惠州凹陷珠江组地震沉积学分析

李向阳

(河南省核工业地质局，河南 信阳 464000)

张尚锋

(长江大学地球科学学院，湖北 武汉 430100)

惠州凹陷珠江组地震沉积学分析

李向阳

(河南省核工业地质局，河南 信阳 464000)

张尚锋

(长江大学地球科学学院，湖北 武汉 430100)

惠州凹陷是珠江口盆地中油气勘察的重要凹陷之一，北部古珠江向凹陷内输送大量碎屑物，新近纪时期形成了几千米厚的海陆过渡相地层，其中新近系珠江组三角洲沉积是主要的含油层位。由于研究区钻井较少，在缺井或少井情况下，常规沉积相研究的基础资料相对较少。通过地震沉积学分析，采用地震属性技术、地层切片技术以及分频技术对研究区珠江组三角洲沉积体系进行研究，确定该时期三角洲沉积发育分布范围及其演化规律；同时指出三角洲所发育的前积体规模、进积的幅度以及S型进积的形态受控于海平面升降的幅度。研究表明，海平面升降过程控制了珠江口盆地惠州凹陷珠江组沉积体系的展布：在海平面相对较低时，古珠江三角洲在低可容纳空间下三角洲范围广；海平面相对较高时，可容纳空间大，但三角洲发育则集中在河口区域，面积较小。

地震沉积学；沉积相；沉积演化模式；新近系；惠州凹陷

海上油气勘探存在着成本高、钻井少、取心少的问题，而地震资料往往因为干扰相对较少，品质较高被广泛应用。海上油田少井条件下，沉积相分析技术应在单井资料的约束下，更多地依靠地震资料进行分析。地震沉积学是通过对地震资料进行解释处理，进而完成沉积学相关分析的一门新兴学科，也是在技术手段逐渐进步的背景下，对地下沉积物进行沉积学研究的热点[1～3]。曾洪流等[4～8]最早提出了“地震沉积学”一词，其核心是利用地球物理方法建立小尺度、高精度的等时地层界面，从而实现沉积微相与砂体的精细刻画。前人[9～11]对珠江口盆地惠州凹陷新近系珠江组沉积相研究开展了大量工作，但由于该地区地质基础资料不足(钻井少、取心少)，对三角洲沉积体系的展布及演化规律还有待进一步探讨，特别是对沉积体系边界的准确把握有待进一步明确。基于研究区的现状以及地震沉积学的发展趋势，笔者以珠江口盆地中主要的含油气凹陷——惠州凹陷为研究对象，通过地震沉积学分析方法对惠州凹陷古珠江三角洲进行解剖，揭示了古珠江三角洲沉积体系的发育演化规律，为后期分析有利相带、预测储集砂体及地层岩性油气藏提供了指导依据。

1 地质概况

珠江口盆地是我国南海北部最大的中新生代沉积盆地，它是在拉张断陷基础上发育起来的大陆边缘断陷盆地，自北向南依次划分为北部隆起带、北部坳陷带、中央隆起带、南部坳陷带和南部隆起带共5个构造单元，其中部分构造单元还可划分为多个次级凹陷和凸起(图1)。惠州凹陷位于珠江口盆地北部珠一凹陷东部，其新生界自下而上依次发育：古新统神狐组、始新统文昌组、渐新统恩平组和珠海组、中新统珠江组-韩江组-粤海组组合、上新统万山组，其中主要的油气产层位于珠江组。根据井震联合对比层序划分，珠江组划分为NSQ1、NSQ2、NSQ3、NSQ4和NSQ5共5个三级层序，其中由于最大海泛面(18.5Ma)区域对比性较好，又将NSQ2以18.5Ma为界分为NSQ2-1和NSQ2-2两部分。

图1 珠江口盆地区域构造单元划分与层序划分

2 沉积相类型及特征

通过岩心、测井及地震资料的分析，在惠州凹陷珠江组三角洲相和浅海陆棚相中识别出5个亚相和16种微相。主要沉积相及亚相的具体特征如下：

1)三角洲平原亚相 三角洲平原亚相为古珠江入海时大量分叉的水上部分。其沉积物在不同位置差异较大。分流河道微相以发育砂岩为主，偶见砾石和少量粉砂岩沉积。砂质碎屑的分选较差，粒度概率累积曲线呈现以跳跃总体为主的两段式或三段式。分流河道间(沼泽)微相岩性主要为粉砂岩、泥岩(包括泥炭、褐煤等)，可见植物残片和淡水动物化石。

