五墩凹陷中-下侏羅統(tǒng)物源體系及沉積演化特征

張敏，曹力偉

(中石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東 東營 257000)

五墩凹陷中-下侏羅統(tǒng)物源體系及沉積演化特征

張敏，曹力偉

(中石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東 東營 257000)

敦煌盆地五墩凹陷勘探程度低，根據(jù)鉆井、地震及野外踏勘等資料，利用古地貌分析確定物源方向，單井相、地震相分析確定相類型，對(duì)五墩凹陷侏羅系物源體系及沉積演化展開綜合研究。結(jié)果表明，研究區(qū)中-下侏羅統(tǒng)發(fā)育辨狀河、辨狀河三角洲、扇三角洲和湖泊沉積體系，物源主要受北西向北山、南部三危山和東部物源體系控制。在五敦凹陷北部和東部發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系，在南部發(fā)育扇三角洲沉積體系，凹陷中部為湖泊沉積。

敦煌盆地；五墩凹陷；中-下侏羅統(tǒng)；物源體系；沉積演化；古氣候演化

敦煌盆地五墩凹陷鉆探的西參1井、墩1井揭示中-下侏羅統(tǒng)(J1-2)發(fā)育烴源巖并見到良好油氣顯示，表明該盆地具有油氣成藏條件和勘探前景。但是，五墩凹陷沉積構(gòu)造復(fù)雜多變、沉積物源方向不明確，導(dǎo)致勘探開發(fā)進(jìn)度緩慢。隨著研究的深入，沉積體系展布成為敦煌盆地亟需解決的關(guān)鍵問題。前期受資料所限，缺少相關(guān)研究工作，目前，敦煌盆地五墩凹陷已具備利用地震地層學(xué)開展沉積相研究的條件[1～8]。借助地震相分析，以沉積學(xué)理論為指導(dǎo)，在充分調(diào)研前人研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量野外地質(zhì)考察，并以鉆井巖石學(xué)分析與測(cè)井曲線旋回分析為依據(jù)，充分利用地震等時(shí)切片技術(shù)，結(jié)合古氣候條件研究，對(duì)五墩凹陷J1-2的物源條件、沉積體系類型及演化特征等問題開展了深入細(xì)致的研究[9]。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

圖1 五墩凹陷構(gòu)造位置圖

五墩凹陷在構(gòu)造上位于敦煌盆地中部安墩坳陷內(nèi)，是一個(gè)中生代的斷陷盆地，北為玉門關(guān)斜坡，南鄰三危山隆起，西靠南湖低凸起，東接甜水井凸起，為敦煌盆地中部的一個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，可劃分為北部斜坡帶、中央洼陷帶、南部斷裂帶共3個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元。鉆井揭露的地層最早為震旦系。目前該區(qū)僅有鉆井4口，其中西參1井和墩1井均在侏羅系鉆遇好的烴源巖，并在J1-2試油獲低產(chǎn)油流。上述2口井的鉆探證實(shí)，五墩凹陷J1-2具有一定勘探潛力(圖1)[1]。

2 物源體系分析

綜合前人對(duì)五墩凹陷物源體系的研究認(rèn)為， J1-2沉積時(shí)期研究區(qū)物源可能來自北山、阿爾金-祁連山、三危山。該次研究根據(jù)最新鉆測(cè)錄井等資料的相類型分析，結(jié)合古地貌特征，并佐以物源區(qū)粗碎屑沉積物的發(fā)育程度，對(duì)上述3個(gè)可能的物源方向進(jìn)行了野外踏勘，逐一分析，進(jìn)一步落實(shí)其主物源方向。

