珠江口盆地恩平凹陷古近系文昌组相对湖平面变化曲线的定量构建

珠江口盆地恩平凹陷古近系文昌组相对湖平面变化曲线的定量构建

刘依梦;朱红涛;施和生;舒誉;刘强虎;付鑫 【摘 要】珠江口盆地的相对湖平面变化研究主要集中在新近系海相盆地,由于资料限制,很少深入探讨古近系陆相湖盆的湖平面变化.恩平凹陷古近系文昌组发育重要的烃源岩和储层,由于无井钻穿文昌组,只能根据地震资料探讨相对湖平面变化曲线.基于三维地震资料,结合Wheeler变换,定量重建恩平凹陷古近系文昌组的相对湖平面变化曲线和湖岸线迁移曲线,并与传统上超点法定性重建的相对湖平面变化曲线进行对比.结果表明,二者构建的相对湖平面变化曲线总体趋势一致,但是识别精度差别较大.定量构建相对湖平面变化曲线的优势在于:①不仅能反映湖平面总体变化趋势,还能有效反映湖平面的小幅度升降,为识别高级别层序地层单元提供条件;②上超点法定性解释人为主观性较大,造成解释结果的多解性,而Wheeler变换定量解释具有客观性,消除了人为影响,有效降低了多解性;③层序地层定量自动追踪不但有效减少人为解释的工作量,还大幅度提高了工作效率.根据获取的相对湖平面变化曲线,研究区文昌组可以划分为2期裂陷旋回和7个三级层序.

【期刊名称】《油气地质与采收率》 【年(卷),期】2014(021)004 【总页数】5页(P37-41) 【关键词】相对湖平面变化曲线;上超点法;定性分析;定量分析;文昌组恩平凹陷 【作 者】刘依梦;朱红涛;施和生;舒誉;刘强虎;付鑫 【作者单位】中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室,湖北 武汉430074;中国地质大学(武汉)资源学院,湖北武汉 430074;中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室,湖北 武汉430074;中国地质大学(武汉)资源学院,湖北武汉 430074;中海石油(中国)有限公司深圳分公司,广东广州510240;中海石油(中国)有限公司深圳分公司,广东广州510240;中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室,湖北 武汉430074;中国地质大学(武汉)资源学院,湖北武汉 430074;中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室,湖北 武汉430074;中国地质大学(武汉)资源学院,湖北武汉 430074

