川东寒武系膏盐岩识别及其对盐下构造的影响

周春晖 司国帅

（1成都理工大学构造成矿成藏重点实验室 四川成都 610059；2中国石油集团东方地球物理公司西南物探研究院 四川成都 610084）

0 引言

前人研究表明全球盐下油气资源十分丰富，勘探潜力巨大，据不完全统计已发现的全球大型油气田中，膏盐岩是重要的盖层之一，虽然其分布面积只占8%，但全球总油气储量的55%都是由膏盐岩层所封盖［1］。研究膏盐岩对油气勘探具有重要意义［2］。膏盐岩层作为油气保存的重要条件，其封盖能力高于泥质岩类［3］，对含盐油气盆地的影响主要表现在其对形成异常压力及封盖油气具有积极意义［4］。构造方面，膏盐岩层具有良好的塑性流动，并且能够吸收盐下构造应力，通过膏盐岩层不同的构造样式对油气圈闭产生影响，即使在强烈的构造作用下，盐下圈闭仍得以保存［5］。寒武系作为世界上重要的蒸发岩沉积层位之一，在四川盆地早中寒武世也有广泛的膏盐岩分布，但其膏盐岩岩性复杂，具有分区性［6-7］。四川盆地属扬子地台，先后经历多期次、多方向的隆升及剥蚀作用，强烈的后期改造使研究区的构造变形趋于复杂，表现为地层抬升遭受剥蚀，甚至发生倒转，在多次逆冲推覆的构造应力下，地层受挤压产生褶皱及大型断裂，加之川东复杂的地表条件，使川东双复杂地区膏盐岩后期的识别和解释工作难度较大。

本文以实际钻井资料与地震数据为基础，从膏盐岩的地震识别入手，通过地震模型正演手段进行地震响应特征综合分析，总结了川东地区寒武系膏盐岩的3种地震响应特征，分析了膏盐岩层发育对川东深层油气圈闭的影响，对川东深层的油气勘探具有一定参考意义。

1 川东寒武系膏盐岩层的发育特征

四川盆地下伏地层发育多套膏盐岩滑脱层，这些含盐层系主要包括中、下寒武统膏盐岩及三叠系嘉陵江组、雷口坡组的膏盐岩。膏盐岩层的形态和分布对盆内油气圈闭关系密切。以川东地区为例，该地区曾经历多期构造变形，成因机制复杂，结合地震资料研究发现，不同的滑脱层对深层构造特征的影响程度不同，其中寒武系膏盐作为盖层滑脱构造的重要滑脱层，使中部构造变形多滑脱于寒武系的膏盐岩中，使深层构造受晚期构造活动影响变小。

川东寒武统的膏盐岩，主要沉积于早寒武世龙王庙期和高台期，在此时期川东处于乐山-龙女寺古隆起伸向湘鄂西凹陷的斜坡上，至中寒武世早期，岩相古地理条件转变为镶边碳酸岩台地，台地内外海水相互隔绝，台内浅水环境在干燥、炎热的条件下强烈蒸发，形成局限膏盐湖盆。调查研究认为膏盐岩为浅水缓坡沉积环境，成因为潮上萨布哈和缓坡蒸发［8］，浅水缓坡的沉积环境导致膏盐岩的厚度在空间上存在差异，根据工区内已知井资料显示，膏盐岩厚度变化在0～487m。结合地震剖面及露头分析，川东地区寒武系膏盐相关地层主要为纯石膏盐岩、含膏白云岩类、含膏砂泥岩类及含泥含云石膏盐岩类的不等厚互层。不同的岩性组合表现的特征也不一样，如何利用地震资料有效识别是要解决的第1个问题。

2 膏盐岩层的地震识别

川东高陡构造带属于双复杂地区，为能清楚地识别川东地区寒武系膏盐岩，对深层构造形成进一步认识，利用最新钻井资料进行了多种类型的模型正演，建立起寒武系膏盐岩地震识别模式。研究开展前，首先依据区域地质背景与研究区地质特征，挤压盆地构造样式与断层相关理论相结合，钻井资料、地质露头与地震资料综合分析建立了单井膏盐岩发育特征和地震识别模式。

（1）单井的响应特征。川东地区膏盐主要发育于中寒武统，龙王庙组和高台组在川东南部地区均有分布，在川东北地区主要分布在高台组。

以JS1井和WT1井为例，JS1井发育多层膏盐岩层与大套膏质云岩及白云岩互层，膏盐岩发育情况较好，与高速度的碳酸盐岩互层产出，因此可以形成较高的波阻抗差，形成强反射界面（图1a）；WT1井膏盐岩发育情况较差，高台组膏盐岩总厚度为66m，膏盐岩厚度薄，纯膏岩不发育，岩性主要为云质膏岩，膏岩质不纯，云质成分比例大，地震剖面上主要表现为波阻抗差较小，膏盐岩地震响应特征不明显（图1b）。

（2）多井建立地质模型。根据单井的响应特征分析，结合地震响应，总结了3种膏盐岩分布模型。

模型1为纯膏盐充填的透镜状模型（图2a），与碳酸盐岩交叉分布的膏盐岩，在受到挤压应力作用下发生揉皱变形，由于碳酸盐岩与膏盐岩的速度差呈现出短轴状不连续的透镜状反射特征。这一特征与向斜区的实际地震剖面反射特征相似。

