石巨業(yè)，金之鈞，劉全有，黃振凱

1.頁(yè)巖油氣富集機(jī)理與有效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 1000832.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院，北京 1000833.中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083

基于米蘭科維奇理論的高精度旋回識(shí)別與劃分
——以南圖爾蓋盆地Ary301 井中侏羅統(tǒng)為例

石巨業(yè)1,2，金之鈞1,3，劉全有1,3，黃振凱1,3

1.頁(yè)巖油氣富集機(jī)理與有效開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 1000832.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院，北京 1000833.中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083

將天文軌道周期與不同級(jí)別的旋回聯(lián)系起來(lái)，旨在使米蘭科維奇周期這一高精度時(shí)間標(biāo)尺納入高頻層序地層劃分中，實(shí)現(xiàn)高精度旋回的識(shí)別與劃分。以哈薩克斯坦南圖爾蓋盆地Aryskum地塹Ary301井為例，基于不同沉積特征，分別對(duì)卡拉甘塞組I～I(xiàn)V段自然伽馬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析和連續(xù)小波變換，結(jié)果顯示沉積地層中保存完好的米蘭科維奇旋回，天文軌道周期對(duì)Aryskum地塹沉積過(guò)程具有明顯影響，并將31.9～39.5 m旋回厚度解釋為受400 kyr長(zhǎng)偏心率周期控制，11.9～14.2 m，6.7～8.8 m旋回厚度分別受125 kyr和95 kyr短偏心率周期控制。對(duì)長(zhǎng)、短偏心率周期進(jìn)行濾波分析后，與天文模型理論周期曲線進(jìn)行對(duì)比，建立卡拉甘塞組的浮動(dòng)天文年代標(biāo)尺，分別以400 kyr、125 kyr偏心率周期濾波曲線作為中期和短期旋回劃分的參考曲線，共識(shí)別出11.5個(gè)中期旋回和47個(gè)短期旋回，為高頻旋回劃分提供了一種不受人為因素影響的天然標(biāo)準(zhǔn)，保證了研究區(qū)旋回劃分的科學(xué)性和統(tǒng)一性。

南圖爾蓋盆地；米氏旋回；頻譜分析；天文年代標(biāo)尺；高頻層序

0 引言

20世紀(jì)初，塞爾維亞科學(xué)家Milankovitch[1]提出北緯度地區(qū)夏季日照量的變化是驅(qū)動(dòng)全球冰期旋回的主要原因，但該假說(shuō)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有被大多數(shù)人所接受。直到1976年，Haysetal.[2]對(duì)印度洋的兩個(gè)鉆孔的氧同位素做了詳細(xì)的古氣候研究，證實(shí)了米蘭科維奇提出的冰期旋回與地球軌道周期理論的正確性，并引起了地質(zhì)學(xué)家和古氣候?qū)W家對(duì)米蘭科維奇理論的重視。近30多年來(lái)，基于古氣候研究的米蘭科維奇旋回理論獲得了普遍認(rèn)可和廣泛應(yīng)用，深海、湖泊、三角洲甚至灘壩沉積記錄中不斷被證實(shí)有米蘭科維奇旋回信號(hào)的存在，梅冥相[3]將米級(jí)旋回進(jìn)一步解釋為與米蘭柯維奇旋回相關(guān)異成因機(jī)制控制下的自旋回沉積的產(chǎn)物，從旋回的有序疊加形式到層序的識(shí)別與劃分，代表了層序地層學(xué)的第三個(gè)重要進(jìn)展。目前，與米蘭科維奇旋回有關(guān)的天文軌道因素作為一種校準(zhǔn)地質(zhì)年代的重要方法已覆蓋中、新生代地層，利用米蘭科維奇理論結(jié)合放射性同位素定年進(jìn)行高精度地質(zhì)定年被認(rèn)為是地層學(xué)解讀時(shí)間的第三里程碑[4]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者將米蘭科維奇旋回用于高頻層序地層的劃分與對(duì)比，進(jìn)行了很多有益的嘗試和探索。在用米蘭科維奇理論建立天文年代標(biāo)尺方面，吳懷春等[5]對(duì)松科1井的自然伽馬曲線進(jìn)行小波分析和連續(xù)滑動(dòng)窗口頻譜分析，識(shí)別了穩(wěn)定的米蘭科維奇旋回并建立青山口組的“浮動(dòng)”天文年代標(biāo)尺。尹青等[6]以倫坡拉盆地西倫2井為研究對(duì)象，利用頻譜分析、濾波、Fischer圖解等方法，建立了丁青湖組天文年代標(biāo)尺并進(jìn)行旋回地層層序劃分，丁青湖組共保存了37個(gè)長(zhǎng)偏心率周期、120個(gè)短偏心率周期，平均速率4.75 cm/kyr，沉積時(shí)限約為14.99 Myr。在用米蘭科維奇理論劃分高頻層序方面，王艷忠等[7]以聲波時(shí)差和電阻率曲線交會(huì)得到的ΔLogR為研究對(duì)象，利用小波分析刻畫(huà)深水砂礫巖和泥頁(yè)巖地層的內(nèi)部旋回的結(jié)構(gòu)。毛凱楠等[8]以瓊東南盆地梅山組和三亞組地層為例，識(shí)別米蘭科維奇旋回并以偏心率短周期曲線作為五級(jí)層序劃分參考曲線，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行高頻旋回劃分與對(duì)比。任金鋒等[9]基于連續(xù)小波變換進(jìn)行測(cè)井信號(hào)多尺度分析，實(shí)現(xiàn)不同級(jí)次層序界面的定量識(shí)別與劃分，在南堡凹陷W1井東營(yíng)組一段劃分出多個(gè)準(zhǔn)層序和準(zhǔn)層序組。袁學(xué)旭等[10]以東海西湖凹陷鉆井為例，以米蘭科維奇旋回為標(biāo)尺進(jìn)行測(cè)井層序劃分對(duì)比，建立西湖凹陷古近系—新近系層序地層格架。郭少斌等[11]對(duì)柴達(dá)木盆地第四系自然伽馬測(cè)井曲線頻譜分析，結(jié)果表明地層中保存米蘭科維奇旋回，并繪制可容納空間變化曲線。在用米蘭科維奇理論劃分古沉積環(huán)境演化階段方面，吳淑玉等[12]以北黃海東部坳陷為研究對(duì)象，對(duì)3口井自然伽馬和自然電位測(cè)井曲線進(jìn)行頻譜分析，發(fā)現(xiàn)沉積地層中保存較好的米蘭科維奇旋回，并依據(jù)不同的氣候變化特征劃分六個(gè)沉積階段。譚先鋒等[13]利用測(cè)井資料、錄井剖面、巖芯觀察以及為地球化學(xué)元素等手段，對(duì)濟(jì)陽(yáng)坳陷古近系孔店組高頻韻律旋回沉積機(jī)制進(jìn)行了深入研究。綜上所述，米蘭科維奇旋回周期不僅可以作為提高定年精度的天文年代標(biāo)尺，在高頻層序劃分對(duì)比、古沉積環(huán)境演化階段劃分等方面都有廣泛的應(yīng)用。

