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即碎屑颗粒本身的特点(如粒度、分选),胶结物的特点以及碎屑与胶结物的关系。
与之类似,地震反射结构是指地震剖面的各个组成部分(即同相轴)的物理地震学特征,包括其视振幅、视周期(视频率)、连续性三个方面。
(1)视振幅-视振幅反映了其相应地下界面反射系数的大小。
对于相同的入射波而言,地震反射系数越大则产生的反射波的振幅越强。
反射系数的大小由界面上下岩层的波阻抗差所决定。
波阻抗是岩层的密度ρ与速度V的乘积。
波阻抗与岩性有着密切的关系,一般说来泥岩波阻抗较低,砂岩波阻抗居中,碳酸盐岩波阻抗较高。
因此视振幅的大小最终可归结为界面上,下岩性差别的表现(图1)。
图1地震波形的振幅分级
(2)视周期-视周期(视频率)反映了反射界面之间间距的大小。
间距越大,则它们各自产生的反射波之间的时间差越大,即相当于视周期越大。
反之间距越小则视周期越小。
当界面间距小于入射地震波的1/4主波长时,两个界面形成的反射波将相互叠加成为一个复合波,从而无法将两个界面区分开,这就是地震波的垂向分辨率。
习惯上人们在地震相描述时更喜欢用视频率这一术语。
由于视频率是视周期的倒数,因此其地质意义从本质上讲是相同的,只不过视周期越长则视频率越低而已(图2)。
图2地震波形的周期分级
(3)连续性-连续性是指同相轴的视振幅以及视频率在横向上的稳定程度。
根据以上讨论不难理解它所反映的是界面上、下岩性差别或界面间距在横向上的稳定程度。
在定性描述时,不论对视振幅、视频率还是连续性都可分为三至五个等级,分别为高、中、低或高、较高、中、较低、低。
根据这三个方面的特点可描述地震反射结构,并可划分不同的地震反射结构类型(图3)。
图3地震波形的连续性分级
(4)描述和命名方法-地震反射结构有两种描述和命名方法。
当准层序组内部上述三个方法面的特征上、下都比较均匀时,可直接按“视振幅+视频率+连续性”的顺序进行描述和命名,例如“强振幅高频高连续性反射结构”,当以上特征上、下不均匀时,则可在上述命名基础上加上垂向上的变化特点进行描述和命名,例如“振幅向上增强反射结构”。
2.地震反射构型
在沉积相标志中,沉积构造是指沉积岩各个部分的空间排列方式。
与之类似,地震反射构型是指地震剖面中的各个组成部分(即同相同轴)的空间排列方式,它在形态上与层理构造十分相似,例如平行反射构型类似于水平层理;
前积反射构型类似于交错层理等,从而在某种意义上可将其看做是“超巨型”的层理。
但它们在成因机制上有着本质区别。
层理构造反映是水流体制和物质组分粒度特征的变化,而地震反射构型则是厚度大致与准层序(以海洋洪水面为界的地层单元)或成因层(以沉积环境突变面为界的地层单元)相当的岩层的叠加模式的直接表现,反映的是宏观沉积作用的性质和沉积补偿状况等。
它们都在沉积相解释推断中具有重要意义。
地震反射构型讨论的是同相轴之间的几何关系,属于几何地震学信息。
而地震反射结构讨论的是同相轴的物理特征,属于物理地震学信息。
前者受地震波采集和处理过程的影响很小,因此比较可靠,但它只能反射宏观地质特征,如扇体、三角洲等,比较粗略。
后者受采集、处理的影响很大,可靠性较差,但在资料可靠的情况下能反映更细致的地质特征,如岩性变化等。
因此在地震相分析中应根据它们各自的特点合理应用。
3.非地质影响因素
需要指出的是以上分析仅仅讨论了影响视振幅、视频率和连续性的地质因素。
