地震相分析

地震相分析是指用地震相參數(如反射結構、連續性、外部幾何形態、振幅、頻率、層速度等)所代表的地質意義來解釋地層沉積相的地震解釋技術。

基本介紹

• 中文名：石油與天然氣地質學
• 外文名：seismic facies analysis
• 學科：沉積學
• 釋義：利用地震參數解釋沉積相
• 原則：外部為狀，內部為形(型)
• 特點：多解性

定義

地震相一詞來源於沉積相，可以理解為沉積相在地震剖面上表現的總和。Sheriff將地震相定義為由沉積環境(如海相或陸相)所形成的地震特徵(1982)。地震相分析則是“根據地震資料解釋其環境背景和岩相”(Vail, 1977)。

地震相分析的方法就是識別每個層序內獨特的地震反射波組特徵及其形態組合，並將其賦予一定的地質含義，進而進行沉積相的解釋，這一過程稱為地震相分析。因此，對有利層序內地震相的研究，可以確定砂岩儲集體的沉積相及橫向的分布範圍，從而為砂岩儲層的綜合預測奠定基礎。

地震相分析的特點與思路

地震相劃分是在地震地層單元內部，根據地震相標誌劃分出不同的地震相單元，即根據地震相特徵進行沉積相的解釋推斷。

不同的地震相標誌在平面分布範圍上以及所對應的沉積相單元級別上均有很大差別，因此在劃分地震相時不應把它們等同看待，而應根據它們之間的層次關係採用三級劃分的方法。首先根據地震相單元外形劃分一級地震相單元，進而根據地震反射構造劃分二級地震相單元，最後根據地震反射結構劃分三級地震相單元。對所劃分出的地震相單元可根據地震相單元外形+地震反射構造+地震反射結構（視振幅、視頻率、連續性）的順序來命名。

地震相分析就是根據地震相進行沉積相的解釋推斷。要實現這目標，就必須搞清地震相的特點，進而建立一個正確的研究方法。

一）地震相分析的特點

地震相是沉積體外形、岩層疊置型式以及岩性差異在空間上組合的綜合反映，它們分別與地震相單元的外形、地震反射構造和地震反射結構相對應。

多解性是地質研究中的一個普遍問題，而在地震相分析中表現得尤為明顯。一方面，截然不同的沉積相單元可能產生相同的地震相特徵，例如沖積扇與盆緣濁積扇的地震相特徵十分相似，都是錐狀外形，前積構造或波狀構造、雜亂結構；再如濁積砂發育的深海盆地相與內陸淤積湖泊含煤沼澤相都表現為席狀外形、平行構造、三高結構。這是由於地震相只是沉積體外形、岩層疊加型式和岩性差異組合的物理回響，不同沉積相單元在以上三個方面有可能恰好相似。這時只有根據岩相、生物相和測井相特徵才能將它們區分開，而地震相卻不能反映出這些特徵。另一方面，完全相同的沉積相單元可能產生出不同的地震相特徵。其根本原因在於地震相特徵不僅與沉積相背景有關，還要受到地震資料採集、處理效果的影響。為此必須保持地震資料的一致性。

二）地震相分析的思路

由以上分析可知，地震相分析應從沉積體（骨架相）識別著手，以建立盆地的沉積模式為目的，以鑽井做為控制點，與岩性地震技術相結合，由此搞清盆地的沉積體系和沉積體系域的空間展布規律。

沉積體的識別是地震相分析的核心和精髓，首先從沉積學上看，沉積體是水流體系和物源供給的最直接的體現，它們構成了沉積體系域中最重要的組成部分——骨架相。據骨架相的性質和展布規律可分析充填於其間的其它沉積相單元。盆地沉積模式是對沉積盆地的構造背景、氣候背景、沉積體系的展布以及它們的時空發育演化規律的全面深入概括和總結。以鑽井做為控制點的作用在於確定該處這種地震相應當屬於什麼沉積相。至於其它地區相同地震相應當作何解釋，應當根據該區與骨架相的相互關係，以及與控制井點的相互關係，根據盆地沉積模式加以推斷。最後，與岩性地震技術相結合的意義在於可以由此對研究層段的岩性分布特點加以把握，進而可幫助發現和識別各種沉積體，並幫助確定地震相單元的沉積相意義。

