中国软沉积物变形构造及地震岩研究简评

近30年(1987—2016)来,中国的软沉积物变形构造、地震岩、震积岩及古地震研究,取得了很大的进展和成绩。但是,在国内中文期刊中已发表的约140篇文章和已出版的一些专著中,几乎都把具软沉积物变形构造的岩层当作地震岩。可喜的是,中国石油大学(华东)的老师们和学生们,对山东青岛灵山岛下白垩统中的软沉积物变形构造的研究,却有多种不同的观点,呈现出了一种活跃的学术气氛。笔者等的看法是:(1)软沉积物变形构造是一种沉积构造,它有多种成因,它是一个很好的沉积学和地质学术语,应继续地和更广泛地使用下去。(2)地震岩是专指由地震引起的具软沉积物变形构造的岩层,它是具多成因的软沉积物变形构造的岩层的一种,不能把所有的具软沉积构造的岩层都当作地震岩。有的地质学家建议废弃地震岩这一术语。(3)震积岩是"seismites"(地震岩)的误译,不宜再继续使用。(4)由于地震岩和震积岩这两个术语在国内外已使用多年,要废弃它们或不再继续使用它们,应得到国内外的多数地质学家的同意才行。

Seismites、地震岩、震积岩和软沉积物变形构造等术语问题的讨论

文章主要内容为:(1)同意山穆玕(Shanmugam)的观点,即赛拉赫提出的seismites这一术语有问题。它不是具软沉积物变形构造的岩层,也没有地震成因的证据,因此应当否定。(2)不同意龚一鸣把赛拉赫提出的seismites译为"震积岩",应把它译为"地震岩"。(3)软沉积物变形构造是多成因的。由地震引起的具软沉积物变形构造的岩层可称作"地震岩",不是由地震引起的具软沉积物变形构造的岩层不能称作"地震岩"。(4)即使在地震高发地区,也不是所有的软沉积物变形构造都是由地震引起的。(5)在印度北部的一个地震高发地区的河谷中,在2013年的洪水沉积物形成后即刻观察到的软沉积物变形构造,是一个无可争辩的非地震成因的实例。因为2013年至今该地区没有发生过地震。这一实例应引起重视和深思。

叠前AVO属性的地震岩性学探索与实践研究

自地震沉积学诞生以来,国内众多学者主要的研究方向集中在地震地貌学上,而对于地震岩性学却鲜有研究。以往对于地震岩性的表征技术主要为90°相位化和叠后反演,但在复杂地区这两种方法都存在一定的缺陷。为此,在前期研究中提出了地震岩性体概念:将地震数据转化为有明确岩性意义的地震属性体,来表征地震地貌。重新推导了AVO属性表达式,选择其中新的G属性作为地震岩性体,并在四川盆地中部某研究区取得了较好的应用效果。

胡状集地区地震岩性反演与储层预测

应用层序地层学和地震岩性反演相结合的方法对东濮凹陷胡状集地区有利的储层发育区进行了预测。依据高分辨率层序地层学原理和岩芯资料 ,测井曲线及测井解释结果 ,将目的层划分为 4个中期旋回和 16个短期旋回 ,它们分别对应沙河街组三段中亚段 2砂组—下亚段 3砂组。依据这种对应关系 ,通过连井剖面和骨干剖面 ,进行三维地震解释 ,应用JASON软件系统和波阻抗合成声波测井法对目的层进行了岩性反演。反演结果认为 ,波阻抗最高值和最低值分别在胡 99井区和胡 98井区 ,平均砂岩百分比和平均孔隙度最高值发育在胡 99和胡 97井区 ,其在地震剖面上表现为反射异常体 ,推断为水下扇 。

叠前有色反演技术在地震岩性学研究中的应用

地震岩性学是将地震数据通过特殊处理转化为具有明确岩性意义的岩性体,为地震地貌表征服务。该地震岩性体需要满足3个方面的要求:①数据体的幅值与岩性相关;②数据体的横向振幅相对保持;③数据体的值最好为相对值。叠前射线弹性阻抗有色反演技术,既使反演体数值与井资料靠近,又保持了反演振幅的横向相对关系,可以作为实现地震岩性体的一个关键技术。该技术在冀中坳陷饶阳凹陷蠡县斜坡实际应用中取得了很好的效果,预测结果符合研究区的地质背景和沉积规律,为地震地貌刻画提供了有利工具。

