地震沉积学第三章.

层序地层学及其在油气勘探中的应用第三章地震层序与地震相分析第三章地震层序与地震相分析一、地震层序的划分1．地震层序划分的标志层序地层学应用反射波的终止(消失)现象如图3-1划分层序。根据地质事件在地震上的响应划分为协调(整一)关系和不协调(不整一)关系2种类型。协调关系相当于地质上的整合接触关系，不协调关系相当于地质上的不整合接触关系。他们又根据反射终止的方式区别为削截(削蚀)、顶超、上超和下超4种类型(图3-2，图3-3)。以下分别讨论上述4种类型的地震反射特征及其地质意义。第三章地震层序与地震相分析一、地震层序的划分第三章地震层序与地震相分析一、地震层序的划分1）削蚀（削截、侵蚀）层序的顶部反射终止，既可以是下伏倾斜地层的顶部与上覆水平地层间的反射终止，也可以是水平地层的顶部与上覆地层沉积初期侵蚀河床底面间的终止。它代表一种侵蚀作用，说明在下伏地层沉积之后，经过强烈的构造运动或者强烈的切割侵蚀。是划分层序最可靠的标志。(2)顶超下伏原始倾斜层序的顶部与由无沉积作用的上界面形成的终止现象。它通常以很小的角度，逐步收敛于上覆底面反射上。这种现象在地质上代表一种时间不长的与沉积作用差不多同时发生的过路冲蚀现象。顶超与削蚀的区别在于它只出现在三角洲、扇三角洲沉积的顶积层发育地区。顶超与削蚀属地层与层序上界面的关系。第三章地震层序与地震相分析一、地震层序的划分(3)上超层序的底部逆原始倾斜面逐层终止。它表示在水域不断扩大情况下逐层超覆的沉积现象。根据距离物源远近，上超又可以区分为近端上超和远端上超。靠近物源称近端上超，远离物源称远端上超。只有当盆地比较小而物源供应充分时，沉积物才可能越过凹陷中心而到达彼岸，形成远端上超。(4)下超层序的底部顺原始倾斜面，向下倾方向终止。下超表示一股携带沉积物的水流在一定方向上的前积作用，需要注意的是，下超经常不指示不整合现象。上超与下超是地层与层序下部边界的关系，当地层受后期构造运动影响而改变原始地层产状时，上超与下超往往不易区分，可统称为“底超”。第三章地震层序与地震相分析一、地震层序的划分Brown和Fisher(1979)根据反射终止与不整合面的关系，区分为侵蚀不整合面与沉积型不整合面(图3-4)。他们把Mitchum等划分的削蚀称侵蚀型不整合，而顶超和下超都归结为沉积型不整合。这种成因上的分类与不整合面的性质联系起来，更富于地质意义。如果沿不整合面追踪分析时间序列，则可以估算沉积间断的大小。由上述讨论中可以看出，在对待分层标志的不整合面上，层序地层学的概念和传统的不整合概念，有着明显的不同，除了角度不整合、非整合和侵蚀不整合外，在地震剖面中，还在地层内部发现众多的上超式的超覆不整合。第三章地震层序与地震相分析一、地震层序的划分第三章地震层序与地震相分析一、地震层序的划分层序地层分层较传统的不整合分层，有如下一些长处：①它透视了地下广大面积中地层在三度空间中的关系，这是传统方法做不到的；②它的分层较之传统不整合分层要详细，而且层间关系准确；③它揭开了地层和不整合面的成因，有助于解释盆地的历史发展；④最重要的一点是在不整合的上下出现的削蚀、上超、顶超地段，恰恰是形成油气藏的良好场所。因此详细地分层，并研究上下地层间的接触关系，应当作为地震地层解释人员的重要任务。第三章地震层序与地震相分析一、地震层序的划分2．标准剖面的建立和层序的分级(1)标准剖面的建立要建立一个新区的地层层序，必须在它的地理分布范围内，选择几条典型剖面作为标准剖面。选择标准剖面的原则是：①选择地层发育齐全，厚度大而又能延续到斜坡上的剖面作为划分层序的基础。②要分别选择垂直水流方向和沿水流方向尽可能多过井的十字交叉剖面做为标准剖面。③避开断层和沉积过薄的隆起区或剥蚀区。④当有几个沉积中心时，分别建立每个沉积中心的标准剖面，便于研究各凹陷之间在沉积历史上的差异。在一个新区建立标准剖面的目的是为了全区对比“统一”。在层序地层学中，我们称其为“闭合”，也就是说，同一个同相轴，层位要“相当”，不能“串相位”。