大庆石油地质与开发杂志投稿格式参考范文：辽河盆地牛居地区沙河街组三段沉积特征及模式

　　0 引言

　　牛居地区位于辽河盆地东部凹陷北部，为典型的新生代伸展盆地，蕴含着丰富的油气资源 [1-2]。

　　该研究区沉积相横向变化快，垂向上扇体与砂体叠置，使得运用常规地震预测技术预测此类复杂沉积环境面临重大挑战，而地震沉积学方法在分析沉积相的横向和纵向变化方面显示出独特优势，此技术可以清晰地描绘沉积的平面分布特征，为识别和描绘细微沉积相展布提供创新技术手段 [3-4]。地震沉积学主要依据三维地震资料、岩心、地震属性和地层切片来确定储层形态、沉积结构及其沉积体系演化 [5]。此学科有效弥补传统地层学与沉积学在储层尺度研究方面的不足。目前，地震沉积学已成功应用于三角洲、深水沉积、滩坝、碳酸盐岩、滑塌浊积扇和重力流等多种沉积环境，为油气勘探开发提供了新思路和方法 [6]。

　　尽管已有研究聚焦于牛居地区沙河街组三角洲的沉积演化及沉积模式，但目前尚未形成统一的认识。梁旭 [7] 主要将沙河街组三段上层的沉积体系概括为缓坡扇三角洲、陡坡近岸水下扇等，但未对沙三中、下亚段进行详细解释。陈松等 [8-9] 的研究集中于牛居地区沙三上亚段的 4 个砂组沉积相预测与砂体划分，而对其他 2 段的理解还不够深入。早期阶段，研究区的地震资料品质和采集范围有限，导致这些资料的应用并不广泛。刘升肥 [10] 利用均方根切片将沙三段划分为辫状三角洲与扇三角洲沉积，但其单井分析并未深入沙三段上、中、下 3 个时期，龚思敏 [11] 等人判断出北部天然气来自于沙三中、下亚段，进而说明沙三段上、中、下 3 个亚段的重要程度。

　　前人已经对沙河街组三角洲的沉积体系进行了初步研究，但对沙三段的上、中、下 3 个亚段的详细沉积演化、沉积模式及其对油气勘探的实际应用仍然缺乏系统性研究。研究区的沉积演化、沉积模式的精细刻画对于油气勘探具有重要意义 [12]，尤其是在复杂的地质条件下，准确的沉积模式可以有效提高勘探效率，降低勘探风险。

　　因此，基于前人的研究成果，本文以地震沉积学理论为指导，使用地层切片等技术对沙河街组三段的沉积演化及沉积模式进行深入的分析。描述了其沉积特征及展布规律，建立了沉积模式，完善了沙河街组三段上、中、下 3 个亚段的三角洲沉积模式，为研究区沉积相研究和勘探部署提供了科学依据。

　　1 区域地质概况

　　辽河盆地是中新生代期间形成的一个复杂陆地断陷盆地，具有新生代大陆裂谷盆地的典型特征。整体为北东向延展的狭长凹陷，南至辽东港，北及头台子地区，该区域还经历过频繁的火山活动 [11-12]。研究区牛居地区位于辽河东部凹陷的北段 (图)，总面积约为 400km²。辽河盆地东部凹陷的北段主要受到西侧茨东断层和东侧佟二堡断层的控制，展现出独特的构造结构特征。在沙河街组沉积时期，该区域经历了一次快速沉降阶段，可容纳空间显著增加，主要沉积物为碎屑岩和火成岩。不同级次的地层层序控制了内部不同的沉积体系细分，层序格架有助于明确各细分层序内部有利储层发育类型及展布规律 [13-14]，本研究采用经典层序地层学分析方法 [15-18]，以实现更精细和系统化的沉积环境及地层变化分析。

