五墩凹陷中-下侏罗统物源体系及沉积演化特征

2017-10-14张敏曹力伟

长江大学学报(自科版) 2017年19期

关键词：侏罗辫状河物源

张敏，曹力伟

(中石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257000)

五墩凹陷中-下侏罗统物源体系及沉积演化特征

张敏，曹力伟

(中石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257000)

敦煌盆地五墩凹陷勘探程度低，根据钻井、地震及野外踏勘等资料，利用古地貌分析确定物源方向，单井相、地震相分析确定相类型，对五墩凹陷侏罗系物源体系及沉积演化展开综合研究。结果表明，研究区中-下侏罗统发育辨状河、辨状河三角洲、扇三角洲和湖泊沉积体系，物源主要受北西向北山、南部三危山和东部物源体系控制。在五敦凹陷北部和东部发育辫状河三角洲沉积体系，在南部发育扇三角洲沉积体系，凹陷中部为湖泊沉积。

敦煌盆地；五墩凹陷；中-下侏罗统；物源体系；沉积演化；古气候演化

敦煌盆地五墩凹陷钻探的西参1井、墩1井揭示中-下侏罗统(J1-2)发育烃源岩并见到良好油气显示，表明该盆地具有油气成藏条件和勘探前景。但是，五墩凹陷沉积构造复杂多变、沉积物源方向不明确，导致勘探开发进度缓慢。随着研究的深入，沉积体系展布成为敦煌盆地亟需解决的关键问题。前期受资料所限，缺少相关研究工作，目前，敦煌盆地五墩凹陷已具备利用地震地层学开展沉积相研究的条件[1～8]。借助地震相分析，以沉积学理论为指导，在充分调研前人研究成果的基础上，进行了大量野外地质考察，并以钻井岩石学分析与测井曲线旋回分析为依据，充分利用地震等时切片技术，结合古气候条件研究，对五墩凹陷J1-2的物源条件、沉积体系类型及演化特征等问题开展了深入细致的研究[9]。

1 区域地质概况

图1 五墩凹陷构造位置图

五墩凹陷在构造上位于敦煌盆地中部安墩坳陷内，是一个中生代的断陷盆地，北为玉门关斜坡，南邻三危山隆起，西靠南湖低凸起，东接甜水井凸起，为敦煌盆地中部的一个二级构造单元，可划分为北部斜坡带、中央洼陷带、南部断裂带共3个次级构造单元。钻井揭露的地层最早为震旦系。目前该区仅有钻井4口，其中西参1井和墩1井均在侏罗系钻遇好的烃源岩，并在J1-2试油获低产油流。上述2口井的钻探证实，五墩凹陷J1-2具有一定勘探潜力(图1)[1]。

2 物源体系分析

综合前人对五墩凹陷物源体系的研究认为， J1-2沉积时期研究区物源可能来自北山、阿尔金-祁连山、三危山。该次研究根据最新钻测录井等资料的相类型分析，结合古地貌特征，并佐以物源区粗碎屑沉积物的发育程度，对上述3个可能的物源方向进行了野外踏勘，逐一分析，进一步落实其主物源方向。

五墩凹陷J1-2沉积时期，古地貌整体呈沿三危山分布的长条状断陷湖盆，且自北东向五墩凹陷发育多个物源通道，说明北东方向具备成为物源区的条件。同时地震相、古水流、重矿物、布格重力等资料也证明了北东方向的物源体系可向研究区内提供相对细粒的沉积物。通过对五墩凹陷周边野外露头的踏勘表明，南部三危山下侏罗统露头的岩性以近源快速堆积的粗粒沉积物为主，说明三危山在J1-2沉积之前已经隆起，具备向研究区供源的基础，结合地震上楔形杂乱前积反射说明，五墩凹陷存在南部三危山方向物源。阿尔金山距离北部研究区约70km，其北部的黑大板下侏罗统露头也为快速堆积的近源粗粒沉积物，故推测阿尔金山为其提供物源，但由于离研究区较远，因此贡献较小。另外，区内东西向二维地震剖面上可见J1-2前积反射特征，因此认为五墩凹陷J1-2沉积时期可能还有来自东部方向的物源贡献(图2)[4～6]。

图2 五墩凹陷南北向地震剖面

3 沉积相类型

根据岩性组合特征、沉积构造、测井相及地震相等资料分析，结合古地貌背景认为，工区J1-2发育辫状河、辫状河三角洲、扇三洲、湖泊等4种沉积体系，以辫状河三角洲、湖泊沉积体系为主。

3.1辫状河

辫状河沉积发育在五墩凹陷J1-2原始沉积盆地中，可细分为辫状河道和泛滥平原2种沉积亚相，其中辫状河道发育多期自下而上含砾粗砂岩、中砂岩、粉细砂岩的正粒序，多组槽状、板状交错层理间互发育；泛滥平原以粉细砂岩与泥岩互层为主，具块状或平行层理，主要为泛滥平原的洪水漫溢沉积。

