珠江口盆地西部生物礁与火山岩的辩证识别

陆　江, 李胜勇, 张迎朝, 魏长飞, 郑榕芬, 朱沛苑

(中海石油有限公司 湛江分公司，广东 湛江 524057)

珠江口盆地西部生物礁与火山岩的辩证识别

陆江, 李胜勇, 张迎朝, 魏长飞, 郑榕芬, 朱沛苑

(中海石油有限公司 湛江分公司，广东 湛江 524057)

[摘要]探讨生物礁与火山岩等疑似礁体的辩证差异，厘清珠江口盆地西部浅层地震异常体的地质属性。从琼海24-2异常体所处地理环境出发，结合南海北部生物礁发育的大背景和珠江口盆地生物礁发育的演化规律，重点从生物礁发育所必备的各种地质条件及其地震响应特征进行辩证分析。结果表明琼海24-2异常体所处地理环境不具备生物礁发育的地质条件，地震反射特征具有明显的火山穿刺现象，且属后期破坏型火山活动，因此琼海24-2是受火山活动影响复杂化的异常体，不是生物礁，也不满足火山旁侧发育生物礁的模式，勘探风险较大。

[关键词]生物礁；地震异常体；辩证识别；珠江口盆地

碳酸盐岩作为一种重要的储集岩，贡献了全球超过60%的原油储量和40%的天然气储量[1,2]，这其中生物礁型油气藏可谓是重要的贡献者。纵观20世纪发现的超大型到巨型碳酸盐岩油气田以及21世纪初所发现的大型碳酸盐岩油气田，可以发现：无论是油田数量还是可采油气储量，生物礁储层类型都占有重要比例[3-5]，由此可见生物礁型油气藏在油气勘探领域的重要性。生物礁油气勘探的早期阶段，尤其是在新区、新领域，生物礁的定性识别与评价是研究工作的重点，关键在于落实生物礁的真实性，避免误判、误钻。在中国，第三纪生物礁是除泥盆纪、二叠纪之外第三重要的造礁期[6,7]，南海北部大陆架生物礁是中国新生代第三纪生物礁的典型代表，本文以南海北部珠江口盆地西部琼海24-2地震异常体为例，详细论述珠江口盆地生物礁与火山岩的辩证识别特征。

珠江口盆地位于粤桂古生代褶皱带以南，是南海北部大陆架一个以新生代沉积为主的盆地，从北向南由北部断阶带、北部裂陷带、中央隆起带、南部裂陷带及南部隆起带组成，形成了三隆两拗的构造格局[8]。珠江口盆地西部由珠三拗陷、神狐暗沙隆起及北部断阶带西段3个次级构造单元所组成。在南海北部大陆边缘的油气勘探中，生物礁是珠江口盆地的重要勘探领域[9]。针对生物礁的油气勘探实践可谓经验颇丰，早在1987年，就曾发现亿吨级生物礁大油田，如流花11-1油田、流花4-1油田以及惠州33-1油田等均是生物礁型油气藏勘探的成功典范；但也有误把火山岩当生物礁钻探的失败教训[10]，如BY7-1构造。因此，对盆地内疑似生物礁的地震异常体，认清其地质成因是勘探取得成功的先决条件。

本文所研究的琼海24-2地震异常体位于珠江口盆地西部文昌B凹陷的西北角，琼海凸起的中南部(图1)，是发育在T20面下韩江组的一个岩性-构造异常体。该异常体面积为152 km2，加之同时具有新区域、新层系的勘探特点，因此具有巨大的吸引力，一直被当作浅层岩性圈闭(生物礁)的重点勘探对象[11,12]。如果该异常体能有所发现，必将给本区的油气勘探工作打开一个全新的局面。但目前对琼海24-2异常体的认识却存在诸多争议，由于在认识上不能达成共识，对该地区的油气评价产生了很大影响。因此，如何合理准确地解释琼海24-2异常体的地质属性，对该地区的油气勘探进程具有重要意义。

图1　珠江口盆地西部构造区划与研究区位置Fig.1　The tectonic division of the western Pearl River Mouth Basin and the location of study area

