中国油气资源相对匮乏，对外依存度在2010年就已经超过了过急预警线，且石油进口渠道单一，过分依赖中东油区，使得我国能源战略安全面临严峻挑战.2014年5月，中俄签订了天然气供应协议，协议期限长达30年，预示着中国和独联体国家进入相对稳定战略合作期.积极开拓中亚和俄罗斯的油气市场，建立中亚天然气管线、中缅天然气管线、中俄天然气管线、海上LNG进口的多元化进口路线，对维护国家能源战略安全具有重大意义.哈萨克斯坦南图尔盖盆地位于哈国中南部，油气资源丰富，是古生界沉积岩、元古宇变质岩基底上发育起来的以侏罗系、白垩系为主体的中、新生代盆地(张朝富等，2012).目前已发现大小油气田十几个，石油可采资源3.5亿t(据USGS).该盆地发现的油田大部分属于哈萨克斯坦国石油公司，2005年 8 月该公司被中国石油全资收购，并在下白垩统以及基底发现新产油气层位.Aryskum坳陷侏罗系是主力含油气层位(孔祥宇等，2007).中方接手后，相关研究人员提出了地层划分方案并命名，对已有钻探井进行了初步分层，但研究区没有进行系统的地层划分对比工作，有关地层研究的中文参考资料亦很少.为进行全区的勘探地质研究，制定全区统一的地层划分标准，建立区域等时地层格架，开展了本次旋回地层划分对比研究.

已有很多文献记录相关研究者使用测井曲线研究沉积地层旋回特征或反应古环境、古气候特征，如任金锋等应用小波变化的方法识别测井曲线幅值突变点和地震信号的频率拐点，划分不同几次的层序界面(2013)，姚益民等通过对GR测井曲线进行旋回分析，计算吐哈盆地侏罗系地层沉积速率(2003)，Anderson等利用测井旋回的方法研究了二叠纪长周期古气候变化特征(1982)，刘光鼎等认为地球物理测井包含了丰富的地质信息，可以直接服务于全球变化研究(1999).杨平等应用自然伽马测井曲线与孢粉化石资料结合，对柴达木盆地侏罗系地层谷底后和沉积环境进行了反演研究(2003)等.一些学者也致力于研究测井旋回与天文旋回的联系，如王永军等对柴达木盆地东部三湖地区自然伽马测井曲线进行频谱分析，认为研究区第四系地层中很好地保存了高频的受控于地球轨道的周期性变化的米兰柯维奇旋回.樊太亮等结合测井米兰科维奇旋回研究沉积基准面的升降变化(1998).近年来相关研究人员也创新了一些数学方法研究测井曲线旋回特征，如曹向阳等改进了高斯小波变化奇异性分析算法，认为测井曲线的奇异性信息具有指示层序界面的意义.房文静等利用小波变换方法确定测井曲线识别层序界面的最佳尺度，实现对层序界面的自动划分(2007).李新虎应用测井曲线的一阶导数符号变化寻找测井曲线拐点，识别层序分界面(2006)，王起琮应用GR曲线的小波变换和频谱分析技术识别天文周期并划分旋回层序地层，取得了较好的应用效果(2009).上述方法，强调应用数学算法及计算机技术，对于地层旋回信息进行深入挖掘，但无法克服算法本身的条件限制和应用效果的不稳定性.

本次研究应用较为简单易用且效果稳定的数学方法，并注重多种资料的综合应用和互相对比标定.在对侏罗系地层岩性组合特征进行描述的基础上，主要应用测井曲线平均值滤波的方法，分析不同尺度GR测井曲线旋回特征，并参考了其他界面特征明显的测井曲线，对测井旋回进行划分对比研究.在关键地层界面，参考孢粉化石资料划分结果，并将地震波组特征作为横向对比的约束.通过对测井、钻井地质、地震、孢粉化石资料信息的联合应用，相互对比验证，不断修正单井划分和多井对比方案，实现研究区地层统一的划分对比.本次将侏罗系做为一个一级旋回层序JMS1，划分为三个二级旋回层序JSS1、JSS2、JSS3，以及七个三级旋回层序JSQ1~JSQ7.