五墩凹陷J1-2沉積時(shí)期，古地貌整體呈沿三危山分布的長條狀斷陷湖盆，且自北東向五墩凹陷發(fā)育多個(gè)物源通道，說明北東方向具備成為物源區(qū)的條件。同時(shí)地震相、古水流、重礦物、布格重力等資料也證明了北東方向的物源體系可向研究區(qū)內(nèi)提供相對(duì)細(xì)粒的沉積物。通過對(duì)五墩凹陷周邊野外露頭的踏勘表明，南部三危山下侏羅統(tǒng)露頭的巖性以近源快速堆積的粗粒沉積物為主，說明三危山在J1-2沉積之前已經(jīng)隆起，具備向研究區(qū)供源的基礎(chǔ)，結(jié)合地震上楔形雜亂前積反射說明，五墩凹陷存在南部三危山方向物源。阿爾金山距離北部研究區(qū)約70km，其北部的黑大板下侏羅統(tǒng)露頭也為快速堆積的近源粗粒沉積物，故推測(cè)阿爾金山為其提供物源，但由于離研究區(qū)較遠(yuǎn)，因此貢獻(xiàn)較小。另外，區(qū)內(nèi)東西向二維地震剖面上可見J1-2前積反射特征，因此認(rèn)為五墩凹陷J1-2沉積時(shí)期可能還有來自東部方向的物源貢獻(xiàn)(圖2)[4～6]。

圖2 五墩凹陷南北向地震剖面

3 沉積相類型

根據(jù)巖性組合特征、沉積構(gòu)造、測(cè)井相及地震相等資料分析，結(jié)合古地貌背景認(rèn)為，工區(qū)J1-2發(fā)育辮狀河、辮狀河三角洲、扇三洲、湖泊等4種沉積體系，以辮狀河三角洲、湖泊沉積體系為主。

3.1辮狀河

辮狀河沉積發(fā)育在五墩凹陷J1-2原始沉積盆地中，可細(xì)分為辮狀河道和泛濫平原2種沉積亞相，其中辮狀河道發(fā)育多期自下而上含礫粗砂巖、中砂巖、粉細(xì)砂巖的正粒序，多組槽狀、板狀交錯(cuò)層理間互發(fā)育；泛濫平原以粉細(xì)砂巖與泥巖互層為主，具塊狀或平行層理，主要為泛濫平原的洪水漫溢沉積。

3.2辮狀河三角洲

辮狀河三角洲發(fā)育于五墩凹陷北部、東部、北東部，主要物源來自于北部及東部。其巖性主要為砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖的互層，砂巖含量較高，砂地比大于60%。研究區(qū)內(nèi)發(fā)育辮狀河三角洲平原亞相、辮狀河三角洲前緣亞相及前三角洲。通過西參1井、墩1井的測(cè)井巖性、電性等資料，可識(shí)別出水下分流河道、水下分流河道間、河口壩、席狀砂等微相(圖3)。

3.3扇三角洲

主要發(fā)育于靠近南部邊界的三危山陡坡帶，巖性粗、礫石大小混雜、粒級(jí)差大，發(fā)育牽引流形成的大型交錯(cuò)層理，砂礫巖在垂向上呈向上變粗的反韻律，野外露頭可見扇三角洲平原、扇三角洲前緣及前扇三角洲亞相。

3.4湖泊

五墩凹陷主要發(fā)育濱淺湖及半深湖-深湖亞相。J2z1(中侏羅統(tǒng)中間溝組一段)下亞段沉積時(shí)期，五墩凹陷發(fā)育寬淺氧化型湖泊，湖水進(jìn)退頻繁，主要發(fā)育濱淺湖亞相，該亞相由湖泥及灘壩2種微相構(gòu)成。湖泥底部主要由灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖組成，頂部出現(xiàn)深紫色砂質(zhì)泥巖；灘壩多由砂質(zhì)泥巖、砂礫巖組成，呈下細(xì)上粗組合。五墩凹陷的半深湖-深湖亞相欠發(fā)育，在J2z1上亞段沉積時(shí)期發(fā)育在工區(qū)的中北部。巖性以灰黑色、黑色泥巖為主，夾碳質(zhì)層、灰綠色粉砂巖。泥巖段具有水平層理，反映水體較深、低能靜水環(huán)境的懸浮沉積[7，8]。

4 沉積體系展布及演化特征

4.1古氣候分析

早侏羅世，中國西北地區(qū)由于受古特提斯洋強(qiáng)季風(fēng)環(huán)流的影響，古氣候較為溫暖潮濕，湖平面開始上升，植被較為繁盛；早侏羅世晚期-中侏羅世早期，研究區(qū)由濕潤轉(zhuǎn)變至濕潤-半干旱的過渡氣候，湖平面開始下降，湖盆開始萎縮；中侏羅世早期，古特提斯洋季風(fēng)環(huán)流的影響開始減弱，氣候由濕潤轉(zhuǎn)為濕潤-半干旱，該時(shí)期為湖平面上升最大時(shí)期。