選擇南圖爾蓋盆地Aryskum地塹Ary301井為研究對(duì)象，運(yùn)用米蘭科維奇理論及旋回地層學(xué)手段，對(duì)Ary301井卡拉甘塞組I～I(xiàn)V段自然伽馬測(cè)井曲線進(jìn)行頻譜分析、連續(xù)小波變換和濾波等分析，識(shí)別米蘭科維奇旋回，建立卡拉甘塞組天文年代標(biāo)尺并對(duì)比于中短期旋回。對(duì)Ary301井GR測(cè)井曲線進(jìn)行高斯帶通濾波，以400 kyr長(zhǎng)偏心率周期曲線作為中期旋回劃分參考曲線，以125 kyr短偏心率周期曲線作為短期旋回劃分參考曲線，建立高精度的層序地層格架，旨在將米蘭科維奇旋回理論引入高頻層序地層劃分中，為高頻層序單元的劃分與對(duì)比提供一種新的有效的方法。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

圖爾蓋盆地位于哈薩克斯坦中部，大地構(gòu)造位置上處于烏拉爾—天山縫合線轉(zhuǎn)折端剪切帶，為典型的中生代裂谷盆地[14]，總面積約8×104km2，Aryskum地塹位于南圖爾蓋盆地的西南部，為南圖爾蓋盆地的主要生油坳陷，呈南北向長(zhǎng)軸狀分布(圖1)。受燕山、喜瑪拉雅等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，Aryskum地塹發(fā)育北西—南東向斷裂，其規(guī)模較大，延伸距離較遠(yuǎn)，斷裂下至基底上至地表，控制著壘—塹相間的盆地結(jié)構(gòu)[15]。Aryskum地塹主要沉積侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)地層，除早古生代變質(zhì)巖基底，以陸相成因碎屑巖沉積為主，并可分為上下兩個(gè)構(gòu)造層，下構(gòu)造層為由T3～J3陸緣碎屑巖組成裂谷階段沉積，可以分為三個(gè)沉積旋回：T3～J1、J2、J3，每一個(gè)沉積旋回是以粗碎屑巖開(kāi)始，細(xì)粒泥巖結(jié)束。上構(gòu)造層主要為早白堊世以上地層，與下伏地層呈不整合接觸。盆地侏羅紀(jì)至早白堊世發(fā)育3期大規(guī)模湖泛，即早侏羅世末期、中侏羅世中期和早白堊世早期。大規(guī)模湖泛期發(fā)育的厚層、廣泛分布的泥巖層既是有效的烴源巖，又是下伏地層的有效蓋層，具有良好的生儲(chǔ)蓋組合條件。中侏羅統(tǒng)上部卡拉甘塞組(J2kr)經(jīng)歷了盆地第二次大的湖泛，粉砂巖與泥巖互層發(fā)育，且地層保存完整旋回性較強(qiáng)，對(duì)環(huán)境和氣候變化反映靈敏。

Ary301井位于Aryskum地塹的西北部，鉆遇侏羅系由下而上為鮑金根組、薩基姆拜組、愛(ài)巴林組、多尚組、卡拉甘塞組、庫(kù)姆科爾組和阿卡沙布拉克組，其中中侏羅統(tǒng)上部卡拉甘塞組深度為1 825.5～2 306 m，地層厚度為480.5 m。根據(jù)地震、巖芯、鉆測(cè)井等資料綜合分析，Ary301井卡拉甘塞組為一個(gè)三級(jí)層序SQ6[16]，可劃分四種沉積亞相類型由下至上分別為I～I(xiàn)V段，依次為三角洲平原、三角洲前緣、濱淺湖和三角洲前緣亞相。

圖1 南圖爾蓋盆地Aryskum地塹地理位置和構(gòu)造分區(qū)圖Fig.1 The position and tectonic map of the Aryskum graben in the South Turgay Basin

2 軌道周期與級(jí)別劃分

2.1 地球軌道參數(shù)與氣候變化

天文軌道周期旋回由短到長(zhǎng)可以分為以下四個(gè)頻帶：天歷年段、太陽(yáng)頻段、Milankovitch(米蘭科維奇)頻帶和其他頻段，相比而言，米蘭科維奇頻段在古氣候研究中最為深入，這是因?yàn)檐壍莱叨葰夂蜃兓哂忻鞔_的驅(qū)動(dòng)力，即太陽(yáng)系各星體作用于地球的引力場(chǎng)的周期性攝動(dòng)，地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)時(shí)由于與太陽(yáng)、月亮和其他行星之間的引力導(dǎo)致地球軌道參數(shù)發(fā)生周期性攝動(dòng)，這些近似周期性的變化可以用偏心率(Eccentricity)、斜率(Obliquity)和歲差(Precession)來(lái)表達(dá)。斜率即為地球軸心的傾斜度，表示地球公轉(zhuǎn)軌道面和地球赤道面的夾角，斜率以～41 kyr、～39 kyr和～54 kyr為主要周期在22.1°～24.5°之間變化，當(dāng)前值為23°27′。在地質(zhì)歷史時(shí)期，由于潮汐耗散作用，地球轉(zhuǎn)速變慢，所以斜率周期要比現(xiàn)在短，如在四億年前地球的斜率周期主要為～32 kyr和～41 kyr[17]。正因?yàn)樾甭实拇嬖诘厍蛏喜庞兴募?，地軸斜率的大小主要影響季節(jié)氣候的差異程度，并且對(duì)兩極影響大對(duì)赤道影響小。斜率越大，高緯度夏季接受的太陽(yáng)輻射量增加冬季減少，季節(jié)差異越大，即冬季更冷夏季更熱。反之，斜率較小時(shí)，夏季相對(duì)較涼，有利于出現(xiàn)冰期[18]。偏心率指軌道偏離正圓的程度，偏心率值在0.000 5～0.0607范圍內(nèi)(現(xiàn)今值為0.016 7)周期性變化，變化周期分為～95 kyr、～123 kyr的短偏心率周期和～405 kyr的長(zhǎng)偏心率周期，這種周期性的變化是由于其他行星的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的萬(wàn)有引力作用在地球軌道上造成的，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道在近圓形和橢圓形之間變化，偏心率主要是調(diào)節(jié)歲差變化幅度來(lái)影響氣候，偏心率越大則歲差起伏越大四季變化越明顯，而冰期普遍發(fā)育于偏心率極小值[19]。歲差是由于月球和太陽(yáng)對(duì)地球赤道隆起部分的吸引，地球自轉(zhuǎn)軸的方向會(huì)環(huán)繞與黃道面的垂直軸作緩慢的進(jìn)動(dòng)，在空間上描繪出一個(gè)圓錐面，這種現(xiàn)象叫歲差。歲差主周期約為24 kyr、22 kyr、19 kyr和17 kyr，在地質(zhì)歷史時(shí)期，受潮汐和氣候摩擦作用，歲差的周期要比現(xiàn)在短，目前歲差周期～26 kyr年，地軸指向北極星。歲差本身并不影響地球表面日照量分布，但與偏心率結(jié)合生成一個(gè)新的氣候歲差便可以影響輻射量的季節(jié)分布。如果北半球夏至到達(dá)近日點(diǎn)，而冬至到達(dá)遠(yuǎn)日點(diǎn)，那么夏季就會(huì)變的短而熱，冬季就會(huì)變得漫長(zhǎng)而寒冷，即季節(jié)性增強(qiáng)[20]。

