李秀鹏1 查 明2 曾洪流3
（1.中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083；2.中国石油大学（华东）地球资源与信息学院，山东东营 257061；3.美国得克萨斯大学奥斯汀分校经济地质局，美国）
摘 要 地震沉积学在沉积相研究中具有独特优势，本次研究以地震沉积学为主要方法，通过对典型地层切片和单井相沉积特征的分析，研究了准噶尔盆地乌夏地区中下二叠统沉积相发育特征，并总结了乌夏地区三叠系的沉积过程。结果表明：乌夏地区中下三叠统90°相位地震资料与岩性相关性较好，90°相位地震资料主要同相轴与地质上砂泥岩层对应一致；研究区主要发育扇三角洲相、冲积扇相、三角洲相和下切谷等沉积；乌夏地区三叠纪百口泉组时期发育冲积扇和冲积平原沉积体系，克拉玛依组时期发育扇三角洲沉积体系。
关键词 准噶尔盆地 乌夏地区 三叠系 地震沉积学 扇三角洲沉积体系
Seismic Sedimentology of the Middle and LowerTriassic in Wuxia Area，Junggar Basin
LI Xiupeng1，ZHA Ming2，ZENG Hongliu3（1.SINOPEC Exploration ＆ Production Research Institute，Beijing 100083，China；2.College of Geo-Resources and Information，China University of Petroleum，Dongying，Shandong 257061，China；3.Bureau of Economic Geology，John A.and Katherine G.Jackson School of Geosciences，The Universityof Texas at Austin，Austin，Texas 78758，USA）
Abstract Seismic sedimentology has specific superiority in the sedimentary facies study.This study focused on the seismic sedimentology and depositional systems of the Middle and Lower Triassic in Wuxia area，Junggar Basin.The 90° -phased seismic data has good relationship with log lithologies，and，consequently，seismic traces can be interpreted as wireline lithologic logs.Stratal slice volume was made using third order sequence boundaries TSB1，TSQB2，TSQB3 and TSQB4 as the reference surfaces，and the stratal slices reveal high-resolution sediment dispersal patterns and associated systems tracts on relative geologic time surfaces.Fan delta facies，alluvial fan facies，delta facies and incised valley were identified in the middle and lower Triassic using stratal slices and well data，and the depositional history was concluded.
