引言

地震沉积学是通过地震岩性学和地震地貌学的综合分析，研究三维空间内目标地层的岩相、沉积成因、沉积体系分布和盆地充填历史的新兴学科^[1—2]。作为地震沉积学的关键分支学科，地震岩性学通过岩石物理关系分析，包括相位转换、时频分析、波阻抗反演、地震参数分析或AVO等技术将三维地震数据体转化成一个三维岩性数据体；地震地貌学则通过三维地震资料提取地貌图像，进而对古代沉积体系、古地貌界面和沉积地貌特征进行研究^[3]。

近年来，地震沉积学在国内外海相被动大陆边缘盆地和陆相断陷湖盆研究中取得了大量的研究成果^[4—12]。尤其是曾洪流和朱筱敏等通过对中国断陷湖盆的研究，逐渐总结和形成了一套标准化地震沉积学研究方法和工作流程^[13—14]，为地震沉积学进一步发展和研究提供了规范和参考。

地震沉积学能够得到如此快速的发展，得益于该学科能在地震响应纵向分辨率较弱的背景下，应用最经济、最有效的技术手段，预测薄砂体的分布和揭示沉积体的充填演化过程，为岩性油气藏勘探以及沉积过程研究提供强有力的技术支持。

从2012年起，玛湖凹陷西斜坡区三叠系百口泉组扇三角洲砂砾岩中接连获得油气发现，勘探成果丰硕，地质储量不断增大，含油气范围不断扩大。但是随着勘探逐渐深入，钻井揭示粗粒砂体和细粒砂体含油性极差，不具勘探潜力，只有中等粒度砂岩和小砾岩含油性最好，是勘探的有利目标。当前研究认为，沉积相带控制着不同粒度砂砾岩的含油气性^[15]。现阶段勘探难点是如何准确识别中等粒度岩性储层和准确预测优质储层相带边界。

前人对准噶尔西北缘三叠系层序地层和百口泉组沉积相特征进行了大量研究^[16—24]。但早期的工作集中在仅仅依靠已钻井来描述砂砾岩体成因类型和储层变化的控制因素，对于应用3D地震资料在高精度层序格架约束下沉积体充填演化过程和优质相带分布的研究较少^[25—27]。

本文应用地震沉积学技术手段和分析方法，综合应用2013年采集的600km²三维地震资料以及30口钻、测井资料，分析玛湖凹陷西斜坡百口泉组扇三角洲在四级层序格架内沉积充填过程，并预测百口泉组优质储层砂体分布范围，指出有利的勘探方向。该研究方法对同类型盆地和沉积体的研究具有一定借鉴意义。

1 地质概况

准噶尔盆地西北缘玛湖凹陷西斜坡，构造事件在区域上经历了海西、印支和燕山运动。盆地西北部的乌夏断裂带是在石炭纪海西运动后开始形成的，在该运动控制下产生了大量断层；晚期造山运动形成前陆盆地。二叠纪，盆地边缘山体向盆内挤压，形成了冲积扇、扇三角洲沉积体系。三叠纪，受印支运动影响，西北部的哈拉阿拉特山山体迅速抬升，乌夏断裂带逆掩推覆运动不断加强，山体南部形成了较厚的三叠系沉积，之后，隆起区地层抬升并遭受不同程度的剥蚀。白垩纪，构造活动明显减弱，地层间歇性沉降。新生代，抬升遭受剥蚀，形成了现今的地层展布形态^[28]。

研究区位于准噶尔盆地玛湖凹陷西北斜坡乌尔禾断裂带和断凸带之间的三级构造单元上，是一南倾单斜(图 1)，构造条件稳定，地层保存完好。研究区紧邻玛湖生烃凹陷，油气资源丰富，三叠系自下而上发育百口泉组、克拉玛依组、白碱滩组，中生界三叠系与古生界二叠系呈不整合接触(图 2)。百口泉组为扇三角洲相砂砾岩与泥互层，物源主要为东北向和西向。百口泉组自下而上又可细分为百一段(T₁b¹)、百二段(T₁b²)和百三段(T₁b³)。地层厚度、砂层厚度都具有“东边厚、西边薄”的特点，从西向东依次发育前扇三角洲、扇三角洲前缘及扇三角洲平原亚相。从百一段到百三段，岩石粒度逐渐变细，颜色从褐色逐渐过渡到灰绿色、灰色，粒度和颜色变化反映了整体水进的沉积序列^[29]。

