四川盆地仪陇-平昌地区二叠系长兴组地震沉积学研究

章学刚，邓庆杰，熊 冉，杨 飞

（1.荆州学院能源学院，湖北荆州 434020；2.长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100；3.中国石油杭州地质研究院，浙江杭州 310023）

0 引言

地震沉积学是继层序地层学和地震地层学之后发展起来的一门新兴边缘交叉学科，是在已有地质模型指导下，利用多种地震技术分析沉积岩和沉积作用的科学（Zeng and Hentz，2004；Dong et al.，2017；章学刚等，2022）。近几年来，国内外学者在碎屑岩地层研究方面积累了大量地震沉积学的理论和方法。但在碳酸盐岩地层方面却研究较少，主要在于碳酸盐岩地层的沉积体系、成岩特征和充填模式与碎屑岩差异巨大，特别是面对生物礁储层这类厚度薄、横向变化快的沉积类型，难以通过常规的地震沉积学方法（地震相标志、地貌学等）恢复沉积相带变化（朱筱敏等，2020；姚文礼，2021）。前人为提高储层预测效果，发现利用地震分频技术可以有效揭示薄厚度地层的变化范围和沉积相带边界（刘静静等，2016；常少英等，2022）。对比常规振幅属性，频率调谐体切片在刻画生物礁体横向变化和沉积特征方面的效果更明显（刘玲等，2015；刘国萍等，2017；李珊珊等，2022）。

四川盆地在晚二叠世“峨眉地裂运动”和南秦岭洋的拉张环境下发育长兴组海相碳酸盐岩地层（孟庆任，2017；李洪奎等，2019；刘树根等，2022）。长兴组是四川盆地海相碳酸盐岩天然气勘探的重点岩层，储量大、产量高，天然气藏是典型的生物礁滩岩性气藏（董庆民等，2021）。前人主要利用钻井资料，针对该组的沉积环境和储层条件等方面取得了较好的研究成果（董霞等，2009；曾洪流等， 2018；武赛军等，2019；闻星宇等，2021；何文渊等， 2022）。然而，随着油气勘探开发的推进，利用钻井资料开展沉积相研究已无法满足精细勘探需求，沉积的横向相变特征研究程度相对薄弱制约了井位部署及有利区带评价落实。本研究利用地震反射结构、有效带宽属性、地震分频技术等地震沉积学方法，在井-震结合及礁体三维识别的基础上，针对仪陇-平昌地区长兴组的地震岩性学和地震地貌学的综合分析，精细刻画研究区沉积相带展布以及生物礁滩的分布特征，以期为该区油气勘探提供借鉴。

1 地质特征

四川盆地川东地区属扬子准地台，先后沉积震旦系-中三叠统以碳酸盐岩为主的海相地层，以及上三叠统-古近系以砂泥岩为主的陆相地层，沉积总厚度约6000～10000 m。研究区主要位于四川盆地东部环开江-梁平海盆西侧的仪陇-平昌地区，区域构造位于川东高陡构造区（周刚等，2013；柏治安等，2020）。二叠系长兴组发育海相碳酸盐岩，该组沉积期经历了一套由海侵-海退-海侵的沉积旋回（蒋裕强等，2020），主要岩性为灰、深灰色泥质灰岩、灰质页岩、生物碎屑灰岩。研究区共有钻井40 多口，钻遇长兴组的重点 探 井 为LG10 井、LG23 井、LG29 井、LG30 井 和LG47 井（图1）。

图1 四川盆地区域构造及研究区位置图Fig.1 Regional structure of the Sichuan Basin and location of the study area

前人研究成果认为长兴组为一个完整三级层序（彭才等，2019），该层序底界面为上二叠统长兴组与龙潭组的分界面。椿木坪乡野外剖面揭示长兴组与龙潭组之间均为整合接触，缺少陆上暴露的标志。沉积环境由斜坡细碎屑流变为台缘滩环境，常规测井GR 值持续升高。下三叠统飞仙关组与上二叠统大隆组（对应长兴组）接触关系为连续沉积的整合接触。旺苍大两乡剖面界面之下为长兴组薄层硅质岩，硅质盆地环境，界面之上为微晶灰岩与钙质页岩不等厚互层，为陆棚环境。

