地震沉積學(xué)在砂礫巖沉積相研究中的應(yīng)用

摘 要：地震沉積學(xué)通過(guò)先進(jìn)的地球物理技術(shù)，對(duì)沉積相進(jìn)行精細(xì)研究。對(duì)地震資料的預(yù)處理，高階譜時(shí)頻分析，年代地層切片技術(shù)等地球物理技術(shù)進(jìn)行了探討，根據(jù)這些技術(shù)提高了砂礫巖體的反射，劃分了砂礫巖體的沉積期次，描述了各期砂礫巖體的巖性展布。地震沉積學(xué)在沉積相分析方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：地震沉積學(xué)；砂礫巖；譜整形；高階譜時(shí)頻分析；地層切片

中圖分類號(hào)：P631. 44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）35-0047-03

地震沉積學(xué)是隨著地震資料采集和處理技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的三維地震分辨率和解釋水平的不斷提高而發(fā)展起來(lái)的一門現(xiàn)代地震技術(shù)與沉積學(xué)相結(jié)合的新興交叉學(xué)科，是以識(shí)別沉積單元的三維幾何形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和沉積過(guò)程為主要目的，基于高精度地震資料、現(xiàn)代沉積環(huán)境和露頭古沉積環(huán)境模式聯(lián)合反饋的方法體系。從研究方法來(lái)看，地震沉積學(xué)在鉆井、錄井和測(cè)井資料及構(gòu)造、沉積等基礎(chǔ)地質(zhì)研究成果指導(dǎo)下更多地運(yùn)用地震資料，目前條件下研究沉積單元常用的關(guān)鍵技術(shù)主要包括沉積時(shí)間單元?jiǎng)澐峙c對(duì)比、巖心相識(shí)別、地層切片和分頻技術(shù)等。地震沉積學(xué)要求研究人員既要掌握構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、沉積學(xué)、層序地層學(xué)的相關(guān)理論，又要熟悉地球物理資料處理解釋方面的技術(shù)和方法。目前國(guó)內(nèi)外利用地震沉積學(xué)的理論對(duì)沖擊扇、三角洲、辮狀河、曲流河等沉積環(huán)境進(jìn)行了大量的研究，并以此指導(dǎo)油氣勘探和開(kāi)發(fā)工作。

民豐洼陷位于東營(yíng)北部陡坡帶的東段，古近系沙四上亞段受北部陳家莊凸起和東部青坨子凸起等多向物源的影響，發(fā)育著三角洲前緣砂和滑塌濁積砂等多種砂體，多期砂礫巖相互疊置，成因復(fù)雜，而深層地震資料品質(zhì)受各種因素的制約，加之傳統(tǒng)研究方法的局限性，砂礫巖體的沉積期次和內(nèi)幕特征難以準(zhǔn)確描述。而地震沉積學(xué)理論運(yùn)用地震成果資料預(yù)處理、高階譜時(shí)頻分析、地層切片等地球物理技術(shù)，結(jié)合了地震資料解釋、沉積研究成果，可以較為準(zhǔn)確地對(duì)砂礫巖沉積相進(jìn)行描述。

1 地震成果資料預(yù)處理

常規(guī)處理通常要進(jìn)行縱、橫向的均衡及其它修飾性的處理，注重資料垂向分辨率，從而導(dǎo)致一些特殊地質(zhì)體或儲(chǔ)層的反射特征不明顯。對(duì)成果資料進(jìn)行預(yù)處理，可以提高其地震可識(shí)別性。對(duì)于深層砂礫巖地震資料，可以先分析目的層的有效頻帶范圍、振幅和相位等信號(hào)特征，然后設(shè)計(jì)合適的濾波器或采用其他處理技術(shù)，做到既突出目的層反射，又能保證不發(fā)生波形失真。筆者采用Promax的譜整形技術(shù)調(diào)整砂礫巖反射區(qū)各頻率成分的振幅特征，考慮到砂礫巖體地層間的削截和上超等重要不整合關(guān)系，適當(dāng)突出了相應(yīng)傾角的反射。處理后資料的橫向分辨率得到了提高，剖面上砂礫巖體的外部形態(tài)、地層尖滅、地層的接觸關(guān)系，都較處理前清楚（圖1橢圓內(nèi)），這對(duì)于從地震剖面上解釋砂礫巖體是很有幫助的。

2 高階譜時(shí)頻分析

時(shí)頻分析用來(lái)分析時(shí)變非平穩(wěn)信號(hào)，由于不同級(jí)別的地質(zhì)層序體在地震剖面上對(duì)應(yīng)著不同的頻率特征，所以按不同頻率進(jìn)行掃描分析就可以識(shí)別出不同級(jí)別的各級(jí)層序體，從而補(bǔ)充得到一些地震剖面上未能顯示的信息?？v向上頻率變化的方向性代表了巖性粗細(xì)的變化，時(shí)頻分析就可以用于地層層序解釋，還可以用于沉積旋回的劃分、沉積環(huán)境變化及水體變化規(guī)律的分析。目前地震旋回分析主要基于S變換、廣義S變換、小波變換以及三角形濾波的時(shí)頻分析方法，方法的不足在于存在單分辨率缺陷，分析結(jié)果往往不直觀（不是時(shí)間—頻率域）。高階譜時(shí)頻分析則是以信號(hào)處理中的高階統(tǒng)計(jì)量為基礎(chǔ)，從更高階的概率結(jié)構(gòu)來(lái)表征隨機(jī)信號(hào)，以提取低階譜或功率譜方法難以提取的相位信息，表征系統(tǒng)的非線性特征，成為分析非高斯信號(hào)的有力工具。高階譜時(shí)頻分析可以取得較高的精度和分辨率，而且其分析結(jié)果就是時(shí)間—頻率域的，非常直觀。通過(guò)高階譜時(shí)頻分析結(jié)合長(zhǎng)期基準(zhǔn)面識(shí)別標(biāo)志，在沙四上亞段劃分出5個(gè)長(zhǎng)期旋回，對(duì)應(yīng)5個(gè)沉積期次：沙四上5、沙四上4、沙四上3、沙四上2及沙四上1，它們總體上處于湖水不斷止升的沉積環(huán)境，故均表現(xiàn)為正旋回（圖2）。

