生物礁內(nèi)部地震反射特征的地質(zhì)解讀及以體系域?yàn)閱卧膶有虻貙訉W(xué)認(rèn)識(shí)
——以珠江口盆地生物礁為例

黃誠(chéng)，傅恒，房曉璐，陶碧娥，劉雁婷

（1成都理工大學(xué)能源學(xué)院；2成都理工大學(xué)“油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

生物礁內(nèi)部地震反射特征的地質(zhì)解讀及以體系域?yàn)閱卧膶有虻貙訉W(xué)認(rèn)識(shí)
——以珠江口盆地生物礁為例

黃誠(chéng)1，2，傅恒1，2，房曉璐1，陶碧娥1，劉雁婷1

（1成都理工大學(xué)能源學(xué)院；2成都理工大學(xué)“油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

通過(guò)分析珠江口盆地東沙隆起生物礁生長(zhǎng)方式對(duì)海平面變化的響應(yīng)，歸納出不同時(shí)期礁體生長(zhǎng)的幾種可能的幾何形態(tài)和相應(yīng)的地震響應(yīng)特征，并對(duì)生物礁內(nèi)部地震反射特征進(jìn)行地質(zhì)解讀，建立了成礁模式，獲得以體系域?yàn)閱卧纳锝笇有虻貙诱J(rèn)識(shí)，為層序劃分和層位對(duì)比解釋提供了較可靠的參考。

生物礁油氣藏；地震反射特征；成礁模式；體系域；層序劃分

生物礁油氣藏的儲(chǔ)量約占世界油氣探明儲(chǔ)量的10%，這類油氣藏具有豐度高、產(chǎn)能高的特點(diǎn)，一直是勘探家們重點(diǎn)探索的目標(biāo)。南海特殊的地理位置非常適合生物礁的生長(zhǎng)。隨著珠江口盆地流花4-1、流花11-1等一系列生物礁油藏的發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)的生物礁勘探開(kāi)發(fā)取得了重大突破，生物礁一度成為南海油氣勘探的首選目標(biāo)，但由于海區(qū)內(nèi)的鉆井?dāng)?shù)量較少，缺少充分的地質(zhì)學(xué)、巖石學(xué)、古生物學(xué)和地球化學(xué)等研究資料，勘探只能主要依靠地球物理資料。因此，準(zhǔn)確識(shí)別生物礁在地震剖面上的反射特征成了眾多勘探工作者最為關(guān)注的問(wèn)題之一。

1 生物礁的地震反射特征

南海生物礁的地震反射特征在相關(guān)文獻(xiàn)中均已述及，生物礁的反射特征可歸結(jié)為直接標(biāo)志和間接標(biāo)志兩類［1-4］。直接標(biāo)志可分為外部形態(tài)和內(nèi)部組成：外部形態(tài)主要表現(xiàn)為生物礁的丘狀或透鏡狀凸起、礁體頂面強(qiáng)反射、礁體周緣的上超和繞射現(xiàn)象；內(nèi)部組成主要表現(xiàn)為礁體內(nèi)部的斷續(xù)、雜亂或空白反射等特點(diǎn)。間接標(biāo)志表現(xiàn)為礁體上覆地層的披覆構(gòu)造和礁體底部的上凸或下凹現(xiàn)象。上述地震反射特征作為識(shí)別生物礁的主要手段，已被廣泛運(yùn)用到地震解釋當(dāng)中，并在海區(qū)內(nèi)識(shí)別出了一批較可靠的生物礁①胡平忠，謝衍興，王金中.東沙碳酸鹽臺(tái)地第三紀(jì)生物礁（灘）型油藏勘探[R].南海東部石油公司,1990.。但從目前的認(rèn)識(shí)來(lái)看，少有以體系域?yàn)閱卧?，利用地震反射特征?duì)單個(gè)生物礁進(jìn)行層序地層分析，并建立相應(yīng)的成礁模式。

