地震资料在碳酸盐岩沉积相分析中的应用——以某区二叠系长兴组为例

何金海 彭 博 李 丽 田 甜 吴齐胜

(1.成都理工大学能源学院，成都 610059;2.中国石化集团西南石油局第五物探大队，湖南湘潭 411104)

沉积相分析通常是应用野外露头、井下岩芯、录井岩屑、测井曲线、地球化学数据等资料的综合研究过程。露头和钻井资料难以推测整个研究区的沉积相平面展布特征，而地震资料很难识别碳酸盐岩的岩性［1］，地震沉积学地层切片也很难进行碳酸盐岩沉积相平面展布特征分析［2］。但是，由于碳酸盐岩沉积后岩石体积受压实作用影响很小，故在碳酸盐岩沉积相分析中采用古地貌相带分析方法(地震拉平体的地层切片)，结合精细地震相解释和地震相向沉积相转化来分析沉积相平面展布特征，不失为一种很好的尝试。

1 地质概况

研究区二叠纪地层发育较齐全，自下而上包括下二叠统梁山组、中二叠统栖霞与茅口组和上二叠统吴家坪与长兴组。中二叠统与上二叠统之间存在东吴运动形成的假整合面［3－4］。吴家坪组沉积时，研究区为碳酸盐岩台地内部沉积环境［5］，沉积相分异不明显，研究区为一个平台;到长兴组沉积时期，逐渐由碳酸盐岩缓坡环境过渡到碳酸盐岩台地环境，并且后期碳酸盐岩台地分异明显，分异出台地内部、台地边缘、台缘斜坡和陆棚环境。运用研究区的野外露头、取芯资料、录井资料和测井曲线对本区的沉积相进行分析，发现本区长兴组主要发育的沉积相有:生物礁、颗粒滩、滩间、泻湖、潮坪、斜坡和陆棚相等。本区后期构造活动造成盆地局部地层掀斜，古构造高点成为今构造低部位，为沉积相的平面刻画带来一定困难。

2 古地貌相带分析

前人在研究区礁滩相带识别中做了很多尝试，但效果不够理想。贺振华等人对研究区单条地震剖面的礁滩体特征作了精细刻画，但礁滩体的平面展布特征和相带边界刻画不理想［6］。胡伟光等人在对研究区生物礁识别中，应用了多种地震技术和古地貌分析方法［7］，但由于地震属性切片前期没做层拉平处理，而古地貌分析方法由于参考面选择不够理想和仅仅停留在生物礁的形态刻画上而效果欠佳。其他研究者也做过类似研究［8－10］，但同样存在上述问题。尝试用地层切片的方式来进行沉积相带分析，仍收效甚微。考虑到碳酸盐岩沉积成岩特征，因此首次应用古地貌相带分析方法来解决该问题。

2.1 碳酸盐岩古地貌相带分析原理

碳酸盐岩沉积主要是生物化学沉积，以原地和近地沉积为主，沉积物的沉积厚度基本反映了当时的沉积环境，即深水区沉积厚度薄，浅水区沉积厚度厚，因而碳酸盐岩沉积后古地貌特征可以反应当时的沉积环境。碳酸盐岩沉积同生期固结成岩，后期压实作用对岩石体积影响很小，即便是考虑压溶作用会影响碳酸盐岩沉积层厚度，但由于压溶作用只会改变地层的绝对厚度，不会改变地层的相对厚度，故不会影响沉积古地貌特征。而后期构造运动的影响将在古地貌恢复(层拉平处理)中消除。因此，古地貌特征研究可以帮助界定沉积相带的分布范围。

古地貌相带分析方法(地震拉平体的地层切片)是选择一个临近目的层、沉积期近水平的地层界面作为层拉平面，通过层拉平处理创建一个地震拉平体，在地震拉平体数据内提取的地层切片(古地层切片)即可近似看做古地貌图［11－12］，通过与地震剖面的对比，即可调整到合适的色标范围，用古地貌图来进行沉积相带分析。

2.2 研究区古地貌相带分析

结合研究区地质构造特点，东吴运动面(即中二叠和上二叠之间的界面)为一个假整合面，界面之上吴家坪组沉积时，整个研究区为碳酸盐岩台地内部沉积环境，沉积分异不明显，可近视为水平面。为此可将东吴运动面(吴家坪组底面)作为层拉平面，用层拉平面之上的沉积厚度作为沉积古地貌来分析沉积相带，同时后期构造运动对长兴组沉积地层的产状改变也将在层拉平处理中予以消除。通过对东吴运动面的拉平，创建地震拉平数据体，然后在拉平体中提取地层切片，通过提取的地层切片(图1为长兴组顶面古地貌图)来分析沉积相带。各个相带大体呈北西向展布，台地内部—台地边缘—台缘斜坡—陆棚相带，各相带分布范围清晰可见，界限明晰。通过与钻井和地震相解释的成果对比，相带边界和沉积相分布范围都能很好吻合，并在一定程度上指导了地震相的解释和沉积相的平面成图。

