0 引言

1998年，Zeng等^{[1, 2]}在关于地层切片的文章论述中最早提出“地震沉积学”的概念；在此基础上，2000年，Wolfgang Schlager^[3]指出，为了满足沉积学应用、地质情况预测及地震解释的需要，地震沉积学将作为沉积学的一个新兴分支学科而发展。以2008年为界限，前期是以概念、方法、理论以及在海相地层的初步应用研究为主；之后，许多专家学者将地震沉积学的研究拓展到陆相，包括河流相^{[4, 5]}、三角洲相^{[6, 7]}、滩坝相^[8]等。

在运用地震沉积学方法对不同期次沉积体的刻画方面，对河流相^{[4, 5]}和三角洲相砂砾岩体^{[6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14]}不同期次研究已经做了大量的工作，主要采用基于测井资料的小波变换^{[9, 10]}、米氏旋回^[9]及基于地震资料的反演^[4]、地层切片^{[5, 6, 7, 8]}、包络面^[11]、时频分析^{[10, 11]}、wheeler变换^{[11, 14]}等方法，取得了较多的研究成果；而对于沉积物重力流沉积体的研究，由于形成环境和沉积特征的复杂性，在不同期次形成的扇体边界进行有效识别和扇体的演化规律进行研究方面存在一定难度。

笔者针对车西洼陷缓坡带车40-44块进行研究。该区在沙三上亚段时期为浊积扇沉积，笔者拟在沉积模式的指导下，充分考虑地震沉积学关键技术的特点，在井震联合标定和分频解释确定的等时层序地层界限之内，采用“地震剖面相与地层属性切片体相结合”的方法，对不同期次的浊积扇体进行划分，并对扇体的展布情况进行细致刻画。在运用地震沉积学的关键技术方法对不同期次浊积扇体进行识别和描述过程中，起到促进作用。

1 研究区概况与构造沉积特征

1.1 研究区概况

车西洼陷构造位置位于济阳坳陷车镇凹陷西部，北部以埕南断层为界，与埕子口凸起相邻，南部为无棣凸起和义和庄凸起，洼陷整体为北东——南西走向，呈“北断南超”的构造格局(图 1)。研究区位于车西洼陷南部缓坡带，由于断层对沉积体系切割和同沉积断层的双重作用，在控制局部构造的同沉积断层下降盘，发育浊积扇体，主要发育在车40(C40)、车44(C44)两个断块附近，面积大约为100 km²。发育层系为沙三上亚段，沙三上亚段划分为Es₃1、Es₃2、Es₃3、Es₃4四个砂层组，每个砂层组又细分为多个小层，以Es₃1为例，包含有Es₃1¹、Es₃1²至Es₃1⁷共计7个小层。

图 1 车西洼陷构造位置 Fig. 1 Location of Chexi sag

图选项

车40-44块属于车西洼陷缓坡带构造坡折带发育的典型地区，顺向断层的切割作用，使得多级坡折向盆地中心方向下降，形成正向阶梯状分布的组合形态。林畅松等^{[15, 16, 17]}指出，长期活动的同沉积构造形成“构造坡折带”，控制着湖盆沉积层序和沉积体系域的发展演化。

在车40-44块，断层主要分为两种类型：控制局部构造的断层与伴生断层、分支断层等小断层。其中，控制局部构造的断层多为近东西走向，延展范围大，断距多为50~60 m，断层倾角大于50°，且为同沉积断层，对浊积扇体的形成和展布有着重要的控制作用；伴生断层及分支断层延展范围小，在地震反射同相轴上仅见细微错动，无法根据地震剖面信息准确判断断距和倾角，这类断层，仅影响浊积扇体的分布形态。

1.3 沉积特征及沉积相模式

地震沉积学应用的前提是明确沉积模式，在沉积模式的指导之下^{[18, 19]}，对特定沉积体进行描述和刻画。车西洼陷缓坡带车40-44块在沙三上亚段时期发育浊积扇体，其沉积相模式包括扇根、扇中、扇端三个亚相。其中，无水道型浊积扇体发育规模较小，无法进行更精细的微相划分；有水道型浊积扇体的发育规模较大，微相可进一步细分。扇根亚相包括主水道和主水道侧缘；扇中亚相包括辫状水道、辫状水道间、扇中前缘、朵叶体(图 2)。

