中國海域深部“高富強(qiáng)”地震探測(cè)技術(shù)與南黃海盆地海相地層的發(fā)現(xiàn)

陳建文 袁 勇 施 劍 梁 杰 劉 俊 張銀國 雷寶華

1. 青島海洋地質(zhì)研究所 2. 海洋國家實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室

0 引言

中國管轄海域300×104km2，分布著38 個(gè)沉積盆地，總面積達(dá)174×104km2[1-2]。目前，我國在近海盆地新生代地層中發(fā)現(xiàn)了許多油氣田[2]。最新調(diào)查與研究表明，在近海新生代盆地之下發(fā)育更老的殘留盆地，地層厚度大、分布廣，油氣資源潛力巨大[2-5]。但受特殊地震地質(zhì)條件的約束[3,6-8]，難以獲得深部地層的有效地震反射資料，這一因素成為盆地深部油氣評(píng)價(jià)和勘探突破的瓶頸[8-9]。南黃海盆地是中—新生代陸相沉積盆地與中—古生代海相沉積盆地相疊加的大型沉積盆地[10-14]，其油氣調(diào)查與勘探始于20 世紀(jì)60 年代初，是我國近海盆地中迄今唯一沒有發(fā)現(xiàn)工業(yè)油氣流的盆地[8-15]。其早期的勘探目的層為陸相新生界，海相中—古生界的油氣勘探程度很低，只有少數(shù)鉆井鉆遇[16-17]。隨著勘探的失利，陸相沉積層之下的海相中—古生界逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)[16]。但由于構(gòu)造復(fù)雜、淺部超強(qiáng)反射界面能量屏蔽等原因?qū)е潞Ｏ嘀小派绲牡卣鹳Y料存在信噪比較低、反射能量弱、波組連續(xù)性差等問題[5,8-9,16]，影響了對(duì)地層分布、厚度及構(gòu)造特征的認(rèn)識(shí)，嚴(yán)重阻礙了該區(qū)的油氣勘探進(jìn)程。針對(duì)上述問題，近10 年來，青島海洋地質(zhì)研究所與中石化海洋石油工程有限公司等10 余家國內(nèi)單位合作，以南黃海為典型盆地進(jìn)行了地震地質(zhì)條件解剖和地震探測(cè)技術(shù)攻關(guān)，形成了針對(duì)海域深部油氣資源探測(cè)的“高富強(qiáng)”（高覆蓋次數(shù)、富低頻成分、強(qiáng)震源能量）地震探測(cè)技術(shù)[9,16,18]，獲得了高信噪比、富低頻及強(qiáng)有效反射能量的海相中—古生界反射資料，清晰地揭示埋深超過15 000 m 的海相古生代內(nèi)部地層結(jié)構(gòu)[9]。對(duì)該海域油氣調(diào)查與勘探新層系的發(fā)現(xiàn)與突破具有重要的推動(dòng)作用。

1 地質(zhì)背景

南黃海西依我國山東和江蘇兩省，東鄰朝鮮半島，北以山東半島成山角與朝鮮半島白翎島之間的連線為界，南抵長江口啟東嘴至濟(jì)州島西北角一線（圖1），面積30×104km2，其中沉積盆地面積18×104km2[8-9,14]。南黃海盆地歷經(jīng)了長期地質(zhì)歷史和復(fù)雜地質(zhì)演化過程[10,19-20]。在區(qū)域構(gòu)造上，南黃海不僅是揚(yáng)子板塊向海域的延伸，而且是下?lián)P子的主體[5,8]。

