0 前言
近年来，融合层序地层学与沉积学方法对碳酸盐台内滩的研究，在国内外典型盆地取得了显著进展。在国际上，Al-Mansoori等[12]利用层序格架对岩相进行分析，强调了层序界面对储层品质的影响；Zeller等[13]讨论了缓坡相带中碳酸盐岩-碎屑岩体系的沉积过程，展示了海平面升降对沉积相带的影响；Zhang等[14]融合野外露头、测井及地震数据，揭示了伊拉克中白垩统Mishrif组沉积环境和油气储集潜力。在国内，刘文等[15]在塔河油田碳酸盐岩的研究中，发现台内滩沉积易发生于海侵和高位体系域；胡晓兰等[16]对塔里木盆地柯坪地区石灰窑剖面和大湾沟剖面进行对比研究，认为海平面升降是台内滩地层发育的主控因素；刘宏等[17]对磨溪气田嘉陵江组进行研究，指出稳定沉积陆表海台地背景下的高频层序控制了岩相发育序列及同生岩溶作用，进而控制了不同成因类型的储层发育；黄梓桑等[18]对川北下寒武统龙王庙组进行分析，认为台内滩主要发育在沉积旋回的中、上部，一般单个滩体厚度较薄。
本文以中亚阿姆河右岸区块中上侏罗统卡洛夫阶—牛津阶碳酸盐岩层系为研究目标，联合三维地震解释、钻测井结果、岩心及分析化验数据，基于米兰科维奇驱动的高频层序划分原则，利用INPEFA和小波变化结合的方法建立高频层序地层格架，并在格架内开展地震沉积相平面预测和纵向演化研究。研究结果深化了对缓坡-局限台地环境下台内滩演化过程的理解，为研究区后续精细化勘探和井网部署优化提供了理论支撑。
1 地质概况
阿姆河盆地位于南天山构造域与帕米尔冲断系交会带，为新元古代—早古生代结晶基底上叠合的中—新生代沉积盆地。根据基底起伏和盖层形态，可划分为科佩特山前坳陷、中央卡拉库姆隆起和阿姆河台向斜等一级构造单元，并可进一步划分为布哈拉阶地、查尔朱阶地和别什肯特坳陷等19个二级构造单元（图1），阿姆河右岸项目位于查尔朱阶地和别什肯特坳陷之上[19]。阿姆河盆地主要经历了3个阶段的构造演化过程：晚古生代裂陷期、中生代被动陆缘沉降期和新生代前陆改造期[21]。右岸形态整体平行于改造期挤压应力，不同区块经受的改造作用有较大差异。不同于东部基萨尔山前冲断带遭受剧烈挤压抬升，右岸西部对应力响应主要表现为查尔朱走滑断裂带的右旋活化。上覆地层褶皱形成复式背斜，同时隐伏古隆起之上发育的台内滩与膏盐岩封盖构成优质储盖组合[7,22]。
前人对阿姆河盆地沉积过程的研究认为，阿姆河盆地受基底断层及下伏地层古地貌影响，整体呈西高东低的地貌特征[23]。随着卡洛夫早期的快速海平面上升开始了海相碳酸盐沉积，盆地进入填平阶段，地层自西向东呈逐渐加厚的趋势。由于坡度较缓，沉积速率差别不大，整体厚度相近，从而形成了西高东低的碳酸盐缓坡台地发育模式。早牛津期受全球大规模海侵作用影响，进入沉积演化的新阶段。随着海平面升降及构造环境的变化，不同地区沉积速率出现差异，碳酸盐台地逐渐演化成镶边台地模式，地层沉积厚度整体也呈西厚东薄的趋势[24-25]。研究区位于阿姆河右岸西部（图1）查尔朱阶地之上，卡洛夫期礁滩体多发育在层序界面附近。牛津期海平面升高，研究区内滩体多发育在卡洛夫期继承性隆起上，受层序界面和古地貌的共同作用[20]。
2 层序界面划分方法
研究区钻井共14口，测井资料丰富，岩心及地球化学分析资料较少。本次研究主要依据测井数据，并结合岩心等资料开展层序分析。研究区整体为碳酸盐沉积，自然伽马(GR)曲线表现出规律性的变化，可较好地反映不同岩性的差异[26-27]。GR测井通常对泥质含量与总有机碳含量响应较为敏感，由于研究层段不存在烃源岩，因此GR测井数值变化主要与泥质含量有关，且呈正相关关系。在海平面变化特征分析中，高GR值代表海侵期，岩性一般为灰泥岩及泥灰岩；较低的GR值多指示海退高位期沉积的产物，特别是箱状特征，一般为垂向加积的高能滩相[28]。研究区卡洛夫阶—牛津阶碳酸盐岩储层岩相以石灰岩和泥晶灰岩为主，仅顶部发育少量石膏和白云岩，因此通过对GR曲线进行INPEFA变换，可较好的突出各层序边界。
