Question

基准面旋回的识别

Answer 1

地层记录中不同级次的地层旋回记录了相应级次的基准面旋回。高分辨率等时地层对比的关键是识别地层记录中这些代表多级次基准面旋回的地层旋回。根据基准面旋回和可容纳空间变化原理，地层的旋回性是基准面相对于地表位置的变化产生的沉积作用、侵蚀作用、沉积物路过不留时形成的非沉积作用和沉积欠补偿作用随时间发生空间迁移的地层响应。因而，每一级次的地层旋回内必然存在着能反映相应级次基准面旋回所经历的时间中A/S值变化的“痕迹”，以露头、钻井、测井和地震资料为基础，根据这些“痕迹”识别基准面旋回是高分辨率层序划分和对比的基础。

一、基准面旋回识别方法

首先要提到的是，基准面旋回在变化过程中，可以穿越地表运动。穿越地表的基准面旋回所经历的时间由基准面位于地表之上时形成的岩石记录与基准面下降到地表之下时产生的不整合界面组成。基准面也可以只在地表之上运动，这种情况下，基准面上升期和下降期的沉积物均得以保存。沉积间断面，特别是不整合面在地层记录中并不发育，但基准面相对于地表的升降仍能在地层记录中反映出来。因而与EXXON经典层序地层学中“层序”的概念不同，高分辨率层序地层单元（时间单元）的界面并不一定是不整合面，它可以是不整合面或沉积作用间断面，也可以是沉积作用的转换面。在不整合或沉积间断面不发育的地区，基准面旋回的界面通常是通过沉积作用的转换识别出来的。

一维剖面层序地层分析是通过不同级次的基准面旋回的识别与划分来实现的。多级次基准面旋回的划分首先要从识别构成地层旋回的最基本的成因地层单元开始，然后分析连续的成因地层单元在纵向上的排列或叠加样式，逐步合并较短期旋回为较长期地层旋回。

无论短期地层旋回或较长期地层旋回的识别都是通过A/S值变化的趋势分析进行的。短期旋回中A/S值的变化趋势可以通过能指示沉积物形成时的水深、沉积物保存程度的相序、相组合和相分异作用进行。更长期基准面旋回中A/S值的变化趋势可以通过短期旋回的叠加样式、旋回的对称程度变化、旋回加厚或变薄的趋势和地层不连续界面性质及界面出现的频率、岩石与界面出现的位置和比例等来实现。概括起来，用来识别不同级次基准面旋回的沉积学与地层学特征包括以下几个方面：①单一相物理性质的垂向变化；②相序与相组合的变化；③旋回对称性的变化；④旋回叠加样式的变化；⑤地层几何形态与接触关系（图2-1）。

图2-1 基准面旋回的识别标志

露头/岩心资料通常是识别短期基准面旋回的基础。测井曲线分析是通过短期旋回的叠加样式分析识别较长期基准面旋回的最好手段。地震资料除了可以通过反射终端的性质分析识别三级层序界面外，精细井-震标定后的地震剖面还可以在三级层序内进一步识别较高级次的基准面旋回。无论以哪种资料为主确定的基准面旋回，都要经过岩-电-震之间的相互标定与验证才能提高旋回识别的精度与可靠性（图2-2）。

二、基准面旋回的识别标志

1.岩性剖面上的识别标志

岩心、钻井，特别是三维露头剖面较测井、地震反射剖面具有更高的分辨率，因而是基准面旋回，特别是较短期基准面旋回（成因层序）识别的基础。

地层剖面上最短期的地层旋回（成因层序）是在相序分析的基础上识别出来的，因为相序特征及其在纵向上的相分异直接与短期基准面旋回变化过程中可容纳空间的变化相关。在岩性剖面上识别基准面旋回首先要搞清剖面的沉积体系类型和相构成，相和相序变化与水深变化的相对关系，然后通过相序和相组合特征识别A/S值变化趋势。岩性剖面上旋回界面识别标志如下：