地球軌道參數(shù)的變化，造成地球表面單位面積接收到的日照量變化，日照量變化會(huì)改大氣環(huán)流的位置，使氣候帶發(fā)生緯向移動(dòng)，引起大氣溫度、海洋環(huán)流和降雨量的變化，氣候又影響冰川活動(dòng)、河流、風(fēng)的強(qiáng)弱進(jìn)一步控制風(fēng)化作用、搬運(yùn)作用和沉積作用。日照量變化還可影響湖泊注入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的總量、湖泊的蒸發(fā)以及海湖的循環(huán)作用等?？傊?，所有這些相互聯(lián)系的因素都會(huì)最終控制沉積產(chǎn)物，并在地層中以巖性、巖相或地球化學(xué)參數(shù)的韻律性或旋回性表現(xiàn)出來(lái)，形成了與天文軌道旋回周期一致的地層旋回。

2.2 旋回級(jí)別劃分和控制因素

層序地層學(xué)是以不整合面和與之對(duì)應(yīng)的整合面作為邊界對(duì)地層進(jìn)行劃分和對(duì)比的一門(mén)學(xué)科，早在1948年，Slossetal.[21]學(xué)者率先提出“層序”的概念，在1991年以Vail為代表的經(jīng)典層序地層學(xué)派將層序與全球海平面變化聯(lián)系起來(lái)，并提出層序發(fā)育的四大控制因素，將層序地層學(xué)推向了具有完整體系的理論階段。層序地層學(xué)把沉積層序的成因大膽解釋為全球海平面周期性變化的結(jié)果，為全球性的地層對(duì)比提供了一個(gè)有效途徑，并把層序地層學(xué)帶入了一個(gè)新的階段。海平面變化主要有兩種基本驅(qū)動(dòng)機(jī)制，第一種是構(gòu)造型海平面變化，由全球性或區(qū)域性的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致地殼升降和洋盆體積發(fā)生的變化，以周期長(zhǎng)、速度慢為特征。第二種是冰川型海平面變化，是指溫度氣候變化導(dǎo)致大陸冰川的消長(zhǎng)而使海水總量發(fā)生的變化，以周期短、速度快為特征。不同學(xué)者對(duì)不同級(jí)別的旋回或?qū)有蚣?jí)別與海平面周期旋回的劃分意見(jiàn)分歧很大。Vailetal.[22]于1977年根據(jù)海平面變化周期把層序分為6個(gè)級(jí)別，并于1991年對(duì)地層模式進(jìn)行精煉且修正了層序的時(shí)限[23]，1級(jí)至6級(jí)依次為：大于50 Ma，3～50 Ma，0.5～3 Ma，0.08～0.5 Ma，0.03～0.08 Ma，0.01～0.03 Ma，這里主要是將三級(jí)層序時(shí)限由1～10 Ma修改為0.5～3 Ma，為了將三級(jí)層序歸為冰川型海平面變化的結(jié)果，但梅冥相等[24]等認(rèn)為這種修改并不合理，梅冥相[25]也于2005年提出超層序、大層序、層序、亞層序、準(zhǔn)層序組、準(zhǔn)層序和韻律層7個(gè)級(jí)別，形成時(shí)限見(jiàn)表1。王鴻禎等[26]把沉積層序劃分為大層序、中層序與層序組、層序、亞層序、小層序和微層序6個(gè)級(jí)別，并討論了海平面旋回變化的成因理論。鄭榮才等[27]以多個(gè)斷陷盆地為例，建立不同基準(zhǔn)面旋回劃分標(biāo)準(zhǔn)，提出了出巨旋回、超長(zhǎng)周期、長(zhǎng)周期、中期、短期和超短期6種基準(zhǔn)面旋回劃分方案，離定了各級(jí)次基準(zhǔn)面旋回的時(shí)間跨度，并且認(rèn)為前三種類型主要受構(gòu)造因素控制，后三種類型主要受天文因素控制(表1)。

各家重說(shuō)紛紜，但總體來(lái)說(shuō)，在以下兩方面取得許多共識(shí)：1)一級(jí)到三級(jí)旋回或?qū)有蚪y(tǒng)稱為長(zhǎng)周期層序，并歸為構(gòu)造型海平面變化的產(chǎn)物，即由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起的洋盆體積變化造成海平面周期性變化。2)四級(jí)到六級(jí)旋回或?qū)有蚪y(tǒng)稱為短周期層序或高頻層序，并歸為冰川型海平面變化的產(chǎn)物，即地球軌道參數(shù)引起氣候變化導(dǎo)致海水體積的變化，進(jìn)而造成海平面周期性變化。一級(jí)海平面變化對(duì)應(yīng)一級(jí)層序，形成時(shí)限在100～400 Ma周期內(nèi)，普遍解釋為超銀河年周期，與銀河系和地球圈層演化場(chǎng)有關(guān)。二級(jí)海平面變化對(duì)應(yīng)二級(jí)層序，形成時(shí)限在30～40 Ma周期內(nèi)，解釋為銀道周期，與太陽(yáng)和銀河系軌道場(chǎng)有關(guān)。三級(jí)海平面變化對(duì)應(yīng)三級(jí)層序，即層序地層學(xué)中提到最多的“層序”，形成時(shí)限在1～10 Ma周期內(nèi)，解釋為小行星群軌道周期，與太陽(yáng)和小行星群場(chǎng)有關(guān)。四級(jí)、五級(jí)海平面變化分別對(duì)應(yīng)四級(jí)和五級(jí)層序，形成時(shí)限分別在0.2～0.8 Ma和0.04～0.16 Ma周期內(nèi)，與長(zhǎng)米蘭科維奇周期有關(guān)，受地球軌道參數(shù)長(zhǎng)、短偏心率控制，六級(jí)海平面變化對(duì)應(yīng)六級(jí)層序，形成時(shí)限在0.02～0.04 Ma周期內(nèi)，與短米蘭科維奇周期有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)米蘭科維奇旋回的長(zhǎng)偏心率(～400 kyr)、短偏心率(～100 kyr)周期對(duì)應(yīng)著層序中的準(zhǔn)層序組或體系域，而短米蘭科維奇旋回的斜率(～40 kyr)和歲差(～20 kyr)周期對(duì)應(yīng)于準(zhǔn)層序或韻律層。

表1 旋回級(jí)次劃分和基本特征(據(jù)參考文獻(xiàn)[22～26]修改)