識別標誌

區別這些地震波組形態的卞要依據是地震反射參數或要素，從沉積學的角度而言，則將其稱為地震相識別標誌。地震相識別標誌是地震相分析的基礎，它必須在一定的地震地層單元內部進行。最重要的地震地層單元是層序或年代地層單元。依據層序地層學的觀點，在三級層序內可進一步劃分體系域，而不同準層序組之間存在著沉積體系域的顯著差別。因此，通常應以準層序組作為地震相分析的最基本地震地層單元。

地震相標誌是“準層序組內部那些對地震剖面的面貌有重要影響，並且具有重要沉積相意義的地震反射特徵”。識別地震相的標誌很多，概括而言主要有:

①地震反射基本屬性與結構;

②內部反射構造;

③外部幾何形態;

④邊界關係(包括反射終止型和橫向變化型);

⑤層速度等。

最常用的是前三種標誌，它們也是從三個不同的層次上進行研究的核心。

描述原則

需要說明的是地震內部反射構造是指地震地層單元內部多個同相軸的形態組合，而外部幾何形態則是地震地層單元的外觀形體特徵，是反映上、下兩個同相軸所構成的兒何形態。前者屬於地震相的內部屬性，而後者則為地震相的外觀形體，因此在描述的語言上應有明顯的區別。然而，在地震相的描述中形態的用法在中文極為混亂，在此建議應遵循中文的習慣以“外部為狀，內部為形(型)”來描述。地震相單元外形，則套用“狀”，而內部排列與組合形式，則套用“形”。

地震相標誌的基本類型

地震相標誌是地震相分析的基礎，它必須在一定的地震地層單元內部進行。最重要的地震地層單元是層序或年代地層單元。依據層序地層學的觀點，在三級層序內可進一步劃分體系域，而不同準層序組之間存在著沉積體系域的顯著差別，因此，應以準層序組作為地震相分析的最基本地震地層單元。

地震相標誌是“準層序組內部那些對地震剖面的面貌有重要影響，並且具有重要沉積相意義的地震反射特徵”。它有三種基本類型，即地震反射結構、地震反射構造和地震相單元外形。三個地震相標誌均可從三個層次上進行定性描述。

1、地震反射結構是指地震剖面各組成部分（即同相軸）的物理地震學特徵，包括其振幅、視頻率、連續性三個基本要素；

2、地震反射構造是指地震剖面中的各個組成部分（即同相軸）在空間上的排列與組合方式，是岩層疊加型式形式的直接體現，反映沉積作用的性質和沉積補償狀況等。地震反射構造討論的是同相軸間的幾何形態與相互關係，屬於形態或幾何地震學範疇。而地震反射結構討論的則是同相軸的物理屬性，屬於屬性或物理地震學內容。

3、地震相單元外形是指在三度空間上具有相同反射結構或反射構造的地震相單元的外部輪廓或形體特徵。大多數地震相單元外形都是沉積體外形直接的、良好的反映，例如扇狀外形是扇體的反映，丘狀外形是礁體的反映等等。顯然它對沉積相解釋有重要意義。

相標誌的主要特徵

一）地震反射結構

在三種地震相標誌中，以地震反射結構的類型為最多、最基本。常見的典型地震反射結構有以下四種：

1、雜亂反射結構（高振幅低連續性結構）

雜亂反射結構的基本特徵就是振幅很強，但又不連續，波形顯得雜亂無章，無規律可尋；

2、無反射結構（極低振幅結構）

其基本特徵就是振幅極低，幾乎看不出同相軸的存在。

3、三高反射結構（高幅、高頻、高連續性結構）

振幅高意味著界面上、下岩性差異大；頻率高意味著層厚較小且頻繁交替；連續性高則意味著岩性和岩層厚度橫向上很穩定。是濁積砂發育的深水相或薄煤層穩定發育的濱湖沼澤相的典型特徵。