（1）地层剖面中的冲刷现象及其上覆的滞留沉积物，或代表基准面下降于地表之下的侵蚀冲刷面，或代表基准面上升时的水进冲刷面。后者与前者的区别是冲刷面幅度较小，且其之上多见盆内屑。

图2-2 多种资料综合的层序地层分析方法

（2）作为层序界面的滨岸上超的向下迁移，在钻井剖面中常表现为沉积相向盆地方向移动，如浅水沉积物直接覆于较深水沉积物之上，河流、浊流砂砾岩直接覆于深水泥岩之上，两类沉积之间往往缺乏过渡环境沉积。

（3）岩相类型或相组合在垂向剖面上转换位置，如水体向上变浅的相序或相组合向水体逐渐变深的相序或相组合的转换处。

（4）砂、泥岩厚度旋回性变化，如层序界面之下，砂岩粒度向上变粗，砂泥比向上变大；层序界面之上则反之。这种旋回的变化特征常以叠加样式的改变表现出来。

根据上述特征可在不同沉积环境中识别短期基准面旋回（图2-3）。

2.测井曲线识别标志

测井曲线的高分辨率特征为各级次基准面旋回识别与划分提供了良好的资料基础。测井曲线基准面旋回的确定，特别是旋回界面的确定，是在对取心井段分析的基础上进行的。也就是说，首先要利用取心井段建立短期旋回及界面的测井响应模型，用于指导区域非取心井测井曲线的旋回划分。

此外，运用测井信息识别和划分基准面旋回时，为了避免测井曲线所代表地质意义的多解性，选择合理的测井组合序列十分重要。选择出的测井组合系列中的每一种测井曲线对能用来识别和划分基准面旋回的地质信息，包括地层界面特征、地层旋回性、地层结构、岩石成分、岩性变化和岩相组合等，各种信息的敏感程度可能不同，但可以通过相互补充、综合分析确定旋回界面，划分旋回。对以陆源碎屑沉积为主的砂泥岩剖面来说，经验表明，自然电位测井、自然伽马测井、电阻率测井组合序列能比较清楚地反映地层的岩相组成和旋回性特征，因此是砂泥岩为主的剖面旋回识别和划分较好的测井组合选择。但也有例外，如辽河西部凹陷，由于受物源补给中母岩成分中放射性物质的影响，对岩石含砂量较敏感的自然伽马曲线在这里对砂泥岩和由于含砂量变化产生的旋回性并不十分明显，而感应曲线常是选择的测井序列之一。当陆源碎屑地层中含有机岩，如煤、泥炭、煤炭较多时，除了电阻、自然电位、自然伽马曲线外，可能还要增加密度测井、中子测井等曲线。当陆源碎屑地层中含有碳酸盐岩、蒸发岩时，声波测井、氢-中子测井显得更重要。

图2-3 不同沉积环境中短期旋回的识别

较长期基准面旋回的确定可以通过短期旋回的叠加样式分析得到，测井曲线对于这一分析优为有效。这是因为组成较长期旋回的短期旋回特定的叠加样式是在较长期基准面旋回上升与下降过程中向其幅度的最大值（最大可容纳空间）或最小值（最小可容纳空间）单向移动的结果，这些叠加样式常常有鲜明的测井响应（图2-4）。向海（湖）盆方向进积的叠加样式形成于较长期基准面旋回下降时期，此时A/S值＜1，上覆短期旋回与相邻下伏旋回相比，在沉积学、岩石学方面表现出可容纳空间减小的特征；向陆推进的退积叠加样式形成于较长期基准面旋回上升时期，此时A/S值＞1，上覆短期旋回与相邻下伏旋回相比，在沉积学、岩石学方面表现出可容纳空间增大的特征；短期基准面旋回呈加积叠加样式则出现在较长期基准面旋回上升到下降或下降到上升的转换时期，此时A/S=1，相邻短期旋回形成时可容纳空间变化不大。图2-5说明了如何用短期旋回的叠加样式确定中期基准面旋回。