4.2層序發(fā)育特征

根據(jù)地震反射特征及鉆測(cè)井等資料，將J1-2劃分為2個(gè)三級(jí)層序(SQⅠ～SQⅡ)，層序內(nèi)發(fā)育LST、TST、HST。利用氣候分析成果，結(jié)合工區(qū)內(nèi)西參1井和墩1井連井沉積相對(duì)比，可以區(qū)分工區(qū)北部物源在J1-2沉積時(shí)期(SQⅠ～SQⅡ)形成的沉積體系(圖4)。

SQⅠ沉積時(shí)期，工區(qū)北部物源供給充足、范圍較廣，發(fā)育粗粒的辮狀河三角洲沉積。墩1井僅發(fā)育HST，下部發(fā)育外前緣的水下分流河道及河道間微相，上部主要發(fā)育內(nèi)前緣的水下分流河道微相。西參1井TST沉積時(shí)期，主要發(fā)育外前緣席狀砂及水下分流河道沉積； HST沉積時(shí)期，上部及下部主要發(fā)育內(nèi)前緣的水下分流河道微相，中部為外前緣的水下分流河道、河口壩、席狀砂等微相。

SQⅡ-LST沉積時(shí)期，工區(qū)北部、北東部物源充足，辮狀河三角洲沉積大面積分布。西參1井及墩1井下部均發(fā)育多期的內(nèi)前緣水下分流河道微相，上部也發(fā)育多期外前緣的水下分流河道微相，局部發(fā)育河口壩沉積。LST發(fā)育的半深湖亞相中可見碎屑流舌狀體微相。

SQⅡ-TST+HST沉積時(shí)期，濱淺湖沉積在工區(qū)大面積分布。

圖4 西參1井-墩1井連井相對(duì)比

4.3沉積演化

綜合上述研究成果，以二維地震資料為重點(diǎn)參考，根據(jù)構(gòu)造背景與沉積環(huán)境，參照地震相、地震波形分類并結(jié)合古地貌特征，對(duì)五墩凹陷J1-2沉積體系平面展布形態(tài)進(jìn)行了描述。

結(jié)果顯示，J1d沉積時(shí)期，氣候較為濕潤，物源供給充足，沿工區(qū)的北部、東部發(fā)育大范圍的辮狀河三角洲的水下分流河道、河口壩、席狀砂沉積，南部則發(fā)育扇三角洲相沉積，湖泊相分布局限，總體上砂體發(fā)育；J2z1下亞段沉積時(shí)期，氣候由濕潤轉(zhuǎn)變至濕潤-半干旱的過渡氣候，物源充足，工區(qū)的北部及東部發(fā)育大范圍的較細(xì)粒的辮狀河三角洲水下分流河道、河口壩、席狀砂沉積，南部則發(fā)育扇三角洲相沉積，湖泊相分布局限，總體上砂體較為發(fā)育；J2z1上亞段沉積時(shí)期，氣候由濕潤轉(zhuǎn)為濕潤-半干旱，該時(shí)期為湖平面上升最大時(shí)期，湖泊開始擴(kuò)張，工區(qū)內(nèi)主要以湖泊相沉積為主，僅在工區(qū)南部發(fā)育扇三角洲沉積，北部辮狀河三角洲沉積發(fā)育較局限，砂體的展布較為孤立(圖5)[9～14]。

圖5 五墩凹陷J1d及J2z1各段沉積體系平面

5 結(jié)論

五墩凹陷J1-2沉積時(shí)期主要受北東向的北山物源體系控制，同時(shí)還受到南部三危山及東部物源體系的影響，主要發(fā)育辮狀河三角洲-湖泊相沉積體系，研究區(qū)內(nèi)部自北向南發(fā)育辮狀河三角洲相、湖泊相、扇三角洲相，三角洲前緣及扇三角洲前緣亞相為有利的勘探目標(biāo)。

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TE121.3

A

1673-1409(2017)19-0008-05

2016-11-22

張敏(1975-)，女，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事地質(zhì)綜合研究工作，995763812@qq.com。

[引著格式]張敏，曹力偉.五墩凹陷中-下侏羅統(tǒng)物源體系及沉積演化特征[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2017,14(19):8～12.