2 以體系域?yàn)閱卧纳锝笇有虻貙訉W(xué)分析

生物礁是具有一定數(shù)量的原地造礁生物格架、能夠抗擊相應(yīng)的風(fēng)浪并在地形上常凸起的獨(dú)立的碳酸鹽沉積體［5］。礁體的形成和發(fā)育受到眾多因素的影響，在其它因素相對(duì)穩(wěn)定的情況下，其幾何形態(tài)明顯受到相對(duì)海平面升降變化的影響，海平面升降變化能導(dǎo)致生物礁改變自身生長(zhǎng)方式，進(jìn)而引起礁體內(nèi)部形態(tài)的復(fù)雜變化。在不同體系域沉積時(shí)期，礁體的生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)隨海平面的變化情況而有所不同，反映到地震剖面上，便有可能形成反射特征各異的地震標(biāo)志，故對(duì)礁體內(nèi)部地震反射特征的深入認(rèn)識(shí)可為以體系域?yàn)閱卧纳锝笇有虻貙訉W(xué)研究提供一定的參考性意見(jiàn)。

2.1 海侵體系域

海侵期生物礁的生長(zhǎng)方式受到礁體生長(zhǎng)和海平面上升相對(duì)速度的影響。

（1）當(dāng)海平面緩慢上升時(shí)，上升速率與礁體生長(zhǎng)速率相差不大，生物礁一直處在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的淺水環(huán)境。由于水體較淺，限制了礁體向上生長(zhǎng)的速度而只能大量進(jìn)行側(cè)向生長(zhǎng)(圖1a)。雖然礁體屬塊狀格架地質(zhì)體，不顯沉積層理，但礁體的側(cè)向多世代疊加生長(zhǎng)仍可能在地震上有所響應(yīng)①。故有時(shí)地震反射特征可表現(xiàn)為低角度的疊瓦狀弱反射結(jié)構(gòu)，頂部平緩而連續(xù)，平面上展布較遠(yuǎn)。由于受水體能量的影響，該類生長(zhǎng)方式多發(fā)生在水體能量相對(duì)較小、水體流暢的礁后向開(kāi)闊臺(tái)地一側(cè)，避免了海侵期向海一側(cè)過(guò)高的波浪破壞作用。

（2）當(dāng)海平面快速上升時(shí)，生物礁發(fā)生并進(jìn)乃至追補(bǔ)式加積生長(zhǎng)，直至水體過(guò)深而被淹死，并在礁頂沉積海相泥巖（圖1b）。礁體的世代生長(zhǎng)由于是垂向疊置，其內(nèi)部界面的地震響應(yīng)因頂部能量遮擋而不太明顯，對(duì)應(yīng)的地震反射特征多為雜亂—空白反射。部分情況下可具有較明顯的成層反射，但多為海侵時(shí)的短暫暴露所致。例如，曾母盆地L塔礁內(nèi)部出現(xiàn)的層狀反射，經(jīng)鉆井證實(shí)曾有過(guò)短暫暴露［6］。

2.2 高位體系域

高位期隨著海平面的持續(xù)下降，礁體垂向生長(zhǎng)再次受阻并發(fā)生暴露，改以側(cè)向增生為主，形成巖相帶近似層狀更迭的復(fù)礁體（圖1c）。在時(shí)間剖面上見(jiàn)到數(shù)個(gè)高角度疊瓦狀或S形復(fù)合反射體，向海方向呈階梯狀逐級(jí)側(cè)向增生下降。在次級(jí)海平面頻繁變化時(shí)期，可出現(xiàn)礁灘的交替發(fā)育而在地震上形成較好的成層性。生物礁因頂部遭受風(fēng)化剝蝕和波浪破壞而在礁后形成礁坪生物碎屑灘，形成平緩、高連續(xù)的強(qiáng)反射特征。

3 典型礁的成礁模式及層序地層學(xué)分析

在對(duì)珠江口盆地東沙隆起帶珠江組進(jìn)行層位對(duì)比解釋的過(guò)程中，于LF33-1井以西約12km處發(fā)現(xiàn)較為典型的生物礁地震異常體。現(xiàn)以該生物礁為例，結(jié)合上述有關(guān)礁體內(nèi)部反射特征的諸多規(guī)律性認(rèn)識(shí)，對(duì)該生物礁內(nèi)部各地震單元進(jìn)行地質(zhì)解讀、預(yù)測(cè)生物礁的成礁模式并進(jìn)行層序地層學(xué)分析。

