利用前积角“玫瑰花”图判断前积体主物源方向

2017-10-23朱红涛徐长贵杜晓峰官大勇

石油地球物理勘探 2017年1期

肖凡朱红涛徐长贵杜晓峰官大勇李森

（①中国地质大学构造与油气资源教育部重点实验室，湖北武汉430074；②中国地质大学（武汉）资源学院，湖北武汉430074；③中海石油有限公司天津分公司，天津300452）

肖凡*①朱红涛①②徐长贵③杜晓峰③官大勇③李森①

在根据前积反射结构进行物源方向判别时，更多的是依靠观察大量地震剖面进行的定性判别，没有一套直观、可操作的方法和流程。为此，借鉴构造解释中“玫瑰花”图的制作原理，提出了判别前积体主物源方向的前积角“玫瑰花”图，并归纳、总结了前积角“玫瑰花”图的作图思路和方法流程，包括前积体中心点的确定、正北基准剖面前积角测量、与基准剖面平行方位前积角测量、基准方位前积角计算、旋转基准剖面求取其他方位前积角、成图等6个步骤。利用前积角“玫瑰花”图对渤海湾盆地BZ12构造区前积体的主物源方向进行了分析，结果表明，前积体Ⅰ、Ⅱ的主物源方向分别为10°～20°、340°～350°，表明两者源自不同的物源体系。

前积角“玫瑰花”图前积体前积反射结构主物源方向方法流程

1 引言

在地质研究中“玫瑰花”图是一种用途广泛的图解，作法简单、形象醒目，主要包括走向、倾向和倾角三种类型。目前对“玫瑰花”图的应用研究更多地体现在构造方面，在沉积方面的应用很少，尤其是对于物源方向的判别尚缺乏相关方法。陈安国等［1］通过绘制合肥地区上更新统黏土中各调查点的走向“玫瑰花”图，显示节理优势分布方位与场地附近主要断层走向近似一致；韩业鸣等［2］通过分析红石铜矿田地质勘查成果和裂隙“玫瑰花”图，指出了含矿裂隙构造的优势方向；钟文等［3］借助“玫瑰花”图对结构面的产状进行统计分析，结合边坡地形地貌、地层岩性以及结构面发育程度等多种因素确定了对边坡稳定性起控制作用的优势结构面；徐宝亮等［4］利用“玫瑰花”图研究侏罗系大安寨段微裂缝。

物源分析是利用各种手段和信息推测物源区的特征，从而确定沉积物来源的方法［5-11］。对古物源体系进行分析是沉积盆地分析的重要内容，成为确定物源区位置、性质、沉积物搬运路径，预测古水流体系的形态，判断沉积相带分布及砂体分散体系，再现沉积盆地演化过程及恢复古环境的重要依据。古物源分析已经发展为应用多指标、多技术、多方法的综合技术，主要方法有重矿物法、碎屑岩类分析法、孢粉分析法、沉积法、裂变径迹法、地球化学法、同位素法以及沉积、构造、地震、测井等地质综合方法［12-21］。随着地震勘探技术的发展，基于地震资料的物源分析法的应用也越来越广泛。尤其是在缺乏露头、岩心样品的条件下，无法有效测试、分析相关沉积物源，可利用地震资料开展沉积物源判别。地震反射结构尤其是前积结构具有指示古水流方向的作用，对物源方向也有一定的指示作用［5］，这是依据地震前积反射结构进行物源方向判别的主要依据。前积反射结构表现为同相轴向盆地中心区的进积，同时代表沉积物向盆地的推进过程，是进行物源方向分析的重要依据［22-30］。但是在根据前积反射结构进行物源方向判别时，更多的是依靠观察大量地震剖面进行的定性判别，没有一套直观、可操作的方法和流程。为此，本文提出了判别前积体主物源方向的前积角“玫瑰花”图，归纳、总结了作图思路、方法及流程，并进行了实例分析。结果表明，利用前积角“玫瑰花”图能够直观、有效地判断前积体的主物源方向，对类似的研究具有重要的参考价值。

2 “玫瑰花”图的制作方法

2.1 构造“玫瑰花”图原理及方法

在构造解释中，节理倾角“玫瑰花”图通常和倾向“玫瑰花”图一起制作。根据节理倾向进行分组，并求出每一组的平均倾角，利用节理的平均倾向和平均倾角作图，圆半径长度代表倾角大小，由圆心到圆周从0°～90°等比例过渡，继而找点成图。视倾向与真倾向之间的夹角ω越大，视倾角越小，特别地，当ω=90°时，视倾角等于零（图1）。

