駱帥兵，張莉，徐國強，王笑雪，雷振宇，帥慶偉

1. 自然資源部海底礦產(chǎn)資源重點實驗室，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣州 510075

2. 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室（成都理工大學(xué)），成都 610059

據(jù)不完全統(tǒng)計，全球新發(fā)現(xiàn)的油氣田60%來自海上，且未來油氣總儲量的40%將來自深水區(qū)，深水以及超深水油氣勘探開發(fā)將逐漸成為油氣增產(chǎn)和資源戰(zhàn)略的新領(lǐng)域和新熱點[1-4]。但如何有效規(guī)避勘探風(fēng)險，提高鉆井成功率，是深水油氣勘探開發(fā)面臨的重要挑戰(zhàn)。對此，學(xué)者通過運用高分辨率層序地層學(xué)、三維地震屬性、測井和鉆井、地質(zhì)露頭等多種技術(shù)方法[5-15]，識別深水沉積類型、分布和油氣聚集關(guān)系，建立深水沉積體系下儲層的識別與有利儲層中油氣資源的有效預(yù)測。其中，地震相-沉積相分析技術(shù)具有重要的科學(xué)指導(dǎo)意義。

地震相的概念是20 世紀(jì)隨地震地層學(xué)的興起而逐漸推廣的，其主要為沉積相在地震資料上表征的總和[16-18]。地震相分析是稀疏井網(wǎng)甚至無井條件下開展沉積相研究的最有效的方法。目前，國外比較流行的地震相分析主要有人工相面法、地震屬性和波形分類法和基于地震切片的沉積地貌單元分析法[19-23]；而國內(nèi)主要采用傳統(tǒng)地震相分析法[24-28]。

傳統(tǒng)地震相分析在地震相-沉積相轉(zhuǎn)換上存在較大誤差與不確定性，例如，三角洲平原內(nèi)大套洪泛平原泥巖和厚層狀河道砂巖均表現(xiàn)出弱-空白反射；高孔滲含氣砂巖和灰?guī)r（或含灰質(zhì)、鈣質(zhì)）均表現(xiàn)出強-極強振幅反射；陸架邊緣三角洲和陸棚邊緣進(jìn)積楔都具有前積構(gòu)型，但前者為低位域高含砂巖相，后者為高位域含泥巖相。針對這種情況，徐國強教授通過對南海北部珠江口盆地大量鉆井的井震對比與巖性總結(jié)，提出地震反射波光滑性、地震反射整潔性和特殊波形3 種新標(biāo)識，來開展巖相辨別和沉積相轉(zhuǎn)換，并以此推廣至無井地區(qū)的地震巖相預(yù)測。

我國對北康盆地油氣勘探程度較低且無鉆井，國外鉆井最深也僅到下中新統(tǒng)，對漸新統(tǒng)的探索幾乎為零。而隨著淺層可采油氣資源量的不斷減少，日益增長的油氣需求迫使我們向深層勘探，面對成本高、風(fēng)險大等問題，更加要求對實際地質(zhì)情況的準(zhǔn)確把握。本文通過開展二維地震資料綜合解釋，總結(jié)北康盆地晚漸新世典型地震巖相特征，并重建沉積體系。希望該研究對進(jìn)一步深化北康盆地沉積認(rèn)識以及為后續(xù)油氣勘探工作提供基礎(chǔ)支撐。