4、向上增強的反射結構

其基本特徵是振幅在下部較弱，而向上顯著增強。

二）地震反射構造

常見的地震反射構造有八種類型，一般都具有明顯的沉積相意義，因此在地震相分析中占有十分重要的地位。

1、平行（亞平行）

以同相軸彼此平行或微有起伏為特徵。它是沉積速率在橫向上大體相等的均勻垂向加積作用的產物，在陸棚、深海盆地、深湖或淺湖、沼澤等許多相帶中都可發育。此反射構造中的連續性一般較好，振幅和頻率則可以視情況的不同而有所差異。

2、波狀

其特徵是各同相軸之間在總體趨勢上相互平行，但在細微結構上有一定程度的波狀起伏。它是不均勻垂向加積作用的產物，也就是說從準層序或成因層序這一地層單元的級別上來看，總體上表現為垂向加積作用，從而同相軸之間在總體上相互平行；但從更細的級別上看沉積速率在橫向上並不相同，甚至還存在次級的側向加積作用。通常在沖積平原、濱淺海（湖）以及總的沉積速率相對比較緩慢的扇體等相帶中容易產生這種構造。

3、發散狀

其特徵為同相軸之間的間距朝著一邊逐漸減小，其中一些同相軸逐漸消失，從而使同相軸的個數也朝一邊減少，與之對應的地層單元厚度相應減薄，形似楔狀。這種地層厚度減薄並不是由於在地層單元頂、底界發生削蝕或上超所造成的，而是由於各同相軸的間距向一邊減小所致。它是在差異沉降的背景下，由於沉積速率在橫向上遞減，將導致岩層厚度向一方變薄。

4、前積

若以準層序組的頂、底界為參照平面，則其間的同相軸相對傾斜並朝一方側向加積。標準的前積構造具有頂積層、前積層和底積層。根據其內部反射結構差異、前積層的形態特點以及頂積層、底積層的發育程度，可進一步將前積構造細分為S形、頂超型、底超型、斜交型和疊瓦型。雖然它們之間有著種種差別，但都具有前積層，都是沉積物順流加積的產物，反映了古水流方向。前積構造是三角洲、扇三角洲、各種扇體以及大陸坡的典型標誌。

5、丘狀

以“底平頂凹”的外形為特徵，底部的同相軸連續平緩，頂部的同相軸上凸，形成沙丘狀。通常解釋為高能沉積作用的產物，代表沉積物搬運過程中的快速卸載。大型的二維丘狀反射構造內部常有雙向下超反射，通常為三角洲橫向剖面的特徵；當其規模較小時，結合構造部位常可解釋為近岸水下扇、沖積扇等；湖盆內部的中小型三維丘狀體，特別是在其頂面有披蓋反射時，是濁積扇的極好反映。另外，當丘狀反射的角度較大時，則通常是由於生物礁或各種刺穿構造作用造成，一般發育於水體較深的環境中。

6、下凹狀

以“頂平底凹”外形為特徵，地層局部突然增厚，向下侵蝕充填於下伏地層之中，與丘狀反射

構造形成鏡向對稱關係。通常在盆地凹陷軸的橫切面上容易形成這種反射構造，它是局部性的水下侵蝕河道的典型標誌，通常指示海底峽谷或濁流水道沖刷，形成於海平面相對下降時期。其內部可有六種充填模式（圖3—28）。

7、透鏡狀

以“雙向外凸”外形為其基本特徵，是前兩種反射構造的疊加，上部為丘形、下部為谷形，總體上為中間厚、兩邊薄的透鏡狀。這種反射構造所代表的沉積體可以產生於多種沉積環境中，一是中間沉降速率和沉積速率大，兩邊小所造成，即原生成因；二是中間砂岩發育、

