陸　江, 李勝勇, 張迎朝, 魏長飛, 鄭榕芬, 朱沛苑

(中海石油有限公司 湛江分公司，廣東 湛江 524057)

珠江口盆地西部生物礁與火山巖的辯證識別

陸江, 李勝勇, 張迎朝, 魏長飛, 鄭榕芬, 朱沛苑

(中海石油有限公司 湛江分公司，廣東 湛江 524057)

[摘要]探討生物礁與火山巖等疑似礁體的辯證差異，厘清珠江口盆地西部淺層地震異常體的地質(zhì)屬性。從瓊海24-2異常體所處地理環(huán)境出發(fā)，結(jié)合南海北部生物礁發(fā)育的大背景和珠江口盆地生物礁發(fā)育的演化規(guī)律，重點從生物礁發(fā)育所必備的各種地質(zhì)條件及其地震響應特征進行辯證分析。結(jié)果表明瓊海24-2異常體所處地理環(huán)境不具備生物礁發(fā)育的地質(zhì)條件，地震反射特征具有明顯的火山穿刺現(xiàn)象，且屬后期破壞型火山活動，因此瓊海24-2是受火山活動影響復雜化的異常體，不是生物礁，也不滿足火山旁側(cè)發(fā)育生物礁的模式，勘探風險較大。

[關鍵詞]生物礁；地震異常體；辯證識別；珠江口盆地

碳酸鹽巖作為一種重要的儲集巖，貢獻了全球超過60%的原油儲量和40%的天然氣儲量[1,2]，這其中生物礁型油氣藏可謂是重要的貢獻者?？v觀20世紀發(fā)現(xiàn)的超大型到巨型碳酸鹽巖油氣田以及21世紀初所發(fā)現(xiàn)的大型碳酸鹽巖油氣田，可以發(fā)現(xiàn)：無論是油田數(shù)量還是可采油氣儲量，生物礁儲層類型都占有重要比例[3-5]，由此可見生物礁型油氣藏在油氣勘探領域的重要性。生物礁油氣勘探的早期階段，尤其是在新區(qū)、新領域，生物礁的定性識別與評價是研究工作的重點，關鍵在于落實生物礁的真實性，避免誤判、誤鉆。在中國，第三紀生物礁是除泥盆紀、二疊紀之外第三重要的造礁期[6,7]，南海北部大陸架生物礁是中國新生代第三紀生物礁的典型代表，本文以南海北部珠江口盆地西部瓊海24-2地震異常體為例，詳細論述珠江口盆地生物礁與火山巖的辯證識別特征。

珠江口盆地位于粵桂古生代褶皺帶以南，是南海北部大陸架一個以新生代沉積為主的盆地，從北向南由北部斷階帶、北部裂陷帶、中央隆起帶、南部裂陷帶及南部隆起帶組成，形成了三隆兩拗的構(gòu)造格局[8]。珠江口盆地西部由珠三拗陷、神狐暗沙隆起及北部斷階帶西段3個次級構(gòu)造單元所組成。在南海北部大陸邊緣的油氣勘探中，生物礁是珠江口盆地的重要勘探領域[9]。針對生物礁的油氣勘探實踐可謂經(jīng)驗頗豐，早在1987年，就曾發(fā)現(xiàn)億噸級生物礁大油田，如流花11-1油田、流花4-1油田以及惠州33-1油田等均是生物礁型油氣藏勘探的成功典范；但也有誤把火山巖當生物礁鉆探的失敗教訓[10]，如BY7-1構(gòu)造。因此，對盆地內(nèi)疑似生物礁的地震異常體，認清其地質(zhì)成因是勘探取得成功的先決條件。

本文所研究的瓊海24-2地震異常體位于珠江口盆地西部文昌B凹陷的西北角，瓊海凸起的中南部(圖1)，是發(fā)育在T20面下韓江組的一個巖性-構(gòu)造異常體。該異常體面積為152 km2，加之同時具有新區(qū)域、新層系的勘探特點，因此具有巨大的吸引力，一直被當作淺層巖性圈閉(生物礁)的重點勘探對象[11,12]。如果該異常體能有所發(fā)現(xiàn)，必將給本區(qū)的油氣勘探工作打開一個全新的局面。但目前對瓊海24-2異常體的認識卻存在諸多爭議，由于在認識上不能達成共識，對該地區(qū)的油氣評價產(chǎn)生了很大影響。因此，如何合理準確地解釋瓊海24-2異常體的地質(zhì)屬性，對該地區(qū)的油氣勘探進程具有重要意義。

