利德·A·马克莱德

中国石油勘探开发研究院，北京，102206

摘要

埃及西部沙漠北部是一个重要的碳氢化合物产区，因此成为地质和地球物理研究的重点区域。本研究旨在利用布格重力数据和地震数据，描绘埃及西部沙漠北部地区的完整地下结构框架，并分析该地区结构单元的主要形成机制。通过向上延拓和小波多尺度分解技术，从布格重力数据中推断出沉积基底界面的重力分布。通过边缘检测和地质解释，共识别出34条断层、3条脊和9个盆地。研究区域的西部、中部和东部分别以南北向、东西向至西北-东南向以及东北-西南向的结构为主。结合地震剖面解释的地层厚度变化，重建了这些沉积盆地的演化历史。南北向的法古尔-西瓦盆地是一个叠加盆地，最初形成于古生代-侏罗纪时期，后来被白垩纪裂谷作用改造；东北-西南向的乌姆巴尔卡-西瓦脊代表了前寒武纪基底抬升的结果；东西向的盆地和卡塔拉脊则受到晚石炭世断层在早白垩世裂谷作用的影响；而东北-东南向的卡塔尼亚脊则是由晚白垩世开始的压缩作用形成的，它将早白垩世的穆巴拉克盆地与金迪盆地分隔开来，后者是一个由白垩纪半地堑和始新世凹陷组成的叠加盆地。

引言

埃及西部沙漠占据了该国总面积的三分之二（Mohamed等人，2016；Mohamed等人，2015）。其北部地区是埃及重要的碳氢化合物勘探和生产区域（Kamal等人，2023；Alrefaee和Soliman，2023；Ghassal等人，2018）。先前的研究已在该区域识别出多个主要的产油沉积盆地，包括阿布加拉迪格盆地、阿拉梅因盆地和纳特伦盆地，并绘制了主要集中在埃及西部沙漠中部的局部地下结构框架（Alrefaee和Soliman，2023；Alrefaee等人，2022；Mohamed等人，2015；Alrefaee，2017；Kamal等人，2023）。然而，对于埃及西部沙漠北部地区的整体结构框架，尚未建立详细而全面的划分。

重力数据能够有效检测区域和局部尺度上的地下结构特征及盆地几何形态（Alrefaee和Soliman，2023；Ahmed Saada，2015；Kamal等人，2023）。本研究利用现有的布格重力数据，描绘了埃及西部沙漠北部的地下结构框架。与以往主要关注单个盆地的研究不同，本研究采用的重力方法定义了整个西部沙漠北部的完整结构框架，并揭示了不同结构域之间的空间关系。该方法也可用于分析全球其他类似地区的大尺度构造特征。

以往的研究主要利用地震和测井数据评估埃及西部沙漠中部盆地的碳氢化合物潜力（Albrkawy等人，2025；Abdel-Fattah等人，2023；Abdel-Fattah等人，2018；El Gazzar等人，2016；Reda等人，2025；Yousef等人，2019）。埃及西部沙漠北部结构单元的形成机制仍不甚清楚。不同结构域之间的空间关系有助于揭示主导的构造应力状态。通过结合地震剖面解释的地层厚度变化，进一步阐明了整个西部沙漠北部沉积盆地的形成机制。分析埃及西部沙漠北部结构单元的形成机制，对于正确理解这些盆地内石油系统元素的演化至关重要。

章节摘录

地质与结构背景

埃及可分为四个主要的地貌单元：西部沙漠、东部沙漠、尼罗河三角洲和西奈半岛（图1）。埃及西部沙漠面积约为68万平方公里，从尼罗河延伸至埃及西部边界（Mohamed等人，2015）。本研究关注的是埃及西部沙漠北部地区，范围介于北纬28°30’至31°50’、东经24°40’至32°之间（图1）。

在早古生代至中古生代期间，

数据与方法

本研究使用的布格重力异常数据来源于美国国家地理空间情报局开发的EGM2008全球模型（网址：http://icgem.gfz-potsdam.de/calc），空间分辨率为约1公里。首先利用重力数据划定结构单元的边界，并根据沉积基底界面的重力异常确定其性质（即脊或盆地）。

本研究使用的2D地震数据为

沉积基底界面重力异常

埃及西部沙漠北部的原始布格重力异常范围为-57.3至159.3毫伽（mGal），北部数值较高，南部数值较低（图3）。

原始布格重力数据被向上延拓至10公里、20公里和30公里的高度（图4）。随着延拓高度的增加，浅层局部场重力异常逐渐减弱，深层区域场信息变得更加清晰。

西部结构单元：南北向构造系统

法古尔-西瓦盆地和乌姆巴尔卡-西瓦脊位于埃及西部沙漠北部，两者之间由一条南北向的边界断层分隔（图8），这条断层可能形成于前寒武纪晚期（Abdelazeem等人，2021）。从法古尔-西瓦盆地和乌姆巴尔卡-西瓦脊的沉积基底界面重力剖面解析出的基底结构与东西向地质剖面所得结果一致，从而确认了它们的边界

结论

本研究通过综合分析重力数据和地震数据，描绘了埃及西部沙漠北部的结构框架。根据水平导数、总水平梯度模量和沉积基底界面重力的标准化标准差，共识别出34条主要断层，其中11条为东西向、4条为南北向、12条为西北-东南向、7条为东北-西南向。此外，还通过倾角分析和Theta图分析了3条脊和9个盆地的特征。

CRediT作者贡献声明

张忠民：撰写、审稿与编辑、监督。李军：数据整理。曹哲：撰写、审稿与编辑、监督、资源管理、项目协调、资金申请、概念构思。高敏：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、监督、软件使用、方法论制定、调查实施、数据分析、数据整理、概念构思。胡永杰：资源管理、项目协调。张红：资源管理、项目协调。刘子轩：资源管理、项目协助

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：42272191）、中国重大科技项目（项目编号：2025ZD1403900、2025ZD1403901）以及中国石油技术项目（项目编号：P22086）的支持。