图1 真倾角与视倾角的关系图示

2.2 前积角“玫瑰花”图制作方法

对于三维地震工区，在不同方位观察、测量的前积体的前积角为视前积角，与构造解释中的视倾角可以类比，且测量的最大前积角所在方位与主物源方向最接近。当视前积方位与最大前积角所在方位的夹角越大时，测量的视前积角越小，特别地，当两者之间的夹角为90°时，测量的视前积角等于零。与构造解释类似，利用前积角“玫瑰花”图可直观地反映不同方位前积角的大小及变化规律，并对前积体的主物源分析具有指示意义。

2.2.1 前积角“玫瑰花”图制作思路

通过借鉴构造解释中“玫瑰花”图的制作原理，最大前积角所在方位即为前积体主物源方向。与构造“玫瑰花”图不同的是，对于三维地震数据体，虽然不同测线方位所反映的前积角大小不等，但是对于同一个前积体中心，在测线方位较为接近的情况下，前积角的大小相差很小。因此文中并未采取构造“玫瑰花”图在一定的角度范围内求取平均角度的方法，而是以10°为间隔确定测量剖面，分别测量0°、10°、…、170°各方位剖面的前积角，最后利用测量的前积角值作图。

2.2.2 前积角测量

图2 前积角测量示意图

对每一个前积体，通过识别地震相特征，选取前积同相轴与地震反射层 T3u的夹角α′1、α′2、α′3、α′4作为前积角（图2a）。由于地层的起伏，角度测量存在一定的偏差，因此对地震反射层T3u进行“层拉平”处理（图2b），“层拉平”测量的角度α1、α2、α3、α4则反映了前积体相对角，尽管该角不能代表真实地层倾角，但是和真实地层倾角具有一定相关性，即前积体相对角越大，真实地层倾角也越大。因此，通过测量不同方位的前积体相对角即可判断前积体主物源方向。

2.3 前积角“玫瑰花”图制作流程

前积角“玫瑰花”图的制作总体可以分为前积体中心点的确定、正北基准剖面前积角测量、与基准剖面平行方位前积角测量、基准方位前积角计算、旋转基准剖面求取其他方位前积角、成图等6个步骤（图3），分述如下。

（1）前积体中心点的确定

在识别出前积体边界的基础上，制作前积角“玫瑰花”图首先需要确定前积体的中心点。利用地震资料确定前积体中心点主要有两种方法：①地震剖面前积反射特征分析，如前积类型、前积角、前积规模的变化等；②地震属性分析，如前积区的范围在地震属性图中呈扇形、朵状平面分布，属性高值向四周逐渐减弱等。

在判断研究区发育不同期次前积体的物源方向时，首先通过观察切过沉积复合体不同方位的地震剖面，在地震分辨率可靠的前提下，利用地震剖面中的同相轴产状差异以及地震反射外部形态的“叠置关系”等特征识别各个单前积体期次。对于每个单前积体，通过单独解释其顶、底界面层位，继而提取单前积体属性，再利用上述特征确定前积体中心点。

（2）正北基准剖面前积角测量

对于每一个前积体，将过中心点正北方位剖面定为基准剖面（图3a），在基准剖面上对地震反射层进行“层拉平”，测量x组前积角α1、α2、α3、…、αx，并取该剖面的前积角平均值

作为该剖面的前积角测量值。

（3）与基准剖面平行方位前积角测量

选取平行于基准剖面的系列地震剖面（图3b），对每一条地震剖面按步骤（2）的作法，最终得到n条剖面的前积角平均值β1、β2、β3、…、βn。

（4）基准方位前积角计算

将上述一系列平行剖面的测量值再次取平均值，即该值即为前积体正北方位的前积角。

图3 前积角“玫瑰花”图制作流程图

（5）旋转基准剖面求取其他方位前积角

以前积体中心点为原点，以10°为间隔依次旋转基准剖面（图3c），对每个方位的系列剖面都按步骤（4）的作法，依次求取各个方位的前积角γ2、γ3、γ4、…、γn。

（6）成图

圆心代表0°前积角，圆周代表90°前积角，各方位的角度大小按照等比例换算成从圆心到圆周的线段长度。在充填颜色之后便可以直观地看出前积体最大前积角方位，该方位即为前积体主物源方向（图3d、图3e）。