圖1　珠江口盆地西部構(gòu)造區(qū)劃與研究區(qū)位置Fig.1　The tectonic division of the western Pearl River Mouth Basin and the location of study area

1瓊海24-2異常體認識的現(xiàn)狀

關于瓊海24-2異常體的認識，目前主要有3種觀點：第一種觀點是生物礁，并且認為可以和展翼形礁體類比，第二種觀點認為是火山巖，第三種觀點認為是火山旁側(cè)發(fā)育的生物礁。下面對這3種觀點及其相關問題進行詳細分析。

生物礁觀點的建立主要來自于早期二維地震資料(圖2)。由于該異常體整體外形為丘形-透鏡狀，頂界面為強振幅反射，內(nèi)部為雜亂反射的特征，與多數(shù)文獻描述的生物礁地震響應特征較為相似[13]；加之鄰近的QH18-1-1井在T20面韓江組頂部鉆遇一套厚約14 m的灰?guī)r，其灰?guī)r頂界面強反射同相軸也延續(xù)至該異常體西北部與之相連，因此推斷瓊海24-2異常體頂界面強反射為灰?guī)r，增加了該異常體為生物礁的可信度。對于異常體下伏地層反射模糊不清的現(xiàn)象，則認為是該異常體厚層灰?guī)r強振幅屏蔽引起。同時，由于該異常體下部小、上部變大，形態(tài)上可與展翼型礁體類比，認為是生物礁礁核隨水體上升縱向生長、兩側(cè)礁翼側(cè)向進積擴大生長模式的地震響應特征[14]。在同一時代，珠江口盆地西部神狐隆起之上的QH36-2-1井已鉆探證實了生物礁的存在，其規(guī)模較大，灰?guī)r厚度達240 m，也發(fā)育在T20面下的韓江組頂部。因此，無論是地震反射特征，還是生物礁發(fā)育形態(tài)、規(guī)模以及發(fā)育時代，瓊海24-2均有與其可類比的生物礁例證存在。在早期二維測網(wǎng)密度較稀以及地震資料分辨率低等客觀情況下，生物礁的觀點是主流。隨著高精度三維地震數(shù)據(jù)體的采集，瓊海24-2異常體的地震特征及其分布范圍得到了更為精細的刻畫，除此之外，在部分剖面上還能看見類似火山通道的穿刺現(xiàn)象。如圖3所示，該反射從深部向淺層刺穿地層，并使圍巖地層產(chǎn)狀發(fā)生改變，兩側(cè)地層小范圍向穿刺中心上拱、變陡，而該穿刺現(xiàn)象正好在瓊海24-2異常體內(nèi)部結(jié)束，具有典型火山通道的特征，認為該異常體為火山巖構(gòu)造，由此便形成了第二種觀點。

圖2　過瓊海24-2異常體地震剖面與鄰井位置關系(二維資料)Fig.2　Relation of the seismic section crossing the anomalous body of Qionghai 24-2 to the position of the adjacent well

圖3　三維地震資料特征與穿刺現(xiàn)象Fig.3　The Characteristics of the 3D seismic data and the piercing phenomena

但僅僅通過穿刺現(xiàn)象就推斷為火山構(gòu)造是不足以令人信服的。因為，首先在地震剖面上瓊海24-2異常體頂界面強反射與已鉆井QH18-1-1井鉆遇灰?guī)r為同一套連續(xù)的地震反射同相軸，其振幅和頻率也保持一致性，難以證明它是火山巖反射；并且，從與該異常體相距僅5.5 km的QH18-1-1井鉆井資料來看，錄井并未出現(xiàn)與火山巖有關的巖類，井壁取心巖石薄片觀察其裂縫充填為白云石脈，也未發(fā)現(xiàn)對溫度敏感的礦物，如長石、石英的重新改造和分布等現(xiàn)象。在種種推斷相互矛盾的情況下，使得瓊海24-2異常體的地質(zhì)成因更加撲朔迷離，難以定論。