据文献[19]修改。 图 2 车40-44地块浊积扇体的沉积相模式图 Fig. 2 Sedimentary facies model of turbidite fan body in he40-44 area

图选项

车40-44块浊积扇体的物源供给主要来自南部的义和庄凸起和无棣凸起，在沙三段沉积时期，主要为滨、浅湖沉积，且在该期埕南断层活动剧烈。沙三上、中、下三个亚段主要根据岩性划分，其中，沙三上亚段为一套油页岩及深灰色、灰色、灰褐色泥岩夹粉砂岩和细砂岩。

车40-44块在沙三上亚段时期的浊流沉积是阵发性事件性沉积，沉积作用基本受自旋回的控制。在沙三上亚段沉积时期，该区形成以重力流为主要特征的浊积扇体，由于物源供给经过长距离的搬运作用，导致沙三上亚段的岩性普遍偏细，以粉砂岩、粉细砂岩为主，部分段底含有少量泥砾。在相邻浊积扇体之间，一般发育稳定的隔夹层沉积，岩性以泥岩和粉砂质泥岩为主。

通过对车西洼陷缓坡带在沙三上亚段沉积时期的构造特征与沉积特征进行分析，为该区运用地震沉积学方法进行浊积扇体的描述和刻画奠定基础。

2 不同期次浊积扇体的地震沉积学研究

2.1 地震剖面相特征

浊积扇体的地震剖面相特征及其分布规律，可以初步刻画浊积扇体的展布形态。通过对车40-44块浊积扇体的地震剖面相特征进行分析和总结，发现地震反射同相轴均表现为强振幅，尤其是在有水道型扇体的水道部位，地震能量(无论波峰还是波谷)明显强于围岩。根据地震反射的外形和特征，分别从垂直物源方向和平行物源方向，可对浊积扇体的地震剖面相特征做进一步细分。

垂直物源方向的地震剖面相分为两种类型：透镜状和蠕虫状。该区浊积扇体呈裙带状分布于同沉积断层下降盘，对孤立型扇体和无水道型扇体而言，单个扇体的横断面具有“透镜状”地震反射特征(图 3a)；对叠合型扇体而言，扇体具备“纵向叠置、横向迁移”的特点，多个“主水道和扇体边缘”的地震反射特征交替出现，横断面地震反射同相轴较长且呈强、弱间互变化分布，总体表现为“蠕虫状”地震反射特征(图 3b)。“透镜状”反射多反映单个扇体的展布特征，“蠕虫状”反射多反映扇体的纵向叠置和横向迁移的特征。

a.透镜状；b.蠕虫状。 图 3 垂直物源方向地震反射特征 Fig. 3 Seismic reflection characteristics of vertical source direction

图选项

平行物源方向的地震剖面相分为以下类型：楔状、指状、叠瓦状和蠕虫状(图 4)。竖切面没有经过水道的扇体，根据延展范围的长短和末端形态的不同，分为“楔状”和“指状”两种类型，延展范围较大且末端形态圆润的为“指状”，延展范围小且末端形态尖锐的为“楔状”。由于该区扇体多分支水道呈放射状分布，如果竖切面经过多个水道且首尾相连，则具备“叠瓦状”地震反射特征；如果同时切到多个水道和扇体边缘，则具备“蠕虫状”地震反射特征。由垂直物源方向的地震相剖面特征可以看出：扇体均发育在同沉积断层的下降盘，且四种地震相特征均反映了扇体的展布特征和能量从大到小的变化。

a.楔状；b.指状；c.蠕虫状；d.叠瓦状。 图 4 平行物源方向地震反射特征 Fig. 4 Seismic reflection characteristics of parallel source direction

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浊积扇体横断面和竖切面的不同地震相特征，不仅能反映能量的变化，也反映了扇体形态的展布规律，为后期利用地层切片技术进行浊积扇体精细刻画奠定了基础。

