被动大陆边缘是在泛大陆裂解、新洋扩张过程中形成的，其独特的构造演化历程形成了盆地“下断上坳”双层系结构。分布在大西洋两侧墨西哥湾、巴西近海、西非近海和亚太地区的被动大陆边缘盆地群，已成为全球大型油气田发现的重要领域。

东非海岸盆地是近十年海上油气发现的热点地区之一，也是勘探程度、认识程度相对较低、潜力较大的地区。该区北邻亚丁湾，涉及索马里、埃塞俄比亚、肯尼亚、坦桑尼亚、莫桑比克以及马达加斯加等多个国家。陆上6个主要富油气盆地以莫桑比克褶皱带为界分为南、北两部分（图1），北部包括索马里盆地、拉穆盆地、坦桑尼亚盆地和鲁伍马盆地，马达加斯加孤岛与其构造属性一致，形成共轭型大陆边缘；南部包括莫桑比克盆地和赞比西三角洲盆地。南、北盆地均是在冈瓦納大陆裂解及印度洋扩张的区域构造演化背景下形成，但二者油气资源的分布明显存在较大差异。南部莫桑比克盆地在20世纪初期就已开展地质调查和勘探开发工作，是该区最早进行勘探活动的地区，但目前仅在陆上沿岸地区发现Pande、Buzi等小规模气田；而北部盆地则于陆上发现Calub气田、Hilala气田，以及马达加斯加孤岛Tsimiroro稠油田和Bemolanga沥青矿、油砂等，尤其是进入21世纪，随着海上勘探技术进步和地质认识的深入，该区实现重大油气突破，2012年以来鲁伍马盆地和坦桑尼亚盆地深海发现了一系列大气田，累计可采储量分别达4.4×10¹²、8.3×10¹¹ m³，东非地区旋即成为全球勘探热点。

图  1  东非海岸主要含油气盆地分布示意图

Figure  1.  Distribution of major petroliferous basins in East Africa coast

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南北区段油气发现的巨大差异可能一方面与不同构造环境下生储盖条件的发育程度有关，另一方面油气运聚受构造活动影响较大。本文以东非海岸地区构造演化过程为切入点，剖析典型油气藏，将南北区段主要富油气盆地的构造及沉积特征、烃源岩发育、储盖组合和圈闭特征等进行对比，结合国内外现阶段研究成果，对二者的油气成藏差异进行系统性的对比研究，为进一步的勘探研究和有利区遴选提供参考。

1.   区域构造演化

在前寒武纪晚期的泛非构造作用下，卡拉哈里克拉通、刚果克拉通、撒哈拉克拉通和西非克拉通碰撞、汇聚，沿古缝合带拼合，形成古老而稳定的非洲大陆，处于冈瓦纳联合古陆的核心。晚古生代，冈瓦纳大陆开始逐步裂解，东、西冈瓦纳分离形成东非大陆边缘，其演化主要经历3个阶段：晚古生代—早中生代卡鲁裂谷阶段、中—晚中生代马达加斯加漂移阶段和中生代末至今的被动大陆边缘阶段。

1.1   卡鲁裂谷阶段（C₂-J₁）

晚石炭世—三叠纪期间（300～200 Ma），冈瓦纳大陆受南部古太平洋俯冲碰撞和北部新特提斯洋扩张作用产生的远场应力影响，产生板内变形，发育了广泛分布的大陆裂谷系^[1]，遍及非洲东部与南部、马达加斯加、印度和南极等地区，延伸至冈瓦纳大陆北部陆缘（图2a）。因在南非卡鲁盆地保存最为完整，故以“卡鲁群”（Karoo Group）沉积代表这一期构造事件^[4-5]。卡鲁裂谷在现今东非海岸一带表现为走向近NE-SW的张性裂谷群，陆上从莫桑比克盆地断续延伸至索马里欧加登次盆，马达加斯加岛西部则与Selous盆地、安扎裂谷（后期均发展为夭折支）分别形成两个三叉裂谷的雏形，对后期大陆的裂解具有重要的控制作用。三叠纪晚期北部盆地发生抬升剥蚀、沉积间断，与上覆地层呈角度不整合。

图  2  东非海岸区域构造演化示意图（据文献[2-3]修改）

Figure  2.  Tectonic history of East Africa coast (after references[2-3])