1 沉積背景

北康盆地位于南海南部海域中部，南沙地塊西南緣，盆地從西到東依次環(huán)繞南薇西盆地、曾母盆地、文萊-沙巴盆地、南沙海槽盆地（圖1）?？偯娣e約6×104km2，最大沉積厚度約12000 m，水深范圍100～1200 m，主體水深超過1000 m[29-37]。盆地分為3 隆3 坳共6 個二級單元，發(fā)育齊全的新生代沉積地層，根據(jù)廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局解釋方案，劃分出6 個地質(zhì)界面，T1界面為5.3 Ma，對應(yīng)上新統(tǒng)和第四系的分界面；T2界面為10.5 Ma，對應(yīng)中中新統(tǒng)和上中新統(tǒng)的分界面；T3界面為16.5 Ma，對應(yīng)下中新統(tǒng)和中中新統(tǒng)的分界面；T4界面為32 Ma，對應(yīng)下漸新統(tǒng)和上漸新統(tǒng)的分界面；T5界面為40.4 Ma，對應(yīng)始新統(tǒng)和漸新統(tǒng)的分界面；Tg界面為58.7 Ma，是新生界的底界面（圖2）。隨“古南海消亡、新南海擴張”的南海構(gòu)造演化史，北康盆地總體上經(jīng)歷了初始斷陷期（湖相碎屑巖沉積）、繼承性斷陷期（河流、沼澤和濱淺湖相碎屑巖夾煤層沉積）、裂陷高潮期（海岸平原、淺海相沉積）和拗陷期（半深海-深海相沉積，局部發(fā)育生物礁）。其中，晚漸新世時，盆地經(jīng)歷裂陷高潮期，發(fā)育海岸平原富砂的砂泥互層夾煤層到淺海相砂泥互層沉積[38-44]。

圖1 北康盆地地理位置及構(gòu)造區(qū)劃圖Fig.1 Geographic location and tectonic map of Beikang Basin

圖2 北康盆地層序劃分與構(gòu)造演化綜合柱狀圖Fig.2 Integrated stratigraphic column and tectonic evolution of the Beikang Basin

2 地震相分析

2.1 反射特征

傳統(tǒng)地震相分析中的反射外形主要有丘狀、席狀、楔狀以及侵蝕溝谷等。其中，丘狀反射可進(jìn)一步分為沉積型和非沉積型，沉積型的丘狀反射外形具有明顯的方向性，在橫剖面上表現(xiàn)為丘狀，在縱剖面上為楔狀并呈現(xiàn)出向盆地方向收斂的形態(tài)；非沉積型的丘狀反射不具有方向性，表現(xiàn)出原地生長發(fā)育的特征，例如泥底辟、火山巖體、剝蝕殘丘等。席狀反射表現(xiàn)為頂?shù)酌娉势叫谢騺喥叫械膶訝畛练e體，分布范圍廣，沉積厚度大，發(fā)育于中陸棚、外陸棚、寬緩的陸坡和深海平原等非常開闊平坦的古地理環(huán)境。楔狀反射主要有單邊斷陷同沉積楔狀體和陸架邊緣前積楔兩大類，前者發(fā)育于盆地內(nèi)大型斷裂一側(cè)，靠近斷裂的凹陷可堆積巨厚的沉積物，翹傾隆起端則相對較??；而陸架邊緣三角洲、富泥型陸棚邊緣前積楔和礁前斜坡都會發(fā)育向盆地方向收斂的陸架邊緣前積楔。侵蝕溝谷主要為河流途經(jīng)后的產(chǎn)物，根據(jù)水流的勢能而呈現(xiàn)不同的深度和寬度。

2.2 內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)

內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)受控于反射外形，兩者間一般具有匹配關(guān)系，常見的有平行、亞平行、斜交型（S 型斜交、平行斜交、疊瓦狀斜交等）、收斂或發(fā)散型以及充填結(jié)構(gòu)等。平行或亞平行主要見于席狀反射體內(nèi)，指示細(xì)粒沉積物，例如純泥巖層、薄層粉砂巖等。斜交型與丘狀反射體或灘狀反射有關(guān)，例如隨三角洲的前積而向盆地方向遷移的S 型斜交、或河控三角洲的平行斜交、或浪控三角洲的疊瓦狀斜交。收斂或發(fā)散型與楔狀反射體有關(guān)，呈凹陷處發(fā)散而隆起端收斂的特征。充填結(jié)構(gòu)發(fā)育于侵蝕溝谷內(nèi)，可表現(xiàn)為槽狀交錯結(jié)構(gòu)、上超充填、側(cè)向加積和雜亂空白。

2.3 振幅、頻率、連續(xù)性

地震反射波的振幅主要反映上下巖層界面的波阻抗差異大小，它與巖性、孔隙度、充填介質(zhì)及厚度多種因素有關(guān)?？煞譃槿跽穹⒅姓穹?、強振幅和極強振幅，若上下巖層間的波阻抗差異較小或在大套同時期沉積體內(nèi)部（無波阻抗差異），則表現(xiàn)出弱振幅反射；若上下巖層間波阻抗差異較大，如煤層、欠壓實泥巖、含氣砂巖與泥灰?guī)r、灰?guī)r和玄武巖，則表現(xiàn)出強—極強振幅反射。

