地震沉积学在陆相湖盆沉积体系研究中的应用——以江陵凹陷上白垩统渔洋组为例

张尚锋，刘武波

（ 油气资源与勘探技术教育部重点实验室 （长江大学））长江大学地球科学学院，湖北 武汉430100

殷一丹 （长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 武汉 430100）

尤英 （广东省地质科学研究所，广东 广州 510080）

地震沉积学在陆相湖盆沉积体系研究中的应用
——以江陵凹陷上白垩统渔洋组为例

张尚锋，刘武波

（ 油气资源与勘探技术教育部重点实验室 （长江大学））长江大学地球科学学院，湖北 武汉430100

殷一丹 （长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 武汉 430100）

尤英 （广东省地质科学研究所，广东 广州 510080）

地震沉积学是利用地震资料研究沉积岩及其形成过程的一门新兴学科，是进行沉积体系研究及储层预测的有效技术。从单井岩心、测录井及露头资料出发，利用地震反射构型、地层切片及多种地震属性分析技术，结合不同沉积体系单元的地貌形态，在江陵凹陷三维地震资料覆盖区的上白垩统渔洋组（K2y）展开了地震沉积学应用研究。根据江陵凹陷的区域地质背景，以岩心及测录井地质模型与地震反射构型、地层切片、多种地震属性互动反馈为基本思路进行研究，认为研究区主要发育河流、三角洲和湖相沉积；通过一系列典型地层切片及地震属性分析，刻画了江陵凹陷K2y不同沉积时期各沉积体系的分布。研究显示地震沉积学在陆相湖盆沉积体系分析及岩性预测方面具有独特的优势。

地震沉积学；地震反射构型；地震属性；地层切片；沉积体系展布；江陵凹陷；渔洋组

地震沉积学是建立在沉积学、地震地层学、层序地层学及地球物理学等学科的基础上，以地质规律为指导，利用先进的地球物理技术和三维地震数据进行沉积相平面分布及沉积体系研究的一门新的交叉边缘学科［1～5］。自20世纪90年代曾洪流等［6］首次提出 “地震沉积学”一词，经过国内外学者近20年的研究与实践，地震沉积学在理论及应用方面均取得了较大的进展。近年来，我国学者开展了一些地震沉积学的相关研究，主要是应用地震技术和相关方法辅助研究沉积体系，但很少将地质模型与地震信息相互结合进行研究，忽略了地质模型的指导作用，且由于地震资料解释的多解性导致解释结果不受地质工作者的认可［7］。为解决上述问题，该次研究以高精度三维地震资料覆盖区的江陵凹陷上白垩统渔洋组（K2y）为目标，以研究区露头及测录井地质模型为依据，运用地震沉积学的理论及研究方法，将地质模型与地震信息联合互动，充分发挥二者的优势。以典型井和野外露头地质模型为基础，指导地震资料的处理与解释，然后通过地震资料解释结果修改完善地质模型，从而建立地质模型的地震响应特征，最终预测沉积体系的演化特征。笔者通过对研究区K2y单井沉积相、沉积相的地震反射构型及地震平面属性响应特征分析，结合地层切片及地震属性特征精细刻画了研究区目的层的沉积相展布特征，基本解决了因K2y沉积受断裂控制影响、同沉积断裂发育而导致的沉积体系识别困难等难题，为该区的勘探提供了参考。

1 地震沉积学的研究方法

地震沉积学通过现代沉积环境、野外露头及钻测井资料和高精度地震资料相互结合来综合分析沉积单元的外部形态、内部结构及其形成过程［8～10］。目前，地震沉积学的应用研究总体上侧重于应用地球物理相关方法进行辅助研究，而忽略了地质模型在研究中的指导作用及其与地震技术之间的互动关系。笔者认为，地震沉积学的研究内容和方法主要包括以下几个方面：①通过现代沉积、野外露头和测录井资料的研究，分析区域沉积相类型及其展布特征；②通过井震结合分析典型井段地质模型的地震响应，确立不同沉积体系的地震响应特征；③在弄清沉积体系地震响应特征的基础上，充分利用地震分析技术和成像技术，结合钻测井信息综合分析区域沉积体系的展布特征。