Key words Junggar Basin；Wuxia area；Triassic；seismic sedimentology；deltaic system
地震沉积学有别于经典的地震地层学，地震沉积学主要应用地震资料的平面属性特征来研究沉积岩石学、地貌学、沉积模式和沉积历史［1，2］。地震沉积学的主要技术包括地震资料90°相位转化和地层切片技术。本文拟从现代层序地层学、沉积岩石学、石油地质学和地球物理学为理论基础出发，利用三维地震资料、钻井资料及测井资料等，通过层序地层、地震属性和沉积相分析，以地震沉积学为主要研究方法，研究准噶尔盆地乌夏地区中下二叠统的岩石特征、沉积结构和沉积发育史。
1 研究区概况
乌夏地区处于准噶尔盆地西北缘的东北部，长约80km，宽度约16km，面积有1000km2，西接黄羊泉断裂转换带，东临陆梁凸起，南面是玛湖凹陷，断裂非常发育，褶皱形态复杂（图1）［3］。根据乌夏地区断裂的分割性、变形差异、南北向构造分段特征、地层展布、基底起伏形态等将其划分为山前冲断带、乌夏断褶带和南部单斜带3个次级构造单元，由西向东将乌夏断褶带进一步划分为百乌断褶区、乌尔禾断褶区、乌夏冲断区和夏子街断褶区4个更次一级的构造单元，其走向也逐渐由北东向变为东西向。
图1 乌夏地区区域地质构造图
乌夏地区所选地震资料主要是三叠系百口泉组和克拉玛依组，地震工区范围见图1，覆盖面积约180km2，其主要的沉积相为陆相碎屑岩沉积，本区域钻探井较少，研究中尝试将地震沉积学方法应用于陆相碎屑岩沉积相研究。
2 乌夏地区三叠系层序地层框架
乌夏地区自形成以来经历了海西、印支、燕山和喜马拉雅等多期构造运动［4］，发育了多个不整合。由于各期构造运动的规模、作用时间及方式、作用对象及其古气候和古环境的不同，形成了不同类型的不整合。乌夏地区除缺失大部分二叠系上乌尔禾组外，其他层系发育完全，石炭系基底之上从下到上依次为二叠系佳木河组、风城组、夏子街组和下乌尔禾组，三叠系百口泉组、克拉玛依组和白碱滩组，侏罗系八道湾组、三工河组、西山窑组和头屯河组及白垩系。主要的不整合面发育在石炭系与二叠系之间、二叠系与三叠系之间、三叠系与侏罗系之间以及侏罗系与白垩系之间。
在前人工作的基础上，应用井-震结合的层序地层研究方法分析，乌夏地区三叠系共发育6个层序界面TSB1、TSB2、TSB3、TSB4、TSB5和JSB1，划分出1个二级层序和5个三级层序（表1）。三叠系对应着二级层序TSS1，进一步划分为5个三级层序，下部的3个三级层序TSQ1、TSQ2和TSQ3分别与百口泉组、克拉玛依下亚组和克拉玛依上亚组对应，上部的2个三级层序TSQ4和TSQ5对应着白碱滩组。
表1 乌夏地区三叠系层序地层框架
3 地震属性和岩性关系分析
研究需要把三维地震数据体转化成地震岩性体，在地震岩性体里可以根据地震属性特征判断岩性和沉积特征，其中的主要技术就是90°相位转换。90°相位地震剖面与波阻抗剖面特征相近［5］，从而改善了地震资料解释工作。标准0°相位地震资料里，相同的岩性波阻抗相同，但是对应的地震资料极性相反，模型中波阻抗曲线和地震同相轴的对应关系也较差。而90°相位地震资料可以使岩性测井资料和地震同相轴对应关系良好，90°相位地震资料主要同相轴与地质上砂泥岩层一致。90°相位地震资料极性和岩性对应很好，使得地震剖面更像地质剖面，同时90°相位地震资料对两层以及更多薄层的反射也有良好的对应关系［6，7］。由于地震资料垂向分辨率远低于钻井资料和测井资料，因此在有钻井测井资料的情况下需要进行综合研究，而在无钻井测井资料的地区有很重要的意义。
3.1 地震属性和岩性关系分析
