《地震地层学》第三章.docx

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《地震地层学》第三章

第三章地震相分析

地震相分析是根据地震资料解释沉积环境背景和岩相。

第一节地震相的概念

一、相和沉积相

1、相的定义

相是一种具有特定特征的岩石体。

2、沉积相的概念

在理想情况下，沉积相是在一定的沉积条件下形成的一种有特色的岩石，这种沉积条件反映一种特定的沉积作用或沉积环境。

简单地讲，沉积相是沉积环境的产物。

3、沉积相的相标志

沉积相类型划分的依据是那些能够反映沉积相特征和类型的相标志。

相标志包括八种类型：

1）颜色；

2）岩石类型；

3）自生矿物；

4）颗粒结构（粒度参数曲线，形态，圆度，颗粒定向，颗粒表面结构）；

5）原生构造（层理，层面，生物扰动，其它沉积构造）；

6）岩性组合；

7）韵律；

8）化石。

二、地震相的定义

地震相是一个可以在区域圈定的，由地震反射层组成的三维单元，共反射结构，外形，振幅，连续性，频率和层速度等要素，与邻近相单元不同。

实际上，地震相是沉积相的宏观特征在地震反射资料中的表现；或者说，地震相是岩相的声学响应。

由于地震分辨率的局限，地震资料不可能分辨出很细微的沉积结构和岩性变化，而只反映沉积相的宏观特征。

如外形，较大规模的层面（大型交错层）。

三、地震相参数

1、反射结构揭示地下总的层理模式，根据反射结构可以解释沉积过程，侵蚀现象和古地形，另外，流体接触面（如一平点）也可通过反射结构识别出来。

2、几何外形地震相单元的总体形态，反映古地形，沉积作用等。

3、反射连续性与地层的连续性密切相关，连续反射表示了分布广泛，均一成层的沉积。

4、反射振幅包含了单个界面的速度，密度差以及它们顶底间隔（距）的信息。

它反映侧向的层理变化和烃类的赋存条件。

5、频率与反射层的间距或层速度的变化有关，并且与气体的赋存有关。

6、层速度岩性（砂泥含量），物性（孔隙度），含烃性（流体成分）

第二节反射结构类型

反射结构最基本的类型分五种：

一、平行和亚平行结构

图4a、b、c;P384,图5a、b

这种模式意味着在均匀沉降的陆棚或稳定盆地平原背景上的匀速沉积作用。

二、发散结构

以楔形单元为特征，其中的每个地层单元向盆地深部逐渐增厚，而在收敛方向，楔形体内部地震反射出现非系统性侧向终止现象。

见图4；图5c，d（P384）

发散结构意味着沉积速度上的侧向变化，或者沉积表面的逐步倾斜。

三、前积反射结构

前积反射结构是由于沉积物侧向加积造成的。

前积反射结构包括以下五种类型：

1、S形前积结构

图6a7a（P385）

这种前积结构分为三段：

即较薄的，较平缓的上段和下段，以及较陡的中段。

1）上段一般是水平的，或者倾角很小，与地震相单元的上界面呈整一关系。

实质上，上段就是“顶积层”。

2）中段一般比较厚，由叠置的透镜体形成。

实为“前积层”。

沉积的角度很低（通常小于1°）。

3）下段以极低的角度逼近地震相单元的下界面，随着地层的尖灭或变薄，在地震上表现出下超终止。

在平行走向的剖面上，反射所指示的地层通常是平行的，而且与地震相单元的界面呈整一关系。

注意：

S形反射结构的最大特征是解释出来的上段地层（顶积层）的平行性和整一关系，说明了它的垂向加积与中段的前积作用是协调一致的。

这种结构意味着相对低的沉积物供应速率，相对快的盆地沉降或海平面快速上升，使顶积层得以沉积和保存下来。

一般解释为相对低能量的沉积环境。

2、斜交前积反射结构

由许多相对陡倾的地层组成，上倾方向的终止表现为顶超，而下倾方向的终止表现为下超。

向盆地一方，各前积单元可以过渡到比较薄的底积段，或以较高的角度在底界面处突然终止。

图6bc；图7bc（P385）

特征①缺乏顶积层；

②前积层具有明显的顶超终止现象。

③与S形结构相比，沉积倾角特别高，可以高达10°。

斜交前积结构又分为：

1）切线斜交前积；2）平行斜交前积。

沉积条件解释：