在地震沉积学的实际研究中，首先以现代沉积和露头古沉积及测录井沉积研究为基础，建立研究区沉积体系的地质模型；然后以层序地层学理论为指导对单井建立高精度层序地层格架；最后在层序格架内部，分析不同沉积体系的地震反射构型特征，并应用90°相位转换、地层切片及地震参数属性分析等地震解释技术，根据地震平面响应图上显示的地震岩性学信息和地震地貌特征，以及岩心-测井相标定结果辅以剖面地震反射构型特征，解释沉积相、沉积环境和沉积体系域分布，最终修改、完善地质模型。

2 地震沉积学的应用研究

江陵凹陷位于江汉盆地西部，具有8个二级构造单元，该盆地自下而上主要沉积了古生界至中三叠世的海相碳酸盐岩及砂泥岩地层，晚三叠世至侏罗纪的陆相煤系及砂泥岩地层，白垩纪到古近纪的陆相沉积地层，新近纪至第四纪的砂砾岩及黏土层。该盆地经历了断陷期、断凹转换期及凹陷期的构造演化阶段。白垩纪开始，盆地进入断陷期，盆地内各断层开始活动，相应地形成了一系列沉降规模不等的箕状洼陷，沉积了一套较厚的陆相地层，笔者研究的目的层K2y则沉积于该时期。研究区内三维地震资料品质较好，沉积现象丰富，除个别断裂带附近地层断裂变形严重外地层整体呈发散状，非常适合开展地震沉积学研究。笔者通过对研究区K2y进行单井沉积相分析，识别层序界面，建立三级层序格架，并在层序格架内部研究沉积体系的地震反射构型及地震属性响应特征，结合地层切片及多种地震属性分析，精细刻画了该区的沉积体系展布特征。

2.1 地质模型建立

地震沉积学的关键在于建立地质模型，指导和验证地震资料的解释与分析［11］。根据前人对江陵凹陷的研究，认为研究区K2y主要发育河流、三角洲和湖相沉积体系。笔者根据区域露头资料、钻井取心和测录井资料进行地质建模，详细分析了各沉积体系的构成单元特征，综合分析并建立了研究区陆相湖盆沉积体系的三维地质模型。

2.2 地质模型的地震剖面反射构型特征

地震反射构型是指传统意义上的地震相，它是沉积环境或沉积相的地震反射响应，其表征参数主要包括地震反射的外部几何形态、内部反射结构、振幅、频率和连续性等。江陵凹陷K2y地震资料较为清晰，地震反射构型类型比较丰富，不同沉积相带的地震反射构型有所差异，该次研究对典型井段沉积相的地震反射构型进行了统计分析。

1）河流相沉积特征 河流相在研究区K2y广泛发育，岩性为中厚层－厚层的灰色、棕色砂岩夹砾岩及泥岩，粒度较粗，具板状、波状交错层理及水平层理。自然伽马曲线表现为箱形、漏斗形、钟形、指形等形态的相互组合，多为锯齿状波动，反映沉积水体能量不稳定，河道频繁迁移改道。地震剖面上表现为席状平行反射中间断续的、不规则的短轴状和透镜状反射，振幅强度变化大，横向不稳定。其中小型的河流主要表现为短轴状的特征，较大型的河流下切会形成顶平底凹的透镜状反射特征，透镜体内部见向侧上方侧积反射特征，反映多期河道的横向迁移和垂向叠加 （图1）。

2）三角洲相沉积特征 研究区K2y发育的三角洲以河控三角洲为主，岩性为砂岩、粉砂岩和泥岩。自然伽马曲线形态多为中高幅箱形、齿化箱形-钟形。地震剖面上表现为席状中弱振幅差连续或楔状中弱振幅好连续的反射特征，局部见平行斜交型的前积反射特征，顶超和下超现象非常明显，反应三角洲沉积时期具有稳定的相对较高的沉积物供应，沉积水体相对较浅的强水动力特征 （图2）。