长兴组沉积时期，研究区海平面处于主体上升期，沉积环境较为稳定，台地相区见台内礁、滩沉积，GR、U 曲线特征变化不大；未发育礁、滩的区域为滩间海环境，泥质灰岩发育处相对海平面较高，GR、U 曲线呈现相对高值，一般为最大海泛面的凝缩层；在靠近海盆处的台地边缘环境中，GR 曲线呈现先升高后下降的趋势，黑灰色灰岩发育且GR 值最高处为最大海泛面；在盆地相区由于水体总体较深，其海侵体系域（TST）与高位体系域（HST）沉积的差别不明显。如LG23 井长兴组发育台内礁，其上覆飞仙关组为滩间海环境，GR、U 值高于长兴组，水体较深（图2）。

图2 研究区LG23井长兴组综合柱状图Fig.2 Comprehensive histogram of Changxing Formation of well LG23 in the study area

2 地震岩性学分析

通过井震结合建立等时地层格架，运用均方根振幅属性和有效带宽属性，确定台缘与前缘斜坡的界线，提取目的层不同频率的振幅调谐体切片信息，确定生物礁边界。

2.1 地震属性分析

均方根振幅属性对振幅变化敏感，常用于河道、三角洲等碎屑岩砂体边界的识别。然而仪陇-平昌地区长兴组地震反射背景整体为中弱反射，通过常规的振幅类属性难以有效预测生物礁体，特别是台内礁滩体的展布特征。

本研究将常规地震数据体在层序约束下，利用有效带宽属性分析，区分台缘与前缘斜坡的界线。有效带宽是由数据体的零延时的自相关除以采样周期与道两边所有自相关的总和之积而求得，狭窄的带宽表示比较相似的数据体，而较宽的带宽表示不太相似的数据体。宽的带宽表示非均质的反射特征，被认为是复杂的地层，窄的带宽表示是较简单或平滑的反射特征，认为是均质的地层模式（张林科等，2010；杨飞等，2016）。均方根振幅属性和有效带宽属性对比显示（图3），常规振幅地震属性不能有效区分沉积界线和生物礁滩储集的展布，而有效带宽属性能有效区分台缘与前缘斜坡的界线，为沿LG2-LG1-LG12-LG3 一线。长兴组在台地一侧厚度较大，岩性均质性较好，有效带宽值低；前缘斜坡一侧由于地层厚度的变化大，均质性较差；海盆区域地层厚度很薄，非均质性较强。

图3 仪陇-平昌地区长兴组均方根振幅属性图（a）和有效带宽属性图（b）Fig.3 Amplitude attributes of root mean square （a） and effective bandwidth attributes （b） of Changxing Formation in the Yilong-Pingchang area

有效带宽属性能有效区分台缘与前缘斜坡的界线，但台缘及台内礁体无法有效识别。地震分频技术是一种基于傅里叶变换的地震解释方法，可以揭示地层的变化规律和沉积相带的演化（苏明等，2014；殷文等，2018；王江等，2021）。其研究思路为将常规地震数据体在层序约束下通过傅里叶变换为频率调谐体。每套地层（特别是薄层）在时间域的地震反射信息经过傅里叶变换后均能在频率域产生一个特定的频率成分，利用精细地震解释的地震层序，提取目的层不同频率的振幅调谐体切片信息（张延章等，2006；刘静静等，2016；覃素华等，2021）。对比常规振幅属性，频率调谐体切片在刻画生物礁体横向变化和沉积特征方面的效果更明显。振幅调谐体切片显示（图4），30 Hz 振幅调谐体切片能够有效识别沿LG2-LG1-LG12-LG3 一线的海盆岸线，与有效带宽属性能够较好地匹配。25 Hz调谐体切片对于海盆线西侧的台缘带礁体和台内礁滩体反应明显，如LG43 井一带，LG2-LG9 一带，LG12-LG28 一带，LG6-LG27 一带以及LG11-LG23一带的黄色虚线圈内，调谐体振幅值为红-绿的中值；在LG19 一带，LG21-LG29 一带以及LG30 井一带的红色虚线圈内，调谐振幅值为红-黄的高值。

