肖 凡 朱紅濤 徐長貴 杜曉峰 官大勇 李 森

（①中國地質(zhì)大學(xué)構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430074；②中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院，湖北武漢430074；③中海石油有限公司天津分公司，天津300452）

利用前積角“玫瑰花”圖判斷前積體主物源方向

肖 凡*①朱紅濤①②徐長貴③杜曉峰③官大勇③李 森①

（①中國地質(zhì)大學(xué)構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430074；②中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院，湖北武漢430074；③中海石油有限公司天津分公司，天津300452）

在根據(jù)前積反射結(jié)構(gòu)進(jìn)行物源方向判別時(shí)，更多的是依靠觀察大量地震剖面進(jìn)行的定性判別，沒有一套直觀、可操作的方法和流程。為此，借鑒構(gòu)造解釋中“玫瑰花”圖的制作原理，提出了判別前積體主物源方向的前積角“玫瑰花”圖，并歸納、總結(jié)了前積角“玫瑰花”圖的作圖思路和方法流程，包括前積體中心點(diǎn)的確定、正北基準(zhǔn)剖面前積角測量、與基準(zhǔn)剖面平行方位前積角測量、基準(zhǔn)方位前積角計(jì)算、旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)剖面求取其他方位前積角、成圖等6個(gè)步驟。利用前積角“玫瑰花”圖對渤海灣盆地BZ12構(gòu)造區(qū)前積體的主物源方向進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，前積體Ⅰ、Ⅱ的主物源方向分別為10°～20°、340°～350°，表明兩者源自不同的物源體系。

前積角“玫瑰花”圖 前積體 前積反射結(jié)構(gòu) 主物源方向 方法流程

1 引言

在地質(zhì)研究中“玫瑰花”圖是一種用途廣泛的圖解，作法簡單、形象醒目，主要包括走向、傾向和傾角三種類型。目前對“玫瑰花”圖的應(yīng)用研究更多地體現(xiàn)在構(gòu)造方面，在沉積方面的應(yīng)用很少，尤其是對于物源方向的判別尚缺乏相關(guān)方法。陳安國等［1］通過繪制合肥地區(qū)上更新統(tǒng)黏土中各調(diào)查點(diǎn)的走向“玫瑰花”圖，顯示節(jié)理優(yōu)勢分布方位與場地附近主要斷層走向近似一致；韓業(yè)鳴等［2］通過分析紅石銅礦田地質(zhì)勘查成果和裂隙“玫瑰花”圖，指出了含礦裂隙構(gòu)造的優(yōu)勢方向；鐘文等［3］借助“玫瑰花”圖對結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合邊坡地形地貌、地層巖性以及結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度等多種因素確定了對邊坡穩(wěn)定性起控制作用的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面；徐寶亮等［4］利用“玫瑰花”圖研究侏羅系大安寨段微裂縫。

物源分析是利用各種手段和信息推測物源區(qū)的特征，從而確定沉積物來源的方法［5-11］。對古物源體系進(jìn)行分析是沉積盆地分析的重要內(nèi)容，成為確定物源區(qū)位置、性質(zhì)、沉積物搬運(yùn)路徑，預(yù)測古水流體系的形態(tài)，判斷沉積相帶分布及砂體分散體系，再現(xiàn)沉積盆地演化過程及恢復(fù)古環(huán)境的重要依據(jù)。古物源分析已經(jīng)發(fā)展為應(yīng)用多指標(biāo)、多技術(shù)、多方法的綜合技術(shù)，主要方法有重礦物法、碎屑巖類分析法、孢粉分析法、沉積法、裂變徑跡法、地球化學(xué)法、同位素法以及沉積、構(gòu)造、地震、測井等地質(zhì)綜合方法［12-21］。隨著地震勘探技術(shù)的發(fā)展，基于地震資料的物源分析法的應(yīng)用也越來越廣泛。尤其是在缺乏露頭、巖心樣品的條件下，無法有效測試、分析相關(guān)沉積物源，可利用地震資料開展沉積物源判別。地震反射結(jié)構(gòu)尤其是前積結(jié)構(gòu)具有指示古水流方向的作用，對物源方向也有一定的指示作用［5］，這是依據(jù)地震前積反射結(jié)構(gòu)進(jìn)行物源方向判別的主要依據(jù)。前積反射結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為同相軸向盆地中心區(qū)的進(jìn)積，同時(shí)代表沉積物向盆地的推進(jìn)過程，是進(jìn)行物源方向分析的重要依據(jù)［22-30］。但是在根據(jù)前積反射結(jié)構(gòu)進(jìn)行物源方向判別時(shí)，更多的是依靠觀察大量地震剖面進(jìn)行的定性判別，沒有一套直觀、可操作的方法和流程。為此，本文提出了判別前積體主物源方向的前積角“玫瑰花”圖，歸納、總結(jié)了作圖思路、方法及流程，并進(jìn)行了實(shí)例分析。結(jié)果表明，利用前積角“玫瑰花”圖能夠直觀、有效地判斷前積體的主物源方向，對類似的研究具有重要的參考價(jià)值。