1 地层岩性组合特征

南图尔盖盆地分为南北两个坳陷，北为日兰奇克坳陷，中部为门布拉克隆起，

南部为阿雷斯库姆坳陷(王树慧等，2012).阿雷斯库姆(Aryskum)坳陷是在古生界基底上发育起来的中-新生界断拗复合型盆地，具有垒-堑相间结构，西界下锡尔河隆起(lower Syr-Darya Arch)，东界乌隆套地块(Ulutau Massif)，由四个地堑、五个凸起(隆起)组成(如图 1)，呈NNW-SSE走向排列，从西到东分别是：阿雷斯库姆(Aryskum)凹陷、阿克塞(Aksay)凸起、阿克沙布拉克(Akshabulak)凹陷、阿希塞(Ashisay)凸起、萨雷兰(Sarylan)凹陷、塔巴克布拉克(Tabakbulak)凸起、鲍金根(Bozingen)凹陷(高金玉等，2010).地堑平均宽10~20 km，长80~200 km.阿雷斯库姆(Aryskum)坳陷在侏罗纪早期发 生裂陷接受陆源碎屑沉积，至侏罗纪晚期张裂活动结束并被填平，由断陷过渡到拗陷.自下而上，在元古界-古生界基底上，沉积了中生界侏罗系、白垩系及新生界地层，其中侏罗系与基底，白垩系与侏罗系之间为区域性不整合接触.基底岩性主要为碳酸盐岩、绿泥石-绢云母页岩和片麻岩.

图 1

Fig. 1

图 1 Aryskum坳陷位置及构造单元划分 Fig. 1 Aryskum Depression location and tectonic units

鲍金根组(J1bs)：鲍金根组地层在阿雷斯库姆坳陷沉积范围相对小，主要分布在盆地深凹和侵蚀洼地内.与下伏地层呈角度不整合接触.按岩性特征可分为4部分：顶部细-粗粒砂岩夹浅灰色、米黄色色页岩和砾质砂岩及少量煤层.其下为浅灰色页岩/粉砂质页岩夹少量灰色-浅灰色-细-中粒砂岩及少量煤层.中部疏松浅灰色细砂岩夹米黄色或深灰褐色薄层粉砂质页岩，局部白云质化，见少量页岩及煤层.下部杂色页岩、浅灰色细-中粒砂岩、煤层互层，局部黄铁矿结核.

萨济姆拜组(J1cz)：萨济姆拜组比下伏的鲍金根组沉积范围大，与下伏地层呈整合～不整合接触.按岩性特征可分为3部分：上部浅灰色、细-中粒砂岩、灰色粉砂质页岩互层夹少量煤层.砂岩中见黄铁矿嵌块和植物化石，大量云母片，偶见海绿石.中部浅灰色细-中粒砂岩夹少量深灰色粉砂质页岩.下部深灰色-灰黑色页岩、粉砂质页岩夹少量砂岩.大量云母片，常见白云质，局部钙质，偶见黄铁矿结核.

埃巴林组(J1ab)：埃巴林组地层发育比下伏的萨济姆拜组更广泛，呈局部不整合接触.按岩性特征分为两个部分：上部灰色-深灰色均质粉砂质页岩、深灰色-灰黑色页岩、深灰色泥岩夹白色-灰色细-中粒砂岩.下部浅灰色-灰色粉砂质页岩、深灰褐色-褐黑色页岩夹粉砂质泥灰岩，偶见煤屑和黄铁矿结核.

1.2 中侏罗统

多尚组(J2ds)：多尚组地层比下伏埃巴林组分布更广，与下伏地层呈整合～不整合接触.分为4部分：顶部深褐色，灰褐色粉砂质页岩和深灰色-黑灰色页岩，偶见黄铁矿结核.上部深褐色-灰褐色粉砂质页岩夹少量白色-浅灰色砂岩.中部浅灰黄色泥岩页岩.下部粉砂质页岩夹浅灰黄色泥灰岩及少量粉砂质砂岩和砂岩.偶见煤残余，局部黄铁矿，白云质胶结，粉砂质基质.

