珠江口盆地東部東沙隆起中新世碳酸鹽巖與生物礁地震響應(yīng)特征及其識別

汪瑞良，周小康，曾 驛 （中海石油 （中國）有限公司深圳分公司，廣東 廣州510240）

傅 恒 （成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川 成都610059）

袁立忠，劉 軍 （中海石油 （中國）有限公司深圳分公司，廣東 廣州510240）

珠江口盆地東部東沙隆起中新世碳酸鹽巖與生物礁地震響應(yīng)特征及其識別

汪瑞良，周小康，曾 驛 （中海石油 （中國）有限公司深圳分公司，廣東 廣州510240）

傅 恒 （成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川 成都610059）

袁立忠，劉 軍 （中海石油 （中國）有限公司深圳分公司，廣東 廣州510240）

利用地震數(shù)據(jù)，對珠江口盆地東部東沙隆起中新世發(fā)育的碳酸鹽巖臺地的頂面、底面、側(cè)面以及內(nèi)部地震響應(yīng)特征進(jìn)行了分析，總結(jié)了臺地與生物礁的地震識別方法。對該區(qū)碳酸鹽巖具有多期疊合的地震特征進(jìn)行了分析，認(rèn)為陸豐、惠州、流花3個(gè)地區(qū)的碳酸鹽巖巖臺地依次代表了早中新世早、中、晚3個(gè)主要碳酸鹽巖發(fā)育期的特征。結(jié)合鉆井資料，普查了碳酸鹽巖及生物礁的分布范圍，對東沙隆起的碳酸鹽巖厚度進(jìn)行了預(yù)測。

地震響應(yīng)特征；識別；珠江口盆地；碳酸鹽巖；生物礁

珠江口盆地是我國油氣資源最豐富的盆地之一。珠江口盆地發(fā)育面積4.2×104km2的碳酸鹽巖臺地［1］，主要分布在東沙隆起和神狐暗沙隆起［2～4］，是重要的勘探領(lǐng)域之一。

該區(qū)漸新世－中中新世為碳酸鹽巖臺地發(fā)育期。該時(shí)期東沙隆起產(chǎn)生區(qū)域性整體持續(xù)沉降，海水自西向東侵入。早期海侵限于東沙隆起西段，東段為剝蝕物源區(qū)，碳酸鹽巖臺地奠基在砂質(zhì)濱岸海灘之上。晚期整個(gè)隆起帶被海水淹沒，形成生物礁、灘發(fā)育的碳酸鹽巖臺地。晚中新世至今為碳酸鹽巖臺地淹沒及陸棚沉積期。由于東沙隆起整體沉降速度快，碳酸鹽巖臺地生長速度慢，相對海平面上升淹沒了碳酸鹽巖臺地，來自珠江三角洲的細(xì)粒碎屑物 （泥質(zhì)）大量注入到隆起帶上，碳酸鹽巖臺地被掩埋在陸源碎屑沉積之下，僅局部高點(diǎn) （如東沙島）殘存碳酸鹽巖沉積。

筆者利用地震數(shù)據(jù)，對珠江口盆地東部東沙隆起的主要地區(qū) （陸豐、惠州、流花、東沙地區(qū)）中新世發(fā)育的碳酸鹽巖臺地的頂面、底面、側(cè)面以及內(nèi)部地震響應(yīng)特征進(jìn)行了分析，總結(jié)了臺地與生物礁的地震識別方法。

1 碳酸鹽巖的地震識別

碳酸鹽巖的地震識別主要是指針對碳酸鹽巖外部幾何形態(tài)、內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)、接觸過渡關(guān)系等，找出碳酸鹽巖在縱向地震剖面上的識別特征。

