尼日利亚东南部阿菲克波盆地马斯特里赫特期—古新世地层的沉积演化与层序地层架构

《Journal of African Earth Sciences》：Depositional evolution and sequence stratigraphic architecture of the Maastrichtian–Paleocene succession in the Afikpo basin, southeastern Nigeria

　　

摘要

尼日利亚东南部Afikpo盆地的马斯特里赫特阶—古近系地层序列保存了桑托期后盆地演化及Benue凹槽南部沿岸相对海平面波动所引发的沉积响应的重要记录。本研究综合运用了沉积学、岩石薄片鉴定和底栖有孔虫学分析，重建了该地层的沉积演化过程，并建立了其序列地层学框架。包括炭质页岩、杂砂岩—泥岩互层、交错层理砂岩、生物扰动砂岩、化石层灰岩和远海页岩在内的六种岩相特征，界定了一套受潮汐影响的海陆过渡沉积体系，该体系从滨海沼泽和河口环境演化至浪蚀带及浅海陆架环境，最终以远海陆架沉积告终。岩石薄片鉴定数据表明，石英富集砂岩主要来源于前寒武纪基底及再循环的沉积物源；而底栖有孔虫组合和遗迹化石则独立证实了海陆过渡至内陆架环境的周期性变化。两条区域上具有显著意义的侵蚀面界定出两个沉积序列，记录了由桑托期后构造沉降、相对海平面变化和物源供给相互作用所控制的重复性海侵—海退旋回。所建立的沉积模型进一步完善了Afikpo—Anambra盆地体系内的区域地层对比，并为Benue凹槽南部白垩纪晚期—古近系地层的储层分布、盆地演化和序列地层学发展提供了新的认识。

引言

尼日利亚东南部Benue凹槽内，Afikpo盆地的白垩纪—古近系沉积序列是桑托期后盆地演化最完整的记录之一（图1）。这些地层序列保存了在不同构造、海平面和物源供给条件下沉积的多种硅酸盐碎屑和碳酸盐岩相，使该盆地成为研究西非海陆过渡沉积体系演化的重要天然实验室（Benkhelil, 1989; Nwajide, 2023; Mandeng et al., 2024）。除了学术意义之外，这些地层序列为白垩纪晚期含油系统提供了有价值的类比对象，因为它们包含了在反复海侵和海退过程中形成的潜在烃源岩、储层和封盖岩相。在过去的四十年中，众多研究对Afikpo盆地及相邻Anambra盆地的岩性地层学、古生物学、沉积学和古环境演化进行了调查（Petters, 1978, 1982; Reijers and Nwajide, 1998; Oboh-Ikuenobe et al., 2005a; Onyekuru et al., 2019, 2023, 2023, 2025; Okoro and Igwe, 2018; Ideozu et al., 2019, 2023）。这些研究显著增进了对白垩纪—古近系地层时代、岩相结构和区域地层关系的认识。然而，关于侧向岩相变异性、沉积环境、序列结构和白垩纪—古近系过渡期跨盆地地层单元的对比，仍存在重要的不确定性（Dim et al., 2017; Njoku et al., 2025, 2026）。这些不确定性主要反映了桑托期后构造变形、相对海平面波动、差异性沉降和硅酸盐碎屑物源供给变化之间的复杂相互作用，它们共同控制了东南部Benue凹槽内的沉积物堆积（Benkhelil, 1989; Nwajide, 2013; Njoku et al., 2026）。