实际上它们作为地震波的物理地震学特点还与地震波的激发条件、传播过程、接收条件,以及资料处理中的流程和参数选择有密切联系,影响因素极为复杂。
这些影响有时十分强烈,以至于将地质因素的影响掩盖掉。
因此必须对这些非地质影响因此有所了解,才不至于被假象所蒙蔽。
非地质影响因素可分为两类:
一类是自然因素,如地震波在传播过程中的能量损失和视频率损失,地下岩层的构造复杂情况等。
前者使地震波的振幅随深度而逐渐减小,频率特性也发生显著变化,主频逐渐降低。
后者使地震波的传播路径发生剧烈变化,从而使反射波性质也出现复杂变化;
另一类是人为因素,如地震波的激发效果、采集效果、处理效果等。
在同一测线上采用不同的观测方法,或采用不同的处理方法,则剖面上的视振幅、视频率和连续性会有很大不同,表现为不同的地震反射结构特点。
其中视振幅与地震波的激发能量,检波器的偶合情况、干扰波的压制效果、静校正的效果、水平叠加和偏移处理的效果、动平衡和相干加强的效果以及显示比例因子的选择等均有密切关系。
而视频率则与激发出的地震波的频率特性、检波器的组合方式和采样间隔、滤波频率参数的选择、反褶积的效果等有密切关系。
至于连续性,因它反映的是视振幅与视频率的横向稳定程度,因此与上述各种因素均有关系。
作为一个高级地震解释人员必须对以上因素有充分的了解,可参考有关地震勘探的教材。
一个初学者则主要应掌握两个原则:
一是用于地震反射结构分析剖面应是采用相同的采集和处理方法获取的,质量应是合格的,切忌将用不同采集处理方法得到的剖面混在一起使用;
二是在分析中着重考虑视振幅、视频率和连续性在同一地层单元内的横向相对变化,而不必过分重视它们的绝对值大小。
采用这两个原则实际上相当于对地震剖面进行了归一化处理,在一定程度上了消除各种非地质因素的影响。
综上所述,在地震相分析中有两种基本的地震相标志,它们分别具有不同的地质意义,因此应当相互配合使用。
下面将分别介绍它们的具体类型及地质意义。
需要注意的是,在国内一些地震地层学教材中将含义为同相轴的排列方式特征的“Seismicconfiguration”一词译为“地震反射结构”,这与人们对“结构”概念的理解是不吻合的。
故在此一律采用地震反射构型的术语。
此外在国内外的地震地层学文献中对地震反射构型的术语使用的不很严格,把完全是根据同相轴的物理地震学特征所定义的一些地震相特征也称为某某反射构型,如无反射构型等,这与它所下的定义自相矛盾。
因此我们根据“结构”与“构型”的一般定义,将同相轴的物理地震学特征称为地震反射结构,而将同相轴的排列方式称为地震反射构型。
二、地震反射结构
在两种地震相标志中,以地震反射结构的类型为最多。
按三类物理地震学特征,每类有三种状态计,可出现27种组合形式。
若它们在垂向上分布不均匀,则描述出的类型就会更多。
在此我们仅仅介绍几种典型的地震反射结构。
1.杂乱反射结构(强振幅低连续结构)
由于视频率的影响因素很多,干扰因素的影响往往比地质因素更强,因此除了其地质意义特别重要的少数场合,一般可不考虑视频率的特点。
杂乱反射结构的基本特征就是振幅很强,但又不连续,故显得很杂乱(图4)。
振幅强意味着岩性或岩层厚度横向变化剧烈,从而反射系数横向上变化很大。
这种反射结构往往发育于冲积扇,陡崖浊积扇、海底扇等扇体中,或者由于重力滑动或构造变动而强烈变形了的地层里。
由于重力滑动或构造变动而强烈变形了的地层
海底扇的重力滑塌变形造成的杂乱反射
图4杂乱反射结构(强振幅低连续结构)