1.1 碳酸鹽巖的地震響應(yīng)特征

1）碳酸鹽巖頂界反射特征 由于碳酸鹽巖的密度和速度均比上覆泥巖和粉砂巖大，阻抗差明顯，碳酸鹽巖頂界面呈現(xiàn)出明顯的強(qiáng)反射 （正相位，波峰顯示），連續(xù)性好，可實(shí)現(xiàn)大范圍的連續(xù)追蹤。在惠州地區(qū)碳酸鹽巖頂界面反射同相軸主體平整、光滑度好，反映了穩(wěn)定的碳酸鹽巖生長環(huán)境（圖1（a））。在東沙南部尤其是流花臺地西南側(cè)，其振幅強(qiáng)度和連續(xù)性降低，同相軸連續(xù)性、光滑度差，有的可見因較大規(guī)模溶蝕坍塌而造成的陷落——下凹現(xiàn)象，反映了侵蝕嚴(yán)重和不穩(wěn)定的碳酸鹽巖生長環(huán)境，也反映了受后期構(gòu)造運(yùn)動以及成巖作用的強(qiáng)烈改造。

圖1 碳酸鹽巖的地震響應(yīng)特征

2）碳酸鹽巖底界反射特征 陸豐地區(qū)、惠州地區(qū)由于碳酸鹽巖下伏為陸棚相泥巖，波阻抗差大，底界面表現(xiàn)為較高連續(xù)性的波谷反射 （圖1（a））。流花地區(qū)、東沙地區(qū)中新世早期碳酸鹽巖是建筑在濱岸體系的砂泥巖之上 （阻抗差為負(fù)，波谷顯示），由于碳酸鹽巖與下覆砂巖的密度和速度相差不大，波阻抗差不大，底界面反射能量不強(qiáng)，因而底界面的響應(yīng)特征表現(xiàn)為中－弱振幅、中－低連續(xù)性 （圖1（b））。

3）碳酸鹽巖側(cè)向反射特征 碳酸鹽巖側(cè)向上與碎屑巖的相變有2種情況。一種出現(xiàn)在相帶發(fā)生變化處，如惠州地區(qū)碳酸鹽巖臺地由斜坡腳進(jìn)入深水陸棚區(qū)，其地震響應(yīng)特征呈現(xiàn)出明顯的由碳酸鹽巖區(qū)的強(qiáng)振幅到進(jìn)入碎屑巖區(qū)的中等－弱振幅的漸變特征 （圖1（a）點(diǎn)劃線橢圓框內(nèi)）。另一種在斷層、陡崖或臺緣斜坡 （陡坡和緩坡）處，多見地層不整合接觸現(xiàn)象，如流花地區(qū)的西南臺地邊緣陡坡大斷層造成大量的上超現(xiàn)象。

4）碳酸鹽巖內(nèi)部反射特征 臺地內(nèi)部反射整體表現(xiàn)出良好的成層性，中－弱振幅，中－低連續(xù)性，中頻，偶見雜亂至空白的地震響應(yīng)特征。

1.2 不同期次碳酸鹽巖臺地的地震響應(yīng)特征

在持續(xù)海侵的背景之下，隨著海平面的升降，該區(qū)碳酸鹽巖發(fā)育有多期疊置 （既有退積，又有加積側(cè)積）的特點(diǎn)。主要發(fā)育了早中新世早期、早中新世中期及早中新世晚期共3個(gè)時(shí)期的碳酸鹽巖臺地。3期碳酸鹽巖臺地的頂界反射呈階梯狀置換，表現(xiàn)出隨著海平面的上升而呈退積型生長的典型反射特征（圖2）。這3個(gè)地區(qū)的碳酸鹽巖臺地可作為3個(gè)時(shí)期碳酸鹽巖發(fā)育的典型代表。陸豐地區(qū)代表了早中新世早期厚度較薄的臺地，也是面積發(fā)育最廣早期臺地；惠州地區(qū)為海平面緩慢上升時(shí)臺地收縮加厚的代表，主要發(fā)育在早中新世早－中期；流花地區(qū)則為早中新世晚期臺地受北方陸源碎屑推進(jìn)影響收縮，同時(shí)碳酸鹽巖大規(guī)模發(fā)育加厚的典型代表。

1）早中新世早期碳酸鹽巖臺地響應(yīng)特征 珠江組早期臺地發(fā)育在早中新世早期，整體厚約30m。分布范圍最廣，厚度較薄，在陸豐地區(qū)最為典型 （圖3）。