圖1 東沙碳酸鹽臺(tái)地生物礁生長(zhǎng)模式圖（據(jù)①改編）

3.1 典型礁的地震相特征及沉積相分析

根據(jù)生物礁內(nèi)部各種不同反射特征，將該生物礁地震異常體劃分為12個(gè)地震相單元，現(xiàn)分別對(duì)這12個(gè)地震相單元進(jìn)行分析，并結(jié)合生物礁的生長(zhǎng)規(guī)律和礁體的沉積模式將地震相特征轉(zhuǎn)換為對(duì)沉積相的認(rèn)識(shí)（圖2）。

①單元為明顯的亞平行、高連續(xù)的強(qiáng)反射軸，為生物礁底部碳酸鹽硬底（或?yàn)?gòu)造。

②單元呈弱丘狀反射外形，內(nèi)部反射成層性較弱，多為空白反射。因?yàn)榻负藶閴K狀抗浪格架，無(wú)沉積層理，在反射特征上一般表現(xiàn)為雜亂—空白反射，故推測(cè)該單元為礁核。

③單元為明顯的低角度、疊瓦狀弱反射，頂部為較連續(xù)的中強(qiáng)反射。據(jù)前人研究成果，東沙碳酸鹽臺(tái)地在早中新世中、晚期為緩慢上升階段，為珠江組的主要成礁時(shí)期①。根據(jù)已取得的層位對(duì)比成果可知，典型礁的形成時(shí)期為早中新世中—晚期，因此符合緩慢海侵時(shí)生物礁?jìng)?cè)向加積生長(zhǎng)的條件，故推測(cè)為緩慢海侵時(shí)生物礁的側(cè)向生長(zhǎng)帶。

④單元表現(xiàn)為具成層性的中弱反射特征。因?yàn)樵诰徛Ｇ蛛A段，淺水環(huán)境的生物礁常會(huì)受潮汐作用影響而受到破壞，破碎的生物碎屑被攜帶到礁后低能環(huán)境并沉積下來(lái)。由于生物碎屑顆粒分選較好，有時(shí)受水流作用影響可顯示低角度或水平的沉積層理，由此推測(cè)該沉積單元可能為礁后朝向低能環(huán)境的過(guò)渡帶。

⑤單元為強(qiáng)反射、高連續(xù)反射軸，呈箱型覆蓋在下伏地震單元之上，推測(cè)為最大海侵時(shí)生物礁停止生長(zhǎng)并接受陸棚泥沉積，與下伏碳酸鹽巖形成強(qiáng)烈的波阻抗響應(yīng)。

⑥單元由兩組S形復(fù)合反射體組成，呈階梯狀逐級(jí)側(cè)向增生下降。據(jù)前人成果得知，在早中新世晚期曾發(fā)生過(guò)一次較大規(guī)模的海退，海平面持續(xù)下降達(dá)80～90 m，導(dǎo)致東沙碳酸鹽臺(tái)地大規(guī)模暴露［3］。由于此次大海退過(guò)程經(jīng)歷了多個(gè)次一級(jí)海平面升降旋回，故在礁體向海一側(cè)發(fā)生了多次側(cè)向增生下降。由此推測(cè)，該單元的兩組S形復(fù)合反射體，即是大海退時(shí)期次一級(jí)海平面旋回下降階段礁體在向海的一側(cè)發(fā)生強(qiáng)烈進(jìn)積作用的一種地震響應(yīng)。

⑦單元處于兩組S形復(fù)合反射體之間，為較連續(xù)的中強(qiáng)反射。推測(cè)為大海退時(shí)期次一級(jí)海平面上升時(shí)，由于外界環(huán)境有所改善，生物礁在短時(shí)期內(nèi)再度生長(zhǎng)，隨后又遭受暴露，停止發(fā)育。