2.无反射结构(极低振幅中连续性结构)
其基本特征就是振幅极低,几乎看不出同相轴的存在。
在这种情况下很难评价连续性的好坏,故笼统地称之为中连续性(图5)。
形成无反射结构的根本原因是岩性均一、形不成反射界面。
这与岩性本身无直接关系,巨厚的深湖相泥岩,滨海相砂岩、陆棚相灰岩、白云岩以及泥质沉积很贫乏的辫状河砂岩中都可发育这种反射结构。
它们的岩性差别很大,但都在宏观上都很均一。
图5无反射结构(极低振幅中连续性结构)
3.三高反射结构(高振幅、高频、高连续性结构)
其特征是振幅、频率、连续性都很高。
图6为典型的三高反射结构。
振幅高意味着界面上、下岩性差异大。
频率高意味着层厚较薄且频繁交替,连续性高则意味着岩性和岩层厚度横向上很稳定,它是浊积砂发育的深海相、深湖相、或者薄煤层稳定发育的浅湖沼泽相的典型特征。
图6三高反射结构(高振幅、高频、高连续性结构)
4.向上增强反射结构
其基本特征是振幅在下部较弱,而向上显著增强(图7)。
这表明在下部岩性较均一,而向上岩性差别增大。
通常在反旋回的沉积相组合中,如三角洲、海退期陆棚沉积等容易形成这种反射结构。
综上所述,只要抓住振幅强弱与界面上、下岩性差别大小相对应;
频率高低与岩层厚薄相对应;
连续性好坏与岩体及岩层厚度的横向稳定性相对应这一关键,再根据对不同沉积相单元中的岩性差异特点,横向变化特点和旋回性特点的理解,就可以进行初步的沉积相解释。
然而必须记住,影响地震反射结构的非地质因素很多,它们造成假象是无法避免的,因此还必须充分利用其它两类地震相标志。
通过综合分析,去伪存真。
图7向上增强反射结构
三、地震反射构型
常见的地震反射构型有十种类型,它们受地震资料采集、处理过程的影响较小,且一般都具有显著的沉积相意义,因此在地震相分析中占十分重要的地位。
1.平行(亚平行)反射构型
以同相轴彼此平行或微有起伏为特点(图8)。
它是沉积速率在横向上大体相等的均匀垂向加积作用的产物。
在陆棚、深海盆地、深湖或浅湖、沼泽等许多相带中都可发育,因此多解性很强,但反映了在稳定条件下的均匀沉积这一点是相当明确的。
此反射构型中的连续性一般都比较好。
振幅和频率则可以因情况不同而异。
图8平行(亚平行)反射构型
2.波状反射构型
其特征为各同相轴之间在总体趋势上是相互平行的,但细看都有一定程度的波状起伏(图9)。
它是不均匀垂向加积作用产物,也就是说从准层序或成因层这一地层单元的级别上看总体上表现为垂向加积作用,从而同相轴之间在总体上相互平行;
但从更细的级别上看沉积速率在横向上并不相同,甚至还存在次级的进积作用。
例如在以曲流河为主的冲积平原上,河流相沉积是由点砂坝的进积作用实现的,而在岸外平原泽发育有细粒的垂向加积产物。
在这种沉积作用下,同一地层单元内的岩性横向上变化较大,岩层厚度也不稳定,因此反射界
面在横向上变化较大,岩层厚度也不稳定,因此反射界面在横向上变化不定,使反射波同相轴表现为波状起伏的特点。
这种反射构型的连续性一般都不太好,振幅和频率可以变化较大。
通常在冲积平在冲积平原、滨浅海(湖)以及总的沉积速率相对比较缓慢的扇体等相带中容易产生这种构造
其特征为各同相轴之间在总体趋势上是相互平行的,但细看都有一定程度的波状起伏。
反射波同相轴表现为波状起伏的特点。
振幅和频率可以变化较大。
图9波状反射构型
3.发散反射构型
其特征为同相轴之间的间距朝着一方逐渐减小,其中一些同相轴逐渐消失,从而使同相轴的个数也朝一方减少,与之对应的地层单元的厚度也相应减薄。
