趙晨露，孔國英，柳萬春，張 量，王 娜

（1.中國海洋石油國際有限公司，北京 100028；2.中國石油集團(tuán)測井有限公司吐哈分公司，新疆哈密 838200）

鹽巖構(gòu)造廣泛發(fā)育于北美、非洲、中亞、歐洲等富油氣盆地中[1-2]。隨著北美墨西哥灣獲得重大油氣發(fā)現(xiàn)，鹽相關(guān)構(gòu)造勘探已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。我國一些大型含油氣盆地，例如塔里木盆地、四川盆地等也廣泛發(fā)育鹽相關(guān)構(gòu)造并獲得多個大中型油氣田。本文基于近幾年來的分析研究基礎(chǔ)，對墨西哥灣鹽巖特征、作用機(jī)制和變形規(guī)律進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上建立復(fù)雜鹽構(gòu)造多屬性綜合解釋技術(shù)對研究區(qū)的鹽相關(guān)構(gòu)造進(jìn)行落實(shí)分析，對研究區(qū)主要的構(gòu)造樣式進(jìn)行歸納總結(jié)。

1 地質(zhì)概況

墨西哥灣是世界知名的富油氣盆地，與墨西哥灣北部的美國相比，墨西哥勘探程度低，潛力大，待發(fā)現(xiàn)常規(guī)油氣資源量為546 億桶[3]。墨西哥位于美國的南部，由于南北美板塊的分離，與美國墨西哥灣處于共軛陸緣的構(gòu)造環(huán)境，沉積了與美國墨西哥灣具有相同屬性的鹽巖，有巨大的勘探潛力[4]。

受早侏羅世北大西洋的打開，墨西哥灣在晚侏羅世為局限環(huán)境，鹽巖大量發(fā)育，沉積了一套巨厚的鹽巖（原地鹽，又稱母巖）。晚侏羅世，受南北美板塊的分離，這套鹽巖主要沉積在北部Burgos 盆地深水（Perdido帶）和南部Sureste 盆地深水。后期受南北美和非洲板塊分離，加勒比板塊俯沖[5-6]等影響，以這套鹽巖為滑脫層，這兩個盆地發(fā)育完整的多套重力滑脫體系。在重力滑脫的影響下，鹽巖在應(yīng)力薄弱帶向上以及向四周流動，在深水區(qū)淺層聚集、變形（異地鹽），形成了大量的鹽巖構(gòu)造，使得研究區(qū)發(fā)育了明顯雙層鹽構(gòu)造。本次研究的對象就是這兩個盆地內(nèi)的鹽相關(guān)構(gòu)造。

2 墨西哥灣鹽巖特征

墨西哥灣蒸發(fā)鹽的形成與受海侵環(huán)境影響的半封閉淺水環(huán)境有關(guān)，由于強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用，海盆或者海侵湖盆水體中的鹽分逐漸濃縮，以致發(fā)生沉淀而形成一種化學(xué)成因的巖石。該鹽巖比較純凈均勻，密度為2.1～2.2 g/cm3，具有抗壓弱和易流動等特點(diǎn)[7]。

鹽巖本身具有高速低密的特點(diǎn)，可以影響熱流，延緩鹽下烴源巖的成熟度；由于鹽巖具有較好的流動性，可以控制或者影響沉積，形成多種與鹽巖相關(guān)的圈閉，同時，鹽巖層以及其下的高壓層可以作為良好的封蓋層，也有利于油氣藏的保存。近年來，國內(nèi)外已有大量研究證實(shí)，鹽巖活動所形成的鹽巖相關(guān)構(gòu)造與油氣生成、聚集和成藏均有密切關(guān)系。