與此同時，出現(xiàn)了第三種觀點，認為是火山旁側(cè)發(fā)育的生物礁，這樣既兼顧了火山巖的地震反射現(xiàn)象，也保留了生物礁的觀點，同時在地質(zhì)模式上也是存在的、合理的。如同樣是在珠江口盆地東沙隆起上的LF33-1環(huán)礁，以及神狐隆起上的瓊海36-2生物礁就是此種發(fā)育模式(圖4)，并且它們都已得到鉆井證實。由于此種觀點減小了前兩種觀點在地質(zhì)模式上的沖突，并使其有機地結(jié)合在一起，看似有一定的合理性，因而目前支持者眾多。

圖4　過QH36-2-1井的生物礁地震反射特征與古隆起位置關系Fig.4　The seismic reflection characteristics of the reef crossing Well QH36-2-1 and the ancient uplift position

那么瓊海24-2異常體的地質(zhì)屬性究竟是什么?為了解開這一謎團，筆者從不同的角度進行了分析。

2瓊海24-2異常體地質(zhì)屬性的厘定

瓊海24-2異常體的地質(zhì)屬性，之所以存在多種觀點、難以達成共識的主要原因是：觀點的建立多是從地震反射的響應情況直接推斷而得(這是海上鉆井資料少的大背景決定的)，而一些地質(zhì)成分的分析，主要集中在單因素和地質(zhì)結(jié)論的簡單分析和引用，缺少整個珠江口盆地生物礁發(fā)育演化規(guī)律大背景的考慮以及對生物礁成礁地質(zhì)環(huán)境的深入分析，以至于被地震剖面的多解性所迷惑而無法定論。因此，本次研究在珠江口盆地生物礁發(fā)育演化的大背景下，加強了瓊海24-2所處地理位置成礁環(huán)境的研究，在此基礎上再對其地震響應特征進行分析，從而減少地震資料的多解性，獲得相對準確的結(jié)論。

2.1　成礁地質(zhì)環(huán)境分析

關于生物礁發(fā)育的地質(zhì)環(huán)境特征有較多文獻可參考，針對研究區(qū)特征簡要總結(jié)如下幾點。由于生物礁是由造礁生物原地生長發(fā)育而成的碳酸鹽巖建隆，從它的定義可以看出，首先強調(diào)了生物成因，其次是原地形成(有固定的礁基)，同時具有抗浪格架，在發(fā)育時為凸起地貌這樣幾個因素。由于是生物成因，又決定了生物礁對環(huán)境有著特定的要求，整體來說它要求有固定的礁基，溫暖清潔的淺水、高能環(huán)境，遠離陸源碎屑的干擾，以及適當?shù)柠}度和溶解氣體等條件。而瓊海24-2異常體所在位置是否滿足這些條件，是其能否發(fā)育生物礁的核心問題。

研究顯示，包括珠江口盆地在內(nèi)的整個南海都具有生物礁發(fā)育的大背景[15,16]，但不同盆地和區(qū)域其發(fā)育特點卻有所差別。以珠江口盆地為例，在中始新世晚期,南海發(fā)生新生代以來開始的第二次張裂活動,使海水逐漸從東南側(cè)灌入，開始了持續(xù)海侵；而在這之后處于構(gòu)造寧靜期，加之遠離古珠江三角洲等陸源輸入的影響，珠江口盆地發(fā)育了大面積的碳酸鹽巖臺地，有利于生物礁的發(fā)育。由于海水是從東側(cè)開始侵入，使得珠江口盆地碳酸鹽巖臺地與生物礁的發(fā)育時間也具有東早西晚的特征。無論是碳酸鹽巖臺地與生物礁發(fā)育的規(guī)模還是數(shù)量均以東沙隆起最為典型，而西部的神狐隆起目前已被鉆井證實的生物礁只有瓊海36-2生物礁。當進入中新世中期，珠江口盆地海平面以快速上升為主，整體進入開闊海沉積環(huán)境，生物礁已從發(fā)育的鼎盛期進入到消亡萎縮期，僅在局部高地貌小范圍才有所發(fā)育，如東部的繼承性高地——東沙群島附近，以及神狐隆起古火山高地之上的瓊海36-2生物礁。因此，從生物礁發(fā)育演化的大背景來看，在中新世中期的珠江口盆地西部并不是生物礁大規(guī)模發(fā)育的鼎盛時期。

