河流相砂體識別預測及古氣候響應：以渤中坳陷石南地區(qū)明下段為例

李東偉 龔承林，2 王 軍 李一超 李 虹 戈道瑤

1 中國石油大學(北京)地球科學學院，北京 102249 2 油氣資源與探測國家重點實驗室(中國石油大學(北京))，北京 102249 3 中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459

1 概述

河流相砂巖儲集層是國外沉積盆地(如馬來西亞半島東側(cè)近海的馬來盆地等)和國內(nèi)陸相沉積盆地(如渤海灣盆地、松遼盆地和鄂爾多斯盆地等)重要的油氣儲集層類型(Miall，2002；于興河等，2008；Ahamd and Rowell，2012；Zhuetal.， 2014；Raefetal.， 2016；岳大力等，2018；Lietal.， 2019；吳勝和等，2021)。據(jù)統(tǒng)計，中國已探明和投入開發(fā)的油氣儲量中的接近一半(48%)賦存于河流相砂巖儲集層中(徐安娜等，1998)。

河流相儲集層往往具有砂體形態(tài)多樣、規(guī)模大小不一、內(nèi)部結構錯綜復雜的特點，從而導致準確識別和預測河流相砂體一直是河流相儲集層研究的一個重要內(nèi)容(Raefetal.， 2016；岳大力等，2018；牛博等，2019)。在陸上相對密集井網(wǎng)條件下，國內(nèi)外學者已開展了河流相儲集層預測與刻畫相關研究(如曲流河點壩識別與三維儲集層建模)，并取得了豐碩的研究成果(于興河等，2008；吳勝和等，2008，2021；岳大力等，2018；牛博等，2019)。在海上相對稀疏井網(wǎng)條件下，前人利用井間信息對河流相砂體進行了識別和預測(Hart，2008；Ahmad and Rowell，2012；Chopra and Marfurt，2012；黎祺和胡明毅，2014；Zengetal.， 2016；Lietal.， 2019)。但是正如岳大力等(2018)所指出的那樣，目前稀疏井網(wǎng)條件下，基于“井震結合”的河流相砂體識別、預測仍處于探索和發(fā)展階段。

圖 1 渤海灣盆地渤中坳陷石臼坨凸起構造位置Fig.1 Tectonic location of Shijiutuo uplift，Bozhong Depression，Bohai Bay Basin

河流相砂體發(fā)育演化主控因素也一直備受關注(Shanley and McCabe，1994；Olsenetal.， 1995；Reynolds，1999；Catuneanu，2006；吳因業(yè)等，2010；談明軒等，2020)?；诳扇菘臻g變化的二分層序模式為河流相砂體發(fā)育演化主控因素分析提供了重要理論依據(jù)，研究認為低可容空間體系域河流相砂體具有高連片疊置樣式； 而高可容空間體系域河流相砂體具有低連片疊置樣式(談明軒等，2020；陳彬滔等，2021)。在湖盆萎縮期，構造活動相對較弱、物源供給相對穩(wěn)定、湖盆相對寬淺，氣候是影響基準面升降和可容空間變化的主要因素(賴維成等，2009；Gongetal.， 2019)。由此可見，在構造活動相對較弱的湖盆萎縮期(如本研究目的層——渤中凹陷明下段沉積時期)，古氣候變化是河流相砂體發(fā)育演化的主控因素。氣候變化影響了湖盆中沉積顆粒由源到匯的搬運分散過程： 在湖平面上升的濕潤氣候期，河流作用能力強、沉積物供給充沛，更多沉積顆粒被搬運到湖盆深水區(qū)形成湖底扇； 而在湖平面下降的干旱氣候期，河流作用能力弱、沉積物供給匱乏，僅有少量的粗碎屑顆粒被搬運到湖盆深水區(qū)(Gongetal.， 2019；Liuetal.， 2019；Chenetal.， 2021)。然而，河流相砂體發(fā)育演化與古氣候的成因關聯(lián)仍有待進一步深入研究(Gongetal.， 2019；李相博等，2021)。

渤海灣盆地渤中坳陷石臼坨凸起南部(簡稱“石南”)明化鎮(zhèn)組下段砂體單層厚度小(單層厚約5～15 m)，縱向上巖性表現(xiàn)為厚層泥巖夾薄層砂巖的“泥包砂”，適合利用地震沉積學方法進行河流相砂體識別與預測(Zeng and Hentz，2004；曾洪流等，2012；Zengetal.， 2016；Zeng，2018；朱筱敏等，2019)?；谑售缤蛊鸬卣?、巖心、測井、古生物等研究基礎，結合新處理高頻地震資料，依托地震沉積學的研究手段對石南地區(qū)明化鎮(zhèn)組下段河流相砂體的發(fā)育特征進行刻畫，綜合鉆井巖性信息與前人古生物背景資料分析明下段河流相砂體發(fā)育演化對古氣候的響應。

圖 2 渤海灣盆地地層充填、古氣候、古水深變化和 構造演化綜合柱狀圖(修改自薛永安等，2020)Fig.2 Integrated histogram of stratigraphic filling，paleocli￣mate, paleo-water-depth changes and tectonic evolution of Bohai Bay Basin(modified from Xue et al.， 2020).