3 鹽巖地球物理響應(yīng)特征分析

除鉆井外，地震勘探是識別鹽層最有效、最經(jīng)濟(jì)也是最主要的手段。鹽巖的密度較泥巖高，一般小于上覆碎屑巖或者碳酸鹽巖。墨西哥的鹽巖成分為鹵鹽、硬石膏、光鹵石等，還有碳酸鹽巖和碎屑巖卷入。隨著埋深增加，鹽巖密度變化范圍很小。地震波在純鹽巖中表現(xiàn)為高速特點(diǎn)，與周圍砂泥巖有明顯差異。因此，其反射界面具有較大的波阻抗差，具有高縱波阻抗特征，鹽巖體頂邊界在地震上多表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、高連續(xù)、相對低頻特征，識別較為容易。同時，鹽巖特殊的結(jié)晶性質(zhì)使得它對聲波有強(qiáng)烈的折射，對聲波具有“透鏡”效應(yīng)[8]。而在鹽巖體邊緣或者側(cè)翼一般多表現(xiàn)為不規(guī)則形狀，這種“透鏡”效應(yīng)相對比較明顯，邊界反射沒有鹽頂界面清晰。

4 復(fù)雜鹽構(gòu)造多屬性綜合解釋技術(shù)

4.1 基于地震相的鹽巖識別

研究區(qū)與巴西上覆雜亂的鹽反射特征[9]、加蓬成層性反射和美國墨西哥灣一側(cè)深水較純凈的鹽巖不同，研究區(qū)內(nèi)鹽巖在地震剖面上主要表現(xiàn)為雜亂反射的反射特征，同時，由于卷入地層產(chǎn)生這種內(nèi)部成層性的反射特征，表現(xiàn)為雜亂及卷入地層共生的地震反射特征（見圖1）。

圖1 地震剖面與相干數(shù)據(jù)體對比圖Fig.1 Comparison between seismic and coherent data

而要解釋鹽體，首先就要確定鹽巖發(fā)育位置。通過對鹽巖通道傳輸形式及過程進(jìn)行分析，認(rèn)為由于鹽巖在排出時會在鹽底上方發(fā)育“反漏斗”的這種特性。因此，通過對這種“反漏斗”特征的識別可以初步確定鹽巖發(fā)育位置。

在局部，有類似與斷層的反射特征，但斷層產(chǎn)狀變化大，兩側(cè)地層產(chǎn)狀變化也很大，上下繼承性差，頂部多與鹽蓬連接，但若解釋成斷層，斷面傾角變化大，合理性差。這是鹽所特有的構(gòu)造-鹽焊。通過對縫合線進(jìn)行識別，可以確定鹽焊的形態(tài)。

4.2 基于相干分析的鹽巖體手動解釋

研究區(qū)內(nèi)鹽巖的反射特征雜亂，如要依據(jù)常規(guī)鹽巖解釋方法進(jìn)行手工解釋，難度大且多解性強(qiáng)。通過剖面可以看出，鹽巖在剖面上表現(xiàn)為弱振幅的雜亂反射，根據(jù)相干屬性可以突出不連續(xù)性的原理，對研究區(qū)進(jìn)行不連續(xù)性屬性的提取，鹽在剖面上的雜亂反射在數(shù)據(jù)體中應(yīng)該表現(xiàn)為強(qiáng)振幅值。通過這樣的方式，可以初步勾畫出鹽巖形態(tài)。

然而，在細(xì)節(jié)對比發(fā)現(xiàn)，這種簡單的相干屬性雖然計算速度快，但它只能反映相鄰地震波之間的差異，而不能將由于鹽劇烈活動而導(dǎo)致的地層陡傾的情況區(qū)分開來。在地層存在傾角時，單純的相干屬性并不能很好表現(xiàn)真實(shí)情況。而傾角校正相干屬性在計算時，時窗則會沿著地層傾角方向選取，因此就會壓制由地層傾角存在導(dǎo)致的低相干異常，大大提高大傾角區(qū)域相干體屬性的分辨率和準(zhǔn)確度（見圖2）。從圖2 中可以看出，傾角校正的相干屬性消除了陡傾地層傾角對相干屬性的影響，反映真實(shí)地層的連續(xù)性，鹽內(nèi)雜亂反射在切片上表現(xiàn)出清晰的不相干性特征，對鹽邊界能夠更加準(zhǔn)確刻畫，這種方法在剖面上解釋效果較好。

圖2 常規(guī)相干切片與傾角校正相干切片地震剖面對比圖Fig.2 Comparison of seismic profiles between conventional coherent slice and dip correction coherent slice