1琼海24-2异常体认识的现状

关于琼海24-2异常体的认识，目前主要有3种观点：第一种观点是生物礁，并且认为可以和展翼形礁体类比，第二种观点认为是火山岩，第三种观点认为是火山旁侧发育的生物礁。下面对这3种观点及其相关问题进行详细分析。

生物礁观点的建立主要来自于早期二维地震资料(图2)。由于该异常体整体外形为丘形-透镜状，顶界面为强振幅反射，内部为杂乱反射的特征，与多数文献描述的生物礁地震响应特征较为相似[13]；加之邻近的QH18-1-1井在T20面韩江组顶部钻遇一套厚约14 m的灰岩，其灰岩顶界面强反射同相轴也延续至该异常体西北部与之相连，因此推断琼海24-2异常体顶界面强反射为灰岩，增加了该异常体为生物礁的可信度。对于异常体下伏地层反射模糊不清的现象，则认为是该异常体厚层灰岩强振幅屏蔽引起。同时，由于该异常体下部小、上部变大，形态上可与展翼型礁体类比，认为是生物礁礁核随水体上升纵向生长、两侧礁翼侧向进积扩大生长模式的地震响应特征[14]。在同一时代，珠江口盆地西部神狐隆起之上的QH36-2-1井已钻探证实了生物礁的存在，其规模较大，灰岩厚度达240 m，也发育在T20面下的韩江组顶部。因此，无论是地震反射特征，还是生物礁发育形态、规模以及发育时代，琼海24-2均有与其可类比的生物礁例证存在。在早期二维测网密度较稀以及地震资料分辨率低等客观情况下，生物礁的观点是主流。随着高精度三维地震数据体的采集，琼海24-2异常体的地震特征及其分布范围得到了更为精细的刻画，除此之外，在部分剖面上还能看见类似火山通道的穿刺现象。如图3所示，该反射从深部向浅层刺穿地层，并使围岩地层产状发生改变，两侧地层小范围向穿刺中心上拱、变陡，而该穿刺现象正好在琼海24-2异常体内部结束，具有典型火山通道的特征，认为该异常体为火山岩构造，由此便形成了第二种观点。

图2　过琼海24-2异常体地震剖面与邻井位置关系(二维资料)Fig.2　Relation of the seismic section crossing the anomalous body of Qionghai 24-2 to the position of the adjacent well

图3　三维地震资料特征与穿刺现象Fig.3　The Characteristics of the 3D seismic data and the piercing phenomena

但仅仅通过穿刺现象就推断为火山构造是不足以令人信服的。因为，首先在地震剖面上琼海24-2异常体顶界面强反射与已钻井QH18-1-1井钻遇灰岩为同一套连续的地震反射同相轴，其振幅和频率也保持一致性，难以证明它是火山岩反射；并且，从与该异常体相距仅5.5 km的QH18-1-1井钻井资料来看，录井并未出现与火山岩有关的岩类，井壁取心岩石薄片观察其裂缝充填为白云石脉，也未发现对温度敏感的矿物，如长石、石英的重新改造和分布等现象。在种种推断相互矛盾的情况下，使得琼海24-2异常体的地质成因更加扑朔迷离，难以定论。

与此同时，出现了第三种观点，认为是火山旁侧发育的生物礁，这样既兼顾了火山岩的地震反射现象，也保留了生物礁的观点，同时在地质模式上也是存在的、合理的。如同样是在珠江口盆地东沙隆起上的LF33-1环礁，以及神狐隆起上的琼海36-2生物礁就是此种发育模式(图4)，并且它们都已得到钻井证实。由于此种观点减小了前两种观点在地质模式上的冲突，并使其有机地结合在一起，看似有一定的合理性，因而目前支持者众多。

图4　过QH36-2-1井的生物礁地震反射特征与古隆起位置关系Fig.4　The seismic reflection characteristics of the reef crossing Well QH36-2-1 and the ancient uplift position

