地震地质基础

地震地质基础,徐国强成 都 理 工 大 学2008年 10 月,地震解释关键技术系列之地震波形分析,序,地震解释包括：地层、构造、沉积、储层、油气。需要的专业基础知识，包括：地震勘探、构造、沉积学, 为提供地质模式;地震勘探基础：认识反射层的属性，识别干扰波及地震解释陷阱, 地震地质结合基础知识, 是从业者经常缺乏的;波形分析是地震解释中相分析的基础，也是储层、油气解释的重要基础；不仅如此，对于复杂条件下的地层、构造解释，地震相（地震反射面貌特征）分析是必须同时开展的一项工作；当然，简单的地层构造解释，只看反射层就可以了。地震地质基础知识，在地震勘探基础、地震地层学等课程中零散出现，国内高校一般都没有系统教学，需要从业者自己总结、摸索。本章内容为笔者长期从事教学科研工作摸索总结，适用于所有地震解释从业人员。,主要内容,（1）地质界面（2）地震子波（3）单个界面的对称波形（4）顶底干涉斜对称波形（微分波形）（5）波阻抗渐变界面的变异波形（低频波形）（6）关键技术（合成记录，岩性柱与记录道互换）（7）应用实例分析,地震地层学起源：基于地震分辨率提高,背斜构造,背斜构造(磁带模拟)地震剖面,地震构造解释,背斜构造,地震构造解释地震地层解释,地层构造,高分辨, 层内获得指示沉积构型(地层堆砌方式) 的地震反射,据此,可研究地层沉积方式，推断沉积相，预示地震地层学诞生。,1.1 地质界面,一、构造作用界面 角度不整合面；平行不整合面二、沉积作用界面 沉积间歇面；无沉积作用间断面三、其他界面 气水界面；断层面,一、构造作用界面,成因1：构造挤压,1、角度不整合面,典型、常见；下有剥蚀；上有超覆；角度相交；时代不连续,角度不整合：即狭义的不整合，也称斜交不整合或截合，是指上下两套地层之间不仅缺失部分地层，而且上下地层的产状也不相同。 角度不整合的上覆岩系层面通常与不整合面（图中红线）大致平行，而下伏岩系的地层层面则与不整合面呈截交关系,不整合类型多种多样，针对不整合的形态及形成机制将其分成7种类型：平行不整合、削截不整合、超覆不整合、褶皱不整合、断褶不整合、伸展不整合和生长不整合。不整合附近的岩层在纵向上呈层分布：从下至上依次为半风化岩石、风化粘土层和底砾岩。不整合在油气的运聚成藏过程中扮演重要角色：不整合面可以作为油气长距离运移的通道，古凤化壳或古岩溶带能够改善岩层的储集性能，形成不整合油气藏。不整合的负面作用为：对盖层的破坏和烃源岩成熟度的影响。,形成过程,下降接受沉积褶皱上升(常伴有断裂变动、岩浆活动、区域变质等)、沉积间断、遭受风化剥蚀再下降接受沉积,成因2：差异升降或斜欣运动， 形成局部角度不整合面,成因3：全球海平面变化，水位下降，下切谷,陆棚边缘坡折带下切谷(发生在陆棚边缘或斜坡,水上或水下下)递降水流平衡面(下切谷底面),SU,IV,2、平行不整合面,A,B,C,成因: 构造垂直升降运动,二、沉积作用界面,1、概述 沉积作用界面,指沉积条件的突然改变，如海平面升降、基底下沉速度，物源，水体的化学成分突然改变等，所形成的界面，小到纹理，到层序界面2、分类（1）沉积间歇面;（2）无沉积作用间断面,3、 沉积间歇面,1）小到层理界面，大到层序界面；2）在地质历史中，沉积在短暂的，而沉积间歇是常见现象。一般地，间歇时间远大于沉积时间；间歇面上下地层的产状基本一致，而水动力条件，沉积物成分，沉积速度， 水体化学成分有明显变化，层与层之间可有明显的波阻抗差异。,4、无沉积作用间断面,1）前积底面-斜交前积层底面;2）退积顶面-快速海进过程中的顶界面。,间歇 - 间断 - 中断层理面 层面 层序界面 不整合面不整合面：地层时代不连续，量化：缺一个化石带，至少1Ma,SU,下超底面,退积顶包络面,无沉积作用间断面,顶超面,1、气水界面,三、其他特殊地质界面,2、断层面,地震反射层与地质界面关系,相位：反射波振动的极值点；同相轴：同一个界面产生的反射波， 或一组界面产生的复合波，横向上相同相位构成的轴线。