2 研究區(qū)概況

石南地區(qū)位于中國渤海灣盆地渤中坳陷渤中凹陷北部、石臼坨凸起南部(圖 1)，經(jīng)歷了古近系裂陷期和新近系拗陷期2大主要的構造演化階段(圖 2)。其中裂陷和拗陷亦為階段性活動，古近系裂陷活動包括裂陷Ⅰ幕(孔店組—沙四段)、裂陷Ⅱ幕(沙三段)、裂后熱沉降拗陷(沙二段、沙一段)、裂陷Ⅳ幕(東營組)；新近系拗陷活動包括裂后熱沉降拗陷期(館陶組—明下段)和構造再活動期(明上段至今)(孫志強，2011)。多期的裂陷活動疊加與走滑作用一起形成了石臼坨地區(qū)NNE、EW等多方向的斷層。鉆井揭示，研究區(qū)內(nèi)地層發(fā)育較為齊全，其中沙三段遭受強烈剝蝕。巖性主要包括孔店組的洪積扇砂礫巖，沙河街組的扇三角洲砂巖、碳酸鹽巖，東營組的河流三角洲砂巖和館陶組—明化鎮(zhèn)組的河流—三角洲砂巖(何仕斌等，2001；孫志強，2011；王德英等，2012；李虹等，2020)。

中新統(tǒng)明下段沉積時期，石臼坨凸起已被覆蓋，穩(wěn)定的裂后熱沉降及較為平坦的地貌背景為河流相砂體的廣泛發(fā)育提供了有利條件。研究區(qū)內(nèi)明下段平均厚度800～900 m，巖性主要為河流相環(huán)境下的灰綠色、灰色、紫褐色泥巖夾中—薄層粉砂、細砂巖(李偉等，2017；徐振華等，2019)，整體地層起伏較小，埋深在1000～2200 m(圖 2，圖 3，圖 5)。前人研究表明，渤海灣地區(qū)明下段古氣候在沉積初期繼承館陶組干涼氣候背景，之后有所回暖，為偏暖濕的氣候條件，并在明下段沉積中期以后整體開始演變?yōu)楦珊档墓艢夂驐l件(賴維成，2011；張新濤等，2014；孫容艷等，2015；談明軒等，2019)。

3 研究資料與方法

3.1 井震結合，建立等時層序地層格架

圖 4 渤海灣盆地渤中坳陷石南地區(qū)利用原始地震(零相位)剖面(A)獲取的區(qū)域井-震結合層序 劃分對比剖面(B)(剖面的平面位置見圖 1)Fig.4 Regional well-seismic tie transect (A) and its interpretation(B) showing sequence stratigraphic development of the Lower Member of Minghuazhen Formation in southern Shijiutuo uplift，Bozhong Depression，Bohai Bay Basin (seeFig.1 for regional map-view location)

SQ1層序為明下段的第1個三級層序，由于館陶組—明化鎮(zhèn)組沉積時期，渤中凹陷構造活動以坳陷沉降為主(孫志強，2011)，因此其底界面SB1在地震上并沒有大規(guī)模不整合特征； 而在錄井巖性上該界面則可明顯區(qū)分館陶組厚層砂礫巖體和明下段厚層泥巖夾薄層砂巖的巖性組合。同時在測井響應上，SQ1層序GR曲線泥巖基線值最高，高于SQ2層序與SQ3層序內(nèi)的GR基線(圖 3；Q34-6-A、Q35-4-B井)。SQ1的頂界面SB2是巖性突變面： SQ1層序的大套泥巖轉(zhuǎn)變?yōu)镾Q2層序內(nèi)的砂泥互層(圖 3；Q34-6-A、Q35-4-B井)。SQ1層序內(nèi)部的體系域界面MFS1上下也有著較為明顯的巖性組合變化，上部高可容空間體系域以泥巖為主，砂地比0.1～0.2，下部低可容空間體系域底部發(fā)育有厚度較大的細砂巖，自然伽馬曲線上表現(xiàn)為突變接觸，體系域內(nèi)砂地比可達0.3～0.5。且地震剖面上表現(xiàn)出低可容空間體系域振幅偏強、高可容空間體系域振幅偏弱的特點(圖 4)。