2.2 精细期次划分

2.2.1 井震结合标定期次界限

沉积体不仅具有层次性，而且从相、亚相、微相显示出沉积相的多级次性。扇体期次同样具有层次性，平时所说的“一期扇体”中的“期”是具有不同级别的。大尺度沉积期次划分，地震、测井资料都能给出准确结果，且与沉积旋回有很好的对应关系。对小尺度沉积期次而言:沉积旋回和期次为对应关系;由于地震资料分辨率低于测井资料分辨率，则先需要借助测井资料厘清期次界限，然后与地震资料结合，井震联合在地震剖面上进行标定。

综合分析测井、岩心、录井等资料，对研究区目的层进行层序分析。在标志层的控制之下，根据沉积旋回特征，将整个目的层段划分为四个次级旋回，分别对应Es₃1、Es₃2、Es₃3、Es₃4四个砂层组(图 5)，根据1985年Miall的6级构型界面划分观点，砂层组相当于5级界面。其中，四个砂层组的顶、底界面分别为沉积旋回的顶、底界面，与沉积体期次界限一致，将沉积旋回顶、底界面的划分结果标定在地震剖面上，便可知期次划分结果在地震剖面上的位置，并识别出不同期次的地震剖面特征(图 6)。

①英尺（ft）为非法定计量单位，1 ft=0.304 8 m，下同。 图 5 测井期次界限划分 Fig. 5 Log stages division

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图 6 井震标定剖面 Fig. 6 Calibration between well and seismic

图选项

建立等时层序地层格架是地震沉积学一系列关键技术应用的前提^[20]。在一个相对稳定的沉积背景下，相同地质时期沉积地层的地震反射特征才能用于制作地层切片^{[21, 22]}。等时层序地层格架与沉积期次边界一致。

根据Zeng等^{[21, 22]}的观点，不同频段的地震数据反映的地质信息不同，低频资料的反射同相轴更多反映岩性界面信息，而高频资料的反射同相轴更多反映等时沉积界面信息。研究区地震资料为全三维采集和处理，通过对地震资料进行频率分析，主频为28~30 Hz，频带范围为5~49 Hz。

以层位标定和构造精细解释为基础，在频带范围内，按不同频率进行扫描分析，可以识别出由大到小的各级层序体，从而得到一些原始地震剖面上没有的等时层序界面信息，进一步确定期次界限的等时性。这里选用频率为45 Hz的地震数据体建立等时层序地层格架，该频率的地震剖面既具备较好的连续性，又具有较好的等时性(图 7)。

图 7 地震剖面 a. 原始地震剖面；b. 45 Hz分频地震剖面。 Fig. 7 Seismic profile

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通过分析地震剖面相特征，初步掌握浊积扇体沿物源和垂直物源方向的展布形态和规律；然后，在期次界限之内，利用地层切片技术，针对不同期次浊积扇体，对其变化规律进行细致分析。Zeng等^{[21, 22]}指出，沿着或平行于追踪地震同相轴所得层位进行沿层切片，将更具实际地质意义和地球物理意义。本文采用地层切片技术对构造坡折带浊积扇体的平面展布特征进行描述和刻画，并根据地质时间由老到新的顺序，分析浊积扇体的变化规律。

地层切片技术应用的关键因素之一是切片方式的选择。车40-44块虽然同沉积断层发育，但浊积扇体为远物源沉积；虽然断层活动与沉积作用同时进行，但断层上、下盘沉积物厚度变化不大。因此，地层之间变化相对较小。通过对车40-44块沉积及地震剖面特点进行分析，可知研究区对切片方式的选择要求也相对较低，平行于顶、平行于底、顶底均衡和渐近内插的地层切片方式，均能有效的用于对该区进行平面展布特征分析。

地层切片技术应用的另外一个关键因素是切片数量的确定。虽然地层切片的数量与薄层识别之间没有确定的相关关系^{[23, 24]}，但在等时层序地层格架内选取一定数量的切片，可以直观显示沉积体系的变化规律。沙三上亚段四个砂层组的小层数量分别为7、6、6、7，对小层进行适度加密，即切片数量为小层数量的2倍，这样既能精确反映出沉积期次的纵向变化特征，又能细致揭示沉积体系的横向变化规律。