1.1 南黃海構(gòu)造格局

南黃海盆地發(fā)育于下?lián)P子準(zhǔn)地臺(tái)之上，其現(xiàn)今構(gòu)造格局的形成受多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，不同地質(zhì)歷史時(shí)期主應(yīng)力機(jī)制的差異導(dǎo)致不同構(gòu)造位置的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造變形也具有明顯的區(qū)別[21-23]。區(qū)域地質(zhì)對(duì)比認(rèn)為，南黃海盆地發(fā)育3 大構(gòu)造層：南華紀(jì)—早、中三疊紀(jì)海相構(gòu)造層、中生代侏羅紀(jì)—古近紀(jì)陸相碎屑巖構(gòu)造層、新近紀(jì)—第四紀(jì)海陸交互相構(gòu)造層[13,24-25]。3 大構(gòu)造層的沉積演化與區(qū)域構(gòu)造演化具有很好的時(shí)空匹配關(guān)系。其中，海相構(gòu)造層以古生代沉積為主體，震旦紀(jì)—晚志留紀(jì)為相對(duì)穩(wěn)定的地臺(tái)沉積，海西期及加里東期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以區(qū)域性差異隆升為主，為多旋回的海進(jìn)—海退過程；印支期為構(gòu)造運(yùn)動(dòng)比較強(qiáng)烈時(shí)期，這一時(shí)期，構(gòu)造主應(yīng)力機(jī)制主要體現(xiàn)為北西向擠壓應(yīng)力，形成了以北東走向系列逆沖—走滑、對(duì)沖及逆掩推覆構(gòu)造，使得上古生界先存構(gòu)造體系遭受破壞及改造，尤其是局部隆起的形成，使其晚古生代和早中生代沉積的海相地層遭受剝失[24-27]。南黃海海相殘留盆地總體表現(xiàn)為南北分帶的構(gòu)造格局，自北向南依次為煙臺(tái)沖斷帶、嶗山斷隆帶、青島斷褶帶和勿南沙隆褶帶[5,14]。陸相碎屑構(gòu)造層以中生代侏羅紀(jì)—古近紀(jì)沉積為主體，隨著構(gòu)造主應(yīng)力機(jī)制由擠壓轉(zhuǎn)換為拉張，形成了以正斷裂控制為邊界控制條件的斷陷，持續(xù)的拉張—走滑作用形成了中—新生代盆地 “二拗一隆”的構(gòu)造格局自北向南分別為煙臺(tái)拗陷、嶗山隆起、青島拗陷[5,10,16]（圖1），在青島拗陷和煙臺(tái)拗陷內(nèi)發(fā)育多個(gè)次級(jí)凹陷[20,25-26]。海陸交互相構(gòu)造層以新近紀(jì)—第四紀(jì)沉積為主體，隨著區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的逐漸減弱，控制拗陷的斷裂活動(dòng)也減弱，斷陷構(gòu)造格局轉(zhuǎn)化為拗陷格局，這一階段南黃海盆地進(jìn)入了填平補(bǔ)齊沉積時(shí)期。

1.2 南黃海盆地地震地質(zhì)條件

南黃海盆地是中國海域沉積盆地深部油氣資源勘探的典型地區(qū)，一直以來由于其特殊的地震地質(zhì)條件[8]，中—古生界地震反射資料不能滿足油氣勘探的需求，主要表現(xiàn)為：①強(qiáng)反射界面能量屏蔽，煙臺(tái)拗陷和青島拗陷淺部存在T2（古近系頂面）和T8（陸相沉積層底面）2 個(gè)主要的強(qiáng)反射界面[8,28-30]，嶗山隆起和勿南沙隆起T2與T8為同一界面[9-13]，缺失古近系和陸相中生界，新近系與下三疊統(tǒng)海相碳酸鹽巖或更老的地層直接接觸[8,9]，界面上下地層層速度相差2.5 倍甚至更大[8-9]（新近系碎屑巖速度約為2 000 m/s；下伏碳酸鹽巖地層速度約為5 000 ～6 000 m/s），而理論模擬結(jié)果表明，當(dāng)下界面與上界面速度比達(dá)到2.5 時(shí)，只有10%以下的震源子波能量能夠穿透界面向下傳播[8,29-30]，從而使得中—古生代海相地層的有效反射能量較弱，表現(xiàn)為信噪比低、無清晰連續(xù)的同相軸的現(xiàn)象。 ②地震反射界面多，南黃海盆地發(fā)育碎屑巖和碳酸鹽巖2 種類型的沉積建造[5,8-14]，海相地層巖性和物性的垂直非均質(zhì)性強(qiáng)、巖石物性界面較為清晰，形成了較多的地震波阻抗界面[8,16,18]。

2 “高富強(qiáng)”地震探測(cè)技術(shù)

