川东北元坝地区长兴组顶部沉积体地震相研究

2013-12-17罗清圆

四川文理学院学报 2013年2期

罗清圆，郭伟，雷蕾

(成都理工大学能源学院，四川成都 610059)

0 引言

二叠纪生物礁是地质历史期间重要的生物礁.［1］古地磁资料表明，二叠纪时期，四川地区位于赤道附近，这种热带海洋环境有利于生物礁的发育和碳酸盐岩沉积物的形成.［2］近年来，运用三维地震勘探技术，在川东北发现了普光长兴组—飞仙关组碳酸盐岩台地边缘礁滩相气藏，随后又发现了元坝长兴组—飞仙关组台地边缘礁滩相气藏.前人对川东北元坝地区长兴组地层做了大量的研究，将长兴组划分为开阔台地、台地边缘礁滩相带、斜坡和盆地四个相带，确定了台地边缘礁滩相带是寻找大型生物礁气藏的最有利相带.［3-9］笔者对元坝地区长兴组沉积特征开展了进一步的研究，取得了一些新的认识，主要有:一是确定了开阔台地、泻湖、潮道、斜坡和盆地等的地震识别标志;二是通过地震相归类分析，提高了礁滩沉积体精细分布，对于寻找礁滩相储层具有重要的参考意义.

1 沉积背景

元坝地区属于川东北缘苍溪—巴中低缓构造带构造，位于通南巴构造带西南，九龙山背斜东南，向南为川中隆起的斜坡带(图1).［6］在石炭纪末，四川盆地发生了大规模海侵.晚二叠早期，峨眉地裂运动促使四川盆地形成一个由西南向东北倾斜的宽缓构造，川东北地区整体下沉.在长兴组沉积期，乐山—龙女寺古隆起夷平后为开阔台地，乐山—龙女寺隆起与安康古陆间川东北拗陷带则演变为开江—梁平海槽(或川西北台盆)，元坝地区古构造位置位于古隆起西北翼，古地理环境为开阔台地到海槽的台地边缘坡折带，距离康滇、安康古陆非常远，与龙门山古陆虽然较近，但有海槽相隔，几乎没有陆源碎屑注入，为纯粹的碳酸盐岩化学沉积和生物建造.在这样一个沉积构造背景下，在海平面缓慢上升阶段(或扬子地台没有整体下沉时期)，台地边缘区域有利于发育碳酸盐岩楔状沉积体.

图1 元坝地区长兴组沉积相平面示意图(据文献［3］，有修改)

2 长兴组地震层序划分

图2 元坝3井层序地层综合柱状剖面图

地震层序划分是地震相分析的基础.地震层序是以不整合或与之对应的整合界面为界、内部反射特征相对一致的地震单元.层序界面主要以削截、上超和下超为识别标志.［10］在碎屑岩研究区域，不整合面在地震剖面上多为上超、削截特征，层序界面易于识别.而在碳酸盐岩台地—海槽(盆地)的研究中，与碎屑岩的搬运沉积不一样，碳酸盐岩是一种生长沉积，不能用传统的方法来识别层序.据此，在元坝长兴组地层层序划分中，运用“沉积趋势→堆砌方式→沉积成因类型→体系域→层序”的层序地层学标准化理论，以体系域(LST、TST、HST、FSST)为基本层序地层单元来划分层序，长兴组内部发育了5个“灰岩—白云岩”沉积旋回，对应5个Ⅳ级层序，由老到新分别定义为 PS1、PS2、PS3、PS4 和 PS5.据此长兴组自下至上，划分了 LST、TST、HST、FSST和 LST共5个体系域，下部LST、TST、HST构成一个完整的层序(S1)，上部FSST和LST构成一个不完整的层序(S2).图2给出了元坝3井的单井地层综合柱状图，图3为连井地震剖面以及长兴组地震层序划分.

图3 过元坝4、元坝3、元坝9井连井地震剖面P2chB:长兴组底;P2chT:长兴组顶;RTOP:强制海退

3 地震相类型及特征

地震相一词源于沉积相，按照Brown的概念，地震相是岩相的地震波或者声波的响应，指具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、频率等，与相邻单元不同，它代表产生其反射的沉积物的一定岩性组合、层理和沉积特征.因此，地震相是地下地质体的一个综合反映，在钻井少、岩相横向变化剧烈的地区，地震相是研究沉积相平面展布特征的主要手段.根据地震相参数，结合钻井资料，将元坝地区长兴组划分为以下8种地震相类型.

3.1 顶部强-极强反射的丘状上凸反射地震相

指示高大型礁(图4a)，同时具有:①上凸的沉积建隆外形;②顶部礁盖的强-极强反射，通常为呈较整洁波形;③内部为丘状组合构型或层状构型.

3.2 内部近空白的丘状上凸反射地震相

指示中小型礁(图4b)，同时具有:①上凸的沉积建隆外形;②内部近空白反射;③顶部礁盖弱-中振幅，内幕礁盖不发育.

3.3 弱-强振幅紧密丘状叠置反射地震相

指示滩(图4d)，同时具有:①总体呈低幅上凸的沉积建隆外形;②内部呈紧密丘状叠置，向两侧有侧积;③不整洁波形，同相轴不光滑不连续;④低幅上凸体的顶部具有振幅最强，向两侧减弱.