2)三角洲内、外前缘亚相 三角洲前缘亚相位于水下平原亚相外侧向海方向，为三角洲的前缘部分，处于海平面以下，是河流和海水的剧烈交锋带，具有一定坡度，沉积作用活跃，是三角洲砂体的主体。沉积物以细砂、粉砂为主，砂岩含量高，砂质纯净，分选好、分布广、厚度大。沉积构造类型多样，常发育交错层理，化石稀少，主要为河流带来的树干和植物碎片。以水下分流河道的发育程度可将三角洲前缘亚相划分为三角洲内前缘和三角洲外前缘。三角洲内前缘亚相以水下分流河道、支流间湾和河口砂坝微相为主；三角洲外前缘亚相则以河口砂坝、支流间湾、远砂坝和席状砂微相为主。

3)前三角洲亚相 三角洲的远端随着水体能量的持续降低，沉积物的粒度逐渐变细，以泥质和粉砂质沉积为主，且在泥岩中可见大量陆源的碳化植屑。该相带的岩石相组合为块状层理砂岩相-块状层理泥质粉砂岩相-暗色泥岩相组成的正韵律。

4)浅海陆棚相 浅海陆棚是浪基面以下宽广陆架上的主要沉积相带，其沉积环境的水动力较弱，沉积物主要是陆源悬浮而来的细粒沉积物。因此，该相带的沉积岩性主要是泥岩，间夹有少量的粉砂岩。该区的浅海陆棚相发育有海绿石和黄铁矿等还原环境下的自生矿物，而发育的沉积构造主要为生物扰动构造和水动力极弱的水平层理和纱纹层里。

3 沉积相的地震响应特征

3.1 沉积相的地震反射构型

惠州凹陷三维地震资料品质较好，新近系珠江组的地震反射结构清晰，反射同相轴的终止形式类型丰富。结合岩心分析的沉积环境研究可发现，不同沉积环境的地震反射特征有一定差异。笔者在研究过程中对典型井段的沉积相、地震反射特征、测井曲线特征、砂地比、最大单层厚度、频率等诸多参数进行了统计分析(表1)。研究发现，三角洲各亚相的地震反射构型有如下差异：

1)三角洲平原亚相 该相带内沉积主要为分流河道和分流河道间沉积。其中分流河道大量分叉、摆动、相互切割叠置，形成大量的砂体沉积。由于大量河道砂体的切割叠置，形成了以砂质沉积为主，间夹少量粉砂岩和泥岩的沉积样式。该样式在地震剖面上，因波阻抗差相对较小，反映出弱振幅的特点。而河道砂体展布横向厚度变化大，因此在地震反射剖面上反映出同相轴的连续性较差。综合判断，三角洲平原亚相的地震反射特征为低频、弱连续、中-弱振幅。

2)三角洲前缘亚相 该相带是河海交互的地方，其沉积受到河流、波浪以及潮汐的共同作用，沉积物主要是粉-细砂岩和泥岩的交互。在水下沉积中，沉积物堆积的连续性明显优于三角洲平原的河道沉积，故而在地震反射特征上呈现出连续性较好的特点。而由于在水体剧烈动荡的环境，砂泥沉积交互频繁，沉积物的波阻抗差较大，导致地震剖面上呈现出强振幅的特征。同时，三角洲前缘沉积有明显的向前推进的过程，在地震剖面上前积现象较为典型。

3)前三角洲亚相 该相带位于三角洲前缘亚相的前方，其沉积主要为泥岩，而且成分相对较单一，偶见有薄层的粉砂岩。在地震剖面上，岩性较为单一，没有明显的波阻抗差，因此反射特征呈现出空白反射或者弱振幅反射的特征，偶见弱振幅反射同相轴呈相互平行或略显前积。

