敦煌盆地五墩凹陷周緣侏羅系露頭沉積特征及油氣勘探意義

曹力偉

（中國(guó)石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營(yíng) 257015）

敦煌盆地位于河西走廊西端，構(gòu)造上夾持于北山和阿爾金造山帶之間，呈北東東走向，主要受阿爾金走滑斷裂帶影響，由北至南劃分為玉門關(guān)斜坡、安墩坳陷、三危山隆起、阿克賽坳陷4個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元及7個(gè)次級(jí)凹陷（圖1）。五墩凹陷緊鄰三危山，燕山期和喜山期構(gòu)造活動(dòng)控制了凹陷構(gòu)造演化及沉積充填，導(dǎo)致中侏羅統(tǒng)儲(chǔ)層物性橫向變化大，有利儲(chǔ)層預(yù)測(cè)困難。本文通過對(duì)五墩凹陷周緣4條侏羅系露頭開展詳細(xì)沉積特征分析，結(jié)合地震及測(cè)井資料，從敦煌盆地的地質(zhì)背景入手[1]，對(duì)侏羅系露頭沉積相進(jìn)行劃分對(duì)比，總結(jié)五墩凹陷中央洼陷帶的沉積特征，為勘探部署提供依據(jù)。

圖1 敦煌盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/p>

五墩凹陷周緣侏羅系露頭巖石學(xué)及沉積特征具有差異性，南湖及蘆草溝露頭主要為扇三角洲—濱淺相沉積，紅山及多壩溝露頭具有扇三角洲—湖底扇—半深湖相沉積特征。

1 侏羅系露頭特征分析

1.1 蘆草溝及南湖露頭

蘆草溝露頭侏羅系地層與下伏基底呈角度不整合接觸，基底主要為變質(zhì)火成巖，包括花崗片巖、云母石英片巖、輝綠巖等。露頭底部為一套灰色厚層-巨厚層中細(xì)礫巖夾中粗礫巖，發(fā)育多期沖刷面（圖2a），礫石大小混雜、雜基支撐、分選磨圓均較差，無明顯交錯(cuò)層理，以碎屑流沉積為主；屬于近源快速堆積的沖積扇沉積，向上巖性變細(xì)，為灰色中厚層中細(xì)礫巖夾泥巖，礫石大小混雜，多級(jí)顆粒支撐，見交錯(cuò)層理，同時(shí)發(fā)育碎屑流、牽引流沉積，為扇三角洲平原及前緣亞相沉積；中部為淺灰色厚層狀細(xì)礫巖、含礫粗砂巖與紅褐色中層狀安山巖互層，安山巖中發(fā)育杏仁狀構(gòu)造，為火山噴發(fā)相成因，砂巖中見多期槽狀交錯(cuò)層理，而黃褐色厚層狀粉砂質(zhì)泥巖無明顯粒序變化，以塊狀層理為主，偶見安山巖火山彈，直徑為20～25 cm，火山彈中見杏仁狀構(gòu)造，頂部為灰黑色泥質(zhì)粉砂巖夾煤線（圖2b）。蘆草溝露頭火山巖樣品有明顯杏仁狀構(gòu)造，基質(zhì)具有玻晶交織結(jié)構(gòu)，為杏仁狀安山巖（圖2c）[2]。安山巖與地幔隆起和部分熔融作用關(guān)系密切，為張性作用的產(chǎn)物，代表了拉張的構(gòu)造環(huán)境，表明三危山在侏羅紀(jì)時(shí)處于拉張性區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)環(huán)境。