INPEFA（Integrated Prediction Error Filter Analysis）方法通过对GR曲线进行特定的积分处理来显示原始测井曲线中隐藏的趋势和模式。INPEFA曲线一般呈现为明显的旋回形态，通常反映了多个或多级旋回叠加特征，与沉积地层的旋回性相对应[29-30]。INPEFA曲线中的正趋势代表气候逐渐湿润的海进过程，负趋势代表气候逐渐干旱的海退过程，而转折点则指示一个层序界面或层序内的特征界面（海侵面或洪泛面），不同级别的拐点指示不同级别的等时界面[31-32]。依据INPEFA曲线大的变化规律可进行三级层序的划分，高频层序则利用小波变换法和INPEFA曲线反映的微小变化规律进行划分。通过小波变换，可以将周期独立的沉积旋回单独显示，进而分析不同尺度的旋回[7,33]。利用Morlet、Daubechies和Dmey小波对曲线进行分解和重构，认为Dmey小波在分解层数为10时能够更好地反映研究区不同层序级别的沉积旋回。
3 层序划分与层序特征
3.1 单井层序划分
利用INPEFA和小波变换方法对研究区14口井进行高频层序划分。以J1井为例（图2），该井位于研究区东部，地层发育齐全，其中，中上侏罗统卡洛夫阶—牛津阶整体厚达327 m，岩性主要为石灰岩夹薄层泥质灰岩，顶部发育较厚的膏岩（图1b）。层序界面主要为岩性转换面，一般表现为生屑、砂屑等颗粒灰岩变为泥质灰岩，粉晶灰岩变为泥晶灰岩等变化；测井曲线GR由低值变为高值，泥质含量曲线突然增大，INPEFA呈尖峰状。INPEFA曲线旋回特征明显，依据INPEFA曲线、d9和d10一维小波离散曲线，可识别出6个三级层序界面和16个四级层序界面，划分为5个三级层序和15个四级层序（图2）。卡洛夫阶—牛津阶碳酸盐岩沉积的时限约10 Ma，三级层序数量符合三级海平面变化周期（2~5 Ma），四级层序数量与米兰科维奇旋回的偏心率长周期（0.4 Ma）相近。
层序SQ1与卡洛夫阶下部XVI组—XVa2组对应，其底界为中上侏罗统碳酸盐岩与中下侏罗统碎屑岩的分界面，界面处岩性发生显著变化（图1b）。界面之下以碎屑岩沉积为主，泥质含量较高，界面之上则为碳酸盐沉积，反映了缓坡沉积环境。层序SQ1中下部主要为泥质灰岩、泥晶灰岩夹疑似颗粒岩，GR值较高，反映整体沉积水体较深，为内缓坡外带沉积；上部主要发育较为纯净的石灰岩，泥质含量较低，GR曲线呈低值箱状特征，是典型的滩相垂向加积响应。在INPEFA曲线中，SQ1下部整体偏右，且垂向变化较小，表明该时期沉积水体较深且较为稳定；上部曲线逐渐向左偏移，呈明显的钟形特征，表明水体逐渐变浅。
层序SQ2与卡洛夫阶Z组—XVa1组相对应，底界为Z组与XVa2组的分界，界面之下为低GR值的纯石灰岩、颗粒灰岩，界面之上为GR值略高的泥晶灰岩，表明水体再次变深的海侵状态。SQ2层序的下部为GR值略高的泥晶灰岩，且厚度较小；中部的以GR低值为主，岩性主要为纯石灰岩、颗粒灰岩，为多期浅滩沉积，且具有进积特征，INPEFA曲线同样表明该层段为持续海退沉积；上部由泥晶灰岩逐渐演变为纯灰岩，GR曲线呈略高值变为箱状低值，指示再次海侵转为海退的过程。
层序SQ3岩性为灰黑色泥质灰岩夹泥晶灰岩，GR曲线呈多旋回的高值，泥质含量较高，与牛津阶XVhp组相对应。INPEFA曲线表现为整体偏右呈齿状特征，表明该层序水体较深，为潟湖向泥灰坪的演化过程。
层序SQ4底部主要为高GR值的泥质灰岩、泥晶灰岩，表明该层序中短暂的海侵过程。GR曲线向上逐渐变低，呈箱状特征，标志着该层序为海退期滩相沉积段。自下而上滩相沉积纵向上厚度增大、横向上展布规模增大，水体逐渐变浅，与INPEFA曲线逐渐左偏的特征一致。
