珠江口盆地东部东沙隆起中新世碳酸盐岩与生物礁地震响应特征及其识别

汪瑞良，周小康，曾 驿 （中海石油 （中国）有限公司深圳分公司，广东 广州510240）

傅 恒 （成都理工大学能源学院，四川 成都610059）

袁立忠，刘 军 （中海石油 （中国）有限公司深圳分公司，广东 广州510240）

珠江口盆地东部东沙隆起中新世碳酸盐岩与生物礁地震响应特征及其识别

汪瑞良，周小康，曾 驿 （中海石油 （中国）有限公司深圳分公司，广东 广州510240）

傅 恒 （成都理工大学能源学院，四川 成都610059）

袁立忠，刘 军 （中海石油 （中国）有限公司深圳分公司，广东 广州510240）

利用地震数据，对珠江口盆地东部东沙隆起中新世发育的碳酸盐岩台地的顶面、底面、侧面以及内部地震响应特征进行了分析，总结了台地与生物礁的地震识别方法。对该区碳酸盐岩具有多期叠合的地震特征进行了分析，认为陆丰、惠州、流花3个地区的碳酸盐岩岩台地依次代表了早中新世早、中、晚3个主要碳酸盐岩发育期的特征。结合钻井资料，普查了碳酸盐岩及生物礁的分布范围，对东沙隆起的碳酸盐岩厚度进行了预测。

地震响应特征；识别；珠江口盆地；碳酸盐岩；生物礁

珠江口盆地是我国油气资源最丰富的盆地之一。珠江口盆地发育面积4.2×104km2的碳酸盐岩台地［1］，主要分布在东沙隆起和神狐暗沙隆起［2～4］，是重要的勘探领域之一。

该区渐新世－中中新世为碳酸盐岩台地发育期。该时期东沙隆起产生区域性整体持续沉降，海水自西向东侵入。早期海侵限于东沙隆起西段，东段为剥蚀物源区，碳酸盐岩台地奠基在砂质滨岸海滩之上。晚期整个隆起带被海水淹没，形成生物礁、滩发育的碳酸盐岩台地。晚中新世至今为碳酸盐岩台地淹没及陆棚沉积期。由于东沙隆起整体沉降速度快，碳酸盐岩台地生长速度慢，相对海平面上升淹没了碳酸盐岩台地，来自珠江三角洲的细粒碎屑物 （泥质）大量注入到隆起带上，碳酸盐岩台地被掩埋在陆源碎屑沉积之下，仅局部高点 （如东沙岛）残存碳酸盐岩沉积。

笔者利用地震数据，对珠江口盆地东部东沙隆起的主要地区 （陆丰、惠州、流花、东沙地区）中新世发育的碳酸盐岩台地的顶面、底面、侧面以及内部地震响应特征进行了分析，总结了台地与生物礁的地震识别方法。

1 碳酸盐岩的地震识别

碳酸盐岩的地震识别主要是指针对碳酸盐岩外部几何形态、内部反射结构、接触过渡关系等，找出碳酸盐岩在纵向地震剖面上的识别特征。

1.1 碳酸盐岩的地震响应特征

1）碳酸盐岩顶界反射特征 由于碳酸盐岩的密度和速度均比上覆泥岩和粉砂岩大，阻抗差明显，碳酸盐岩顶界面呈现出明显的强反射 （正相位，波峰显示），连续性好，可实现大范围的连续追踪。在惠州地区碳酸盐岩顶界面反射同相轴主体平整、光滑度好，反映了稳定的碳酸盐岩生长环境（图1（a））。在东沙南部尤其是流花台地西南侧，其振幅强度和连续性降低，同相轴连续性、光滑度差，有的可见因较大规模溶蚀坍塌而造成的陷落——下凹现象，反映了侵蚀严重和不稳定的碳酸盐岩生长环境，也反映了受后期构造运动以及成岩作用的强烈改造。