由于其厚度較薄，受地震剖面分辨率的限制，在剖面上大范圍只表現(xiàn)為1～2條同相軸，為強(qiáng)反射、高連續(xù)，呈席狀分布?；葜莺土骰ǖ貐^(qū)的早期碳酸鹽巖由于臺地自身的屏蔽作用，反射能量減小，變至中－弱振幅、中連續(xù)。東沙地區(qū)東部及東南部，這一強(qiáng)反射同相軸逐漸覆蓋或者上超在火山巖基底之上，表現(xiàn)為弱振幅、中低連續(xù)性。

2）早中新世中期碳酸鹽巖臺地的地震響應(yīng)特征 該期碳酸鹽巖臺地以惠州地區(qū)為典型特征，與前期碳酸鹽巖呈明顯的階梯狀過渡，在過渡處均可見上超反射現(xiàn)象，灰?guī)r頂界面具有強(qiáng)反射，高連續(xù)性。臺地內(nèi)灰?guī)r多呈層狀分布，由3～4條同相軸組成，反射能量較頂部灰?guī)r減弱，強(qiáng)－中振幅、高－中連續(xù)、中－低頻，局部出現(xiàn)空白反射。碳酸鹽巖底界較易識別，表現(xiàn)為區(qū)域性的負(fù)相位反射。臺地邊緣發(fā)育側(cè)向進(jìn)積特征，為臺地邊緣礁灘在高位域側(cè)向生長的結(jié)果。臺地邊緣向盆地相過渡位置局部可見雜亂反射地震相特征，為臺地垮塌相。

3）早中新世晚期碳酸鹽巖臺地的地震響應(yīng)特征 流花地區(qū)碳酸鹽巖持續(xù)發(fā)育了3期碳酸鹽巖，主體厚度大于300m。其中以早中新世晚期發(fā)育的碳酸鹽巖厚度最大。

流花臺地東北面碳酸鹽巖呈階梯狀生長，期次明顯，因此整個(gè)流花臺地外形輪廓清晰，易識別 （圖4）。

圖2 3期碳酸鹽巖在地震剖面上的階梯狀響應(yīng)特征 （測線6）

圖3 陸豐地區(qū)臺地的典型地震響應(yīng)特征 （測線3）

圖4 流花地區(qū)臺地的典型地震響應(yīng)特征（測線5）

圖5 過HZ33-2井臺地邊緣礁 （黃瓜條礁）地震剖面 （測線8～10）（點(diǎn)劃線方框內(nèi)為生物礁）

由于臺地自身的屏蔽作用，臺地內(nèi)部表現(xiàn)出中－弱振幅至空白反射，受灰?guī)r非均質(zhì)性的影響，臺地內(nèi)部連續(xù)性降低，且碳酸鹽巖底界反射較弱，需要借助鉆井資料標(biāo)定后進(jìn)行識別。流花地區(qū)臺地是一個(gè)復(fù)雜的碳酸鹽巖臺地，其中發(fā)育大量相互疊置的礁灘、臺坪等沉積相，礁灘相一般表現(xiàn)為雜亂、空白、加積或者側(cè)積等反射結(jié)構(gòu)，臺坪相表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、高連續(xù)的反射特征。另外，臺地不同部位受構(gòu)造、斷層活動、成巖作用及巖漿巖的疊加影響強(qiáng)烈，導(dǎo)致臺地內(nèi)部地震響應(yīng)特征相互影響，較為復(fù)雜 （圖4）。

4）中新世以后碳酸鹽巖臺地的地震響應(yīng)特征 東沙隆起中新世之后還有小規(guī)模碳酸鹽巖發(fā)育，但主要以局部高地生物礁的形式生長，其中有些生物礁持續(xù)生長至今，如現(xiàn)今的東沙島礁以及少量海底礁。

2 生物礁的地震識別

珠江口盆地已發(fā)現(xiàn)的LH11-1井、LH4-1井、HZ33-1井、LF15-1井等均是生物礁型油田。因此，生物礁是珠江口盆地 （東部）珠江組碳酸鹽巖的重要勘探對象。東沙隆起碳酸鹽巖臺地生物礁廣泛發(fā)育，且類型多樣，在識別碳酸鹽巖的基礎(chǔ)上再識別生物礁，減少了生物礁誤判的風(fēng)險(xiǎn)。