SQ2層序整體在錄井巖性上也具有類似SQ1的旋回特征： 低可容空間體系域砂地比0.2～0.4，整體高于高可容空間體系域0.05～0.25的砂地比，且SQ2層序內(nèi)高可容空間體系域的砂地比整體更加偏低，最低值0.05。由錄井巖性可見SQ2層序內(nèi)泥巖顏色發(fā)生了較大的變化： 靠近凸起區(qū)的Q34-6-A井泥巖顏色由綠灰色轉(zhuǎn)為灰色，Q34-3-B井綠灰色泥巖開始轉(zhuǎn)變?yōu)辄S褐色，而更靠近渤中凹陷深凹區(qū)一側(cè)的Q35-4-B和Q35-4-A井泥巖顏色由綠灰色開始轉(zhuǎn)變?yōu)樽虾稚?圖 3)。整個SQ2層序均以泥巖為主，砂巖層厚度小、發(fā)育較少。地震剖面上SQ2層序整體表現(xiàn)為中—弱振幅、連續(xù)性較差的特征(圖 4)。

A—層序劃分對比剖面；B—A圖的局部放大。方框內(nèi)所示為測井相與同相軸之間的對應關系， 黑色虛線所示為屬性切片的具體位置；剖面的平面位置見圖 1圖 5 渤海灣盆地渤中坳陷石南地區(qū)明下段利用90°相位轉(zhuǎn)換后獲取的區(qū)域井震結合層序劃分對比剖面Fig.5 Regional well-seismic tie transect from 90°-phase transition database of the Lower Member of Minghuazhen Formation in southern Shijiutuo uplift，Bozhong Depression，Bohai Bay Basin

3.2 90°相位轉(zhuǎn)換，聯(lián)動鉆井砂體與地震同相軸

依據(jù)地震沉積學的基本原理，薄層砂體單層厚度低于地震資料垂向分辨率時，通過90°相位轉(zhuǎn)換處理來建立地震同相軸與地質(zhì)體的直接關系，可以提高薄層砂體的解釋便利性與可行度(曾洪流等，2012；Zengetal.， 2016；Zeng，2018；朱筱敏等，2019)。將研究區(qū)所使用的3D地震資料(區(qū)域位置見圖 1-B)進行90°相位轉(zhuǎn)換，來建立薄層砂體與地震同相軸(波峰、波谷)的關系：
圖 4 是利用零相位地震數(shù)據(jù)所獲取的區(qū)域井-震對比地震剖面，在該剖面上波峰或波谷往往對應于沉積地層的界面(如層序界面和最大湖泛面等)；圖 5 是利用經(jīng)過90°相位轉(zhuǎn)換地震數(shù)據(jù)所獲取的區(qū)域井-震對比地震剖面，在該剖面上原本反映地層界面信息的同相軸與地質(zhì)體(砂、泥巖)對應關系更好。

具體來說，錄井資料顯示明下段主要發(fā)育薄層砂巖和灰色、褐色、綠色等顏色的泥巖，巖性較為單一(圖 3)。未進行相位轉(zhuǎn)換的原始地震(零相位)剖面上，錄井揭示的砂、泥巖在剖面上與地震反射同相軸的波峰、波谷反射無明顯的對應關系(圖 4)。譬如，Q34-3-B和Q35-4-B井鉆遇的砂巖在剖面上往往對應著振幅較強的峰—谷交界處(圖 4)。將研究區(qū)內(nèi)地震資料進行90°相位轉(zhuǎn)換之后，以“藍—紅—黃色標”進行顯示(圖 5)。原始地震(零相位)剖面(圖 4)與90°相位轉(zhuǎn)換剖面(圖 5)對比發(fā)現(xiàn)： 連井地震剖面上砂巖(自然伽馬曲線低值部分)與地震剖面內(nèi)的亮黃色波谷反射對應關系更好(如圖 5中的紅色矩形框所示)，泥巖大多與藍色波峰段相匹配(如
圖 5 中的白色矩形框所示)。而基于原始地震資料所識別的層序界面、最大湖泛面解釋同相軸變?yōu)榉濉戎g的交界部位(圖 5)。因此剖面地震同相軸與砂體建立了聯(lián)系，進而進行層間振幅屬性提取就可呈現(xiàn)砂體的平面展布特征。