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至早侏罗世，卡鲁地幔柱开始活动，处于冈瓦纳大陆内部的东南非地区隆起，火山作用强烈（183～174 Ma），形成大规模火山岩。在前期裂陷基础上冈瓦纳大陆进一步拉张，东非与马达加斯加之间呈现中间沉降、两侧抬升的格局，大陆裂谷和外海连通起来，海水向南侵入至现今鲁伍马盆地南部，形成半封闭沉积环境。

1.2   马达加斯加漂移阶段（J₂₊₃-K₁）

中侏罗世，东西冈瓦纳开始分离并发生相对运动。随着Limpopo三叉谷处隆起作用加剧（约166 Ma），莫桑比克盆地西侧的Limpopo单斜一带发生陆壳断裂^[6]，与南极大陆发生分离（图2b）；马达加斯加开始沿古Davie断裂带相对东非作NW-SE向右旋走滑运动；印度—塞舌尔表现为与东非陆缘的斜向拉张。晚侏罗世—早白垩世漂移期间（约143 Ma），马达加斯加以莫桑比克海岸为中心发生小角度顺时针旋转，调整为相对西冈瓦纳的N-S向相对运动，同时张开一数百千米宽的海湾（古莫桑比克水道），海水由北向南灌入（图2c）^[7-9]，南部盆地开始接受沉积，由陆相过渡为浅海相。随着东冈瓦纳大陆整体南向漂移和海底扩张持续作用，北印度洋与南美洲和南非地区裂解形成的南印度洋贯通，马达加斯加于早白垩世漂移至现今位置，形成东非海岸雏形。

1.3   被动大陆边缘阶段（K₂至今）

早白垩世晚期，东非大陆与马达加斯加之间的海底扩张基本停止，进入被动大陆边缘阶段。晚白垩世晚期（约88 Ma），马达加斯加与印度-塞舌尔在 Marion地幔柱作用下分离，孤岛区发生西倾（图2d）；古新世早期（65 Ma），印度与塞舌尔受Deccan地幔柱影响分离，印度板块快速向NE方向运动，相对索马里海岸一带作左旋走滑运动，Chain Ridge-Owen左行脊状转换断层形成（图2e）。渐新世，Afar地幔柱（约35 Ma）开始发育，形成红海-亚丁湾-东非裂谷系三叉谷，裂谷海域分支的活动延续至Davie断裂带（图2f），如凯瑞巴斯地堑等早期断裂受到进一步伸展构造变形；东非海岸地区整体抬升剥蚀，大量碎屑物为鲁伍马、赞比西等新生代三角洲发育提供了充足物源（图2g）^{[7, 10-11]}。

2.   盆地构造及沉积特征对比

前寒武纪以及早古生代非洲东部处于暴露环境受到剥蚀，直至晚古生代才开始接受沉积。东非海岸盆地具有明显的“下断上坳”特征，普遍发育下伏裂谷层序及上覆坳陷层序。但受地幔柱发育、板块分离方式、转换断层等控制，南、北盆地构造及沉积特征的差异明显。

2.1   盆地构造特征对比

2.1.1   横向构造特征对比

东非大陆与周缘各板块不断分离，沿陆缘方向体现出明显构造分段性：南部受南极洲板块分离和南向漂移作用影响，形成右行拉张陆缘，莫桑比克盆地及后期发育的赞比西三角洲构造方向以近南北向为主，地壳受拉张作用明显，形成莫桑比克减薄带（MTZ）^[12]；北部南段与马达加斯加岛分离，属典型的右行走滑边缘，早白垩世的小角度旋转使得鲁伍马-坦桑尼亚盆地一带受到不同程度E-W向拉张，莫桑比克褶皱带与Davie断裂体系共同构成该段盆地北宽南窄的构造格局；北段早期受马达加斯加-塞舌尔右旋拉张作用，后期随着印度板块分离，快速向北漂移，形成左行拉张陆缘^[11-13]。