　　在断陷盆地的层序地层构建初始阶段，确定特定地层段的关键地层层序界面至关重要，这通常通过地震资料、测井数据和岩心样本实现。这些界面包括不整合面、最大湖泛面、初次湖泛面等，明确划定层序的界限，在地震、测井、岩石类型和沉积相组合方面呈现出显著差异。这些特征的综合响应是识别层序界面的关键。沙河街组的沉积序列中，包含了 3 个区域性的层序边界界面 SB1、SB2 和 SB3 ，以及 3 个三级层序界面 (同为 SB1、SB2 和 SB3)，以及 3 个三级层序界面 (同为 SB1、SB2 和 SB3)，被划分为 2 个三级层序 SQ1 和 SQ2，分别对应沙三段和沙一、二段。在 SQ1 层序中，特别是在沙三上亚段期间，该时期充填作用加强，断裂活动较弱 [19-20]，研究区成为沉积中心，地层厚度较大，主要表现为高位域系域。在沙三中亚段期间，沉积中心迁移，地层厚度保持较大，层序构型主要是湖侵体系域。而在沙三下亚段期间，由于位于边界断层的活跃期，地层受断层影响显著，厚度中等，层序构型表现为低位域系域。

　　2 沉积相特征

　　岩石相及其沉积构造反映了相应的沉积过程和沉积环境 [12-15,21-23]。基于岩心和测井资料分析，对牛居地区沙河街组的沉积特性进行的综合研究结果表明，沙河街组的沉积相分为扇三角洲、辫状河三角洲和湖相。扇三角洲沉积同样细分为扇三角洲内前缘亚相和扇三角洲外前缘亚相，辫状河三角洲分为辫状河三角洲外前缘和辫状河三角洲内前缘 2 个亚相，而湖相则主要为浅湖亚相。

　　2.1 扇三角洲

　　扇三角洲在沙三段下亚段发育，岩性较粗、厚度较大且分选磨圆性差，具有重力流的沉积特征，有槽状交错层，块状层理 ，岩性可见细砂岩、黑色或灰绿色泥岩。测井曲线通常表现为低幅的齿形直线。粒度累计概率曲线显示出拱式和近一段式的特征。

　　2.1.1 扇三角洲内前缘

　　扇三角洲内前缘岩性变化丰富，包括含砾砂岩、不等粒砂岩、粉砂岩、砂岩和泥岩，粒度粗于外前缘。这些岩层中可见由重力流引起的构造特征，如冲刷面等。测井曲线显示中等自然电位幅度，漏斗形 - 箱形曲线的电位变化组合常见于此类岩石中。

　　2.1.2 扇三角洲外前缘

　　扇三角洲外前缘位于正常浪基面之间，远离物源区，牵引流作用较弱，而湖浪改造作用较强。这里整体粒度略细于内前缘，垂直剖面上顶部可见明显的细砂岩与砂岩互层，底部为粉砂质泥岩和泥质粉砂岩。

　　2.2 辫状河三角洲

　　在沙三中亚段沉积时期，湖平面逐渐扩大，至沙三上段达到最高点。此时，东西两侧的物源通过河流系统向水体推进，形成以牵引流为主导的辫状河三角洲。其显著特征包括平行层理和冲刷面构造，局部可见板状交错层理。沉积物主要由跳跃组分组成，次之是悬浮组分，而滚动组分少量存在。岩性较细且均匀，整体表现为正韵律，其岩性包括粉砂、粉砂质泥岩、细砂岩和深灰色泥岩。泥砂互层在沙三中亚段和沙三上亚段分布。

　　2.2.1 辫状河三角洲内前缘

　　辫状河三角洲内前缘的粒度较粗，主要为快速沉降和堆积期。整体岩性相比外前缘较粗此处可见粉砂岩和细砂岩，局部可见冲刷构造，沙三中亚段下部有粉砂岩和泥岩互层，部分夹有细砂岩，在沙三上亚段则有大量细砂岩、粉砂岩和泥岩互层。

　　2.2.2 辫状河三角洲外前缘

　　辫状河三角洲外前缘的沉积特征为粒度相对较细，反映水流扩散并远离河口时的细化过程。沙三中亚段主要有大量泥岩，其中夹杂有泥质粉砂岩和粉砂质泥岩，同时也出现成层的细砂岩。沙三上亚段底部常见粉砂岩和泥岩的互层，其中粉砂岩层显示荧光，指示外前缘储层同样具有良好油气潜力 [11]。

　　2.3 湖泊相

　　湖泊相的沉积主要分布在洼槽区，这些区域沉积地形较低，所以粒度通常较细。研究区的水体相对较浅，主要发育浅湖亚相。属于还原环境或弱还原环境，主要沉积大量的泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、泥岩互层及少量含砾不等粒砂岩。