但这种地层厚度减薄并不是由于在地层单元顶、底界发生削蚀或上超所造成的,而是由于各同相轴的间距向一方减小而造成。
当两根同相轴的间距减小到地震垂向分辨率的极限时就合并成为一根,从而使同相轴的数量减少(图10)。
它是在差异沉降的背景下,由于沉积速率的横向上递减,导致岩层厚度向一方变薄而造成的。
在箕状断陷中、陆坡上、盆地的构造枢纽带上以及同生断层下降盘上都可以发育这种反射构型,其构造地质学意义远大于沉积学意义,但对沉积相解释还是有一定帮助的。
在这种反射构型中可以出现各种反射结构。
图10发散反射构型
4.前积反射构型
若以准层序组的顶、底界为参照平面,则其间的同相轴相对倾斜并朝一方进积。
标准的前积构型具有顶积层、前积层和底积层(图11)。
根据前积层的形态特点以及顶积层、底积层的发育程度可进一步将前积构型细分为八种类型。
虽然它们之间有着种种差别,但都具有前积层,都是沉积物进积的产物,都反映了古水流的方向。
前积构型是三角洲、扇三角洲、各种扇体以及大陆坡、碳酸盐台地边缘斜坡的典型标志。
图11前积反射构型沉积模式图
(1)s型前积构型
是标准的前积构型,具有顶积层、前积层和底积层(图12)。
顶积层发育表明当时该地区的水平面处于相对上升状态,可容空间增大,从而陆源物质得以向上垂向加积。
底积层发育表明在沉积体的前方也沉积了大量物质,而根据沉积分异原理,较粗的碎屑物质应在顶积层及前积层的部位上卸载,在与底积层对应的地区则主要为细粒沉积物,因此可以把底积层发育看作陆源物质粒度较细、泥质沉积特别丰富的表现。
通常在大陆坡和泥质丰富的三角洲中容易发育这种反射构造。
图12s型前积构型
(2)顶超型前积构型
其特征是缺失顶积层,前积层向上方以顶超的方式终止于地层单元顶界上(图13)。
顶超关系的存在表明顶积层不是因后期构造侵蚀而缺失的,而是由于在水平面相对静止时期可容空间保持不变,使水平面以上无法发生垂向加积作用,沉积过路的沉积物只能在沉积体前缘带进积下来,从而缺失顶积层。
其底积层发生的地质意义同s型前积构型相同。
通常在水平面相对静止时期泥质丰富的三角洲中容易发育这种反射构型。
图13顶超型前积构型
(3)下超型前积构型
其特征是缺失底积层,前积层向下方以下超的方式终止于地层单元底界上(图14)。
其顶积层发育表明在水平面相对上升时期形成的。
而缺失底积层则表明陆源碎屑物质粒度较粗,缺乏细粒沉积物。
一般在冲积扇、陡崖浊积扇和扇三角洲上容易发育这种构造。
图14下超型前积构型
(4)斜交型前积
层均不存在,前积层分别以顶超和下超的方式终止于地层单元的顶、底界面之上(图15)。
根据前面的分析可知,它是在水平面相对静止时期由较粗的碎屑物质进积所造成的,它所对应的沉积体性质与下超型前积构造相同,区别仅在于水平面相对变化的状态不同。
图15斜交型前积
(5)叠瓦型前积构型
其特征与斜交型很相似,区别仅在于前积层的倾角更平缓,所对应的地层更薄,通常仅相当于1-2个同相轴的间距,从而形态上就如同叠在一起的瓦片一样(图16)。
它是在水平面相似静止时期,于水深较浅、坡度较缓的背景下由沉积物进积而形成的。
通常发育于浪控三角洲、拗陷湖盆三角洲、碳酸盐台地缓坡等环境中。
叠瓦状前积构造由于规模较小,故在地震剖面上较难识别,但在湖盆中最常见的恰恰是这种构造,因此在我国陆相含油气盆地研究中具有格外重要的意义。
图16叠瓦型前积构型
(6)杂乱前积构型
在前面介绍的各种前积构型类型中,如果同相轴不平整呈起伏状,并且连续性较差,则可称之为杂乱前积构型(图17)。