2 高精度层序地层格架建立

经典层序地层学是通过识别不整合面或与之对应的整合面、海侵面、最大洪泛面等关键界面研究年代框架所限定的、具有成因联系的地层组合关系^[30—31]。层序地层格架的建立是以有效识别层序界面为基础的。但是，由于地震资料垂向分辨率的限制，在建立四级或五级层序地层格架过程中，经典层序中的关键界面和地层终止关系在常规三维地震资料中很难被识别和连续追踪，给四、五级层序格架的建立和沉积单元的识别、对比带来困难^[32—33]。

通过应用30口测井、600km²三维地震资料，在精细合成地震记录标定基础上，建立了玛湖凹陷西斜坡三叠系高精度层序地层格架。其中，二、三级层序界面以区域不整合界面为界，地震剖面可见明显“底削顶超”的现象，地震同相轴连续性好，具有年代地质意义，且可全区追踪(图 3)。进而将玛湖凹陷斜坡区三叠系划分为一个二级层序，5个三级层序(SQ1—SQ5)。

最下部三级层序SQ1百口泉组最大沉积厚度约175m，由于分辨率和地震资料品质的影响，当前技术条件下无法在地震剖面上通过反射特征识别和追踪四级层序界面(最大水进面)。只能通过三级层序格架内纵向分辨率较高的测井曲线(SP、GR)样式进行界面识别，划分四级层序。钻井揭示的四级层序界面往往是岩性突变界面、地层叠置关系转换面和相变界面，表现为“向上变细”“向上变粗”和“先细后粗”的3种叠加样式。据此特征，将SQ1划分为6个四级层序(SSQ1—SSQ6)(图 4)。

SSQ1以厚层灰褐色、杂色砂砾岩为主，夹薄层泥岩，单砂体厚约20m。测井曲线表现为低伽马、高电阻特征，以厚层箱型为主，顶部略呈钟型，且曲线齿化特征明显，整体显示向上变细的特征。

SSQ2以厚层灰色、深灰色块状砂砾岩为主，泥岩夹层厚度和数量均较小，单砂体厚约5m。测井曲线表现为中—低伽马、高电阻值，厚层箱型，曲线齿化特征不明显。

SSQ3沉积颜色过渡为灰色、绿灰色，岩性底部以厚层泥岩为主，顶部以块状砂岩为主，其间发育薄层砂砾岩、含砾细砂岩等，呈“泥包砂”特征，粒度向上明显变粗，单砂体厚25m左右。测井曲线外形呈漏斗特征。

SSQ4以厚层灰色、深灰色泥岩为主，砂砾岩厚度和数量均较小，单砂体厚5m左右。测井曲线特征为高伽马、低电阻，齿化特征不明显。

SSQ5为厚层灰色、深灰色块状砂砾岩夹薄层泥岩，单砂体厚25m左右。测井曲线表现为低伽马、高电阻特征，外形为齿化箱型。

SSQ6以红褐色泥岩为主，夹薄层砂岩，单砂层厚约10m。测井曲线表现为高伽马，低电阻特征。

3 沉积相特征分析

在三叠系百口泉组高精度层序地层格架约束下，通过钻井岩相、砂体百分比含量分析，研究区整体上属于扇三洲沉积体系，物源来自东北部。沉积向沉降中心倾斜，厚度变化小。受多期湖平面升降及区域构造运动影响，区内自下而上发育了扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲等退积型沉积，具有多期砂砾岩体纵向叠置，横向连片特征。

通过扇三角洲岩芯、测井、录井等资料分析，建立了测井曲线、岩性和沉积微相间的对应关系，如图 5所示。

3.1 扇三角洲平原

区内扇三角洲平原由两类微相构成，分别为分流河道和漫滩沼泽沉积。其中，分流河道由砾岩、含砾砂岩沉积为主，岩芯上可观察到交错层理；电阻率曲线表现为高值，外形呈箱型或钟型，伽马曲线则表现为齿化箱型。漫滩沼泽沉积由浅灰褐色粉砂岩与互层的含砾泥岩构成，可见水平层理；电阻率曲线表现为低值，伽马曲线表现为中高幅、微锯齿状指型。