3）湖相沉积特征 研究区K2y发育淡水湖泊及咸水湖相沉积，淡水湖泊岩性主要为棕色、灰棕色粉砂质泥岩。咸水湖泊主要为含膏泥岩、石膏质泥岩。自然伽马曲线形态多呈漏斗形或漏斗形-箱形的复合形，曲线异常幅度中等，一般顶部呈渐变或突变接触，底部呈渐变接触。地震剖面上表现为席状、平行的中强振幅、中等频率好连续的反射特征，反应安静水体的沉积特征。其中咸水湖泊沉积地震反射振幅较淡水湖泊强 （图3）。

图1 河流相井震对比剖面

图2 三角洲井震对比剖面

图3 湖相井震对比剖面

2.3 地质模型的地震平面属性响应特征

研究发现地震资料的横向分辨率与垂向分辨率相近，而地质体的横向尺度远大于其垂向厚度，因此地震平面属性有利于沉积体系的分析［12］。地震平面属性包括时间切片属性、层面属性和地层切片属性，该次研究笔者选取最具等时意义的地层切片属性进行分析。地震参数属性是指利用叠前或叠后地震数据，经过数学变换而导出的有关地震波的几何形态、运动学特征、动力学特征和统计学特征的测量［13～16］。地震属性以其独特的优势成为各种地层信息及地质现象的一种反映技术。地震属性种类很多，该次研究选取了对岩性及沉积环境较敏感的均方根属性、最大波谷振幅属性及瞬时频率属性结合地层切片进行综合分析。为提高地球物理参数预测岩性的可靠性，该次研究通过关键井的测井曲线统计了目的层段不同岩性与波阻抗的对应关系。图4显示了研究区目的层段地层具有高波阻抗盐岩、低波阻抗泥岩及高波阻抗砂岩的特征。

虽然部分盐岩与砂岩均具有较高的波阻抗特征，但考虑到盐岩与砂岩不会交互沉积，因此可以对原始地震资料进行90°相位转换，使地震反射极性与岩性具有较好的对应关系，从而可以直接利用90°相位地震资料制作地层切片并提取相关属性分析沉积体的岩性特征［8］，进而结合平面地震地貌特征进行地震沉积学的分析。

图4 研究区波阻抗与自然伽马关系图

图5 研究区岩心刻度地层切片

图5为K2y沉积晚期的岩心刻度地层切片，地层切片显示，该时期研究区沉积呈东西分带的特点。西部钻井显示为河流相沉积的区域，表现为连片的条带状黑色强波谷反射，为砂岩的响应特征；黑色条带之间夹杂灰色到灰白色的弱波峰反射为泥岩的响应特征；条带状不连续的响应特征反映河道侧向迁移频繁改道的特点。中部和东部钻井显示为湖相沉积，地层切片上呈片状连续的灰白色弱波峰或是白色强波峰反射，为泥岩的响应特征，较好的连续性反映了较稳定的沉积环境。在河流相沉积和湖相沉积接触区域具有朵叶状的灰黑色波谷反射特征，钻井显示为三角洲沉积，朵状体内部具有条带状的黑色强波谷反射，为分流河道的响应特征，河道分支分叉，每个长条状的河道向下倾方向逐渐转变为灰黑色低振幅的朵状体，反映三角洲沉积向前推进的特征。

3种不同的地震属性图 （图6）都具有类似于地层切片东西分带的特征。前2张振幅类属性图可以看出，研究区西部钻井显示为河流相的区域表现为白色的高值，反映该区域反射能量较强，砂体发育；中部和东部钻井显示为湖相沉积的区域表现为灰色到黑色的低值，反映砂体不发育。由第3张瞬时频率属性图可以看出，河流相沉积区显示为白色高频特征，反映沉积水体能量较强；湖相沉积区显示为黑色的低频特征，反映安静的沉积环境。由此可以看出，地层切片和地震属性与沉积体系具有较好的对应关系，对沉积体展布分析具有很好的作用。