3.3 地層切片和屬性優(yōu)選，識別預測河流相砂體

之后在90°相位轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)體中，以6個體系域為研究單元、以閉合解釋的7個界面為格架，利用Landmark地震資料解釋平臺中的DSG模塊對90°相位轉(zhuǎn)換后的地震數(shù)據(jù)提取層間地層切片。每個體系域共計提取地層切片10張，連續(xù)2張切片之間的時間間隔約10 ms(SQ1、SQ2層序)至15 ms(SQ3層序LAST3時期)，以此來近似將不同的層序內(nèi)時間等分。并基于地層切片提取多種層間地震屬性，包括均方根振幅屬性(RMS Amplitude)、最大波谷振幅屬性(Maximum Trough Amplitude)和總絕對振幅屬性(Total Absolute Amplitude)等。依據(jù)鉆井所揭示的巖性、測井相特征(圖 3)，宏觀河流相沉積背景和巖心研究基礎(岳大力等，2018)和砂泥巖波阻抗情況(如
圖 3 所示的DT曲線中砂巖速度與泥巖速度差別不大，但密度曲線結果顯示砂巖密度明顯低于泥巖，使得整體砂巖波阻抗低于泥巖)，優(yōu)選后認為最大波谷振幅屬性(Maximum Trough Amplitude)整體上對鉆井巖性響應最為敏感，在平面上可以較好地反映河流相砂體的平面地震地貌學特征(圖 7至圖 9)。結合相干屬性提取結果(圖 6-A，6-B)可知，強振幅屬性為巖性差異的顯示，砂巖在屬性提取結果中表現(xiàn)為暖色的強波谷屬性(圖 7至圖 9)。如測井相為箱狀或正旋回特征的、在平面上呈蛇曲狀強振幅屬性的河道砂(圖 7)；發(fā)育于河道末端、測井相為反旋回、屬性提取結果呈片狀或朵狀強響應的河口壩砂(圖 7，圖 9)；發(fā)育于河道彎曲度較大處、呈小型扇狀或朵狀強屬性的決口扇砂(圖 8)；發(fā)育于河道周緣并與河道糾纏一起的、測井相上具有正旋回多期次特征的、平面上呈條帶狀強屬性的河道—溢岸復合帶砂(圖 7)。

圖 6 渤海灣盆地渤中坳陷石南地區(qū)明下段相干地震屬性提取結果(A)及斷層平面解釋(B)、時間域地層厚度(C) 及SQ1層序時間域厚度(D)(示出明下段相對平坦的地貌背景，圖示的平面位置見圖 1)Fig.6 Result of coherent seismic attribute extraction(A) and fault plane interpretation(B)，time domain stratigraphic thickness(C) and sequence SQ1(D) of the Lower Member of Minghuazhen Formation in southern Shijiutuo uplift，Bozhong Depression， Bohai Bay Basin (showing relatively smooth geomorphology；seeFig.1 for regional map-view location)

圖 7 渤海灣盆地渤中坳陷石南地區(qū)明下段SQ1層序高可容空間體系域(HAST1；A，B)和低可容空間體系域(LAST1； C，D)沉積期典型最大波谷振幅屬性提取結果及其所對應砂體識別和解釋(切片位置見圖 4，圖 5和圖 10)Fig.7 Reprehensive maximum trough amplitude attribute slice from high accommodation system tract(HAST1； A， B) and low accommodation system tract(LAST1； C， D) of SQ1 of the Lower Member of Minghuazhen Formation in southern Shijiutuo uplift，Bozhong Depression，Bohai Bay Basin and accompanying interpretations (seeFig.4，F(xiàn)ig.5 andFig.10 for stratigraphic position)

4 基于地震沉積學的河流相砂體識別

依據(jù)如圖 7-A、7-C和圖 9-A、9-C所示的最大波谷振幅屬性所揭示的平面地震地貌學特征，結合測井相分析結果(圖 3)，對石南地區(qū)明下段發(fā)育的河流相砂體進行了識別和解釋(圖 7-B，7-D；圖 9-B，9-D)。識別出條帶狀的河道—溢岸復合帶砂、蛇曲狀的河道砂、小型片狀或裙帶狀的壩砂、河道彎曲處的決口扇和牛軛湖等多種類型的河流相砂體(圖 7至圖 9)。

4.1 SQ1層序砂體識別與解釋

SQ1層序內(nèi)自下部到上部砂體表現(xiàn)出厚度減小、砂地比降低(LAST1時期砂地比0.3～0.5，HAST1時期砂地比0.1～0.2)的特征(圖 3)，在屬性特征上表現(xiàn)出低可容空間體系域發(fā)育大面積的“寬(幾十到幾百米不等)且較順直的條帶狀最大波谷振幅屬性區(qū)域”，高可容空間體系域發(fā)育較多的“窄而蛇曲的強波谷屬性”(圖 7)。砂體展布方向在低可容空間體系域為北東—南西向，高可容空間體系域為近南北向。