2.1.2   纵向构造特征对比

北部盆地受裂谷、海底扩张作用影响，陆上发育一系列NNW-SSE、NE-SW向断裂，海上沉积物负荷差异压实形成的逆冲推覆构造体十分发育，在鲁伍马三角洲、拉穆湾均有分布，沿深海方向可划分为不同的重力驱动构造变形带—陆架沉积伸展构造区、陆坡下沉积挤压构造区等（图3）。以鲁伍马盆地为例，深水区发育Palma、Mocimboa两个大型逆冲推覆体，新生代厚层沉积物受重力均衡作用和盐底辟构造影响，沿泥岩层滑脱，在陆架近岸一带伸展，发育一系列生长正断层，大量砂体发生滑动-滑塌，沿陆坡向深海方向搬运，随着动能降低和Davie断裂体系的限制形成重力滑脱逆冲断层带^[16-17]。密集的断裂形成良好的油气运移通道，发育铲式断层、滚动背斜、滑塌岩体等有利于油气藏聚集。

图  3  东非海岸典型盆地地质剖面图（据文献[14-15]修改）

Figure  3.  Geological sections of the typical basins in East Africa coast (after references[14-15])

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南部盆地多发育堑垒构造，莫桑比克盆地近N-S向大型断裂带多被NW-SE向调节断层切割，多组不同走向的地堑由陆向海延伸，形成一系列的掀斜断块和隆起构造，塌陷内生长断层较为发育。南部新生代以来构造环境较为稳定，深大断裂不如北部发育。

2.2   盆地沉积充填特征对比

2.2.1   卡鲁层序

可进一步分为前卡鲁和后卡鲁两套裂谷层序。前卡鲁裂谷层序不整合覆于前寒武纪基底之上，北部以河流-三角洲-湖相地层为主，岩性主要为砂砾岩、页岩，充填于阶梯状正断层、地堑和半地堑中，呈条带状分布于海岸两侧；南部则分布较少，仅莫桑比克盆地南部有少量沉积，以冰碛岩、煤系泥页岩夹砂岩层为主。后卡鲁裂谷层序发育于晚三叠世—早侏罗世，伸展作用较强烈，在前期裂谷周缘发育了新生深长断裂，北部受特提斯洋侵入影响，以海陆过渡相沉积为主轻微不整合于下覆沉积层或基底之上，裂陷两侧半封闭环境下的拉穆盆地、坦桑尼亚盆地、鲁伍马盆地和马任加盆地发育点状、长条状分布的潟湖相盐岩；南部处于古陆内部，后卡鲁裂谷层序以陆相砂岩沉积为主，夹有火山岩，厚度较大。

2.2.2   马达加斯加漂移层序

特提斯洋进一步向南海侵，北部盆地沉积了浅海相泥页岩、宽广的碳酸盐岩台地，超覆于下伏裂谷沉积层序之上，这套富有机质海相泥页岩形成了其最主要的一套烃源岩。南部莫桑比克盆地位于卡鲁地幔柱周缘，火山活动强烈，主要为流纹岩、凝灰岩等火山岩沉积；晚侏罗世古莫桑比克水道打开，赞比西三角洲坳陷中心沉积了较厚的页岩，莫桑比克盆地局部开始发育海陆过渡相砂砾岩。

2.2.3   被动大陆边缘层序

随着稳定的被动大陆边缘形成，东非各盆地普遍发育坳陷沉积，于陆架—陆坡上形成浅海陆棚相碳酸盐岩台地、三角洲、近海浊流及海底扇等沉积体系。受水系分布、地形高差等影响，各盆地坳陷期沉积层厚度分布不均，由北向南逐渐增大，南部赞比西三角洲坳陷层厚度大于4 000 m，整体厚度最深超过12 000 m，是东非最大的新生代三角洲体系。

3.   石油地质特征对比

受控于构造演化、沉积充填过程，南、北盆地在烃源岩、储盖组合的发育及分布上存在较大差异，总体呈现出由北向南年代变新的分布格局（图4）。

图  4  东非海岸盆地生储组合

Figure  4.  The source-reservoir assemblages of typical basins in East Africa coast