⑧單元呈楔狀外形，向礁核方向逐漸減薄，反射較強(qiáng)，高連續(xù)。因?yàn)槠湮挥诤Ｇ謧?cè)積礁及礁后過(guò)渡帶沉積物頂部，外形呈楔狀向礁后臺(tái)地一側(cè)加厚，故推測(cè)為海平面快速下降后礁體暴露、遭受波浪破壞及風(fēng)化剝蝕作用而在礁后形成的生物碎屑灘。

⑨單元表現(xiàn)為弱成層性，反射較弱，因其位于生物碎屑灘內(nèi)側(cè)，故推測(cè)為生物碎屑灘向潟湖的過(guò)渡環(huán)境，由于受水流作用影響而呈低角度層理。

⑩單元為一組高連續(xù)、高振幅的平行強(qiáng)反射軸，在其兩側(cè)上部見(jiàn)明顯上超現(xiàn)象，推測(cè)為中中新世早期的快速海侵導(dǎo)致生物礁逐漸停止生長(zhǎng)，并隨后被陸棚砂泥所覆蓋。該時(shí)期的海平面快速上升造成東沙臺(tái)地幾乎完全沒(méi)入水中，僅局部地區(qū)發(fā)育若干小型的孤立臺(tái)地［3］。

11單元為弱丘狀外形，內(nèi)部反射雜亂。因其處于礁前前積坡腳處，故推測(cè)為海退期礁前受波浪破壞而垮塌形成的生物碎屑角礫堆積物。

12單元具有較好的成層性，中—強(qiáng)反射，高連續(xù)。由于在層位對(duì)比過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在典型礁相鄰一側(cè)亦發(fā)育有一個(gè)生物礁，兩礁相隔約5km，故推測(cè)該沉積單元為礁間潟湖沉積環(huán)境。由于礁間潟湖水動(dòng)力條件較弱且兩礁相距不遠(yuǎn)，受潮汐作用影響可發(fā)育細(xì)粒生物碎屑和灰泥的水平互層沉積，故可具有較好的成層性地震響應(yīng)。

圖2 典型礁的成礁模式圖

3.2 典型礁的成礁模式及層序地層學(xué)分析

通過(guò)對(duì)礁體沉積相地震相特征的認(rèn)識(shí)，結(jié)合該地區(qū)相關(guān)的地質(zhì)背景和已有的珠江組層序地層學(xué)研究成果，可預(yù)測(cè)出典型礁較為可靠的生長(zhǎng)模式（參見(jiàn)圖2）。

海侵初期生物礁首先在碳酸鹽硬底之上迅速生長(zhǎng)形成最初的礁核②；隨后海平面緩慢上升，礁體向海一側(cè)受波浪破壞作用只能垂向緩慢生長(zhǎng)，向臺(tái)地一側(cè)由于水體環(huán)境適宜、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，生物礁迅速生長(zhǎng)，但由于水體較淺，限制了礁體向上生長(zhǎng)的速度而只能進(jìn)行側(cè)向生長(zhǎng)③；側(cè)積礁體內(nèi)側(cè)平緩帶受水流影響，發(fā)育近水平層理的礁后過(guò)渡帶沉積物④；隨著海平面持續(xù)上升礁體最終停止生長(zhǎng)，并很快被泥巖覆蓋⑤；進(jìn)入高水位期后，隨著海平面的持續(xù)下降，生物礁開(kāi)始再度生長(zhǎng)，由于礁體向海一側(cè)相對(duì)較陡，存在相對(duì)充足的可容空間，礁體向海逐級(jí)側(cè)向增生下降⑥；在此期間經(jīng)由短暫的次級(jí)海侵影響，生物礁可在垂向上短暫發(fā)育⑦；隨后繼續(xù)強(qiáng)烈進(jìn)積生長(zhǎng)，由于礁體的持續(xù)暴露，受風(fēng)化剝蝕和波浪破碎影響，大量的生物碎屑顆粒被攜帶到礁后，形成平面展布面積較廣的礁后生物碎屑灘⑧；而在生物碎屑灘后側(cè)則發(fā)育向礁間潟湖過(guò)渡的沉積物⑨；隨后新一輪的海侵出現(xiàn)，生物礁停止生長(zhǎng)，并很快被陸棚砂泥巖所覆蓋⑩。