頻率指單位時間內(nèi)反射波的數(shù)量，主要指示巖性在縱向上變化的頻繁程度。一般地，高頻代表縱向上巖性變化非常頻繁，如砂泥巖薄互層；低頻代表縱向上巖性變化不頻繁，單位時間內(nèi)反射界面少。

地震反射同相軸的連續(xù)性反映的是地層橫向分布的穩(wěn)定性，一般地，河流相砂體的橫向分布不穩(wěn)定，通常產(chǎn)生短軸不連續(xù)反射；經(jīng)過波浪和潮汐攤平的河口壩、席狀砂、沿岸砂壩和遠(yuǎn)砂壩砂體，分布范圍相對較寬，產(chǎn)生連續(xù)反射。

2.4 地震同相軸光滑性

地震同相軸光滑性指沉積層表面的平整程度，當(dāng)?shù)貙訖M向沉積穩(wěn)定、分布廣泛時，通常表現(xiàn)出連續(xù)性的特征。例如，發(fā)育于陸架邊緣的三角洲前緣席狀砂由于受海浪沖刷作用，分布廣且平整性好而產(chǎn)生連續(xù)反射；海進(jìn)期沉積的灰?guī)r層或含灰質(zhì)（鈣質(zhì)）層表面平整且橫向分布非常穩(wěn)定亦表現(xiàn)出連續(xù)反射，并且當(dāng)砂巖含氣或孔滲性極好時，呈強—極強振幅反射，與灰?guī)r層或含灰質(zhì)（鈣質(zhì)）層振幅相似，這給研究判斷帶來迷惑性。因此，在連續(xù)性的基礎(chǔ)上，增加光滑性用以表征沉積層表面的平整程度，突出其主要受沉積物組分的性質(zhì)和成因影響?；?guī)r層或含灰質(zhì)（鈣質(zhì)）層主要通過物質(zhì)的化學(xué)沉淀和結(jié)晶形成，同相軸表面呈極光滑的特征；而三角洲前緣席狀砂由河流搬運的物理沉積形成，盡管受波浪、潮汐等水動力作用，但同相軸表面呈凹凸起伏，光滑性較差（圖3）。

圖3 地震同相軸光滑性Fig.3 Smoothness of seismic in-phase axis

2.5 特殊波形

Anstey[45]通過利用不同地震子波形態(tài)來直接識別砂巖儲集層的相關(guān)問題。之后，通過利用大量詳實的鉆井資料，并結(jié)合切實的地質(zhì)模型研究發(fā)現(xiàn)，在特定的沉積環(huán)境下，利用地震波形分析方法是可行、可信的，并總結(jié)出零十字對稱、斜十字對稱和低頻不對稱波形為三種基本地震反射波型。

下文主要指低速和高速夾層所表現(xiàn)出的斜十字對稱波形。例如，高孔滲砂巖由于波阻抗低于上下圍巖，其頂面為負(fù)反射，對應(yīng)波谷；底面為正反射，對應(yīng)波峰，整體呈現(xiàn)一個右下傾斜對稱的形態(tài)，即A1 與A4、A2 與A3 均呈斜十字對稱，從A2 到A3 振幅變化最大（圖4），若砂巖含氣時，A2 到A3 將表現(xiàn)出更大的振幅?；?guī)r、火山熔巖或鈣質(zhì)砂巖，其波阻抗遠(yuǎn)大于上下圍巖，頂面為正反射，對應(yīng)于波峰；底面為負(fù)反射，對應(yīng)于波谷，整體表現(xiàn)出一個左下傾斜對稱波形（圖4）。結(jié)合地震相分析，高孔滲砂巖主要有河流相砂、河口壩砂、三角洲前緣席狀砂等；灰?guī)r發(fā)育于海進(jìn)期沒有陸緣碎屑供應(yīng)的陸架、臺地等淺海環(huán)境；火山熔巖在火山口附近，發(fā)育于任何水深。