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3.1   烃源岩特征对比

北部：主要发育上石炭统—三叠系、侏罗系—下白垩统及上白垩统—古、新近系3套烃源岩。

（1）二叠系—三叠系烃源岩

以II/III型干酪根为主的河流湖泊相泥页岩，在东非海岸两侧分布，是北段索马里盆地、孤岛区穆伦达瓦盆地油气藏的主要烃源岩。该套烃源岩品质较好，TOC最高可达17.4%，成熟度高，具有“倾气性”^[18]。索马里盆地二叠系—上三叠统湖相Bokh页岩是Calub气田的主要烃源岩，以II型干酪根为主，存在少量III型，TOC值为0.5%～1.6%，Ro为1.0%～1.3%，达成熟—过成熟阶段。根据在穆伦达瓦盆地Bemolanga-Tsimiroro地区收集到的20个原油样品测试分析（图5），该区稠油田和沥青矿烃源均来自下三叠统Sakamena组页岩^[19]，且主要为II/III型干酪根，TOC为1.0%～6.0%，与之共轭的坦桑尼亚—鲁伍马盆地一带也显示出较好的潜力，鲁伍马盆地陆上Lukuledi-1井钻遇裂谷期湖相泥岩，TOC含量高达7.5%^[20]。

图  5  穆伦达瓦盆地北部烃源岩和原油饱和烃-芳烃碳同位素关系图（据文献[19]修改）

Figure  5.  Plot of saturates carbon isotope vs aromatics carbon isotope for oils and source rocks in the northern Morondava Basin (after reference[19])

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（2）侏罗系—下白垩统烃源岩

早侏罗世—漂移期持续海侵在中、北段盆地沉积了下侏罗统潟湖相蒸发岩、局限海相页岩，及中侏罗统—下白垩统海相页岩、灰岩，形成该段最重要的一套烃源岩。索马里盆地发育Transition组、Hamanlei组和Uarandab组等多套侏罗系有利泥页岩，Uarandab组潟湖相页岩为Ogaden次盆最具潜力生油源岩，主要为II型干酪根，TOC约0.3%～7.1%，局部地区已进入成熟生油阶段^[21]。坦桑尼亚盆地深水区近年来陆续有大气田发现，地球化学分析表明该区天然气乙烷碳同位素组成变化大（为−30.8‰～−21.0‰），甲烷氢同位素组成重（大于−120‰）^[22]，且热演化程度高，为原油裂解气，天然气主要来自中—下侏罗统局限海相烃源岩，推测油气勘探潜力巨大。在Mbuo1井显示TOC值最高为8.7%，生烃潜力(S2)达88 mg HC/g，HI值272～1 000 mg HC/g，为I型、II型及III型干酪根混合。

（3）上白垩统—古、新近系海相烃源岩

被动大陆边缘期烃源岩分布广泛，多沉积于浅海相环境，索马里盆地古新统Sagaleh组烃源岩TOC值为0.8%～1.4%，处于生油窗，是Mogadishu次盆天然气与凝析油的主要源岩。其他盆地则因有机质热演化程度偏低（多为未熟—低熟），无法提供有效烃源。

南部以白垩系—古新统烃源岩为主，推测卡鲁群煤层气烃源岩具有一定潜力，侏罗统烃源岩不发育。

莫桑比克盆地Pande、Buzi气田甲烷含量较高，分别达95.5%、97%，属多来源混合气，干酪根多以III型为主。以白垩系Domo组上段页岩为例，TOC含量约0.5%～1.84%，Ro值0.5%～0.69%，在Nemo 1X井2 590 m深处HI值达1.75 mgHC/g，具有一定生油气潜力。对赞比西三角洲坳陷进行埋藏史和热演化模拟，上侏罗统—下白垩统泥页岩已达成熟—过成熟阶段，属潜在烃源岩^[23-24]。

3.2   储盖特征对比

（1）北部盆地

二叠系—三叠系卡鲁群呈砂泥岩互层，自身发育良好的储盖组合，在中北段及构造属性与之一致的孤岛区盆地均有分布。在北段索马里盆地，二叠系Calub粗粒砂岩有效厚度40 m，孔隙度为7%～19.4%，但渗透率较低（＜10 mD），孤岛区的穆伦达瓦盆地上三叠统—下侏罗统Isalo IIa砂岩平均孔隙度23%，渗透率100～5 000 mD，均由层间泥页岩封盖。早侏罗世有效储层仅见于索马里盆地Hilala气田，分布十分局限。裂谷期储层在坦桑尼亚—莫桑比克一带也有分布，但后期构造破坏严重，保存条件欠佳。