2.1 生物礁的地震響應(yīng)特征

筆者從外形、頂界、底界、內(nèi)部及其上覆反射特征等5方面總結(jié)生物礁的地震響應(yīng)特征。

1）生物礁外形反射特征 生物礁是造礁生物原地生長，且生長速度快于圍巖沉積速度的碳酸鹽巖建隆，具有堅(jiān)固的抗浪格架，因此在地震剖面上，生物礁有明顯的隆起加厚特征。由于礁體的規(guī)模和類型不同，總體輪廓以丘形、箱型、低丘－透鏡狀為主。

2）生物礁頂界反射特征 該區(qū)生物礁主要為藻礁，巖性主要為珊瑚藻粘結(jié)巖。礁頂界反射為正極性強(qiáng)振幅。若碳酸鹽巖臺地較厚 （如流花臺地），早期發(fā)育的生物礁被后期的灘相或臺坪相灰?guī)r覆蓋，由于上覆圍巖的屏蔽作用以及巖性自身物性相差小，反射能量會降低，頂界反射則表現(xiàn)為中～弱振幅。

3）生物礁底界反射特征 礁底界反射相對較弱，弱連續(xù)，低振幅，負(fù)相位，除后期火山影響外較易識別礁底界反射。同時(shí)，由于生物礁速度常大于圍巖，底界面反射軸易形成上拉現(xiàn)象。

4）生物礁內(nèi)部反射特征 生物礁內(nèi)部反射特征常歸納為雜亂、空白或平行的弱反射，但區(qū)內(nèi)兼具多種類型生物礁，相應(yīng)的具有多種內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)。

5）生物礁上覆反射特征 生物礁由于生長速度快于圍巖的沉積速度，其生長期屬局部高地，具有明顯的建隆構(gòu)造，因而后期的補(bǔ)償沉積在生物礁的外圍多形成明顯的上超現(xiàn)象。物源的持續(xù)供給使沉積物沒過礁頂，形成披覆現(xiàn)象。區(qū)內(nèi)由于礁體多具一定規(guī)模，加之上覆地層主要為陸棚泥巖，上超和披覆現(xiàn)象明顯。

2.2 生物礁地震相類型

東沙隆起生物礁的地震相主要可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3種類型。

1）Ⅰ型生物礁表現(xiàn)為丘形－箱形，頂部強(qiáng)振幅、高連續(xù)，內(nèi)部為波狀、有時(shí)見前積結(jié)構(gòu)，翼部可見上超和披覆現(xiàn)象，有的底界反射可見上拉現(xiàn)象 （如HZ33-2礁）。Ⅰ型生物礁發(fā)育較多，且規(guī)模大，具有多個(gè)成礁期，地震響應(yīng)特征明顯，內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)清晰。有的甚至可以直接利用其反射特征劃分出生物礁的發(fā)育期次，是珠江口盆地 （東部）珠江組最具代表性的生物礁類型。

HZ33-2礁為臺地邊緣堡礁，其地震響應(yīng)特征屬Ⅰ型礁，發(fā)育在早中新世中期的惠州臺地西部邊緣，呈條帶狀延伸分布，因形似黃瓜而俗稱黃瓜條礁 （圖5）。礁體的響應(yīng)特征為單傾斜的塊狀進(jìn)積體，顯示清晰的疊瓦狀進(jìn)積反射結(jié)構(gòu) （圖5），區(qū)別于礁后的灘相或臺坪相，反映了海平面上升速率減慢－停滯－下降時(shí)期生物礁生長的響應(yīng)特征，內(nèi)部反射能量變化大，主要為中振幅、低連續(xù)的進(jìn)積反射結(jié)構(gòu)，局部為雜亂至空白反射，中頻。頂界反射為碳酸鹽巖的強(qiáng)振幅。礁基為早中新世早期發(fā)育的一套灰?guī)r。向盆地方向，斜坡反射傾角明顯減小且延伸較遠(yuǎn)，推測為海平面下降不利于生物礁生長，是礁緣斜坡垮塌物的運(yùn)移再沉積。

珠江口盆地生物礁廣泛發(fā)育臺地邊緣堡礁或孤立堡礁，尤其是東沙地區(qū)的LF33礁群發(fā)育多個(gè)大規(guī)模生物礁，為典型的臺地邊緣堡礁，地震相屬Ⅰ型礁，多為中新世后或更晚時(shí)期發(fā)育的生物礁。