它的地质意义与其对应的前积构型类型相似,区别在于其岩性界面横向上不稳定,变化大,这可能是高能条件下沉积所造成的。
如冲积扇等常具此种前积构型;
也可能是由于重力滑动或构造变动使岩层发生强烈变形,如盆底扇、陆坡扇等可具此种构造。
应注意不要把杂乱前积构型的概念与杂乱反射结构的概念相混淆。
前者强调的是同相轴之间的排列方式,是几何地震学信息。
而后者强调的是同相轴的物理地震学特征。
具有杂乱前积构型的沉积体一般都具有杂乱反射结构。
然而具杂乱反射结构的岩层如果不具进积的条件,就不会具有杂乱前积构型。
图17杂乱前积构型
(7)复合前积构型
以上介绍的各种基本类型都与一定的地质条件相对应,如水平面的相对变化状况、沉积物的粒度性质、沉积时的稳定程度等等。
在实际情况中,这些条件往往是在不断变化的,从而在不同时期就形成不同的前积构型类型,它们的共生组合就是所谓复合前积构型(图18),我们不难将其分解为各种基本类型,进而可分析其地质条件的演化。
图18复合前积构型
(8)双向前积构型
其特征是同相轴在中间呈丘形上拱,其两侧依次下超于地层单元的底界上,表现为双向的进积(图19)。
这与前述朝着一个方向的进积有截然不同。
但它实际上只不过是那些具有无底积层前积构型的沉积体的横切面,从而地质意义也与之相同。
当在地震剖面上发现双向前积构型之后,应从与其正交的剖面上找出相当于沉积体纵剖面上的前积构型,并对其进行深入分析。
图19双向前积构型
前积反射构型在沉积体识别、古水流分析、古水深分析、水平面相对变化分析等方面都具有非常重要的意义,因此应很好掌握。
5.退积反射构型
一般发育在陆棚边缘,由于海平面快速上升,岸线大幅度向陆移动,造成陆棚边缘附近沉积物的欠补偿,形成密集段,地层叠置模式为退积模式,即下部界面为上超,准层序向盆地方向减薄尖灭,随地层时代变新,尖灭点向陆移动,从而上部界面为视削截。
该反射构型是海进体系域的典型特征(图20)。
图20退积反射构型
6.上超充填反射构型
有两种成因,一种是在由区域性不整合面所造成的地形洼地上由新地层上超充填沉积而成(图21),它除了表明这是在一个新的沉积旋回初期的产物外,无明显指相意义。
另一种是在陆坡下部由海底扇向上上超向下下超所形成。
是低水位体系域的典型特征。
图21上超充填反射构型
7.丘形反射构型
其特征是同相轴之间的间距厚、两边薄,从而向两侧倾斜,总体上表现为丘形正向隆起(图22)。
它表明沉积速率为中间大、两边小。
通常在各类扇体和三角洲沉积体的横切面上容易见到此类反射构型。
它与双向前积构型的区别在于两侧无下超现象,这表明沉积体发育有底积层,泥质沉积较丰富。
有时这种构型规模很小,仅见于很少几根同相轴之间,这往往是滩、沿岸砂坝的表现。
图22丘形反射构型
8.谷形反射构型
其特征与丘形反射构型恰为镜象对称关系,即总体上为谷形负向凹陷(图23)。
它表明除了沉积速率是中间大、两边小之外,沉降速率也是中间大、两边小。
通常在盆地凹陷轴的横切面上容易形成这种反射构型,而这一构造部位上又恰好是水流汇聚的地方,容易发育河流或三角洲,虽然相互之间对应关系程度不是非常高,但毕竟是很有参考意义的。
有时这种构型规模很小,仅见于很少几根同相轴之间,这往往是河道砂体的表现。
图23谷形反射构型
9.透镜形反射构型
其特征为前两种反射构型的叠加,上部为丘形、下部为谷形,总体上为一中间厚、两边薄的透镜形(图24)。
其中间下凹表明沉降速率中间大、两边小。