漂移期储层发育规模较小，局部地区见有浅海陆棚相碳酸盐岩。早白垩世区域性海退在多个盆地发育了品质良好的三角洲相砂岩，可由上覆海相泥页岩形成良好盖层。SongoSongo气田储层为下白垩统浅海相砂岩，与晚白垩世海侵形成的区域性页岩盖层匹配良好。

被动大陆边缘期受多个构造事件和全球海平面变化影响，东非边缘大规模抬升剥蚀的碎屑沉积被带到浅海、三角洲，形成品质较好、厚度可观的储集层。鲁伍马盆地天然气发现主要集中在被动陆缘层序，以古新统—上新统砂岩为主，孔隙度为15%～30%，渗透率182～1 325 mD，上白垩统以来的海相泥岩形成良好的区域盖层。

（2）南部盆地

白垩系—古、新近系浅海相砂岩在东非海岸南部地区分布广泛，储集品质高。以莫桑比克盆地下Grudja组砂岩为例，在Pande、Temane等几个主要气田均已证实，平均孔隙度大于15%，在Pande气田高达34%，渗透率5 000 mD^[24]。海上赞比西三角洲沉积厚度巨大，重力流沉积体系发育，碳酸盐岩台地、生物礁等均为潜在有利储层。

3.3   圈闭与运移特征对比

（1）北部盆地

为卡鲁裂谷层系和漂移层系，盆地主要以构造圈闭及相关复合圈闭为主，发育断背斜、倾斜断块、断鼻、基底隆升背斜构造等形成的断层圈闭或背斜圈闭。被动陆缘层系则主要以岩性圈闭及地层-构造圈闭为主，砂岩上倾尖灭、砂岩透镜体等广泛发育，重力滑塌形成的一系列正断层和逆冲断层是油气聚集的有利场所，在鲁伍马盆地深海区已有一个牵引背斜气藏发现（图6）。通源断层较为发育，油气以垂向运移为主，可与不整合面接力输导成藏。

图  6  鲁伍马盆地成藏模式图（据文献[10, 15]修改）

Figure  6.  Hydrocarbon accumulation model in the Rovuma basin (after references[10, 15])

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（2）南部盆地

目前的发现多集中于低幅背斜构造中因砂岩岩性尖灭和渗透率变化形成的地层-构造复合圈闭中，地堑中的断块圈闭、断层相关圈闭较为发育，可能存在强烈火山作用形成的火山岩台地和火山岩内相关圈闭（图7）。海上有通源断层沟通的三角洲、深水浊积扇砂体形成的复合圈闭，或碳酸盐礁体等可能具有较大油气潜力。

图  7  赞比西三角洲成藏模式图（据文献[23]修改）

Figure  7.  Hydrocarbon accumulation model in the Zambezi delta (after reference[23])

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4.   南、北盆地油气成藏特征对比

4.1   中生代构造环境差异，北部盆地烃源更丰富

东非北部盆地烃源较丰富，在裂谷和漂移层序中发育优质烃源岩。其中，早侏罗世持续海侵形成的侏罗系—上白垩统浅海相泥页岩有机质丰度高，分布较广，多已成熟生烃，是最主要的一套区域烃源岩，在坦桑尼亚盆地、鲁伍马盆地深海大气田为主力烃源。卡鲁裂谷期湖相烃源岩潜力大，在早期形成的坳陷深部已达成熟—过成熟生气阶段，多在盆地凹中隆等有利区聚集，形成了索马里盆地Calub气田和穆伦达瓦盆地的Tsimiroro重油藏、Bemoolanga沥青砂矿等。

与北部盆地构造环境的差异—强烈的区域抬升隆起和火山作用（图2b），限制海水进一步侵入，造成南部盆地漂移期有利烃源岩的缺失。现今该区油气发现主要来源于白垩系—古、新近系烃源岩，在陆上地堑深部达到成熟，但分布局限，潜力不大；推测赞比西三角洲坳陷埋深厚度大，烃源岩可能达到成熟，具有一定潜力。

