西湖凹陷天臺西地區(qū)火成巖的識別及其在勘探中的應用

周靜毅，段文豪，劉明陽，全心怡

（中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120）

天臺西地區(qū)位于東海西湖凹陷保俶斜坡中南部，橫跨保俶斜坡和三潭深凹，總面積1 170 km2。北部緊鄰天外天、殘雪等油氣田及孤山含油氣構造，具有優(yōu)越的含油氣條件。

天臺西工區(qū)緊鄰平湖構造帶南端，東部緊貼蘇堤構造帶，南部銜接初陽構造帶，其成生、發(fā)育必定和相鄰構造帶上的其它區(qū)塊有一定的相似性，同時由于所處的地理位置不同，與其它區(qū)塊的地質(zhì)特征必然也不相同。天臺西地區(qū)的沉積特征與其它地區(qū)類似，即發(fā)育有良好的生儲蓋層，尋找油氣藏的關鍵依然是尋找圈閉。工區(qū)內(nèi)部構造不發(fā)育，主要有平南南端的御筆亭和凈心亭局部等構造，斷塊型構造及其它型式的構造在天臺西地區(qū)不發(fā)育，尋找純構造型的油氣藏從目前勘探狀況來看不太現(xiàn)實，因此，研究的重點為尋找與巖漿巖有關的復合型油氣藏。通過對該區(qū)的地質(zhì)認識[1-2]及前期的二維地震資料解釋發(fā)現(xiàn)，工區(qū)內(nèi)存在較強烈的后期巖漿巖侵入，構造巖漿活動較為劇烈，火成巖規(guī)模較大，時代較新，巖體為中新世末期龍井運動或沖繩海槽運動的產(chǎn)物，可能對儲層的儲集性產(chǎn)生一定影響以及對早期形成的油氣藏具有改造作用。鑒于海上鉆探的高成本，對于與巖漿巖有關的圈閉評價，就顯得尤為重要。通過利用地震屬性對巖漿巖進行準確識別和刻畫，并開展與巖漿巖有關的圈閉研究，從而增加圈閉儲備。

1 巖漿巖的識別

1.1 巖漿巖反射特征

火成巖從類型上可以分為侵入巖和噴發(fā)巖，噴發(fā)巖直接噴出地表，故所含的熱量和上部揮發(fā)組分大量散失，僅對其下伏地層產(chǎn)生輕微的接觸變質(zhì)作用；而侵入巖由于沒有噴發(fā)出地表，對周圍的圍巖產(chǎn)生高溫影響較重。

天臺西三維工區(qū)火成巖十分發(fā)育，且噴發(fā)型和侵入型均較多，由于工區(qū)內(nèi)沒有鉆井，故在鉆井上沒有證實，但是在GSH-1井龍井組鉆遇一套17 m厚的玄武巖，在地震剖面上可以看到其地震特征為一套強振幅反射同相軸，其下無明顯的火山通道反射特征，測井效應上表現(xiàn)為伽馬的低值異常和高電阻率的異常特征（圖1）。

天臺西三維工區(qū)噴發(fā)巖由于其速度、密度比圍巖大，故其與上下層沉積巖有較大的波阻抗差，一般表現(xiàn)為一套振幅較強的反射波同相軸，由于對其下部地層有一定的屏蔽作用，所以噴發(fā)巖的火山通道一般不易識別。而侵入巖有明顯的火山通道，通道內(nèi)部反射雜亂，振幅較弱，連續(xù)性差，外部形態(tài)為一煙囪的刺穿形態(tài)，火山通道頂部為一套振幅較強的蘑菇狀或板狀的反射軸。

圖1 GSH-1井玄武巖地震特征及測井解釋特征圖（曲線從左到右分別是DT曲線、GR曲線、DEN曲線）

從圖2地震剖面圖上可以看出巖漿沿斷裂向上以噴發(fā)及侵入的形式進入地層，規(guī)模大，單個巖體以不規(guī)則多邊形狀出現(xiàn)。在地震剖面上一般以丘狀、柱狀、蘑菇狀、似層狀等特殊反射結構形態(tài)出現(xiàn)。從時頻分析結果可以看出地震剖面上紅色同相軸在時頻分析圖上對應著強能量，火成巖表現(xiàn)為強振幅（圖3）。