　　3 地震沉积学应用

　　牛居地区的沙河街组三段勘探程度较低，主要归因于深层钻探点数量有限和地震资料精度不足。依赖单一钻井数据时，区域性沉积相的有效划分和精细描述变得困难。

　　为提高地震资料分辨率，常对数据进行子波零相位化处理，但在薄砂层多、储层连续性差的陆相沉积地区，效果有限。为解决这一问题，采用 90° 相位转换方法，将反射波主瓣调整至薄层中心，以恢复储层反射的均匀对称性。本文在牛居地区应用 90° 相位转换技术，模拟结果显示其在岩性体刻画方面具有更高的敏感性和精确性，优势包括子波旁瓣影响小、波峰与岩性体对应、更好区分砂体叠置现象及更高刻画精度。

　　3.1 分频解释与地层切片的制作

　　频谱分解技术通过将地震信号分解成不同频率的组成部分实现，有效利用高频成分对薄层的敏感性和低频成分对厚层的敏感性 [16-18]。该技术能够识别地震数据中的局部岩性特征，如河道砂体。

　　首先，需要将已知点的地震频率数据进行初步提取，分析其沉积相与岩石排列组合所对应的频率范围，然后使用 S 转变 (S-transfer)[18] 进行更深入的分析。这种方法特别适用于结构和岩性变化频繁的区域。现将研究区沙三段进行分频解释，选取反应频率较为明显的频率层段进行对比，分析结果表明，研究区辫状河三角洲扇体主要发育在 35 Hz 频率范围，其振幅主要反映粉砂岩和粉砂质泥岩;扇三角洲则主要发育在 30 Hz 频率范围，其振幅主要反映含砾砂岩和细砂岩。

　　牛居地区沙三段 3 个亚段的研究表明，地震属性分析技术在描绘储层和沉积相方面非常精确。基于 90° 相位的地震资料，均方根振幅 [8] 等地震属性能有效反映研究区沉积相的分布范围和边界。此技术的应用不仅提高沉积相解释的准确性，也增强对沉积环境和演变的理解。

　　考虑到沙河街组地层在南北向具有连续分布且垂直厚度较大，并且其良好的连续性和地震轴的平行性，本文选用振幅强、连续性好的沙河街组层序界面作为参考层。在三级层序分析中，采用 1 ms 的时间间隔并结合均方根振幅，制作了 120 张地层切片。本文选取最具代表性的 6 张地层切片来说明沙河街组三段上、中、下 3 个亚段位于不同体系域的沉积相分布。

　　3.2 典型地层切片及沉积相分析

　　沙三下亚段时期：分别展示了分频切片和均方根切片的结果，这些切片显示东部红色区域较为明显，尤其是均方根切片中东部地区有明显的高值区域，岩心观察表明，该区域主要发育细砂岩，夹杂有深灰色和灰绿色泥岩，底部有砂砾岩出现，分选性较差，考虑到东高西低的地质背景，推断沙三段早期为初始沉降期，物源主要来自东侧山坡，这一时期湖盆面积最小，主要发育扇三角洲前缘。

　　沙三中亚段时期：展示出这一时期沉积从东部物源区向中部逐渐扩展，西部也出现物源输入，均方根切片显示大量红色至黄色高能量区域，频率切片显示中部地区的能量逐渐增强，而东部地区反应相对较弱，这期间湖盆面积逐渐扩大。岩心分析表明主要发育具有较强分选性的细砂岩和砂岩，因此，该时期主要发育辫状河三角洲前缘。

　　沙三上亚段时期：在这一时期西部的能量增高，东北部能量保持，整体上呈现出从两侧向中心的持续输出模式，均方根切片揭示西北方向振幅较高，形成高能量区，表明显著的双物源输入，在沙三上亚段时期，断裂活动强度降低，沉积物充填作用变得显著，岩心显示大量的粉砂岩与泥岩互层，以及细砂岩与泥岩互层，在东西两侧主要发育前缘相带，沙三上亚段时期砂岩储层广泛发育，两侧物源扇体的前缘在沙三段中亚段至下亚段期尚未发生叠置，但到沙三上亚段时期，发生叠置，形成满凹富砂的状态。