“高富強(qiáng)”地震探測(cè)技術(shù)包含2 部分[9,16,18]，即以“高覆蓋次數(shù)、富低頻成分及強(qiáng)能量震源”為主要特色的采集技術(shù)和以獲得中—古生界“高信噪比、富低頻信號(hào)及強(qiáng)反射能量”為核心目標(biāo)的處理技術(shù)。

2.1 采集技術(shù)

2.1.1 技術(shù)形成過程

自2005 年，以啟動(dòng)全國油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)調(diào)查評(píng)價(jià)專項(xiàng)下屬的“南黃海前第三系油氣前景研究”項(xiàng)目為標(biāo)志，南黃海正式進(jìn)入了海相油氣調(diào)查與勘探階段[16]。2006 年奮斗七號(hào)調(diào)查船采用2 940 in3（1 in=2.54 cm，下同）SLEEVE 槍震源、排列長度4 200 m、33 道、56 次覆蓋、震源沉放深度8 m、電纜沉放深度12 m 的采集參數(shù)，首次在原來沒有反射的嶗山隆起上獲得了海相中—古生界的有效反射[16,18]；2007 年，排列長度和覆蓋次數(shù)分別增加至5 700 m 和76 次[16,18]，在嶗山隆起獲得了突破性進(jìn)展，揭示了3 套密集強(qiáng)反射標(biāo)志層[5,16]；此后，根據(jù)調(diào)查船物探設(shè)備配置情況，開展了長期的海上試驗(yàn)及生產(chǎn)采集[16,18]（表1）。隨著地震調(diào)查攻關(guān)的深入，南黃海海相中—古生界的反射品質(zhì)不斷改善，但還存在深層能量反射弱，下古生界地層地震成像較差等問題，經(jīng)分析這一現(xiàn)象主要是低頻能量弱造成的[9,16,18]。2015 年在以往強(qiáng)震源高覆蓋地震采集的基礎(chǔ)上，以增強(qiáng)低頻能量為目的，進(jìn)行了大量的理論、物理模擬，形成了“高富強(qiáng)”地震采集技術(shù)。

圖1 南黃海盆地區(qū)域構(gòu)造位置圖

2.1.2 震源系統(tǒng)與接收系統(tǒng)

地震波向下傳導(dǎo)時(shí)，低頻信號(hào)抗衰減能力強(qiáng)，穿透能力較好，尤其是在穿透高速層時(shí)能降低內(nèi)部的衍射波，提高深層的速度精度[31-33]。以“強(qiáng)能量、富低頻震源”為出發(fā)點(diǎn)，綜合考慮調(diào)查船的設(shè)備能力、槍陣系統(tǒng)和跑間距等因素，對(duì)不同能量（5 040、5 080 和6 390 in3）及不同氣槍組合方式的震源進(jìn)行逐一評(píng)價(jià)，對(duì)比論證震源子波技術(shù)參數(shù)，包括峰－峰值、主峰值、低截頻、高截頻和初炮比等指標(biāo)，明確了6 390 in3可以增強(qiáng)震源的低頻能量[9]（表2）。而且，10 m 的平面震源比7-10-10-7 m 的立體震源在低頻端具有優(yōu)勢(shì)（圖2），主要原因是7-10-10-7m的立體震源中心位置為8.5 m，相對(duì)沉放較淺[18]。同時(shí)，6390-3 型氣槍陣（380 和220 in3的氣槍交錯(cuò)布設(shè)[9]）相較于6390-2 型氣槍陣（380 in3的大容量槍放在整個(gè)陣列的中部[9]）初炮比更高，為有利組合方式（表2）。

接收系統(tǒng)的參數(shù)論證主要是排列長度的選擇[9]。前人研究表明，適當(dāng)增加排列長度有助于形成高覆蓋次數(shù)[34-35]，高覆蓋有助于提升深部反射的信噪比，且遠(yuǎn)偏移距信息能夠接受更多的屏蔽層下反射信號(hào)，為利用廣角反射等臨界角外信息提供可能[36-37]。但排列長度的增加應(yīng)保證時(shí)距曲線近似雙曲線，滿足較高精度的速度分析的要求，而且動(dòng)校正拉伸畸變較小，反射系數(shù)要穩(wěn)定[9]。因此，綜合考慮最大炮檢距接近于最深目的層深度（嶗山隆起約7 000 ～8 000 m），確定在南黃海采用排列長度8 100 m，覆蓋次數(shù)為108 次。