层序SQ5对应牛津阶XVp组—XVac组。下部岩性主要为深灰色泥晶灰岩，为早期海侵沉积的产物；中部GR为尖峰状高值特征，岩性为泥质灰岩，是该层序最大海泛沉积，为泥灰质潟湖相；上部白云质灰岩逐渐变为白云岩、膏盐岩等岩性，GR为低值特征，略有波动。INPEFA曲线主要表现为左偏极低值，表明该层序的水体最浅，同时顶部中厚层膏岩发育，为蒸发台地膏坪沉积，也表明了水体达到极浅的状态。
3.2 层序地质特征
SQ1层序特征 SQ1主要发育在研究区北部及东部，西南部不发育。从研究区SQ1厚度来看，西部Y1井厚度较小，向北、向东均逐渐变大，表明在SQ1沉积前，西南部地形较高，海侵方向为北东向。从INPEFA曲线来看，东部钻井的INPEFA曲线值在SQ1段整体较高，且纵向变化较小，表明研究区东部处于较深的水体；而研究区西部钻井SQ1段上部INPEFA曲线具有左偏低值特征，表明在SQ1晚期，西部水体明显变浅。另外东部3口井中，J2井SQ1厚度较其他两口井小，且INPEFA曲线右偏规模较小一些。通过地震剖面分析认为J2井存在古构造高点，表明SQ1沉积前，研究区地貌不平，发育多个古高点。在古高点水体较浅，沉积厚度较小；古高点之间，水体较深，地层厚度较大（图3）。
SQ2层序特征 该层序全区可对比且厚度稳定，表明该层序沉积期研究区已经填平补齐，只是在J1井处略有增厚。GR曲线表现为箱状低值的特征，INPEFA曲线为极左偏，分析认为J1井SQ2增厚是由于高能滩相加积所致。
SQ3层序特征 该层序继承了SQ2的沉积地貌，整体较为平缓。岩性主要以泥质灰岩为主，GR值较高，是全区的一个海侵层段。INPEFA曲线的值主要表现为向右逐渐增大的特征，说明水体逐渐加深。J1井右偏幅度比其他井小，分析认为受SQ2滩体加积影响，J1井处地貌较高，因此海侵时该井处水体偏浅。
SQ4层序特征 全区厚度均匀，整体为低GR值特征，但仍具有些许细微差异：西部Y1井—D1井GR曲线齿状特征较东部更为明显，表明西部水体更浅、能量更高；东部的J1井向B1井，GR曲线呈现齿状特征增加和INPEFA曲线左偏幅度减弱的特征，表明自J1井向B1井，水体能量减弱。分析认为SQ2层序在J1井形成的加积滩体，可能在SQ4的沉积期形成了一定的障壁作用。J1井位于障壁之上则滩体发育较好；而B1井位于障壁之后，水体加深，能量减弱，滩体规模也随之变小。总体而言，研究区SQ4从南向北、从西向东水体加深，J1井一带存在滩相发育带，对西部滩体的沉积具有一定的影响。
SQ5层序特征 SQ5继承了SQ4的沉积格局，全区整体变化不大，且仍然存在微古地貌的差别。即自J1井向B1井，水体加深，GR曲线齿状增加，泥质含量增加，滩体规模减小；自Y1井—D1井方向，水体加深，泥质含量增加。
总体而言，研究区SQ1变化最大，反映了沉积前研究区的地貌特征。SQ2研究区已填齐补平，从SQ3至SQ5，整体沉积较为稳定，变化不大，只有由于滩相加积增厚形成的微古地貌差别，在J1井处最为明显。
3.3 层序地震特征
近东西向的剖面显示SQ1自南东向北西逐渐超覆，地层厚度具有西薄东厚的特征（图5）。SQ2较为稳定，整体为波谷显示，但在J2井附近相变为“两谷夹一峰”的特征。SQ3整体为半个波谷特征，但在J1井以东的地区，SQ3内部具有一系列的自东向西的超覆特征，反映SQ3在该地区厚度增大。SQ4整体为“两谷夹一峰”的特征，中部波峰具有时强时弱的特征，表明该层序可能具有滩、坪间互的沉积特征；该层在J1井以东的地区，SQ4具有一定的丘状反射特征，推测为礁滩体。SQ5整体表现为“两谷夹一峰”的近平行反射特征，表明该层序沉积古地貌较为平缓，中部波峰自西向东呈现强—弱—强的变化，反映了该层序平面沉积变化较快。