那么琼海24-2异常体的地质属性究竟是什么?为了解开这一谜团，笔者从不同的角度进行了分析。

2琼海24-2异常体地质属性的厘定

琼海24-2异常体的地质属性，之所以存在多种观点、难以达成共识的主要原因是：观点的建立多是从地震反射的响应情况直接推断而得(这是海上钻井资料少的大背景决定的)，而一些地质成分的分析，主要集中在单因素和地质结论的简单分析和引用，缺少整个珠江口盆地生物礁发育演化规律大背景的考虑以及对生物礁成礁地质环境的深入分析，以至于被地震剖面的多解性所迷惑而无法定论。因此，本次研究在珠江口盆地生物礁发育演化的大背景下，加强了琼海24-2所处地理位置成礁环境的研究，在此基础上再对其地震响应特征进行分析，从而减少地震资料的多解性，获得相对准确的结论。

2.1　成礁地质环境分析

关于生物礁发育的地质环境特征有较多文献可参考，针对研究区特征简要总结如下几点。由于生物礁是由造礁生物原地生长发育而成的碳酸盐岩建隆，从它的定义可以看出，首先强调了生物成因，其次是原地形成(有固定的礁基)，同时具有抗浪格架，在发育时为凸起地貌这样几个因素。由于是生物成因，又决定了生物礁对环境有着特定的要求，整体来说它要求有固定的礁基，温暖清洁的浅水、高能环境，远离陆源碎屑的干扰，以及适当的盐度和溶解气体等条件。而琼海24-2异常体所在位置是否满足这些条件，是其能否发育生物礁的核心问题。

研究显示，包括珠江口盆地在内的整个南海都具有生物礁发育的大背景[15,16]，但不同盆地和区域其发育特点却有所差别。以珠江口盆地为例，在中始新世晚期,南海发生新生代以来开始的第二次张裂活动,使海水逐渐从东南侧灌入，开始了持续海侵；而在这之后处于构造宁静期，加之远离古珠江三角洲等陆源输入的影响，珠江口盆地发育了大面积的碳酸盐岩台地，有利于生物礁的发育。由于海水是从东侧开始侵入，使得珠江口盆地碳酸盐岩台地与生物礁的发育时间也具有东早西晚的特征。无论是碳酸盐岩台地与生物礁发育的规模还是数量均以东沙隆起最为典型，而西部的神狐隆起目前已被钻井证实的生物礁只有琼海36-2生物礁。当进入中新世中期，珠江口盆地海平面以快速上升为主，整体进入开阔海沉积环境，生物礁已从发育的鼎盛期进入到消亡萎缩期，仅在局部高地貌小范围才有所发育，如东部的继承性高地——东沙群岛附近，以及神狐隆起古火山高地之上的琼海36-2生物礁。因此，从生物礁发育演化的大背景来看，在中新世中期的珠江口盆地西部并不是生物礁大规模发育的鼎盛时期。

下面结合已钻井QH18-1-1井资料针对琼海24-2所在位置进行生物礁成礁环境的分析。

QH18-1-1井录井资料显示该井并未钻遇生物礁灰岩，灰岩井段的井壁岩心薄片显微观察显示(图5)，岩性以泥晶生屑云岩和粉晶生屑灰岩为主，反映了水体略深、相对低能的沉积环境，推测为碳酸盐岩开阔台地相。结合地震剖面可以看出，琼海18-1构造的真正小高点在钻井部位的西部，在高点的西侧可见此处坡度较其他地方更为陡峭，地震反射同相轴上超现象增多，综合推断此处为迎风面，水动力更强，能量更高，高部位可能发育生物礁滩相。

图5　QH18-1-1井韩江组碳酸盐岩段壁心薄片显微照片Fig.5　Micrographs of the sidewall samples of Hanjiang Formation carbonate rock section, Well QH18-1-1(A)泥晶生屑云岩; (B)粉晶生屑灰岩

由于生物礁需要发育在局部高地，还要求浅水、高能的环境，而无论是从T20面的时间构造图上，还是从基底的古地貌继承性发育情况来看,琼海24-2所处的位置均处于QH18-1-1南侧的更低部位，也不是继承性高地貌,其水体应更深，水动力更弱。相对位置更高的QH18-1-1井尚且如此，那处于更深部位的琼海24-2则更加不适合生物礁的生长发育。