【正文语种】中 文 【中图分类】TE111

湖（海）平面变化分析是层序地层学的研究内容之一，对层序格架的划分有指导意义。Csato等利用上超点法重建了死海南部盆地上新世的上超曲线［1］；Bookman等根据露头资料重建了死海全新世的相对湖平面变化曲线［2］；Bartov等基于对死海盆地边缘扇三角洲露头进行层序分析和海岸沉积标识分别重建了晚更新世和全新世的相对湖平面变化曲线［3］。近年来，中国进行了许多湖（海）平面变化方面的研究。孙立东等利用沉积岩特征在地层中垂向的旋回变化，结合Fischer曲线探讨了车镇凹陷沙三段沉积时期的湖平面变化［4］；彭传圣等通过计算泥岩含量，并赋以其相应的基准面变化值，半定量了沾化、车镇凹陷的基准面变化幅度［5］；吴伟等基于地震资料利用上超点法重建了辽中凹陷渐新世湖平面变化［6］。然而，这些方法都有一定的局限性，且只能定性—半定量地分析湖平面变化。 珠江口盆地湖（海）平面研究主要集中在新近系海相盆地，受资料条件限制，很少深入探讨古近系陆相湖盆的湖平面变化。在恩平凹陷，仅有EP17-3-1井钻达古近系文昌组顶部，钻遇厚度仅为290 m，无法有效利用井资料开展文昌组湖平面变化研究。因此，只能根据地震资料，开展无井控条件下的相对湖平面变化曲线重建。但是，文昌组受构造活动影响较大，地震反射杂乱，连续性较差，人工定性识别精度有限，且存在多解性。针对这些问题，笔者利用三维地震资料，结合Wheeler变换，定量构建了恩平凹陷文昌组的相对湖平面变化曲线和湖岸线迁移曲线，并与传统的上超点法定性获取的相对湖平面变化曲线和湖岸线迁移曲线进行对比，二者总体趋势一致，但是识别精度差别较大。 1 区域地质概况 珠江口盆地位于华南大陆南缘，处于欧亚、太平洋和印度洋3大板块交汇处附近，是中国南海北部最大的中、新生代盆地［7-8］。受北东和北西向2组共轭断裂的控制，盆地呈现南北分带、东西分块的构造格局，由北向南可划分为北部断阶带、北部坳陷带、中央隆起带、南部坳陷带和南部隆起带5个北东向构造单元。恩平凹陷是北部坳陷带的组成部分，由EP17洼、EP18洼和EP12洼3个北断南超的半地堑组成，北部为控制断陷的边界断层，EP17洼和EP12洼北部由F1断裂控制，EP18洼北部由F2断裂控制（图1）。断陷边界断层为北东走向，在北西—南东向拉张应力背景下，文昌组整体南抬北倾，受边界断层拉张作用影响，断陷北部地层沿断层向下滑动使得地层整体向北倾斜，在断陷中部受地层滑动影响局部产生挤压应力。早—中始新世受珠琼运动一幕影响，文昌组在EP17洼面积最大，基底沉降最深，是最主要的洼陷。珠琼一幕构造活动在地震剖面上的区域不整合为古近系底界面Tg；发生在晚始新世与早渐新世之间的珠琼运动二幕延续时间长，造成文昌组抬升剥蚀量大，并伴有断裂和岩浆活动，在地震剖面上对应于区域性不整合T80，是下渐新统恩平组的底面。 图1 恩平凹陷构造位置及文昌组分布 2 相对湖平面变化曲线的定性—定量分析 传统上超点法是通过手工解释定性分析湖（海）平面变化，Wheeler变换则可定量精细刻画湖（海）平面变化。Haq等绘制了250 Ma至今全球海平面变化历史图表［9］，Posamentier等首次提出滨岸上超点法，并绘制了海平面变化曲线［10］，Haq等将滨岸上超点法进行全面推广，并绘制了550 Ma至今全球海平面变化历史图表［11］。虽然陆相盆地与海相盆地有诸多差异，构造活动较为复杂，导致上超点法存在不确定性，但仍有许多学者进行了尝试。上超点法是通过对标准三级层序各类体系域中上超特征的分析，将一个标准层序的上超点分为5类，即LST上超点、TST上超点、早期HST上超点、晚期HST上超点和FSST上超点［6］。这5类上超点实际上包括了滨岸上超点（向上迁移的上超点）和退覆点（向下迁移的上超点），记录了关于上超点的沉积时间、距岸线某一基准点的横向距离、距某一基准点的纵向距离3个要素。以沉积时间为纵坐标，相对纵向距离为横坐标，即可得到相对湖平面变化曲线；以沉积时间为纵坐标，相对横向距离为横坐标，即可得到湖岸线迁移曲线。 Wheeler首次提出时间—地层剖面（Wheeler图）的概念［12］，Wheeler图是以相对距离为横坐标、相对地层年代为纵坐标，追踪年代地层并将其拉平形成的，能反映沉积间断［13］。Brown等在层序地层学框架下绘制了Wheeler图，并改进了传统的Wheeler图，使得利用Wheeler图预测储层的地质时间、体系域和无井控地区的勘探成为可能［14］。