從體系域單元的角度分析，在低可容空間體系域時期，屬性特征既有寬且相對順直的帶狀強屬性，也有窄而蛇曲的長條狀強屬性(圖 7-C，7-D)。結合地震屬性所對應的測井相特征以及地震屬性的地震地貌學特征，在LAST1時期識別并解釋出河道： 以Q34-3-B井2020 m處為例的測井相呈鐘狀、正旋回的砂巖(圖 3)，屬性表現(xiàn)為強且連續(xù)、具蛇曲或相對順直外形； 河口壩發(fā)育在河道末端附近，屬性表現(xiàn)為小型片狀強屬性； 河道—溢岸復合帶呈帶狀強屬性，內(nèi)部發(fā)育長條狀河道； 泛濫平原為穩(wěn)定泥巖沉積，測井相表現(xiàn)為平直的伽馬曲線(圖 3；Q35-4-A井2010 m處)，屬性表現(xiàn)為藍色或偏黑色的區(qū)域。該時期內(nèi)河道流向以北東—南西向為主，帶狀砂體發(fā)育面積占比較大。小型蛇曲河道在東部及南部較為發(fā)育，大型帶狀河道—溢岸帶及相對較寬的河道在北部和西部較為發(fā)育。同時錄井巖性表明該時期主要發(fā)育厚度較大的細砂巖，粉砂巖與泥質(zhì)粉砂巖較少(圖 3)。之后的高可容空間體系域時期，研究區(qū)主要發(fā)育河道，其表現(xiàn)為相對較窄(十余米到幾十米)而蜿蜒的屬性條帶，測井特征表現(xiàn)為指狀或小型的正旋回薄砂層(圖 3；Q35-4-A井1900 m處)。局部可見發(fā)育在河道流向改變處的小規(guī)模朵狀屬性區(qū)域的小型決口扇，與伴生在小型河道周緣、具有“彎月”狀或小規(guī)模帶狀屬性特征的點砂壩(圖 7-A)。這些屬性條帶多數(shù)呈近乎南北向展布，平面上相對順直和蛇曲蜿蜒2種形態(tài)均有(圖 7)。鉆井資料表明，HAST1階段砂巖粒度整體偏小，以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖占主導(圖 3)。

4.2 SQ2層序砂體識別與解釋

圖 8 渤海灣盆地渤中坳陷石南地區(qū)明下段SQ2層序高可容空間體系域(HAST2；A，B)和低可容空間體系域 (LAST2；C，D)沉積期典型最大波谷振幅屬性提取結果及其所對應砂體識別和解釋(切片位置見圖 4，圖5和圖 10)Fig.8 Reprehensive maximum trough amplitude attribute slice from high accommodation system tract(HAST2； A， B) and low accommoda￣tion system tract(LAST2； C， D) of SQ2 of the Lower Member of Minghuazhen Formation in southern Shijiutuo uplift， Bozhong Depression，Bohai Bay Basin and accompanying interpretations(seeFig.4，F(xiàn)ig.5 andFig.10 for stratigraphic position)

SQ2層序內(nèi)自下部到上部也具有砂體厚度減小、砂地比降低的特點(圖 3)，但卻具有和SQ1層序幾乎相反的平面屬性特征(圖 8): 低可容空間體系域(圖 8-C，8-D)主要發(fā)育窄(十余米到幾十米)且蛇曲屬性條帶(河道砂體)，局部可見小規(guī)模的朵狀屬性區(qū)域(河口壩)以及環(huán)帶狀屬性條帶(牛軛湖)，高可容空間體系域(圖 8-A，8-B)以條帶狀、片狀強屬性(河道)和朵狀屬性區(qū)域(河口壩或決口扇)兼而有之。鉆井結果中，SQ2層序的砂體發(fā)育變化以Q34-6-A井最為明顯： LAST2時期砂巖單層厚度大、以細砂占主導； HAST2時期砂巖單層厚度減小、粒度減小，以粉砂巖占主導且砂地比變低。

