川東北元壩地區(qū)長(zhǎng)興組頂部沉積體地震相研究

羅清圓，郭 偉，雷 蕾

(成都理工大學(xué) 能源學(xué)院，四川 成都 610059)

0 引言

二疊紀(jì)生物礁是地質(zhì)歷史期間重要的生物礁.［1］古地磁資料表明，二疊紀(jì)時(shí)期，四川地區(qū)位于赤道附近，這種熱帶海洋環(huán)境有利于生物礁的發(fā)育和碳酸鹽巖沉積物的形成.［2］近年來，運(yùn)用三維地震勘探技術(shù)，在川東北發(fā)現(xiàn)了普光長(zhǎng)興組—飛仙關(guān)組碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣礁灘相氣藏，隨后又發(fā)現(xiàn)了元壩長(zhǎng)興組—飛仙關(guān)組臺(tái)地邊緣礁灘相氣藏.前人對(duì)川東北元壩地區(qū)長(zhǎng)興組地層做了大量的研究，將長(zhǎng)興組劃分為開闊臺(tái)地、臺(tái)地邊緣礁灘相帶、斜坡和盆地四個(gè)相帶，確定了臺(tái)地邊緣礁灘相帶是尋找大型生物礁氣藏的最有利相帶.［3-9］筆者對(duì)元壩地區(qū)長(zhǎng)興組沉積特征開展了進(jìn)一步的研究，取得了一些新的認(rèn)識(shí)，主要有:一是確定了開闊臺(tái)地、瀉湖、潮道、斜坡和盆地等的地震識(shí)別標(biāo)志;二是通過地震相歸類分析，提高了礁灘沉積體精細(xì)分布，對(duì)于尋找礁灘相儲(chǔ)層具有重要的參考意義.

1 沉積背景

元壩地區(qū)屬于川東北緣蒼溪—巴中低緩構(gòu)造帶構(gòu)造，位于通南巴構(gòu)造帶西南，九龍山背斜東南，向南為川中隆起的斜坡帶(圖1).［6］在石炭紀(jì)末，四川盆地發(fā)生了大規(guī)模海侵.晚二疊早期，峨眉地裂運(yùn)動(dòng)促使四川盆地形成一個(gè)由西南向東北傾斜的寬緩構(gòu)造，川東北地區(qū)整體下沉.在長(zhǎng)興組沉積期，樂山—龍女寺古隆起夷平后為開闊臺(tái)地，樂山—龍女寺隆起與安康古陸間川東北拗陷帶則演變?yōu)殚_江—梁平海槽(或川西北臺(tái)盆)，元壩地區(qū)古構(gòu)造位置位于古隆起西北翼，古地理環(huán)境為開闊臺(tái)地到海槽的臺(tái)地邊緣坡折帶，距離康滇、安康古陸非常遠(yuǎn)，與龍門山古陸雖然較近，但有海槽相隔，幾乎沒有陸源碎屑注入，為純粹的碳酸鹽巖化學(xué)沉積和生物建造.在這樣一個(gè)沉積構(gòu)造背景下，在海平面緩慢上升階段(或揚(yáng)子地臺(tái)沒有整體下沉?xí)r期)，臺(tái)地邊緣區(qū)域有利于發(fā)育碳酸鹽巖楔狀沉積體.

圖1 元壩地區(qū)長(zhǎng)興組沉積相平面示意圖(據(jù)文獻(xiàn)［3］，有修改)