图1 碳酸盐岩的地震响应特征

2）碳酸盐岩底界反射特征 陆丰地区、惠州地区由于碳酸盐岩下伏为陆棚相泥岩，波阻抗差大，底界面表现为较高连续性的波谷反射 （图1（a））。流花地区、东沙地区中新世早期碳酸盐岩是建筑在滨岸体系的砂泥岩之上 （阻抗差为负，波谷显示），由于碳酸盐岩与下覆砂岩的密度和速度相差不大，波阻抗差不大，底界面反射能量不强，因而底界面的响应特征表现为中－弱振幅、中－低连续性 （图1（b））。

3）碳酸盐岩侧向反射特征 碳酸盐岩侧向上与碎屑岩的相变有2种情况。一种出现在相带发生变化处，如惠州地区碳酸盐岩台地由斜坡脚进入深水陆棚区，其地震响应特征呈现出明显的由碳酸盐岩区的强振幅到进入碎屑岩区的中等－弱振幅的渐变特征 （图1（a）点划线椭圆框内）。另一种在断层、陡崖或台缘斜坡 （陡坡和缓坡）处，多见地层不整合接触现象，如流花地区的西南台地边缘陡坡大断层造成大量的上超现象。

4）碳酸盐岩内部反射特征 台地内部反射整体表现出良好的成层性，中－弱振幅，中－低连续性，中频，偶见杂乱至空白的地震响应特征。

1.2 不同期次碳酸盐岩台地的地震响应特征

在持续海侵的背景之下，随着海平面的升降，该区碳酸盐岩发育有多期叠置 （既有退积，又有加积侧积）的特点。主要发育了早中新世早期、早中新世中期及早中新世晚期共3个时期的碳酸盐岩台地。3期碳酸盐岩台地的顶界反射呈阶梯状置换，表现出随着海平面的上升而呈退积型生长的典型反射特征（图2）。这3个地区的碳酸盐岩台地可作为3个时期碳酸盐岩发育的典型代表。陆丰地区代表了早中新世早期厚度较薄的台地，也是面积发育最广早期台地；惠州地区为海平面缓慢上升时台地收缩加厚的代表，主要发育在早中新世早－中期；流花地区则为早中新世晚期台地受北方陆源碎屑推进影响收缩，同时碳酸盐岩大规模发育加厚的典型代表。

1）早中新世早期碳酸盐岩台地响应特征 珠江组早期台地发育在早中新世早期，整体厚约30m。分布范围最广，厚度较薄，在陆丰地区最为典型 （图3）。

由于其厚度较薄，受地震剖面分辨率的限制，在剖面上大范围只表现为1～2条同相轴，为强反射、高连续，呈席状分布。惠州和流花地区的早期碳酸盐岩由于台地自身的屏蔽作用，反射能量减小，变至中－弱振幅、中连续。东沙地区东部及东南部，这一强反射同相轴逐渐覆盖或者上超在火山岩基底之上，表现为弱振幅、中低连续性。

2）早中新世中期碳酸盐岩台地的地震响应特征 该期碳酸盐岩台地以惠州地区为典型特征，与前期碳酸盐岩呈明显的阶梯状过渡，在过渡处均可见上超反射现象，灰岩顶界面具有强反射，高连续性。台地内灰岩多呈层状分布，由3～4条同相轴组成，反射能量较顶部灰岩减弱，强－中振幅、高－中连续、中－低频，局部出现空白反射。碳酸盐岩底界较易识别，表现为区域性的负相位反射。台地边缘发育侧向进积特征，为台地边缘礁滩在高位域侧向生长的结果。台地边缘向盆地相过渡位置局部可见杂乱反射地震相特征，为台地垮塌相。