2 “玫瑰花”圖的制作方法

2.1 構(gòu)造“玫瑰花”圖原理及方法

在構(gòu)造解釋中，節(jié)理傾角“玫瑰花”圖通常和傾向“玫瑰花”圖一起制作。根據(jù)節(jié)理傾向進(jìn)行分組，并求出每一組的平均傾角，利用節(jié)理的平均傾向和平均傾角作圖，圓半徑長度代表傾角大小，由圓心到圓周從0°～90°等比例過渡，繼而找點(diǎn)成圖。視傾向與真傾向之間的夾角ω越大，視傾角越小，特別地，當(dāng)ω=90°時(shí)，視傾角等于零（圖1）。

圖1 真傾角與視傾角的關(guān)系圖示

2.2 前積角“玫瑰花”圖制作方法

對于三維地震工區(qū)，在不同方位觀察、測量的前積體的前積角為視前積角，與構(gòu)造解釋中的視傾角可以類比，且測量的最大前積角所在方位與主物源方向最接近。當(dāng)視前積方位與最大前積角所在方位的夾角越大時(shí)，測量的視前積角越小，特別地，當(dāng)兩者之間的夾角為90°時(shí)，測量的視前積角等于零。與構(gòu)造解釋類似，利用前積角“玫瑰花”圖可直觀地反映不同方位前積角的大小及變化規(guī)律，并對前積體的主物源分析具有指示意義。

2.2.1 前積角“玫瑰花”圖制作思路

通過借鑒構(gòu)造解釋中“玫瑰花”圖的制作原理，最大前積角所在方位即為前積體主物源方向。與構(gòu)造“玫瑰花”圖不同的是，對于三維地震數(shù)據(jù)體，雖然不同測線方位所反映的前積角大小不等，但是對于同一個(gè)前積體中心，在測線方位較為接近的情況下，前積角的大小相差很小。因此文中并未采取構(gòu)造“玫瑰花”圖在一定的角度范圍內(nèi)求取平均角度的方法，而是以10°為間隔確定測量剖面，分別測量0°、10°、…、170°各方位剖面的前積角，最后利用測量的前積角值作圖。

2.2.2 前積角測量

圖2 前積角測量示意圖

對每一個(gè)前積體，通過識別地震相特征，選取前積同相軸與地震反射層 T3u的夾角α′1、α′2、α′3、α′4作為前積角（圖2a）。由于地層的起伏，角度測量存在一定的偏差，因此對地震反射層T3u進(jìn)行“層拉平”處理（圖2b），“層拉平”測量的角度α1、α2、α3、α4則反映了前積體相對角，盡管該角不能代表真實(shí)地層傾角，但是和真實(shí)地層傾角具有一定相關(guān)性，即前積體相對角越大，真實(shí)地層傾角也越大。因此，通過測量不同方位的前積體相對角即可判斷前積體主物源方向。

2.3 前積角“玫瑰花”圖制作流程

前積角“玫瑰花”圖的制作總體可以分為前積體中心點(diǎn)的確定、正北基準(zhǔn)剖面前積角測量、與基準(zhǔn)剖面平行方位前積角測量、基準(zhǔn)方位前積角計(jì)算、旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)剖面求取其他方位前積角、成圖等6個(gè)步驟（圖3），分述如下。