而地层中间厚、两边薄则有两种原因;
一是中间沉积速率大;
二是中间砂岩发育、两边泥岩发育,从而在后期差异压实的作用下中间后、两边薄。
这种原因一般是共生的。
因此这种构造往往是海底扇上的叠置扇或三角洲、继承性主河道的表现,具有重要的指相意义。
另一种情况是规模较小,一般发育在准层序组内部。
特征是同相轴上凸下凹,形如眼球,宽度一般在几百米至几公里范围之内,厚度多为几根同相轴左右。
一些规模不大的河道砂体、沿岸砂坝和叠置扇朵叶等容易形成这种反射构型。
图24透镜形反射构型
10.块状凸起形反射构型
其特征是地层单元在局部突然增厚,向上凸起而被上覆地层所围绕。
其同相轴的间距、数量均比同期周围地层要大得多,地震反射结构一般也有显著不同,其间的突变界限十分显著(图25)。
这种反射构型有两种成因:
一种是由于生物礁的生长作用而截然高于同期地层之上,随后被后期不同性质的沉积物所掩盖;
另一种是由于塑性地层或侵入岩体所形成的底辟构造。
它们的形态特征一般较相似,需结合速度资料和重、磁资料,以及区域地质背景资料来区分。
此外围岩的牵引构造是底辟构造独具的特点,可帮助区分二者。
此种反射构型对于识别生物礁具有重要意义。
图25块状凸起形反射构型
11.侵蚀充填反射构型
其特点是地层局部突然增厚,向下侵蚀充填于下伏地层之中,其地震反射结构与围岩有明显区别,同相轴的间距也往往不同,与围岩之间有明显的分界线,但地层的产状与围岩并无很大区别,不具典型的上超关系(图26)。
它是局部性的水下侵蚀河道的典型标志,通常发育于陆棚、陆坡和海底扇上,反映了海平面的相对下降。
图26侵蚀充填反射构型
12.披盖反射构型
其特征是上覆地层为平形构造,但弯曲地盖在下伏的不整合地形之上(图27)。
其形态与不整合地形的形态完全一致,且其间无上超关系存在。
它是在深水环境中由悬浮沉积物均匀地垂向加积起来的,否则将出现上超关系。
因此这是深水、尤其是远洋沉积的显著标志。
综上所述,各种反射构型特征明显,易于识别,与沉积相大多有密切的对应关系。
同时它作为几何地震学信息,受资料采集和处理中假象的影响较小,可造性较强,因此在地震相分析中具有特别重要的意义。
图27披盖反射构型
四、地震相划分
所谓地震相划分就是在地震地层单元内部,根据地震相标志划分出不同的地震相单元,从而为地震相分析,即根据地震相特征进行沉积相的解释推断,打下必要基础。
根据在划分时所利用的地震相标志的不同,可分为单因素和综合划分两种不同方法。
1.单因素划分
这种方法在划分时每次都只考虑一种地震相标志。
例如根据地震反对构造进行地震相划分或根据振幅进行地震相划分等,由此编制出各单一地震相标志的相图。
其优点在于可以细致地刻划出各种地震相标志的空间变化特征,而缺点是每种地震相标志在单独应用时都只具有有限的沉积相意义,其多解性较强,因此不便于进行沉积相解释推断。
在实际应用中,一般仅把它作为一种辅助手段。
2.综合划分
这种方法在划分时间时综合考虑各种地震相标志,由此划分出的每一个地震相单元都具有最丰富的地震相信息,便于进行沉积相解释推断。
不同的地震相标志在平面分布范围上以及所对应的沉积相单元的级别上均有很大差别,例如一种地震反射构型可与一个或多个二级沉积相单元相对应,有时亦可与一个一级沉积相单元相对应。
地震反射结构的分布范围最小,在同一地震反射构型的分布范围内可以
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