正交地震道在二维地震岩性解释中的应用

正交地震道建立在复地震道的概念之上,与实地震道构成复地震道的虚部和实部。对实地震道进行90°相移滤波得到正交地震道的同时,地震子波的形态由零相位子波变为不对称子波。因此,正交地震道能突出反映实地震记录中某些模糊、朦胧的振幅信息。一般在常规显示的剖面中,二者没有明显区别,仅有90°相位差。当采用合适的显示参数后,有时振幅差异性较明显。在二维偏移地震剖面及其正交地震道剖面上将对应层段的振幅值进行对比解释,平面上找出振幅异常区,即为可能的岩性异常体的分布范围。笔者用该方法在塔里木盆地塔中32井以北、以西志留系内幕发现了一个振幅异常分布区,该异常与塔中32井、塔中34井钻探结果吻合较好。

贺兰山中段长城系黄旗口组地震岩的发现及意义

通过野外观察,发现贺兰山中段长城系黄旗口组中发育大量的软沉积变形构造,主要包括液化砂岩墙(脉)、液化水压破碎构造和液化角砾岩、负荷构造、砂岩球和砂岩枕构造、砂岩串珠状构造、包卷层理(液化卷曲变形)、阶梯状微断层等。室内显微镜下观察发现,石英砂岩成分成熟度相对较高,但结构成熟度较低,颗粒多呈次圆状—圆状,粒径大小不等,碎屑颗粒间有泥质混入,泥质多呈不规则脉状穿插在砂岩中,显微镜下也见微逆断层切过纹层。沉积环境分析结果显示,黄旗口组发育脊状波痕、小型交错层理、水平层理、泥裂等沉积构造,指示沉积时水体较浅,沉积环境为滨—浅海。认为黄旗口组中的软沉积变形构造不是由上覆重荷引起,可能为古地震成因。在黄旗口组中第一段下部识别出4个地震事件层,推测黄旗口组沉积时早期地壳运动相对活跃,晚期渐趋稳定。地震岩的出现可能与贺兰裂陷槽拉张—裂陷的构造背景有关。

埕岛地区馆上段储层地震岩性学研究

埕岛地区馆上段为一套曲流河冲积平原沉积，其砂岩储层单层厚度小，横向变化大。针对这件特点，本文尝试使用地震岩性方法，利用多件地震信息，包括合成地震记录、频率和展速度分析、道积分利面、GLOG剖面，对埕岛地区馆上段储层分布进行解释和预测。

北天山构造带晚侏罗世构造隆升与沉积学响应——来自雀尔沟地区喀拉扎组地震岩及区域构造变形的启示

天山构造带是经历了多期次隆升—剥蚀过程而呈现今地形地貌特征的。在北天山山前的准噶尔盆地南缘雀尔沟一带上侏罗统喀拉扎组中发现一系列软沉积变形构造,如负载构造、液化砂岩脉、纹层卷曲变形、V型地裂缝等,属于典型的地震岩,为探讨晚侏罗世构造—沉积关系提供了重要的研究载体和时限约束。对喀拉扎组古水流方向及砾石成分分析的结果显示,喀拉扎组主要物源来自南侧依连哈比尕山地区石炭纪的火山—碎屑岩系。结合相对构造变形序列,认为北天山构造带—准噶尔盆地南缘于晚侏罗世(喀拉扎组沉积期)发生强烈的构造抬升,形成早期山前断裂带及喀拉扎组地震岩事件沉积。区域构造—沉积过程分析表明,沿北天山构造带—准噶尔盆地南缘边界断裂发生的多期次隆升、逆冲构造,揭示了盆—山构造边界和盆地沉积边界向北迁移的动态演化过程。多阶段构造隆升的动力学机制尚不明确,进一步开展构造—沉积过程研究以精细刻画盆—山结构动态演化过程,可能是理解其地球动力学机制的有效途径。