4.3 速度-相干聯(lián)合三維鹽巖體自動追蹤

受三期構(gòu)造演化影響，研究區(qū)內(nèi)鹽巖廣泛發(fā)育且變形復(fù)雜，除原地鹽外，還發(fā)育多種類型的鹽構(gòu)造，僅靠單剖面進(jìn)行鹽巖的識別，效率低且正確性不穩(wěn)定。通過上述傾角校正相干屬性進(jìn)行優(yōu)化分析發(fā)現(xiàn)，鹽巖體在相干體上具有相干值大的特點(diǎn)，而周圍非鹽體區(qū)由于其沉積的穩(wěn)定，相干值接近于0。針對這樣的特點(diǎn)，通過對傾角校正相干數(shù)據(jù)體種種子點(diǎn)的方式，對鹽巖體進(jìn)行三維空間立體追蹤。通過設(shè)定閾值的方式，確定了鹽巖體的追蹤方式及邊界，這種方式能夠快速高效的識別鹽巖體的空間發(fā)育形態(tài)和平面展布范圍，對鹽株輪廓和鹽側(cè)翼識別效果較好。

在鹽巖頂部，由于鹽巖較純，鹽巖局部邊界之下存在空白反射，這種反射在相干屬性體上并不能很好的體現(xiàn)出來。同時，相干屬性也容易受到斷層特征的干擾，并不能完全凸顯鹽巖的特征。鹽巖具有明顯的高速特征。通過地震體和速度體疊合分析，本區(qū)域鹽巖速度在4 000～5 000 m/s，相對第三系圍巖2 500～4 000 m/s 速度偏大，相對中生界碳酸鹽4 800～6 000 m/s 高速度偏小，呈現(xiàn)鹽巖速度相對集中異常的特征。通過速度與相干疊合共同約束，相互補(bǔ)充，可以更準(zhǔn)確的識別出鹽巖的展布情況。通過兩個數(shù)據(jù)體聯(lián)合約束，解釋的鹽巖頂面構(gòu)造圖更加準(zhǔn)確，可以排除斷裂對其產(chǎn)生的干擾。通過東西向的剖面可以看出，這種方法自動追蹤的鹽蓬和原地鹽巖范圍更加準(zhǔn)確，但是其鹽蓬下部的鹽巖通道往往不能很好的識別出來（見圖3）。

圖3 速度-相干聯(lián)合三維鹽巖體自動追蹤圖Fig.3 Velocity combined coherence auto tracking in three-dimensional seismic data

4.4 剖面多屬性聯(lián)合鹽巖體通道邊界刻畫

對于鹽蓬下部的鹽通道而言，受上層鹽巖的能量屏蔽，以及陡傾角的影響，成像效果往往較差，邊界清晰度較差。通過分析，認(rèn)為底辟向上抬升會使得地層側(cè)翼地層向上翹起，形成鹽動力沉積層序[5]，與底辟接觸在鹽表面形成尖滅點(diǎn)（見圖4a），通過對各層尖滅點(diǎn)的確定，可以間接獲得鹽巖通道的邊界。根據(jù)這種沉積層序的確定，對鹽通道側(cè)翼尖滅點(diǎn)進(jìn)行解釋，落實(shí)研究區(qū)鹽體活動影響的鹽通道特征（見圖4b）。

圖4 沉積層序識別鹽巖圖Fig.4 Salt identification of sedimentary sequence

對于地震資料品質(zhì)比較差的地區(qū)而言，鹽內(nèi)外的反射特征差異性較小，在數(shù)據(jù)體上直接進(jìn)行手工識別，難度很大。針對這樣的情況，可以選取不受振幅強(qiáng)弱影響，能夠反映弱反射波的瞬時相位進(jìn)行分析。從剖面可以看出，鹽內(nèi)外的反射特征，在振幅、頻率上均有明顯差異，通過這種差異性，可以輔助精確刻畫鹽體邊界，從而落實(shí)鹽巖體邊界（見圖5）。

圖5 瞬時相位屬性識別鹽巖邊界圖Fig.5 Identification of salt boundary by instantaneous phase attribute