2 長(zhǎng)興組地震層序劃分

圖2 元壩3井層序地層綜合柱狀剖面圖

地震層序劃分是地震相分析的基礎(chǔ).地震層序是以不整合或與之對(duì)應(yīng)的整合界面為界、內(nèi)部反射特征相對(duì)一致的地震單元.層序界面主要以削截、上超和下超為識(shí)別標(biāo)志.［10］在碎屑巖研究區(qū)域，不整合面在地震剖面上多為上超、削截特征，層序界面易于識(shí)別.而在碳酸鹽巖臺(tái)地—海槽(盆地)的研究中，與碎屑巖的搬運(yùn)沉積不一樣，碳酸鹽巖是一種生長(zhǎng)沉積，不能用傳統(tǒng)的方法來識(shí)別層序.據(jù)此，在元壩長(zhǎng)興組地層層序劃分中，運(yùn)用“沉積趨勢(shì)→堆砌方式→沉積成因類型→體系域→層序”的層序地層學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化理論，以體系域(LST、TST、HST、FSST)為基本層序地層單元來劃分層序，長(zhǎng)興組內(nèi)部發(fā)育了5個(gè)“灰?guī)r—白云巖”沉積旋回，對(duì)應(yīng)5個(gè)Ⅳ級(jí)層序，由老到新分別定義為 PS1、PS2、PS3、PS4 和 PS5.據(jù)此長(zhǎng)興組自下至上，劃分了 LST、TST、HST、FSST和 LST共5個(gè)體系域，下部LST、TST、HST構(gòu)成一個(gè)完整的層序(S1)，上部FSST和LST構(gòu)成一個(gè)不完整的層序(S2).圖2給出了元壩3井的單井地層綜合柱狀圖，圖3為連井地震剖面以及長(zhǎng)興組地震層序劃分.

圖3 過元壩4、元壩3、元壩9井連井地震剖面P2chB:長(zhǎng)興組底;P2chT:長(zhǎng)興組頂;RTOP:強(qiáng)制海退

3 地震相類型及特征

地震相一詞源于沉積相，按照Brown的概念，地震相是巖相的地震波或者聲波的響應(yīng)，指具有一定分布面積的三維地震反射單元，其地震參數(shù)，如反射結(jié)構(gòu)、振幅、連續(xù)性、頻率等，與相鄰單元不同，它代表產(chǎn)生其反射的沉積物的一定巖性組合、層理和沉積特征.因此，地震相是地下地質(zhì)體的一個(gè)綜合反映，在鉆井少、巖相橫向變化劇烈的地區(qū)，地震相是研究沉積相平面展布特征的主要手段.根據(jù)地震相參數(shù)，結(jié)合鉆井資料，將元壩地區(qū)長(zhǎng)興組劃分為以下8種地震相類型.

3.1 頂部強(qiáng)-極強(qiáng)反射的丘狀上凸反射地震相

指示高大型礁(圖4a)，同時(shí)具有:①上凸的沉積建隆外形;②頂部礁蓋的強(qiáng)-極強(qiáng)反射，通常為呈較整潔波形;③內(nèi)部為丘狀組合構(gòu)型或?qū)訝顦?gòu)型.

3.2 內(nèi)部近空白的丘狀上凸反射地震相

指示中小型礁(圖4b)，同時(shí)具有:①上凸的沉積建隆外形;②內(nèi)部近空白反射;③頂部礁蓋弱-中振幅，內(nèi)幕礁蓋不發(fā)育.

3.3 弱-強(qiáng)振幅緊密丘狀疊置反射地震相

指示灘(圖4d)，同時(shí)具有:①總體呈低幅上凸的沉積建隆外形;②內(nèi)部呈緊密丘狀疊置，向兩側(cè)有側(cè)積;③不整潔波形，同相軸不光滑不連續(xù);④低幅上凸體的頂部具有振幅最強(qiáng)，向兩側(cè)減弱.

圖4 研究區(qū)地震相類型

3.4 下凹底強(qiáng)-極強(qiáng)整潔反射地震相

指示臺(tái)邊緣海灣、潮道、礁間等低能相帶(圖4b、e、f)，同時(shí)具有:①下凹外形;②道間波形相似的整潔波形;③極強(qiáng)振幅;④光滑連續(xù)同相軸特征.