由于90°地震剖面与波阻抗剖面相关［8，9］，而波阻抗与波速成正比关系，因此可以通过研究目的层位地震波速度和泥质含量的关系来分析地震振幅和岩性的关系。泥质含量（Vsh）通过GR测井曲线计算得来，采用Dresser测井公司的计算公式［10］：
油气成藏理论与勘探开发技术：中国石化石油勘探开发研究院2011年博士后学术论坛文集.4
式中：GCUR是Hilchie指数，它与地层地质年代有关，可根据取心分析资料与自然伽马测井值统计得出，新近系以下地层取2；IGR是指自然伽马相对值，也称泥质含量指数，它的计算公式是：
油气成藏理论与勘探开发技术：中国石化石油勘探开发研究院2011年博士后学术论坛文集.4
式中：GR、GRmin和GRmax分别表示目的层、纯泥岩层和纯砂岩层的自然伽马数值。
图2 乌夏地区三叠系地震波速度和泥质含量关系图
地震波速（v）与声波时差是一种反比关系，因此波速（v）可以从声波时差测井曲线计算得来。对乌夏地区三叠系地震波速度和泥质含量分析发现，泥岩对应着较高的波速，而砂岩则对应着较低的波速，地震波速度和泥质含量大致线性相关，随泥质含量增加波速降低（图2），其岩性与波速关系对应良好。因此，乌夏地区三叠系90°相位地震资料的振幅与岩性测井曲线相关性较好，但这种地震波速度和泥质含量关系与大多数正常的砂泥岩速度关系相反。
3.2 地震资料90°相位转换
由于目的层位岩性与波速关系相关性较好，90°相位地震资料振幅可以和岩性有较好的对应关系，这样地震剖面可以看作地质剖面进行解释。将地震资料转换为90°相位时，一般负振幅（红色振幅）对应着乌28井GR测井曲线所指示的砂岩（乌28井位置见图1），而正振幅（黑色振幅）对应泥岩（图3）。
图3 乌夏地区三叠系0°相位和90°相位地震剖面
4 地震切片分析
由于三维地震数据体平面分辨率和剖面分辨率相同［11］，而沉积体一般平面分布范围远远大于它的沉积厚度，同时地震资料所反映的精度要小于准确判断地质体需要的精度，地震的精度跟信噪比、干涉样式以及经验有关，所以准确地在平面上分析沉积体的沉积特征可以更好地研究厚度比地震分辨率薄的沉积体，这需要更准确地利用沉积面所反映的地震属性，而这些地震属性又可以反映岩性沉积单元，这种地震界面显示通过90°相位地震资料基础上的地层切片技术可以较准确地实现。
4.1 制作地层切片体
由于地震资料等时界面的解释工作是制作地层切片体的基础，因此在本次研究中采用多个等时界面作为参考层制作地层切片体，研究认为使用地层切片时应使用受沉积影响的所有大的等时界面进行约束，并以沉积和构造形态等地质信息为指导，这样才能提高地层切片识别沉积相的准确性和精确度。
研究中选取三级层序界面TSB1（三叠系底界）、TSQB2（克拉玛依下亚组底界）、TSQB3（克拉玛依上亚组底界）和TSQB4（克拉玛依上亚组顶界）作为参考界面（图4）制作地层切片体，这样可以保证参考界面的等时性，利用Recon StratalSlice TM制作的地层切片共有1331张，陆相三角洲相、河流相和湖相沉积的沉积样式清楚，可以进行沉积相特征的分析。
图4 乌夏地区三叠系原始地震剖面和地层切片体剖面对比
4.2 典型地层切片解释
通过对准噶尔盆地乌夏地区1331张地层切片的分析，结合乌夏地区沉积相特征，自下而上取ssa、ssb、ssc 、ssd和sse等7个典型的地层切片对三叠系百口泉组、克拉玛依下亚组和克拉玛依上亚组的沉积相进行地震地貌学分析（图5）。
图5 乌夏地区典型地层切片振幅特征