3 地層切片

地層切片是以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)傾角導(dǎo)向的方式，由在地層的頂界和底界面之間按照厚度等比例內(nèi)插出一系列層面生成的切片。這種切片比沿層切片和時(shí)間切片更接近于等時(shí)界面，具有物理意義明確、計(jì)算方法簡(jiǎn)單、地層解釋直觀的特點(diǎn)。這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是在建立年代地層框架的過(guò)程中，地質(zhì)等時(shí)界面的選取，要能夠體現(xiàn)地質(zhì)體復(fù)雜的地質(zhì)特征及沉積過(guò)程。筆者在精確地確定等時(shí)沉積面的基礎(chǔ)上，選取了沙四上亞段的頂（沙3下）及其下的上5、上4、上3、上2及上1等6個(gè)等時(shí)界面建立起年代地層框架。

由沙四上亞段砂泥巖聲波測(cè)井曲線速度統(tǒng)計(jì)，砂礫巖體的速度明顯高于泥巖，表現(xiàn)為高的波阻抗值。圖3給出了從上5到上1共9個(gè)位置的波阻抗體的地層切片，由波阻抗值的分布可以看出，從早到晚，砂礫巖體（凸起前沿的高阻抗區(qū)域）呈向北部凸起退積的趨勢(shì)，扇體邊界及辮狀水道形態(tài)比較明顯。上5、上4時(shí)期扇體砂巖比較發(fā)育，且在上5時(shí)期在東部發(fā)育有深水濁積扇（區(qū)域1）。上3-上4、上3的東部、上2-上3、上1-上2有相對(duì)穩(wěn)定的泥巖沉積（低阻抗區(qū)域，巖性錄井資料描述為深灰色泥巖或灰質(zhì)泥巖）。

對(duì)于深層砂礫巖體，除了砂體本身的發(fā)育情況，各期砂礫巖扇體之間的泥巖對(duì)于儲(chǔ)集性能也有重要影響：蓋層作用和泥巖欠壓實(shí)作用使砂礫巖孔隙流體壓力與扇中砂礫巖體間烴源巖超壓之間產(chǎn)生壓差，驅(qū)使大量有機(jī)酸進(jìn)入扇中砂礫巖中并溶解形成大量次生孔隙，此外，超壓傳遞作用使扇中辮狀水道砂礫巖形成超壓，抑制壓實(shí)作用和膠結(jié)作用，形成超壓裂縫；扇端亞相夾于深水超壓泥巖中，導(dǎo)致扇端超壓微裂縫比較發(fā)育，這就使扇端亞相即使在深埋藏條件下仍發(fā)育有效儲(chǔ)層。

根據(jù)上述分析，區(qū)域1作為深水濁積扇深入到生油巖之中，成藏條件比較有利；區(qū)域2的砂體厚度大，物源分別來(lái)自于東西2個(gè)不同的古沖溝，上5與上4之間缺少泥巖隔層而垂向疊置，但在上3到上4間存在泥巖蓋層，砂體與湖相深色泥巖接觸，從而具有好的油源條件與超壓條件，巖性錄井資料描述其含油級(jí)別由下而上從熒光、油斑過(guò)渡到油浸；區(qū)域3、4砂體在上2到上3間存在泥巖蓋層，含油級(jí)別描述為油跡、油斑；區(qū)域5、6的砂體上部的沙三下的正常砂泥巖地層也可形成蓋層；區(qū)域2～6的砂體沉積微相上屬于近岸水下扇的扇中辮狀水道，也是勘探的有利區(qū)域。

4 結(jié) 論

地震沉積學(xué)還處在學(xué)科的初級(jí)發(fā)展階段，其關(guān)鍵技術(shù)在于地震資料的綜合解釋與沉積環(huán)境模式的結(jié)合，疊后預(yù)處理可以突出砂礫巖體的內(nèi)幕反射特征，從而有助于在地層接觸關(guān)系上識(shí)別砂礫巖的沉積期次；運(yùn)用高階譜時(shí)頻分析可以實(shí)現(xiàn)對(duì)砂礫巖沉積期次的精確劃分；由波阻抗體生成地層切片對(duì)于砂礫巖的沉積特征研究是有效的。地震沉積學(xué)應(yīng)用的基礎(chǔ)在于高保真、高精度的三維地震解釋資料，應(yīng)用的關(guān)鍵在于等沉積時(shí)間面的準(zhǔn)確拾取，技術(shù)的中心環(huán)節(jié)在于將普通的三維地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有地層意義數(shù)據(jù)體的輔助技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳旭，陳紅漢，董玉文，等.地震沉積學(xué)研究方法評(píng)析[J].沉積與特提斯地質(zhì)，2010，30（1）：54-60.

[2] 李秀鵬，曾洪流，查明.地震沉積學(xué)在識(shí)別三角洲沉積體系中的應(yīng)用[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，35（6）：625-629.