地震反射层：一般指同相轴，代表某个地震界面或一组界面的地震反射同相轴,地震反射层与地质界面关系,正：绝大多数地震反射界面都是地质界面，或不整合面，或整合界面；大多数地震反射波为多个界面形成的复合波，只有部分反射层与地质界面对应。并不是每一个反射层（同相轴）都代表地质界面，如续至旁瓣；并不是每一个地质界面都是地震反射界面，如岩性界面。正：地震反射界面总是追随沉积表面；,1.2 地震子波,一、地震子波二、波阻抗界面三、地震反射记录,1、最小相位地震子波,一、地震子波,2、零相位地震子波 -子波处理：最小相位子波-零相位子波,灰岩,泥岩,3、最小相位子波与零相位子波 区别,b(t)=1-2(fpt)2e-fpt)2,二、波阻抗界面1、 波阻抗 （Z）acoustic impedance Z=V.Anstey (1977)曾将波阻抗 比喻为 acoustic hardness, 如灰岩-硬岩石；软岩石-泥岩2、反射系数（RC）reflection coefficient RC = I=R2 I03、正反射， RC 0 4、负发射， RC 1.0。当h=/4，相干加强为最大，Am/Ao=1.598。,(3）当h3/32时，复合波的的振幅相干减弱，当h=0，振幅为零。(4）h/4时，地层厚度与振幅呈线性正比，据Widess推导，复合波振幅与薄层厚度关系可用下式表示： 。,h=Am/4A 0,因此，在h/4时，尽管不能通过反射波识别地层的顶底面，但可以通过复合波的振幅计算薄层厚度。 在薄层研究中，把h/4时，通过复合波的主波峰与主波谷间的时间厚度直接读出的厚度的薄层称为可分辨薄层（resolved bed）；而把h/4时，只能通过复合波振幅来计算厚度的薄层称为为可检测薄层（detected bed）。,6)可分辨薄层与可检测薄层,顶底面极性相反的条件下时间域内最小相位子波可分辩的最小厚度理论极限,4、地震垂向分辩率模型,地震垂向分辩率模型1/4至1/8波长区域,地震垂向分辩率模型1/4至1/8波长区域,顶底面极性相反的楔形地层的地震响应,Widess交会图顶底面不同振幅比条件下,模拟结果表明：,1）当h/2，楔状储层的顶底面能完全分开（有效子波长度为2个主周期）。2）当h/4，代表顶底面的两个波谷仍能分开。顶底面的两个正反射波相干减弱。3）当h/8，代表顶底面的两个波谷合并为一个，顶底面不能分开，振幅相干加强，当h0 ,为两个正反射界面的合并，复合波的振幅AC接近于单个反射振幅的两倍。,举例分析,对于薄层砂体，复合波振幅只与砂体厚度成正比，与位置无关。,5、砂层组的地震响应,波阻抗过渡变化，逐渐增大或逐渐减少，如曲流河砂坝向上逐渐变细，海退中砂坝的向上逐渐变粗,6、过渡层的反射,1-正反射2-负反射3-薄层砂体，顶底面极性相反，RC相同，代表致密流体饱和砂层或致密砂岩层4-薄层砂体，顶底面极性相反，RC相同，代表气体饱和高孔隙砂层,5-反射弱，低频，斜对称波形（但与薄层的对称波形相反）代表孔隙度向下逐渐减小，波阻抗增大的厚层砂体。,6-代表孔隙度向下逐渐减小，波阻抗增大的中厚层砂体。,7、代表孔隙度向下逐渐减小，波阻抗增大的厚层砂体。,1、FRESNEL ZONE渐变-如果波阻抗差 缓慢变化，则反射波忠实地按响应比例变化突变-如断点，则突变点的地震反射波并不是按几何地震学中“共深度点”原理产生突变，因为共深度点无限小的点只能反射回无限小的反射能量，实际上共深度点的反射波并不是来自于一个点，而是来自于一定范围的一个面，一般是圆，FRESNEL对参加反射的面积范围作了定量的描述，所以这个圆叫做FRESNEL ZONE 。,三、横向分辨率 -分辨横向上终止点的能力,2、FRESNEL ZONE- 半径R,1/4前后间隔时间段内到达的反射波,相干加强, 大于1/4,一个极强反射点成绕射弧,一般不会呈显现(不能辨别)。,3、FRESNEL模型分析 1-砂岩透镜体,4、FRESNEL模型分析 2-礁块,5、FRESNEL模型分析 -断层,6、FRESNEL实例分析断层附近反射波的渐变，振幅减弱。断点-二分之一振幅值点。,断层点,1.5 应用实例,波阻抗；反射系数；反射极性；地震记录；分辩率,1、地质界面-波阻抗界面-反射波-地震