Table 1 Classification and basic characteristics of cycles

旋回級(jí)別一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)五級(jí)六級(jí)形成時(shí)限/Ma(本文建議)>5030～401～100.2～0.80.04～0.160.02～0.04層序地層術(shù)語(yǔ)巨層序超層序?qū)有驕?zhǔn)層序組或體系域準(zhǔn)層序韻律層海平面變化類型構(gòu)造型冰川型天文旋回克拉通熱旋回穿越銀道面旋回奧爾特旋回長(zhǎng)米氏旋回短米氏旋回旋回周期超銀河年周期銀道周期小行星群軌道周期長(zhǎng)偏心率周期短偏心率周期斜率周期歲差周期場(chǎng)類型銀河系與地球圈層演化場(chǎng)太陽(yáng)—銀河系軌道場(chǎng)太陽(yáng)—小行星群場(chǎng)地球軌道場(chǎng)Vailetal.[23]I>50I3～50III3～0.5IV0.5～0.08V0.03～0.08VI0.03～0.01鄭榮才等[27]巨旋回 30～>100超長(zhǎng)期旋回10～50長(zhǎng)期旋回1.6～5.25中期旋回0.2～1短期旋回0.04～0.16超短期旋回0.02～0.04梅冥相等[25]超層序300～290大層序30～40層序1～10亞層序1～0.5準(zhǔn)層序組(0.4)準(zhǔn)層序(0.1)韻律層<0.04王鴻禎等[26]大層序60～120中層序 25～40層序組 8～15層序2～5亞層序0.8～1.5小層序0.1～0.4微層序0.02～0.04

3 理論與方法

3.1 數(shù)據(jù)選擇與分析方法

在一段地質(zhì)歷史時(shí)期內(nèi)，地球軌道參數(shù)的周期變化緩慢，具有相對(duì)穩(wěn)定性，而其之間的比率是判斷地層中是否存在米蘭科維奇旋回的重要指標(biāo)。普遍觀點(diǎn)認(rèn)為，如果能在地層記錄中找到可以與地球軌道三要素(偏心率、斜率、歲差)之間有相同比率關(guān)系的沉積旋回或周期，我們就認(rèn)為該段地層受米蘭科維奇旋回的影響。同時(shí)也要注意一下三點(diǎn)：1)沉積的連續(xù)性，在進(jìn)行米蘭科維奇旋回分析時(shí)，該段地層的沉積一定要連續(xù)，中間不可以有間斷或不整合面。2)沉積速率相對(duì)穩(wěn)定，在深度域進(jìn)行頻譜分析時(shí)，只有沉積速率相同，沉積地層厚度的比值才是沉積時(shí)間的比值。3)替代性指標(biāo)要選取與氣候或湖平面變化有關(guān)的信號(hào)。

替代性指標(biāo)是指對(duì)古氣候或古環(huán)境反映較為敏感的一些巖性、地球物理或地球化學(xué)等參數(shù)，從而構(gòu)建反映古氣候變化的時(shí)間序列來(lái)進(jìn)行定量分析[28-30]。自然伽馬(GR)測(cè)井是測(cè)量沉積物中伽馬射線的強(qiáng)度，可以敏感第反映沉積物中泥質(zhì)含量，進(jìn)而反映古氣候和古環(huán)境的微小變化，是米蘭科維奇旋回分析的理想數(shù)據(jù)，因此本次使用GR測(cè)井曲線作為替代性指標(biāo)進(jìn)行地層旋回分析，計(jì)算優(yōu)勢(shì)厚度提取對(duì)應(yīng)的米氏旋回信號(hào)，在三級(jí)層序內(nèi)劃分建立更高精度的地層格架。

在信號(hào)分析之前，首先要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以剔除所構(gòu)建時(shí)間序列中各類環(huán)境“噪音”。數(shù)據(jù)預(yù)處理可以分為以下幾步：1)插值與重采樣，由于一些軟件以及算法的限制，時(shí)間序列分析必須等間距，而一些野外的地質(zhì)數(shù)據(jù)難免會(huì)有不等間距采樣的情況，所以必須先進(jìn)行等距離的重采樣。2)去極值，去除序列中偏離均值很大的異常點(diǎn)。3)去趨勢(shì)化，某些序列出現(xiàn)趨勢(shì)性變化會(huì)在頻譜圖中出現(xiàn)極高振幅，除去這些高能量的低頻成分也是必要的。4)預(yù)白化，主要是削弱比重較大的低頻成分，而使各個(gè)頻率成分大致相當(dāng)，壓制低頻信息，提高高頻信息。5)濾波，主要包括高通、低通或帶通濾波，可以剔除與米蘭科維奇旋回?zé)o關(guān)的高頻或低頻信息。以上這些都可以用matlab軟件編寫(xiě)程序或Analyseries 2.0進(jìn)行時(shí)間序列的預(yù)處理。

頻譜分析可以識(shí)別出時(shí)間序列中的周期或準(zhǔn)周期成分，將譜圖中峰值對(duì)比于理論軌道參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值，若有相同的比值，即判斷該地層記錄著米蘭科維奇旋回信號(hào)。連續(xù)小波變換具有時(shí)頻局部化和多尺度分析的特點(diǎn)，可將測(cè)井信號(hào)中蘊(yùn)含的不同尺度的信息提取出來(lái)，表現(xiàn)出時(shí)間域(位移因子)和頻率域(尺度因子)的二維信息，有利于揭示地層中隱藏的旋回性，更直觀的識(shí)別米蘭科維奇信號(hào)[31-32]。值得注意的是，時(shí)間序列的頻率是信號(hào)出現(xiàn)的次數(shù)與時(shí)間的比，倒數(shù)即為周期，而深度序列的頻率是指信號(hào)出現(xiàn)的次數(shù)與厚度之比，倒數(shù)為厚度，用厚度比值與軌道周期理論值作比較的前提是沉積速率不變，因此，如果使用地層組或三級(jí)層序?yàn)榻邕M(jìn)行頻譜分析是需要慎重考慮的，不同沉積相帶的沉積速率差別往往較大，在此本文基于不同沉積亞相對(duì)各段GR曲線進(jìn)行連續(xù)小波變換和頻譜分析。

3.2 計(jì)算理論軌道周期

地球軌道參數(shù)(偏心率、斜率和歲差)周期性變化控制著地球表面接受日照量強(qiáng)度和時(shí)間的變化，進(jìn)而促使氣候變遷并記錄在沉積序列之中，這些記錄在沉積地層之中的高頻旋回也被稱為“米蘭科維奇旋回”。實(shí)踐證明，長(zhǎng)、短偏心率旋回在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期中是穩(wěn)定的，這種穩(wěn)定的地層記錄構(gòu)成了一組約1:4的疊加形式(若地層沉積速率不變，～400 kyr的長(zhǎng)偏心率周期和～100 kyr的短偏心率周期形成地層厚度比為1:4)，因此100 kyr準(zhǔn)周期還被譽(yù)為地支計(jì)時(shí)的“天文鐘擺”[33]。但由于潮汐耗散和氣候摩擦的作用，在地質(zhì)歷史時(shí)期地球自轉(zhuǎn)速度變慢，歲差和斜率周期就不那么穩(wěn)定而會(huì)有不同程度的變化。天文學(xué)家綜合考慮太陽(yáng)系中各行星運(yùn)動(dòng)以及相互作用而設(shè)計(jì)出各種天文解決方案，可以根據(jù)此天文解決方案計(jì)算出距今250 Myr以內(nèi)的天文軌道信號(hào)大小。