（1）前積體中心點(diǎn)的確定

在識別出前積體邊界的基礎(chǔ)上，制作前積角“玫瑰花”圖首先需要確定前積體的中心點(diǎn)。利用地震資料確定前積體中心點(diǎn)主要有兩種方法：①地震剖面前積反射特征分析，如前積類型、前積角、前積規(guī)模的變化等；②地震屬性分析，如前積區(qū)的范圍在地震屬性圖中呈扇形、朵狀平面分布，屬性高值向四周逐漸減弱等。

在判斷研究區(qū)發(fā)育不同期次前積體的物源方向時(shí)，首先通過觀察切過沉積復(fù)合體不同方位的地震剖面，在地震分辨率可靠的前提下，利用地震剖面中的同相軸產(chǎn)狀差異以及地震反射外部形態(tài)的“疊置關(guān)系”等特征識別各個(gè)單前積體期次。對于每個(gè)單前積體，通過單獨(dú)解釋其頂、底界面層位，繼而提取單前積體屬性，再利用上述特征確定前積體中心點(diǎn)。

（2）正北基準(zhǔn)剖面前積角測量

對于每一個(gè)前積體，將過中心點(diǎn)正北方位剖面定為基準(zhǔn)剖面（圖3a），在基準(zhǔn)剖面上對地震反射層進(jìn)行“層拉平”，測量x組前積角α1、α2、α3、…、αx，并取該剖面的前積角平均值

作為該剖面的前積角測量值。

（3）與基準(zhǔn)剖面平行方位前積角測量

選取平行于基準(zhǔn)剖面的系列地震剖面（圖3b），對每一條地震剖面按步驟（2）的作法，最終得到n條剖面的前積角平均值β1、β2、β3、…、βn。

（4）基準(zhǔn)方位前積角計(jì)算

將上述一系列平行剖面的測量值再次取平均值，即該值即為前積體正北方位的前積角。

圖3 前積角“玫瑰花”圖制作流程圖

（5）旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)剖面求取其他方位前積角

以前積體中心點(diǎn)為原點(diǎn)，以10°為間隔依次旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)剖面（圖3c），對每個(gè)方位的系列剖面都按步驟（4）的作法，依次求取各個(gè)方位的前積角γ2、γ3、γ4、…、γn。

（6）成圖

圓心代表0°前積角，圓周代表90°前積角，各方位的角度大小按照等比例換算成從圓心到圓周的線段長度。在充填顏色之后便可以直觀地看出前積體最大前積角方位，該方位即為前積體主物源方向（圖3d、圖3e）。

3 實(shí)例分析

渤中凹陷是渤海海域內(nèi)面積最大的富生烴凹陷［31，33］，發(fā)育古新統(tǒng)孔店組、始新統(tǒng)沙河街組（沙四段—沙一段）、漸新統(tǒng)東營組（東三段—東一段）［34-38］等目的層。研究區(qū)位于渤中凹陷BZ12構(gòu)造區(qū)（圖4），東二段下亞段發(fā)育多期前積體，并具典型的前積反射特征。通過制作前積角“玫瑰花”圖，可直觀分析各前積體主物源方向。

3.1 前積體中心點(diǎn)的確定

研究區(qū)發(fā)育兩個(gè)前積體（圖4），制作前積角“玫瑰花”圖首先需要確定前積體的中心點(diǎn)。對于每一個(gè)前積體，首先觀察切過前積體的地震剖面，地震剖面特征對于中心點(diǎn)的確定以及主物源方向的判別具有一定指示意義。圖5為過前積體Ⅱ的兩條任意線剖面。由圖可見以下信息。

（1）在過前積體Ⅱ的北北東向剖面（圖5a）中，目的層?xùn)|二段下亞段的頂、底界面分別為T3u（地震反射層）和mfs（最大洪泛面），目的層表現(xiàn)為中頻、強(qiáng)振幅、前積反射結(jié)構(gòu)，前積規(guī)模和前積角均較大，利用“層拉平”方法測量的前積角約為50°～60°。結(jié)合前積反射結(jié)構(gòu)和測量的前積角，確定前積體Ⅱ的主物源方向接近該剖面方位。

（2）在過前積體Ⅱ的北東東向剖面（圖5b）中前積現(xiàn)象不發(fā)育，地震相外部幾何形態(tài)主要表現(xiàn)為丘形，地震同相軸具有明顯的雙向下超特征，所測量的前積角較?。?°～10°）。與上、下兩段地層相比，目的層段振幅較強(qiáng)、連續(xù)性較好。結(jié)合丘形外部幾何形態(tài)和測量的前積角，確定前積體Ⅱ的主物源方向與該剖面方位接近垂直。

