松南梨樹斷陷高精度地震層序及地震沉積相識別

宮雪 ，沈武顯，逄海明

(1. 西北大學 地質學系，大陸動力學國家重點實驗室，陜西 西安，710069；2. 西安石油大學 地球科學與工程學院，陜西 西安，710065；3. 中石化東北油氣分公司 勘探開發研究院，吉林 長春，130062)

中國石油化工股份有限公司(即中石化)在梨樹斷陷的開采和勘查礦權登記面積為1 838.6 km2，經過3次資源評價，認為梨樹斷陷總資源量為3.94×108t，盡管整體上勘探程度高，但發現程度較低，其中石油發現程度為23.5%，天然氣發現程度為70.5%，具有廣闊油氣勘探前景。然而，人們對該區目前仍有地質結構、沉積格局、圈閉類型及成藏控制因素等諸多方面地質問題認識不清，制約著梨樹地區的油氣勘探，因此，依據二維、三維地震資料綜合地質解釋，對梨樹斷陷地層進行整體認識，對油氣地質特征重新進行評價，以利于尋找有利沉積相帶，指導下一步勘探[1-5]。

1 地質及地層特征

松南梨樹斷陷總面積為2 346 km2，構造上屬于早白堊世以來發育的斷坳疊置復合型盆地，為受西邊界桑樹臺弧形大斷裂所控制的箕狀斷陷，地層由西向東逐層超覆沉積，向北部急劇收斂減薄，至楊大城子凸起從上到下逐層被剝蝕。作為松遼盆地的一部分，十屋斷陷形成與演化在整體上受松遼盆地主體構造作用及應力場的控制，現今形態可分為桑樹臺次洼帶、北部斜坡帶、中央構造帶、東部向斜帶、東南斜坡帶、雙龍次洼帶共6 個二級構造單元區帶(圖1)，是東南隆起區地層發育最齊全、沉積厚度最厚，埋藏深度最大(斷陷層最厚達到8 km)、有機質演化程度最高的斷陷之一[1-7]。

2 高精度地震層序劃分

劃分地震層序核心部分就是識別限定地震層序的界面，在地震剖面上，主要依據反射終止關系來確定不整合面的準確位置，并進一步追蹤與之相對應的整合界面，地震反射界面通常是具有密度和速度差異的層面和不整合面，依據這些界面可以進行層序地層單元的劃分。地震反射波終止方式主要有削截、頂超、上超和下超等4 種，意味著其附近存在著不整合界面，是各級層序界面在地震剖面上最直觀和可靠的識別標志。

圖1 梨樹斷陷構造單元劃分圖Fig.1 Division of structural unit in Lishu fault depression

2.1 地震層序界面特征

在前人區域地質認識以及鉆測井資料綜合表明，梨樹斷陷其斷陷地層自下而上可劃分為晚古生界頂部基巖、火石嶺組、沙河子組、營城組和登婁庫組，地層頂面對應的地震反射標志層分別為T5，T42，T41，T4和T3(圖2)[8-10]。

各反射層的波組特征表現為：T5相當于侏羅系底界，基底一般反射能量較強，下部為雜亂弱反射或呈層狀較弱反射；T42相當于火石嶺組頂面，反射波在區內為中、強振幅，連續性變化較大，上部反射波組為上超，下部反射波組為削截，基本是一套強反射的頂界；T41相當于沙河子組頂面，在全區特征比較明顯，界面之上反射波為大套的較強連續反射，之下為連續性較好的弱反射，上部波組的上超面，局部可見剝蝕；T4相當于營城組頂界，是整個松了遼盆地的區域不整合面，聲波時差由低變高，為一套強反射和弱反射的分界面，表現為中強振幅、連續性較好、其上為弱反射的地震反射特征，之上為上超和其下為削截；T3相當于登婁庫組頂界，為松遼盆地的標準層，在地震剖面上反射能量較強，表現為中強振幅、連續性較好的反射特征，與下伏登婁庫組為角度不整合接觸。另外，在營城組內部可識別出局部小型超覆面T40，其反射特征較弱，不易全區識別。

依據地震反射波終止方式的識別標志，在其地震剖面中，主要可以識別出4 種地震層序界面，見圖2。

(1) 基巖頂面(T5)。火石嶺組與晚古生界頂部基巖為全區不整合接觸(T5)，松遼盆地基巖頂面為海西—印支期構造運動面，在板塊內或板塊間都可進行對比，延續時間在幾百至幾十百萬年，為巨層序邊界。該不整合界面在地震剖面上顯示為一組多相位、強振幅、低頻率、較連續的地震反射特征，界面上下的地震反射特征差異明顯，劃分標志十分確切。