SQ2層序低可容空間體系域?qū)傩蕴崛〗Y果顯示(圖 8-C)，3條特征明顯的蛇曲狀且寬度較大的砂體由南北向展布貫穿研究區(qū)，多條窄小、屬性特征較弱的蛇曲狀砂體相互交錯分布，泥巖的深藍色—黑色弱波谷屬性集中分布在南半?yún)^(qū)(圖 8-C)。3條特征明顯的砂體中，最西側(cè)的砂體寬度最大，波谷屬性最強，且表現(xiàn)出高彎度的弧狀，并在南部地區(qū)砂體擴散為小范圍的扇狀(圖 8-C)。中間的砂體上半段屬性特征要明顯強于下半段，均呈蛇曲狀。最東側(cè)砂體的屬性特征顯示其砂體邊界與泥巖區(qū)分度較高，表現(xiàn)出南北向、低彎度的特征。整體的河道砂體走向以南北向為主，北東—南西向為輔(圖 8-C，8-D)。LAST2時期鉆井揭示砂體整體偏少且以粉砂巖占主導，在Q35-4-B井1730 m處可見反旋回測井相的河口壩砂出現(xiàn)(圖 3)。SQ2層序高可容空間體系域沉積時期，蛇曲的條帶狀河道砂和小規(guī)模朵狀、片狀河口壩砂和決口扇砂均有發(fā)育(圖 8-A，8-B)。其中西部以蛇曲狀河道砂體為主，砂體寬度較大、蛇曲程度較高、砂體之間的邊界較為明顯，砂體展布方向為北西—南東向(圖 8-A)。中部以復合河道帶為主，蛇曲狀砂體復雜交錯； 且北部多條蛇曲狀砂體交錯向南部聚集，南部蛇曲狀—扇狀砂體呈現(xiàn)出由中間向下方散開的特征(圖 8-A，8-B)。東部砂體以小型扇狀較多(決口扇)，蛇曲狀砂體發(fā)育較少且特征不甚明顯(圖 8-A，8-B)。

4.3 SQ3層序砂體識別與解釋

SQ3層序內(nèi)自下部到上部，無論鉆井顯示、還是平面屬性提取結果，均沒有表現(xiàn)出以體系域為單元的強差異。雖然單砂體厚度在低可容空間體系域較大，最厚可達20 m(圖 3；Q34-3-B井)，但砂地比在2個體系域內(nèi)的差別也沒有SQ1和SQ2層序那么明顯。在屬性特征上(圖 9-A，9-C)，低可容空間體系域與高可容空間體系域強屬性面積占比均可達研究區(qū)總面積的20%～30%，不規(guī)則的、片狀的和朵狀的強屬性在2個時期也都較為發(fā)育。

該層序低可容空間體系域沉積期片狀砂體的發(fā)育面積較之SQ2層序進一步擴大，且在北東—南西邊界處具有連片分布的特點(圖 9-C)。LAST3時期區(qū)內(nèi)蛇曲狀砂體發(fā)育方向以北西—南東向為主，以北西—南東向的深色泥巖區(qū)域為界，南部區(qū)域的蛇曲狀砂體彎度大、邊界較為清晰且寬度較大； 北部區(qū)域由中間向北東方向表現(xiàn)出片狀砂體越來越少、蛇曲狀砂體越來越多的特點，且蛇曲狀砂體邊界較不明顯，具有一定的北西向南東向匯聚的特征(圖 9-C)。高可容空間體系域內(nèi)，片狀強屬性的河道—溢岸復合帶、朵狀的河口壩砂與相對較窄的河道砂均較為發(fā)育(圖 9-A，9-B)。平面上，這些河流相砂體具有上、中、下三分的特點(圖 9-A)。北部蛇曲狀、片狀砂體交錯分布； 中部呈片狀、蛇曲狀的強波谷屬性占據(jù)中間部分及東側(cè)區(qū)域，西側(cè)區(qū)域內(nèi)泥巖廣泛發(fā)育，寬度小、彎曲度較高的砂體由北西向南東向展布； 南部泥巖較發(fā)育，多條寬度小的蛇曲狀砂體穿過泥巖區(qū)域，而在北東—南西向邊界位置發(fā)育1片小有規(guī)模的河道—溢岸復合帶砂(圖 9-A)。測井相顯示，SQ3時期砂體以指狀和齒狀測井響應為主，部分砂體可見小規(guī)模鐘狀(Q35-4-B井1400 m處)等特征(圖 3)。

5 河流相砂體發(fā)育演化對古氣候的響應

5.1 石南明下段沉積時期古氣候變化

依據(jù)泥巖顏色對研究區(qū)明下段氧化還原環(huán)境進行分析，認為“綠灰色、灰色和灰綠色泥巖(分別賦值1、2和3)”反映了還原環(huán)境，“褐紅色、紅褐色和紫褐色泥巖(分別賦值5、6和7)”體現(xiàn)了氧化環(huán)境，而“黃色和黃褐色泥巖”是介于氧化和還原之間沉積環(huán)境的響應(賦值為4)(圖 10)。依據(jù)泥巖顏色重構了明下段氧化還原環(huán)境變化曲線，并結合孢粉和古植物記錄的氣候信息，恢復了明下段的氣候變化。

