李向陽(yáng)

(河南省核工業(yè)地質(zhì)局，河南 信陽(yáng) 464000)

張尚鋒

(長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

惠州凹陷珠江組地震沉積學(xué)分析

李向陽(yáng)

(河南省核工業(yè)地質(zhì)局，河南 信陽(yáng) 464000)

張尚鋒

(長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

惠州凹陷是珠江口盆地中油氣勘察的重要凹陷之一，北部古珠江向凹陷內(nèi)輸送大量碎屑物，新近紀(jì)時(shí)期形成了幾千米厚的海陸過(guò)渡相地層，其中新近系珠江組三角洲沉積是主要的含油層位。由于研究區(qū)鉆井較少，在缺井或少井情況下，常規(guī)沉積相研究的基礎(chǔ)資料相對(duì)較少。通過(guò)地震沉積學(xué)分析，采用地震屬性技術(shù)、地層切片技術(shù)以及分頻技術(shù)對(duì)研究區(qū)珠江組三角洲沉積體系進(jìn)行研究，確定該時(shí)期三角洲沉積發(fā)育分布范圍及其演化規(guī)律；同時(shí)指出三角洲所發(fā)育的前積體規(guī)模、進(jìn)積的幅度以及S型進(jìn)積的形態(tài)受控于海平面升降的幅度。研究表明，海平面升降過(guò)程控制了珠江口盆地惠州凹陷珠江組沉積體系的展布：在海平面相對(duì)較低時(shí)，古珠江三角洲在低可容納空間下三角洲范圍廣；海平面相對(duì)較高時(shí)，可容納空間大，但三角洲發(fā)育則集中在河口區(qū)域，面積較小。

地震沉積學(xué)；沉積相；沉積演化模式；新近系；惠州凹陷

海上油氣勘探存在著成本高、鉆井少、取心少的問(wèn)題，而地震資料往往因?yàn)楦蓴_相對(duì)較少，品質(zhì)較高被廣泛應(yīng)用。海上油田少井條件下，沉積相分析技術(shù)應(yīng)在單井資料的約束下，更多地依靠地震資料進(jìn)行分析。地震沉積學(xué)是通過(guò)對(duì)地震資料進(jìn)行解釋處理，進(jìn)而完成沉積學(xué)相關(guān)分析的一門新興學(xué)科，也是在技術(shù)手段逐漸進(jìn)步的背景下，對(duì)地下沉積物進(jìn)行沉積學(xué)研究的熱點(diǎn)[1～3]。曾洪流等[4～8]最早提出了“地震沉積學(xué)”一詞，其核心是利用地球物理方法建立小尺度、高精度的等時(shí)地層界面，從而實(shí)現(xiàn)沉積微相與砂體的精細(xì)刻畫。前人[9～11]對(duì)珠江口盆地惠州凹陷新近系珠江組沉積相研究開(kāi)展了大量工作，但由于該地區(qū)地質(zhì)基礎(chǔ)資料不足(鉆井少、取心少)，對(duì)三角洲沉積體系的展布及演化規(guī)律還有待進(jìn)一步探討，特別是對(duì)沉積體系邊界的準(zhǔn)確把握有待進(jìn)一步明確?；谘芯繀^(qū)的現(xiàn)狀以及地震沉積學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)，筆者以珠江口盆地中主要的含油氣凹陷——惠州凹陷為研究對(duì)象，通過(guò)地震沉積學(xué)分析方法對(duì)惠州凹陷古珠江三角洲進(jìn)行解剖，揭示了古珠江三角洲沉積體系的發(fā)育演化規(guī)律，為后期分析有利相帶、預(yù)測(cè)儲(chǔ)集砂體及地層巖性油氣藏提供了指導(dǎo)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

珠江口盆地是我國(guó)南海北部最大的中新生代沉積盆地，它是在拉張斷陷基礎(chǔ)上發(fā)育起來(lái)的大陸邊緣斷陷盆地，自北向南依次劃分為北部隆起帶、北部坳陷帶、中央隆起帶、南部坳陷帶和南部隆起帶共5個(gè)構(gòu)造單元，其中部分構(gòu)造單元還可劃分為多個(gè)次級(jí)凹陷和凸起(圖1)?；葜莅枷菸挥谥榻谂璧乇辈恐橐话枷輺|部，其新生界自下而上依次發(fā)育：古新統(tǒng)神狐組、始新統(tǒng)文昌組、漸新統(tǒng)恩平組和珠海組、中新統(tǒng)珠江組-韓江組-粵海組組合、上新統(tǒng)萬(wàn)山組，其中主要的油氣產(chǎn)層位于珠江組。根據(jù)井震聯(lián)合對(duì)比層序劃分，珠江組劃分為NSQ1、NSQ2、NSQ3、NSQ4和NSQ5共5個(gè)三級(jí)層序，其中由于最大海泛面(18.5Ma)區(qū)域?qū)Ρ刃暂^好，又將NSQ2以18.5Ma為界分為NSQ2-1和NSQ2-2兩部分。