3.5 弱-中振幅較平行連續(xù)整潔反射地震相

指示臺(tái)地內(nèi)中低能等沉積相帶，包括開闊臺(tái)地(圖4c)，礁間海、灘間海、瀉湖等(圖 4e、f).地震反射特征總體介于臺(tái)地內(nèi)海灣、潮道低能相和臺(tái)地灰云巖沉積的中能相帶之間，一般位于后排堤礁的礁前區(qū)域，呈現(xiàn):①處于相對(duì)較低的古地貌位置，整體略有下凹的外形;②內(nèi)部呈平行亞平行結(jié)構(gòu)，局部可以丘狀反射;③同相軸較連續(xù)，較光滑，相對(duì)于盆地和斜坡帶的光滑同相軸有明顯振幅偏弱和欠光滑特征;④波形較整潔;⑤通常為中-強(qiáng)振幅與強(qiáng)-極強(qiáng)振幅的低能相且可以過渡變化.

3.6 弱振幅不整潔反射地震相

指示開闊臺(tái)地灰云巖、陸棚灰?guī)r-泥灰?guī)r相(圖4f).這種巖相帶內(nèi)，因?yàn)樯舷伦笥規(guī)r性相似，缺乏低速泥巖、低速的高孔云巖、灘等儲(chǔ)集層，內(nèi)部沒有明顯的波阻抗界面，總體呈弱振幅反射，但由于研究區(qū)的臺(tái)地和陸棚環(huán)境沉積的灰?guī)r并非廣海陸棚沉積，灰?guī)r沉積速率在橫向上仍然有明顯差異，局部可發(fā)育礁灰?guī)r、低能灘等沉積建造，因此在總體呈弱振幅反射的背景下，層狀性很差，弱反射呈丘狀，波狀不連續(xù)，波形不整潔.相對(duì)而言，臺(tái)地區(qū)的振幅更強(qiáng)，小型丘更發(fā)育.

3.7 楔狀強(qiáng)振幅連續(xù)反射地震相

指示斜坡，主要為臺(tái)地邊緣斜坡帶(圖4a)，主要出現(xiàn)在海進(jìn)退積型層序和高位加積型層序中，即長(zhǎng)興組中下部.在長(zhǎng)興組中上部地層中，強(qiáng)制海退和低位體系域中，斜坡帶發(fā)育潮道帶來的深水碳酸巖巖沉積，以及水位下降后上斜坡區(qū)域轉(zhuǎn)為陸棚的補(bǔ)償沉積等具有:①前排礁前向洋盆減薄的楔狀外形;②內(nèi)部向盆地收斂的內(nèi)部結(jié)構(gòu);③光滑連續(xù)強(qiáng)反射，為灰?guī)r和泥巖互層的地震響應(yīng).

3.8 光滑平行連續(xù)極強(qiáng)反射地震相

指示盆地(圖4g)，主要發(fā)育在長(zhǎng)興組中下部海進(jìn)退積型層序和高位加積型層序中，巖性主要泥頁巖，少量薄層泥灰?guī)r，橫向上發(fā)育分布非常穩(wěn)定，因此表現(xiàn)出非常連續(xù)和光滑的同相軸.縱向上，與長(zhǎng)興組上部及頂部強(qiáng)制海退和低位期發(fā)育的陸棚相灰?guī)r存在很大的波組抗差異，為一負(fù)反射界面，呈極強(qiáng)波谷反射.底面與吳家坪組上部的泥巖和灰?guī)r構(gòu)成一個(gè)正反射，但由于吳家坪組頂部橫向巖性變化較大，底面正反射波峰橫向不穩(wěn)定.相對(duì)而言，深水陸棚的泥巖頂波谷不穩(wěn)定，常見退積組合，底面波峰相對(duì)穩(wěn)定;而盆地區(qū)域頂面波谷非常穩(wěn)定，底面波谷相對(duì)不穩(wěn)定(振幅有變化).

4 地震相歸類分析

通過層序地層格架研究，元壩地區(qū)長(zhǎng)興組包括開闊臺(tái)地、臺(tái)地邊緣礁灘相帶、斜坡和盆地4個(gè)相帶，將這8種地震相在這4個(gè)相帶內(nèi)劃分為高能、低-中能2大類.