　　4 沉积演化及沉积模式

　　4.1 重矿物

　　研究区内沙河街组三段的重矿物组成有锆石、电气石、金红石、石榴子石、钛磁铁矿、白钛石、十字石、绿泥石等。东侧物源可见十字石，西侧物源不可见，进而可推断出东西为 2 套不同物源，其整体 ZTR 指数 (该指数用来评价砂岩重矿物组合的矿物成熟度) 显示出从东西两侧向中心增大的趋势，整体为东西低、中心高，从而可以判断出沉积物的物源方向与物源区位置。

　　4.2 沉积演化及沉积模式

　　在沙河街组 SQ1 沉积时期，物源供给来自东西两侧。低位体系域时，以东侧物源为主，主要发育扇三角洲和湖相，此时湖相面积最小。湖侵体系域期间，东西两侧均提供物源，形成扇三角洲，湖盆面积逐步增大。进入高位体系域时，湖相面积达到最大，东西两侧的辫状河三角洲持续发育。结合物源供给和湖平面变化，为辽河盆地北部牛居地区沙河街组三段建立沉积模式。

　　(1) 扇三角洲 - 湖泊沉积模式。早期物源供给主要单一，源自东侧。低位体系域时期，研究区主要发育含砾砂岩和泥岩的大套互层，其岩性以含砾砂岩、细砂岩和泥岩为主，分选性较差。研究区主要形成扇三角洲的内前缘和外前缘，东侧作为主要的物源供给区，此时湖盆面积达到最小。

　　(2) 辫状河三角洲 - 湖泊模式。湖平面上升期间，湖侵时期主要发育大量泥岩和泥岩砂岩互层。这一时期以粉砂岩作为主要岩性，泥岩在东部凹陷北部成为主要的生油岩。东侧持续作为主要物源供给地，东西两侧均发育辫状河三角洲。靠近物源的部分粒度较细，形成辫状河三角洲内前缘，外侧粒度较粗，构成辫状河三角洲外前缘。整体上呈现从两侧向中心的发育模式，湖面的面积相对扩大，而砂体面积相对缩小。

　　在高位体系域时期，主要发育细砂岩和粉砂岩，出现大量粉砂岩和泥岩的互层段。此时湖泊面积达到最大，断裂活动减弱，沉积物充填作用加强，水体变浅。东西两侧的辫状河三角洲相互连接，主要发育粉砂岩和砂岩，同时包含大量泥岩。物源主要源自头台子西侧，并沿洼陷轴部向南延伸至妈妈街断层附近。在这一时期，物源主要集中在西侧，东西两侧物源扇体的前缘相互叠置，形成一个满凹富砂的状态。

　　5 结论

　　(1) 通过测井资料和岩心观察识别出 3种沉积相及 5 种亚相，沙河街组的沉积相分为辫状河三角洲、扇三角洲和湖相，分别具有独特的沉积特征。辫状河三角洲分为辫状河三角洲外前缘和辫状河三角洲内前缘 2 个亚相，扇三角洲沉积同样细分为扇三角洲内前缘和扇三角洲外前缘亚相，而湖相则主要为浅湖亚相。

　　(2) 基于地震沉积学的综合应用，识别辫状河三角洲扇体发育在 35Hz 频率范围，粉砂岩和粉砂质泥岩为主要岩性;扇三角洲主要发育在 30Hz 频率范围，以含砾砂岩和细砂岩为主。并由均方根振幅切片技术成功精细刻画其相边界，通过地层切片技术，能够识别出明显的振幅变化从而说明不同三角洲体系的变化，从而完善了对于沙河街组三段的整体认识。

　　(3) 研究区沙河街组三段主要发育扇三角洲 - 湖泊沉积模式和辫状河三角洲 - 湖泊模式，在早期 (LST) 阶段，研究区沙河街组三段沉积模式主要是扇三角洲 - 湖泊沉积模式。随着湖平面的上升，中期 (TST) 阶段发育辫状河三角洲 - 湖泊模式。晚期 (HST) 阶段，两侧物源持续输入，东西辫状河三角洲交汇形成满凹富砂状态，可形成良好油气储层。

黄博陶;张云峰;于训涛;陈怀毅,东北石油大学地球科学学院;中海石油 (中国) 有限公司天津分公司渤海石油研究院,202504