惠州凹陷珠江組地震沉積學分析

李向陽

(河南省核工業(yè)地質局，河南 信陽 464000)

張尚鋒

(長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100)

惠州凹陷珠江組地震沉積學分析

李向陽

(河南省核工業(yè)地質局，河南 信陽 464000)

張尚鋒

(長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100)

惠州凹陷是珠江口盆地中油氣勘察的重要凹陷之一，北部古珠江向凹陷內輸送大量碎屑物，新近紀時期形成了幾千米厚的海陸過渡相地層，其中新近系珠江組三角洲沉積是主要的含油層位。由于研究區(qū)鉆井較少，在缺井或少井情況下，常規(guī)沉積相研究的基礎資料相對較少。通過地震沉積學分析，采用地震屬性技術、地層切片技術以及分頻技術對研究區(qū)珠江組三角洲沉積體系進行研究，確定該時期三角洲沉積發(fā)育分布范圍及其演化規(guī)律；同時指出三角洲所發(fā)育的前積體規(guī)模、進積的幅度以及S型進積的形態(tài)受控于海平面升降的幅度。研究表明，海平面升降過程控制了珠江口盆地惠州凹陷珠江組沉積體系的展布：在海平面相對較低時，古珠江三角洲在低可容納空間下三角洲范圍廣；海平面相對較高時，可容納空間大，但三角洲發(fā)育則集中在河口區(qū)域，面積較小。

地震沉積學；沉積相；沉積演化模式；新近系；惠州凹陷

海上油氣勘探存在著成本高、鉆井少、取心少的問題，而地震資料往往因為干擾相對較少，品質較高被廣泛應用。海上油田少井條件下，沉積相分析技術應在單井資料的約束下，更多地依靠地震資料進行分析。地震沉積學是通過對地震資料進行解釋處理，進而完成沉積學相關分析的一門新興學科，也是在技術手段逐漸進步的背景下，對地下沉積物進行沉積學研究的熱點[1～3]。曾洪流等[4～8]最早提出了“地震沉積學”一詞，其核心是利用地球物理方法建立小尺度、高精度的等時地層界面，從而實現(xiàn)沉積微相與砂體的精細刻畫。前人[9～11]對珠江口盆地惠州凹陷新近系珠江組沉積相研究開展了大量工作，但由于該地區(qū)地質基礎資料不足(鉆井少、取心少)，對三角洲沉積體系的展布及演化規(guī)律還有待進一步探討，特別是對沉積體系邊界的準確把握有待進一步明確?；谘芯繀^(qū)的現(xiàn)狀以及地震沉積學的發(fā)展趨勢，筆者以珠江口盆地中主要的含油氣凹陷——惠州凹陷為研究對象，通過地震沉積學分析方法對惠州凹陷古珠江三角洲進行解剖，揭示了古珠江三角洲沉積體系的發(fā)育演化規(guī)律，為后期分析有利相帶、預測儲集砂體及地層巖性油氣藏提供了指導依據。

1 地質概況

珠江口盆地是我國南海北部最大的中新生代沉積盆地，它是在拉張斷陷基礎上發(fā)育起來的大陸邊緣斷陷盆地，自北向南依次劃分為北部隆起帶、北部坳陷帶、中央隆起帶、南部坳陷帶和南部隆起帶共5個構造單元，其中部分構造單元還可劃分為多個次級凹陷和凸起(圖1)?；葜莅枷菸挥谥榻谂璧乇辈恐橐话枷輺|部，其新生界自下而上依次發(fā)育：古新統(tǒng)神狐組、始新統(tǒng)文昌組、漸新統(tǒng)恩平組和珠海組、中新統(tǒng)珠江組-韓江組-粵海組組合、上新統(tǒng)萬山組，其中主要的油氣產層位于珠江組。根據井震聯(lián)合對比層序劃分，珠江組劃分為NSQ1、NSQ2、NSQ3、NSQ4和NSQ5共5個三級層序，其中由于最大海泛面(18.5Ma)區(qū)域對比性較好，又將NSQ2以18.5Ma為界分為NSQ2-1和NSQ2-2兩部分。

圖1 珠江口盆地區(qū)域構造單元劃分與層序劃分

2 沉積相類型及特征

通過巖心、測井及地震資料的分析，在惠州凹陷珠江組三角洲相和淺海陸棚相中識別出5個亞相和16種微相。主要沉積相及亞相的具體特征如下：

1)三角洲平原亞相 三角洲平原亞相為古珠江入海時大量分叉的水上部分。其沉積物在不同位置差異較大。分流河道微相以發(fā)育砂巖為主，偶見礫石和少量粉砂巖沉積。砂質碎屑的分選較差，粒度概率累積曲線呈現(xiàn)以跳躍總體為主的兩段式或三段式。分流河道間(沼澤)微相巖性主要為粉砂巖、泥巖(包括泥炭、褐煤等)，可見植物殘片和淡水動物化石。