显然，在一个凹陷内仅仅建立一个标准剖面是不够的，起码要有4条剖面，即主测线、联络测线各二条，组成“井字”，逐层逐条追踪，直到“闭合”才算完成了层序解释的任务。第三章地震层序与地震相分析一、地震层序的划分(2)地震层序的分级按照地震层序规模的大小，可把沉积层序划分为二级，即超层序和层序。①超层序：从水域最大到最小时期沉积的地层层序。它往往是区域性的，并包括几个层序。据Vail等分析，大部分超层序是在海面相对变化的二级周期(超周期)期间沉积的。②层序：是超层序中的次一级地层单元，水域相对扩大和缩小，它可以是区域性的，也可以是局部的。有时根据需要也可以把几个层序称为一个层序组，把几个层序组称为一个超层序。第三章地震层序与地震相分析一、地震层序的划分3．地质分层、地震分层与层序地层学分层的区别与联系地质分层是根据钻井取心的岩性、古生物及其它特征作出的。而更大量的分层则是依据测井曲线特征得出的。地震分层是根据剖面中的连续强相位确定的。多年来每个探区都已形成一套统一的波组划分方案，并指导着地震解释和油气勘探。不过它们主要是用来进行构造解释。层序地层的分层则是为了满足地层学和沉积学研究，根据地震反射特征中提出的分层意见。这一工作近年来才刚刚开始，还没有形成各大探区统一的分层方案。尽管上述3种分层方案应当是统一的，然而由于客观地质现象的复杂性，由于地震资料垂向分辨率的限制，以及其它技术上的原因，在目前状况下，要做到完全的统一还有困难。从地质分层上看，尽管人们努力从古生物解释方面力求明确地层的时代(时间)界面，但是由于资料获取方面的困难，实际上，除了代、纪、世级的分层外，在更细的分层上，更多的还必须依靠测井资料确定的岩石地层单元。在某些地区或某些地段，它们的穿时现象是十分明显的。不克服这些弱点，将会给油气勘探带来重大影响。第三章地震层序与地震相分析一、地震层序的划分地震分层的波组划分，在多数情况下是和主要的地质分层界面一致的，然而，有两种情况经常出现，并造成地层学解释上的困难。一是某些地震波组只是明显的层序内部的物理界面，而不是更有地质意义的层序界面(它们有时是不十分明显的)；一是出于构造解释的要求。在野外施工或室内处理上，采用了不适当的频带宽度及不适当的处理程序，人为地制造了一些又黑又粗的反射同相轴。这样虽然突出了某些同相轴，便利于构造图的编制，却模糊或压制了具有更重要的地质意义的层序界面。因此，从层序地层学研究的需要出发，适当地提高频率、适当地选择叠加速度、适当地作子波处理和选择合适的叠加方式、精细的静校正以及正确的处理程序，尽可能地排除噪声，尽可能多地显示出地下反射界面，应当成为当前地震工作中的重要任务。当然，即使如此，也还会有某些重要层序划不出来。在这种情况下，结合测井曲线编制精细的地质和地震模型，结合VSP(垂直地震剖面)资料，取得对地层细节的了解是十分重要的。第三章地震层序与地震相分析二、地震相概念及划分标志1．地震相的概念地震相这一名词来源于沉积相，Ц．Б．лyxии(1958)认为“相是一定岩层生成时的古地理环境及其物质表现的总和”，因此，地震相可以理解为沉积相在地震剖面上表现的总和。正如Sheriff（1982）所说“地震相是由沉积环境（如海相或陆相）所形成的地震特征。”按Brown的概念，地震相是指有一定分布面积的三维地震反射单元，其地震参数，如反射结构，振幅、连续性、频率和层速度、与相邻单元不同。它代表产生其反射的沉积物的一定岩相组合、层理和沉积特征。第三章地震层序与地震相分析二、地震相概念及划分标志研究地震相的目的在于分析层序的沉积环境及古地理，重塑盆地的沉积史和构造史，预测生、储、盖相带及地层、岩性圈闭。它是沉积盆地分析的一种新手段，特别是在钻井有限的情况下，它能从发展观点给人以沉积盆地的整体概念。在当代数字地震处理技术日新月异的形势下，地震相分析正在日益显示巨大的潜力，引起国内外石油地质学家和地球物理学家的广泛注意。