3 实例分析

渤中凹陷是渤海海域内面积最大的富生烃凹陷［31，33］，发育古新统孔店组、始新统沙河街组（沙四段—沙一段）、渐新统东营组（东三段—东一段）［34-38］等目的层。研究区位于渤中凹陷BZ12构造区（图4），东二段下亚段发育多期前积体，并具典型的前积反射特征。通过制作前积角“玫瑰花”图，可直观分析各前积体主物源方向。

3.1 前积体中心点的确定

研究区发育两个前积体（图4），制作前积角“玫瑰花”图首先需要确定前积体的中心点。对于每一个前积体，首先观察切过前积体的地震剖面，地震剖面特征对于中心点的确定以及主物源方向的判别具有一定指示意义。图5为过前积体Ⅱ的两条任意线剖面。由图可见以下信息。

（1）在过前积体Ⅱ的北北东向剖面（图5a）中，目的层东二段下亚段的顶、底界面分别为T3u（地震反射层）和mfs（最大洪泛面），目的层表现为中频、强振幅、前积反射结构，前积规模和前积角均较大，利用“层拉平”方法测量的前积角约为50°～60°。结合前积反射结构和测量的前积角，确定前积体Ⅱ的主物源方向接近该剖面方位。

（2）在过前积体Ⅱ的北东东向剖面（图5b）中前积现象不发育，地震相外部几何形态主要表现为丘形，地震同相轴具有明显的双向下超特征，所测量的前积角较小（5°～10°）。与上、下两段地层相比，目的层段振幅较强、连续性较好。结合丘形外部几何形态和测量的前积角，确定前积体Ⅱ的主物源方向与该剖面方位接近垂直。

图4 渤中地区构造单元划分图［34］

对于这两个前积体，一方面利用上述方法观察不同方位的一系列地震剖面，有助于确定前积体的前积类型、前积角以及前积规模；另一方面对前积体提取总绝对值振幅属性（图6a、图7a），振幅高值异常区域在平面上呈现 “朵体”形态特征，“朵体”从一端向另一端表现为发散开阔状，振幅值从前积体中部的高值区域向四周逐渐减小。结合前积反射结构和提取的总绝对值振幅属性可确定前积体的中心点，以便制作前积角“玫瑰花”图。

图5 过前积体Ⅱ的两条任意线剖面

3.2 前积角“玫瑰花”图的制作及特征

图6 前积体Ⅰ总绝对值振幅属性平面图（a）及前积角“玫瑰花”图（b）

确定各前积体的中心点后，针对每个前积体，从过中心点的正北方向基准剖面开始，在进行“层拉平”之后，选取过中心点的地震剖面以及与其平行的3条剖面作为前积角的测量剖面。对于这一组平行的4条剖面，在每条剖面上测量4个前积角，并求取平均值；再对4条剖面的前积角平均值取平均，即得到正北方向基准剖面的前积角；然后以前积体中心点为原点，以10°为间隔旋转正北基准剖面，在每个方位均按求取正北基准剖面前积角的方法求得各方位的前积角；最后按比例选取线段长短代表前积角大小，制作两个前积体的前积角“玫瑰花”图（图6b、图7b）。由前积角“玫瑰花”图可见，前积体Ⅰ、Ⅱ的最大前积角方位分别为10°～20°、340°～350°，即前积体Ⅰ、Ⅱ的主物源方向分别为10°～20°、340°～350°，表明两者源自不同的物源体系。

图7 前积体Ⅱ总绝对值振幅属性平面图（a）及前积角“玫瑰花”图（b）

4 结束语

前积角“玫瑰花”图借鉴了构造倾角“玫瑰花”图的原理，利用视前积角类比构造中的视倾角，分析了视前积角与主物源方向的关系，制作流程简单。前积角“玫瑰花”图的制作涉及到地震剖面的观察描述以及地震属性提取等刻画方法，在以地震资料为主，缺少钻井、岩心等其他资料的情况下，运用该定量方法能够快捷、简便地判断前积体的物源方向，对于区域物源方向的定量化判别具有较好的指示作用。利用前积角“玫瑰花”图不但可以判断单沉积体主物源方向，而且还可以判断复合体内部单沉积体的期次。在构造活动强烈地区，在能够识别前积特征的前提下，可选取不同断裂之间构造活动相对较弱的前积区进行前积角“玫瑰花”图的制作和分析。

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