相对高的沉积物供应速率，盆地缓慢或者没有发生沉降，并且海平面静止不动。

沉积物迅速地充填了盆地，并且后来的沉积水流路过或者冲刷上部的沉积表面。

它代表一种相对高能的环境。

3、S形—斜交复合型前积反射结构

图6d；图7d（P385）

由S形前积和斜交前积交替发育产生（或共生）。

特征水平的S形顶积层反射与具有顶超终止的斜交结构呈复杂的交替。

层序内有短的顶超段。

沉积条件解释顶积层代表的垂向加积作用与沉积过路作用相互交替的历史，它们处于一种高能沉积环境中。

4、叠瓦状前积反射结构

图6e；图8ab（P386）

是一种薄的前积地震模式。

通常具有平行的上、下界面，并且有缓倾的，相互平行的斜交内部反射面，它们终止以视顶超和视下超。

沉积条件浅水环境的前积作用环境。

5、乱岗状斜交反射结构

图6f；图8bc

由不规则的，不连续的，亚平行的反射段组成，表现为杂乱无章的乱岗状模式。

反射终止无规律，侧向上常常递变为较大的更明确的斜交前积，并且向上递变为平行反射。

沉积解释多指在前三角洲或三角洲之间，形成小的，指状交互的斜坡朵叶地层。

四、杂乱反射结构

图9图10ab（P387）

为不连续，不整一的反射，一种无次序排列的反射面。

两种成因：

1）构造变形，在构造变形恢复之后（平衡剖面），才能辨认原始的地层特征。

2）沉积作用变化不定或遭受显著的生物扰动，层理被破坏。

沉积条件解释：

是在一变化不定，相对高能环境下沉积的地层，或者原来连续的地层，遭受变形后破坏了连续性。

五、无反射

图9c

均质的，非层状的，高度扭曲的或倾角很陡的地质单元在地震资料上基本上无反射同向轴。

如厚层均质泥岩（块状泥岩）或砂岩，盐体，某些大型火成岩体。

第三节地震相外形的类型

一、席状、楔状和滩状

为大型的常见陆棚地震相单元。

席状多分布于盆地的中部，如半深—深海（湖）区（反映均一，低能的环境）。

楔状多分布在盆地边缘，滩状则分布在滨浅海部位。

二、透镜状

多出现在前积斜坡的地震相单元上，或出现在涤水浊积扇。

三、丘形

底平顶突。

环境：

深海浊积扇，三角洲朵叶，滑塌块体，碳酸盐岩隆和礁，火山锥等均能产生丘状外形。

四、充填型外形

指充填下伏地层的负向地质单元。

下伏的反射可以是侵蚀削截，也可以是沿充填单元底面的整一关系。

图15

1、上超充填（侵蚀河道，海底峡谷）

2、丘形上超充填

3、发散充填（盆地充填）

4、前积充填（斜坡前缘）

5、杂乱充填（滑塌构造）

6、复合充填（前积+丘形上超充填）

充填外形代表了成因不同的构造，如侵蚀河道，盆地充填，斜坡前缘充填）。

第四节地震相分析过程

所谓地震相分析，就是根据客观规定的地震参数，按一定程序对地震相单元进行识别和作图。

地震相参数（或称地震相标志）按其属性可分为四大类：

1）几何参数：

反射结构，外形。

2）物理参数：

反射连续性，振幅频率。

3）关系参数：

平面组合关系。

4）速度-岩性参数：

层速度，岩性指数，砂岩含量。

前三种是定性参数。

速度-岩性参数是定量相标志。

其分析步骤分五步。

第一步：

寻找前积反射结构

首先找那些特征明显，容易解释的地震相。

在地震剖面上，最容易识别、环境意义最明显的反射结构是前积结构。

大型前积结构一般与三角洲伴生，能指示盆地主要物源和主要水流方向。

在陆相盆地中，一些中小型前积结构，反映冲积扇，近岸水下扇和浊积扇。

前积结构常常构成盆地的地震相骨架。

第二步：

划分非前积结构

除前积反射结构外，地震剖面上还有大量的其它反射结构需要划分。

1）平行；

2）亚平行－乱岗状结构；

3）发散结构；

4）杂乱结构；

5）无反射结构。

第三步：

确定反射结构的空间形态

即使是相似的反射结构，往往因为外形不同，而反映了完全不同的沉积环境。

外形确定之后，地震相单元的地层解释方案就进一步定型了。

1）席状；2）楔状；3）丘状；4）充填；5）透镜状。

第四步：

反射结构与外形组合的合理性分析