通過上述方法的不斷摸索和穿插應(yīng)用，建立起一套系統(tǒng)的鹽相關(guān)構(gòu)造解釋和分析技術(shù)流程，通過鹽巖地球物理特征分析，落實(shí)研究區(qū)內(nèi)鹽巖的地震響應(yīng)特征，通過傾角校正相干與速度體疊聯(lián)合自動追蹤，完成研究區(qū)鹽巖的三維快速精細(xì)雕刻，進(jìn)而開展后續(xù)地震解釋，落實(shí)鹽相關(guān)構(gòu)造樣式。通過多種技術(shù)組合使用，較好的解決研究區(qū)構(gòu)造快速高效解釋與落實(shí)等問題（見圖6）。在鹽巖體發(fā)育落實(shí)之下，鹽相關(guān)構(gòu)造樣式也呼之欲出，更為準(zhǔn)確，對后續(xù)的油氣田評價有良好的助力。

圖6 研究區(qū)局部鹽巖體三維雕刻顯示圖Fig.6 3D carving display of local salt rock mass in the study area

5 研究區(qū)鹽相關(guān)構(gòu)造樣式及分析

通過上述方法，研究區(qū)的鹽巖形態(tài)得到了很好的雕刻，從而鹽相關(guān)的圈閉形態(tài)也可以進(jìn)一步得到落實(shí)。以地震落實(shí)的圈閉來看，研究區(qū)內(nèi)鹽相關(guān)構(gòu)造主要以鹽背斜/鹽枕構(gòu)造、鹽側(cè)翼遮擋構(gòu)造、鹽蓬構(gòu)造、鹽微盆構(gòu)造、拉張鹽滑脫構(gòu)造等。這些鹽相關(guān)構(gòu)造與鹽巖具有明顯的“三位一體”特征，即早期存在的鹽巖（母鹽）由于構(gòu)造應(yīng)力的影響持續(xù)活動，對后期地層的沉積和構(gòu)造形態(tài)有著重要的控制作用，使得母鹽之上的地層、鹽巖和斷裂相互影響又密切聯(lián)系。

5.1 原地鹽（母鹽）之上構(gòu)造樣式

拉張鹽滑脫構(gòu)造：該構(gòu)造一般發(fā)育與拉張應(yīng)力的環(huán)境中。由于伸展期的鹽巖可以主動影響上覆地層的變形，在拉張力的作用下，鹽巖滑脫層的存在，初始時，拉張鹽滑脫會形成鹽滑脫正斷層，大部分傾向盆地方向，這種持續(xù)性的斷裂最終會形成筏狀構(gòu)造，由于伸展和下傾流動，鹽層厚度減薄。這類鹽筏構(gòu)造主要發(fā)育在斜坡帶。從剖面來看，鹽巖厚度較薄，識別相對容易。該構(gòu)造在研究區(qū)以南部Sureste 盆地的Resforma 帶中生代上發(fā)育較為廣泛，構(gòu)造幅度較小，兩翼呈不對稱分布，一側(cè)較陡，往往與上覆地層以正斷層接觸，斷層消失于鹽巖層之中。

鹽背斜/鹽枕構(gòu)造：該構(gòu)造多發(fā)育與擠壓應(yīng)力環(huán)境中，是比拉張鹽滑脫構(gòu)造幅度更高的鹽構(gòu)造類型。在擠壓應(yīng)力的作用下，鹽巖受力上拱，與上覆地層整合接觸。鹽枕近圓形，俯視長軸/短軸長度比小于2；鹽背斜為狹長形態(tài)，俯視長軸/短軸長度比大于2。該構(gòu)造在北部Perdido 帶東側(cè)與南部Sureste 盆地Resforma 帶中生代和新生代均有發(fā)育[10]。

5.2 異地鹽影響的構(gòu)造樣式

鹽蓬構(gòu)造：該構(gòu)造通過鹽巖供給通道向上運(yùn)移后鹽巖體橫向運(yùn)動所形成的構(gòu)造，可以是單個或者多個鹽構(gòu)造合并合成，可與原地鹽體通過補(bǔ)給通道相連或者不相連[7]。根據(jù)鹽蓬的鹽體形態(tài)，可以劃分為鹽墻或者鹽席構(gòu)造。鹽墻的補(bǔ)給通道表現(xiàn)為線物源[8]，空間上與原地鹽體為線連接。鹽席補(bǔ)給通道表現(xiàn)為點(diǎn)物源，空間上與原地鹽體為點(diǎn)連接。在研究區(qū)內(nèi)，主要以鹽席構(gòu)造為主（見圖7a）。該構(gòu)造在南部Sureste 盆地與北部Pedido 帶均有所發(fā)育。