本文采用LA2004標(biāo)準(zhǔn)模型[33]的斜率和歲差方案(Laskaretal., 2004)以及LA2010標(biāo)準(zhǔn)模型的偏心率d方案(Laskaretal., 2011)，以1kyr為采樣間隔，計(jì)算了中侏羅世163.5～174.1 Myr期間偏心率(E)、斜率(T)和歲差(P)周期變化的理論值，并且計(jì)算了標(biāo)準(zhǔn)化(每個(gè)參數(shù)范圍限定在0～1)以后的偏心率、斜率和歲差之和，即標(biāo)準(zhǔn)ETP曲線，類似全球日照量曲線用來(lái)反映地球軌道參數(shù)之間綜合的特點(diǎn)。對(duì)以上理論數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析后，得到3個(gè)偏心率周期：400 kyr(E3)、125 kyr(E2)和95 kyr(E1)，2 個(gè)斜率周期：44 kyr(T2)、36 kyr(T1)，3個(gè)歲差周期：22 kyr(P3)、21 kyr(P2)、18 kyr(P1)，其相互之間的比值為1∶0.313∶0.238∶0.11∶0.09∶0.055∶0.053∶0.045(圖2)。本次研究以這些理論軌道周期及其比值為基準(zhǔn)。

4 分析結(jié)果

Ary301井卡拉甘塞組深度為1 825.5～2 306 m，地層厚度為480.5 m，采樣間隔0.125 m，GR數(shù)值范圍為43～170 API，平均值為96 API中位值為106 API，由下至上分別發(fā)育三角洲平原、三角洲前緣、濱淺湖和三角洲前緣亞相，鉆井深度依次為2 168～2 306 m、2 052～2 168 m、1 948～2 052 m和1 825.5～1 948 m，低值與砂巖相對(duì)應(yīng)，高值與泥巖對(duì)應(yīng)，顯示出較好的旋回性。筆者對(duì)Ary301井1 825.5～2 306 m井段的GR測(cè)井曲線基于沉積特征進(jìn)行分段小波變換和頻譜分析，分別對(duì)應(yīng)著I～I(xiàn)V段四種沉積亞相類型。

在深度域上對(duì)Ary301井I段的伽馬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)序列進(jìn)行頻譜分析，頻譜圖中顯示出7個(gè)優(yōu)勢(shì)頻率峰值a、b、c、d、e、f、g，其頻率分別為0.025 3、0.070 5、0.113 8、0.159 0、0.229 4、0.484 2、0.520 3(圖3a)。譜圖中橫坐標(biāo)代表深度序列的頻率(旋回個(gè)數(shù)/m)，縱坐標(biāo)代能量強(qiáng)度，即該頻率所占比重。因此，譜峰對(duì)應(yīng)的旋回厚度(1/頻率)為39.5 m、14.1 m、8.8 m、6.3 m、4.4 m、2.1 m、1.9 m。陸相沉積的沉積速率普遍比海洋的高，按陸相的平均沉積速率100 m/Myr計(jì)算，405 kyr平均沉積40.5 m左右沉積物，因此以峰值a作為基準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)的旋回厚度比為1.00∶0.36∶0.22∶0.16∶0.11∶0.052∶0.048。而根據(jù)Laskar標(biāo)準(zhǔn)模型算出中侏羅世的天文周期為400 kyr(E3)、125 kyr(E2)、95 kyr(E1)、44 kyr(T2)、21 kyr(P2)、18 kyr(P1)，其之間比例為1.00∶0.313∶0.238∶0.11∶0.053∶0.045?？梢园l(fā)現(xiàn)，除d可能由非米蘭科維奇旋回信號(hào)影響之外，a、b、c、e、f、g均與天文軌道周期變化有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。同樣在深度域上對(duì)該段數(shù)據(jù)序列進(jìn)行連續(xù)小波變換，其小波分析圖中顯示較為連續(xù)的37.8～46.5 m、14.2～18.1 m、3.9～5.1 m和1.9～2.2 m的四段沉積旋回，與163.5～174.1 Myr期間的地球軌道參數(shù)長(zhǎng)偏心率E3、短偏心率E2、斜率T2與歲差P有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，頻譜分析與連續(xù)小波分析說(shuō)明該段伽馬數(shù)據(jù)確實(shí)存在米蘭科維奇信號(hào)，而非偶然因素的影響。因此，在I段～39.5 m、～14.2 m、～8.8 m、～4.4 m、～2.1 m和～1.9 m沉積旋回分別解釋為由長(zhǎng)偏心率E3、短偏心率E2、短偏心率E1、斜率T2、歲差P2和歲差P1引起的，而且譜圖中偏心率信號(hào)更強(qiáng)，是影響該地區(qū)地層旋回的主要因素，用偏心率周期引起的旋回地層厚度除以偏心率周期得到沉積速率為98.8 m/Myr，由于未考慮到脫壓實(shí)校正，本文計(jì)算沉積速率為現(xiàn)今條件下的“視沉積速率”。

圖2 163.5～174.1 Ma期間的ETP、偏心率、斜率和歲差的頻譜圖(據(jù)Laskar et al.[34]計(jì)算)Fig.2 The spectrum of ETP, eccentricity, obliquity and precession in 163.5～174.1 Myr(calculated from Laskar et al.[34])

Ary301井II段的伽馬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)序列在深度域上的頻譜圖中顯示出8個(gè)優(yōu)勢(shì)頻率峰值a、b、c、d、e、f、g、h，其頻率分別為0.015、0.028、0.084、0.142、0.235、0.315、0.478、0.556(圖3b)，對(duì)應(yīng)的旋回厚度為66.7 m、35.7 m、11.9 m、7.0 m、4.3 m、3.2 m、2.1 m、1.8 m，其中b、d、e、f、g、h分別對(duì)應(yīng)400 kyr、125 kyr、44 kyr、36 kyr、22 kyr、21 kyr，本次未將峰值a厚度為66.7 m解釋為長(zhǎng)偏心率周期是考慮到沉積速率在短時(shí)期不應(yīng)該有較大變化，而且對(duì)比于其他峰值把35.7 m解釋為長(zhǎng)偏心率周期更為合理。連續(xù)小波色譜圖中顯示較為連續(xù)的4個(gè)頻帶30.3～38.6 m、10.1～13.8 m、3.9～5.2 m、1.8～2.0 m，分別解釋為長(zhǎng)偏心率E3、短偏心率E2、斜率T2和歲差P周期。因此，在II段長(zhǎng)偏心率E3、短偏心率E2、斜率T2、斜率T1控制的沉積厚度分別為～35.7 m、～11.9 m、～4.3 m、～3.2 m，該段沉積速率為89.3 m/Myr。

