时间剖面的地质解释
时间剖面的地质解释通过时间剖面的对比来实现。时间剖面的对比不仅仅要确定反射标准层的层位,进行标准层的相位对比,而且还要识别时问剖面上各种波的类型,分析波与波之间的关系,解释时间剖面所反映的地质构造。
这一节,我们将分别讨论各种典型地质构造,包括背斜、向斜、断层、挠曲、不整合、超覆和退覆的地质解释,并以理论图形为主要资料分析它们的特点。
(一)背斜
背斜是褶皱构造中岩层向上弯起的部分,它是油气勘探的主要对象。在水平叠加剖面上,背斜构造主要形式是凸界面反射波和平界面反射波,有时也伴随有回转波。在复杂背斜构造上,还会有绕射波、断面波和侧面波。
图7-33和7-34是地垒背斜和地堑背斜的理论图形。地垒背斜是在形成背斜时,由于顶部上升,两翼下降,伴随有地垒型断层(图7-33)。地堑背斜则是在形成背斜时,顶部受张力作用产生断层,地层因重力作用下降形成地堑(图7-34)。在水平叠加剖面上,两种背斜凸界面反射波被分成几段,波组关系有明显的错开,各断点上都有绕射波,由于断层面较陡,很少见到有断面波。
图7-33 地垒背斜
图7-34 地堑背斜
(二)向斜
向斜是褶皱构造中岩层向下弯曲的部分。较大的沉积凹陷是油气生成的地方,査清沉积凹陷对估价油气资源有重要意义。向斜构造一般有两种:一种为对称向斜(图7-35);另一种为非对称向斜(图7-36)。水平叠加剖面上,凹界面反射波反映了向斜构造的形态。由于凹界面曲率中心的埋藏深度不同,凹界面反射波的类型也不一样。一般情况下,浅层是平缓向斜型,中层是聚焦型,深层则为回转型。凹界面反射波的特点是振幅强,连续性好。但是,在回转波出现的部位,经常有波的干涉现象,造成相位对比困难。在对称向斜构造上,各种波的关系都是对称的,而在对称向斜构造上,各种波的关系则不对称。另外,由于非对称向斜和断层相伴生,因此,在水平叠加剖面上,除有各类凹界面反射波之外,还有断面波和绕射波。
图7-35 对称向斜
图7-36 非对称向斜
(三)断层
断层在油气田勘探中具有非常重要的意义,因此,断层解释是反射波地震资料解释的重要内容之一。断层解释包括两个方面的工作:一是确定剖面上的断层性质,这叫作断点解释;二是进行断点的平面组合,又称为断层的平面解释。
断层是岩层的连续性遭到破坏,并沿断裂面发生明显相对移动的一种断裂构造现象,反映在时间剖面上,具有下列几个特点:
(1)反射波同相轴的数目突然增减或消失,出现这种情况,一般是基底大断裂的反映(图7-37)。断层的下降盘由于沉积较多,地层变厚,因而时间剖面上反射波同相轴数目增多,标准层齐全。断层的上升盘因为沉积很少,甚至未接受沉积,造成地层变薄或缺失。因而在时间剖面上反射波同相轴数目减少,标准层不全甚至缺失。
(2)反射标准层波组错断,断层两侧波组关系稳定,特征清楚,这是中小断层在时间剖面上的反映。它的特点是断层延伸短、断距小、破碎带窄。
(3)反射标准层发生强相位转换或扭折,一般是小断层的反映。这种断层由于断距小,与地层岩性变化不容易区分。
(4)反射波同相轴零乱,前后产状突变或出现资料空白带,这些也是断层的反映。上述现象是由于断层错动,地层两侧产状发生突变,以及断面的屏蔽作用和对射线的畸变作用所造成。
(5)绕射波和断面波的出现是识别断层的重要标志,见图7-37。
图7-37 基底大断裂
下面分析不同类型断层的地震模型,以帮助我们正确解释断层的特点。
(1)正断层和逆断层。正断层是断层的上盘沿着断层面相对向下移动的一种断层,而逆断层则是断层的上盘沿着断层面相对向上移动的一种断层。在水平叠加剖面上,两种断层的基本特征相同,波组明显错断,绕射波与断面波和平界面反射波相切而连接。只是反射波中断点的位置和断层上下盘的关系不一样。
(2)屋脊断层和反屋脊断层。正断层的上升盘地层倾向和下降盘地层倾向相反,相背的叫屋脊断层,相对的称为反屋脊断层。在水平叠加剖面上,屋脊断层构成隆起形态,上下盘地层反射波错断,中断点之间有空白段。反屋脊断层则形成凹陷形态,上下盘地层反射波错断,中断点之间有交叉迭掩段。