圖4 特殊波形——斜對稱波形Fig.4 Special waveform — skew symmetric waveform

2.6 地震反射剖面整潔性

地震反射剖面整潔性指沉積層內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，沉積地層內(nèi)部結(jié)構(gòu)、巖性變化以及外來物數(shù)量等，均會引起宏觀層界面同相軸振幅的變化，這種變化在縱橫向上延伸至更大范圍時，就可以在剖面上辨別出來，表現(xiàn)出不干凈和干凈的畫面。例如內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，河流相砂巖因其內(nèi)部地層結(jié)構(gòu)橫向不穩(wěn)定或產(chǎn)生突變（如槽狀交錯充填）而表現(xiàn)出不干凈畫面；三角洲前緣席狀砂、河口壩砂等因其內(nèi)部地層結(jié)構(gòu)橫向上穩(wěn)定（平行層狀加積）而呈干凈反射。又如巖性變化，大套河流相砂巖和靜水泥巖盡管均表現(xiàn)為弱振幅反射，但砂巖內(nèi)部穩(wěn)定性差、巖性變化快，表現(xiàn)出不干凈畫面；而泥巖內(nèi)部物質(zhì)均一、地層平整且橫向穩(wěn)定，整個反射畫面看起來顯得整潔干凈。最后，當(dāng)層狀介質(zhì)中夾雜其他外來沉積物時，將會導(dǎo)致同相軸波形的突變，在變密度剖面中表現(xiàn)出不同程度的“變臟”，如砂泥巖地層中夾雜火山碎屑、靜水泥巖中夾雜濁積巖、灰?guī)r或煤層中夾雜砂巖等（圖5）。

圖5 地震反射剖面整潔性Fig.5 Tidiness of seismic reflection profile

3 北康盆地主要地震巖相特征

3.1 國外鉆井分析

通過收集周邊國家在北康盆地和曾母盆地的鉆井信息，將巖性信息植入地震剖面，利用傳統(tǒng)地震相分析和3 種新增標(biāo)識，開展鉆井巖性與井旁地震反射特征研究（圖6），總結(jié)出主要的地震巖相有：

圖6 鉆井巖性與井旁地震反射特征Fig.6 Well lithology and borehole seismic reflection characteristics

①砂礫巖相：砂礫巖混雜，由于砂礫巖間波阻抗差異較大而表現(xiàn)出中—強振幅反射；主要發(fā)育在沖積平原—河流的高能環(huán)境中，且快速堆積而成，沉積物在縱向上厚度大，橫向上穩(wěn)定性差而表現(xiàn)出中—低頻、雜亂不光滑以及不干凈反射。

②砂包泥相：泥巖以條帶狀的形式嵌于砂巖中，砂巖層之間由于波阻抗差異較小，總體呈弱反射的地震響應(yīng)；主要發(fā)育在河流—三角洲平原的高能環(huán)境中，砂體沉積厚度大且內(nèi)部存在的各種層理面（弱波阻抗差異界面）橫向穩(wěn)定性差，表現(xiàn)出中—低頻、短軸不光滑及不干凈反射。

③砂泥巖互層相：砂泥巖以層狀形式相互疊置，砂泥巖之間由于波阻抗差異大而表現(xiàn)出中—強振幅反射；常見于三角洲前緣環(huán)境或高含砂的濱岸砂壩環(huán)境，砂巖和泥巖都比較純且橫向連續(xù)性較好而表現(xiàn)出中—高頻、光滑連續(xù)反射。

④灰?guī)r（或含鈣質(zhì)、灰質(zhì)）相：由于與圍巖巨大的波阻抗差異而表現(xiàn)出強振幅反射；而灰?guī)r層表面的平整性以及灰?guī)r分布的廣泛性使其呈現(xiàn)出極光滑連續(xù)性；低—中頻主要為強振幅造成的假象。

⑤泥包砂相：砂巖被周圍大套泥巖包裹，砂體以短軸不連續(xù)反射或孤立狀反射，置于弱振幅泥巖背景中而呈中—強振幅、中—低頻、不光滑反射；通常為發(fā)育在陸坡或盆底的深水扇砂體。

