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

（中國石化勝利油田分公司勘探開發研究院，山東東營 257015）

敦煌盆地位于河西走廊西端，構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斜坡、安墩坳陷、三危山隆起、阿克賽坳陷4個一級構造單元及7個次級凹陷（圖1）。五墩凹陷緊鄰三危山，燕山期和喜山期構造活動控制了凹陷構造演化及沉積充填，導致中侏羅統儲層物性橫向變化大，有利儲層預測困難。本文通過對五墩凹陷周緣4條侏羅系露頭開展詳細沉積特征分析，結合地震及測井資料，從敦煌盆地的地質背景入手[1]，對侏羅系露頭沉積相進行劃分對比，總結五墩凹陷中央洼陷帶的沉積特征，為勘探部署提供依據。

圖1 敦煌盆地構造單元劃分

五墩凹陷周緣侏羅系露頭巖石學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-巨厚層中細礫巖夾中粗礫巖，發育多期沖刷面（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，為灰色中厚層中細礫巖夾泥巖，礫石大小混雜，多級顆粒支撐，見交錯層理，同時發育碎屑流、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礫巖、含礫粗砂巖與紅褐色中層狀安山巖互層，安山巖中發育杏仁狀構造，為火山噴發相成因，砂巖中見多期槽狀交錯層理，而黃褐色厚層狀粉砂質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造，頂部為灰黑色泥質粉砂巖夾煤線（圖2b）。蘆草溝露頭火山巖樣品有明顯杏仁狀構造，基質具有玻晶交織結構，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系密切，為張性作用的產物，代表了拉張的構造環境，表明三危山在侏羅紀時處于拉張性區域應力場環境。

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石英巖（圖 2d），露頭下部為一套巨厚層中粗礫巖與中細礫巖，礫石大小混雜、雜基支撐、分選磨圓均較差（圖2e），無明顯交錯層理，以碎屑流沉積為主；向上砂質含量逐漸增多，且出現多組交錯層理（圖2f）；露頭中部為多期互層的中細礫巖、中粗砂巖、粉細砂巖，礫巖為顆粒或砂質雜基支撐，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砂巖互層夾碳質泥巖，槽狀交錯層理與板狀交錯層理發育[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應性，其下部為厚層泥質粉砂巖、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，下部為一套巨厚細礫巖（圖3d），呈顆粒或砂質雜基支撐，礫石直徑大多為0.3～0.5 cm，個別達5.0 cm，分選較好，但磨圓差，主要為次棱角狀，發育多期沖刷面（圖3e），礫巖主要為塊狀層理，無明顯交錯層理與粒序變化。中部為中厚層狀含礫粗砂巖及中薄層狀中粗砂巖和泥質粉砂巖互層，砂巖底部見沖刷面，向上發育遞變粒序、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、中粗砂巖夾泥質粉砂巖，中粗砂巖中發育遞變粒序、塊狀層理，中細砂巖中發育平行層理、沙紋層理及變形層理。

巖性是宏觀氣候、構造背景及局部沉積環境共同作用的結果，也是地層對比的直接標志之一。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。概率曲線表現為兩段式，跳躍總體累積概率含量85%，粒度區間2.0～4.0 Φ；懸浮總體累積概率含量小于 20%，交截點在 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，反映水動力條件較強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、細礫巖，礫石大小混雜，多級顆粒支撐，見交錯層理，同時發育碎屑流、牽引流沉積，為礫石質分流水道與分流河口壩微相。粒度曲線表現為三段式，以滾動組分為主，含量達70%，滾動組分斜率較低，粒度區間0～1.5 Φ，跳躍和懸浮總體不發育，跳躍組分斜率中等，交截點為 1.3 Φ，指示水動力動蕩增強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：厚層狀中細礫巖，礫石與基底成份一致，發育滑塌變形構造，主要為塊狀搬運復合沉積。

湖底扇中：厚層-巨厚層狀、塊狀細礫巖，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：中薄層狀中細砂巖、粉細砂巖相，發育濁積鮑馬序列的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

敦煌盆地受印支運動影響，經歷了三疊紀擠壓的大地構造環境之后，開啟了中新生代構造演化歷程，早侏羅世處于松弛拉張期，三危山隆起帶火山活動較為頻繁，蘆草溝露頭發育多期中性火山巖（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。

蘆草溝露頭樣品巖礦鑒定結果表明，露頭基底巖石類型為中細粒二長花崗巖，而大山口組露頭內多個礫巖樣品中礫石主要為二長花崗巖，樣品之間具有較好的對應關系，表明三危山在早侏羅世之前已經隆升，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古地形相對較緩，發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古地形更為陡峭，物源供給充足，發育湖底扇及半深湖相地層。

斷陷早期，蘆草溝、多壩溝等四個露頭均發育一套沖積扇、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及第四系覆蓋影響，未見到該套地層，但根據多壩溝與紅山露頭沉積特征，推測三危山前發育扇三角洲體系，扇三角洲前緣作為湖底重力流沉積的物源供給區。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、碳質泥巖。多壩溝與紅山露頭區地形坡度大、水體深，發育水下重力流沉積，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致岸線與濱岸扇三角洲沉積體系后退，湖底扇不發育，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期沉積物供給充足，扇三角洲持續向湖盆方向推進，在扇三角洲沉積坡折以下持續發育滑塌、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（圖5）。

圖5 五墩凹陷周緣侏羅系露頭地層對比

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中間溝組（J2z）獲得了低產工業油流，西參1中間溝組2 280～2 300 m段為好儲層發育段，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、特低滲儲層。

五墩凹陷內洼陷帶南側三危山前地震剖面具有楔形雜亂前積及不連續短軸狀反射，結合周緣露頭沉積特征，認為洼陷帶內大山口組地層沉積相類型為扇三角洲及滑塌濁積，儲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800 m。2017年甘肅省地調院在五墩凹陷東側鉆探墩頁1井，大山口組見油層20 m、氣層75 m，巖性為中、粗砂巖，說明大山口組曾經歷過油氣充注和富集；同時大山口組地層扇三角洲平原及前緣砂體發育，尤其是前緣楔狀砂體與凹陷北部的遠源辮狀河三角洲前緣河道砂體在洼陷帶半深湖區疊置，砂體發育規模大，形成較有利的儲層發育區[22-25]，可作為該區洼陷帶內新的勘探層系。

五墩凹陷位于三危山前箕狀斷陷盆地，具有東西狹長、南陡北緩特征，綜合凹陷構造演化和沉積充填特征認為，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，同時也要尋找來自凹陷北部及東部遠源辮狀河三角洲沉積。洼陷帶內巖性、構造-巖性油藏和緩坡帶的構造、構造-巖性油藏是重要勘探目標（圖6）。

圖6 五墩凹陷有利勘探目標

5 結論

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；中晚期湖平面持續上升，沉積物粒度變細，發育扇三角洲-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層垂向疊置，橫向相變連接，是潛在的油氣富集區，洼陷帶內巖性、構造-巖性油藏和緩坡帶的構造、構造-巖性油藏是重要勘探目標。