2）Ⅱ型生物礁表現(xiàn)為低丘－透鏡狀，亞平行－波狀結(jié)構(gòu)，中振幅，中連續(xù)，中－低頻。

3）Ⅲ型生物礁表現(xiàn)為低丘－透鏡狀，內(nèi)部為雜亂－空白結(jié)構(gòu)，低－中連續(xù)，低－中頻。

Ⅱ、Ⅲ型發(fā)育少，規(guī)模也相對較小，地震響應(yīng)特征有時(shí)與灘相難以區(qū)分，同時(shí)有的和后期構(gòu)造、火山穿刺的地震反射相混雜。

2.3 碳酸鹽巖臺地內(nèi)部生物礁

生物礁的地震識別主要是在地震剖面上識別出具生物礁發(fā)育特征的建隆。通常在碳酸鹽巖頂部和臺地邊緣的生物礁形成明顯的隆起結(jié)構(gòu)而易被識別，而對于在臺地內(nèi)部早期的生物礁，由于被阻抗差不大的同類碳酸鹽巖覆蓋，反射信號弱，識別難度大，風(fēng)險(xiǎn)高，相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道也少。筆者在碳酸鹽巖厚度較大同時(shí)具有多個(gè)發(fā)育期次的流花臺地做了相關(guān)研究，以期獲得更進(jìn)一步的認(rèn)識。

雖然臺地內(nèi)部反射能量整體偏弱，不能依據(jù)強(qiáng)振幅的反射外形特征識別生物礁，但利用礁體內(nèi)部的雜亂－空白反射與生物礁周圍成層反射的區(qū)別，加上微弱的上超和披覆現(xiàn)象，通過勾勒上超面和微弱的丘狀地震相相變界面也可識別出生物礁。

在流花地區(qū)臺地內(nèi)部，預(yù)測的生物礁規(guī)模大小不一，礁體的輪廓面為上超不整合面，整體表現(xiàn)為丘形形態(tài)，內(nèi)部反射能量偏弱，為中－弱振幅，差連續(xù)，高頻，雜亂－空白的反射特征，礁體內(nèi)部也能發(fā)現(xiàn)弱的加積、側(cè)向進(jìn)積等生長結(jié)構(gòu) （圖6、圖7）。生物礁生長的持續(xù)時(shí)間不等，有的僅在早期短暫發(fā)育，有的則具有多個(gè)發(fā)育期次，甚至持續(xù)至整個(gè)碳酸鹽巖臺地的消亡。如圖7的生物礁，由早期的臺地邊緣堡礁持續(xù)生長，最后因 “碳酸鹽巖工廠”的生長速率趕不上海平面的上升速率而演變?yōu)橥砥诠铝⑺福敝裂蜎]消亡被陸棚泥巖覆蓋。

圖6 流花地區(qū)臺地內(nèi)部生物礁 （測線11）

圖7 流花地區(qū)臺地內(nèi)部及邊緣生物礁 （測線12）

3 碳酸鹽巖與生物礁的分布

根據(jù)碳酸鹽巖和生物礁的地震響應(yīng)特征及其反射時(shí)間厚度，結(jié)合已鉆井的碳酸鹽巖分布編制碳酸鹽巖與生物礁的分布圖 （圖8），得出珠江口盆地碳酸鹽巖分布面積約55500km2。

厚度0～10m區(qū)域由于碳酸鹽巖厚度較薄，其邊界為已知碳酸鹽巖強(qiáng)振幅漸變?yōu)闊o碳酸鹽巖弱振幅的漸變點(diǎn)，重要性次之。厚度10～50m區(qū)域地震相較為可靠，除流花、惠州地區(qū)較厚臺地外的其他區(qū)域主要為一條明顯的強(qiáng)振幅反射軸 （灰?guī)r底界為負(fù)相位）。厚度50～100m區(qū)域主要為早中新世早期至早中新世中期過渡區(qū)的碳酸鹽巖分布區(qū)域。厚度100～200m區(qū)域主要分布在惠州地區(qū)臺地和地勢相對較高的南部，為早中新世中期繼續(xù)發(fā)育的碳酸鹽巖范圍。厚度200m以上區(qū)域主要發(fā)育在流花臺地以及局部大型生物礁發(fā)育區(qū)。這些區(qū)域的碳酸鹽巖發(fā)育期長，是早中新世早期持續(xù)發(fā)育至早中新世晚期的碳酸鹽巖分布區(qū)，而在東沙地區(qū)則為早中新世晚期及更晚時(shí)期大規(guī)模生物礁發(fā)育的區(qū)域。