5.1.1 明下段沉積初期(LAST1沉積期)氣候干濕交替

圖 9 渤海灣盆地渤中坳陷石南地區(qū)明下段SQ3層序高可容空間體系域(HAST3；A，B)和低可容空間體系域(LAST3； C，D)沉積期典型最大波谷振幅屬性提取結果及其所對應砂體識別和解釋(切片位置見圖 4，圖 5和圖 10)Fig.9 Reprehensive maximum trough amplitude attribute slice from high accommodation system tract(HAST3； A，B) and low accommo￣dation system tract(LAST3； C，D) of SQ3 of the Lower Member of Minghuazhen Formation in southern Shijiutuo uplift， Bozhong Depression，Bohai Bay Basin and accompanying interpretations(seeFig.4，F(xiàn)ig.5 andFig.10 for stratigraphic position)

在氧化還原環(huán)境變化曲線上，明下段沉積初期(LAST1沉積期)出現(xiàn)了1～2個尖峰，為氧化環(huán)境和還原環(huán)境的交替； 泥巖顏色上Q35-4-A、Q35-4-B、Q35-4-C和Q35-4-D 井在LAST1沉積期以綠灰色為主，局部見紫褐色(圖 10)。由此可見，明下段沉積初期研究區(qū)古氣候以氧化環(huán)境—還原環(huán)境交替為主要特征，推測是干濕交替氣候的沉積響應。

黃河口、沙壘田及石臼坨地區(qū)藻類種屬記錄表明： 明下段沉積初期以淡水—河流相的穴面藻屬(Foveoinaperturites)、光對裂藻屬(Psiloschizosporis)、克氏藻屬(Cooksonella)、毛球藻屬(Comasphaeridium)為主(余宏忠，2009；賴維成，2011；孫容艷等，2015；談明軒等，2019)，其中近岸沼澤及濕生分子較少，說明其湖泊范圍相對較小(賴維成，2011)，氣候相對較為干旱； 而石臼坨地區(qū)的藻類種屬成分占比表示明下段沉積初期亞熱帶成分占比高，后期地層沉積中溫帶成分比例有著較大的上升(談明軒等，2019)，說明了氣候向暖濕變化。因而明下段沉積初期(LAST1沉積期)整體上是以干濕交替氣候為主導(圖 10)。

5.1.2 明下段沉積中期(HAST1和LAST2沉積期)屬于濕潤主導氣候期

明下段沉積中期(HAST1和LAST2沉積期)在氧化還原環(huán)境變化曲線上表現(xiàn)出整體上相對平直的穩(wěn)定特點； Q35-4-A、Q35-4-B、Q35-4-C和Q35-4-D井HAST1和LAST2沉積期泥巖顏色均以綠灰色為主(圖 10)。由此可見，明下段沉積中期還原環(huán)境主導，推測是濕潤主導氣候的沉積響應。

圖 10 渤海灣盆地渤中坳陷石南地區(qū)明下段區(qū)域連井層序劃分對比剖面 (示意了氣候演化及其與如圖7至圖9所示的最大波谷振幅切片的對應關系，剖面位置見圖 1)Fig.10 Sequence stratigraphic correlation of the Lower Member of Minghuazhen Formation in southern Shijiutuo uplift，Bozhong Depression，Bohai Bay Basin(showing paleoclimatic fluctuations and stratigraphic position of stratal slices shown inFig.7 toFig.9；seeFig.1 for regional map-view location)

在藻類種屬記錄上，明下段沉積中期藻類的分異度和豐度明顯增加，以微咸水、濱淺湖藻類為主，主要發(fā)育刺球藻(Baltisphaeridium)、弗羅姆藻(Fromea)、光面球藻(Leiosphaeridia)、粒面球藻(Granodiscus)等，湖泊范圍明顯擴張、水域相對較廣(賴維成，2011)，氣候也就相對較為濕潤。在孢粉記錄上，明下段沉積中期濕生孢粉數(shù)量占據(jù)絕對優(yōu)勢，旱生孢粉數(shù)量偏少(余宏忠，2009；孫容艷等，2015)；因而明下段沉積中期為一“濕潤主導”氣候期(圖 10)。

5.1.3 明下段沉積晚期(HAST2和SQ3沉積期)屬于干旱主導氣候期

氧化還原環(huán)境變化曲線在明下段沉積晚期(HAST2和SQ3沉積期)也表現(xiàn)為整體上相對平直的特征； 然而Q35-4-A、Q35-4-B、Q35-4-C和Q35-4-D井HAST2和SQ3沉積期泥巖顏色以紫褐色為主(圖 10)。由此可見，明下段沉積晚期以氧化環(huán)境為主，推測是干旱主導氣候的沉積響應。