兩邊泥岩發育，成岩過程中由於差異壓實作用而形成，即次生成因。這兩種原因通常共生。這種構造具有重要的指相意義，大型的透鏡狀反射往往是三角洲前積作用或繼承性主河道的表現，而小型透鏡狀反射所代表的沉積體幾乎可以在每一種沉積環境中都可出現。

8、眼球狀

其規模較小，一般發育在準層序組內部。特徵是同相軸上凸下凹，形如眼球，寬度一般在幾百米至幾公里範圍之內。一些規模不大的河道砂體、沿岸砂壩和各類扇體朵葉的疊置等容易形成這種反射構造。

綜上所述，各種反射構造特徵明顯，易於識別，與沉積相大多有密切的對應關係。因此在地震相分析結合其構造背景和區域沉積特徵，可進行沉積體的識別和判斷。

三）地震相單元外形

常見的地震相單元外形有八種類型，它也屬於幾何地震學的範疇。

1、席狀

這是分布最為廣泛的一種外形。地震相單元的厚度相對穩定，上、下界面與其間的同相軸平行或

亞平行，其橫向範圍比地層厚度大得多，剖面上一般與平行（亞平行）構造或波狀構造相對應。它是以垂向加積為主所形成的產物。平行席狀外形一般代表深海（湖）、半深海（湖）等穩定沉積環境，亞平行席狀外形一般代表濱淺海（湖）、沖積平原、三角洲平原等不穩定環境。

2、披覆狀

其特徵與席狀外形相似，但彎曲地蓋在下伏的不整合地形之上。其形態與不整合地形的形態完全

一致，且其間無上超關係存在。它是在深水環境中由懸浮沉積物均勻地垂向加積所致，否則將出現上超關係。因此這是深水、尤其是遠洋沉積的顯著標誌。

3、楔狀

其特徵是地震相單元沿傾向上厚度增大，具發散反射構造，反映沉積時基底的差異沉降作用或沉積速率的橫向變化。走向上厚度變化不大，具平行（亞平行）構造或波狀構造。其地質意義與發散反射構造相同，代表沉積體常發育於盆地或凹陷邊緣斜坡地帶。

4、錐狀

其特徵是地震相單元沿傾向上厚度減小，具前積構造，或以雜亂結構、無反射結構為特徵的波狀構造。在走向方向上中間厚、兩邊薄，具雙向前積構造或丘形反射構造，平面上呈扇狀。它是扇體、三角洲等沉積體的典型標誌。

5、扇狀

其特徵是地震相單元在平面上呈扇狀，但地層厚度在各個方向上都變化不大。與相鄰的地震相單元厚度相同，區別僅在於它以具雜亂反射結構或無反射結構的波狀反射構造為特徵。這表明橫向上沉積速率相近，但沉積作用有顯著的差別，一般在泥質沉積很豐富的斷陷湖盆中，由陣發性陡崖濁積扇所構成的沉積體容易形成這種外形。

6、丘狀外形

其特徵是地震相單元在正交的剖面上均表現為塊狀凸起，平面上為圓形或橢圓形。它是生物礁或各種刺穿構造的典型標誌。

7、條帶狀外形

其特徵是地震相單元在橫剖面上為侵蝕充填構造或眼球形構造，平面上則為條帶狀，它是水下侵蝕河道或砂壩等沉積的典型標誌。

8、透鏡狀外形

其特徵是地震相單元在橫剖面上為眼球形構造，平面上則為朵狀。它是疊置扇、河道砂體和濱淺湖灘、壩的典型標誌。

地震相單元外形在成因意義上與地震反射構造和結構有著密切的關係，但又有其特殊意義。三種相標誌相互配合進行沉積相解釋，可以大大排除多解性問題，得到較滿意的結果。