周春暉 司國帥

（1成都理工大學構造成礦成藏重點實驗室 四川成都 610059；2中國石油集團東方地球物理公司西南物探研究院 四川成都 610084）

0 引言

前人研究表明全球鹽下油氣資源十分豐富，勘探潛力巨大，據(jù)不完全統(tǒng)計已發(fā)現(xiàn)的全球大型油氣田中，膏鹽巖是重要的蓋層之一，雖然其分布面積只占8%，但全球總油氣儲量的55%都是由膏鹽巖層所封蓋［1］。研究膏鹽巖對油氣勘探具有重要意義［2］。膏鹽巖層作為油氣保存的重要條件，其封蓋能力高于泥質巖類［3］，對含鹽油氣盆地的影響主要表現(xiàn)在其對形成異常壓力及封蓋油氣具有積極意義［4］。構造方面，膏鹽巖層具有良好的塑性流動，并且能夠吸收鹽下構造應力，通過膏鹽巖層不同的構造樣式對油氣圈閉產生影響，即使在強烈的構造作用下，鹽下圈閉仍得以保存［5］。寒武系作為世界上重要的蒸發(fā)巖沉積層位之一，在四川盆地早中寒武世也有廣泛的膏鹽巖分布，但其膏鹽巖巖性復雜，具有分區(qū)性［6-7］。四川盆地屬揚子地臺，先后經(jīng)歷多期次、多方向的隆升及剝蝕作用，強烈的后期改造使研究區(qū)的構造變形趨于復雜，表現(xiàn)為地層抬升遭受剝蝕，甚至發(fā)生倒轉，在多次逆沖推覆的構造應力下，地層受擠壓產生褶皺及大型斷裂，加之川東復雜的地表條件，使川東雙復雜地區(qū)膏鹽巖后期的識別和解釋工作難度較大。

本文以實際鉆井資料與地震數(shù)據(jù)為基礎，從膏鹽巖的地震識別入手，通過地震模型正演手段進行地震響應特征綜合分析，總結了川東地區(qū)寒武系膏鹽巖的3種地震響應特征，分析了膏鹽巖層發(fā)育對川東深層油氣圈閉的影響，對川東深層的油氣勘探具有一定參考意義。

1 川東寒武系膏鹽巖層的發(fā)育特征

四川盆地下伏地層發(fā)育多套膏鹽巖滑脫層，這些含鹽層系主要包括中、下寒武統(tǒng)膏鹽巖及三疊系嘉陵江組、雷口坡組的膏鹽巖。膏鹽巖層的形態(tài)和分布對盆內油氣圈閉關系密切。以川東地區(qū)為例，該地區(qū)曾經(jīng)歷多期構造變形，成因機制復雜，結合地震資料研究發(fā)現(xiàn)，不同的滑脫層對深層構造特征的影響程度不同，其中寒武系膏鹽作為蓋層滑脫構造的重要滑脫層，使中部構造變形多滑脫于寒武系的膏鹽巖中，使深層構造受晚期構造活動影響變小。

川東寒武統(tǒng)的膏鹽巖，主要沉積于早寒武世龍王廟期和高臺期，在此時期川東處于樂山-龍女寺古隆起伸向湘鄂西凹陷的斜坡上，至中寒武世早期，巖相古地理條件轉變?yōu)殍傔吿妓釒r臺地，臺地內外海水相互隔絕，臺內淺水環(huán)境在干燥、炎熱的條件下強烈蒸發(fā)，形成局限膏鹽湖盆。調查研究認為膏鹽巖為淺水緩坡沉積環(huán)境，成因為潮上薩布哈和緩坡蒸發(fā)［8］，淺水緩坡的沉積環(huán)境導致膏鹽巖的厚度在空間上存在差異，根據(jù)工區(qū)內已知井資料顯示，膏鹽巖厚度變化在0～487m。結合地震剖面及露頭分析，川東地區(qū)寒武系膏鹽相關地層主要為純石膏鹽巖、含膏白云巖類、含膏砂泥巖類及含泥含云石膏鹽巖類的不等厚互層。不同的巖性組合表現(xiàn)的特征也不一樣，如何利用地震資料有效識別是要解決的第1個問題。