圖4 渤中地區(qū)構(gòu)造單元劃分圖［34］

對于這兩個(gè)前積體，一方面利用上述方法觀察不同方位的一系列地震剖面，有助于確定前積體的前積類型、前積角以及前積規(guī)模；另一方面對前積體提取總絕對值振幅屬性（圖6a、圖7a），振幅高值異常區(qū)域在平面上呈現(xiàn) “朵體”形態(tài)特征，“朵體”從一端向另一端表現(xiàn)為發(fā)散開闊狀，振幅值從前積體中部的高值區(qū)域向四周逐漸減小。結(jié)合前積反射結(jié)構(gòu)和提取的總絕對值振幅屬性可確定前積體的中心點(diǎn)，以便制作前積角“玫瑰花”圖。

圖5 過前積體Ⅱ的兩條任意線剖面

3.2 前積角“玫瑰花”圖的制作及特征

圖6 前積體Ⅰ總絕對值振幅屬性平面圖（a）及前積角“玫瑰花”圖（b）

確定各前積體的中心點(diǎn)后，針對每個(gè)前積體，從過中心點(diǎn)的正北方向基準(zhǔn)剖面開始，在進(jìn)行“層拉平”之后，選取過中心點(diǎn)的地震剖面以及與其平行的3條剖面作為前積角的測量剖面。對于這一組平行的4條剖面，在每條剖面上測量4個(gè)前積角，并求取平均值；再對4條剖面的前積角平均值取平均，即得到正北方向基準(zhǔn)剖面的前積角；然后以前積體中心點(diǎn)為原點(diǎn)，以10°為間隔旋轉(zhuǎn)正北基準(zhǔn)剖面，在每個(gè)方位均按求取正北基準(zhǔn)剖面前積角的方法求得各方位的前積角；最后按比例選取線段長短代表前積角大小，制作兩個(gè)前積體的前積角“玫瑰花”圖（圖6b、圖7b）。由前積角“玫瑰花”圖可見，前積體Ⅰ、Ⅱ的最大前積角方位分別為10°～20°、340°～350°，即前積體Ⅰ、Ⅱ的主物源方向分別為10°～20°、340°～350°，表明兩者源自不同的物源體系。

圖7 前積體Ⅱ總絕對值振幅屬性平面圖（a）及前積角“玫瑰花”圖（b）

4 結(jié)束語

前積角“玫瑰花”圖借鑒了構(gòu)造傾角“玫瑰花”圖的原理，利用視前積角類比構(gòu)造中的視傾角，分析了視前積角與主物源方向的關(guān)系，制作流程簡單。前積角“玫瑰花”圖的制作涉及到地震剖面的觀察描述以及地震屬性提取等刻畫方法，在以地震資料為主，缺少鉆井、巖心等其他資料的情況下，運(yùn)用該定量方法能夠快捷、簡便地判斷前積體的物源方向，對于區(qū)域物源方向的定量化判別具有較好的指示作用。利用前積角“玫瑰花”圖不但可以判斷單沉積體主物源方向，而且還可以判斷復(fù)合體內(nèi)部單沉積體的期次。在構(gòu)造活動強(qiáng)烈地區(qū)，在能夠識別前積特征的前提下，可選取不同斷裂之間構(gòu)造活動相對較弱的前積區(qū)進(jìn)行前積角“玫瑰花”圖的制作和分析。

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A

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*湖北省武漢市洪山區(qū)魯磨路388號中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院，430074。Email：xiaodafan＠163.com

本文于2016年3月28日收到，最終修改稿于同年11月15日收到。

本項(xiàng)研究受國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41572084）資助。

（本文編輯：劉勇）

肖凡 碩士研究生，1993年生；2015年本科畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院石油地質(zhì)系，獲資源勘查工程專業(yè)工學(xué)學(xué)士學(xué)位；目前在中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院石油地質(zhì)系攻讀地質(zhì)工程專業(yè)碩士學(xué)位，主要從事層序地層學(xué)與地震資料綜合解釋方面的研究。