1.2 利用地震幾何屬性識別巖漿巖

目前所提取的地震屬性大致可以分為物理屬性和幾何屬性兩種[5-6]。物理屬性是指能反映與地震波的傳播特征、巖性及油氣等各種物理參數(shù)相關的屬性，如三瞬屬性、波形屬性等，這些屬性的計算通常由單道時間序列的計算來完成；幾何屬性是指能反映地質(zhì)體空間幾何特征的屬性，通過計算道與道之間各種性質(zhì)的變化，從而達到判識地層或反射界面的空間連續(xù)性和傾向傾角等幾何特征。

1.2.1 相干屬性識別火成巖

火成巖在相干體切片上也有較清晰的反映，一般以黑麻餅形式表現(xiàn)（圖4）。

圖2 侵入型和噴發(fā)型巖漿巖

圖3 巖漿巖的時頻分析結果

圖4 相干切片

1.2.2 最大相似度傾角屬性識別巖漿巖

相似度的計算是由計算2個相鄰道之間的相關系數(shù)發(fā)展而來的可以計算多個相鄰道的相似程度，其定義為：

式中：S ( t )為t時刻的相似度值，是t時刻不同時間延遲的瞬時相似度值S ( t, τ )之和；N為計算相似度的時窗，其大小根據(jù)地震頻帶而定，一般選取40~80 ms，頻帶越寬，時窗越短；M為計算相似度所采用的相鄰地震道數(shù)目，選取時要考慮地震信噪比、反射界面彎曲程度和橫向連續(xù)性等，對于信噪比高、界面曲率小、連續(xù)性好的地震數(shù)據(jù)體，M值可取小一些，實際應用中，一般分別在主測線方向和聯(lián)絡測線方向選取3~5個地震道即可達到較好的效果，選擇地震道太多會影響輸出結果的橫向連續(xù)性。fm為第m個地震道集數(shù)據(jù)；τ為時間延遲；相似度值反映了所計算的地震道與相鄰各道的相關程度，相似度越大說明地層橫向連續(xù)性越好。

在式（1）中，計算不同時間延遲τ下的瞬時相似度值可以獲取最大的一個S ( t, τ )，稱之為t時刻的最大相似度。設與最大相似度對應的τ為τ0，τ0則反映所計算的地震道上下滑動τ0個時間間隔后才能與相鄰地震道達到最好的相關，計算τ0與地震道間距的比值，該比值反映了地層傾角的相對大小，稱之為最大相似度傾角，用d ( t )表示。

從最大相似度傾角平面圖5可以看到火成巖的當時噴發(fā)的火山口的位置，如紅圈內(nèi)箭頭所指的地方，指示著火成巖向上噴發(fā)所在的位置；同時在紅圈內(nèi)所看到的黑色邊界指示著火成巖橫向侵入的范圍。

從不同位置的地震剖面上（圖6）可以看出火成巖在縱向和橫向發(fā)育情況和最大相似度傾角能夠很好的對應起來。L3 120地震剖面反映的是火成巖橫向侵入的邊界；L3 180地震剖面反映的是火山口位置和橫向侵入邊界；L3 220地震剖面反映的也是火成巖橫向侵入的邊界。

圖5 最大相似度傾角屬性

圖6 最大相似度傾角屬性及其對應的地震剖面

2 巖體的形成時間

巖漿巖的活動區(qū)域主要位于工區(qū)的中部和西部，在工區(qū)東部的凹陷部位幾乎沒有巖漿巖發(fā)育。以前的研究認為[3]，在東海西湖凹陷喜山期是主要巖漿巖活動期，根據(jù)巖體在地震剖面中出現(xiàn)的層段、形狀及侵蝕狀態(tài)，大部分為噴發(fā)巖或沿斷層帶呈裂隙狀分布的侵入巖。整個西湖凹陷巖漿巖的發(fā)育按形成時間的先后，分為喜山早、中、晚3個活動期次[7-10]（表1）。

從地震資料解釋成果來看，斷裂活動未對巖體造成任何破壞和影響，相反，巖體對斷層造成切割和破壞，這說明巖漿的侵入應發(fā)生在斷裂系統(tǒng)形成之后。

喜山早期巖漿巖活動于古新世—始新世，在剖面上未穿透始新統(tǒng)；喜山中期巖漿巖活動于漸新世—中新世，在剖面上穿始新統(tǒng)、未穿中新統(tǒng)（圖7，未刺穿T2