图4 仪陇-平昌地区长兴组35 Hz（a）和25 Hz（b）振幅调谐体切片图Fig.4 Sections of 35 Hz （a） and 25 Hz （b） amplitude tuning bodies of Changxing Formation in the Yilong-Pingchang area

2.2 地震相分析

根据地震层序地层参数的变化，把同一层序中具有相似特征的地层单元连接，分析地震相的平面展布特征。通过对沉积相的研究，结合井震标定，分析研究区沉积相在地震剖面上的响应特征，建立了开阔台地相、台地前缘斜坡相、生物礁地震相、海盆相等沉积相- 地震相识别标志（图5）。

图5 仪陇-平昌地区长兴组地震相标志图Fig.5 Seismic facies markers of Changxing Formation in the Yilong-Pingchang area

通过“相面法”对地震剖面的识别，结合地震属性及分频技术，将研究区地震相分为平行-亚平行席状中弱断续反射、平行-亚平行丘状或透镜状中弱反射、前积席状弱反射以及平行-亚平行席状中强反射四个区带，对应开阔台地、台地边缘、台地前缘斜坡和海盆四个相带。

开阔台地相：浅水开阔台地沉积环境相对稳定低能，其地震相呈平行-亚平行席状反射结构，地层厚度稳定，层间时差较大，一般三个同相轴。

海盆相：地震相特征与台地相一致，以平行-亚平行连续强反射结构为特征，但其反射层厚度明显减少，时差厚度由三根同相轴（100 ms）降至一根同相轴（30 ms），该特征在海盆岸线尤为明显。

台地边缘相：该地震相呈丘状或透镜状反射外形，内部为杂乱弱反射特征，振幅明显减弱，时差厚度的突然变小。

前缘斜坡相：在台缘礁相与海盆之间，其反射层厚度朝海盆方向急剧减少，在靠礁一侧厚度较大，内部反射同相轴较多，而朝海方向的反射层连续性变好，内部反射为前积反射结构。

3 地震地貌学分析

在等时地层格架基础上，利用测井合成记录时深关系将等时界面转化成深度界面，计算地层厚度，并进行地层压实厚度校正。研究区未见明显地层剥蚀，压实校正后的地层厚度可反映长兴组沉积期地貌形态。长兴组厚度相对较小，生物礁的厚度幅度约50 m，这种幅度变化可以较好地体现出当时的古地貌特征。

仪陇-平昌地区长兴组沉积期为镶边型碳酸盐岩台地，发育时间较长，其主要特征是靠陆一侧的地势较平坦，台地区域的水体较浅，靠海一侧水体较深，发育台缘沉积的高能浅滩，或是与生物礁滩相连的前缘斜坡以及深水盆地。印模古地貌显示（图6），长兴组古地貌为西南高、东北低，西边条带状明显。古地貌的形态和分布格局是控制生物礁滩发育形成的重要条件之一。

图6 仪陇-平昌地区长兴组印模古地貌图Fig.6 Paleogeomorphic map of the mold of Changxing Formation in the Yilong-Pingchang area

长兴组沉积期仪陇-平昌地区西南部为开阔台地相带，中部为前缘斜坡相带，东北部为海盆相带，在台地相带存在两排相对古地貌较高的条带，靠海盆一侧的前排高部位条带LG3 井一带，LG9-LG2-LG9 一带，LG12-LG28 一带以及LG6-LG27 一带，为台缘礁生长发育的有利区域。台缘呈近直线展布，横向宽度窄，发育单排礁。后排高部位LG11-LG23一带，为台内礁发育的有利区，台缘和台内礁之间的LG21-LG29 一带是台内生物滩的有利发育区。古地貌形态决定了生物礁滩体的平面展布特征和发育规模。研究区内台地边缘到斜坡的坡度较陡，台地边缘礁沿台缘坡折带呈直线分布，台地内的LG11-LG23一带生物礁规模小，幅度也低。