生物礁的发育除了要求合适的水体深度和能量之外，对水体的清洁度也有特定的要求，如果受陆源碎屑影响严重，水体浑浊，则会“呛死”各类造礁或居礁生物。但从地震资料上可明显看出，琼海24-2异常体周围有碎屑进积体直接进积至异常体内部(图6)，说明在韩江组末期该区受陆源碎屑影响严重，而浑浊的水体、富泥或富砂的环境均不利于生物礁的生长发育。与此相对照的是，在受陆源碎屑影响更小的南部神狐隆起之上则发育了琼海36-2生物礁。因此，无论是从琼海24-2所处小环境还是整个珠江口盆地西部生物礁发育的大地质背景来看，琼海24-2不具备生物礁发育的各种地质条件。

图6　琼海24-2周缘的陆源碎屑前积现象Fig.6　Progradational phenomenon of the terrestrial clastics next to the Qionghai 24-2 anomalous body

2.2　琼海24-2地震响应特征分析

珠江口盆地西部的勘探研究现状及相关文献资料显示，研究区与穿刺反射相关的地质现象不存在泥岩底辟、盐丘以及垂直裂缝[17]等成因，因此，琼海24-2异常体下伏的穿刺现象是岩浆岩引起的可能性较大。利用三维地震资料在琼海24-2异常体内及其周边还能发现多个类似火山通道的穿刺现象，并且其分布位置在平面上还具有一定的规律性，穿刺现象集中分布在异常体的西南部，而且表现出线性分布的特征，整体呈NW-SE走向，这一特征在提取的地震属性(RMS)图上表现尤为明显，如图7所示，对于那些穿刺特征清晰、规模较大的火山通道在属性平面图上表现为清晰的圆形火山口特征，其直径为85~410 m。因此，综合地震剖面上的穿刺反射和属性图上小圆形呈一定规律展布的现象，可以推断琼海24-2构造区曾经受过火山活动的影响。

图7　琼海24-2异常体RMS振幅属性图Fig.7　The RMS amplitude attribute of the Qionghai 24-2 anomalous bodya.图2的位置; b.图3的位置; c.图6的位置

至于火山旁侧发育生物礁的情况，在理论和实际勘探中均是存在的，它是由于火山活动形成先期的局部高地，给生物礁的发育奠定了高地貌和固定礁基的有利条件，如果其他相应条件满足就会生长发育为生物礁。而这种先期形成的火山古地貌又分为2种情况，一是整体淹没于水下，生物礁直接建筑在火山岩之上；另一种情况是部分出露于水面之上，生物礁在其浅水区生长发育。这两种情况的基本条件是火山活动早于生物礁的发育；如果火山活动在生物礁形成之后，则主要起破坏性作用。

然而琼海24-2异常体的顶界面连续性差，多处被错断，发育局部的小断层，而且顶界面上超现象不明显，上覆地层上拱现象明显(图3)，这反映了火山活动时间为韩江组沉积之后。这一观点在邻近小规模的穿刺处也得到验证，虽然此处火山活动的规模小，但其从下至上穿刺的路径却非常清晰。由于穿刺的规模小、能量小，所以上拱的程度也小，但最左侧T20面上覆地层因上拱而形成清晰的“Y”形小断层，再一次诠释了火山穿刺的时间为韩江组沉积之后。所以，研究区的火山活动是起破坏作用，它不满足火山旁侧发育生物礁的基本条件，第三种观点不成立。

综合成礁地质背景和地震响应特征的分析可以看出，琼海24-2异常体是一个火山构造，与周边的火山穿刺现象属于同一期火山活动，只是规模大小不同而已。除此之外，在珠三拗陷的东端，以及珠江口盆地的东部也能找到与其对应的火山穿刺现象，而且在盆地东部其活动性更强、规模更大。事实上，这些穿刺现象正是中中新世末期珠江口盆地最新一次大型构造运动——东沙运动所伴随岩浆活动留下的痕迹[18,19]。