表1 南黃海中—古生代海相地層歷年地震調(diào)查參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表2 不同震源技術(shù)參數(shù)展示表

2.2 處理技術(shù)

雖然利用“高富強(qiáng)”地震采集技術(shù)獲得了較高品質(zhì)的地震資料，但嶗山隆起淺水地震資料還存在以下處理處理難點(diǎn)：①由于T2高速屏蔽層和海底、海面等強(qiáng)反射系數(shù)界面的存在，多次波非常發(fā)育；②由于屏蔽層上下速度的巨大差異，致使上部低速時(shí)距曲線與下部高速時(shí)距曲線交叉，影響低速同相軸的動(dòng)校正；③遠(yuǎn)偏移距的成像受折射波與中—遠(yuǎn)偏移距反射相交、“掃帚狀”直達(dá)波穿插于中—遠(yuǎn)偏移距中等因素的影響；④深層的速度分析難度較大；⑤由于古生代海相地層碳酸鹽巖與碎屑巖互層且受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造，導(dǎo)致巖性縱、橫向變化快，存在速度突變和速度倒轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，影響偏移成像。

針對(duì)上述難點(diǎn)，在處理技術(shù)攻關(guān)中，通過對(duì)原始資料的詳細(xì)分析及處理方法和參數(shù)的大量測(cè)試，形成了“高富強(qiáng)”處理技術(shù)體系[9,18,28-30]，即：使用DWD、SRME 和高精度RADON 的組合有效壓制多次波；進(jìn)行水速線性動(dòng)校正，在τ-p域去除直達(dá)波干擾；利用速度差異切除低速噪音；采用f-K濾波對(duì)折射及折射多次發(fā)育的遠(yuǎn)偏移距區(qū)域進(jìn)行噪音壓制，使更多的遠(yuǎn)偏移距資料能夠參與成像；充分利用速度譜、動(dòng)校正道集、疊加及偏移剖面等手段進(jìn)行速度拾取，提高深部速度的準(zhǔn)確性；采用基于彎曲射線的Kirchhoff 疊前時(shí)間偏移方法進(jìn)行二維地震資料偏移成像，利用Kirchhoff 疊前時(shí)間偏移方法進(jìn)行三維地震資料偏移成像。最終得到了海相中—古生界的“高富強(qiáng)”（高信噪比、富低頻信息、強(qiáng)反射振幅）地震反射資料，與老資料相比（圖3），成果剖面中深部反射能量和連續(xù)性有了明顯的提高，而且頻譜分析顯示低頻成分明顯加強(qiáng)（圖4）。該結(jié)果為地層對(duì)比和構(gòu)造形態(tài)的刻畫提供了重要支撐。

3 南黃海海相地層的發(fā)現(xiàn)

南黃海嶗山隆起的地質(zhì)研究與油氣勘探起步晚、調(diào)查程度低[5,8-13]。由于其上覆的陸相沉積層厚度不超過1 000 m，未達(dá)到油氣生成的門限深度[38]，在以中、新生代陸相油氣勘探為目標(biāo)層的階段，嶗山隆起成為油氣勘探的禁區(qū)；此外由于以往地震資料品質(zhì)較差，只能反映T2界面（新近系底界面）之上地層反射特征[16]，未能揭示海相地層的內(nèi)幕反射，導(dǎo)致地質(zhì)學(xué)者們對(duì)面積超過40 000 km2的嶗山隆起的地層屬性的推斷眾說紛紜，或?yàn)樽冑|(zhì)巖、或?yàn)榛鹕綆r，或?yàn)橹猩貙印⑾氯B統(tǒng)至上古生界，或?yàn)楣派貙覽39]。因此，嚴(yán)重制約了油氣勘探進(jìn)程。2015—2016 年，利用“高富強(qiáng)”地震探測(cè)技術(shù)在嶗山隆起進(jìn)行調(diào)查的所獲地震資料一級(jí)品率達(dá)90%，獲得了T2以下清晰層狀反射，揭示了嶗山隆起發(fā)育巨厚的海相中—古生界。以此為背景，2016 年大陸架科學(xué)鉆探CSDP-2 井于嶗山隆起西部證實(shí)了該區(qū)海相地層的發(fā)育。