圖1 珠江口盆地區(qū)域構(gòu)造單元?jiǎng)澐峙c層序劃分

2 沉積相類型及特征

通過(guò)巖心、測(cè)井及地震資料的分析，在惠州凹陷珠江組三角洲相和淺海陸棚相中識(shí)別出5個(gè)亞相和16種微相。主要沉積相及亞相的具體特征如下：

1)三角洲平原亞相 三角洲平原亞相為古珠江入海時(shí)大量分叉的水上部分。其沉積物在不同位置差異較大。分流河道微相以發(fā)育砂巖為主，偶見(jiàn)礫石和少量粉砂巖沉積。砂質(zhì)碎屑的分選較差，粒度概率累積曲線呈現(xiàn)以跳躍總體為主的兩段式或三段式。分流河道間(沼澤)微相巖性主要為粉砂巖、泥巖(包括泥炭、褐煤等)，可見(jiàn)植物殘片和淡水動(dòng)物化石。

2)三角洲內(nèi)、外前緣亞相 三角洲前緣亞相位于水下平原亞相外側(cè)向海方向，為三角洲的前緣部分，處于海平面以下，是河流和海水的劇烈交鋒帶，具有一定坡度，沉積作用活躍，是三角洲砂體的主體。沉積物以細(xì)砂、粉砂為主，砂巖含量高，砂質(zhì)純凈，分選好、分布廣、厚度大。沉積構(gòu)造類型多樣，常發(fā)育交錯(cuò)層理，化石稀少，主要為河流帶來(lái)的樹(shù)干和植物碎片。以水下分流河道的發(fā)育程度可將三角洲前緣亞相劃分為三角洲內(nèi)前緣和三角洲外前緣。三角洲內(nèi)前緣亞相以水下分流河道、支流間灣和河口砂壩微相為主；三角洲外前緣亞相則以河口砂壩、支流間灣、遠(yuǎn)砂壩和席狀砂微相為主。

3)前三角洲亞相 三角洲的遠(yuǎn)端隨著水體能量的持續(xù)降低，沉積物的粒度逐漸變細(xì)，以泥質(zhì)和粉砂質(zhì)沉積為主，且在泥巖中可見(jiàn)大量陸源的碳化植屑。該相帶的巖石相組合為塊狀層理砂巖相-塊狀層理泥質(zhì)粉砂巖相-暗色泥巖相組成的正韻律。

4)淺海陸棚相 淺海陸棚是浪基面以下寬廣陸架上的主要沉積相帶，其沉積環(huán)境的水動(dòng)力較弱，沉積物主要是陸源懸浮而來(lái)的細(xì)粒沉積物。因此，該相帶的沉積巖性主要是泥巖，間夾有少量的粉砂巖。該區(qū)的淺海陸棚相發(fā)育有海綠石和黃鐵礦等還原環(huán)境下的自生礦物，而發(fā)育的沉積構(gòu)造主要為生物擾動(dòng)構(gòu)造和水動(dòng)力極弱的水平層理和紗紋層里。

3 沉積相的地震響應(yīng)特征

3.1 沉積相的地震反射構(gòu)型

惠州凹陷三維地震資料品質(zhì)較好，新近系珠江組的地震反射結(jié)構(gòu)清晰，反射同相軸的終止形式類型豐富。結(jié)合巖心分析的沉積環(huán)境研究可發(fā)現(xiàn)，不同沉積環(huán)境的地震反射特征有一定差異。筆者在研究過(guò)程中對(duì)典型井段的沉積相、地震反射特征、測(cè)井曲線特征、砂地比、最大單層厚度、頻率等諸多參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析(表1)。研究發(fā)現(xiàn)，三角洲各亞相的地震反射構(gòu)型有如下差異：