下面結(jié)合已鉆井QH18-1-1井資料針對瓊海24-2所在位置進行生物礁成礁環(huán)境的分析。

QH18-1-1井錄井資料顯示該井并未鉆遇生物礁灰?guī)r，灰?guī)r井段的井壁巖心薄片顯微觀察顯示(圖5)，巖性以泥晶生屑云巖和粉晶生屑灰?guī)r為主，反映了水體略深、相對低能的沉積環(huán)境，推測為碳酸鹽巖開闊臺地相。結(jié)合地震剖面可以看出，瓊海18-1構(gòu)造的真正小高點在鉆井部位的西部，在高點的西側(cè)可見此處坡度較其他地方更為陡峭，地震反射同相軸上超現(xiàn)象增多，綜合推斷此處為迎風面，水動力更強，能量更高，高部位可能發(fā)育生物礁灘相。

圖5　QH18-1-1井韓江組碳酸鹽巖段壁心薄片顯微照片F(xiàn)ig.5　Micrographs of the sidewall samples of Hanjiang Formation carbonate rock section, Well QH18-1-1(A)泥晶生屑云巖; (B)粉晶生屑灰?guī)r

由于生物礁需要發(fā)育在局部高地，還要求淺水、高能的環(huán)境，而無論是從T20面的時間構(gòu)造圖上，還是從基底的古地貌繼承性發(fā)育情況來看,瓊海24-2所處的位置均處于QH18-1-1南側(cè)的更低部位，也不是繼承性高地貌,其水體應更深，水動力更弱。相對位置更高的QH18-1-1井尚且如此，那處于更深部位的瓊海24-2則更加不適合生物礁的生長發(fā)育。

生物礁的發(fā)育除了要求合適的水體深度和能量之外，對水體的清潔度也有特定的要求，如果受陸源碎屑影響嚴重，水體渾濁，則會“嗆死”各類造礁或居礁生物。但從地震資料上可明顯看出，瓊海24-2異常體周圍有碎屑進積體直接進積至異常體內(nèi)部(圖6)，說明在韓江組末期該區(qū)受陸源碎屑影響嚴重，而渾濁的水體、富泥或富砂的環(huán)境均不利于生物礁的生長發(fā)育。與此相對照的是，在受陸源碎屑影響更小的南部神狐隆起之上則發(fā)育了瓊海36-2生物礁。因此，無論是從瓊海24-2所處小環(huán)境還是整個珠江口盆地西部生物礁發(fā)育的大地質(zhì)背景來看，瓊海24-2不具備生物礁發(fā)育的各種地質(zhì)條件。

圖6　瓊海24-2周緣的陸源碎屑前積現(xiàn)象Fig.6　Progradational phenomenon of the terrestrial clastics next to the Qionghai 24-2 anomalous body

2.2　瓊海24-2地震響應特征分析

珠江口盆地西部的勘探研究現(xiàn)狀及相關文獻資料顯示，研究區(qū)與穿刺反射相關的地質(zhì)現(xiàn)象不存在泥巖底辟、鹽丘以及垂直裂縫[17]等成因，因此，瓊海24-2異常體下伏的穿刺現(xiàn)象是巖漿巖引起的可能性較大。利用三維地震資料在瓊海24-2異常體內(nèi)及其周邊還能發(fā)現(xiàn)多個類似火山通道的穿刺現(xiàn)象，并且其分布位置在平面上還具有一定的規(guī)律性，穿刺現(xiàn)象集中分布在異常體的西南部，而且表現(xiàn)出線性分布的特征，整體呈NW-SE走向，這一特征在提取的地震屬性(RMS)圖上表現(xiàn)尤為明顯，如圖7所示，對于那些穿刺特征清晰、規(guī)模較大的火山通道在屬性平面圖上表現(xiàn)為清晰的圓形火山口特征，其直徑為85~410 m。因此，綜合地震剖面上的穿刺反射和屬性圖上小圓形呈一定規(guī)律展布的現(xiàn)象，可以推斷瓊海24-2構(gòu)造區(qū)曾經(jīng)受過火山活動的影響。