2.4 沉积体系演化分析

该次研究对江陵凹陷K2y分段制作地层切片并提取相应的地震属性进行分析，从获得的60张地层切片及对应的地震属性图中可以清晰地看到K2y从下至上各时期的沉积体系展布及演化规律。图7为选取的3张典型地层切片，可以看出，3个沉积时期的地层切片均具东西分带的特征。

图6 研究区地震属性响应特征

图7 研究区K2y地层3个沉积时期的典型地层切片

1）研究区西部在地层切片上为连片的条带状黑色强负振幅，在地震属性图上的对应区域显示为连片的白色高值，过该区域的地震剖面也可以看到明显的短轴状和透镜状反射特征，综合区域沉积特征及测录井特征解释为河流相沉积。

2）研究区中部在地层切片上为大片连续的灰白色弱振幅波峰反射和白色强波峰反射，在地震属性图上显示为黑色低值，在横切的地震剖面上显示为席状、中强振幅好连续的反射特征，综合解释为湖相泥岩沉积。

3）研究区东南部K2y沉积早期和K2y沉积中期具有类似于西部的反射特征，为河流相沉积。K2y沉积末期在地层切片上显示有朵叶状黑色波谷反射，地震属性图上也显示为扇状白色高值特征，沿扇形纵向切割的地震剖面上具有明显的指示三角洲沉积的前积反射特征，综合分析解释为三角洲沉积。

从图7中可以看出，K2y沉积早期气候干旱，研究区主要发育河流相沉积，中心发育湖相沉积；K2y沉积中期，气候干旱程度减弱，湖相沉积范围扩大，河流相沉积向边缘后退，局部发育三角洲沉积；K2y沉积末期，河流相沉积进一步减小，湖泊作用加强，研究区西部由河流相沉积转变为湖相沉积，东部发育三角洲沉积，并显示出多沉积中心的特点。

3 结语

地震沉积学以地质模型为基础，利用地震剖面的反射构型、地层切片及多种地震属性等地球物理方法分析井间沉积体系特征，具有独特的优势，显示了较好的应用效果。对江陵凹陷K2y进行地震沉积学的研究，发现研究区主要发育河流、三角洲和湖相沉积，并得到了K2y不同沉积时期河流、三角洲和湖相沉积体系的展布特征及纵向上的演化规律。

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［编辑］ 龚丹

App lication of Seism ic Sedim entology in the Study of Continental Lake Basin——By Taking Yuyang Formation in Upper Cretaceous of Jiangling Depression for Exam p le

ZHANG Shangfeng，LIUWubo，YIN Yidan，YOU Ying (First Author's Address:Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources(Yangtze University)，Ministry of Education;Schoolof Geosciences，Yangtze University，Wuhan 430100，Hubei，China)

Seismic sedimentology was a new subject for studying the sedimentary rocks and their forming process using seismic data.Itwas an effective technology for the research of depositional systems and reservoir prediction.On the basis of cores，logging data and field outcrops，by using seismic reflection configurations，strata slice and seismic attribute analysis technologies，combined withmorphologic shapes of different depositional systems，seismic sedimentological studieswere carried out in Upper Cretaceous Yuyang Formation(K2y)of Jiangling Sag.Studies were performed by using the regional geologic background in Jiangling Depression and using cores and geologic logmodel，seismic reflection configuration，geologic slice and interaction and feedback of seismic attributes as basic thought，itwas considered that fluvial，delta and lacustrine sedimentary systems were developed in the studied area.Through the analyses of typical strata slice and seism ic attributes，the distributions of sedimentary systems in different timeswere depicted in Yuyang Formation of Jiangling Depression.Study shows that the seismic sedimentology has its unique advantages in sedimentary system analysis and prediction of lithology.

seismic sedimentology;seismic reflection configuration;seismic attribute;strata slice;distribution of sedimentary system;Jiangling Depression;Yuyang Formation

P631.44

A

1000-9752（2014）05-0059-06

2013-11-13

国家科技重大专项 （2011ZX05030-003-004）。

张尚锋 （1964-），男，1987年江汉石油学院毕业，博士，教授，现主要从事沉积学与层序地层学方面的研究工作。

book=119,ebook=213