1)三角洲平原亞相 該相帶內(nèi)沉積主要為分流河道和分流河道間沉積。其中分流河道大量分叉、擺動(dòng)、相互切割疊置，形成大量的砂體沉積。由于大量河道砂體的切割疊置，形成了以砂質(zhì)沉積為主，間夾少量粉砂巖和泥巖的沉積樣式。該樣式在地震剖面上，因波阻抗差相對(duì)較小，反映出弱振幅的特點(diǎn)。而河道砂體展布橫向厚度變化大，因此在地震反射剖面上反映出同相軸的連續(xù)性較差。綜合判斷，三角洲平原亞相的地震反射特征為低頻、弱連續(xù)、中-弱振幅。

2)三角洲前緣亞相 該相帶是河海交互的地方，其沉積受到河流、波浪以及潮汐的共同作用，沉積物主要是粉-細(xì)砂巖和泥巖的交互。在水下沉積中，沉積物堆積的連續(xù)性明顯優(yōu)于三角洲平原的河道沉積，故而在地震反射特征上呈現(xiàn)出連續(xù)性較好的特點(diǎn)。而由于在水體劇烈動(dòng)蕩的環(huán)境，砂泥沉積交互頻繁，沉積物的波阻抗差較大，導(dǎo)致地震剖面上呈現(xiàn)出強(qiáng)振幅的特征。同時(shí)，三角洲前緣沉積有明顯的向前推進(jìn)的過(guò)程，在地震剖面上前積現(xiàn)象較為典型。

3)前三角洲亞相 該相帶位于三角洲前緣亞相的前方，其沉積主要為泥巖，而且成分相對(duì)較單一，偶見(jiàn)有薄層的粉砂巖。在地震剖面上，巖性較為單一，沒(méi)有明顯的波阻抗差，因此反射特征呈現(xiàn)出空白反射或者弱振幅反射的特征，偶見(jiàn)弱振幅反射同相軸呈相互平行或略顯前積。

表1 典型井段的地震反射特征與砂體及沉積相對(duì)應(yīng)的關(guān)系表

3.2 沉積相的地震屬性響應(yīng)

為了深入研究惠州凹陷珠江組的沉積環(huán)境，增加分析資料的平面可對(duì)比性，筆者分析了不同沉積相帶在地震屬性上的響應(yīng)特點(diǎn)，具體采用了層面屬性切片和層段屬性提取2種方法。

3.2.1 層面屬性與沉積相的對(duì)應(yīng)關(guān)系

通過(guò)沿等時(shí)面對(duì)地震數(shù)據(jù)體切割，提取瞬時(shí)振幅的地層切片(圖2)發(fā)現(xiàn)：NSQ3早期，惠州凹陷西北部HZ24井-HZ19井區(qū)為大片朵葉狀和指狀負(fù)振幅值(黃色)的反射特征，在工區(qū)東南部HZ32井區(qū)則發(fā)育有北東-南西向黃色中-強(qiáng)振幅波谷反射條帶；對(duì)比NSQ3層序測(cè)井曲線可知，該層段內(nèi)負(fù)振幅值總體上與砂巖厚度值呈比例關(guān)系；工區(qū)西北部的負(fù)振幅為古珠江三角洲沉積，砂質(zhì)含量相對(duì)較高，且可分為2支，以HZ24井～HZ19井這一支為主；工區(qū)東南部發(fā)育的強(qiáng)振幅條帶為潮汐砂壩，是潮汐作用對(duì)三角洲前緣砂體進(jìn)行破壞和改造而形成；工區(qū)中部中-弱正振幅區(qū)則是砂質(zhì)含量較低的支流間灣沉積。

圖2 NSQ3早期沿等時(shí)面瞬時(shí)振幅提取切片圖

3.2.2 層段屬性與沉積相的對(duì)應(yīng)關(guān)系

通過(guò)分層序提取各屬性分析整體的屬性展布規(guī)律，采用針對(duì)層序界面上下一定時(shí)間域內(nèi)提取屬性分析層序界面附近巖性變化與相帶展布特征的方法，可對(duì)層序界面附近砂體的展布和相帶分析提供幫助。以NSQ2-2層序的均方根振幅屬性圖(圖3)為例，顯示南部極強(qiáng)振幅，對(duì)比單井沉積相、地震剖面分析認(rèn)為，其為碳酸鹽臺(tái)地相；西北部的強(qiáng)振幅反射代表三角洲前緣沉積，其中分流河道沉積特征明顯，其周邊的稍弱振幅則為分流河道間沉積；研究區(qū)中部弱振幅大片為陸棚泥質(zhì)沉積，中夾稍強(qiáng)反射則反映為陸棚砂脊；可見(jiàn)在砂質(zhì)相對(duì)發(fā)育的區(qū)域均方根振幅明顯偏高，利用該特性即可分析不同層段的沉積相展布。