與蘆草溝露頭相比，南湖侏羅系露頭巖性整體變粗，主要為厚層中細(xì)礫巖、含礫粗砂巖，與下伏基底呈角度不整合接觸，基底為花崗巖與變質(zhì)石英巖（圖 2d），露頭下部為一套巨厚層中粗礫巖與中細(xì)礫巖，礫石大小混雜、雜基支撐、分選磨圓均較差（圖2e），無明顯交錯(cuò)層理，以碎屑流沉積為主；向上砂質(zhì)含量逐漸增多，且出現(xiàn)多組交錯(cuò)層理（圖2f）；露頭中部為多期互層的中細(xì)礫巖、中粗砂巖、粉細(xì)砂巖，礫巖為顆?；蛏百|(zhì)雜基支撐，礫石分選磨圓中等，礫巖多呈透鏡狀分布；頂部為多層含礫粗砂巖與中細(xì)砂巖互層夾碳質(zhì)泥巖，槽狀交錯(cuò)層理與板狀交錯(cuò)層理發(fā)育[3-8]。

圖2 蘆草溝及南湖露頭圖版

1.2 紅山及多壩溝露頭

紅山與多壩溝露頭部分被第四系覆蓋，出露不完整，但出露部分具有非常典型的沉積特征，紅山露頭出露厚48 m的濱淺湖-半深湖相地層（圖3a），多壩溝露頭出露厚100 m的湖底扇-半深湖相地層。紅山與多壩溝露頭頂部的半深湖相地層具有對(duì)應(yīng)性，其下部為厚層泥質(zhì)粉砂巖、泥巖夾粗砂巖及煤線（圖3b）；中部為灰色泥巖、灰色粗砂巖不等厚互層（圖3c）；頂部為厚層灰色、灰黑色泥巖夾薄層灰色砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及煤線。

多壩溝露頭底部見礫巖，與安山巖基底呈角度不整合接觸，下部為一套巨厚細(xì)礫巖（圖3d），呈顆粒或砂質(zhì)雜基支撐，礫石直徑大多為0.3～0.5 cm，個(gè)別達(dá)5.0 cm，分選較好，但磨圓差，主要為次棱角狀，發(fā)育多期沖刷面（圖3e），礫巖主要為塊狀層理，無明顯交錯(cuò)層理與粒序變化。中部為中厚層狀含礫粗砂巖及中薄層狀中粗砂巖和泥質(zhì)粉砂巖互層，砂巖底部見沖刷面，向上發(fā)育遞變粒序、平行層理，為濁積序列中的A、B段；泥巖主要為塊狀層理或水平層理（圖3f）。露頭上部為含礫粗砂巖、中粗砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖，中粗砂巖中發(fā)育遞變粒序、塊狀層理，中細(xì)砂巖中發(fā)育平行層理、沙紋層理及變形層理。

巖性是宏觀氣候、構(gòu)造背景及局部沉積環(huán)境共同作用的結(jié)果，也是地層對(duì)比的直接標(biāo)志之一。前人研究表明，敦煌盆地三危山周緣侏羅系露頭為盆 地初始形成期沉積的下侏羅統(tǒng)大山口組地層[9-12]。

圖3 紅山及多壩溝露頭圖版

2 侏羅系露頭沉積相類型

2.1 蘆草溝及南湖露頭沉積特征

蘆草溝和南湖大山口組露頭可劃分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣、前扇三角洲及濱淺湖相。

扇三角洲平原：厚層塊狀中、粗礫巖，礫石大小混雜、粒級(jí)差大，雜基支撐，以碎屑流沉積為主，主要為辮流水道微相。概率曲線表現(xiàn)為兩段式，跳躍總體累積概率含量85%，粒度區(qū)間2.0～4.0 Φ；懸浮總體累積概率含量小于 20%，交截點(diǎn)在 3.7～4.3 Φ。粒度曲線中跳躍總體含量組分較粗且含量高，懸浮總體含量低，反映水動(dòng)力條件較強(qiáng)的牽引流形成的扇三角洲平原水道的沉積特征（圖4a）。

扇三角洲前緣：中厚層狀中、細(xì)礫巖，礫石大小混雜，多級(jí)顆粒支撐，見交錯(cuò)層理，同時(shí)發(fā)育碎屑流、牽引流沉積，為礫石質(zhì)分流水道與分流河口壩微相。粒度曲線表現(xiàn)為三段式，以滾動(dòng)組分為主，含量達(dá)70%，滾動(dòng)組分斜率較低，粒度區(qū)間0～1.5 Φ，跳躍和懸浮總體不發(fā)育，跳躍組分斜率中等，交截點(diǎn)為 1.3 Φ，指示水動(dòng)力動(dòng)蕩增強(qiáng)的扇三角洲前緣水下分流河道沉積（圖4b）。