(2) 地層侵蝕不整合面(T42和T3)。火石嶺組與沙河子組接觸地層(T42)、登婁庫組與泉頭組相接地層(T3)在地震剖面上顯示出明顯的侵蝕削截的特征，界面之下地層呈現出角度不整合接觸，界面之上由于河道下切引起的地層起伏不平及其內部顯示超覆充填特征。

(3) 地層超覆不整合面(T42和T4)。火石嶺組與沙河子組接觸地層(T42)、營城組與登婁庫組接觸地層(T4)在盆地的邊緣其沉積厚度有所變化，地震剖面特征顯示出上超現象，可反映出此時期基準面的大幅度上升，水侵體系域的細粒沉積物上超在湖盆斜坡邊緣之上而形成的特征。

(4) 地層平行不整合面(T41和T40)。沙河子組與營城組的接觸面(T41)多為地層平行不整合面，在地震剖面上顯示為一組強振幅、中頻率、連續的反射特征，營城組內部營二段與營三段的沉積接觸面(T40)則表現為中振幅、中頻率、較連續的反射特征；雖然2 個界面并無十分明顯的地層角度接觸關系，而可依據鉆測井組合形態，識別出標定層序的界面，為平行不整合的沉積旋回轉換面。

2.2 地震層序特征分析

通過地震不整合特征的識別及其性質分析以及地震合成記錄在地震剖面上標定的觀察研究，再經松遼盆地梨樹斷陷全區的二維、三維地震精細解釋和地震層位的追蹤對比，可將斷陷層地震單元劃分為5 個地震層序(SQ1～SQ5)，建立梨樹斷陷的高精度地震層序地層格架，見圖3。

圖2 梨樹斷陷地震層序界面類型Fig.2 Tapes of seismic sequence boundary in Lishu fault depression

圖3 梨樹斷陷地震層序聯井剖面(位置見圖1)Fig.3 Well tie sections of seismic sequence in Lishu fault depression

(1) 層序SQ1。該層序相當火石嶺組。層序的底界反射總體較強，與基底變質巖地層區別十分明顯，易于識別。層序SQ1 整體表現為強振幅、較連續特征，局部可見到地層切割充填和超覆現象，全區地層厚度變化較大，大早部分地區已被剝蝕，部分期形成的小斷陷內沉積地層被保存下來。

(2) 層序SQ2。該層序相當于沙河子組地層。層序SQ2 整體表現為多相位、強振幅、較連續特征，在地震剖面上其層序界面為地層侵蝕削截而形成的明顯的角度不整合面，界面之上可以識別出起伏不平的河道切割及其內部超覆充填現象。在東西向地震剖面上，依舊為東部地層層序厚度較薄，西部地層層序厚度較大，且在東部地區地層存在極其明顯的上超及削蝕現象，為尋找層序界面提供依據；在南北向地震剖面上，地層層序整體厚度變化不大，地層厚度比其他層序而言較薄，表明此時期地層抬升幅度較大，遭受風化剝蝕嚴重，大部分地層被削蝕殆盡。

(3) 層序SQ3 和SQ4。該層序相當于營城組地層。層序底界大致相當于沙河子組頂界，整體表現為中—強振幅、連續的強反射，部分地區可見到的不連續的波狀反射，為低位體系域的發育特征。在南北向地震剖面上，該層序的南部和北部地區其地層厚度急劇減小，在兩側的地層超覆和削截現象明顯，為局部層序界面的識別提供了顯著的標志。從東西向地震剖面可以看出，西部地層比東部地層厚度較厚，與下部地層相比，層序厚度明顯增大，表明層序SQ2 沉積后，地層開始快速構造沉降，地層基準面迅速上升，西側的裂陷幅度較大，沉積中心主要分布于中西部地區。

(4) 層序SQ5。大致相當于登婁庫組地層。在地震剖面上，整體表現為中振幅、連續的反射特征。在東西向地震剖面上，可以識別出西部地層厚度仍然比東部地的大，但與營城組下部地層相比，層序厚度有所減少，顯示層序SQ5 發育時期，古地貌趨于平緩，營城組沉積后期地層由快速裂陷沉降轉變為裂陷萎縮期，地層基準面也開始下降，東部為古地貌高部位，中西部地區仍舊為湖盆沉積中心。從南北向地震剖面來看，其南北兩側地區地層厚度較小，地震上顯示的全區的削蝕和超覆現象十分明顯，為區域性的地層角度不整合面，表明該層序發育后期，構造沉降逐漸消停，地層基準面下降幅度較大，河流三角洲沖蝕面積廣泛，同時也顯示出十屋斷陷的裂陷階段已基本完成。