de Bruin G等提出采用平滑的三维傅立叶分析技术生成倾角导向体，并在数据驱动模式下可进行层位自动追踪，划分出每期沉积事件，然后按照某一地质层位进行层拉平，从而形成Wheeler域上的旋回韵律体［15］。因此，Wheeler域非常适于分析沉积演化。在湖平面上升期，地表和湖平面的交点向上坡方向移动，扩大了可容空间的范围，增加了向盆地边缘部位沉积物储存的能力，引起堆积在盆地边缘相域内的沉积物体积的增加。这必然减少了向下坡方向搬运的有效沉积物体积，由此堆积在靠近盆地中心位置相域内的沉积物体积相应减少。在湖平面下降期，盆地边缘相域内的可容空间比该旋回湖平面上升期的小，被搬运到盆地中心位置的沉积物体积增加。而湖平面旋回期间，在相域内保存不同沉积物体积的过程称之为“沉积物体积分配”［16］，最终结果是地层的叠置模式，因此，可将Wheeler域的年代地层剖面上靠近湖盆中心方向的地层终止点连接起来，根据实际情况给其一定的幅度值，可得到一条相对湖平面变化曲线；以沉积时间为纵坐标，相对横向距离为横坐标，靠近物源方向上Wheeler域年代地层终点连线为湖岸线迁移曲线。 Wheeler变换在追踪内部年代地层时，是在常规分界面的限制范围内对整个地震数据体进行，由系统自动检测所有地层同相轴并将其排列到地层层序中［17］，因此可以追踪到很多肉眼识别不到而实际存在的低于地震分辨率的同相轴，能够在一定程度上弥补地震资料分辨率的不足［18］。而上超点法只能人工识别为数不多的上超点，且地震剖面的精度限制了对上超点的识别。导致曲线变化幅度不准确，常不能正确表现湖平面变化旋回中的极大值和极小值。上超点的识别有很大的主观性，而Wheeler变换完全是在理论指导下由软件自动完成的，去除了人为解释的主观性，可靠程度大大增加。另外，地层沉积后易受到构造升降运动的影响，上超点位置极其容易受构造运动影响而发生纵向上的改变，而地层叠置模式是不会随着构造活动而发生改变的，因此Wheeler变换可以得到更真实的相对湖平面变化曲线。 3 相对湖平面变化曲线的绘制 3.1 上超点法 选定EP17洼中文昌组发育相对齐全、厚度大而又能延续到斜坡上的标准剖面AA′，首先识别出文昌组的二级层序界面（Tg和T80），然后根据层序界面之间的地震反射标志（削截、顶超、上超、下超），识别出6个三级层序界面（SB2，SB3，SB4，SB5，SB6，SB7），最后识别出三级层序内部层序界面上部的上超点向上迁移和界面下部的上超点向下迁移（图2）。记录每个上超点的旅行时间和CDP，以第1个上超点（Tg界面上第1个向上迁移的上超点）为基准点，计算其他上超点和基准点的相对纵向深度和相对水平距离。为基准点给定一个修正值作为其相对湖平面值，各上超点相对纵向深度均加上修正值后，以纵向深度为横坐标，沉积时间为纵坐标绘制出一条相对湖平面变化曲线（曲线A1），以相对水平距离为横坐标，沉积时间为纵坐标绘制出一条湖岸线迁移曲线（曲线B1）（图3）。 图2 恩平凹陷文昌组上超点识别 图3 上超点法和Wheeler变换构建的相对湖平面变化曲线和湖岸线迁移曲线 文昌组沉积时间为49～39.4 Ma。从整体上看，相对湖平面变化曲线和湖岸线迁移曲线的变化基本上是同步的。49～45.2 Ma，湖平面持续上升，湖岸线迁移曲线表现为逐步向物源方向迁移，表明湖盆逐渐扩张；45.2～39.4 Ma，湖平面持续下降，湖岸线迁移曲线表现为逐步向盆地中心迁移，表明湖盆逐渐萎缩。相对湖平面变化曲线进一步表现出7个旋回：旋回Ⅰ早期湖平面上升，中期缓慢下降，后期快速下降，湖岸线相应表现为早期向物源区迁移，中期缓慢向盆地中心迁移，后期快速向盆地中心迁移；旋回Ⅱ和旋回Ⅲ早期湖平面上升，湖岸线向物源区迁移，湖平面到达最高点后回落，同时湖岸线向盆地中心迁移；旋回Ⅳ早期湖平面快速上升，后期缓慢下降，伴随着湖岸线早期快速小幅向物源区迁移，晚期大幅度缓慢向盆地中心迁移，在这个旋回中，湖平面变化范围明显较前期的要小，湖岸线明显向湖中心推进，表明这个时期湖盆萎缩；旋回Ⅴ早期湖平面上升，中后期缓慢上升，末期急剧下降，湖岸线表现为早期缓慢的向物源区迁移，后期骤然大幅的向盆地中心迁移；旋回Ⅵ早期湖平面快速上升，湖岸线向物源区迁移，而后湖平面快速下降至一定高度并持续一段时间，之后突然下降，湖岸线大幅向盆地中心迁移期间也有一个平台期，该旋回末期湖岸线向盆地中心迁移的位置达到最大；旋回Ⅶ湖平面升降幅