前扇三角洲：中薄層粉細(xì)砂巖與泥巖相，為平行或塊狀層理，主要為末端分支水道與席狀砂微相。

濱淺湖：中薄層狀粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖互層[13-15]。

圖4 露頭粒度曲線分析

2.2 紅山及多壩溝露頭沉積特征

三危山西部紅山和多壩溝下侏羅統(tǒng)大山口組露頭為湖底扇和半深湖相沉積[16-21]。

湖底扇根：厚層狀中細(xì)礫巖，礫石與基底成份一致，發(fā)育滑塌變形構(gòu)造，主要為塊狀搬運(yùn)復(fù)合沉積。

湖底扇中：厚層-巨厚層狀、塊狀細(xì)礫巖，為中等密度或低密度碎屑流沉積，主要為湖底扇中碎屑流水道與朵葉單元。

湖底扇端：中薄層狀中細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖相，發(fā)育濁積鮑馬序列的A、B段，主要為湖底扇端的濁積水道單元。

半深湖：薄層狀水平層理泥巖，為水體較深、低能靜水環(huán)境的懸浮沉積，為半深湖泥巖微相。

3 沉積充填演化

敦煌盆地受印支運(yùn)動(dòng)影響，經(jīng)歷了三疊紀(jì)擠壓的大地構(gòu)造環(huán)境之后，開啟了中新生代構(gòu)造演化歷程，早侏羅世處于松弛拉張期，三危山隆起帶火山活動(dòng)較為頻繁，蘆草溝露頭發(fā)育多期中性火山巖（安山巖），在濱淺湖相泥巖中見安山巖火山彈，表明該時(shí)期地殼減薄作用明顯，盆地裂陷作用活躍，地殼深部或上地幔巖漿沿深大斷裂不斷上涌，直至地表噴發(fā)。

蘆草溝露頭樣品巖礦鑒定結(jié)果表明，露頭基底巖石類型為中細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖，而大山口組露頭內(nèi)多個(gè)礫巖樣品中礫石主要為二長(zhǎng)花崗巖，樣品之間具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，表明三危山在早侏羅世之前已經(jīng)隆升，為北部諸凹陷提供物源，控制大山口組地層沉積。三危山北坡東西兩部分古地形具有明顯差異性，東部蘆草溝及南湖露頭區(qū)古地形相對(duì)較緩，發(fā)育扇三角洲及濱淺湖相地層；而三危山西部紅山及多壩溝露頭區(qū)古地形更為陡峭，物源供給充足，發(fā)育湖底扇及半深湖相地層。

斷陷早期，蘆草溝、多壩溝等四個(gè)露頭均發(fā)育一套沖積扇、扇三角洲平原沉積，多壩溝與紅山露頭由于受三危山斷裂活動(dòng)及第四系覆蓋影響，未見到該套地層，但根據(jù)多壩溝與紅山露頭沉積特征，推測(cè)三危山前發(fā)育扇三角洲體系，扇三角洲前緣作為湖底重力流沉積的物源供給區(qū)。斷陷中期，隨著湖平面不斷上升，蘆草溝、多壩溝等露頭中部粗粒沉積物明顯減少，發(fā)育扇三角洲前緣亞相，形成較為明顯的湖侵退積序列。