3讨论与结论

生物礁是良好的油气储集体，是油气勘探的重要圈闭类型，因此生物礁与其他异常体尤其是火山岩的判断识别是地层圈闭勘探中经常需要面对的问题。单纯的火山岩或火山构造识别难度并不大，在现今技术条件下，尤其是在高品质三维地震资料覆盖的区域，结合盆地地质背景进行辩证分析后，基本上可以避免误判的风险。但是，生物礁与火山岩的产状特征在不同区域或盆地的表现形式具有一定的差异，如果只是简单地套用理论或经验特征，可能给生物礁与火山岩的判断识别带来一定程度的影响。这是由于不同区域、不同时代的造礁生物种类及其发育模式和规模有所差异，使得生物礁在地震剖面上的宏观表现形式有所不同；其次，生物礁的地震响应特征还直接受埋藏深度和地震剖面品质的影响，而地震资料的多解性正是在无井区或少井区导致生物礁与火山岩误判的最主要因素。

鉴于此，要提高生物礁判断与识别的准确性，核心环节在于对研究区成礁地质环境的分析(表1)，并且需要结合研究区所在盆地大的区域地质背景，包括海平面升降与构造活动等匹配情况，借助盆地内生物礁发育演化的认识现状，综合判断是否具备生物礁发育的地质条件；同时，需特别强调的是，生物礁并不是孤立的地质体，它只是碳酸盐沉积体系中较为特殊的一种沉积体，与生物滩或碳酸盐岩台地等碳酸盐沉积体的分布紧密相关，因此建立在研究区碳酸盐岩发育情况及其相模式展布认识基础上的预判，能大幅度增加“生物礁”(地质异常体)定性识别的准确率和可信度。

在具备成礁环境的基础上，结合地震反射特征的识别，可进一步降低生物礁误判的风险。正是在这一思路的指导下，通过琼海对24-2异常体所处地理环境与该区构造高部位QH18-1-1钻井情况的对比分析后，认为琼海24-2异常体所处位置更低，不在继承性古高地之上，水体更深、水动力更弱，加之受陆源碎屑的直接影响，不具备生物礁发育的成礁环境；地震反射特征具有明显的火山穿刺现象，且属后期破坏型火山活动；因此，琼海24-2是受火山活动影响复杂化的异常体，不是生物礁，也不满足火山旁侧发育生物礁的模式，勘探风险较大。

表1　生物礁判断与识别特征总结Table 1　The summary of the reef judgment andrecognition characteristics

因此，在生物礁与火山岩的辩证识别过程中，加强对成礁地质环境这一核心要素的分析，可有效降低生物礁误判的风险。在此基础上，结合盆地或邻近区域已钻井证实生物礁的地震响应特征进行辩证分析，可使判定结果更加准确、客观。这一研究思路也同样适用于珠江口盆地其他地区以及南海深水潜力区生物礁油气藏勘探的判断与识别，从而具有广泛的借鉴意义。

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[第一作者] 高美奔(1988-),男,硕士,研究方向:岩土工程, E-mail:578209337@qq.com。

Dialectics and recognition of reefs and volcanic rocks in

west of Pearl River Mouth Basin, China

LU Jiang, LI Sheng-yong, ZHANG Ying-zhao,WEI Chang-fei

ZHENG Rong-fen, ZHU Pei-yuan

ZhanjiangBranchofCNOOCLtd.,Zhanjiang524057,China

Abstract:This paper discusses the dialectical differences between reefs and volcano rocks of the suspected reefs, clarifies the geological property of the shallow seismic anomalous body in the west of Pearl River Mouth Basin. Starting with the geographical environment of the Qionghai 24-2 anomalous body and combined with the development of the northern South China Sea reef and the evolution rule of the Pearl River Mouth Basin reef, this paper emphatically and dialetically analyses the various geological conditions essential for the reef development and the seismic response characteristics. The result shows that there are no geological conditions for the reef development in the geographical environment of the Qionghai 24-2 anomalous body. The seismic reflection characteristics have obvious piercing phenomena of the volcanos, which belong to the later destructive volcano activities. Therefore, Qionghai 24-2 anomalous body is neither reef, nor satisfies the model to develop reefs beside volcanos. It is a complicated anomalous body with a great risk for exploration.

Key words:reef; seismic anomalous body; dialectics; discrimination; Pearl River Mouth Basin

[收稿日期]2013-12-19。

[文章编号]1671-9727(2015)05-0625-10

DOI:10.3969/j.issn.1671-9727.2015.05.14

[文献标志码][分类号] P631.46 A