2 膏鹽巖層的地震識別

川東高陡構造帶屬于雙復雜地區(qū)，為能清楚地識別川東地區(qū)寒武系膏鹽巖，對深層構造形成進一步認識，利用最新鉆井資料進行了多種類型的模型正演，建立起寒武系膏鹽巖地震識別模式。研究開展前，首先依據(jù)區(qū)域地質背景與研究區(qū)地質特征，擠壓盆地構造樣式與斷層相關理論相結合，鉆井資料、地質露頭與地震資料綜合分析建立了單井膏鹽巖發(fā)育特征和地震識別模式。

（1）單井的響應特征。川東地區(qū)膏鹽主要發(fā)育于中寒武統(tǒng)，龍王廟組和高臺組在川東南部地區(qū)均有分布，在川東北地區(qū)主要分布在高臺組。

以JS1井和WT1井為例，JS1井發(fā)育多層膏鹽巖層與大套膏質云巖及白云巖互層，膏鹽巖發(fā)育情況較好，與高速度的碳酸鹽巖互層產出，因此可以形成較高的波阻抗差，形成強反射界面（圖1a）；WT1井膏鹽巖發(fā)育情況較差，高臺組膏鹽巖總厚度為66m，膏鹽巖厚度薄，純膏巖不發(fā)育，巖性主要為云質膏巖，膏巖質不純，云質成分比例大，地震剖面上主要表現(xiàn)為波阻抗差較小，膏鹽巖地震響應特征不明顯（圖1b）。

（2）多井建立地質模型。根據(jù)單井的響應特征分析，結合地震響應，總結了3種膏鹽巖分布模型。

模型1為純膏鹽充填的透鏡狀模型（圖2a），與碳酸鹽巖交叉分布的膏鹽巖，在受到擠壓應力作用下發(fā)生揉皺變形，由于碳酸鹽巖與膏鹽巖的速度差呈現(xiàn)出短軸狀不連續(xù)的透鏡狀反射特征。這一特征與向斜區(qū)的實際地震剖面反射特征相似。

模型2為基于鉆井資料設計的膏鹽層狀充填的模型，以Z3井為例，井資料顯示Z3井寒武統(tǒng)為薄層膏鹽巖與碳酸鹽巖互層（圖2b），雖然互層厚度不同，但均表現(xiàn)為平行層狀連續(xù)強振幅。膏鹽巖層狀填充模型在構造相對平緩的區(qū)域較為發(fā)育，同時，在透鏡狀反射的邊部也較為常見。

模型3是主要從受力角度考慮的多層膏鹽巖不規(guī)則充填的楔狀模型。層狀沉積的膏鹽巖在受到擠壓應力的情況下發(fā)生揉皺變形，且與碳酸鹽巖交叉分布（圖2c），在正演結果剖面上表現(xiàn)為短軸狀不連續(xù)的丘狀反射，與實際地震剖面反射特征一致，構造高點底部的地震響應多為此類模型特征。這種丘狀反射特征基本表現(xiàn)為下平上凸，且下伏地層與膏鹽底界基本平行，多數(shù)剖面斷層切穿膏鹽頂面而未穿過底面，表明斷層終止于膏鹽內部，對深層構造的完成具有積極作用。

3 膏鹽巖發(fā)育對川東鹽下構造的影響

在地震識別的基礎上，結合區(qū)域構造特征分析和斷裂發(fā)育情況，認為川東地區(qū)受斷裂和膏巖鹽發(fā)育影響，可將深層構造劃分為基地卷入型和蓋層滑脫型2種構造樣式（圖3）。