4 沉积相类型及特征
4.1 沉积相类型
为明确研究区沉积环境，利用研究区5口井的薄片资料，根据颗粒含量、基质类型及矿物组分相对含量，将岩性划分为6类（图6）：颗粒灰岩（颗粒含量≥50%，亮晶胶结）；含颗粒泥晶灰岩（颗粒含量10%~50%，灰泥基质）；泥晶灰岩（颗粒含量≤10%）；含云质泥晶灰岩（白云石含量10%~50%）；泥晶膏质灰岩（硬石膏含量10%~50%，灰泥基质）；膏岩（硬石膏含量>50%）。其中颗粒包括生屑、砂屑、藻砂屑、鲕粒等类型，为典型浅滩及鲕滩沉积相；泥晶灰岩反映能量较低的沉积环境，为潮坪环境中的灰坪沉积；白云岩及白云质灰岩表明水体较浅，蒸发作用较强，为蒸发台地云坪沉积；而膏质及膏岩则表明水体较为局限，蒸发作用强，为典型的蒸发台地中的含膏坪及膏坪沉积。
结合区域沉积背景及岩性特征分析，认为研究区卡洛夫阶主要以内缓坡沉积为主，包括内缓坡外带及内带，其中外带可细分为静水灰泥、生屑滩、滩间，内带可细分为砂屑滩、灰坪、泥灰坪、含膏灰坪。牛津阶主要为局限台地-蒸发台地，其中局限台地包括潟湖、浅滩、潮坪，而蒸发潮间包括蒸发潟湖及蒸发潮坪。
结合单井沉积相识别及测井曲线分析编制重点沉积亚相识别图版（表1）。低能相带的小波变换图谱颜色呈亮黄色，且INPEFA曲线锯齿状明显，如云膏坪亚相、潟湖亚相。滩相GR值呈箱状低值，INPEFA曲线值较低且形态稳定，小波变换图谱颜色呈暗红黄色。内缓坡静水泥的INPEFA曲线表现高值和强烈齿状变化，小波变换图谱颜色呈亮黄色，表明薄层发育较多。
表1 阿姆河右岸西部卡洛夫阶—牛津阶碳酸盐岩沉积相识别图版Table 1 Identification chart of Callovian-Oxfordian carbonate sedimentary facies in the western right bank of the Amu Darya River |
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4.2 沉积相特征及对比
以J1井为例，可将卡洛夫阶—牛津阶划分为2个水体变浅的旋回（图2）。卡洛夫阶为内缓坡沉积，发育生屑滩、砂屑滩；牛津阶中下部以局限台地为主，发育薄层潮坪浅滩，岩性主要为亮晶砂屑白云岩；上部主要为蒸发台地沉积，岩性为白云岩、含膏灰岩及膏岩，顶部膏岩厚度较大。J2井具有相似的沉积变化特征，卡洛夫阶滩体规模变小，牛津阶上部发育浅滩及含膏灰坪，岩性包括膏质灰岩、膏岩等类型。B1井与J1井、J2井类似，只是牛津阶顶部膏质减少，表明其沉积地貌较低。D1井卡洛夫阶仍然为内缓坡沉积，水体较东部浅，卡洛夫阶顶部发育膏质白云岩，牛津阶发育多层浅滩。Y1井沉积期古地貌位置较高，卡洛夫阶主要为内缓坡内带沉积，发育浅滩；牛津阶沉积环境与D1井相当，顶部膏坪发育，表明水体更浅一些。
研究区卡洛夫阶—牛津阶为缓坡到台地沉积，有利沉积相主要发育在缓坡沉积晚期的内带及局限台地，牛津阶顶部蒸发台地也有储层发育（图7）。卡洛夫阶沉积时期水体较深，滩体发育程度受控于古地貌，横向连续性较差；至牛津阶水体变浅，对前期的沉积具有填平补齐作用，古地貌差异作用减弱，滩体横向连续性逐渐变好，滩体发育程度受到微古地貌和高频海进海退旋回的共同控制。
卡洛夫阶中下部（SQ1）在研究区为内缓坡外带沉积，自西向东水体加深，其中Y1井古构造位置较高，未沉积该套地层。该层下段主要为泥质含量较高的静水灰泥沉积，中上段水体变浅开始发育滩间及生屑滩相沉积。海平面的多期变化以及古地貌高点控制了SQ1层序中滩体的发育和展布。卡洛夫阶上部（SQ2）主要为内缓坡内带沉积，层序中下部发育多套厚层滩体，由于古地貌的继承性，SQ1层序中滩体发育的位置在SQ2时期滩体也相对较厚；层序中上部，西部水体过浅发育潮上带泥灰坪沉积，而东部水体适宜，浅滩相更为发育。