Ary301井III段的伽馬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)序列在深度域上的頻譜圖中顯示出7個(gè)優(yōu)勢(shì)頻率峰值a、b、c、d、e、f、g，其頻率分別為0.0313、0.149、0.279、0.341、0.555、0.608、0.675(圖3c)，對(duì)應(yīng)的旋回厚度為31.9 m、6.7m、3.6 m、2.9 m、1.8 m、1.6 m、1.5 m，分別對(duì)應(yīng)400 kyr、95 kyr、44 kyr、36 kyr、22 kyr、21 kyr、18 kyr。連續(xù)小波色譜圖中顯示較為連續(xù)的28.5～33.2 m、6.3～7.9 m、2.8～3.7 m、1.5～1.9 m，分別解釋為長(zhǎng)偏心率E3、短偏心率E1、斜率T和歲差P周期。因此，在III段長(zhǎng)偏心率E3、短偏心率E1、斜率T2、斜率T1控制的沉積厚度分別為～31.9 m、～6.7 m、～3.6 m、～2.9 m，該段沉積速率為79.7 m/Myr。

圖3 Ary301井4段小波變換及頻譜分析圖a.卡拉甘塞組I段GR測(cè)井曲線小波分析圖；b.卡拉甘塞組II段GR測(cè)井曲線小波分析圖；c.卡拉甘塞組III段GR測(cè)井曲線小波分析圖；d.卡拉甘塞組IV段GR測(cè)井曲線小波分析圖。圖譜中紅色代表能量較高，藍(lán)色代表能量較低，錐形曲線下方為不可靠區(qū)域，主要由于小波變換的邊緣效應(yīng)造成。e.卡拉甘塞組I段GR測(cè)井曲線頻譜分析圖；f.卡拉甘塞組II段GR測(cè)井曲線頻譜分析圖；g.卡拉甘塞組III段GR測(cè)井曲線頻譜分析圖；h.卡拉甘塞組IV段GR測(cè)井曲線頻譜分析圖；圖中紅色曲線代表80%置信度曲線，綠色代表90%置信度曲線。Fig.3 The wavelet transform and spectrum analysis diagram of four segments in Well Ary301

Ary301井IV段的伽馬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)序列在深度域上的頻譜圖中顯示出7個(gè)優(yōu)勢(shì)頻率峰值a、b、c、d、e、f、g，其頻率分別為0.026 2、0.070 4、0.119、0.179、0.266、0.465(圖3d)，對(duì)應(yīng)的旋回厚度為38.2 m、14.2 m、8.4 m、5.6 m、3.8 m、3.0 m、2.2 m，a、b、c、e、g分別對(duì)應(yīng)400 kyr、125 kyr、95 kyr、36 kyr、22 kyr。連續(xù)小波色譜圖中顯示較為連續(xù)的36.2～47.1 m、14.0～16.2 m、3.7～5.2 m、1.8～2.2 m，分別解釋為長(zhǎng)偏心率E3、短偏心率E2、斜率T1和歲差P周期，因此，在IV段長(zhǎng)偏心率E3、短偏心率E2、短偏心率E1、斜率T1控制的沉積厚度分別為～38.2 m、～14.2 m、～8.4 m、～3.8 m，該段沉積速率為95.4 m/Myr。

5 討論

5.1 浮動(dòng)天文年代標(biāo)尺建立

如果能夠證明地層記錄中的沉積旋回是天文軌道驅(qū)動(dòng)所致，便可將沉積旋回或古氣候的替代性指標(biāo)調(diào)諧到理論天文軌道參數(shù)的目標(biāo)曲線上，將深度信號(hào)校準(zhǔn)到時(shí)間信號(hào)上，就可獲得高分辨率的天文年代標(biāo)尺[35]。由于缺少精確的地質(zhì)定年資料以及其他方法可以得到的年齡“錨點(diǎn)”，這里根據(jù)發(fā)現(xiàn)的米蘭科維奇旋回個(gè)數(shù)以及粗略的時(shí)間邊界建立相對(duì)時(shí)間概念的天文年代標(biāo)尺，即“浮動(dòng)天文年代標(biāo)尺”。

頻譜分析和連續(xù)小波變換均表明Ary301井的卡拉甘塞組四段沉積過(guò)程均受到了地球軌道參數(shù)(偏心率、斜率和歲差)的影響，而且400 kyr長(zhǎng)偏心率E3信號(hào)最強(qiáng)最穩(wěn)定，因此本文從Ary301井GR測(cè)井曲線中提取400 kyr長(zhǎng)偏心率周期E3的濾波曲線為調(diào)諧曲線，125 kyr短偏心率周期E2為輔助曲線，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的高斯帶通濾波器對(duì)伽馬曲線的長(zhǎng)、短偏心率分別進(jìn)行濾波，長(zhǎng)偏心率濾波參數(shù)為(0.025 6±0.008 5)旋回/m，短偏心率濾波參數(shù)為(0.076 9±0.013)旋回/m，利用調(diào)節(jié)線使調(diào)諧曲線和理論曲線谷值位置對(duì)應(yīng)一致，建立卡拉甘塞組的浮動(dòng)天文年代標(biāo)尺。在南圖爾蓋盆地Aryskum地塹的層序劃分方案中，卡拉甘塞組的頂界面對(duì)應(yīng)著中侏羅統(tǒng)的頂界面，據(jù)2015年最新國(guó)際地質(zhì)年表，中侏羅統(tǒng)頂界面(卡洛夫階和牛津階)地質(zhì)年齡為163.5±1.0 Ma，這里卡拉甘塞組頂界面年齡粗略的采用163.5 Ma，沉積記錄中共保存了約11.5個(gè)長(zhǎng)偏心率周期，37個(gè)短偏心率周期，而每?jī)蓷l調(diào)諧線之間為400 kyr的一個(gè)偏心率周期，持續(xù)時(shí)間大約在4.6 Myr左右，推算出卡拉甘塞組底界面年齡約為168.1 Ma。

5.2 高頻旋回識(shí)別與劃分

高頻旋回識(shí)別與對(duì)比在理論上可以分為三大學(xué)派，以準(zhǔn)層序或準(zhǔn)層序組為基本單元的Vail經(jīng)典層序地層學(xué)，以Galloway為代表的主張以最大海泛面為界的成因?qū)有虻貙訉W(xué)和以Cross為代表的高分辨率層序地層學(xué)，前兩者均強(qiáng)調(diào)全球海平面變化控制著層序的發(fā)育及成因，主要應(yīng)用于海相；而高分辨率層序地層學(xué)提出基準(zhǔn)面、體積劃分和相分異原理，強(qiáng)調(diào)基準(zhǔn)面變化是控制不同層序發(fā)育的機(jī)制，不需要海平面為參考，因此不僅適用于海相盆地同樣也適用于陸相含油氣盆地，另外靈活運(yùn)用基準(zhǔn)面的概念可以很好解決自旋回和異旋回問(wèn)題。研究區(qū)以河流、三角洲和湖泊相沉積為主，運(yùn)用高分辨率層序地層學(xué)層序劃分和對(duì)比技術(shù)，結(jié)合天文軌道參數(shù)的浮動(dòng)天文年代標(biāo)尺，實(shí)現(xiàn)高精度的地層單元?jiǎng)澐峙c對(duì)比，建立高分辨率年代地層格架(圖4)。