3.2辫状河三角洲

辫状河三角洲发育于五墩凹陷北部、东部、北东部，主要物源来自于北部及东部。其岩性主要为砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩的互层，砂岩含量较高，砂地比大于60%。研究区内发育辫状河三角洲平原亚相、辫状河三角洲前缘亚相及前三角洲。通过西参1井、墩1井的测井岩性、电性等资料，可识别出水下分流河道、水下分流河道间、河口坝、席状砂等微相(图3)。

3.3扇三角洲

主要发育于靠近南部边界的三危山陡坡带，岩性粗、砾石大小混杂、粒级差大，发育牵引流形成的大型交错层理，砂砾岩在垂向上呈向上变粗的反韵律，野外露头可见扇三角洲平原、扇三角洲前缘及前扇三角洲亚相。

3.4湖泊

五墩凹陷主要发育滨浅湖及半深湖-深湖亚相。J2z1(中侏罗统中间沟组一段)下亚段沉积时期，五墩凹陷发育宽浅氧化型湖泊，湖水进退频繁，主要发育滨浅湖亚相，该亚相由湖泥及滩坝2种微相构成。湖泥底部主要由灰色泥岩、砂质泥岩组成，顶部出现深紫色砂质泥岩；滩坝多由砂质泥岩、砂砾岩组成，呈下细上粗组合。五墩凹陷的半深湖-深湖亚相欠发育，在J2z1上亚段沉积时期发育在工区的中北部。岩性以灰黑色、黑色泥岩为主，夹碳质层、灰绿色粉砂岩。泥岩段具有水平层理，反映水体较深、低能静水环境的悬浮沉积[7，8]。

4 沉积体系展布及演化特征

4.1古气候分析

早侏罗世，中国西北地区由于受古特提斯洋强季风环流的影响，古气候较为温暖潮湿，湖平面开始上升，植被较为繁盛；早侏罗世晚期-中侏罗世早期，研究区由湿润转变至湿润-半干旱的过渡气候，湖平面开始下降，湖盆开始萎缩；中侏罗世早期，古特提斯洋季风环流的影响开始减弱，气候由湿润转为湿润-半干旱，该时期为湖平面上升最大时期。

4.2层序发育特征

根据地震反射特征及钻测井等资料，将J1-2划分为2个三级层序(SQⅠ～SQⅡ)，层序内发育LST、TST、HST。利用气候分析成果，结合工区内西参1井和墩1井连井沉积相对比，可以区分工区北部物源在J1-2沉积时期(SQⅠ～SQⅡ)形成的沉积体系(图4)。

SQⅠ沉积时期，工区北部物源供给充足、范围较广，发育粗粒的辫状河三角洲沉积。墩1井仅发育HST，下部发育外前缘的水下分流河道及河道间微相，上部主要发育内前缘的水下分流河道微相。西参1井TST沉积时期，主要发育外前缘席状砂及水下分流河道沉积； HST沉积时期，上部及下部主要发育内前缘的水下分流河道微相，中部为外前缘的水下分流河道、河口坝、席状砂等微相。

SQⅡ-LST沉积时期，工区北部、北东部物源充足，辫状河三角洲沉积大面积分布。西参1井及墩1井下部均发育多期的内前缘水下分流河道微相，上部也发育多期外前缘的水下分流河道微相，局部发育河口坝沉积。LST发育的半深湖亚相中可见碎屑流舌状体微相。

SQⅡ-TST+HST沉积时期，滨浅湖沉积在工区大面积分布。

图4 西参1井-墩1井连井相对比

4.3沉积演化

综合上述研究成果，以二维地震资料为重点参考，根据构造背景与沉积环境，参照地震相、地震波形分类并结合古地貌特征，对五墩凹陷J1-2沉积体系平面展布形态进行了描述。

结果显示，J1d沉积时期，气候较为湿润，物源供给充足，沿工区的北部、东部发育大范围的辫状河三角洲的水下分流河道、河口坝、席状砂沉积，南部则发育扇三角洲相沉积，湖泊相分布局限，总体上砂体发育；J2z1下亚段沉积时期，气候由湿润转变至湿润-半干旱的过渡气候，物源充足，工区的北部及东部发育大范围的较细粒的辫状河三角洲水下分流河道、河口坝、席状砂沉积，南部则发育扇三角洲相沉积，湖泊相分布局限，总体上砂体较为发育；J2z1上亚段沉积时期，气候由湿润转为湿润-半干旱，该时期为湖平面上升最大时期，湖泊开始扩张，工区内主要以湖泊相沉积为主，仅在工区南部发育扇三角洲沉积，北部辫状河三角洲沉积发育较局限，砂体的展布较为孤立(图5)[9～14]。