圖7　瓊海24-2異常體RMS振幅屬性圖Fig.7　The RMS amplitude attribute of the Qionghai 24-2 anomalous bodya.圖2的位置; b.圖3的位置; c.圖6的位置

至于火山旁側(cè)發(fā)育生物礁的情況，在理論和實際勘探中均是存在的，它是由于火山活動形成先期的局部高地，給生物礁的發(fā)育奠定了高地貌和固定礁基的有利條件，如果其他相應條件滿足就會生長發(fā)育為生物礁。而這種先期形成的火山古地貌又分為2種情況，一是整體淹沒于水下，生物礁直接建筑在火山巖之上；另一種情況是部分出露于水面之上，生物礁在其淺水區(qū)生長發(fā)育。這兩種情況的基本條件是火山活動早于生物礁的發(fā)育；如果火山活動在生物礁形成之后，則主要起破壞性作用。

然而瓊海24-2異常體的頂界面連續(xù)性差，多處被錯斷，發(fā)育局部的小斷層，而且頂界面上超現(xiàn)象不明顯，上覆地層上拱現(xiàn)象明顯(圖3)，這反映了火山活動時間為韓江組沉積之后。這一觀點在鄰近小規(guī)模的穿刺處也得到驗證，雖然此處火山活動的規(guī)模小，但其從下至上穿刺的路徑卻非常清晰。由于穿刺的規(guī)模小、能量小，所以上拱的程度也小，但最左側(cè)T20面上覆地層因上拱而形成清晰的“Y”形小斷層，再一次詮釋了火山穿刺的時間為韓江組沉積之后。所以，研究區(qū)的火山活動是起破壞作用，它不滿足火山旁側(cè)發(fā)育生物礁的基本條件，第三種觀點不成立。

綜合成礁地質(zhì)背景和地震響應特征的分析可以看出，瓊海24-2異常體是一個火山構(gòu)造，與周邊的火山穿刺現(xiàn)象屬于同一期火山活動，只是規(guī)模大小不同而已。除此之外，在珠三拗陷的東端，以及珠江口盆地的東部也能找到與其對應的火山穿刺現(xiàn)象，而且在盆地東部其活動性更強、規(guī)模更大。事實上，這些穿刺現(xiàn)象正是中中新世末期珠江口盆地最新一次大型構(gòu)造運動——東沙運動所伴隨巖漿活動留下的痕跡[18,19]。

3討論與結(jié)論

生物礁是良好的油氣儲集體，是油氣勘探的重要圈閉類型，因此生物礁與其他異常體尤其是火山巖的判斷識別是地層圈閉勘探中經(jīng)常需要面對的問題。單純的火山巖或火山構(gòu)造識別難度并不大，在現(xiàn)今技術條件下，尤其是在高品質(zhì)三維地震資料覆蓋的區(qū)域，結(jié)合盆地地質(zhì)背景進行辯證分析后，基本上可以避免誤判的風險。但是，生物礁與火山巖的產(chǎn)狀特征在不同區(qū)域或盆地的表現(xiàn)形式具有一定的差異，如果只是簡單地套用理論或經(jīng)驗特征，可能給生物礁與火山巖的判斷識別帶來一定程度的影響。這是由于不同區(qū)域、不同時代的造礁生物種類及其發(fā)育模式和規(guī)模有所差異，使得生物礁在地震剖面上的宏觀表現(xiàn)形式有所不同；其次，生物礁的地震響應特征還直接受埋藏深度和地震剖面品質(zhì)的影響，而地震資料的多解性正是在無井區(qū)或少井區(qū)導致生物礁與火山巖誤判的最主要因素。