2)三角洲內、外前緣亞相 三角洲前緣亞相位于水下平原亞相外側向海方向，為三角洲的前緣部分，處于海平面以下，是河流和海水的劇烈交鋒帶，具有一定坡度，沉積作用活躍，是三角洲砂體的主體。沉積物以細砂、粉砂為主，砂巖含量高，砂質純凈，分選好、分布廣、厚度大。沉積構造類型多樣，常發(fā)育交錯層理，化石稀少，主要為河流帶來的樹干和植物碎片。以水下分流河道的發(fā)育程度可將三角洲前緣亞相劃分為三角洲內前緣和三角洲外前緣。三角洲內前緣亞相以水下分流河道、支流間灣和河口砂壩微相為主；三角洲外前緣亞相則以河口砂壩、支流間灣、遠砂壩和席狀砂微相為主。

3)前三角洲亞相 三角洲的遠端隨著水體能量的持續(xù)降低，沉積物的粒度逐漸變細，以泥質和粉砂質沉積為主，且在泥巖中可見大量陸源的碳化植屑。該相帶的巖石相組合為塊狀層理砂巖相-塊狀層理泥質粉砂巖相-暗色泥巖相組成的正韻律。

4)淺海陸棚相 淺海陸棚是浪基面以下寬廣陸架上的主要沉積相帶，其沉積環(huán)境的水動力較弱，沉積物主要是陸源懸浮而來的細粒沉積物。因此，該相帶的沉積巖性主要是泥巖，間夾有少量的粉砂巖。該區(qū)的淺海陸棚相發(fā)育有海綠石和黃鐵礦等還原環(huán)境下的自生礦物，而發(fā)育的沉積構造主要為生物擾動構造和水動力極弱的水平層理和紗紋層里。

3 沉積相的地震響應特征

3.1 沉積相的地震反射構型

惠州凹陷三維地震資料品質較好，新近系珠江組的地震反射結構清晰，反射同相軸的終止形式類型豐富。結合巖心分析的沉積環(huán)境研究可發(fā)現(xiàn)，不同沉積環(huán)境的地震反射特征有一定差異。筆者在研究過程中對典型井段的沉積相、地震反射特征、測井曲線特征、砂地比、最大單層厚度、頻率等諸多參數進行了統(tǒng)計分析(表1)。研究發(fā)現(xiàn)，三角洲各亞相的地震反射構型有如下差異：

1)三角洲平原亞相 該相帶內沉積主要為分流河道和分流河道間沉積。其中分流河道大量分叉、擺動、相互切割疊置，形成大量的砂體沉積。由于大量河道砂體的切割疊置，形成了以砂質沉積為主，間夾少量粉砂巖和泥巖的沉積樣式。該樣式在地震剖面上，因波阻抗差相對較小，反映出弱振幅的特點。而河道砂體展布橫向厚度變化大，因此在地震反射剖面上反映出同相軸的連續(xù)性較差。綜合判斷，三角洲平原亞相的地震反射特征為低頻、弱連續(xù)、中-弱振幅。

2)三角洲前緣亞相 該相帶是河海交互的地方，其沉積受到河流、波浪以及潮汐的共同作用，沉積物主要是粉-細砂巖和泥巖的交互。在水下沉積中，沉積物堆積的連續(xù)性明顯優(yōu)于三角洲平原的河道沉積，故而在地震反射特征上呈現(xiàn)出連續(xù)性較好的特點。而由于在水體劇烈動蕩的環(huán)境，砂泥沉積交互頻繁，沉積物的波阻抗差較大，導致地震剖面上呈現(xiàn)出強振幅的特征。同時，三角洲前緣沉積有明顯的向前推進的過程，在地震剖面上前積現(xiàn)象較為典型。

3)前三角洲亞相 該相帶位于三角洲前緣亞相的前方，其沉積主要為泥巖，而且成分相對較單一，偶見有薄層的粉砂巖。在地震剖面上，巖性較為單一，沒有明顯的波阻抗差，因此反射特征呈現(xiàn)出空白反射或者弱振幅反射的特征，偶見弱振幅反射同相軸呈相互平行或略顯前積。

表1 典型井段的地震反射特征與砂體及沉積相對應的關系表

3.2 沉積相的地震屬性響應

為了深入研究惠州凹陷珠江組的沉積環(huán)境，增加分析資料的平面可對比性，筆者分析了不同沉積相帶在地震屬性上的響應特點，具體采用了層面屬性切片和層段屬性提取2種方法。

3.2.1 層面屬性與沉積相的對應關系

通過沿等時面對地震數據體切割，提取瞬時振幅的地層切片(圖2)發(fā)現(xiàn)：NSQ3早期，惠州凹陷西北部HZ24井-HZ19井區(qū)為大片朵葉狀和指狀負振幅值(黃色)的反射特征，在工區(qū)東南部HZ32井區(qū)則發(fā)育有北東-南西向黃色中-強振幅波谷反射條帶；對比NSQ3層序測井曲線可知，該層段內負振幅值總體上與砂巖厚度值呈比例關系；工區(qū)西北部的負振幅為古珠江三角洲沉積，砂質含量相對較高，且可分為2支，以HZ24井～HZ19井這一支為主；工區(qū)東南部發(fā)育的強振幅條帶為潮汐砂壩，是潮汐作用對三角洲前緣砂體進行破壞和改造而形成；工區(qū)中部中-弱正振幅區(qū)則是砂質含量較低的支流間灣沉積。