模型2为基于钻井资料设计的膏盐层状充填的模型，以Z3井为例，井资料显示Z3井寒武统为薄层膏盐岩与碳酸盐岩互层（图2b），虽然互层厚度不同，但均表现为平行层状连续强振幅。膏盐岩层状填充模型在构造相对平缓的区域较为发育，同时，在透镜状反射的边部也较为常见。

模型3是主要从受力角度考虑的多层膏盐岩不规则充填的楔状模型。层状沉积的膏盐岩在受到挤压应力的情况下发生揉皱变形，且与碳酸盐岩交叉分布（图2c），在正演结果剖面上表现为短轴状不连续的丘状反射，与实际地震剖面反射特征一致，构造高点底部的地震响应多为此类模型特征。这种丘状反射特征基本表现为下平上凸，且下伏地层与膏盐底界基本平行，多数剖面断层切穿膏盐顶面而未穿过底面，表明断层终止于膏盐内部，对深层构造的完成具有积极作用。

3 膏盐岩发育对川东盐下构造的影响

在地震识别的基础上，结合区域构造特征分析和断裂发育情况，认为川东地区受断裂和膏岩盐发育影响，可将深层构造划分为基地卷入型和盖层滑脱型2种构造样式（图3）。

基地卷入型构造样式表现为深大断裂向下断穿寒武系膏盐岩的顶、底，且卷入寒武系-震旦系地层的现象。盖层滑脱型构造样式表现为断裂向下断穿寒武系膏盐岩的顶，但未断穿其地层，断穿消失在寒武系膏盐岩不卷入寒武系-震旦系地层的特征。根据区域研究，川东地区下寒武统膏盐岩主要分布在华蓥山断裂带与齐岳山断裂带之间，同时以华蓥山和齐岳山为界，其下的构造活动强度显著不同，膏盐岩层与其关系表现为：靠近盆内稳定区的构造样式主要表现盖层滑脱型，川东地区华蓥山断裂带西侧具有稳定的结晶基底，是一块坚硬、稳定的刚性块体，构造运动弱、变形强度小、断层较为少见，寒武系膏盐岩在此处对构造及断层的影响较小；靠近山前带的构造样式主要表现为基底卷入构造样式，应力较强时，断裂发育规模大，这些区域性大断裂较容易断穿膏盐岩层。

无论哪种构造样式，膏盐岩对地震波能量强烈的衰减、吸收，都会使下伏目的层能量减弱，同时其埋藏一般较深，地表条件复杂，高陡的地貌导致地震波速度横向变化剧烈，传播过程趋于复杂。膏盐岩的流动性使其厚度变化剧烈，背斜区膏盐岩远厚于向斜区，使下伏深层构造落实过程中，背斜区速度发生异常。当上覆地层速度发生突变时，突变区的下伏地层将在时间剖面上出现上拉、下压以及高点偏移的现象［9］，造成构造假象。为验证膏盐岩对下伏地层的影响，结合研究区内速度资料和膏盐岩厚度设计类楔状模型（图4），类楔状的膏盐岩层厚度从400m逐渐减薄直至尖灭，在正演结果剖面上表现为膏盐岩下伏地层的反射被明显下压，随膏盐岩层厚度增加，时间剖面中的下伏地层的反射被下压的幅度同比增大。

为了得到真实的地下构造，减弱膏岩层对时间剖面中下伏地层的影响，依据工区内多口钻井数据，通过拟合，得到符合川东地区下寒武统岩层随膏岩厚度变化膏盐岩层的速度公式：

式中：Δt为时间厚度/ms。下寒武统层速度随膏盐岩层厚度的变大而减小，根据工区内井资料显示，寒武系膏盐岩层速度最低为5300m/s，速度最高6300m/s。

考虑到膏盐岩的存在，辅助地震正演模型解释川东典型地震剖面，处理解释结合，不断完善速度模型，在速度建场拾取速度时使用拟合公式进行变速拾取，进行叠前深度偏移，能够更为准确反映盐下深层构造，也得到了实钻井的验证。图5a为川东地区叠前时间偏移剖面，图5b为经过膏盐岩的精确识别及速度建场和叠前深度偏移处理的深度剖面。因膏盐岩层的存在，实际底滑脱层以下地层则以弱变形和低幅度构造为主，一般不会形成与浅层相对应的多排构造圈闭。根据川东高陡构造特征和地层速度变化规律分析，底滑脱层以下地层的构造高点向浅层向斜区的位置偏移。

4 结论

（1）川东地区寒武系膏盐岩地震响应特征主要分为3个类型：透镜状、层状、不规则充填的楔状反射。

（2）受区域构造应力和膏盐岩发育影响，川东地区盐下构造主要发育基地卷入型和盖层滑脱型2种构造样式

（3）川东地区的地震反射剖面随膏盐岩厚度的增加，时间剖面中的下伏地层的反射被下压的幅度同比增大，呈现一定线性关系。通过拟合工区内多口钻井数据，得到符合川东地区下寒武统岩层随膏岩厚度变化膏盐岩层的速度公式，结合膏盐岩的地震识别，在精确速度模型的指导下通过叠前深度偏移，能较好地解决时间剖面造成的盐下构造假象问题。