⑥純泥（頁）巖相：發(fā)育于靜水環(huán)境而呈水平層狀；較低的沉積速率表現(xiàn)出中—高頻；橫向上地層結(jié)構(gòu)、巖石類型大致相同或相似，縱向上層與層之間波阻抗差異甚小，總體表現(xiàn)為光滑連續(xù)干凈反射。

⑦泥夾粉砂（細(xì)沙）相：主要發(fā)育于前三角洲或深海平原等低能環(huán)境，粉砂巖（細(xì)砂巖）和泥巖呈平鋪式展布沉積而表現(xiàn)出光滑連續(xù)的水平層狀反射；由于粉砂巖（細(xì)砂巖）與泥巖之間波阻抗差異較小且沉積速率低而表現(xiàn)為弱—中振幅、中—高頻、較干凈反射。

3.2 北康盆地主要地震巖相

基于上述鉆井分析，結(jié)合傳統(tǒng)地震相和3 種新增標(biāo)識建立北康盆地綜合地震相分析方法（圖7），通過開展北康盆地地震資料連片解釋，識別出北康盆地8 種主要地震巖相，即砂礫巖相、砂包泥相、砂泥巖互層相、泥包砂相、純泥（頁）巖相、泥夾粉砂（細(xì)沙）相、灰?guī)r（含鈣質(zhì)）相和火山巖相（圖8）。其中火山巖相盡管在所收集的鉆井中未鉆遇，通過已有研究成果判別北康盆地主要包括火山熔巖、火山碎屑巖和火山侵入巖。其中，火山熔巖呈連續(xù)極強振幅反射，地震波形表現(xiàn)為高速層的左下傾斜對稱波形；火山口附近的火山碎屑巖或撒落后的火山碎屑表現(xiàn)出中—強振幅、沒有生根、內(nèi)部呈雜亂或空白反射的特征，翼部為沒有構(gòu)造形態(tài)丘狀反射體；而火山侵入巖則有“根”且翼部發(fā)生構(gòu)造形變。

圖7 基于傳統(tǒng)地震相分析和3 種新增標(biāo)識的綜合地震相分析Fig.7 Comprehensive seismic facies analysis based on traditional seismic facies analysis and the method using three new markers

圖8 北康盆地8 種主要地震相與地震巖相特征Fig.8 Characteristics of eight major seismic facies and seismic lithofacies in Beikang Basin

4 北康盆地晚漸新世沉積體系構(gòu)建

4.1 方法和原理

通過地震相定性標(biāo)定，將不同的地震相標(biāo)定解釋結(jié)果疊合到同一張平面圖上，生成地震相線圖，再利用地震相-地震巖相的方法，將地震相線圖轉(zhuǎn)換為巖相圖。這里的巖相分析為主要的骨架巖相分布圖，即碎屑巖巖相主要包括砂礫巖、砂包泥巖、砂泥巖互層和泥包砂巖；灰?guī)r和火山巖為特殊巖性；純泥巖和泥夾粉砂巖為充填巖性。

在骨架巖相分布圖的基礎(chǔ)上，結(jié)合北康盆地上漸新統(tǒng)等厚度圖，通過海岸線（陸相沉積地層不連續(xù)反射與海相沉積地層連續(xù)反射的分界帶）、陸架坡折帶（沉積地層產(chǎn)狀和堆積方式由水平層狀加積堆積轉(zhuǎn)變?yōu)椤癝”型斜交前積堆積的突變處）和深水盆地（弱振幅、中—高頻、連續(xù)層狀反射）等來圈定內(nèi)陸架（濱淺海）、陸架邊緣—斜坡、深海盆地的大類環(huán)境相圖。

陸源碎屑沉積物主要通過大型河流帶來，通過識別地震剖面上的侵蝕溝谷或根據(jù)等厚度圖上高地勢夾低谷來確定主要的水流路徑，得到水流路徑圖。最后將巖相圖、環(huán)境相圖和水流路徑圖疊合在一起，得到較準(zhǔn)確的沉積體系圖。