笔者以Es₃1和Es₃4为顶、底控制层位，根据层位间小层的数量，选择52张地层切片观察沉积体系的变化规律。根据切片位置，分别选择位于Es₃1 、Es₃2 、Es₃3 、Es₃4的第5、18、36、45张切片，同时结合井震精细标定的成果，这些切片分别与Es₃1³、Es₃2²、Es₃3⁵和Es₃4⁴小层相对应。小层的划分与沉积期次的短期旋回一致，因此，可由典型小层属性切片中所反映的沉积体系的变化情况，对浊积扇体的展布和变化规律进行分析研究。

Zeng等^[24]指出：地层切片技术的应用研究必须在惠勒(Wheeler)域，或地层切片域进行。运用地层切片技术刻画沉积体系的平面展布特征，首先要建立地层切片体。该地层切片体既可以是原始地震数据体，也可以是地震属性体。切片技术应用的基础是地震属性的地质内涵与提取方法^[25]。虽然大多数地震属性的物理意义与地质内涵不明确；但在沉积模式的指导之下，通过对这些属性进行提取和分析，可以对地质构造特征、沉积特征、岩性特征等的变化规律进行研究。针对Es₃1和Es₃4之间浊积扇体的平面展布特征进行刻画，需要选择能刻画储层物性的地震属性，比如振幅类及由振幅计算得到的属性、能量类属性等。

研究区属于陆相断陷湖盆缓坡带，目的是识别不同期次的浊积扇体并分析其变化规律。根据工区特点及研究目的，并充分考虑属性方法的适用性及属性之间的相关性，笔者采用均方根振幅属性进行浊积扇体的平面展布特征及变化规律的刻画。均方根振幅(RMS amplitude)属性属于振幅类属性，通过分析时窗内振幅平方和均值的平方根实现。具体表现形式如下：

由公式(1)可以看出，均方根振幅求取的是均方根的有效值；由于振幅值在平均之前就进行平方，因此，其对较大的振幅值比较敏感。该属性具备较高的稳定性，且常用于检测岩性变化引起的振幅横向变化^{[26, 27]}；利用该属性结合地层切片技术对浊积扇体的展布规律进行研究，更能反映出浊积扇体的细微变化特征。

具有波阻抗差的地层特征(如岩性、孔隙流体、断层错断等)的非均质性发生横向或纵向变化，必然导致地震反射波组特征的变化，反映地震反射波组特征的均方根振幅也会发生相应变化^[28]。均方根振幅切片的变化特征(图 8、图 9)可以体现沉积体系的变化规律，尤其对以砂、泥岩为主要特征的浊积扇体沉积而言，砂泥岩互层的均方根振幅值高于纯岩性地层的均方根振幅值。因此，根据均方根振幅的平面变化，可以推定特定区域岩性的横向变化规律。

图 8 Es344切片(a)和Es335切片(b)均方根振幅切片 Fig. 8 RMS Amplitude stratal slices of Es344(a)and Es335(b)

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图 9 Es322切片(a)和Es313切片(b)均方根振幅切片 Fig. 9 RMS Amplitude stratal slices of Es322(a)and Es313(b)

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在浊积扇体沉积模式(图 2)的指导下，对车40-44块构造坡折带的浊积扇体进行分析和研究。构造坡折带浊积扇体属于重力流沉积模式^{[29, 30, 31]}，研究区在沙三上亚段沉积时期处于沙四段——沙三段沉积旋回的末期，是断陷湖盆水体退缩阶段的沉积产物^[32]。在沙三上亚段沉积时期，南部无棣凸起和义和庄凸起、西部庆云凸起抬升，地层遭受剥蚀，沉积区范围变小，物源沿缓坡经过长距离的搬运作用，在车40-44块同沉积断层(C40、C44)的下降盘沉积下来。断层倾角远远大于重力流沉积体系形成的坡度角(图 6)，根据地势条件，浊积扇体呈"裙带状"分布于断层下降盘，这就是该区浊积扇体的形成条件和触发机制。

在包括顶、底层的52张地层切片中，分别选取Es₃1³、Es₃2²、Es₃3⁵和Es₃4⁴小层的典型切片，按照自深至浅的顺序，分析浊积扇体的变化特征。通过地层切片与均方根振幅属性结合(图 6)，对浊积扇体的横向展布规律和纵向演化规律进行分析：

