地震地层学

地震地层学是把地层学沉积学特别是岩性、岩相的研究成果,运用到地震解释工作中,把地震资料中蕴藏的地层和沉积特征的信息充分利用起来,做出系统解释的方法[1]。地震地层学以反射地震资料为基础,进行地层划分对比、判断沉积环境、预测岩相岩性,主要用于各种沉积矿产,特别是油气资源的调查勘探[2]

基本概念

地震反射是由于上下介质物性不同,而造成的反射波,连续的反射同相轴是地震反射面。它和层理面(bedding surface)是平行的。层理面的形成是由于沉积环境的变异,引起上下层沉积物不同,而造成的界面。因此层理面分割了上下层不同的沉积环境。所以平行于时间面。故地震反射面也是平行于时间面.地震反射面的中断也代表地层的消失尖灭。 地层在地质剖面上所观察到的削蚀(erosion),顶超(toplap),上超(onlap)及下超(downlap)等沉积构造。在地震剖面均可认出[3]

研究方法

建立地震层序

首先建立在地震剖面上认出代表侵蚀不整合面(erosional unconformity)的地震层序界面(seismic sequence boundary)。这层序界面是一个地震反射面,其上有削蚀及上超,其下有顶超及下超等沉积构造。两地震层序界面之间的层段,为一个地震层序(seismic sequence)单元。这个地震层序上下均为侵蚀不整合面,代表两次海退期。中间夹著一次海侵期的沉积物。因此在一个地震层序内, 可再划分在底部的海退体系(regressive systems tract)。中部为海侵体系(transgressive systems tract)和上部的另一个海退体系。体系的划分是根据最大海泛面及反射面上超及下超的几何形状[4]

地震相描述

每一体系再按其内含的地震反射参数(结构、连续性、振幅、频率和层速度等)划分不同地震相(seismic facies)。 再由不同地震相的平面上的分布。根据已知沉积环境模式综合邻近钻井资料,预测地震相的岩性[5]

估计相对海平面变化

一个盆地内的相对海平面升降变化的研究 可由地震剖面上超及顶超位置,推算海平面相对升降变化。相对海平面上升,可由最高上超点为标志,代表该期海侵最高海面。其下均为海侵体系。相对海平面静止期时,沉积物向外海缓坡上堆积,故形成顶超现象。相对海平面下降的幅度,可从一个地震层序的最高上超位置,到上覆地震层序中的的最低上超部位推算[6]

应用推广

石油勘探

早期地震地层学的应用仅限于石油工业界,这是因为高分辨率地震数据必须通过复杂的数据采集和处理,而这些技术仅限于石油工业界。 这种高分辨率数据能去除绕射和多次波噪声,使得层序界面在地震记录上很容易识别。 在 1970 年代末和 1980 年代,在文献中只有少数与地震地层学相关的学术报告,大多数的研究报告只在石油公司内部流通,专注于石油储层,盖层和油源岩的探索[3] [5][7]

全球海平面变化

由于建立层序界面是地震地层分析的主要要素,因此上超、超超和下超是最早观察到的沉积特征之一。 这就启发对相对海平面变化的研究而最终综合成全球海平面演变[1][8][9]

盆地演化

早期学术机构研究盆地演化,通常受到有限的岩石露头或地层钻井记录的资料,其结论是片面的。但区域地震勘探资料能够提供盆地沉积构造的 3D 透视图,一旦多道地震数据可供学术机构使用,这就促使许多科研项目专注于盆地演化的研究。 目前各种构造环境中的盆地沉积和构造历史均有报告。 Pei-Hsin Chen等人于1983年开创了基于地震地层学的南海大陆边缘发育工作。 高分辨率数据能识别第四阶沉积旋回,并揭示低水位扇、低水位楔、海侵系统域和高水位三角洲的存在,而大陆边缘演变是通过这些沉积单位的重复堆积[10]

弧前盆地的构造历史也经由Beaudry 和 Moore (1985) 的证明,与大陆架相似,大陆架是在高水位期间,通过横向及向上积加的向盆地推进[11]

更复杂的盆地演化也经由Boyd 等人于 1993 年在埃克斯茅斯高原(Exmouth Plateau)的报告提出。在这些高分辨率的地震资料中可认出克拉通内盆地的演化。其特征是多次裂谷期-分裂期,及后分裂期的组合,最终以碰撞结束盆地地沉积历史[12]


参考文献

  1. ^ 1.0 1.1 Vail, P.R., et al. 1977 Seismic Stratigraphy and Global Changes of Sea Level in AAPG Memoir 26(DOI:https://doi.org/10.1306/M26490C3)
  2. ^ Sheriff, R.E., and Sheriff, M.S., 1980. Seismic Stratigraphy. ISBN 978-0-934634-51-9, DOI 10.1007/978-94-011-6395-8
  3. ^ 3.0 3.1 Payton, C.E., 1977 Seismic stratigraphy- — Applications to Hydrocarbon Exploration. AAPG memoir 26. ISBN 9781629812052
  4. ^ Berg, O.R. and Woolverton, D.G., 1985.Seismic Stratigraphy II: An Integrated Approach to Hydrocarbon Exploration .AAPG Memoir 39. ISBN 9780891813163
  5. ^ 5.0 5.1 Ramsayer, G.R., 1979. Seismic Stratigraphy, a Fundamental Exploration Tool . Paper presented at the Offshore Technology Conference, Houston, Texas, April 1979. Paper Number: OTC-3568-MS https://doi.org/10.4043/3568-MS
  6. ^ Wilgus C.K. et al ., 1988. Sea-Level Changes: An Integrated Approach SEPM special publication #42. ISBN 978-0-918985-74-3
  7. ^ Smith, W M, and Breyer, J A. Sequence stratigraphy and hydrocarbon exploration,Conference: Annual meeting of the American Association of Petroleum Geologists, Houston, TX, USA, 20 Mar 1988 ,https://www.osti.gov/biblio/6083899页面存档备份,存于互联网档案馆
  8. ^ C.P. Summerhayes(1986)Sealevel curves based on seismic stratigraphy: Their chronostratigraphic significance,Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, Volume 57, Issue 1,Pages 27-41,ISSN 0031-0182,https://doi.org/10.1016/0031-0182(86)90004-0. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0031018286900040)
  9. ^ Andrew D. Miall (1986) Eustatic Sea Level Changes Interpreted from Seismic Stratigraphy: A Critique of the Methodology with Particular Reference to the North Sea Jurassic Record,AAPG Bulletin 70 (2): 131–137.https://doi.org/10.1306/9488563D-1704-11D7-8645000102C1865D
  10. ^ Percy P. H. Chen, Zhi Yuong Chen, Qi Min Zhang; Sequence Stratigraphy and Continental Margin Development of the Northwestern Shelf of the South China Sea. AAPG Bulletin 1993;; 77 (5): 842–862. doi: https://doi.org/10.1306/BDFF8D76-1718-11D7-8645000102C1865D
  11. ^ Desiree Beaudry, Gregory F. Moore; Seismic Stratigraphy and Cenozoic Evolution of West Sumatra Forearc Basin. AAPG Bulletin 1985;; 69 (5): 742–759. doi: https://doi.org/10.1306/AD4627FE-16F7-11D7-8645000102C1865D
  12. ^ Boyd, R., Williamson, P. and Haq, B.U. (1993). Seismic Stratigraphy and Passive-Margin Evolution of the Southern Exmouth Plateau. In Sequence Stratigraphy and Facies Associations (eds H.W. Posamentier, C.P. Summerhayes, B.U. Haq and G.P. Allen). https://doi.org/10.1002/9781444304015.ch29