根据地震相的定义，在地震剖面上反射特征的任何变化，只要与岩性或沉积特征变化有关，并且有一定的空间范围，都可定义为地震相。至于一些与构造有关的现象，如地层挤压变形、泥、盐和火山岩刺穿体等，在地震剖面上也有清楚的表现。但它们不属于地震相的范畴，分析时不能用相来描述。第三章地震层序与地震相分析二、地震相概念及划分标志2．地震相划分标志划分地震相的标志很多，但应用比较广泛的，主要的地震相标志是地震反射的外部几何形态、内部反射结构、振幅、频率、连续性等。以下分别叙述他们的特点及其地质意义。(1)外部几何形态通过研究地震相单元的外部几何形态及其空间展布，可以了解总的沉积环境、沉积物源和地质背景。外部几何形态可以分为席状、席状披盖、楔形、滩形、透镜状、丘形和充填型等(图3-5)。第三章地震层序与地震相分析二、地震相概念及划分标志①席状(或板状)：它是地震剖面上最常见的外形之一，其主要特点是上下界面接近于平行，厚度相对稳定，可代表深湖、半深湖等稳定沉积。②席状披盖：反射层上下界面平行，但弯曲地盖在下伏沉积的不整合地形之上，它代表一种均匀的、低能量的与水底起伏无关的沉积作用，席状披盖一般沉积规模不大，往往出现在礁、盐丘、泥岩刺穿或其它古地貌单元上。③楔状：也是常见的外形之一，其特点是在倾向方向上厚度逐渐增厚，而后地层突然终止，在走向方向则常呈丘状。楔状代表一种快速、不均匀下沉作用，往往出现在同生断层的下降盘及大陆斜坡侧壁的三角洲、浊积扇、海底扇中。④滩状：其特点是顶部平坦而在边缘一侧反射层的上界面微微下倾，一般出现在陆架边缘，地台边缘和碳酸盐岩台地边缘。⑤透镜状：特点是中部厚度大，向二侧尖灭，外形呈透镜体。一般出现在古河床、沿岸砂坝处，有时在沉积斜坡上也可见到透镜体。第三章地震层序与地震相分析⑥丘形：丘形的特点是凸起或层状地层上隆，高出围岩。上覆地层上超于丘形之上，大多数丘形是碎屑岩或火山碎屑的快速堆积或者生物长生形成的正地形。⑦充填型：它的判别标志是下凹的底面，它反映了冲刷一充填的构造或断层、构造弯曲、下部物质流失引起的局部沉降作用，根据外形的差别可划分为河道充填、海槽充填、盆地充填和斜坡充填等。二、地震相概念及划分标志第三章地震层序与地震相分析二、地震相概念及划分标志⑦充填型：根据内部结构还可以划分为上超充填、丘形上超充填、发散充填、前积充填、杂乱充填和复合充填等(图3-6)。充填型代表各种成因不同的沉积体，如侵蚀河道、海底峡谷、海沟、水下扇、滑塌堆积等。河道充填的规模虽小，但意义重大。第三章地震层序与地震相分析二、地震相概念及划分标志丘形充填和前积充填具有重要意义，丘形充填与沉积物两侧斜坡的重力下滑、丘形体中心和两翼沉积物的差异压实有关。但是最根本的原因还在于沉积物的局部地段堆积过快、过多。因此，一旦发现丘形充填就应仔细研究透过丘形体的纵横向测线，找出它们的物源，并恢复它的古沉积体系，而不宜简单地把它们的成因归结为构造力的横向挤压。第三章地震层序与地震相分析二、地震相概念及划分标志前积充填往往和扇或三角洲有密切关系。研究盆地充填必须与研究盆地的性质紧密联系。就一个盆地或凹陷的性质来说有侵蚀型的(如侵蚀谷)、有拗陷型的、有地堑型的、有单侧断陷(箕状断陷)型的，不同性质的盆地(或凹陷、谷地、断陷)对其上覆地层的充填类型有明显的影响。解释人员应当摆脱单纯的形态或地震相分类，通过分析找出它们的成因特征。第三章地震层序与地震相分析二、地震相概念及划分标志(2)内部反射结构内部反射结构指的是地震剖面上层序内部反射波之间的延伸情况和其相互关系。它们是鉴别沉积环境最重要的地震相标志。R．M．Mitchum等人(1977)根据内部反射结构的形态划分为平行与亚平行、发散、前积、波状、杂乱反射结构以及无反射等。现将各种反射结构的特征和所代表的地质意义讨论如下：第三章地震层序与地震相分析二、地震相概念及划分标志①平行与亚平行结构：该反射结构以及反射层平行或微微起伏为其主要特征。它往往出现在席状、席状披盖及充填型单元中。代表均匀沉