圖2 NSQ3早期沿等時面瞬時振幅提取切片圖

3.2.2 層段屬性與沉積相的對應關系

通過分層序提取各屬性分析整體的屬性展布規(guī)律，采用針對層序界面上下一定時間域內提取屬性分析層序界面附近巖性變化與相帶展布特征的方法，可對層序界面附近砂體的展布和相帶分析提供幫助。以NSQ2-2層序的均方根振幅屬性圖(圖3)為例，顯示南部極強振幅，對比單井沉積相、地震剖面分析認為，其為碳酸鹽臺地相；西北部的強振幅反射代表三角洲前緣沉積，其中分流河道沉積特征明顯，其周邊的稍弱振幅則為分流河道間沉積；研究區(qū)中部弱振幅大片為陸棚泥質沉積，中夾稍強反射則反映為陸棚砂脊；可見在砂質相對發(fā)育的區(qū)域均方根振幅明顯偏高，利用該特性即可分析不同層段的沉積相展布。

圖3 NSQ2-2層序均方根振幅屬性平面圖

4 珠江組沉積相演化

根據上述地震沉積學研究結果，建立了基于單井相的井震模式，結合珠江口盆地的沉積模式，對繪制完畢的地震相平面圖進行轉相，即可完成各層序沉積相圖的編制。自23.8Ma初期(圖4(a))，相對海平面逐漸上升，地震屬性提取顯示此時惠州凹陷西北部發(fā)育有扇狀強振幅沉積體，為三角洲沉積，而惠州凹陷東南部則發(fā)育有成片狀的強振幅沉積體，為濱岸沉積。當海平面持續(xù)上升(圖4(b))，東沙隆起區(qū)出現(xiàn)了極強振幅的反射特征，表征此時碳酸鹽巖開始大量發(fā)育并形成了碳酸鹽巖臺地，與此同時西北部的古珠江三角洲仍有大量的沉積物注入惠州凹陷之中。由于東沙隆起碳酸鹽巖臺地的出現(xiàn)，波浪能量均消耗在臺地邊緣，惠州凹陷內部的水體能量相對較小，并主要受潮汐作用影響。該時期，在東沙隆起的西北角發(fā)育大量的條帶砂(地震屬性圖中顯示為條帶狀強振幅異常)，是潮道沉積的產物，該條帶砂的物質來源主要是古珠江三角洲帶來的沉積物。當海平面進一步上升(圖4(c))，水深的增加導致東沙隆起的碳酸鹽巖發(fā)育面積減小，此時地震反射特征上也未見到明顯的強振幅出現(xiàn)，說明此時東沙隆起主要沉積正常的海相泥巖；而惠州凹陷的西部仍有強反射出現(xiàn)，表現(xiàn)了當時古珠江仍有一定量的沉積物供給入惠州凹陷沉積下來，形成三角洲沉積。在珠江組沉積末期(圖4(d))，海平面開始下降，三角洲的面積開始逐漸擴大，東沙隆起區(qū)的碳酸鹽巖不再發(fā)育。

圖4 惠州凹陷珠江組沉積相演化圖

5 結論

1)從單井沉積相分析出發(fā)，通過井震對比分析建立三角洲沉積的地震響應模型，進而進行地震沉積學分析，所確定的沉積相帶展布及其所預測出的有利沉積相帶砂體與實際情況符合較好。

2)基于對地震反射構型的分析，采用地震分屏技術和地層切片技術，通過地震屬性的特征變化來分析沉積巖的特征和沉積相帶的展布，可以減少地震資料用于沉積相分析的多解性，提高沉積相分析中地震資料的利用效率，及三角洲沉積研究成果與實際資料的符合率。

3)在三角洲沉積相分析過程中，地震分頻處理方法可利用不同頻率的地震資料，充分識別不同級別的沉積微相，如低頻地震資料可識別低級別的分流河道或復合分流河道，而高頻地震資料可識別高級別的單一河道。

4)珠江口盆地新近系珠江組沉積時期，全球海平面逐漸上升，惠州凹陷所發(fā)育的三角洲沉積分布面積不斷發(fā)生變化，其總體特征表現(xiàn)為，三角洲沉積從開始逐漸增大，而后又逐漸減小。

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[編輯] 龔丹

2016-08-10

國家自然科學基金項目(41302096，41172106)。

李向陽(1969-)，男，博士，高級工程師，現(xiàn)從事地質與礦產普查油藏描述科研工作，lxyflr@163.com。

P631.44；TE121.3

A

1673-1409(2017)15-0034-06

[引著格式]李向陽,張尚鋒.惠州凹陷珠江組地震沉積學分析[J].長江大學學報(自科版), 2017,14(15):34～39.