卡拉甘塞组(J2kr)：卡拉甘塞组比下伏多尚组地层覆盖面更广，呈局部不整合接触，煤层十分发育，代表了沼泽化平原沉积特征.共分为5部分：顶部深灰色油页岩夹灰色中-细粒砂岩.上部深褐色-黑褐色页岩、 粉砂质页岩夹少量粉砂岩、白色-浅灰色细砂岩.中部浅灰色中-粗粒砂岩夹少量薄层粉砂质页岩.砂岩常见煤质、泥质胶结，粉砂质基质，见海绿石和细粒黄铁矿，分选中-差.下部深灰色-黑褐色页岩、粉砂质页岩夹疏松乳白色-透明细-中粒砂岩.底部页岩、粉砂质页岩夹极少量砂岩.

1.3 上侏罗统

库姆克尔组(J3km)：库姆克尔组地层继续向凸起或隆起超覆，与下伏地层呈整合～不整合接触.库姆克尔组为一套砂、泥岩组合，夹煤层，分为3部分：上部浅灰色-绿灰色页岩、砂岩粉砂岩互层.砂岩浅灰色，泥质和钙质胶结，颗粒很细-细，分选中等.中部浅绿色岩屑砂岩、粉砂岩夹白色软泥.下部灰色-绿灰色页岩夹砂岩粉砂岩.

阿克沙布拉克组(J3ak)：阿克沙布拉克组继续向凸起或隆起超覆，基本满覆盖，与下伏地层整合～不整合接触，平均厚度196 m.阿克沙布拉克组(J3ak)地层在该区平均厚度200 m，分为3部分：上部砖红色-褐色泥页岩夹少量粉砂岩和松散褐灰色细粒砂岩.中部松散浅绿色细粒石英砂岩与浅灰色软泥、页岩互层.下部灰色中-粗粒砂岩和深灰色粉砂岩夹泥页岩.

2 测井曲线旋回分析

在统一的区域应力作用下，盆地具有统一的沉积旋回特征，从贯穿盆地发生、发展、消亡过程的下沉-抬升旋回，到某个时段的下沉-充填旋回等，在不同地区均存在一致性.这种旋回的可对比性是区域内划分对比地层的基础.这种地层旋回在多种地质及地球物理资料上有不同的表现，如反应在地层岩性的组合特征、测井曲线旋回趋势以及地震波组特征等，而测井曲线旋回趋势分析是最基本的方法.通过对南图尔盖盆地侏罗系地层测井曲线旋回对比分析，认为GR曲线表现的旋回趋势最为明显，GR值有规律的变化反映了在基准面变化控制下沉积环境的迁移，不同位置地层纵向旋回特征具有内在联系.本次研究主要依靠GR曲线进行单井旋回划分，其他测井曲线辅助进行该曲线较为敏感的界面识别，如视电阻率识别高阻砂砾岩或致密砂岩层或是盆地基底的高阻变质岩和古生界碳酸盐岩较为有效.

2.1 GR测井曲线旋回方法原理和方法

GR反映地层放射性强度，主要与地层中泥质含量相关，泥质含量高则GR曲线显示高值，泥质含量低则GR显示低值.地层中泥质含量的变化(与砂地比相反)很好的指示了沉积环境的迁移，反映了沉积旋回或基准面旋回.GR值高，泥质含量相对高，一般地层以深灰色-黑色泥岩、泥页岩为主或富含有机质为特征，通常反映了水动力较弱的深水沉积环境.GR越低，地层泥质含量通常越低，一般反映了水动力条件较强的沉积环境.通过观测GR幅值升降的变化趋势，可以反映沉积地层的旋回特征.本次研究主要应用纵向标尺压缩法和平均值滤波法对测井曲线进行不同尺度旋回的识别和划分对比.纵向标尺压缩法即将测井曲线进纵向标尺压缩和横向标尺放大，提高了测井曲线基线变化和幅度值的变化趋势，突出地层旋回变化的视觉效果，根据曲线所反应的基准面旋回趋势进行单井旋回划分和多井对比(图 2).测井曲线平均值滤波法即在一定尺度时窗内对测井曲线幅值进行加权平均，用平均值代替改点的测井值，通过时窗的不断滑动，实现整条测井曲线平均值求取.该方法中尺度时窗的大小反映了地层旋回的级别，可以通过岩心统计的结果及研究的精度定义该值.通过对曲线的均值化处理，过滤掉曲线的异常幅值和对于研究旋回级别无意义的薄层响应，并充分反映地层泥质含量的变化趋势和规律，以此进行地层旋回的划分和对比.图 3是应用该方法进行的Wtuzkol2井-Wtuzkol6井的平均值滤波法进行地层旋回划分对比的实例.通过GR曲线的10 m尺度的平均值滤波结果可以发现，研究区沉积地层总体上具有一个正-反的旋回组合，受基准面上升-下降的长期基准面旋回控制.在长期基准面旋回内部，大致包含了一个明显的基准面上升-基准面高位震荡-基准面逐渐下降-基准面快速下降的沉积作用过程.