鑒于此，要提高生物礁判斷與識別的準確性，核心環(huán)節(jié)在于對研究區(qū)成礁地質(zhì)環(huán)境的分析(表1)，并且需要結(jié)合研究區(qū)所在盆地大的區(qū)域地質(zhì)背景，包括海平面升降與構(gòu)造活動等匹配情況，借助盆地內(nèi)生物礁發(fā)育演化的認識現(xiàn)狀，綜合判斷是否具備生物礁發(fā)育的地質(zhì)條件；同時，需特別強調(diào)的是，生物礁并不是孤立的地質(zhì)體，它只是碳酸鹽沉積體系中較為特殊的一種沉積體，與生物灘或碳酸鹽巖臺地等碳酸鹽沉積體的分布緊密相關，因此建立在研究區(qū)碳酸鹽巖發(fā)育情況及其相模式展布認識基礎上的預判，能大幅度增加“生物礁”(地質(zhì)異常體)定性識別的準確率和可信度。

在具備成礁環(huán)境的基礎上，結(jié)合地震反射特征的識別，可進一步降低生物礁誤判的風險。正是在這一思路的指導下，通過瓊海對24-2異常體所處地理環(huán)境與該區(qū)構(gòu)造高部位QH18-1-1鉆井情況的對比分析后，認為瓊海24-2異常體所處位置更低，不在繼承性古高地之上，水體更深、水動力更弱，加之受陸源碎屑的直接影響，不具備生物礁發(fā)育的成礁環(huán)境；地震反射特征具有明顯的火山穿刺現(xiàn)象，且屬后期破壞型火山活動；因此，瓊海24-2是受火山活動影響復雜化的異常體，不是生物礁，也不滿足火山旁側(cè)發(fā)育生物礁的模式，勘探風險較大。

表1　生物礁判斷與識別特征總結(jié)Table 1　The summary of the reef judgment andrecognition characteristics

因此，在生物礁與火山巖的辯證識別過程中，加強對成礁地質(zhì)環(huán)境這一核心要素的分析，可有效降低生物礁誤判的風險。在此基礎上，結(jié)合盆地或鄰近區(qū)域已鉆井證實生物礁的地震響應特征進行辯證分析，可使判定結(jié)果更加準確、客觀。這一研究思路也同樣適用于珠江口盆地其他地區(qū)以及南海深水潛力區(qū)生物礁油氣藏勘探的判斷與識別，從而具有廣泛的借鑒意義。

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[第一作者] 高美奔(1988-),男,碩士,研究方向:巖土工程, E-mail:578209337@qq.com。

Dialectics and recognition of reefs and volcanic rocks in

west of Pearl River Mouth Basin, China

LU Jiang, LI Sheng-yong, ZHANG Ying-zhao,WEI Chang-fei

ZHENG Rong-fen, ZHU Pei-yuan

ZhanjiangBranchofCNOOCLtd.,Zhanjiang524057,China

Abstract:This paper discusses the dialectical differences between reefs and volcano rocks of the suspected reefs, clarifies the geological property of the shallow seismic anomalous body in the west of Pearl River Mouth Basin. Starting with the geographical environment of the Qionghai 24-2 anomalous body and combined with the development of the northern South China Sea reef and the evolution rule of the Pearl River Mouth Basin reef, this paper emphatically and dialetically analyses the various geological conditions essential for the reef development and the seismic response characteristics. The result shows that there are no geological conditions for the reef development in the geographical environment of the Qionghai 24-2 anomalous body. The seismic reflection characteristics have obvious piercing phenomena of the volcanos, which belong to the later destructive volcano activities. Therefore, Qionghai 24-2 anomalous body is neither reef, nor satisfies the model to develop reefs beside volcanos. It is a complicated anomalous body with a great risk for exploration.

Key words:reef; seismic anomalous body; dialectics; discrimination; Pearl River Mouth Basin

[收稿日期]2013-12-19。

[文章編號]1671-9727(2015)05-0625-10

DOI:10.3969/j.issn.1671-9727.2015.05.14

[文獻標志碼][分類號] P631.46 A