4.1 高能地震相帶

高能相帶主要指生物礁和灘相，分布于臺(tái)地邊緣區(qū)域.圖5為長(zhǎng)興組頂部低位域(LST)礁蓋地震掃描解釋成果圖，反映礁體發(fā)育分布.色標(biāo)反映振幅強(qiáng)弱，紅色為強(qiáng)振幅，對(duì)應(yīng)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，橙色和黃色為中等儲(chǔ)層，綠色為差儲(chǔ)層.圖6為長(zhǎng)興組頂部低位域(LST)灘的地震掃描解釋成果圖，反映了與礁蓋同期灘體的發(fā)育分布.

圖5 長(zhǎng)興組頂部LST礁蓋地震掃描解釋

4.2 低-中能地震相帶

低-中能相帶主要指斜坡、盆地、海灣、潮道、礁間以及開闊臺(tái)地和瀉湖區(qū)域.圖7為低能地震掃描解釋，沒有解釋的部分，為含泥灰?guī)r不發(fā)育的礁灘及開闊臺(tái)地.泥巖低能強(qiáng)反射相，從盆地-斜坡向臺(tái)地邊緣礁灘相帶延伸，呈喇叭狀的，為海灣，呈條帶狀的為潮汐通道，與斜坡和盆地泥巖帶連通的，則為礁間.

圖6 長(zhǎng)興組頂部LST灘相地震掃描解釋

圖7 低能地震相掃描解釋

元壩長(zhǎng)興組頂部礁灘沉積體較發(fā)育，發(fā)育了四個(gè)長(zhǎng)條形的堤礁帶，分布于臺(tái)地邊緣，點(diǎn)礁呈兩段式分布，結(jié)合低能相帶來看，潮汐通道有利于點(diǎn)礁的發(fā)育.長(zhǎng)興組頂部灘主要發(fā)育在堤礁的后面和點(diǎn)礁的外圍，分布面積較大.其中臺(tái)地邊緣礁灘相帶為油氣有利勘探區(qū)域，在這一區(qū)域內(nèi)，主要發(fā)育灰云巖，夾少量含泥和硅質(zhì)巖.致密灰云巖均為高速層，速度相差無幾，在沒有含泥灰?guī)r、硅質(zhì)層、含氣孔隙性灰云巖情況下，內(nèi)部幾乎無反射，包括與其上下碳酸鹽巖間沒有大的波阻抗差異，長(zhǎng)興組內(nèi)部將是空白無反射，或由地層層狀結(jié)構(gòu)性差異形成的弱振幅層狀或不規(guī)則反射，低速層的加入，使得局部出現(xiàn)弱-極強(qiáng)反射.我們需要尋找的目標(biāo)是含氣孔隙性碳酸鹽巖層段，就產(chǎn)生的地震反射而言，均為由頂面負(fù)反射和底面正反射構(gòu)成的波形，就波形反射特征而言，他們沒有差異，但地震相特征有明顯差異.因此，通過地震相歸類分析，剔除掉含泥、含硅低速層，提高了內(nèi)部強(qiáng)反射做儲(chǔ)層解釋的精度.

5 結(jié)論

(1)在碳酸鹽巖層序地層劃分中，運(yùn)用“沉積趨勢(shì)→堆砌方式→沉積成因類型→體系域→層序”的層序地層學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化理論，以體系域(LST、TST、HST、FSST)為基本層序地層單元來劃分層序是更合適的，它更加靈活地反應(yīng)了海平面的升降以及礁灘體發(fā)育的規(guī)律.

(2)根據(jù)外部幾何形態(tài)和內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)、振幅、頻率、連續(xù)性等地震屬性，元壩地區(qū)長(zhǎng)興組頂部層序識(shí)別出了8種地震相.頂部強(qiáng)-極強(qiáng)反射的丘狀上凸反射地震相指示高大型礁;內(nèi)部近空白的丘狀上凸反射地震相指示中小型礁，弱-強(qiáng)振幅緊密丘狀疊置反射地震相指示灘;平行連續(xù)強(qiáng)反射主要指示低能的泥巖相.

(3)通過地震相歸類分析，剔除掉含泥、含硅低速層，提高了內(nèi)部強(qiáng)反射做儲(chǔ)層解釋的精度.

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