3 高分辨率地震相識別

地震相分析是地震地層學其中研究的重要部分，它是由特定地震反射參數所限定的三維空間地震反射單元，也為特定沉積相或地質體的地震響應，因此，可以利用地震幾何學和物理學參數來確定地震相類型，再結合區域背景及鉆測井資料，對目的層系的沉積環境和沉積體系進行綜合解釋。本文作者主要以外部幾何形態、內部反射結構、振幅、連續性、頻率、波形和層速度等參數來區分不同的地震相類型和作為命名地震相的依據。

3.1 地震相類型及其劃分

通過對研究區地震剖面進行測網式逐一分析，并按層序為基本作圖單元對其特征實施分類總結，將研究區地震相主體類型共劃分為9 種，見圖4。雖然各層序地震相都存在著復雜的變化，但仍能找到一些相似特征和組合規律。

(1) 弱振幅、中連續、亞平行反射地震相。該類地震相的特點是反射振幅較弱，連續性較穩定，反映為水域面積大幅度擴張，此時物源體系供給較為充足，在湖盆中央或西部深凹處發育大套湖泊相細粒沉積。主要發育在研究區SQ3 和SQ4 層序內，可與濱淺湖相相對應。

(2) 中振幅、好連續、平行反射地震相。在研究區主要表現為地震反射層彼此平行或微微起伏的亞平行形態特征，振幅較強，連續性亦好，平面上廣泛分布于西部地區；在縱向上，主要發育于SQ3 和SQ4這2 個層序中，是沉積水體較深環境下湖泊相尤其是半深湖相等成層的細粒沉積，亦可為盆地演化后期準平原化沉積背景下河流相的地震響應特征。

圖4 梨樹斷陷主要地震相類型Fig.4 Tapes of seismic facies in Lishu fault depression

(3) 中振幅、中連續、亂崗狀反射地震相。該類地震相總體反射特征為中等振幅，連續性在不同區域地貌背景下變化較大，靠近盆地邊緣部位振幅較強、連續一般，而在斷陷內部，連續性相對較差，往往對應于辮狀河或扇三角洲前緣與濱淺湖相沉交互沉積。由于當時粗粒碎屑沉積物較為發育，沉積速率快，在盆地邊緣地層形成大套沉積，因而，反射連續性好；當進入扇三角洲前緣相區后，與濱淺湖交互沉積，地層連續性及相應的地震反射連續性變差。

(4) 中振幅、好連續、上超充填反射地震相。該類地震相在研究區的反射特征是振幅和連續性為中等，局部連續性較好，地震特征總體反映較為穩定且分布范圍大。在層序中廣泛發育，主要分布在斷陷的斜坡區，代表水域面積逐漸擴大，地層超覆于盆地邊界，沉積環境相對平靜的低能條件下形成的，多與三角洲前緣和濱淺湖相對應。

(5) 強振幅、差連續、雜亂反射地震相。該類地震相的特點是振幅較強、反射不規則、連續性較差，發育于斷陷早期沉積地層，主要分布于靠近湖盆邊緣或重要大斷層等部位，代表著不穩定高能量的快速近源粗碎屑沖積環境或扇三角洲平原沉積，在研究區火石嶺組火山巖也可能為此反射特征。

要注意的是：識別特殊地震反射結構，因為各類特殊地震幾何結構特征在地層學與沉積學解釋分析上往往更具有明確的地質成因和地質解釋。

(6) 疊瓦狀前積反射地震相。研究區中以中等角度、迭瓦狀前積為主，頂部部分可見頂超終止反射特征，前積層具有中等振幅，連續性一般，側向可延續一定距離，主要分布在研究區SQ2，SQ3 和SQ4 這3個層序的中上部，是斜坡沉積背景下三角洲向前伸展的地震響應特征。

(7) 楔狀體反射地震相。主要分布在十屋斷陷西部桑樹臺控盆斷裂之下，以較高角度的前積形式存在，縱向上主要發育于SQ2，SQ3 和SQ4 這3 個層序。楔狀—前積結構是在斷陷期控盆斷裂構造運動強烈的背景下，西部物源沉積作用形成的近岸水下扇而形成的地震反射特征。

(8) 侵蝕河道反射地震相。湖盆斷陷期三角洲相沉積普遍發育，侵蝕河道反射特征也異常明顯，主要發育于侵蝕作用強烈的SQ1 和SQ2 層序湖盆邊緣地區。

(9) 丘形反射地震相。反射層向兩側不同方向前積，形成雙向下超結構，由于中間厚、兩翼薄，從而構成丘狀外形。該類地震結構往往代表著三角洲的橫切剖面，與沉積物源方向垂直。主要發育于湖盆邊緣地層較薄的SQ1 和SQ2 層序。