同一相单元的组合，沿走向和倾向进行结构与外形组合分析的一般原则是：

能量水平必须匹配，即同一沉积体的反射结构与外形，必须是同一能量级。

代表高能环境的反射结构和外形不能与代表低能环境的反射结构和外形匹配。

反射结构一般能量水平是：

平行结构——低能

亚平行－乱岗状——低能到高能变化

发散结构——高能

杂乱结构——高能到极高能

无反射结构——低能到极高能

相单元外形的一般能量水平：

席状——从低能到高能变化

楔状——从低能到高能变化

丘状——高能

充填——从低能到高能变化

举例，①席状外形可与平行结构，前积结构组合，但不能与发散结构和杂乱结构组合。

②丘状外形可与乱岗状结构和杂乱结构组合，但决不能与发散或平行结构组合。

第五步：

连续性、振幅和频率分析

在结构、外形和组合关系分析之后，就要在相单元内进一步进行反射物理特征的分析。

这些物理特征虽然不如几何特征简单明了，但它们的变化直接与岩相变化有关。

1）连续性

与地层本身的连续性有关。

连续性越好，表明地层越是与相对低的能量级有关。

反之，连续性越差，反映地层横向变化越迅速，沉积能量越高。

连续性用高中低来描述。

2）振幅

直接与波阻抗差有关。

振幅大面积的稳定暗示上覆、下伏地层的良好连续性，反映低能级沉积；振幅变化迅速，常表示上覆和下伏地层岩性快速变化，是高能环境的反映。

振幅由强、中、弱变化四种类型组成。

3）频率（视频率）

影响因素比较复杂，但在排除埋深和处理参数的影响后，一般也与岩性组合有关。

含大量薄砂层的地层通常比泥岩层视频率高。

视频率横向上的快速变化，说明了岩性的快速变化，因而是高能环境的产物。

视频率用高、中、低来划分命名。

将上述各种参数综合后，就得到每个地震相单元的相标志集。

然后对每个相单元的相标志集进行概括，获得主要相标志，并按主要相标志命名。

最后，把全部相单元在平面上按原有顺序排列，就得到一张地震相图。

地震相分析就完成了。

第五节地震相分析的技巧

一、坚持从特殊到一般的原则

应当首先注意那些由特殊的反射结构和外形的地震相。

如各种前积体、丘体、充填体等，以此为突破口，将地震相分析扩展到全盆地。

这样做的理由有三（抓主要矛盾）

1）特殊地震相在地震剖面上容易识别：

2）特殊地震的沉积环境和岩相意义比较简单明了，而且常常为其中反射物理特殊的解释提供线索。

3）它常常构成盆地的地震相格架，指示物源位置和水流方向，从而指导周围地震相的解释。

二、选择合理的地震相标志作为相单元名称

相标志的指相能力有好有坏，必须抓住最能揭示盆地地震相特征的主要相标志，而把其它参数作为辅助相标志。

如在前积结构和丘状充填外形中，应将这些结构和外形作为主要相标志，详细分析其分布和内部细微变化，确定相单元的基本名称，然后才分析振幅，频率，连续性。

不能一味地按振幅，频率，连续性划相（命名）。

三、振幅、频率和连续性类型描述地定义视盆地而定

首先在全区选择最高的连续性反射和最低的连续性反射，选择振幅最强和最弱的；选择视频率最高和最低的反射，作为标准。

其它的反射参数与这种标准相对比，对比结果是大致的半定量的。

四、排除构造假象和地震陷阱

1、构造破坏造成地震标志失真。

如：

1）地层挤压弯曲成“丘形”

2）断层面造成假“前积”（断层与测线相交角度不一致）

3）沉积物柔性变形形成“杂乱结构”

4）断层削截构造产生“上超”

5）层间断层与叠瓦前积区分

排除方法：

1）识别主要相标志（如丘状的底面下超）；

2）分析构造成因，做大致的归位。

2、地震陷阱

由地震波传播本身的规律和资料显示方法形成假象，称为陷阱。

1）绕射波，回转波

2）多次波，侧面波

3）速度下拉（上提）

4）断层屏蔽

作业：

划分各类反射结构（确定类型，指明范围）

例一、廊固凹陷孔店组－沙四段层序地震相图

五、地震相模式

一、概念：

沉积

二、陆相断陷盆地相模式

1、盆地单元组成

2、早期：

冲积扇

3、中期：

近岸水下扇，楔形杂乱前积或为扇三角洲

4、晚期：

大型扇三角洲。