斷陷晚期，蘆草溝露頭頂部沉積厚層泥巖、碳質(zhì)泥巖。多壩溝與紅山露頭區(qū)地形坡度大、水體深，發(fā)育水下重力流沉積，從露頭沉積序列來看，下部巨厚層狀碎屑流成因的細(xì)礫巖主要為低位盆底扇堆積；中部半深湖泥巖沉積反映湖侵作用導(dǎo)致岸線與濱岸扇三角洲沉積體系后退，湖底扇不發(fā)育，以深水懸浮泥巖沉積為主；上部濁積砂巖與泥巖互層反映高位體系域時(shí)期沉積物供給充足，扇三角洲持續(xù)向湖盆方向推進(jìn)，在扇三角洲沉積坡折以下持續(xù)發(fā)育滑塌、濁流沉積。受五墩凹陷北部物源體系控制，斷陷期，西參1井大山口組為辮狀河三角洲沉積。早侏羅世，南部沖積扇-扇三角洲-湖底扇相沉積與北部、東部辮狀河三角洲相沉積交匯在中央洼陷帶濱淺湖-半深湖區(qū)（圖5）。

圖5 五墩凹陷周緣侏羅系露頭地層對(duì)比

4 油氣勘探意義

五墩凹陷前期鉆探的西參1井、墩1井均在北部斜坡帶南側(cè)中間溝組（J2z）獲得了低產(chǎn)工業(yè)油流，西參1中間溝組2 280～2 300 m段為好儲(chǔ)層發(fā)育段，其平均孔隙度為6.76%，最高為10.30%；平均滲透率為1.23×10-3μm2，最高為3.1 μm2，屬于特低孔、特低滲儲(chǔ)層。

五墩凹陷內(nèi)洼陷帶南側(cè)三危山前地震剖面具有楔形雜亂前積及不連續(xù)短軸狀反射，結(jié)合周緣露頭沉積特征，認(rèn)為洼陷帶內(nèi)大山口組地層沉積相類型為扇三角洲及滑塌濁積，儲(chǔ)層物性可能好于中間溝組。西參1及墩1井均位于中央洼陷帶邊部，只鉆遇到大山口組上部地層，五墩凹陷洼陷帶大山口組地層厚達(dá)800 m。2017年甘肅省地調(diào)院在五墩凹陷東側(cè)鉆探墩頁1井，大山口組見油層20 m、氣層75 m，巖性為中、粗砂巖，說明大山口組曾經(jīng)歷過油氣充注和富集；同時(shí)大山口組地層扇三角洲平原及前緣砂體發(fā)育，尤其是前緣楔狀砂體與凹陷北部的遠(yuǎn)源辮狀河三角洲前緣河道砂體在洼陷帶半深湖區(qū)疊置，砂體發(fā)育規(guī)模大，形成較有利的儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)[22-25]，可作為該區(qū)洼陷帶內(nèi)新的勘探層系。

五墩凹陷位于三危山前箕狀斷陷盆地，具有東西狹長(zhǎng)、南陡北緩特征，綜合凹陷構(gòu)造演化和沉積充填特征認(rèn)為，五墩凹陷油氣勘探要重視并尋找以三危山為物源的扇三角洲和湖底扇沉積，同時(shí)也要尋找來自凹陷北部及東部遠(yuǎn)源辮狀河三角洲沉積。洼陷帶內(nèi)巖性、構(gòu)造-巖性油藏和緩坡帶的構(gòu)造、構(gòu)造-巖性油藏是重要勘探目標(biāo)（圖6）。

圖6 五墩凹陷有利勘探目標(biāo)

5 結(jié)論

五墩凹陷周緣侏羅系露頭為沖積扇、扇三角洲、湖底扇、淺-半深湖相沉積，主要出露扇三角洲相、湖底扇相沉積，沉積物粒度變化較快。早侏羅世大山口組沉積受三危山邊界斷裂控制，早期為沖積扇-扇三角洲沉積，沉積速率快；中晚期湖平面持續(xù)上升，沉積物粒度變細(xì)，發(fā)育扇三角洲-湖底扇相沉積。三危山在燕山晚期擠壓抬升及喜山期走滑擠壓，造成大山口組底部沖積扇及扇三角洲平原相帶地層出露地表。五墩凹陷中央洼陷帶大山口組與中間溝組源巖及儲(chǔ)層垂向疊置，橫向相變連接，是潛在的油氣富集區(qū)，洼陷帶內(nèi)巖性、構(gòu)造-巖性油藏和緩坡帶的構(gòu)造、構(gòu)造-巖性油藏是重要勘探目標(biāo)。