3.2 扇三角洲前缘

扇三角洲前缘相带是指水上、水下不断交互的沉积环境，前缘内带是指长期处于水面之上，但在洪水期处于水下；前缘外带是指长期处于水面之下，仅在枯水期出露地表^[23]。依据岩芯与测井识别标志，扇三角洲前缘通常由水下分流、分流河道间、河口坝和前缘席状砂构成。水下分流河道是平原相分流河道的延伸，以含砾中砂岩、中细砂岩为主，局部为粉砂岩，泥质含量很低，发育粒级层理、槽状交错层理等牵引流成因的沉积构造。测井曲线电阻率值较高，伽马曲线表现为齿化箱型。水下分流河道间微相由细砂岩、粉砂岩夹泥岩构成，高伽马曲线值，低电阻，曲线平直。河口坝微相发育在扇三角洲前缘外围，通常与岸线平行，岩性为砂岩、粉砂岩，局部夹薄层泥岩，分选与磨圆均较好，沉积构造可见板状交错层理。电阻率相对较低，曲线中度齿化，漏斗外形。席状砂也发育在扇三角洲前缘外围，岩性为细砂岩、粉砂岩和泥岩互层，曲线平直齿化。

3.3 前扇三角洲

前扇三角洲主要由深灰色和暗色泥岩构成，位于浅湖中，局部含一些砂质碎屑，具有高自然伽马值、低电阻率特征，测井曲线外形为低幅平直锯齿状。

近年来勘探实践表明，三叠系百口泉组扇三角洲砂砾岩沉积中，储层物性较好的岩性为细砾岩、粗砂岩及小砾岩，沉积微相主要为水下分流河道。然而，勘探中仅仅通过钻井信息无法获得分流河道砂体在平面上的分布规律，因此，需要借助三维地震数据进行有利相带平面分布预测。但是，由于地震纵向分辨率的限制，在四级层序格架内，无法依靠反射振幅和连续性对地震相进行解释，即使根据井资料外推，也具有较大的不确定性。然而，地震沉积学研究方法在分析沉积体系演化和沉积微相分布、预测有利储层方面具有较大的优势。

4 地震沉积学分析 4.1 地震岩性分析

为了建立不同岩性、沉积微相与地震波形和振幅的对应关系，提高井—震对比的精度，选取与地震资料主频一致的频率和相位子波，进行合成道与井旁道对比。合成地震记录标定揭示(图 6)，SSQ6、SSQ4和SSQ3中的砂体对应波谷，SSQ1、SSQ2和SSQ5中的砂体对应波峰。地震资料的波峰和波谷与厚层单砂体或薄层砂体组合具有较好的对应关系。并且，SSQ1和SSQ2间的地震振幅强度差异与砂岩厚度具有一定的对应关系。厚砂体对应于强振幅，薄砂体组合对应于中弱振幅。

依据传统的地震解释方法，虽然可以通过追踪复合波谷来大致解释砂层组的分布，但对于由侵蚀或冲刷形成的一系列不连续的、细微的同相轴下凹和倾斜等平面地貌属性特征是无法识别和刻画的(图 6)，而这些特征往往是指示分流水道侵蚀—充填事件过程的重要标志。因此，通过应用三维可视化和属性提取模块，对三维振幅体地层切片进行动态演化过程分析，能够刻画四级层序内单砂体的空间变化过程以及与之等时的沉积体系的演化特征，定性地判断砂体的发育程度和相带的分布。

4.2 地震地貌分析 4.2.1 地层切片制作与分析

地层切片技术是地震沉积学分析的关键技术，地层切片的地震振幅特征为沉积微相分析提供了重要的岩性和地貌信息^[34]。地震地貌成像的一个关键条件是在沉积界面即地质时间界面上提取振幅数据^[35]。通过选取不随频率变化的、连续的、可追踪的SQ1的顶和底地震同相轴作为参考层，在对其精细解释的基础上，以2ms时间间隔制作60张地层切片。在其中优选具有代表性的，最能够综合反映扇三角洲形态的切片进行解释，揭示四级层序内扇三角洲亚相和微相的分布特征和充填趋势(图 7)。

4.2.2 沉积体系充填过程分析

SSQ1(图 7a)：百口泉初期，二叠系至三叠系的转化导致区域构造活动异常强烈，在二叠系顶面的填平补齐作用下，该时期整体可容纳空间增长速率低于物源的供给速率，东北部的夏子街扇和西北的黄羊泉扇快速堆积并强烈进积。因此，SSQ1在研究区内具有“大扇平原，小扇前缘”的发育特征，此时，扇三角洲平原分流河道分布面积最广，相互交切，整体以向上正旋回的砂砾岩沉积为主。