0）；喜山晚期巖漿巖活動于上新世—第四紀，在剖面上刺穿中新統(tǒng)（圖7，刺穿T20）。玉泉運動奠定了本工區(qū)的基本構造格局，喜山晚期巖漿巖活動對工區(qū)的構造進行了重塑，形成了斷裂和火成巖共同控制作用的斷塊構造。由此，可推測巖漿活動應該發(fā)生在玉泉運動之后，而后來的龍井運動使得盆地發(fā)生整體區(qū)域的沉降，對構造和巖漿的活動影響非常小。喜山中期的巖體穿過T30反射層（地震反射界面與地層界面對應關系見表1），以蘑菇狀、巖柱狀或?qū)訝畹炔灰?guī)則形態(tài)出現(xiàn)，分別以噴發(fā)和侵入的形式穿刺入各地層層序之中（圖7），活動較為強烈，規(guī)模大；喜山晚期巖體穿刺T20波組進入上新世地層之中或穿刺T20沿層面溢出，且T20以上斷裂系統(tǒng)不發(fā)育。因此，可以認為巖體的形成時間為玉泉運動之后，龍井運動之前，即漸新世—中新世末時期。

表1 天臺西三維工區(qū)地震波組和地質(zhì)屬性表

圖7 天臺西地區(qū)火成巖發(fā)育的地震反射特征

3 與巖漿巖有關的圈閉

天臺西工區(qū)發(fā)育的構造圈閉，以斷鼻/斷塊圈閉為主，受始新世斷陷時期北東向反向正斷裂系統(tǒng)的控制，在始新世發(fā)育一些小型的斷鼻構造，中新世末伴隨著較強烈的巖漿活動，使得早期形成的斷鼻構造受巖體的侵入影響，形成受巖體與反向正斷層聯(lián)合控制的斷塊圈閉，因此，區(qū)內(nèi)的圈閉主要是巖體和斷層聯(lián)合遮擋形成的圈閉?？v向上，古新統(tǒng)、始新統(tǒng)寶石組、平湖組及漸新統(tǒng)花港組均有圈閉發(fā)育。各圈閉變化面積較大，最大圈閉面積達到33.5 km2，最小圈閉面積僅1.39 km2，主要發(fā)育與巖體有關的構造圈閉有6個（表2），例如，凈心亭南構造在始新世時期為面積較小的圈閉，由于后期巖漿巖的活動最終形成以斷裂和巖體聯(lián)合形成的較大面積的斷塊圈閉。

表2 T32巖體與斷層聯(lián)合遮擋圈閉面積及幅度

4 巖漿巖活動對成藏的意義

由于巖漿巖本身的致密性，可以作為良好的蓋層，同時對于從底部直通上來的巖漿巖巖株，也可作為側(cè)向封堵，與斷層聯(lián)合遮擋形成圈閉，對油氣的保存產(chǎn)生正面的影響。

天臺西工區(qū)內(nèi)圈閉多以斷裂和巖漿巖聯(lián)合形成的斷塊/斷鼻型圈閉為主，斷鼻圈閉形成于始新世，斷塊圈閉最終定型于中新世末。斷塊圈閉最終定型時期略晚于平湖組大量排烴時期，推測充注條件可能會受到一定影響。早始新世末，古新統(tǒng)、始新統(tǒng)寶石組、平湖組斷鼻圈閉形成，但面積較小，三潭深凹平湖組和寶石組烴源巖于漸新世末進入生油高峰期，排出的油氣沿平湖組連續(xù)砂體和斷層持續(xù)充注進入早期形成的斷鼻圈閉當中，形成早期油藏，在巖漿巖的活動過程中，會對早期形成的油氣藏有破壞作用，對原有的斷鼻圈閉進行改造，形成以斷裂和巖體聯(lián)合形成的斷塊圈閉。之后，隨埋深增大，三潭深凹平湖組和寶石組烴源巖開始排氣，并在早中新世末達到排氣高峰，圈閉進行充注，與早期油藏混合形成凝析氣藏（圖8）。

5 結論

（1）火成巖的巖石物理特征通過自然伽瑪、聲波曲線和電阻率曲線可以較好的反映出來；利用地震幾何屬性、相干切片、最大相似度傾角屬性可以清楚地揭示出巖漿巖的分布并對其進行精細刻畫。

（2）天臺西地區(qū)的巖漿巖發(fā)育，主要分布在工區(qū)的中西部，東部凹陷幾乎沒有發(fā)育，縱向上從基底到中新統(tǒng)均有發(fā)育，噴出巖多于中新世發(fā)育。

（3）天臺西地區(qū)主要的圈閉是由巖體和斷層聯(lián)合遮擋形成的圈閉；圈閉的形成略晚于烴源巖的排烴高峰期，由于巖漿巖的活動，工區(qū)內(nèi)以近源側(cè)向+垂向運移組合、多期充注、后期調(diào)整、晚期成藏模式為主。

圖8 天臺西工區(qū)成藏模式圖

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