3）早中新世晚期碳酸盐岩台地的地震响应特征 流花地区碳酸盐岩持续发育了3期碳酸盐岩，主体厚度大于300m。其中以早中新世晚期发育的碳酸盐岩厚度最大。

流花台地东北面碳酸盐岩呈阶梯状生长，期次明显，因此整个流花台地外形轮廓清晰，易识别 （图4）。

图2 3期碳酸盐岩在地震剖面上的阶梯状响应特征 （测线6）

图3 陆丰地区台地的典型地震响应特征 （测线3）

图4 流花地区台地的典型地震响应特征（测线5）

图5 过HZ33-2井台地边缘礁 （黄瓜条礁）地震剖面 （测线8～10）（点划线方框内为生物礁）

由于台地自身的屏蔽作用，台地内部表现出中－弱振幅至空白反射，受灰岩非均质性的影响，台地内部连续性降低，且碳酸盐岩底界反射较弱，需要借助钻井资料标定后进行识别。流花地区台地是一个复杂的碳酸盐岩台地，其中发育大量相互叠置的礁滩、台坪等沉积相，礁滩相一般表现为杂乱、空白、加积或者侧积等反射结构，台坪相表现为强振幅、高连续的反射特征。另外，台地不同部位受构造、断层活动、成岩作用及岩浆岩的叠加影响强烈，导致台地内部地震响应特征相互影响，较为复杂 （图4）。

4）中新世以后碳酸盐岩台地的地震响应特征 东沙隆起中新世之后还有小规模碳酸盐岩发育，但主要以局部高地生物礁的形式生长，其中有些生物礁持续生长至今，如现今的东沙岛礁以及少量海底礁。

2 生物礁的地震识别

珠江口盆地已发现的LH11-1井、LH4-1井、HZ33-1井、LF15-1井等均是生物礁型油田。因此，生物礁是珠江口盆地 （东部）珠江组碳酸盐岩的重要勘探对象。东沙隆起碳酸盐岩台地生物礁广泛发育，且类型多样，在识别碳酸盐岩的基础上再识别生物礁，减少了生物礁误判的风险。

2.1 生物礁的地震响应特征

笔者从外形、顶界、底界、内部及其上覆反射特征等5方面总结生物礁的地震响应特征。

1）生物礁外形反射特征 生物礁是造礁生物原地生长，且生长速度快于围岩沉积速度的碳酸盐岩建隆，具有坚固的抗浪格架，因此在地震剖面上，生物礁有明显的隆起加厚特征。由于礁体的规模和类型不同，总体轮廓以丘形、箱型、低丘－透镜状为主。

2）生物礁顶界反射特征 该区生物礁主要为藻礁，岩性主要为珊瑚藻粘结岩。礁顶界反射为正极性强振幅。若碳酸盐岩台地较厚 （如流花台地），早期发育的生物礁被后期的滩相或台坪相灰岩覆盖，由于上覆围岩的屏蔽作用以及岩性自身物性相差小，反射能量会降低，顶界反射则表现为中～弱振幅。

3）生物礁底界反射特征 礁底界反射相对较弱，弱连续，低振幅，负相位，除后期火山影响外较易识别礁底界反射。同时，由于生物礁速度常大于围岩，底界面反射轴易形成上拉现象。

4）生物礁内部反射特征 生物礁内部反射特征常归纳为杂乱、空白或平行的弱反射，但区内兼具多种类型生物礁，相应的具有多种内部反射结构。

5）生物礁上覆反射特征 生物礁由于生长速度快于围岩的沉积速度，其生长期属局部高地，具有明显的建隆构造，因而后期的补偿沉积在生物礁的外围多形成明显的上超现象。物源的持续供给使沉积物没过礁顶，形成披覆现象。区内由于礁体多具一定规模，加之上覆地层主要为陆棚泥岩，上超和披覆现象明显。

2.2 生物礁地震相类型

东沙隆起生物礁的地震相主要可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3种类型。

1）Ⅰ型生物礁表现为丘形－箱形，顶部强振幅、高连续，内部为波状、有时见前积结构，翼部可见上超和披覆现象，有的底界反射可见上拉现象 （如HZ33-2礁）。Ⅰ型生物礁发育较多，且规模大，具有多个成礁期，地震响应特征明显，内部反射结构清晰。有的甚至可以直接利用其反射特征划分出生物礁的发育期次，是珠江口盆地 （东部）珠江组最具代表性的生物礁类型。