图 2

Fig. 2

图 2 GR曲线旋回趋势分析法划分、对比地层 Fig. 2 GR curve cycle trend method strata division

图 3

Fig. 3

图 3 GR曲线平均值滤波法划分旋回 Fig. 3 The GR curve average filtering method division cycle

利用以上方法陆续对Aryskum坳陷100多口井GR资料进行了分析研究，发现每一段地层的GR曲线均表现出相同或相似变化趋向，相邻井GR旋回特征的稳定及可对比性说明了该方法研究地层旋回的可行性.以下以全区地层最全的一口井—Ary301井开展的GR旋回性分析介绍如下：

全剖面GR曲线总体表现为从低到高，再从高到低过程，表明该井侏罗系是一个完整的正-反旋回沉积(图 3).根据沉积相研究的认识，早侏罗世为河流、三角洲平原-沼泽，早侏罗世晚期-中侏罗世为湖泊，晚侏罗世为三角洲、泛滥平原；沉积物从粗到细，再到粗；沉积水体从浅到深，再到浅；GR曲线很好地反映了盆地的形成-发展-消亡过程.

上侏罗统阿克沙布拉克组(J3ak)主要表现为加积或退积(正旋回，GR升高)，下部砂岩多于上部(在近底部常见到一套砂岩).多数表现为单段，属于沉积地层顶部削缺失(白垩系沉积前的抬升)，少数分为两个直段，或不明显的正-反旋回.

上侏罗统库姆科尔组(J3km)为反旋回，其GR“倒三角”平顶为顶界标志.多数为两段或两个反旋回，有时为小的正旋回(下部)-大的反旋回(上部)组合.层序不全时既有削蚀性缺失(上部)，也有沉积缺失(底部).

中侏罗统卡拉甘塞组(J2kr)总体反旋回，厚度较大，以多段(1～3段)退积-进积旋回(反映多期冲积扇发育)为特征.

中侏罗统多尚组(J2ds)变化较大，最多的有三个粗-细-粗完整旋回，最少的只有一个退积正旋回.层序的多少取决于多项因素，如沉积地貌，侵蚀沟谷或低洼处地层层序多，超覆沉积时层序减少；当发生沉积间断时层序明显减少，连续沉积层序多.多尚组在底部、中部、上部均有砂岩较发育，且为主要油层，分布广泛.多尚组晚期及卡拉甘塞组早期是湖泊发展的鼎盛时期，从卡拉甘塞组开始，全区沉积基准面总体呈下降趋势.

下侏罗统埃巴林组(J1ab)，以泥质沉积为主的正旋回，煤层较发育，晚期有小幅退积-进积，其GR值高于多尚组底部.

下侏罗统萨济姆拜组(J1cz)，反旋回，两段，从进积过渡为加积，下段泥岩，上段砂岩夹泥岩，煤层发育.

下侏罗统鲍金根组(J1bs)，砂砾岩为主，加积，煤层发育.

3 孢粉化石标定

古孢粉学或称地质孢粉学主要为地层对比、寻找矿产和石油等陆相沉积矿产服务，还应用于古生态、古环境、古地理等学科研究，可进一步详细划分为地层孢粉学、石油孢粉学、海洋孢粉学等(鲁洪波，1998).孢粉具有产量大、易于保存、体积小、保存广泛等特点(乔秀云，2005)，特定地质时期对应相应的孢粉组合，可应用于较大范围的地层对比，孢粉组合可以确定地层的地质年代(常峰等，1998).

研究区有五口井的侏罗系地层做过孢粉化石分析，经孢粉化石标定，侏罗系存在6套地层(图 4).图中的测井曲线旋回趋势分析结果与孢粉划分的地层基本吻合，Ary301井底部J1ab和J1cz基准面旋回划分和孢粉化石确定的界面有一定差异，经过制作合成地震记录进行井震标定后发现GR曲线在两组地层表现的放射性突变与地震强反射界面高度吻合，最终采用测井基准面旋回的划分结果.孢粉化石资料赋予基准面旋回法年代属性，经过标定后，旋回法划分地层分析更加可靠且更具实用性和可操作性.