鹽微盆構(gòu)造：由于鹽巖流動及上覆地層差異壓實(shí)，在鹽巖凹陷之上發(fā)育大量微型盆地，通常是沉積負(fù)載鹽巖撤離而形成，其形態(tài)取決于下部鹽巖體形態(tài)（見圖7b）。微型盆地中的地層與鹽下地層接觸（焊接）后停止沉降。研究區(qū)是世界上這種類型的鹽構(gòu)造最為發(fā)育的地區(qū)。該構(gòu)造主要發(fā)育在北部Perdido 帶鹽盆發(fā)育區(qū)之上。

鹽上斷背斜構(gòu)造：該構(gòu)造主要由于鹽底辟向上活動使上覆地層發(fā)生破裂形成相關(guān)斷背斜構(gòu)造。其上部地層為穹隆狀態(tài)，多發(fā)育放射狀伸展斷裂。鹽底辟頂部接觸地層，產(chǎn)狀多為翹傾，在其半徑范圍內(nèi)，表現(xiàn)為層間復(fù)雜的多邊形斷裂（見圖7c）。該構(gòu)造主要發(fā)育在南部Sureste 盆地內(nèi)，也是該盆地新生界已發(fā)現(xiàn)油氣田主力圈閉類型之一。

圖7 異地鹽影響構(gòu)造樣式剖面圖Fig.7 Profile of tectonic style affected by allochthonous salt

5.3 鹽通道影響的構(gòu)造樣式

鹽巖側(cè)翼遮擋的三面下傾構(gòu)造：鹽巖通道由于持續(xù)向上活動，對周邊的沉積地層易發(fā)生上翹，形成靠鹽巖體遮擋的圈閉，這類構(gòu)造受鹽巖活動影響，往往地層陡傾，幅度較大，周邊層間容易形成復(fù)雜的多邊形斷裂（見圖8）。這類構(gòu)造主要發(fā)育在南部Sureste 盆地內(nèi)[10]，受鹽巖活動影響，這類構(gòu)造成藏規(guī)模較小。

圖8 鹽通道影響的構(gòu)造樣式剖面圖Fig.8 Structural style profile affected by salt diapir

6 結(jié)論

（1）通過對墨西哥鹽巖物性特征和地震特征進(jìn)行分析，認(rèn)為鹽巖有高速低密特征，在地震上因密度和速度與周圍砂泥巖差異較大，其反射界面具有較大的波阻抗差，具有高縱波阻抗特征。在地震上多表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、高連續(xù)、相對低頻特征[11]。

（2）對于墨西哥鹽相關(guān)構(gòu)造識別和刻畫，通過不斷嘗試形成了一套系統(tǒng)的鹽相關(guān)構(gòu)造解釋和分析技術(shù)流程，除了常規(guī)的地震解釋外，建立了系統(tǒng)的鹽體邊界解釋方法和流程，通過多種技術(shù)的組合使用，能夠快速解決研究區(qū)鹽相關(guān)構(gòu)造落實(shí)的問題，通過真三維鹽體雕刻大大提升了地震解釋效率和準(zhǔn)確性。

（3）根據(jù)鹽巖所處的位置及不同的壓力變形特征，將墨西哥鹽巖相關(guān)構(gòu)造劃分為原地鹽（母鹽）之上拉張滑脫構(gòu)造、鹽背斜/鹽枕構(gòu)造；異地鹽影響的鹽蓬構(gòu)造、鹽微盆構(gòu)造、鹽上斷背斜構(gòu)造；鹽通道影響形成的三面下傾構(gòu)造三類。這三類相關(guān)與鹽巖活動規(guī)律關(guān)系密切，既相互聯(lián)系又相互制約。