SSQ2(图 7b)：此阶段西北部黄羊泉扇衰退，研究区内仅见前扇三角洲相带。东北夏子街扇物源供给依然充足，扇体规模基本不变，同样，以广泛的扇三角洲平原亚相沉积为主，向西南逐渐过渡为扇三角洲前缘亚相带。

SSQ3(图 7c)：百口泉中期，在经历了早期的充填作用后，研究区整体处于平缓的古地貌背景下，东北部夏子街扇发生进积作用，扇三角洲平原沉积作用向玛湖凹陷进一步扩大，发育广泛的分支水上分流河道沉积，主砂体呈“条带状”。西部可见扇三角洲前缘水下分流河道和小规模河口坝或前缘席状砂沉积，砂体呈“孤立、透镜状”。

SSQ4(图 7d)：百口泉中后期，受区域湿润气候的影响，湖平面上升，夏子街扇发生退积作用，扇三角洲平原相带向东北方向收缩，以扇三角洲前缘水下分流河道和席状砂沉积为主。

SSQ5(图 7e)：百口泉晚期，夏子街扇物源供给短暂的回春作用，导致相对沉积基准下降，夏子街扇又一次经历短暂的前积过程，在整体水进背景上形成了规模较大的分流水道砂体。扇三角洲前缘河口坝砂体的规模也有所扩大。

SSQ6(图 7f)：百口泉末期，湖平面发生较大规模的上升，夏子街扇快速退积，扇三角洲前缘水下分流河道和河口坝受水动力改造无法完整保留，大部分砂体整体呈现为小规模的席状砂。这一时期整体以泥质沉积为主。

5 对油气勘探的指导意义

通过分析百口泉高精度层序格架内扇三角洲沉积体系充填过程，揭示研究区储层砂体的展布规律，结合优质含油相带为扇三角洲前缘砂体的勘探实践经验，对该区下步油气勘探指明了方向。

SSQ1(百一段底部)东部储层M16井到M005井一线以西来源于黄羊泉扇，以东储层砂体来源于夏子街扇，两个物源的砂体均比较发育，相带以扇三角洲平原相为主，储层粒度整体较粗，仅在南部局部地区有扇三角洲前缘水道分流河道砂体发育。

SSQ2(百一段上部)勘探储层仅来源于夏子街扇，储层物性较好和连通性较强的扇三角洲前缘水道分流河道砂体分布在M7和M152井以南的地区。西部优质储层相带欠发育。

SSQ3(百二段下部)储层来自于夏子街扇，扇三角洲体系的进积使得这一时期粗粒的平原相带规模扩大，扇三角洲前缘相带向南部和西部迁移。图 6c揭示，南部M138井和M7井以南以勘探水下分流河道砂体为主，M156井以西储层类型为河口坝和水下分流河道两种类型。

SSQ4(百二段上部)夏子街扇退积，扇三角洲前缘优质储层相带范围达到最大，M152井以北寻找带状的水下分流水道砂体为主，M15井以南寻找孤立的河口坝和席状砂体为主。

SSQ5(百三段下部)夏子街扇发生进积，扇三角洲前缘“条带状”水下分流河道砂体向南部延伸，主体砂体分布在研究区的中南部，东西两侧局部发育河口坝砂体。

SSQ6(百三段上部)夏子街扇发生大规模退积作用，以规模的水下河口坝为主，仅在X201井附近发育水下分流水道砂体。这一时期以寻找孤立的“透镜状”砂体为主。

6 结论

(1) 研究区主要目的层百口泉组划分为6个四级层序。从下至上分别为SSQ1、SSQ2、SSQ3、SSQ4、SSQ5和SSQ6，其中，SSQ1和SSQ2对应百一段下部和上部，SSQ3和SSQ4对应百二段下部和上部，SSQ5和SSQ6对应百三段下部和上部。

(2) 基于钻井资料分析认为，研究区发育扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲3类沉积亚相。其中，扇三角洲前缘水下分流河道、河口坝和席状砂微相是优质储层相带的主要类型。

(3) 地震沉积学研究揭示了百口泉组重要储层的发育规律。SSQ2、SSQ3和SSQ5是扇三角洲前缘水下分流河道砂体最为发育的时期，以勘探条带状砂体储层为主。SSQ4和SSQ6是扇三角洲前缘河口坝和席状砂最为发育的时期，以勘探孤立透镜状砂体储层为主。