地震沉积学的概念研究.docx

地震沉积学的概念、方法和技术董春梅 张宪国 林承焰 (中国石油大学地球资源与信息学院 山东东营 257061)摘 要 简单地讲,地震沉积学是应用地震信息研究沉积岩及其形成过程的学科,它是继地震地层学、层序地层学之后的又一门新的边缘交叉学科。其研究内容、方法和技术与地震地层学、层序地层学和沉积学等其他学科都有所不同,地震沉积学最大的理论突破在于对地震同相轴穿时性的重新认识。但它是沉积学的发展而不是替代,地震沉积学研究要以地质研究为基础,在沉积学规律的指导下进行。90°相位转换、地层切片和分频解释是地震沉积学中的三项关键技术。相位转换使地震相位具有了地层意义,可以用于高频层序地层的地震解释;地层切片是沿两个等时界面间等比例内插出的一系列层面进行切片来研究沉积体系和沉积相平面展布的技术;基于不同频率地震资料反映地质信息的不同,采用分频解释的方法,使得地震解释结果的地质意义更加明确。2005年2月,地震沉积学国际会议在美国休斯 敦召开,继地震地层学、层序地层学之后,地震沉积学作为一门新的学科越来越受到人们的关注。国外上世纪80年代开始出现地震沉积学这个名词,但由于地震分辨率和研究手段的限制,没有形成一套系统的理论体系和完整的学科,国内近几年虽然广泛开展利用地震资料进行沉积相、地层岩性识别的研究,但还没有出现有关地震沉积学的系统研究。本文对这门新学科的有关概念、主要方法和关键技术进行阐述。 1 有关地震沉积学的概念 在墨西哥湾北部中新世地层Tiger浅滩地区高频层序研究中,曾洪流等人研究发现,四级层序的地震响应是一系列沉积界面的组合,包括层序顶底及在地 震剖面上难以识别的内部界面[1] ,常用的地震剖面简单追踪的方法已经不能划分这样的四级层序边界和体系域了。针对这种情况,曾洪流等人提出了基于地震沉积学的高频层序解释方法:首先在平面上分析低级层序(二、三级层序)地层格架中高分辨率沉积要素;然后在垂向上和三维视图中研究高频层序地层 背景[1]。1998年曾洪流,Henry,Riola等首次使用了“地 震沉积学”一词[2] ,认为地震沉积学是利用地震资料来研究沉积岩及其形成过程的一门学科[3] 。地震岩石学和地震地貌学组成了地震沉积学的核心内容[1]。将地球物理技术与沉积学研究相结合,二者联合反馈进行沉积相分析是近几年地震沉积学应用领域中推广最快的一项技术,但这只是地震沉积学应用的一个方面。地震沉积学与地震地层学、层序地层学、沉积学等学科相关,但是在概念、研究内容、方法技术等方面都有所不同。从研究内容上看,沉积学的研究范围从微观的岩石孔隙结构、成岩作用等到宏观的沉积相和沉积体系展布,地震地层学主要通过地震同相轴的接触关系研究层序地层格架,而地震沉积学主要是在地质规律(尤其是沉积环境及不同沉积环境下沉积相模式)的指导下利用地震信息和现代地球物理技术进行地层岩石宏观研究、沉积史、沉积结构、沉积体系和沉积相平面展布的研究(图1)。从研究方法技术上看,沉积学研究离不开对岩石 的直接观察和实验分析[4] ,在沉积岩的研究中通过镜下观察及各种实验手段对岩石进行微观层次上的研究是沉积岩研究的一个很重要的内容,对沉积环境的分析首先对野外露头或者岩心进行细致全面的观察描述,包括对岩性、沉积构造、古生物标志、地球化学标志等方面的全面描述。然后综合各种相标志,运用沉积学原理,对古沉积环境作出正确的解释[5]。地震地层学主要是在井点信息的约束下研究地震剖面上的反射结构样式,从中获取层序地层信息,它的研究手段和研究内容相对比较单一。地震沉积学在井资料、基础地质研究成果及地质规律指导下更多的运用地震资料和地震的研究方法,目前采用的关键技术主要包括90o相位转换技术、地层切片技术和分频 解释技术等。2 地震沉积学对地震地层学理论基础的挑战地震地层学是基于下面一个假设:沉积层序的地震反射是沿有明显声阻抗差的地层界面产生的,因为地层界面反映等时沉积界面,所以地震反射具有等时意义。Vail等指出“在自然界中,不存在形成的地震反射平行于岩性地层单元顶面的物理界面”[6] 。这一假设是地震地层学进行地震解释的基础。曾洪流和CharlesKerans在Permain盆地King2domAbo储层研究中发现,在前积的碳酸盐岩台地边缘和斜坡沉积中,主反射同相轴并不沿倾斜的地质时间界面。通过对三角洲前积体中常见的平行倾斜界面模型进行正演的结果 [6] (图2)可以看到:用60Hz的雷克子波可以清晰的反映出等时沉积界面的形态(图2a);子波频率40Hz时,等时沉积界面的地震反射同相轴开始出现合并(图2b);当频率降低到30Hz时,地震同相轴形态已经不再反映等时沉积界面形态,而是与三角洲前积中的岩性界面形态一致(图2c),可见地震资料的频率成分控制了地震反射同相轴的倾角和内部反射结构[6]。低