一次成功的专题研讨会：“多成因的软沉积物变形构造及地震岩”

"多成因的软沉积物变形构造及地震岩"专题研讨会,2016年9月24日在河南焦作河南理工大学承办的第14届全国古地理学及沉积学学术会议期间召开。国内多位专家出席这次研讨会,对软沉积物变形构造、地震岩、震积岩等问题进行讨论和争鸣。这是一次十分成功的研讨会,其主要成果是:(1)"多成因的软沉积物变形构造"已为广大地质学家接受。(2)赛拉赫(Seilacher,1969)提出的"地震岩"(seismites)的定义,即"具断层—粒序的岩层可定为地震岩",应该废弃;但现在为广大地质学家所接受的地震岩的定义,即"地震岩是真正由地震引起的具软沉积物变形构造的岩层",则不应废弃,可以保留下来。(3)"地震岩"这个术语应严格地限制在真正由地震引起的具软沉积物变形构造的岩层。(4)"震积岩"是一个误译的术语,不宜继续使用。如果有的地质学家想继续使用这个术语,应对这个术语重新定义,并指明它不是"seismites"(地震岩)的中文译名。(5)碎屑注入体也是多成因的,它不一定是地震岩,更不一定是"原地地震"的标志。(6)本次研讨会的最重要的成果是中国软沉积物变形构造及地震岩研究中的"几乎是一个观点"的局面开始被扭转过来了,呈现出了"百花齐放和百家争鸣"的学术气氛。

多元统计法地震岩性模拟的实现及解释

多元统计法地震岩性模拟是在GeoQuest工作站上开发的岩性剖面计算模块。该方法是以地质统计学的观点为基础，用最小于偏估计法构造岩性预测数学模型，以克服无井情况下地震资料对应岩性的多解性。方法中求取一个时窗内岩性分布重要的一步是要找出已知井以及实际地震资料（岩性、速度或声阻抗）之间的自相关以及互相关最佳函数。由于岩性纵、横向公布不一致，在作相关分析对应从两个方向（x，y）上分别进行计算。通过对实际相关曲线的拾取拟合，分别确定出有效的纵、横向相关半径值。计算是从井点外推，应用MonteCarlo法在相关半径范围内抽样并逐点计算预测点的岩性值，扩展已知数据体。通过QL、MWM、BH三个地区资料的实际计算，证明这种预测方法对于确定储层间断点、厚度以及不同岩层的分界面有较高精度，尤其在地震参数值与岩性值无一一对应关系时，它可绘出一套直观的岩性剖面。这种方法也适用于在多种岩性中识别某种储层岩性或在资料精度有限时预测整套砂组的分布。

《地震岩问题》中译本序

近30年(1987—2016)来,中国的软沉积物变形构造及地震岩研究,取得了很大的进展。但是,其研究思想却欠开放。在这一学术领域,几乎是一种观点,即中国期刊刊出的文章和一些出版的专著,几乎都把软沉积物变形构造当作地震岩。为了扭转这个几乎是一种学术观点的局面,Feng等(2016)写了一篇文章《中国软沉积物变形构造及地震岩研究简评》,并把这篇文章发送给国内外的多位专家,抛砖引玉,邀请他们为"软沉积物变形构造及地震岩"专题研讨会写文章,在会上宣读论文,对这些文章及这一专题中的问题进行认真的讨论和争鸣。山穆玕教授的《地震岩问题》是我们收到的第1篇文章。此文涵盖了近153年国内外地质学家关于软沉积物变形构造及地震岩的研究成果,参考文献达268篇。这是一篇内容十分丰富并有独到见地的挑战性文章。此文最重要的贡献是对Seilacher(1969)提出的"地震岩"(seismites)这一术语的挑战和否定。中国地质学家把"seismites"译为"震积岩",即由地震和沉积作用引起的具软沉积物变形构造的岩层。这是一个误译的术语。至于"地震岩"(seismites)这一术语是否应该废弃,"震积岩"这一术语是否应该继续使用,应由广大的中外地质学家决定,由地质实践决定。《地震岩问题》的另一个贡献是提出了触动因素和强调液化作用。21种触动因素和2种软沉积物类型奠定了软沉积物变形构造形成过程的理论基础。假如我们能用毛泽东的《矛盾论》的方法,研究有多种矛盾存在的软沉积物变形构造的形成过程,并用全力找出它的主要矛盾,则软沉积物变形构造就可以揭示触动因素的一些信息,即可以揭示软沉积物变形构造成因的一些信息。