Es₃4⁴小层沉积时期，由属性图(图 8a)可以看出，该期浊积扇体主要沿离物源较近的C40断层分布。中部扇体规模较大，为有水道型扇体，由于扇体的叠置和迁移，使得扇体横向连续性较好；两侧扇体发育规模均较小，西部C44断层北部无浊积扇体分布。由于沉积时期水体较深，物源不够充足，浊积扇体主要沿地势在低洼处和分支断层附近分布，仅东部C40断层北部发育有透镜状扇体。

Es₃3⁵小层沉积时期，由属性图(图 8b)可以看出，该期浊积扇体西部发育程度较差，中部和东部地区发育较好，发育范围不仅局限于距离物源较近的C40断层，还大面积推进到距离较远的C44断层，尤其是东部地区，扇体的发育规模变大，数量增多。主要是因为该期水体变浅，物源区抬升和同沉积作用的共同作用为该区提供了充足的物源。

Es₃2²小层沉积时期，由属性图(图 9a)可以看出，该期浊积扇体的数量较多，但单个扇体的规模普遍较小，侧向连续性差，距离物源较远的车44块扇体发育数目多于近物源的车40块，扇体在车44块呈“裙带状”分布，且存在透镜状扇体。主要受湖平面动荡的影响，该期水体有所变深，基准面上升，沉积物供给也有所减少。

Es₃1³小层沉积时期，由属性图(图 9b)可以看出，该期浊积扇体数量较多、发育规模变大，西部C40和C44断层下降盘均有扇体分布，中部扇体发育规模在四个沉积时期均好，扇体的侧向连续性和展布范围均佳，且存在多期次叠置现象，东部存多个独立扇体。主要是因为该期水体开始变浅，物源区的剥蚀作用加强，为该区浊积扇体的形成提供了条件。

在纵向演化规律变化方面：由Es₃4⁴到Es₃3⁵，西部扇体由发育较差到消失，中部扇体发育减弱，扇体横向迁移范围变小，东部扇体发育较好，扇体数量和展布范围均变好；由Es₃3⁵到Es₃2²，除西部扇体由不发育到初步发育之外，中、东部扇体发育均变差；由Es₃2²到Es₃1³，研究区扇体发育数量和规模均变好，整个研究区均有扇体分布，且中部扇体的侧向连续性最好。

通过对不同期次的浊积扇体制作地层属性切片，达到对浊积扇体进行预测的目的。在研究区沉积背景、沉积条件及地质特征综合分析的基础之上，通过使用测井相与砂岩厚度综合定相的方法，得到对应小层的平面沉积相图(图 10)。由图 8、图 9与图 10对比可以看出：1)在有井分布的区域，沉积相图与地震属性图基本对应，在无井分布的区域，沉积相图与地震属性图的展布规律有所区别，这也正体现了地震资料在井网分布不均匀区块的预测作用；2)在沉积体系的纵向演化规律方面，二者基本一致，这与井网分布密度有关。

图 10 Es344(a)，Es335(b)，Es322(c)和Es313(d)平面沉积相图 Fig. 10 Sedimentary facies figure of Es344 (a),Es335 (b),Es322 (c) and Es313 (d)

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本研究在对构造特征、沉积特征进行分析的基础上，运用地震沉积学方法对不同期次的浊积扇体进行研究，在应用方面主要形成以下几点认识：①井震结合标定Es₃1和Es₃4期次顶、底界限，并利用分频解释技术确定其等时性；②根据地震相的分布位置及特点，浊积扇体均分布于同沉积断层下降盘，且“纵向叠置、横向迁移”；③通过地层切片与均方根振幅属性相结合，刻画出不同期次浊积扇体的横向呈裙带状展布规律和纵向自下而上扇体数量增多且连续性增强的演化规律，且根据井的验证，与沉积相图吻合程度好。

在方法方面进行总结，地震沉积学的相关技术用于浊积扇体期次划分，主要存在“一个基础，一个指导，两个关键”，即以等时层序界限为基础，以沉积模式为指导，以准确的地层切片与合适的地震属性为关键。同时，通过地震属性切片与沉积相图之间的关系分析，在井网密集的地区，沉积相可验证地震属性切片的正确性；在井网稀疏的地区，地震属性切片可预测沉积体系的展布范围。