表1 典型井段的地震反射特征与砂体及沉积相对应的关系表

3.2 沉积相的地震属性响应

为了深入研究惠州凹陷珠江组的沉积环境，增加分析资料的平面可对比性，笔者分析了不同沉积相带在地震属性上的响应特点，具体采用了层面属性切片和层段属性提取2种方法。

3.2.1 层面属性与沉积相的对应关系

通过沿等时面对地震数据体切割，提取瞬时振幅的地层切片(图2)发现：NSQ3早期，惠州凹陷西北部HZ24井-HZ19井区为大片朵叶状和指状负振幅值(黄色)的反射特征，在工区东南部HZ32井区则发育有北东-南西向黄色中-强振幅波谷反射条带；对比NSQ3层序测井曲线可知，该层段内负振幅值总体上与砂岩厚度值呈比例关系；工区西北部的负振幅为古珠江三角洲沉积，砂质含量相对较高，且可分为2支，以HZ24井～HZ19井这一支为主；工区东南部发育的强振幅条带为潮汐砂坝，是潮汐作用对三角洲前缘砂体进行破坏和改造而形成；工区中部中-弱正振幅区则是砂质含量较低的支流间湾沉积。

图2 NSQ3早期沿等时面瞬时振幅提取切片图

3.2.2 层段属性与沉积相的对应关系

通过分层序提取各属性分析整体的属性展布规律，采用针对层序界面上下一定时间域内提取属性分析层序界面附近岩性变化与相带展布特征的方法，可对层序界面附近砂体的展布和相带分析提供帮助。以NSQ2-2层序的均方根振幅属性图(图3)为例，显示南部极强振幅，对比单井沉积相、地震剖面分析认为，其为碳酸盐台地相；西北部的强振幅反射代表三角洲前缘沉积，其中分流河道沉积特征明显，其周边的稍弱振幅则为分流河道间沉积；研究区中部弱振幅大片为陆棚泥质沉积，中夹稍强反射则反映为陆棚砂脊；可见在砂质相对发育的区域均方根振幅明显偏高，利用该特性即可分析不同层段的沉积相展布。

图3 NSQ2-2层序均方根振幅属性平面图

4 珠江组沉积相演化

根据上述地震沉积学研究结果，建立了基于单井相的井震模式，结合珠江口盆地的沉积模式，对绘制完毕的地震相平面图进行转相，即可完成各层序沉积相图的编制。自23.8Ma初期(图4(a))，相对海平面逐渐上升，地震属性提取显示此时惠州凹陷西北部发育有扇状强振幅沉积体，为三角洲沉积，而惠州凹陷东南部则发育有成片状的强振幅沉积体，为滨岸沉积。当海平面持续上升(图4(b))，东沙隆起区出现了极强振幅的反射特征，表征此时碳酸盐岩开始大量发育并形成了碳酸盐岩台地，与此同时西北部的古珠江三角洲仍有大量的沉积物注入惠州凹陷之中。由于东沙隆起碳酸盐岩台地的出现，波浪能量均消耗在台地边缘，惠州凹陷内部的水体能量相对较小，并主要受潮汐作用影响。该时期，在东沙隆起的西北角发育大量的条带砂(地震属性图中显示为条带状强振幅异常)，是潮道沉积的产物，该条带砂的物质来源主要是古珠江三角洲带来的沉积物。当海平面进一步上升(图4(c))，水深的增加导致东沙隆起的碳酸盐岩发育面积减小，此时地震反射特征上也未见到明显的强振幅出现，说明此时东沙隆起主要沉积正常的海相泥岩；而惠州凹陷的西部仍有强反射出现，表现了当时古珠江仍有一定量的沉积物供给入惠州凹陷沉积下来，形成三角洲沉积。在珠江组沉积末期(图4(d))，海平面开始下降，三角洲的面积开始逐渐扩大，东沙隆起区的碳酸盐岩不再发育。

图4 惠州凹陷珠江组沉积相演化图

5 结论

1)从单井沉积相分析出发，通过井震对比分析建立三角洲沉积的地震响应模型，进而进行地震沉积学分析，所确定的沉积相带展布及其所预测出的有利沉积相带砂体与实际情况符合较好。

2)基于对地震反射构型的分析，采用地震分屏技术和地层切片技术，通过地震属性的特征变化来分析沉积岩的特征和沉积相带的展布，可以减少地震资料用于沉积相分析的多解性，提高沉积相分析中地震资料的利用效率，及三角洲沉积研究成果与实际资料的符合率。

3)在三角洲沉积相分析过程中，地震分频处理方法可利用不同频率的地震资料，充分识别不同级别的沉积微相，如低频地震资料可识别低级别的分流河道或复合分流河道，而高频地震资料可识别高级别的单一河道。

4)珠江口盆地新近系珠江组沉积时期，全球海平面逐渐上升，惠州凹陷所发育的三角洲沉积分布面积不断发生变化，其总体特征表现为，三角洲沉积从开始逐渐增大，而后又逐渐减小。

[1]朱俊章，施和生，邓宏文，等. 珠江口盆地惠州凹陷古近系烃源岩层序地层学和地球化学研究[J].天然气地球科学，2007，18(5)：709～714.