由上可知，在東沙碳酸鹽臺(tái)地早中新世中—晚期的主成礁期，生物礁在海侵期和高水位期對(duì)應(yīng)的沉積相特征可分別產(chǎn)生不同的地震響應(yīng)。海侵初期生物礁多發(fā)育于碳酸鹽硬底（或?yàn)┲?，故層序底界面多表現(xiàn)為中強(qiáng)反射的地震響應(yīng)，有時(shí)可因海平面緩慢上升發(fā)生礁的側(cè)向加積而在底界面之上產(chǎn)生低角度的疊瓦狀地震響應(yīng)。高水位期由于海平面持續(xù)大幅下降，在礁體向海一側(cè)強(qiáng)烈進(jìn)積而顯示高角度疊瓦狀或S形復(fù)合反射特征，部分生物礁可在礁后因水流作用形成不同角度傾斜層理的生物碎屑灘，亦可產(chǎn)生一定角度的疊瓦狀地震響應(yīng)，故疊瓦狀或S形復(fù)合反射的底超面即為最大海泛面。中中新世早期的新一輪海侵導(dǎo)致主成礁期的絕大多數(shù)生物礁死亡，并被陸棚砂泥覆蓋，故主成礁期絕大多數(shù)生物礁頂部高連續(xù)的強(qiáng)反射軸即為該海侵旋回的頂界面。

依此原則，對(duì)典型礁進(jìn)行層序劃分，并向四周進(jìn)行層位對(duì)比解釋，分別在典型礁兩側(cè)的未知礁W和LF33-1礁得到較一致的地震響應(yīng)和測(cè)井響應(yīng)（圖3）。

W礁體內(nèi)部可主要?jiǎng)澐譃?個(gè)地震相單元（圖4），單元①表現(xiàn)為低凸起外形，其內(nèi)部呈雜亂—空白反射，為典型的礁核地震響應(yīng)；單元②為較明顯的疊瓦狀反射,推測(cè)為海退期礁后具傾斜層理的生物碎屑灘；單元③和④則分別為W礁的頂?shù)椎卣痦憫?yīng)。故依上述原則，單元②的底超面和單元①的頂部強(qiáng)反射面即為W礁內(nèi)部的最大海泛面，這恰與層位對(duì)比結(jié)果相吻合。

據(jù)郭建宇等［1］，LF33-1礁為典型環(huán)礁，并已由鉆井LF33-1-1證實(shí)。通過(guò)對(duì)LF33-1礁測(cè)井曲線分析，發(fā)現(xiàn)該井電測(cè)曲線存在規(guī)律性響應(yīng)（圖5a）。圖5a中的①、③井段雙側(cè)向曲線表現(xiàn)為鐘形、正向齒形或微齒化狀，曲線值整體偏高，幅度為中—低值，包絡(luò)線具一定程度后積式特征，表明該時(shí)期沉積的碳酸鹽巖層遭受孔隙改造的影響逐漸降低，孔隙流體響應(yīng)逐漸減弱，為海侵時(shí)期的響應(yīng)特征。②、④井段雙側(cè)向曲線則表現(xiàn)為中、高幅指形或齒形，曲線形態(tài)變化劇烈而頻繁，曲線值整體偏低，表明該時(shí)期沉積的碳酸鹽巖孔隙改造作用很強(qiáng)，流體響應(yīng)雜亂而強(qiáng)烈，為高水位期的響應(yīng)特征。以此劃分，將層位標(biāo)定到地震剖面上，恰與層位對(duì)比結(jié)果吻合，同時(shí)亦可發(fā)現(xiàn)LF33-1礁內(nèi)部存在較明顯的S型復(fù)合反射體，其頂?shù)捉缑嫱瑢游粚?duì)比結(jié)果和測(cè)井響應(yīng)深度亦十分吻合（圖5b）。