長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回具有較大規(guī)模水深變化的完整湖進(jìn)—湖退沉積充填序列，湖泛面一般位于層序內(nèi)部泥頁(yè)巖沉積的中部或頂部，具有連續(xù)沉積或沉積間斷面性質(zhì)，其界面成因類型受同一構(gòu)造演化階段的次級(jí)構(gòu)造活動(dòng)控制，與奧爾特旋回周期有關(guān)，平均沉積時(shí)限為1.6～5.25 Myr，一般相當(dāng)于層序地層學(xué)中的三級(jí)層序，可在地震剖面通過(guò)地震反射終止關(guān)系判別，也可以從露頭或測(cè)井巖芯中識(shí)別。Ary301井卡拉甘塞組為一個(gè)三級(jí)層序，地層厚度480.5 m，沉積時(shí)限為4.6 Myr，劃分為一個(gè)長(zhǎng)周期旋回，湖泛面位于層序中部的湖相泥質(zhì)密集段，下半旋回由下至上分別發(fā)育三角洲平原—三角洲前緣—濱淺湖亞相，反映湖平面上升、可容納空間增大、基準(zhǔn)面逐漸上升的過(guò)程，上半旋回由下至上分別發(fā)育濱淺湖—三角洲前緣亞相，反映湖平面下降、可容納空間減小、基準(zhǔn)面逐漸下降的過(guò)程，總體為一個(gè)以基準(zhǔn)面上升為主的湖進(jìn)—湖退過(guò)程。

中期基準(zhǔn)面旋回具有高幅水深變化、彼此有成因聯(lián)系的地層疊加組成的次級(jí)湖進(jìn)—湖退沉積充填序列，受構(gòu)造和氣候的雙重作用控制，與米蘭科維奇旋回長(zhǎng)偏心率周期有關(guān)，平均沉積時(shí)限為0.2～0.8 Myr，相當(dāng)于層序地層學(xué)中的四級(jí)層序，本文研究發(fā)現(xiàn)基于米蘭科維奇理論劃分的長(zhǎng)偏心率旋回與微相的垂向沉積序列有較好的對(duì)應(yīng)性，可以反映一定的湖進(jìn)—湖退沉積充填，因此將中期基準(zhǔn)面旋回即四級(jí)層序的時(shí)間定量化為400 kyr。中期基準(zhǔn)面旋回通常以較大規(guī)模的沖刷面為界線，由一系列短周期基準(zhǔn)面旋回疊置而成，往往通過(guò)測(cè)井曲線及巖性剖面特征對(duì)其進(jìn)行識(shí)別。中期基準(zhǔn)面旋回的序列主要是指亞相或微相的垂向序列，例如三角洲平原亞相→三角洲前緣亞相為基準(zhǔn)面上升旋回，反映湖侵的過(guò)程；三角洲前緣分流間灣微相→遠(yuǎn)砂壩微相→河口壩微相為基準(zhǔn)面下降旋回，反映湖退的過(guò)程。其頂、底界面可能對(duì)應(yīng)于北半球高緯度夏半年日照量最低的冰期，偏心率主要調(diào)控歲差的周期變化幅度來(lái)影響氣候變化，偏心率的極小值更容易產(chǎn)生冰期。因此，中期旋回的頂、底與伽馬長(zhǎng)偏心率濾波曲線的低值一一對(duì)應(yīng)，共識(shí)別出11.5個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回。I段三角洲平原沉積亞相包含3.25個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回，主要發(fā)育分流河道和分流間灣微相的交互沉積，由于分流河道的普遍發(fā)育及相互疊置，上一期天然堤或決口扇微相總是被下一期河道侵蝕沖刷，基準(zhǔn)面下降半旋回的沉積記錄缺失或無(wú)沉積間斷，僅保存3.25個(gè)基準(zhǔn)面上升半旋回沉積記錄。II段三角洲前緣沉積亞相包含2.75個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回，除中間一段基準(zhǔn)面出現(xiàn)短暫下降，基準(zhǔn)面整體還是不斷上升的過(guò)程，沉積序列的疊加方式以退積或加積為主。III段濱淺湖亞相包含3個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回，該期的湖泛面為此三級(jí)層序的最大湖泛面，越過(guò)最大湖泛面后，基準(zhǔn)面開(kāi)始緩慢下降。IV段三角洲前緣沉積亞相包含2.5個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回，中段出現(xiàn)基準(zhǔn)面緩慢上升，整體沉積序列以進(jìn)積為主發(fā)育基準(zhǔn)面下降旋回。

圖4 Ary301井卡拉甘塞組高頻旋回識(shí)別與劃分a.理論周期曲線中紅色曲線代表理論E3長(zhǎng)偏心率曲線且周期為400 kyr，藍(lán)色曲線代表理論E2短偏心率曲線且周期為125 kyr，黑色數(shù)字代表短偏心率曲線旋回個(gè)數(shù)；b.GR長(zhǎng)偏心率濾波曲線采用高斯帶通濾波方法得出，濾波參數(shù)為(0.025 6±0.008 5)旋回/m，藍(lán)色虛線為GR原始曲線，紅色數(shù)字代表長(zhǎng)偏心率旋回個(gè)數(shù)；c.GR短偏心率濾波曲線采用同樣方法，濾波參數(shù)為(0.076 9±0.013)旋回/m，紅色數(shù)字代表長(zhǎng)偏心率旋回個(gè)數(shù)，黑色數(shù)字代表短偏心率曲線旋回個(gè)數(shù)；d.GR斜率濾波曲線濾波參數(shù)為(0.26±0.02)旋回/m。Fig.4 High-frequency cycles identification and division of Karagansky Formation in Well Ary301