[2]武强，解习农，邱燕，等. 珠江口盆地白云凹陷陆坡区10.5Ma以来的沉积体系[J].海洋地质与第四纪地质，2008，28(2)：1～6.

[3]谢利华，林畅松，董伟，等. 珠江口盆地番禺低隆起珠江组-韩江组沉积体系[J].石油地质与工程，2009，23(2)：5～8.

[4]Zeng H L，Henry S C，Riola J P. Stratal slicing，Part Ⅱ:Real 3-D seismic data[J]. Geophysics，1998，63(2)：514～522.

[5] Wood L J. Quantitative seismic geomorphology of Pliocene and Miocene fluvial systems in the northern Gulf of Mexico，USA[J]. Journal of Sedimentary Research，2007，77(9)：713～730.

[6]曾洪流. 地震沉积学在中国:回顾和展望[J].沉积学报，2011，29(3)：417～426.

[7] Posamenticr H W, Kolla V. Seismic geomorphology and stratigraphy of depositional elements in deepwater settings[J]. Journal of Sedimentary Research，2003，73(3)：367～388.

[8] Zeng H，Hentz T F.High-frequency sequence stratigraphy from seismic sedimentology; Applied to Miocene，Vermilion Block 50，Tiger Shoal area, offshore Louisiana[J]. AAPG Bulletin, 2004，88(4)：153～174.

[9]Zeng H L，Hentz T F. High-frequency sequence stratigraphy from seismic sedimentology：Applied to Miocene，Vermilion Block 50，Tiger Shoal Area，Offshore Louisiana[J]. AAPG Bulletin，2004，88(2)：153～174.

[10]Zeng H L, Backus M M. Interpretive advantages of 90 degrees-phase wavelets：Part 2-Seismic applications[J].Geophysics，2005，70(3)：17～24.

[11] Zeng H L，Backus M M, Barrow K T et al. Stratal slicing, Part I: Realistic 3-D seismic model[J]. Geophysics，1998，63(2)：502～513.

[12]Zeng H L，Loucks R G，Hammes U. Linear amplitude patterns in corpus Christi Bay Frio Subbasin，South Texas：Interpretive pitfalls or depositional features[J]. Geophysics，2008，73(5)：27～31.

[13]董春梅，张宪国，林承焰. 地震沉积学的概念、方法和技术[J].沉积学报，2006，24(5)：698～704.

[14]魏嘉，朱文斌，朱海龙，等. 地震沉积学——地震解释的新思路及沉积研究的新工具[J].勘探地球物理进展，2008，31(2)：95～101，187.

[15]李全，林畅松，吴伟，等. 地震沉积学方法在确定沉积相边界方面的应用[J].西南石油大学学报(自然科学版)，2010，32(4)：50～55，198.

[16]林承焰，张宪国. 地震沉积学探讨[J].地球科学进展，2006，21(11)：1140～1144.

[17]李斌，宋岩，何玉萍，等. 地震沉积学探讨及应用[J].地质学报，2009，83(6)：820～826.

[18]陈旭，陈红汉，董玉文，等. 地震沉积学研究方法评析[J].沉积与特提斯地质，2010，30(1)：54～60.

[19]刘化清，卫平生，李相博，等. 对地震沉积学理论创新的认识[J].岩性油气藏，2012，24(1)：7～12，19.

[编辑] 龚丹

2016-08-10

国家自然科学基金项目(41302096，41172106)。

李向阳(1969-)，男，博士，高级工程师，现从事地质与矿产普查油藏描述科研工作，lxyflr@163.com。

P631.44；TE121.3

A

1673-1409(2017)15-0034-06

[引著格式]李向阳,张尚锋.惠州凹陷珠江组地震沉积学分析[J].长江大学学报(自科版), 2017,14(15):34～39.