地震岩性模拟中的多解性问题

地震岩性模拟（简称SLIM）是根据波形相似原则用试探法选代反演求取地层速度等参数的方法。众所周知，各种地震反演方法都不可避免地存在多解性。只有对所采用反演方法的实质与产生多解性的原因有透彻的理解才能正确使用，得到逼近真值的全局极小解。本文从地层参数、地震子波和初始模型等方面讨论了地震岩性模拟中产生多解性的因素，提出了一些能有效地减少多解性的途径，使对实际地震资料经地震岩性模拟处理后得到的地层参数与声波测井曲线基本符合。

Seismites、震积岩和地震岩等术语问题

英文seismite是德国地质学家赛拉赫在研究美国加州的一段特殊岩层之后,于1969年正式提出的,用以代表因受地震扰动而形成的一套岩石。此后,这一术语迅速被地质学界接受并加以发展,现在虽然还有部分地质学家对这一概念有不同的理解,但是绝大多数地质学家都同意seismite是受地震扰动而形成的岩层,是地层中的古地震记录。1987年和1988年,龚一鸣将seismite翻译成"震积岩"。seismite自创立至今已经接近50年,其中文译名"震积岩"至今已存在30余年,其间一直没有大的争议。但是到了2016年,山穆玕(Shanmugam)开始质疑seismite一词,列举了十余条与这一术语有关的问题,并强烈建议地学界废弃这一术语。在将山穆玕的思想介绍到国内的过程中,冯增昭先生建议将seismite的中文译名更改为"地震岩"。文章作者认为,山穆玕列举的问题几乎都不是真正的科学问题,沉积学界的地质学家早已经进行了更仔细和深入的讨论,"震积岩"这一中文译名既强调地震作用的影响,又很好地体现了seismite主要发生于沉积地层中,并且已经在国内被广泛接受。而地震岩不仅包括沉积岩,还包括与地震作用形成的岩浆岩和构造岩,与英文原文有很大出入。因此,文章作者认为,seismite不能被取消,建议其中文译名仍保留龚一鸣的原始译名,以防止在学术界引起不必要的混乱。

减少地震岩性模拟技术多解性的方法

地震勘探的最终目的是岩性的直接识别，这就需要能从地震反射资料中准确地反演出它所包含的岩性参数。最近发展起来的地震岩性模拟方法SLIM（SeismicLithologicalModelling），通过对初始模型的反复修改，并采用迭代技术，可较好地解决地震岩性参数的反演问题，因而在实际应用中取得了较好的效果。但同时也发现了该方法具有多解性的缺陷。导致这种多解性的因素很多，本文就其主要原因作了理论上的探讨，并对主要参数密度ρ和速度u的步长变化作了新的约束，使多解性有了一定的收敛。对实际资料的计算表明，该方法是有效的。