HZ33-2礁为台地边缘堡礁，其地震响应特征属Ⅰ型礁，发育在早中新世中期的惠州台地西部边缘，呈条带状延伸分布，因形似黄瓜而俗称黄瓜条礁 （图5）。礁体的响应特征为单倾斜的块状进积体，显示清晰的叠瓦状进积反射结构 （图5），区别于礁后的滩相或台坪相，反映了海平面上升速率减慢－停滞－下降时期生物礁生长的响应特征，内部反射能量变化大，主要为中振幅、低连续的进积反射结构，局部为杂乱至空白反射，中频。顶界反射为碳酸盐岩的强振幅。礁基为早中新世早期发育的一套灰岩。向盆地方向，斜坡反射倾角明显减小且延伸较远，推测为海平面下降不利于生物礁生长，是礁缘斜坡垮塌物的运移再沉积。

珠江口盆地生物礁广泛发育台地边缘堡礁或孤立堡礁，尤其是东沙地区的LF33礁群发育多个大规模生物礁，为典型的台地边缘堡礁，地震相属Ⅰ型礁，多为中新世后或更晚时期发育的生物礁。

2）Ⅱ型生物礁表现为低丘－透镜状，亚平行－波状结构，中振幅，中连续，中－低频。

3）Ⅲ型生物礁表现为低丘－透镜状，内部为杂乱－空白结构，低－中连续，低－中频。

Ⅱ、Ⅲ型发育少，规模也相对较小，地震响应特征有时与滩相难以区分，同时有的和后期构造、火山穿刺的地震反射相混杂。

2.3 碳酸盐岩台地内部生物礁

生物礁的地震识别主要是在地震剖面上识别出具生物礁发育特征的建隆。通常在碳酸盐岩顶部和台地边缘的生物礁形成明显的隆起结构而易被识别，而对于在台地内部早期的生物礁，由于被阻抗差不大的同类碳酸盐岩覆盖，反射信号弱，识别难度大，风险高，相关的文献报道也少。笔者在碳酸盐岩厚度较大同时具有多个发育期次的流花台地做了相关研究，以期获得更进一步的认识。

虽然台地内部反射能量整体偏弱，不能依据强振幅的反射外形特征识别生物礁，但利用礁体内部的杂乱－空白反射与生物礁周围成层反射的区别，加上微弱的上超和披覆现象，通过勾勒上超面和微弱的丘状地震相相变界面也可识别出生物礁。

在流花地区台地内部，预测的生物礁规模大小不一，礁体的轮廓面为上超不整合面，整体表现为丘形形态，内部反射能量偏弱，为中－弱振幅，差连续，高频，杂乱－空白的反射特征，礁体内部也能发现弱的加积、侧向进积等生长结构 （图6、图7）。生物礁生长的持续时间不等，有的仅在早期短暂发育，有的则具有多个发育期次，甚至持续至整个碳酸盐岩台地的消亡。如图7的生物礁，由早期的台地边缘堡礁持续生长，最后因 “碳酸盐岩工厂”的生长速率赶不上海平面的上升速率而演变为晚期孤立塔礁，直至淹没消亡被陆棚泥岩覆盖。

图6 流花地区台地内部生物礁 （测线11）

图7 流花地区台地内部及边缘生物礁 （测线12）

3 碳酸盐岩与生物礁的分布

根据碳酸盐岩和生物礁的地震响应特征及其反射时间厚度，结合已钻井的碳酸盐岩分布编制碳酸盐岩与生物礁的分布图 （图8），得出珠江口盆地碳酸盐岩分布面积约55500km2。