图 4

Fig. 4

图 4 Ary301井测井旋回趋势分析和孢粉标定 Fig. 4 Ary301 well logging trend analysis with pollen calibration

地震旋回特征分析是一项十分有效和直观的地震资料解释方法，可将地层旋回特征与地震资料的时频特征、波组特征等很好的联系起来(张军华等，2005).近年来相关研究人员在对应用地震资料进行旋回地层研究方面进行了很多方法探讨和应用，如李磊等人应用深水区沉积旋回的地震相特征识别层序界面，建立深海平原层序演化模式(高静怀等，2006；李磊等，2008)，毛宁波等通过模型研究应用地震时频特征和地震分维特征识别沉积旋回(毛宁波等，2003)，毕海龙等在地震沉积学理论知道下，应用分频剖面实现短期旋回界面的等时对比追踪(毕海龙等，2010；赵迎月等，2013)，刘喜武等采用时频分析的方法刻画地层厚度变化，研究特征沉积环境中的岩性组合，并通过傅立叶变换和小波变换的方法进行地震旋回研究(刘喜武等，2006；刘畅等，2014).

地震反应旋回的界面主要有两种，地震不整合面和反射波强弱界面.经典层序地层学将不整合面以及其所对应的整合面作为层序的分界面，而不整合面在地震剖面上表现的最为清楚.除不整合面以外，地震反射波强弱、界面以及地震地层的厚度变化趋势也是地层宏观识别的重要依据，图 5是K2-N3井连井地震剖面，剖面清晰的反应了侏罗系各组地层逐层超覆在基岩之上，切各层测井旋回特征与地震波组强弱特征匹配良好.地震反射波主要来自密度波阻抗界面，与岩性韵律相对应.研究区侏罗系有4套地震波强-弱相间带：白垩统下部泥岩段较弱，全区范围内为波阻响应“空白段”，与底部K1nclar砂岩顶形成强的正反射；阿克沙布拉克组稍强，库姆克尔组弱，两者的界面较清楚；卡拉甘塞组强，与上侏罗统界线分明(与密度界面对应)；多尚组弱，与卡拉甘塞组界面较为清楚；下侏罗统总体较强，与多尚组界线分明.总体情况是，大段泥岩夹砂岩的层反射波强，砂岩夹泥岩的层反射波弱.地震波组特征主要与岩性配置有关，其次也受到地震资料品质影响，相比测井和孢粉化石分辨率较低，但是对于组级别的地层划分对比，地震资料作为格架约束作用非常重要.

图 5

Fig. 5

图 5 K2-K5-K12-K18-N6-N3连井剖面 Fig. 5 K2-K5-K12-K18-N6-N3 well profile

以测井曲线旋回分析为基础，通过对侏罗系地层岩性特征、测井曲线旋回趋势特征分析，孢粉化石资料标定和地震波组特征约束等方法，对全区探井侏罗系地层进行旋回地层划分对比，将侏罗系划分为七个三级旋回层序JSQ1-JSQ7，并建立研究区旋回地层格架，如图 6为盆地北西-南东向旋回地层格架.

图 6

Fig. 6

图 6 Aryskum凹陷北西-南东向旋回地层对比剖面 Fig. 6 Aryskum depression NW - SE cyclostratigraphy comparison profile

通过研究区探井测井曲线旋回分析、孢粉化石标定、地震旋回约束等方法进行旋回特征分析对比，将Aryskum坳陷侏罗系地层作为一个一级层序划分为3个二级旋回层序和7个三级旋回层序JSQ1-JSQ7.

钻井地质、测井资料、古生物资料以及地震等资料的综合应用和相对对比验证，有效的克服了单一方法划分对比地层的局限性和多解性，测井曲线旋回趋势特征与孢粉化石标定的地层相符合，与地震剖面波组强弱关系匹配良好使得研究结果更加科学可靠.

以测井曲线旋回分析为基础，联合多种方法综合标定约束划分对比地层的方法是一种高效的、易掌握、操作简便的地层划分对比手段，在其他盆地地层对比中具有借鉴意义. 