類型(6)～(9)屬于十屋斷陷特殊地震反射結構。

3.2 地震相平面展布特征

由地震層序劃分和地震相類型識別為基礎，結合能有效反映研究區巖性特征的三維地震屬性(均方根振幅和平均能量)分析(圖5)，劃分梨樹斷陷深層的地震相，結合測井相標定轉換成沉積相，以較高的精度和合理性分析研究區地震沉積相分布規律，見圖6。

3.2.1 層序SQ1 地震沉積相展布特征

火石嶺組在地震相展布格局上具有分區性，主要可識別出6 種地震相，中振幅、中—差連續、亂崗狀反射相主要發育在于盆地的周圍邊界地區，對應于扇三角洲相沉積區；在斷陷斜坡之上出現上超充填，代表著湖泊相沉積；此時期地震相與后期有大不相同之處在于強振幅、差連續、雜亂反射區主要發育于斷陷的各個區域，為火山巖和火山碎屑巖沉積反射特征，是初始裂陷期的地層特征。

圖5 梨樹斷陷層序SQ2 地震屬性圖Fig.5 Seismic attribute of sequence SQ2 in Lishu fault depression

圖6 梨樹斷陷地震沉積相平面分布圖Fig.6 Planimetric maps of seismic sedimentary facies in Lishu fault depression

3.2.2 層序SQ2 地震沉積相展布特征

盆地的周圍邊界地區尤其是北部斜坡區和東南斜坡帶發育強振幅、差連續、雜亂反射相，是扇三角洲平原相反射特征；隨著物源不斷向盆地方向推進，地層連續性由差變為中等，扇三角洲前緣相以中振幅、中—差連續、亂崗狀反射為主要特征；弱振幅、中連續、亞平行反射所代表的半深湖相沉積范圍增加迅猛，代表濱淺湖相的中振幅、好連續、上超充填反射也占據盆地大部分范圍，此時也是盆地二級層序的最大湖侵時期；在西部桑樹臺斷裂下發育裙帶分布的楔狀反射地震相，為近岸水下扇沉積體系。

3.2.3 層序SQ3 和SQ4 地震沉積相展布特征

東南斜坡帶和北部斜坡區的強振幅、差連續、雜亂及亂崗反射的三角洲相發育范圍更加廣泛，面積也有所增加，表明物源沉積體系的此消彼長。通過測井相分析，營城組時期三角洲沉積體系主要發育辮狀河三角洲相。而半深湖相的中振幅、好連續、平行反射和濱淺湖相的中振幅、好連續、上超充填反射范圍較層序SQ2 有所遞減，表明基準面不斷下降，陸上可容納空間減少，物源向湖盆內供給強勁；西部控盆斷坡仍發育楔狀反射的近岸水下扇相沉積。

3.2.4 層序SQ5 地震沉積相展布特征

層序SQ5 地震相整體特征與層序SQ4 有所相似，而此時期東南斜坡帶和西南斷裂帶的強振幅、差連續、雜亂反射的辮狀河三角洲平原相范圍開始增加，北部斜坡區辮狀河三角洲沉積基本不變，說明東南部物源體系又開始增長；此時期弱振幅、中連續、亞平行反射開始減少，表明半深湖相范圍縮減，基準面進一步下降，水體變淺，楔狀反射的近岸水下扇相沉積仍有少部分發育。

縱觀各層序體系地震沉積相平面分布特征，發現其既具有明顯繼承性，又存在很強階段性的特點。繼承性表現在北部物源、東南部物源體系在各個不同時期都是相對穩定且持續發育，只是其空間分布展布范圍此消彼長，進而也呈現出基準面的先快速上升后緩慢下降的地層沉積旋回過程。

4 結論

(1) 依據地震反射波終止關系，在研究區地震剖面識別出基巖頂面、地層侵蝕不整合面、地層超覆不整合面、地層平行不整合面這4 種地震層序界面，可將斷陷層地震單元劃分為5 個地震層序(SQ1～SQ5)，建立梨樹斷陷高精度地震層序地層格架。

(2) 主要以外部幾何形態、內部反射結構、振幅、連續性、頻率、波形和層速度等參數為依據，將研究區地震相主體類型劃分為9 種，分別為弱振幅、中連續、亞平行反射；中振幅、好連續、平行反射；中振幅、中-差連續、亂崗狀反射；中振幅、好連續、上超充填反射；強振幅、差連續、雜亂反射；頂超—前積反射；楔狀體反射；侵蝕河道反射和丘形反射地震相。結合三維地震屬性(均方根振幅和平均能量)分析，以較高的精度和合理性分析區域地震相分布規律。

(3) 縱觀各層序體系地震沉積相平面分布特征，發現其既具有明顯繼承性，又存在很強階段性的特點。繼承性表現在北部物源、東南部物源在各個不同時期都相對穩定且持續發育，只是其空間分布時大時小。

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