3.1 鉆井證實(shí)海相地層發(fā)育

南黃海盆地共實(shí)施鉆井30 口（中國24 口、韓國6 口）[10,14,16]，而鉆遇海相中—古生界的鉆井僅8 口（表3）。其中，CZ12-1-1A 井揭露了石炭系，CSDP-2 井揭示了下三疊統(tǒng)青龍組—下志留統(tǒng)高家邊組的海相地層（圖5），其余鉆井揭示了三疊系青龍組、二疊系大隆組—龍?zhí)督M—棲霞組。

圖2 模擬震源子波頻譜圖

圖3 成果剖面對(duì)比圖（測(cè)線位置見圖1）

圖4 地震資料頻譜特征對(duì)比圖

根據(jù)鉆井巖心觀察與描述，結(jié)合鄰區(qū)露頭資料，明確了南黃海盆地三疊系—志留系的沉積建造與揚(yáng)子陸域四川盆地完全可比[5]，是下?lián)P子中—古生界在海域的延伸。南黃海盆地下志留統(tǒng)高家邊組為陸棚相厚度較大的泥巖，CSDP-2 井揭示其中下段為灰色—深灰色泥巖，上段漸變?yōu)榧t褐色泥巖、綠灰色泥巖，夾雜灰質(zhì)白云巖—白云巖；中、上志留統(tǒng)為海陸過渡相砂泥巖，CSDP-2 井揭示為灰色細(xì)砂巖、紅褐色泥巖，夾薄層灰色泥巖；泥盆系中下統(tǒng)缺失，泥盆系上統(tǒng)五通組為濱岸相砂礫巖；下石炭統(tǒng)高驪山組為濱淺海相的砂巖、泥質(zhì)砂巖和泥頁巖；中、上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)棲霞組為潮坪—臺(tái)地相碳酸鹽巖，見泥質(zhì)灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r和灰黑色臭灰?guī)r；下二疊統(tǒng)孤峰組厚度教薄，為灰黑色硅質(zhì)泥巖；上二疊統(tǒng)龍?zhí)丁舐〗M見沼澤相的煤系地層、潮坪相和三角洲相的砂泥巖；下三疊統(tǒng)青龍組以臺(tái)地相的灰?guī)r為主，其頂部可見土黃色、淺灰色及灰色灰?guī)r，風(fēng)化嚴(yán)重且易碎，為印支面風(fēng)化殼。此外，通過海陸對(duì)比推測(cè)南黃海震旦系為冰磧巖、淺海相砂泥巖和白云巖，寒武系為盆地相—臺(tái)緣斜坡相泥質(zhì)巖、灰質(zhì)白云巖和白云質(zhì)石灰?guī)r，奧陶系淺為海陸棚相碳酸鹽巖[5]。

3.2 “高富強(qiáng)”地震資料揭示海相地震層序

3.2.1 地震反射標(biāo)志層組

利用“高富強(qiáng)”地震探測(cè)技術(shù)獲得了高品質(zhì)的地震資料，發(fā)現(xiàn)了高速屏蔽層下存在多套能夠連續(xù)追蹤的密集反射波組，對(duì)比分析表明，南黃海古生界存在3 大地震反射標(biāo)志層[5,16]，均表現(xiàn)為平行—亞平行結(jié)構(gòu)、中—強(qiáng)振幅和連續(xù)—較連續(xù)地震反射特征（圖5）。第1 標(biāo)志層：連續(xù)性好，由2 ～3 個(gè)同向軸組成，雙程反射時(shí)間約300 ms，鉆井證實(shí)為中石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)灰?guī)r夾鈣質(zhì)泥巖及泥灰?guī)r，該套地層在區(qū)域上厚度穩(wěn)定[5,16]。第2 標(biāo)志層：連續(xù)—較連續(xù)，由4 ～5 個(gè)同向軸組成，雙程反射時(shí)間厚度約400 ms，區(qū)域地層對(duì)比和CSDP-2 井揭示其為下志留統(tǒng)高家邊組泥頁巖[8]。第3 標(biāo)志層：較連續(xù)，由6 ～7 個(gè)相對(duì)強(qiáng)振幅組成，雙程反射時(shí)間厚度約500 ms，該套地層也沒有鉆井鉆遇，根據(jù)海陸對(duì)比推測(cè)其為下寒武統(tǒng)泥頁巖—震旦系上部泥質(zhì)白云巖形成反射[16]。