3.地震剖面上的识别标志

地震反射界面追随的是时间界面，因而可以运用地震反射剖面进行层序地层分析。但受地震信息的垂向分辨率的限制，地震基准面旋回的划分精度与地震资料的品质和分辨率密切相关。一般来说，地震反射剖面通常只能用来识别较长期的基准面旋回。地震地层学中用来识别地震层序界面的标志同样适合于旋回界面的分析，如区域分布的不整合面或反映地层不协调关系的地震反射波终止类型，即顶超、削截、上超等。

基准面相对于地表运动过程中，存在四种沉积作用过程，即沉积作用、侵蚀作用、沉积路过冲刷作用和沉积非补偿作用。基准面位于地表之下的侵蚀作用，在地震剖面上表现为削截现象，是地震层序界面，也是较长期基准面旋回界面。基准面与地表重合时，后期沉积物对前期沉积物表面产生路过冲刷作用在地震剖面上常表现为顶超现象。这种沉积间断作用在具有前积作用的三角洲、扇三角洲区常常发育。基准面位于地表之上，沉积物供给相对不足产生的非补偿作用在地震剖面上则表现为下超。因此根据地震反射终端性质可以识别基准面旋回中的重要界面。此外，用来识别旋回界面的主要地震标志还包括：

图2-4 短期旋回的叠加样式及其测井响应

（1）与较长期基准面旋回上升到下降转换位置（最大可容纳空间位置）相对应的地震反射常为高振幅、高连续的反射或一组反射。

（2）测井曲线或岩心观察到的区域相变相对应的地震反射常表现为在振幅、连续性、频率、地震相在区域上发生重大变化。

（3）测井曲线和岩心中可观察到的地层叠加样式变化在地震剖面上可表现为地震反射几何形态的变化，如由高振幅、水平反射到低振幅S型反射。

对于某些沉积环境形成的地层，如以河流—冲积平原沉积为主的地层，由于能用来识别旋回界面的地震反射终止现象不太发育，给运用地震资料识别和划分旋回带来困难。如何用地震反射信息识别冲积相基准面旋回将在本书第二篇中论述。

4.井—震结合的高分辨率层序划分与对比

图2-5 利用测井资料将短期旋回组合成中期旋回

多级次基准面识别与划分是高分辨率地层格架建立的基础，而高分辨率的地层格架建立的最终目的是将在钻/测井中的一维信息变为对三维地层关系的预测。虽然钻/测井的纵向分辨率高，但毕竟是一孔或几孔之见，在横向上的探测范围很小。地震在横向上可以连续地采集地层与沉积信息，但其纵向分辨率却受到记录频带的限制而远远低于测井。因此，如何将根据测井曲线划分的旋回标定到地震剖面上，充分利用两者的优势是高分辨率层序准确划分和对比的关键，也是确定研究区层序地层平面作图单元的基础。

测井与地震所提取的信息在横向上和纵向上的这种不匹配性需要通过测井与地震的结合技术来解决，如时-深转换、合成记录制作与标定、VSP 测井、地震测井、井间地震和地层反演技术等。其中运用VSP资料、合成记录的精细标定以及地震反演技术，特别是井约束下的地震反演技术是将钻/测井资料和地震资料联系常用的有效手段。郑小武等（1999）在对鄂尔多斯上古生界层序地层研究时，采用声波与泥砂比合成的波阻抗曲线为地震反演建立了适用于层序地层分析的初始井模型。利用基于井初始模型基础上的井约束反演技术获得了高分辨率层序地层反演剖面，揭示了层序地层的内幕特征，提高了层序地层划分和对比的精度，并在研究层段识别出5～6个三级层序（前人仅划分出3个三级层序）和10余个四级层序。同时由于采用了测井与地震相互校验，解决了传统小层对比易产生的穿时现象，大大提高了层序划分的准确性。