(3)正向正断层和反向正断层。正断层的上升盘地层倾向和下降盘地层倾向一致,与断面倾向相同的称为正断层,和断面倾向相反的叫作反向正断层。在水平叠加剖面上,两种断层的基本特点相同,都是单斜构造形态,波组关系错断,上下盘反射波中断点之间可以有空白段或迭掩段,它与两盘的地层产状差异有关;不同的地方在于,正向正断层的断面波沿着地层倾向,反向正断层的断面波倾向与地层倾向相反。
(4)台阶断层和Y字断层。一条比较大的断裂带一般是由两条或两条以上的断层组成。如果由两条断层组成,就有主断层和次断层之分,断距大的为主断层,断距小的为次断层。两条断层可以构成台阶断层,也可以构成Y字断层。在水平叠加剖面上,两种断层各种波之间的关系比较复杂,对比过程中容易解释错误。对于这种复杂的断层,可以先在叠偏剖面上解释,然后用联合对比方法,把解释方案移植到水平叠加剖面上。
(四)挠曲
挠曲是褶皱的一种。地震勘探中,常见的挠曲现象一般出现在断层附近,这种挠曲又叫作断层挠曲或断层牵引。断层牵引分为正牵引和逆牵引两种。正牵引是正断层的上升盘(或下降盘)受断层面的牵引力作用而产生的一种褶皱现象。逆牵引是在断层的下降盘形成和正牵引褶皱方向相反的褶皱现象。正牵引常在断层的上升盘形成牵引背斜,逆牵引则在断层的下降盘形成逆牵引背斜(又叫作滚动背斜)。水平叠加剖面上,正牵引在上升盘出现凸界面反射波,下降盘则是聚焦型或回转型凹界面反射波,此外,还有断棱绕射波和断而波出现,如图7-38所示。逆牵引则在下降盘产生凸界面反射波,并和下降盘断棱绕射波相切而连接(图7-39)。
图7-38 正牵引
图7-39 逆牵引
图7-40是一个逆牵引背斜的实际例子,由图可知,断层两盘的产状很不协调,深层隆起高点有偏移,而且高点的连线与主断层线平行,隆起幅度中层大,深层小,幅度大小与断层落差成正比。
图7-40 逆牵引背斜
(五)不整合
不整合是由地壳运动引起的沉积间断。它与油气的聚集有密切关系,如不整合遮挡圈闭就是一种地层圈闭油藏。另外,查明不整合对研究沉积历史也有重要意义。不整合分为平行不整合与角度不整合两种。
平行不整合的特点是上下构造层之间存在侵蚀面,但是产状一致。这种不整合在时间剖面上不易识别。由于不整合面受到长期风化剥蚀而凸凹不平,水平叠加剖面上常出现绕射波。与绕射波相似的凸界面反射波和回转波又因为不整合面的波阻抗差异明显、变化大,产生的反射波振幅强,变化也大。这些特点是识别平行不整合的标志。
角度不整合比平行不整合容易识别,时间剖面上表现为不整合面上下反射层有不同的产状,并呈明显的角度接触关系(图7-40)。不整合面以下的反射波,依次被不整合面所产生的反射波代替;形成于不整合面以上的反射波连续,可长距离追踪,不整合面以下的反射波依次尖灭于不整合面。在地层尖灭点上产生的绕射波常和尖灭点附近的反射波同相轴交叉,形成波的干涉。
(六)超覆和退覆
超覆和退覆出现在盆地边缘和斜坡带。超覆是海平面相对上升时,新地层的沉积范围扩大,依次超越下面较老地层的覆盖范围。退覆则是海平面相对(迅速)下降时,新地层的沉积范围缩小,依次小于下面较老地层的覆盖范围。所以,超覆和退覆是角度不整合的一种特殊形式。时间剖面上它们的基本特点相同,都是几组互不平行的反射波逐渐靠拢,和地层尖灭点的绕射波相切而连接在一起。所不同的是超覆时,不整合面以上的反射波依次被不整合面的反射波所代替(图7-41);而退覆吋,在不整合面以上的地层中,较新地层的反射波依次被下伏较老地层的反射波所代替,如图7-42所示图中T2层代替了T1层,T3层又代替了T2层。
图7-41 超覆
图7-42 退覆
综上所述,时间剖面的地质解释是一项十分复杂而又细致的工作,尤其是在断层多、构造复杂的地区。要解释好时间剖面,除了分析时间剖面上各种波的特点之外,还应注意了解工区及邻区的地质、钻井和其他物探资料,做到对工区的地层、构造和断裂情况等有一个整体概念。