4 沉积相特征

通过地震反射结构、地震属性与分频技术综合分析，能有效地识别沉积展布特征与发育规模，且与钻井验证吻合。仪陇-平昌地区长兴组生物礁由礁基、礁核、礁翼、礁前、礁间、礁前斜坡和礁坪等组成（图7）。在生物礁顶部发育广泛生物滩，形成生物砂砾屑灰岩，底部礁基发育灰色厚层亮晶砂屑灰岩，中部礁核发育浅灰-灰白色亮晶生物灰岩，见蜓类、腕足类、腹足类，含大量溶蚀孔洞。生物礁的礁翼发育浅灰生物灰岩，见蜓类、海百合茎类。礁前发育生物角砾岩和生物砾屑灰岩，礁前斜坡发育生物角砾灰岩，礁坪发育富含海绵、水螅等礁屑的生物碎屑灰岩。根据测录井资料显示，研究区重点井位LG21 井、LG29 井和LG30 井位于顶部生物滩处，LG12 井、LG27 井和LG28 井位于礁坪部位，LG6 井位于礁核部位。

图7 研究区长兴组生物礁发育结构模式图Fig.7 Structural patterns of Changxing Formation reef development in the study area

仪陇-平昌地区西南部开阔台地位于台地边缘生物礁或浅滩与局限台地之间的广阔海域（图8），水体能量较强。该相带在研究区内广泛分布，沉积物主要有灰色的中-厚层状泥晶灰岩、浅灰色微晶白云岩、深灰色厚层块状砂砾屑鲕粒灰岩、泥质泥晶灰岩、深灰色中厚砂屑灰岩等。开阔台地相又可细分为台内地滩、礁以及滩间海三个亚相。台内滩亚相是受波浪作用控制的高能沉积台地相带，主要发育在LG11-LG23 一带。滩体在平面上呈透镜状或席状散布于台地之上，一般单层的厚度不大，大约为1 m 到10 m，其在平面上的分布不规则。

图8 仪陇-平昌地区长兴组沉积相图Fig.8 Sedimentary facies of Changxing Formation in the Yilong-Pingchang area

台地边缘相位于开阔台地与前缘斜坡带之间，呈北西向展布。该相带波浪作用强，生物礁体发育，沉积物主要由浅灰色块状白云岩海绵礁灰岩、泥晶生物礁灰岩、浅灰色亮晶生物礁灰岩、浅灰色生屑亮晶灰岩等组成。由于水体深度合适，水循环良好，受波浪、水流或沿岸流的簸选，因而水体比较洁净。

台地前缘斜坡位于台地边缘向海一侧斜坡区，呈北西向展布，水体深度大多处于风暴浪基面以下，水体能量较低，沉积物以深水原地沉积为主，沉积薄层泥晶灰岩，夹有多层泥晶砾屑灰岩或砾屑泥晶灰岩，代表台地边缘的碳酸盐碎屑随水体向斜坡下滑动滚动后的沉积，局部见正粒序，主要为碎屑流微相沉积，其次为浊流等重力流沉积。

5 结论

（1）仪陇-平昌地区长兴组主要为四个沉积区带，为开阔台地相、台地边缘相、台地前缘斜坡相和海盆相，可细分为台缘礁、台内礁和台内滩亚相；30 Hz振幅调谐体切片揭示海盆岸线为北西向展布，25 Hz调谐体切片对于海盆线西侧的台缘带礁体和台内礁滩体反应明显。

（2）生物礁滩体的平面展布特征、发育规模受控于长兴组沉积期西南高、东北低的古地貌形态，台缘礁生长发育的有利区域为台地相带两排北西向凸起带。

（3）利用地震岩性学和地震地貌学相结合的地震沉积学研究方法对于生物礁滩的研究是行之有效的，常规地震非振幅类属性、地震分频技术结合地震相技术可以有效划分碳酸盐岩相带边界以及生物礁滩储集体的展布。

［附中文参考文献］

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