4.2   断裂控制大气田分布，南部通源断层不明确

断裂控制盆地隆坳构造格局的形成，对油气输导、源储沟通具有重要作用，在断裂作用过程中易于牵引背斜等有利构造的发育，地层间错断也利于油气的侧向封堵^[25]。东非海岸油气藏的形成与分布受断裂控制作用明显，陆上以盆地凹中隆最为有利，基底或沉积地层断裂作用形成的古隆起阻止了油气沿盆地周缘渗漏、散逸，同时隆起区易于发育密集的断裂，为坳陷深部生成的油气提供重要的垂向运移通道，于有利圈闭中汇聚成藏，索马里盆地Calub隆起、穆伦达瓦盆地Tsimiroro地垒等均是主要产油气区；深海区大油气田呈现出沿Davie转换带及邻近N-S向断裂分布特征^[26]，控坳断裂及逆冲推覆褶皱带形成了一系列重要的通源断层，鲁伍马盆地Mamba气田位于东部逆冲推覆体前缘，深水重力流砂体分布广泛，连通性较好，沿上倾方向歼灭，是一套高渗-超高渗优质储层，由同期发育的层间泥岩封盖，中下侏罗统海相泥页岩生成的油气（以气为主）沿东侧凯瑞巴斯地堑控坳断层运移，充注于古近系砂体，形成岩性-构造圈闭（图6）。

南部盆地受莫桑比克褶皱带应力转换的影响，构造相对稳定，有利于油气保存，通源断层的发育是海上深部坳陷有效运移的关键，南部盆地应以断裂发育区为主要的勘探方向。

4.3   塑性岩体丰富构造样式，形成有利圈闭

泥、膏、盐岩等塑性岩体的发育和分布对油气的运聚成藏和保存具有重要作用，岩体变形产生底辟、冲断带等构造样式丰富了有利圈闭类型。东非北部盆地塑性岩体较为发育，漂移期局限环境下在海岸两侧盆地沉积了石膏、盐岩，被动大陆边缘期稳定环境下形成了分布广泛的泥页岩。中—下侏罗统Hamanlei组硬石膏在索马里盆地普遍发育，封盖能力强，形成良好的局部盖层^{[21, 27]}；鲁伍马盆地盐岩呈N—S向长条带状分布（图8），随着埋藏加深，在负载作用下发生流动变形，形成的盐底辟上隆，触发了新生代沉积物在差异压实双重作用下沿泥页岩塑性软弱层滑脱，形成盐相关构造和滚动背斜等良好的油气藏运移通道和圈闭。

图  8  鲁伍马盆地构造纲要图

Figure  8.  The tectonic outline map of the Rovuma basin

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相比而言，南部盆地缺乏膏盐岩的发育，相关构造样式和圈闭类型均不如北部盆地丰富。赞比西三角洲深海区新生代火山活动频发，尤其是Davie断裂带南段，可能触发局部地区沿泥页岩层运动，发育拆离断层，应着重关注。

5.   结论

（1）东非海岸历经卡鲁裂谷发育、东西冈瓦纳分离、印度洋扩张等多期构造作用，形成被动大陆边缘盆地群。东非属“剪切-斜向剪切”型陆缘，地壳厚度横向变化于北部体现出更为明显的剪切特征，南部表现为较强烈的拉张作用；向海方向北部可划分为陆架沉积伸展构造区、陆坡下沉积挤压构造区等不同重力驱动构造变形带，南部相关断裂活动不如中北段发育。

（2）受板块分离方式、构造环境等控制，中、北段盆地和南段盆地在沉积特征上具有较大差异。中生代由北向南的海侵作用，使得北部盆地形成浅海相泥页岩、宽广的碳酸盐岩台地沉积，而南部盆地以火山岩沉积为主。

（3）构造及沉积特征上的差异造成南、北盆地烃源岩、储盖组合等石油地质条件明显不同，呈现出由北向南年代逐渐变新的规律。北部盆地烃源更丰富，而南部盆地受区域隆起和火山作用的影响，中生代优质烃源岩不发育。东非大气田的分布受断裂控制作用明显，多集中在Davie断裂带以西的深海区，北部陆上凹中隆也有分布，而南部通源断层的分布情况不明确，对大型断裂的发育与分布应进行重点勘探。泥、膏、盐岩等塑性岩体在北部盆地较为发育，引发地层变形、岩体滑动-滑塌，丰富了构造样式，形成有利圈闭。

（4）东非海岸整体勘探程度较低，建议北部盆地以古隆起与斜坡带形成的断块、披覆背斜、断背斜等构造圈闭、断裂发育的浊积砂体形成的岩性-构造圈闭为主；南段以海上坳陷周缘有通源断层发育的相关有利区为主要目标。