統(tǒng)計(jì)分析可得，珠江口盆地發(fā)育生物礁共67個(gè)。其中，流花地區(qū)23個(gè)，惠州地區(qū)10個(gè)，陸豐地區(qū)7個(gè)，東沙地區(qū)14個(gè)，外圍地區(qū) （白云、荔灣）13個(gè)。面積10km2以下32個(gè)，100km2以上5個(gè)，面積最大176.6km2。臺地邊緣堡礁33個(gè)，孤立堡礁12個(gè)，臺內(nèi)點(diǎn)礁19個(gè)，斜坡塔礁3個(gè)。已鉆井17個(gè)，未鉆井50個(gè)。

圖8 珠江口盆地碳酸鹽巖等厚圖及生物礁分布圖

4 結(jié) 語

珠江口盆地東沙隆起碳酸鹽巖臺地頂部的地震響應(yīng)特征為區(qū)域性的強(qiáng)反射而易識別，底部為中－弱振幅的負(fù)相位較易識別的整體特征。臺地內(nèi)部反射能量較弱，可見明顯的反射結(jié)構(gòu)。生物礁地震相主要可分為3種類型，以外形具丘形－箱形，頂部強(qiáng)振幅、高連續(xù)，內(nèi)部為波狀、有時(shí)見前積結(jié)構(gòu)，翼部見上超和披覆現(xiàn)象的Ⅰ型生物礁為主。

［1］施和生，楊少坤.珠江口盆地大型礁油田地質(zhì)特征 ［A］.中國工程院，環(huán)太平洋能源與礦產(chǎn)資源理事會，中國石油學(xué)會.21世紀(jì)中國暨國際油氣勘探展望 ［M］.北京：中國石化出版社，2003.415～419.

［2］郭伯舉，謝衍興，胡平忠，等.珠江口盆地生物礁的地震反射特征及其勘探效果 ［A］.地球物理與中國建設(shè)——慶祝中國地球物理學(xué)會成立50周年文集 ［C］.北京：中國地球物理學(xué)會，1997.

［3］胡平忠，王金中.珠江口盆地第三紀(jì)生物礁 ［A］.胡平忠.中國生物礁與油氣 ［C］.北京：海洋出版社，1996.294～323.

［4］朱偉林.珠江口盆地中新世碳酸鹽巖及生物礁相研究 ［J］.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，1987，7（2）：11～21.

Seismic Response Characteristics and Identification of Miocene Carbonate Rocks in Dongsha Uplift of Pearl River-month Basin

WANG Rui-liang，ZHOU Xiao-kang，ZENG Yi，F(xiàn)U Heng，YUAN Li-zhong，LIU Jun（First Author’s Address：Shenzhen Branch，CNOOC，Guanzhou510240，Guangdong，China）

Seismic data were used to analyze the seismic response characteristics on the top，bottom，by the side and in the interval of carbonate platform of Dongsha massif on the Pearl Rive-month Basin，summarize the identification method of carbonate platform and reefs.After analyzing the seismic characteristics of several superimposed platforms，it was figured out that the platform of Lufeng-Huizhou-Liuhua Areas represented three main developing periods in early Miocene.On the basis of well data，the distribution range of carbonate platform on Dongsha rift and thickness of carbonate platform and reefs are predicted.

seismic response characteristics；identification；Pearl River-month Basin；carbonate rock；reef

P631.44

A

1000-9752 （2011）08-0063-06

2011-04-22

國家科技重大專項(xiàng) （2008ZX05025-03）。

汪瑞良 （1960-），男，1982年同濟(jì)大學(xué)畢業(yè)，碩士，高級工程師，現(xiàn)主要從事油氣勘探工作。

［編輯］ 龍 舟