表3 南黃海盆地的鉆遇海相中－古生界鉆井情況一覽表

3.2.2 地震層序的劃分

在認(rèn)識(shí)標(biāo)志層反射特征并明確其地質(zhì)屬性的基礎(chǔ)上，根據(jù)典型地震剖面的波阻抗反射界面特征，區(qū)域上追蹤解釋了12 個(gè)地震反射層[5,8,16]。其中，以嶗山隆起為典型代表的反映海相中—古生界的地震反射層，主要有T8（隆起部位與T2重合）、T9、T10、T11、T11-1、T12、T13、Tg。共構(gòu)成7 個(gè)地震層序[8,16]（圖6）。

地震層序Ⅰ：對(duì)應(yīng)T8～T9（隆起部位或?yàn)門2～T9），以內(nèi)部反射能量弱、連續(xù)性較差空白—雜亂反射為特征，雙程反射時(shí)間0 ～1 000 ms，鉆井證實(shí)為下三疊統(tǒng)青龍組，為一套灰?guī)r與泥灰?guī)r互層的地層。地震層序Ⅱ：對(duì)應(yīng)T9～T10，由2 ～3 個(gè)中弱振幅連續(xù)－較連續(xù)的波組組成，全區(qū)可追蹤對(duì)比，雙程反射時(shí)間200 ～300 ms，鉆井證實(shí)為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M—大隆組，為一套泥巖夾砂巖為主的含煤地層。地震層序Ⅲ：對(duì)應(yīng)T10～T11，由2 ～3 個(gè)中強(qiáng)振幅連續(xù)—較連續(xù)的波組組成，雙程反射時(shí)間約300 ms，鉆井證實(shí)為下石炭統(tǒng)和州組—下二疊統(tǒng)棲霞組，為一套灰?guī)r為主夾薄層泥巖的地層。地震層序Ⅳ：對(duì)應(yīng)T11～T11-1，內(nèi)部反射能量弱，連續(xù)性較差，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為空白—雜亂反射，雙程反射時(shí)間厚度介于650 ～750 ms，地質(zhì)屬性已由CSDP-2 井證實(shí)為中、上志留統(tǒng)—下石炭統(tǒng)高驪山組。地震層序Ⅴ：對(duì)應(yīng)T11-1～T12，由3 ～4 個(gè)中強(qiáng)振幅連續(xù)—較連續(xù)的波組組成，雙程反射時(shí)間約400 ms，地質(zhì)屬性已由CSDP-2 井證實(shí)為下志留統(tǒng)厚度較大的泥頁巖。地震層序Ⅵ：對(duì)應(yīng)T12～T13層序，內(nèi)部反射能量較弱，連續(xù)性較差，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為亞平行—空白—雜亂反射，雙程反射時(shí)間約650 ～700 ms，地質(zhì)屬性相當(dāng)于中上寒武統(tǒng)—奧陶系，為一套以碳酸鹽巖夾泥質(zhì)白云巖和泥巖的地層。地震層序Ⅶ：對(duì)應(yīng)T13～Tg層序，由4 ～6 個(gè)中強(qiáng)振幅較連續(xù)的波組組成，雙程反射時(shí)間約500 ms，其地質(zhì)屬性相當(dāng)于震旦系—下寒武統(tǒng)。

4 認(rèn)識(shí)與討論

4.1 認(rèn)識(shí)