地层切片ssa位于百口泉组，其上清晰可见3条河道，并且大部分是红色负振幅，为砂质沉积，因此可以判断为（扇）三角洲前缘亚相，相应的沉积微相发育有河口砂坝和前缘席状砂等。ssb位于克拉玛依下亚组底部，上面发育明显的曲流河振幅特征（红色负振幅），属于河流相沉积，同时地层切片还发育河道、决口扇和沼泽微相，同时曲流河延伸与三角洲沉积相接。ssc位于克拉玛依下亚组中部，在ssb之上，它的红色负振幅沉积样式为朵状体，为（扇）三角洲平原亚相，发育3条分流河道，还发育决口扇和沼泽等微相。ssd属于克拉玛依上亚组中部，其上红色振幅对应着两种沉积特征，西南方向发育下切谷沉积，而中北部则发育包括扇根和扇中沉积亚相的冲积扇相沉积。sse位于克拉玛依上亚组上部，西边部分与克拉玛依下亚组中部的地层切片ssc沉积样式类似，红色负振幅沉积样式为朵状体，属于（扇）三角洲平原亚相，发育3条分流河道，发育决口扇和沼泽等微相，但东边部分发育三角洲前缘亚相，发育河口砂坝微相。
通过对乌夏地区三叠系百口泉组、克拉玛依下亚组和克拉玛依上亚组地层切片的分析发现，中下三叠统的沉积主要来自西北方向，其中普遍发育扇三角洲相、冲积扇相、三角洲相和下切谷等沉积（图6），在研究区发育陆相三角洲沉积体系，有大量具备良好储层条件的砂体存在，包括河道砂体、河口坝和下切谷沉积等。
图6 乌夏地区典型地层切片的沉积解释
5 沉积相分析
单井相分析是进行剖面对比相分析、平面相分析的基础，反映了沉积相的纵向演化特征。风南1井位于南部斜坡带（位置见图1），紧邻乌尔禾断褶带，总体上发育湖泊相、扇三角洲和河流相等多种相沉积（图7）。
百口泉组发育在2481 ～2557.5m，岩性主要为棕灰色砂质泥岩、泥岩、含砾泥岩和绿灰色砂砾岩、小砾岩和砾状砂岩，砂砾岩百分含量较低，自然电位曲线形态为中幅微齿箱形，为扇三角洲前缘亚相沉积。克拉玛依下亚组发育在2286.5～2481 m，岩性为棕灰色泥岩、砂质泥岩、含砾泥岩、泥质粉砂岩和绿灰色粉砂岩，发育少量橘红色泥岩和绿灰色的砂砾岩、小砾岩，SP曲线比较平直，伴随小段高幅度负异常突起，综合分析为扇三角洲前缘亚相水下分流河道和河道间沉积。克拉玛依上亚组发育在2019～2286.5m，以绿灰色不等粒砂岩、砾状砂岩为主，薄层绿灰色、深灰色泥岩与砂砾岩呈间互层发育，电性曲线为平直低阻形态，其间有时夹少量中阻薄层，属扇三角洲前缘亚相。以上根据岩心识别的沉积相发育特征与地层切片得出的结论一致，因此地震沉积学在研究区具有较好的应用效果。
乌夏地区三叠纪经历了一个气候干旱-潮湿的湖侵沉积过程，在百口泉组沉积时期，气候干旱，整个研究区都是冲积扇和冲积平原沉积，沉积了巨厚的砂砾岩体。哈拉阿拉特山两侧是最主要的物源区，分别在百口泉地区和夏子街地区形成较大规模的冲积扇扇群。此外，沿着哈山山脚也发育一系列较小规模的冲积扇。从克拉玛依组下亚组沉积期开始，湖水入侵，气候逐渐向潮湿转化，此时沿哈山两侧和山脚的扇体继承性发育，入湖后形成扇三角洲沉积。该时期扎依尔山开始趋于平坦，而哈拉阿拉特山地势高耸，可以为乌夏地区提供丰富的物源，因此沿着哈山山脚发育大量的扇三角洲沉积，但最大的扇三角洲体仍是来自哈山两侧的百口泉扇群和夏子街扇群。克拉玛依上亚组沉积时期沉积环境与克拉玛依下亚组沉积时期相似。
图7 风南1井中下三叠统沉积及层序综合柱状图
6 结 论
1）地震沉积学技术在沉积相识别和分析中有着独特的优势，在研究区取得了良好的应用效果。90°相位地震资料振幅和岩性对应关系良好，90°相位地震资料主要同相轴与地质上砂泥岩层对应一致。
2）乌夏地区中下三叠统的沉积主要来自西北方向，其中普遍发育扇三角洲相、冲积扇相、三角洲相和下切谷等沉积，研究区主要发育冲积扇和扇三角洲沉积体系，有大量具备良好储层条件的砂体存在，包括河道砂体、河口坝和下切谷沉积等。
致 谢：感谢中国石油新疆油田公司提供研究所需的地震、钻井和测井资料，感谢Austin GeoModeling Company提供软件Recon StratalSliceTM，并对GeoModeling公司的HankChambers和Robin Dommisse的帮助表示谢意。
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