4.2 北康盆地晚漸新世沉積體系特征

北康盆地上漸新統(tǒng)內(nèi)主要發(fā)育6 類典型地震相（圖9），即：① 中—強振幅、中—低頻，雜亂不連續(xù)、不干凈反射；② 弱振幅、中—低頻，短軸不連續(xù)、不干凈反射；③ 中—強振幅、中—高頻，光滑連續(xù)、較干凈反射；④ 弱振幅干凈反射背景中，中—強振幅、短軸不連續(xù)反射；⑤ 弱振幅、中—高頻，光滑連續(xù)、干凈反射；⑥ 中—強振幅、內(nèi)部雜亂或近空白反射，具有側(cè)積或刺穿特征。將該6 類地震相進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到北康盆地上漸新統(tǒng)6 類主要巖相，即砂礫巖相、砂包泥巖相、砂泥巖互層相、泥包砂巖相、火山巖相和純泥巖相（圖10）。其中曾母盆地的康西坳陷、北康盆地的南部坳陷以及中部坳陷的西南部為砂巖發(fā)育的有利相帶；北康盆地中部坳陷和北部坳陷發(fā)育深水濁積砂巖；火山巖主要分布于兩盆地交界處以及北康盆地深水區(qū)；在三角洲相間處發(fā)育靜水泥巖。

圖9 北康盆地晚漸新世地震相線圖Fig.9 Late Oligocene seismic facies of Beikang Basin

圖10 北康盆地晚漸新世地震巖相圖Fig.10 Late Oligocene seismic lithofacies map of Beikang Basin

晚漸新世時為南海同擴張期，盆地強烈伸展，南部的曾母盆地開始進(jìn)入周緣前陸階段，而北康盆地主要以濱淺海相沉積為主，局部可見半深海相沉積。從南至北依次為三角洲、淺海、半深海-深海的沉積環(huán)境。

研究分析表明，沉積物源主要來自南部陸地，尤其是婆羅洲山地，受沙巴造山運動的影響，通過拉讓江和巴蘭河分別從南面和東南面向盆地凹陷內(nèi)搬運沉積物，主水流距離超過40 km，進(jìn)入陸架后分叉為多支較小水流，形成多個三角洲-深水扇沉積體系。此外，還有來自西北方向（印支半島）的物源進(jìn)入研究區(qū)，其規(guī)模較小[46-47]。

綜上，北康盆地晚漸新世主要發(fā)育河流三角洲、陸架淺海、陸坡濁積扇和深海盆地4 種沉積體系（圖11）。在盆地南部和東南部的陸架-斜坡區(qū)域發(fā)育大型三角洲-深水扇沉積體系，其沉積物源主要來自南部婆羅洲地區(qū)，其中發(fā)育于曾母盆地康西坳陷和北康盆地南部坳陷的三角洲和斜坡扇砂體有形成優(yōu)質(zhì)儲層的潛力。

圖11 北康盆地晚漸新世沉積體系圖Fig.11 Late Oligocene sedimentary system map of Beikang Basin

5 結(jié)論

（1）光滑性主要表征沉積地層界面的平整程度，突出其主要受沉積物組分的性質(zhì)和成因影響；特殊波形中的斜對稱波形可有效識別低速和高速夾層；畫面整潔性是內(nèi)部巖石物理特性的表現(xiàn)，沉積物質(zhì)均一、沉積環(huán)境穩(wěn)定且無外來物質(zhì)，將呈干凈整潔的畫面。利用該3 種新標(biāo)識，建立地震巖相的分析方法，在開展無井地區(qū)的沉積相轉(zhuǎn)換上精度大幅提升且信息更加準(zhǔn)確。

（2）北康盆地晚漸新世主要發(fā)育6 種地震巖相，即砂礫巖相、砂包泥相、砂泥巖互層相、泥包砂相、純泥（頁）巖相和火山巖相；主要沉積物源為來自南部婆羅洲，通過拉讓江和巴蘭河運送至盆地沉積。

（3）北康盆地晚漸新世主要發(fā)育河流三角洲、陸架淺海、陸坡濁積扇和深海盆地4 種沉積體系，形成了陸架三角洲-陸坡濁積體-深海盆地沉積體系以及火成巖體的空間展布體系。

（4）基于地震巖相分析，結(jié)合沉積環(huán)境獲得較為準(zhǔn)確的北康盆地晚漸新世沉積體系圖，為北康盆地油氣勘探提供有效的地質(zhì)基礎(chǔ)支持。