短期基準(zhǔn)面旋回具有低幅水深變化、彼此有成因聯(lián)系的韻律湖進(jìn)—湖退沉積充填序列，受氣候的干、濕變化過(guò)程控制，與米蘭科維奇旋回短偏心率周期有關(guān)，平均沉積時(shí)限為0.04～0.16 Myr，相當(dāng)于層序地層學(xué)中的五級(jí)層序，基于米蘭科維奇理論劃分的短偏心率旋回與巖相組合有較好的對(duì)應(yīng)性，可以反映低幅水深變化的韻律性湖進(jìn)—湖退充填，這里將短期基準(zhǔn)面旋回即五級(jí)層序的時(shí)間定量化為125 kyr。短期基準(zhǔn)面旋回可以直接通過(guò)露頭及巖性測(cè)井資料進(jìn)行識(shí)別，通?？梢苑譃橄蛏献兩罘菍?duì)稱型旋回(A型)、向上變淺非對(duì)稱型旋回(B 型)和對(duì)稱型旋回(C型)3種類型，低可容納空間A1型、高可容納空間A2型、低可容納空間B1型、高可容納空間B2型、以上升半旋回為主的C1對(duì)稱型、以下降半旋回為主的C2型和上升下降半旋回對(duì)等的C3對(duì)稱型7種亞類型[36]。由于三角洲平原亞相上半旋回經(jīng)常遭受沖刷與侵蝕作用，但同時(shí)又階段性發(fā)育分流間灣，說(shuō)明水體下切作用相對(duì)較弱，以發(fā)育高可容納空間A2型為主；三角洲前緣亞相可容納空間較大，由河口壩或決口扇組成的反韻律進(jìn)積結(jié)構(gòu)保存完整，基準(zhǔn)面類型以下降半旋回為主的C2型和上升下降半旋回對(duì)等的C3型為主；濱淺湖亞相以發(fā)育高可容納空間B2型和上升下降半旋回對(duì)等的C3型為主；由下至上，共識(shí)別出37個(gè)短期基準(zhǔn)面旋回。

超短期基準(zhǔn)面旋回是根據(jù)巖芯或測(cè)井資料能夠識(shí)別的最小成因地層單元，是受歲差周期影響形成的韻律層，也是油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中的最基本單元，即同一時(shí)期沉積的單砂體，但在此次實(shí)際工作中由于還未研究到開(kāi)發(fā)過(guò)程單砂層精度，未對(duì)超短期旋回進(jìn)行對(duì)比。

6 結(jié)論

(1) 地球軌道參數(shù)引起氣候變化導(dǎo)致湖平面周期性變化是高頻層序或短周期層序的主控因素，長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回具有較大規(guī)模水深變化的湖進(jìn)—湖退充填序列，與奧爾特旋回有關(guān)，相當(dāng)于層序地層學(xué)中的三級(jí)層序；中期基準(zhǔn)面旋回具有高幅水深變化的次級(jí)湖進(jìn)—湖退充填序列，與米蘭科維奇旋回長(zhǎng)偏心率周期有關(guān)，相當(dāng)于層序地層學(xué)中的四級(jí)層序。短期基準(zhǔn)面旋回具有低幅水深變化的韻律湖進(jìn)—湖退充填序列，與米蘭科維奇旋回短偏心率周期有關(guān)，相當(dāng)于層序地層學(xué)中的五級(jí)層序。超短期基準(zhǔn)面旋回是最小成因地層單元，是受斜率或歲差周期影響形成的韻律層，相當(dāng)于層序地層學(xué)中的六級(jí)層序。

(2) 采用LA2004及LA2011理論天文模型計(jì)算出中侏羅世163.5～174.1 Myr期間偏心率(E)、斜率(T)和歲差(P)分別為：400 kyr(E3)、125 kyr(E2)、95 kyr(E1)、44 kyr(T2)、36 kyr(T1)、22 kyr(P3)、21 kyr(P2)、18 kyr(P1)?；诓煌练e特征，對(duì)Aryskum坳陷Ary301井卡拉甘塞組I～I(xiàn)V段分別進(jìn)行頻譜分析和連續(xù)小波變換，發(fā)現(xiàn)沉積地層中均保存完好的米蘭科維奇旋回，天文軌道周期對(duì)Aryskum地塹沉積過(guò)程具有明顯影響，受400 kyr長(zhǎng)偏心率周期影響的旋回厚度為31.9～39.5 m，受125 kyr和95 kyr短偏心率周期影響的旋回厚度分別為11.9～14.2 m，6.7～8.8 m，44 kyr和36 kyr斜率周期引起的地層旋回厚度分別為3.6～4.4 m，2.9～3.8 m，22 kyr、21 kyr和19 kyr歲差周期引起的旋回厚度為1.8～2.1 m，1.6～2.2 m，1.5～1.9 m。

(3) 通過(guò)對(duì)Ary301井GR測(cè)井曲線進(jìn)行高斯帶通濾波，提取長(zhǎng)、短偏心率周期曲線并調(diào)諧到Laskar天文模型的理論周期曲線上，建立Ary301井卡拉甘塞組浮動(dòng)天文年代標(biāo)尺?？ɡ嗜M共記錄了11.5個(gè)長(zhǎng)偏心率周期和47個(gè)短偏心率周期分別對(duì)應(yīng)于11.5個(gè)中期旋回和47個(gè)短期旋回，米蘭科維奇旋回具有相對(duì)穩(wěn)定的周期以及對(duì)高頻層序的控制作用，作為高頻層序劃分的時(shí)間標(biāo)尺，為測(cè)井層序劃分提供一種不受人為因素影響的天然標(biāo)準(zhǔn)，提高了高頻層序劃分的科學(xué)性，保證了研究區(qū)層序劃分的統(tǒng)一性。

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Recognition and Division of High-resolution Sequences based on the Milankovitch Theory: A case study from the Middle Jurassic of Well Ary301 in the South Turgay Basin

SHI JuYe1,2，JIN ZhiJun1,3，LIU QuanYou1,3，HUANG ZhenKai1,3

1. State Key Laboratory of Shale Oil and Gas Enrichment Mechanisms and Effective Development, Beijing 100083, China2. School of Energy Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China3. Petroleum Exploration and Production Research Institute, SINOPEC, Beijing 100083, China

It aims to achieve the division and correlation of high-resolution sequences by integrating the Milankovitch cycles with cycles of different scales so as to introduce such a high precision time scale into the high-resolution sequence stratigraphic classification. This work takes the Well Ary301 in Aryskum graben of the South Turgay Basin in Kazakhstan as an example. Based on different sedimentary characteristics, spectral analysis and continuous wavelet transform are used to Intervals I-IV of natural gamma ray data, respectively, which demonstrate that well-preserved Milankovitch cycles are contained in the sedimentary strata. Aryskum graben deposition process is obviously effected by astronomical orbital period, the formation thickness of 31.9～39.5 m is affected by the long eccentricity of 400 kyr, the formations thickness of 11.9～14.2 m and 6.7～8.8 m are affected by the short eccentricity of 125 kyr and 95 kyr, respectively. Cycle curves analyzed by filtering are compared with the astronomical model theory, which helps establish the Karagansky Formation of floating astronomical time scale. Finally, 11.5 middle term cycles and 47 short term cycles are identified, the filtering curves with eccentricity cycles of 400 kyr and 125 kyr are identified as the reference curves to divide middle term and short term cycles to ensure the scientific and unified division scheme in the study area, and a natural standard unaffected by man-made factors is proposed for high-frequency sequence division.

South Turgay Basin; Milankovitch cycle; spectral analysis; astronomical time scale; high-frequency sequence

1000-0550(2017)03-0436-13

10.14027/j.cnki.cjxb.2017.03.002

2016-05-03； 收修改稿日期： 2016-07-18

石巨業(yè)，男，1989年出生，博士，非常規(guī)油氣地質(zhì)，E-mail: shijuyeone@163.com

P618.13

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