圖3 典型礁的層位對(duì)比解釋

圖4 W礁的地震響應(yīng)特征

圖5 LF33-1礁的地震、測(cè)井響應(yīng)特征

由此可知，通過(guò)深入認(rèn)識(shí)礁體內(nèi)部的反射特征，結(jié)合上述有關(guān)規(guī)律，可以較可靠地劃分出相應(yīng)的層序界面和體系域界面。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述討論可得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

（1）在其它因素相對(duì)穩(wěn)定的情況下，生物礁的生長(zhǎng)方式明顯受到相對(duì)海平面變化的影響，進(jìn)而引起礁體內(nèi)部形態(tài)的復(fù)雜變化。海侵期受海平面上升速率的影響可分別發(fā)育側(cè)向生長(zhǎng)和垂向加積生長(zhǎng)，高位期則主要發(fā)育側(cè)向增生遞降生長(zhǎng)。

（2）通過(guò)對(duì)典型礁的精細(xì)地震相分析，結(jié)合生物礁的生長(zhǎng)規(guī)律，可建立典型礁較為可靠的生長(zhǎng)模式，并獲得以體系域?yàn)閱卧膶有虻貙诱J(rèn)識(shí)。

（3）通過(guò)對(duì)疊瓦狀反射、S形復(fù)合反射及礁體頂?shù)讖?qiáng)反射進(jìn)行識(shí)別，可為生物礁的層序劃分和層位對(duì)比解釋提供較可靠的參考性意見(jiàn)。

［1］郭建宇,馬朋善,胡平忠.地震—地質(zhì)方法識(shí)別生物礁［J］.石油地球物理勘探，2006，41(6)：587-591.

［2］邱燕,陳泓君,歐陽(yáng)付成.南海新生代盆地第三紀(jì)生物礁層序地層分析［J］.南海地質(zhì)研究，1999，(11)：53-66.

［3］胡平忠.油氣勘探中的生物礁地震—地質(zhì)解釋［J］.南海東部石油，1998，36（1）：1-15.

［4］劉殊，楊繼友.一個(gè)可能的生物礁預(yù)測(cè)［J］.石油物探，2004，43（1）：20-25.

［5］馮增昭.碳酸鹽巖巖相古地理學(xué)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1989：90-91.

［6］邱燕.生物礁的地震鑒別方法［J］.海洋地質(zhì)，1999，（2）：12-21.

編輯：金順愛(ài)

The Geological Interpretation of Seismic Reflection Characteristics within Reefs and the Understanding of Sequence Stratigraphy with System Tract as a Unit:A Case of Organic Reef Reservoirs in Pearl River Mouth Basin

Huang Cheng,Fu Heng,Fang Xiaolu,Tao Bi'e,Liu Yanting

The Tertiary reefs in the Pearl River Mouth Basin have huge oil potential.Though the identification of reef's seismic feature and the analysis of sequence stratigraphy have achieved in progress，the analysis with system tract as a unit on sequence stratigraphy of reef reservoirs is seldom done.By analyzing the growth patterns of reefs in response to the sea-level changes，we have summed up several possible geometric patterns and the corresponding seismic feature for the growth of reefs in Dongsha Uplift in the Pearl River Mouth Basin at different times.In accordance with the foregoing understanding of the reefs,the geological interpretation on seismic reflection characteristics is finished and a model of reef formation is built to be aware of stratigraphic sequence of reefs with system tract as a unit.It can provide a more reliable reference to horizon contrast and the division of sequence boundaries.

Reef reservoir；Seismic reflection；Model of reef formation；System tract；Sequence division

TE111.3；P631.445

A

10.3969/j.issn.1672-9854.2011.02.007

1672-9854(2011)-02-0047-06

2010-04-15；改回日期：2011-01-07

黃誠(chéng)：1985年生，2008年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)，現(xiàn)為成都理工大學(xué)碩士研究生。主要從事層序地層學(xué)及地震地層學(xué)研究。通訊地址：610059四川省成都市成華區(qū)二仙橋東三路2號(hào)

Huang Cheng：male,Master student.Add:Chengdu University of Technology,2 Dongsan Rd.,Erxianqiao,Chengdu, Sichuan，610059 China