图4 研究区地震相类型

3.4 下凹底强-极强整洁反射地震相

指示台边缘海湾、潮道、礁间等低能相带(图4b、e、f)，同时具有:①下凹外形;②道间波形相似的整洁波形;③极强振幅;④光滑连续同相轴特征.

3.5 弱-中振幅较平行连续整洁反射地震相

指示台地内中低能等沉积相带，包括开阔台地(图4c)，礁间海、滩间海、泻湖等(图 4e、f).地震反射特征总体介于台地内海湾、潮道低能相和台地灰云岩沉积的中能相带之间，一般位于后排堤礁的礁前区域，呈现:①处于相对较低的古地貌位置，整体略有下凹的外形;②内部呈平行亚平行结构，局部可以丘状反射;③同相轴较连续，较光滑，相对于盆地和斜坡带的光滑同相轴有明显振幅偏弱和欠光滑特征;④波形较整洁;⑤通常为中-强振幅与强-极强振幅的低能相且可以过渡变化.

3.6 弱振幅不整洁反射地震相

指示开阔台地灰云岩、陆棚灰岩-泥灰岩相(图4f).这种岩相带内，因为上下左右岩性相似，缺乏低速泥岩、低速的高孔云岩、滩等储集层，内部没有明显的波阻抗界面，总体呈弱振幅反射，但由于研究区的台地和陆棚环境沉积的灰岩并非广海陆棚沉积，灰岩沉积速率在横向上仍然有明显差异，局部可发育礁灰岩、低能滩等沉积建造，因此在总体呈弱振幅反射的背景下，层状性很差，弱反射呈丘状，波状不连续，波形不整洁.相对而言，台地区的振幅更强，小型丘更发育.

3.7 楔状强振幅连续反射地震相

指示斜坡，主要为台地边缘斜坡带(图4a)，主要出现在海进退积型层序和高位加积型层序中，即长兴组中下部.在长兴组中上部地层中，强制海退和低位体系域中，斜坡带发育潮道带来的深水碳酸岩岩沉积，以及水位下降后上斜坡区域转为陆棚的补偿沉积等具有:①前排礁前向洋盆减薄的楔状外形;②内部向盆地收敛的内部结构;③光滑连续强反射，为灰岩和泥岩互层的地震响应.

3.8 光滑平行连续极强反射地震相

指示盆地(图4g)，主要发育在长兴组中下部海进退积型层序和高位加积型层序中，岩性主要泥页岩，少量薄层泥灰岩，横向上发育分布非常稳定，因此表现出非常连续和光滑的同相轴.纵向上，与长兴组上部及顶部强制海退和低位期发育的陆棚相灰岩存在很大的波组抗差异，为一负反射界面，呈极强波谷反射.底面与吴家坪组上部的泥岩和灰岩构成一个正反射，但由于吴家坪组顶部横向岩性变化较大，底面正反射波峰横向不稳定.相对而言，深水陆棚的泥岩顶波谷不稳定，常见退积组合，底面波峰相对稳定;而盆地区域顶面波谷非常稳定，底面波谷相对不稳定(振幅有变化).

4 地震相归类分析

通过层序地层格架研究，元坝地区长兴组包括开阔台地、台地边缘礁滩相带、斜坡和盆地4个相带，将这8种地震相在这4个相带内划分为高能、低-中能2大类.

4.1 高能地震相带

高能相带主要指生物礁和滩相，分布于台地边缘区域.图5为长兴组顶部低位域(LST)礁盖地震扫描解释成果图，反映礁体发育分布.色标反映振幅强弱，红色为强振幅，对应优质储层，橙色和黄色为中等储层，绿色为差储层.图6为长兴组顶部低位域(LST)滩的地震扫描解释成果图，反映了与礁盖同期滩体的发育分布.

图5 长兴组顶部LST礁盖地震扫描解释

4.2 低-中能地震相带

低-中能相带主要指斜坡、盆地、海湾、潮道、礁间以及开阔台地和泻湖区域.图7为低能地震扫描解释，没有解释的部分，为含泥灰岩不发育的礁滩及开阔台地.泥岩低能强反射相，从盆地-斜坡向台地边缘礁滩相带延伸，呈喇叭状的，为海湾，呈条带状的为潮汐通道，与斜坡和盆地泥岩带连通的，则为礁间.

图6 长兴组顶部LST滩相地震扫描解释

图7 低能地震相扫描解释

元坝长兴组顶部礁滩沉积体较发育，发育了四个长条形的堤礁带，分布于台地边缘，点礁呈两段式分布，结合低能相带来看，潮汐通道有利于点礁的发育.长兴组顶部滩主要发育在堤礁的后面和点礁的外围，分布面积较大.其中台地边缘礁滩相带为油气有利勘探区域，在这一区域内，主要发育灰云岩，夹少量含泥和硅质岩.致密灰云岩均为高速层，速度相差无几，在没有含泥灰岩、硅质层、含气孔隙性灰云岩情况下，内部几乎无反射，包括与其上下碳酸盐岩间没有大的波阻抗差异，长兴组内部将是空白无反射，或由地层层状结构性差异形成的弱振幅层状或不规则反射，低速层的加入，使得局部出现弱-极强反射.我们需要寻找的目标是含气孔隙性碳酸盐岩层段，就产生的地震反射而言，均为由顶面负反射和底面正反射构成的波形，就波形反射特征而言，他们没有差异，但地震相特征有明显差异.因此，通过地震相归类分析，剔除掉含泥、含硅低速层，提高了内部强反射做储层解释的精度.