基地卷入型構造樣式表現(xiàn)為深大斷裂向下斷穿寒武系膏鹽巖的頂、底，且卷入寒武系-震旦系地層的現(xiàn)象。蓋層滑脫型構造樣式表現(xiàn)為斷裂向下斷穿寒武系膏鹽巖的頂，但未斷穿其地層，斷穿消失在寒武系膏鹽巖不卷入寒武系-震旦系地層的特征。根據(jù)區(qū)域研究，川東地區(qū)下寒武統(tǒng)膏鹽巖主要分布在華鎣山斷裂帶與齊岳山斷裂帶之間，同時以華鎣山和齊岳山為界，其下的構造活動強度顯著不同，膏鹽巖層與其關系表現(xiàn)為：靠近盆內穩(wěn)定區(qū)的構造樣式主要表現(xiàn)蓋層滑脫型，川東地區(qū)華鎣山斷裂帶西側具有穩(wěn)定的結晶基底，是一塊堅硬、穩(wěn)定的剛性塊體，構造運動弱、變形強度小、斷層較為少見，寒武系膏鹽巖在此處對構造及斷層的影響較??；靠近山前帶的構造樣式主要表現(xiàn)為基底卷入構造樣式，應力較強時，斷裂發(fā)育規(guī)模大，這些區(qū)域性大斷裂較容易斷穿膏鹽巖層。

無論哪種構造樣式，膏鹽巖對地震波能量強烈的衰減、吸收，都會使下伏目的層能量減弱，同時其埋藏一般較深，地表條件復雜，高陡的地貌導致地震波速度橫向變化劇烈，傳播過程趨于復雜。膏鹽巖的流動性使其厚度變化劇烈，背斜區(qū)膏鹽巖遠厚于向斜區(qū)，使下伏深層構造落實過程中，背斜區(qū)速度發(fā)生異常。當上覆地層速度發(fā)生突變時，突變區(qū)的下伏地層將在時間剖面上出現(xiàn)上拉、下壓以及高點偏移的現(xiàn)象［9］，造成構造假象。為驗證膏鹽巖對下伏地層的影響，結合研究區(qū)內速度資料和膏鹽巖厚度設計類楔狀模型（圖4），類楔狀的膏鹽巖層厚度從400m逐漸減薄直至尖滅，在正演結果剖面上表現(xiàn)為膏鹽巖下伏地層的反射被明顯下壓，隨膏鹽巖層厚度增加，時間剖面中的下伏地層的反射被下壓的幅度同比增大。

為了得到真實的地下構造，減弱膏巖層對時間剖面中下伏地層的影響，依據(jù)工區(qū)內多口鉆井數(shù)據(jù)，通過擬合，得到符合川東地區(qū)下寒武統(tǒng)巖層隨膏巖厚度變化膏鹽巖層的速度公式：

式中：Δt為時間厚度/ms。下寒武統(tǒng)層速度隨膏鹽巖層厚度的變大而減小，根據(jù)工區(qū)內井資料顯示，寒武系膏鹽巖層速度最低為5300m/s，速度最高6300m/s。

考慮到膏鹽巖的存在，輔助地震正演模型解釋川東典型地震剖面，處理解釋結合，不斷完善速度模型，在速度建場拾取速度時使用擬合公式進行變速拾取，進行疊前深度偏移，能夠更為準確反映鹽下深層構造，也得到了實鉆井的驗證。圖5a為川東地區(qū)疊前時間偏移剖面，圖5b為經(jīng)過膏鹽巖的精確識別及速度建場和疊前深度偏移處理的深度剖面。因膏鹽巖層的存在，實際底滑脫層以下地層則以弱變形和低幅度構造為主，一般不會形成與淺層相對應的多排構造圈閉。根據(jù)川東高陡構造特征和地層速度變化規(guī)律分析，底滑脫層以下地層的構造高點向淺層向斜區(qū)的位置偏移。

4 結論

（1）川東地區(qū)寒武系膏鹽巖地震響應特征主要分為3個類型：透鏡狀、層狀、不規(guī)則充填的楔狀反射。

（2）受區(qū)域構造應力和膏鹽巖發(fā)育影響，川東地區(qū)鹽下構造主要發(fā)育基地卷入型和蓋層滑脫型2種構造樣式

（3）川東地區(qū)的地震反射剖面隨膏鹽巖厚度的增加，時間剖面中的下伏地層的反射被下壓的幅度同比增大，呈現(xiàn)一定線性關系。通過擬合工區(qū)內多口鉆井數(shù)據(jù)，得到符合川東地區(qū)下寒武統(tǒng)巖層隨膏巖厚度變化膏鹽巖層的速度公式，結合膏鹽巖的地震識別，在精確速度模型的指導下通過疊前深度偏移，能較好地解決時間剖面造成的鹽下構造假象問題。