4.1.1 “高富強(qiáng)”地震探測(cè)技術(shù)為深海探測(cè)提供了利器

圖5 大陸架科學(xué)鉆探CSDP-2井海相中—古生界綜合柱狀圖（鉆探深度2 843 m）

目前我國海域的油氣發(fā)現(xiàn)主要集中在4 500 m以淺的新生代地層中，中—古生界是油氣調(diào)查新層系[2-4]。東海西部與南海北部的中生界、南黃海中—古生界的油氣發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵在于地震探測(cè)技術(shù)能否突破技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新?！案吒粡?qiáng)”地震探測(cè)技術(shù)是針對(duì)我國海域含油氣盆地深部地層的探測(cè)及成像技術(shù)，為4 500 ～15 000 m 深度范圍內(nèi)油氣資源勘查提供了有效手段，大大拓展了我國海域的找油空間[9,18]。近年來，“高富強(qiáng)”地震探測(cè)技術(shù)在南黃海盆地油氣調(diào)查與勘探中取得重大進(jìn)展，獲得了深部中—古生代海相地層清晰反射，突破了該區(qū)地震資料品質(zhì)差的限制[9]。并以此為基礎(chǔ)，厘定了南黃海古生界的構(gòu)造格架[5,14]，首次建立了南黃海海相中—古生界的地層層序[16]，且于嶗山隆起落實(shí)了多個(gè)大型構(gòu)造圈閉[40]，優(yōu)選了古生界的鉆探目標(biāo)[16]，極大推動(dòng)了南黃海油氣勘探進(jìn)程。

4.1.2 南黃海海相地層的發(fā)現(xiàn)開辟了油氣勘查新領(lǐng)域

南黃海盆地，尤其是嶗山隆起，其構(gòu)造演化與海相油氣資源前景一直是地質(zhì)工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。嶗山隆起海相地層的發(fā)現(xiàn)，首先徹底解決了制約南黃海嶗山隆起油氣勘查的海相殘留盆地長期懸而未決的地層屬性問題。而且，南黃海盆地是揚(yáng)子區(qū)的重要組成部分[8-14]，揚(yáng)子區(qū)陸上資料表明古生代海相地層有較好的油氣資源前景[10-11]，發(fā)育3 套區(qū)域性的烴源巖[5,12]，分別為下寒武統(tǒng)幕府山組、下志留統(tǒng)高家邊組和二疊系龍?zhí)丁舐〗M，這些烴源巖為上揚(yáng)子四川盆地威遠(yuǎn)、安岳、五百梯、普光、焦石壩、元壩、龍崗等大型、特大型油氣田提供了油氣源，也是下?lián)P子區(qū)朱家墩氣田、黃橋氣田、句容油田的油氣源巖[5,12]。因此，海相地層的發(fā)現(xiàn)將推動(dòng)南黃海海域油氣新領(lǐng)域、新層系的調(diào)查與勘探，具有重要的石油地質(zhì)意義。而且，南黃海海相地層的發(fā)現(xiàn)也為區(qū)域地質(zhì)研究、古生代以來海陸演化過程研究提供了重要的資料支撐，具有重大的科學(xué)意義和實(shí)際價(jià)值。

4.2 討論

4.2.1 “高富強(qiáng)”地震探測(cè)技術(shù)還有待進(jìn)一步完善

“高富強(qiáng)”地震探測(cè)技術(shù)是以南黃海為典型盆地經(jīng)過了長期的海上試驗(yàn)、深入的理論計(jì)算和大量的計(jì)算機(jī)模擬后形成的，中—古生代海相地層特殊的地震地質(zhì)條件決定了其技術(shù)特點(diǎn)[9,18]?！案吒粡?qiáng)”地震探測(cè)技術(shù)在南黃海的應(yīng)用，使得地震成像取得突破性的進(jìn)展，尤其是上古生界的成像品質(zhì)已完全滿足油氣勘探的需要[8,18]。與此同時(shí)，仍可以看出部分地區(qū)海相下古生界存在信噪比低、反射能量弱、盆地內(nèi)不同構(gòu)造單元之間波組的對(duì)比性較差等現(xiàn)象[9,18]。因此，“高富強(qiáng)”地震探測(cè)技術(shù)還需進(jìn)一步研究，并在實(shí)踐中不斷完善。隨著勘探進(jìn)程的不斷推進(jìn)以及地質(zhì)研究的不斷深入，一方面要建立更加符合地質(zhì)情況的地質(zhì)模型，進(jìn)行理論模擬物理模擬，并開展大量的海上試驗(yàn)，獲取更具針對(duì)性的采集參數(shù)；另一方面要加大包括海洋低頻震源、寬頻寬方位采集技術(shù)、海底節(jié)點(diǎn)式地震儀等技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用；此外，在成像方面也需不斷開展處理試驗(yàn)，包括疊前深度偏移、低頻補(bǔ)償、鬼波壓制等[9]。