圖3 NSQ2-2層序均方根振幅屬性平面圖

4 珠江組沉積相演化

根據(jù)上述地震沉積學(xué)研究結(jié)果，建立了基于單井相的井震模式，結(jié)合珠江口盆地的沉積模式，對(duì)繪制完畢的地震相平面圖進(jìn)行轉(zhuǎn)相，即可完成各層序沉積相圖的編制。自23.8Ma初期(圖4(a))，相對(duì)海平面逐漸上升，地震屬性提取顯示此時(shí)惠州凹陷西北部發(fā)育有扇狀強(qiáng)振幅沉積體，為三角洲沉積，而惠州凹陷東南部則發(fā)育有成片狀的強(qiáng)振幅沉積體，為濱岸沉積。當(dāng)海平面持續(xù)上升(圖4(b))，東沙隆起區(qū)出現(xiàn)了極強(qiáng)振幅的反射特征，表征此時(shí)碳酸鹽巖開(kāi)始大量發(fā)育并形成了碳酸鹽巖臺(tái)地，與此同時(shí)西北部的古珠江三角洲仍有大量的沉積物注入惠州凹陷之中。由于東沙隆起碳酸鹽巖臺(tái)地的出現(xiàn)，波浪能量均消耗在臺(tái)地邊緣，惠州凹陷內(nèi)部的水體能量相對(duì)較小，并主要受潮汐作用影響。該時(shí)期，在東沙隆起的西北角發(fā)育大量的條帶砂(地震屬性圖中顯示為條帶狀強(qiáng)振幅異常)，是潮道沉積的產(chǎn)物，該條帶砂的物質(zhì)來(lái)源主要是古珠江三角洲帶來(lái)的沉積物。當(dāng)海平面進(jìn)一步上升(圖4(c))，水深的增加導(dǎo)致東沙隆起的碳酸鹽巖發(fā)育面積減小，此時(shí)地震反射特征上也未見(jiàn)到明顯的強(qiáng)振幅出現(xiàn)，說(shuō)明此時(shí)東沙隆起主要沉積正常的海相泥巖；而惠州凹陷的西部仍有強(qiáng)反射出現(xiàn)，表現(xiàn)了當(dāng)時(shí)古珠江仍有一定量的沉積物供給入惠州凹陷沉積下來(lái)，形成三角洲沉積。在珠江組沉積末期(圖4(d))，海平面開(kāi)始下降，三角洲的面積開(kāi)始逐漸擴(kuò)大，東沙隆起區(qū)的碳酸鹽巖不再發(fā)育。

圖4 惠州凹陷珠江組沉積相演化圖

5 結(jié)論

1)從單井沉積相分析出發(fā)，通過(guò)井震對(duì)比分析建立三角洲沉積的地震響應(yīng)模型，進(jìn)而進(jìn)行地震沉積學(xué)分析，所確定的沉積相帶展布及其所預(yù)測(cè)出的有利沉積相帶砂體與實(shí)際情況符合較好。

2)基于對(duì)地震反射構(gòu)型的分析，采用地震分屏技術(shù)和地層切片技術(shù)，通過(guò)地震屬性的特征變化來(lái)分析沉積巖的特征和沉積相帶的展布，可以減少地震資料用于沉積相分析的多解性，提高沉積相分析中地震資料的利用效率，及三角洲沉積研究成果與實(shí)際資料的符合率。

3)在三角洲沉積相分析過(guò)程中，地震分頻處理方法可利用不同頻率的地震資料，充分識(shí)別不同級(jí)別的沉積微相，如低頻地震資料可識(shí)別低級(jí)別的分流河道或復(fù)合分流河道，而高頻地震資料可識(shí)別高級(jí)別的單一河道。

4)珠江口盆地新近系珠江組沉積時(shí)期，全球海平面逐漸上升，惠州凹陷所發(fā)育的三角洲沉積分布面積不斷發(fā)生變化，其總體特征表現(xiàn)為，三角洲沉積從開(kāi)始逐漸增大，而后又逐漸減小。

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[編輯] 龔丹

2016-08-10

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41302096，41172106)。

李向陽(yáng)(1969-)，男，博士，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事地質(zhì)與礦產(chǎn)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]李向陽(yáng),張尚鋒.惠州凹陷珠江組地震沉積學(xué)分析[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2017,14(15):34～39.