厚度0～10m区域由于碳酸盐岩厚度较薄，其边界为已知碳酸盐岩强振幅渐变为无碳酸盐岩弱振幅的渐变点，重要性次之。厚度10～50m区域地震相较为可靠，除流花、惠州地区较厚台地外的其他区域主要为一条明显的强振幅反射轴 （灰岩底界为负相位）。厚度50～100m区域主要为早中新世早期至早中新世中期过渡区的碳酸盐岩分布区域。厚度100～200m区域主要分布在惠州地区台地和地势相对较高的南部，为早中新世中期继续发育的碳酸盐岩范围。厚度200m以上区域主要发育在流花台地以及局部大型生物礁发育区。这些区域的碳酸盐岩发育期长，是早中新世早期持续发育至早中新世晚期的碳酸盐岩分布区，而在东沙地区则为早中新世晚期及更晚时期大规模生物礁发育的区域。

统计分析可得，珠江口盆地发育生物礁共67个。其中，流花地区23个，惠州地区10个，陆丰地区7个，东沙地区14个，外围地区 （白云、荔湾）13个。面积10km2以下32个，100km2以上5个，面积最大176.6km2。台地边缘堡礁33个，孤立堡礁12个，台内点礁19个，斜坡塔礁3个。已钻井17个，未钻井50个。

图8 珠江口盆地碳酸盐岩等厚图及生物礁分布图

4 结 语

珠江口盆地东沙隆起碳酸盐岩台地顶部的地震响应特征为区域性的强反射而易识别，底部为中－弱振幅的负相位较易识别的整体特征。台地内部反射能量较弱，可见明显的反射结构。生物礁地震相主要可分为3种类型，以外形具丘形－箱形，顶部强振幅、高连续，内部为波状、有时见前积结构，翼部见上超和披覆现象的Ⅰ型生物礁为主。

［1］施和生，杨少坤.珠江口盆地大型礁油田地质特征 ［A］.中国工程院，环太平洋能源与矿产资源理事会，中国石油学会.21世纪中国暨国际油气勘探展望 ［M］.北京：中国石化出版社，2003.415～419.

［2］郭伯举，谢衍兴，胡平忠，等.珠江口盆地生物礁的地震反射特征及其勘探效果 ［A］.地球物理与中国建设——庆祝中国地球物理学会成立50周年文集 ［C］.北京：中国地球物理学会，1997.

［3］胡平忠，王金中.珠江口盆地第三纪生物礁 ［A］.胡平忠.中国生物礁与油气 ［C］.北京：海洋出版社，1996.294～323.

［4］朱伟林.珠江口盆地中新世碳酸盐岩及生物礁相研究 ［J］.海洋地质与第四纪地质，1987，7（2）：11～21.

Seismic Response Characteristics and Identification of Miocene Carbonate Rocks in Dongsha Uplift of Pearl River-month Basin

WANG Rui-liang，ZHOU Xiao-kang，ZENG Yi，FU Heng，YUAN Li-zhong，LIU Jun（First Author’s Address：Shenzhen Branch，CNOOC，Guanzhou510240，Guangdong，China）

Seismic data were used to analyze the seismic response characteristics on the top，bottom，by the side and in the interval of carbonate platform of Dongsha massif on the Pearl Rive-month Basin，summarize the identification method of carbonate platform and reefs.After analyzing the seismic characteristics of several superimposed platforms，it was figured out that the platform of Lufeng-Huizhou-Liuhua Areas represented three main developing periods in early Miocene.On the basis of well data，the distribution range of carbonate platform on Dongsha rift and thickness of carbonate platform and reefs are predicted.

seismic response characteristics；identification；Pearl River-month Basin；carbonate rock；reef

P631.44

A

1000-9752 （2011）08-0063-06

2011-04-22

国家科技重大专项 （2008ZX05025-03）。

汪瑞良 （1960-），男，1982年同济大学毕业，硕士，高级工程师，现主要从事油气勘探工作。

［编辑］ 龙 舟