藻類種屬記錄顯示明下段沉積晚期喜熱、近岸沼澤類分子相對稀少，主要發(fā)育卵形藻屬(Ovoidites)、毛球藻屬(Comasphaeridium)、褶皺藻屬(Campenia)，湖泊范圍明顯萎縮、水域相對局限(余宏忠，2009；賴維成，2011)，氣候相對干旱。在鄰區(qū)孢粉記錄上，明下段沉積晚期濕生孢粉分子明顯減少，旱生組分增多(孫容艷等，2015)；也表明明下段沉積晚期為“干旱主導”氣候期(圖 10)。

5.2 河流相砂體發(fā)育演化對古氣候的響應

在分析古氣候演化的基礎上，建立了石南明下段河流相砂體發(fā)育演化與古氣候變化之間的成因關聯(lián)。

5.2.1 石南明下段河流相砂體發(fā)育演化

在砂體的發(fā)育演化上，研究區(qū)明下段SQ1至SQ3的不同時期內(nèi)，砂體在縱向上的演化具有以下特點：

首先，在剖面上，石南SQ1層序LAST1沉積期砂體單層厚度最大(圖 3，圖 10)；在平面上，LAST1沉積期砂體寬且順直，呈片狀規(guī)模發(fā)育，以河道—溢岸復合帶砂體為主(圖 7-C，7-D)。

其次，在剖面上，研究區(qū)HAST1和LAST2沉積期砂體單層厚度最小(圖 3，圖 10)；在平面上，HAST1和LAST2沉積期砂體窄而蛇曲，呈帶狀孤立發(fā)育，以河道砂體為主(圖 7-A，7-B；圖 8-C，8-D)。

最后，在剖面上，石南HAST2和SQ3沉積期砂體單層厚度較大(圖 3，圖 10)；在平面上，HAST2和SQ3沉積期砂體帶狀—朵狀展布，以河道—溢岸復合帶和河口壩砂體為主(圖 8-A，8-B；圖 9)。

5.2.2 河流相砂體發(fā)育演化對古氣候變化的響應

研究區(qū)明下段SQ1至SQ3沉積期，氣候經(jīng)歷了“干濕交替→濕潤主導→干旱主導”的演變過程，砂體的形態(tài)和類型也相應地發(fā)生了明顯的變化。

在砂體形態(tài)上，“干濕交替→濕潤主導”的氣候演變(潤濕化)使得河流相砂體寬度和單層厚度減小，而彎曲度增大(圖 7；圖 8-C，8-D)；而“濕潤主導→干旱主導”的氣候演變(干旱化)使得河流相砂體寬度和單層厚度增大，而彎曲度有所減小(圖 8-A，8-B；圖 9)。

在砂體類型上，“干濕交替→濕潤主導”的氣候演變(潤濕化)使得帶狀孤立河道砂體更發(fā)育(圖 7；圖 8-C，8-D；圖 10)；而“濕潤主導→干旱主導”的氣候演變(干旱化)使得帶狀河道—溢岸復合帶和朵狀河口壩砂更發(fā)育(圖 8-A，8-B；圖 9；圖 10)。

6 結論

1)以地震沉積學的方法： “井震結合建格架→90°相位轉(zhuǎn)換標巖性→等時地層切片辨砂體”3個步驟，結合測井相分析在渤海灣盆地渤中坳陷石臼坨凸起南部明化鎮(zhèn)組下段中識別出河流相的多種砂體，取得了良好的運用效果。結果顯示，明下段主要發(fā)育順直河道砂(相對順直強屬性條帶)、蛇曲河道砂(窄而蜿蜒強屬性條帶)、牛軛湖砂、河口壩砂(河道前方的朵狀強屬性區(qū)域)、點砂壩(寬而蜿蜒強屬性條帶)、小型決口扇砂(河道伴生的朵狀強屬性區(qū)域)和河道—溢岸復合帶砂(片狀屬性區(qū)域)。

2)依據(jù)明下段泥巖顏色，結合藻類種屬記錄和孢粉記錄分析，認為明下段經(jīng)歷了“干濕交替→濕潤主導→干旱主導”的氣候演變。河流相砂體“寬度和單層厚度減小而彎曲度增大、帶狀孤立河道砂體更發(fā)育”是氣候潤濕化(干濕交替→濕潤主導)的沉積響應； 而“寬度和單層厚度增大而彎曲度減小、帶狀河道—溢岸復合帶和朵狀河口壩砂更發(fā)育”是氣候干旱化(濕潤主導→干旱主導)的沉積響應。