圖6 南黃海盆地嶗山隆起中—古生界地震層序及地質(zhì)屬性（據(jù)文獻(xiàn)[16]修改）

4.2.2 早古生代海相地層還需鉆井驗(yàn)證

“高富強(qiáng)”地震探測(cè)技術(shù)使得原來沒有反射的嶗山隆起揭示出清晰的地震層序、地層結(jié)構(gòu)和分布特征[5,14,16,40]，發(fā)現(xiàn)了南黃海盆地巨厚的海相中—古生界，而且海域鉆井揭示了志留系以上的海相地層，其沉積建造與揚(yáng)子陸域完全可比。通過新老地震資料連片解釋和海陸對(duì)比，推測(cè)T12（志留系底界）以下的地震層序的地質(zhì)屬性為奧陶系和寒武系碳酸鹽巖、下寒武統(tǒng)泥巖與震旦泥質(zhì)白云巖（圖6），早古生代海相地層層序還需鉆井來驗(yàn)證。

4.2.3 加強(qiáng)區(qū)域石油地質(zhì)條件對(duì)比對(duì)南黃?？碧骄哂兄笇?dǎo)意義

揚(yáng)子區(qū)海相地層具有巨大的油氣勘探前景[10-11]，上揚(yáng)子四川盆地已發(fā)現(xiàn)多個(gè)大型、特大型油氣田，中揚(yáng)子發(fā)現(xiàn)建南氣田，下?lián)P子陸域地區(qū)除了句容油田、黃橋氣田的發(fā)現(xiàn)以外，其古生界油氣顯示達(dá)400 余處[12]。我國南方海相地層具有豐富的油氣物質(zhì)基礎(chǔ)，具有3 套區(qū)域性主力烴源巖[5,10,21]。低勘探程度的南黃海盆地海相地層與四川盆地同處于揚(yáng)子地層大區(qū)之上，具有相同的含油氣層位[5,10-14]。CSDP - 2井于二疊系—志留系發(fā)現(xiàn)了多處油氣顯示，證明嶗山隆起具有大規(guī)模成藏過程[41]，而且近年來，通過“高富強(qiáng)”地震資料，在嶗山隆起落實(shí)了一大批古生界圈閉構(gòu)造[40]，揭示其較好的油氣資源前景。從物質(zhì)基礎(chǔ)、構(gòu)造條件、保存條件、成藏條件等石油地質(zhì)要素入手，加強(qiáng)區(qū)域?qū)Ρ?，將?duì)南黃海盆地的油氣勘探具有指導(dǎo)意義。

5 結(jié)論

1）中國海域“高富強(qiáng)”地震探測(cè)技術(shù)是在反復(fù)理論模擬和長期海上試驗(yàn)的基礎(chǔ)上形成的，包含采集和處理兩個(gè)方面，其中采集系統(tǒng)由震源系統(tǒng)和接收系統(tǒng)兩部分組成，突出特點(diǎn)為“高覆蓋次數(shù)、富低頻信號(hào)及強(qiáng)能量震源”；處理技術(shù)上，不僅有效壓制了各類多次波，而且使更多的遠(yuǎn)偏移距資料參與了成像，并采用了多方法精細(xì)速度分析與彎曲射線的疊前時(shí)間偏移，具有“高信噪比、富低頻信息、強(qiáng)反射振幅”的特點(diǎn)。

2）“高富強(qiáng)”地震探測(cè)技術(shù)在南黃海的應(yīng)用，獲得了海相中—古生界的有效地震反射資料，在原來深部沒有有效反射的嶗山隆起揭示出清晰的海相地層層序和結(jié)構(gòu)。結(jié)合海域鉆井，證實(shí)南黃海中—古生界的沉積建造與演化史和上揚(yáng)子四川盆地具有可比性，發(fā)育相同的含油氣層位。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)推動(dòng)南黃海油氣新領(lǐng)域、新層位的調(diào)查與勘探具有重要的意義。