地震岩问题

在过去的82年(1931—2013)中,共出现了39个成因术语。在这39个术语中,只有10个是真正沉积成因的(例如浊积岩),其他29个术语都是比较草率地提出的(just jargons;例如地震岩、海啸岩等)。"地震岩"(seismites)这一成因术语是赛拉赫(Seilacher,1969)提出的,它指沉积记录中的古地震。这是一个误用的(misnomer)术语。赛拉赫仅仅根据美国加利福尼亚州的中新统蒙特雷组(Miocene Montery Formation)10m厚的露头观察,就匆忙地提出这个术语。他并未对这个露头进行认真的科学研究。最根本的问题是,地震是一个触动因素(1),并不是一个沉积作用。在古代的沉积记录中,鉴别不出各种触动因素(trigger)(2),因为自然界不能保留触动因素曾经存在过的证据。"软沉积物变形构造"(soft-sediment deformation structures,可简称为SSDS),通常被人们用来作为地震岩的鉴别标志,其实它是"液化作用"(liquefacation)的结果。液化作用可以由21种触动因素中的任何一种引起,其中包括地震(earthquake)、陨石冲击(meteorite impact)、海啸(tsunami)、沉积负载(sediment loading)等。在死海盆地中的角砾碎屑,所谓典型的由地震引起的沉积,实际上是常见的同沉积作用的碎屑流的产物,与地震没有关系。其他类型的SSDS,例如"双向叠层构造"(duplex-like structures)和碎屑注入体(clastic injections),也可以说是同沉积作用的产物,与地震没有关系。世界上广泛分布的砂岩储油层,包括墨西哥湾、北海、挪威海、尼日利亚、赤道几内亚、加逢、孟加拉湾,都表明这些地区的SSDS的第一起因(primary cause)是沉积负载,其证据是可以观察到的和令人信服的。海啸及陨石冲击,都可以形成大量的沉积,例如SSDS的侧向延伸(lateral extent of SSDS),但这些沉积都不能当作地震的鉴别标志。位于印度东部大陆边缘的Krishna-Godavari(KG)盆地中的SSDS,是多种触动因素(1)引起的沉积物的失控和液化作用的结果,即多成因的SSDS。由于这些原因,"地震岩"这个成因术语确实没有什么科学价值,应当废弃。

Seismites(地震岩)等术语的概念与名称

seismites,按其字面意思理应翻译成地震岩,即与地震有成因联系或受发震断裂改造、变形的岩石。按发震时地质材料的固结程度与力学性质,地震岩可分为震积岩(地震时尚未固结成岩的含水沙土层,即软沉积物)和脆性断层岩(地震时已经固结成岩的沉积岩、岩浆岩和变质岩)。脆性断层岩包括断层角砾岩、碎裂岩、超碎裂岩、假熔岩和断层泥等。发育由沙土液化形成的软沉积物变形构造的沉积岩,统称为"沙土液化岩"(liquefactites),但是长期以来一直被误译为seismites。大量的研究表明,并不是所有的沙土液化和软沉积物变形都是由地震造成的,也并不是所有地震都能导致沙土液化。只有那些所在区域存在重要发震断层、真正由地震引起的区域性的沙土液化造成的软沉积物发育变形构造的岩层才能称之为震积岩(seismic liquefactites)。震积岩不应再翻译成seismites。零星出现的软沉积物变形构造与沙土液化构造(例如:砂涌丘)不足以作为古地震的证据。

通过地震岩性参数进行油藏描述

对加拿大阿尔伯达Taber-Turin地区含油河道砂油藏，建立一两个不同的油藏模型。第一个油藏模型是依据油田三维探区所钻的六口油井和两口干井的测井和岩心资料。第二个油藏模型增加了三维地震岩性忾获得岩石物理参数资料。新的正演地震岩性模拟技术能够解决相隔很近反射层的子波干扰影响允许可靠地估计薄层油藏参数。在这一研究中，根据岩性模拟技术成果建立了一个增强的详细油藏地质模型。这个模型描述了从现有井资料不能勾绘的精细构造和地层特征。产生了油藏顶面构造图和油层岩石特刊参数图。其包括了厚度，层速度，孔隙度和孔隙度／厚度图。通过比较两口新井的（模拟时不包括这两口井）不同模型参数预测值说明，结合地震控制获得的预测油藏变化，精度提高。基于地震方法计算的孔隙体积比仅用钻井资料方法计算的孔隙体积增加了20％。这可能影响到油田开发经济决策的制定。进一步开发井位和二次采油方案的制定可从这一研究中产生的地震增强详细资料中得到很大的收益。

用于孔隙度和产层厚度成图的基于井的地震岩性反演

我们把墨西哥湾某油田的测井数据与3D地震数据综合起来,用来估算商业油气量。这是通过使用已取得专利的地震反演方法而完成的,该方法确定了孔隙度和储层厚度的分布并计算了受到地质约束的方差。这些数据与3D AV0分析结合起来使用,用来预测油气的面积延伸和对油田进行经济评价。