3 地震相分析

在古地貌相带分析的基础上，开展地震相分析。根据碳酸盐岩的沉积特征分析其地震反射特征，并结合地震正演模型，分析地质体在地震剖面上的外部反射构型和内部反射形态，并通过单井标定实现地震相转沉积相。

图1 长兴组顶面古地貌图

3.1 礁地震相

台地边缘，波浪潮汐作用最强烈，洋流带来的营养物质最丰盛，最适宜造礁生物的生长，是生物礁发育的最有利地带。台地内部条件适宜，零星可见点礁的发育。生物礁的生长以原地建隆为特征，地貌上为丘状隆起。针对生物礁的地质特征，前人在不同地区研究过生物礁的地震反射特征［13－18］，但特征基本一致。研究区礁地震相反射特征为丘状外形，内部近空白反射。结合单井相的标定和古地貌对礁相带的范围界定，可以精细刻画研究区的礁的平面展布。

3.2 滩地震相

碳酸盐岩盆内颗粒(内碎屑、生物颗粒、鲕粒等)在波浪、潮汐等水流作用下冲刷、破碎或搬运再沉积形成滩。滩体顶面呈平台状，平面上呈条带状展布。由于波浪的冲洗和分选作用，颗粒滩往往孔隙发育或是易于白云岩化，速度和密度通常低于围岩。由此建立长兴组滩体的地质模型，图2(a)中滩体发育区的速度和密度小于围岩。相应的地震反射图如图2(b)所示，滩体的地震反射特征表现为:顶面低幅丘状波谷反射，底面波峰反射振幅明显增强。据此地质体地震反射特征如图3所示。层拉平剖面上，滩体的低幅丘状反射特征明显，沉积厚度明显大于泻湖和滩间微相。

3.3 滩间地震相

由于滩体对水动力的阻碍作用，滩间是浅水低能沉积区，通常发育微晶灰岩，岩性稳定，横向变化小，地震剖面上表现为中等振幅、低—中等频率、连续反射特征。由于滩间灰泥的沉积速率慢，沉积的总厚度比相邻滩体薄，在地震剖面上比滩体相对位置低。如图3(a)所示，A井地震合成记录验证了滩间微相的地震反射特征，同时为滩间地震相转沉积相提供依据。

图2 滩体地质模型及地震反射图

3.4 泻湖地震相

由于台缘礁滩的遮挡，海水循环受限，水动力减弱，台地内部的较深水区形成泻湖环境。泻湖微相以发育黑灰色灰岩和灰黑色灰岩为主，偶见生物碎屑的发育。泻湖在地震剖面上表现为中等振幅、中等频率及弱连续反射的特征。B井地震合成记录验证了泻湖微相的地震反射特征，地震同相轴的连续性变差，说明沉积物横向上有差异。层拉平剖面上，泻湖微相的沉积厚度明显较滩体薄，如图3(b)所示。

3.5 斜坡地震相

斜坡是碳酸盐岩台地向陆棚环境过渡的过渡相类型，总体为低能深水沉积，夹杂有碎屑流(重力流)沉积，发育深灰色—灰黑色硅质灰岩、含泥灰岩、泥灰岩夹生屑灰岩。由于沉积物的不均一性，地震剖面上表现为强振幅、低频、连续反射背景，随着碎屑流的混入表现为中等振幅、中等—高频率及弱连续反射的特征，如图3(c)所示，研究区C井地震合成记录验证了斜坡相的地震反射的特征。层拉平剖面上，斜坡地震相表现为有一定倾角，从台缘向陆棚，地层沉积厚度逐渐变薄。

3.6 陆棚地震相

陆棚为低能、安静、深水的沉积环境，发育低能细粒沉积物，主要有泥灰岩、含泥灰岩、微晶灰岩和硅质灰岩，岩性均一，横向上分布稳定，故地震剖面上表现为强振幅、低频及连续反射的特征，如图3(c)所示。层拉平剖面上陆棚地震相表现为近水平薄沉积层。

图3 地质体地震反射特征图

4 结语

(1)首次尝试用古地貌相带分析方法来研究碳酸盐岩沉积相展布特征和界定沉积相带边界，与资料吻合性好。

(2)创新性的应用地震拉平体地层切片(古地层切片)，使其突破碳酸盐岩研究的禁区，具有更强的实用性;同时古地层切片可以清楚呈现不同地质体平面展布特征，并用于沉积相平面演化特征分析。

(3)古地貌相带分析方法不仅可以用于沉积相分析，也可以用于古地貌与礁滩体发育分布关系的研究。

(4)考虑到压溶作用，进行地层的真厚度校正，古地貌对沉积相带的界定效果将更加理想。

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