近期的研究强调了综合地层学方法在解决这些复杂性方面的重要性。Onyekuru et al. (2023) 表明，将岩相分析与微体古生物数据相结合可以显著改进Afikpo盆地Ohafia地区的古环境重建和序列地层学解释。类似地，Ola-Buraimo指出Afikpo砂岩与Nkporo页岩之间存在广泛的侧向互层现象，表明传统的岩性地层界线不足以反映沉积过程的复杂性。此外，近期研究表明，将孢粉学和浮游有孔虫生物带划分与测井数据相结合，可以提高Anambra盆地内的年代地层分辨率和区域盆地对比（Njoku et al., 2025, 2026）。尽管取得了这些进展，目前很少有研究同时整合沉积学、岩石薄片鉴定、底栖有孔虫古生态学和序列地层学来重建Afikpo盆地的沉积演化。本研究整合了研究区内11个代表性露头剖面的详细野外沉积学、岩石薄片鉴定、底栖有孔虫组合和序列地层学数据，重建了马斯特里赫特阶—古近系地层的沉积演化。具体而言，本研究旨在：（i）刻画岩相和沉积环境；（ii）确定砂岩成分、物源和成岩特征；（iii）评估底栖有孔虫组合的古环境意义；（iv）建立综合序列地层学框架；以及（v）评估所重建的沉积模型对区域盆地演化和含油系统开发的启示。本研究进一步完善了对Afikpo盆地南部马斯特里赫特阶—古近系沉积的认识，为区域地层对比提供了更可靠的依据，并建立了对比解释Benue凹槽区域内类似白垩纪晚期海陆过渡地层序列和含油系统具有参考意义的露头类比模型。

章节节选

地质背景

Afikpo盆地是Anambra盆地在尼日利亚东南部Benue凹槽内的东南向延伸（图1）。该盆地形成于晚白垩纪Abakaliki凹槽构造反转之后演化的一系列桑托期后沉积中心之一。它与Anambra盆地共同构成了尼日利亚东南部保存后裂谷沉积马斯特里赫特阶—古近系记录的主要沉积盆地之一（Murat, 1972;

野外调查与样品采集

本研究在尼日利亚Afikpo盆地内11个代表性地层剖面进行了野外调查（图1）。调查地点包括Ndi Orieke、Ndi Orieke Junction、Asaga—Ohafia、Ebem—Ohafia、Ndi Elu Nkporo、Amelu Abam（Umuahia—Ohafia公路沿线）、Ozuabam、Amaeke Abam、Ezinachi、Ogii和Umuoke。这些剖面的选择旨在提供晚坎帕尼亚阶—古近系沉积地层的侧向和垂向覆盖范围，以捕捉岩相的变化，

岩性地层学与岩相描述

对11个测量地层剖面的详细野外调查发现，坎帕尼亚阶—古近系地层序列是一个异质的沉积单元，主要由页岩、砂岩、粉砂岩、粘土岩、铁矿和化石层灰岩组成。垂向岩相结构记录了硅酸盐碎屑与次要碳酸盐沉积的反复交替，反映了盆地演化过程中相对海平面、物源供给和可容空间的波动。该

沉积演化与古环境重建

Afikpo盆地的马斯特里赫特阶—古近系地层序列记录了一套受潮汐影响的海陆过渡沉积体系的演化过程，该体系在桑托期后盆地发展的晚期阶段对可容空间、物源供给和海洋影响的变化作出了响应。从炭质页岩到杂砂岩、交错层理砂岩、化石层灰岩和远海页岩的垂向递变，反映了控制海岸线迁移的反复海侵—海退旋回。

结论

本研究对Afikpo盆地南部露头沿线的马斯特里赫特阶—古近系地层进行了全面的沉积学、岩石薄片鉴定、遗迹学、底栖有孔虫学和序列地层学评价。多种地质数据的整合为重建该部分南部Benue凹槽的沉积演化、古环境历史和序列地层结构提供了可靠的框架。研究结果

CRediT作者贡献声明

Timothy Chibuike Anyanwu：写作—审阅与编辑，写作—原稿撰写，监督指导，软件，资源，项目管理，方法学，调查研究，资金获取，形式化分析，数据整理，概念构思。Helen-Gloria Ogechi Nwachukwu：写作—原稿撰写，监督指导，资源，方法学，资金获取，概念构思。Joy Obiageli Njoku：可视化，监督指导，方法学，调查研究，数据整理。Stellamaris Isioma Okonkwo：

利益冲突声明

作者声明，不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

感谢尼日利亚联邦技术大学奥韦里分校地质学系为本研究提供了必要的研究设施和有利环境。

Timothy Chibuike Anyanwu|Helen-Gloria Ogechi Nwachukwu|Joy Obiageli Njoku|Stellamaris Isioma Okonkwo|Olisaemeka Paschal Offodile|Akaninyene Godfrey Essien|Bridget Odochi Ubechu|Aniediobong Jonah Ukpong|Samuel Okechukwu Onyekuru

尼日利亚伊莫州奥韦里联邦技术大学地质学系