牛津阶下部XVhp组（SQ3）沉积时整体为海侵期，主要发育局限台地潟湖沉积，自下而上发育两套泥质灰岩段，研究区东部J1井微古地貌较高，泥质含量相对较低。牛津阶中部XVm组（SQ4），主要发育局限台地潮坪与浅滩沉积，底部发育薄层的海侵泥质灰岩；中上部主要为海退期形成的多套坪-滩组合，滩体呈层状分布。牛津阶上部XVp组—XVac组（SQ5）受控于微古地貌和四级层序，继承了中部沉积格局，主要为局限台地—蒸发台地沉积。XVac组中部为局限台地—蒸发台地转换面，在转换面之下发育厚层滩体，是研究区主要产层段。
5 台内滩演化特征
图8 阿姆河右岸西部牛津阶XVac组小层及沉积相划分（B1井）Fig. 8 The division of sub-layers and sedimentary facies of the Oxfordian XVac Formation in the western right bank of the Amu Darya River （Well B1） |
图9 阿姆河右岸西部牛津阶XVp组小层及沉积相划分（B1井）Fig. 9 The division of sub-layers and sedimentary facies of the Oxfordian XVp Formation in the western right bank of the Amu Darya River （Well B1） |
研究区各层沉积相平面展布预测结果显示，从卡洛夫阶到牛津阶水体逐渐变浅，纵向上滩体规模呈逐渐增加的趋势（图11）。其中卡洛夫阶整体为水体较深的缓坡沉积，滩体发育主要受古地貌差异影响，海侵及波浪改造作用较弱，导致早期滩体零星发育。而晚期（XVa1组沉积期）在北西—南东向走滑断裂带（早期为正断裂，后期活化为走滑断裂）形成的局部高地控制下，滩体主要在北东向断层上盘发育（图11e）。牛津阶沉积期，研究区地形整体较为平缓，水体较浅，受研究区外部东南侧台地边缘堤礁带发育影响，研究区呈局限台地沉积环境并促进席状-片状滩体形成。同时在米兰科维奇偏心率长周期旋回驱动影响下，牛津阶发育多期高频滩体（如XVm组的XVm1、XVm3，XVac组的XVac6、XVac4、XVac2层）。其中XVac5—XVac6层滩体厚度大、连续性强，全区基本连片分布（图11a），仅局部为滩间灰坪沉积。平面上，研究区仅晚卡洛夫期的滩体分布受沉积成因的古地貌差异控制。至牛津阶中晚期，古地形差异已逐渐减小，滩相的发育主要受高频次的海侵海退旋回控制。
6 结论
（1）阿姆河右岸西部卡洛夫阶—牛津阶可划分为5个三级层序和15个四级层序。其中牛津阶发育3个三级层序和9个四级层序，全区较为稳定，可对比性好；卡洛夫阶发育2个三级层序和6个四级层序，受古地形影响，厚度变化较大，局部地区存在超覆沉积。
（2）研究区卡洛夫阶—牛津阶早期为碳酸盐缓坡沉积，晚期为碳酸盐台地沉积，其中局限台地浅滩相为有利相带。卡洛夫阶自西向东水体变深，中下部为内缓坡外带，上部为内缓坡内带；牛津阶整体较为平缓，以局限台地—蒸发台地沉积为主，多套薄层浅滩发育。
（3）研究区卡洛夫阶—牛津阶整体具有向上水体逐渐变浅，滩体发育程度增加，晚期滩体连片分布的特征。SQ1—SQ2沉积主要受正断裂影响下的古地貌分异作用控制，滩体展布差异化较为明显；SQ3—SQ5沉积时期古地貌特征较为平缓，滩体发育程度最高，主要受高频海侵海退旋回控制。
（4）牛津阶XVac组、XVp组和XVm组是滩体发育的高峰时期，最具有储层潜力。其中XVac组和XVm组滩体具有最大的储层厚度和横向连续性，XVp组非均质性较强，同时层内和层间隔夹层发育，建议通过双水平段台阶井方式对上下层系进行最大限度开采。
