摘 要：地震沉积学通过先进的地球物理技术，对沉积相进行精细研究。对地震资料的预处理，高阶谱时频分析，年代地层切片技术等地球物理技术进行了探讨，根据这些技术提高了砂砾岩体的反射，划分了砂砾岩体的沉积期次，描述了各期砂砾岩体的岩性展布。地震沉积学在沉积相分析方面具有独特的优势。
关键词：地震沉积学；砂砾岩；谱整形；高阶谱时频分析；地层切片
地震沉积学是随着地震资料采集和处理技术进步带来的三维地震分辨率和解释水平的不断提高而发展起来的一门现代地震技术与沉积学相结合的新兴交叉学科，是以识别沉积单元的三维几何形态、内部结构和沉积过程为主要目的，基于高精度地震资料、现代沉积环境和露头古沉积环境模式联合反馈的方法体系。从研究方法来看，地震沉积学在钻井、录井和测井资料及构造、沉积等基础地质研究成果指导下更多地运用地震资料，目前条件下研究沉积单元常用的关键技术主要包括沉积时间单元划分与对比、岩心相识别、地层切片和分频技术等。地震沉积学要求研究人员既要掌握构造地质学、沉积学、层序地层学的相关理论，又要熟悉地球物理资料处理解释方面的技术和方法。目前国内外利用地震沉积学的理论对冲击扇、三角洲、辫状河、曲流河等沉积环境进行了大量的研究，并以此指导油气勘探和开发工作。
民丰洼陷位于东营北部陡坡带的东段，古近系沙四上亚段受北部陈家庄凸起和东部青坨子凸起等多向物源的影响，发育着三角洲前缘砂和滑塌浊积砂等多种砂体，多期砂砾岩相互叠置，成因复杂，而深层地震资料品质受各种因素的制约，加之传统研究方法的局限性，砂砾岩体的沉积期次和内幕特征难以准确描述。而地震沉积学理论运用地震成果资料预处理、高阶谱时频分析、地层切片等地球物理技术，结合了地震资料解释、沉积研究成果，可以较为准确地对砂砾岩沉积相进行描述。
1 地震成果资料预处理
常规处理通常要进行纵、横向的均衡及其它修饰性的处理，注重资料垂向分辨率，从而导致一些特殊地质体或储层的反射特征不明显。对成果资料进行预处理，可以提高其地震可识别性。对于深层砂砾岩地震资料，可以先分析目的层的有效频带范围、振幅和相位等信号特征，然后设计合适的滤波器或采用其他处理技术，做到既突出目的层反射，又能保证不发生波形失真。笔者采用Promax的谱整形技术调整砂砾岩反射区各频率成分的振幅特征，考虑到砂砾岩体地层间的削截和上超等重要不整合关系，适当突出了相应倾角的反射。处理后资料的横向分辨率得到了提高，剖面上砂砾岩体的外部形态、地层尖灭、地层的接触关系，都较处理前清楚，这对于从地震剖面上解释砂砾岩体是很有帮助的。
2 高阶谱时频分析
时频分析用来分析时变非平稳信号，由于不同级别的地质层序体在地震剖面上对应着不同的频率特征，所以按不同频率进行扫描分析就可以识别出不同级别的各级层序体，从而补充得到一些地震剖面上未能显示的信息。纵向上频率变化的方向性代表了岩性粗细的变化，时频分析就可以用于地层层序解释，还可以用于沉积旋回的划分、沉积环境变化及水体变化规律的分析。目前地震旋回分析主要基于S变换、广义S变换、小波变换以及三角形滤波的时频分析方法，方法的不足在于存在单分辨率缺陷，分析结果往往不直观（不是时间—频率域）。高阶谱时频分析则是以信号处理中的高阶统计量为基础，从更高阶的概率结构来表征随机信号，以提取低阶谱或功率谱方法难以提取的相位信息，表征系统的非线性特征，成为分析非高斯信号的有力工具。高阶谱时频分析可以取得较高的精度和分辨率，而且其分析结果就是时间—频率域的，非常直观。通过高阶谱时频分析结合长期基准面识别标志，在沙四上亚段划分出5个长期旋回，对应5个沉积期次：沙四上5、沙四上4、沙四上3、沙四上2及沙四上1，它们总体上处于湖水不断止升的沉积环境，故均表现为正旋回。
关键词：地震沉积学；砂砾岩；谱整形；高阶谱时频分析；地层切片
地震沉积学是随着地震资料采集和处理技术进步带来的三维地震分辨率和解释水平的不断提高而发展起来的一门现代地震技术与沉积学相结合的新兴交叉学科，是以识别沉积单元的三维几何形态、内部结构和沉积过程为主要目的，基于高精度地震资料、现代沉积环境和露头古沉积环境模式联合反馈的方法体系。从研究方法来看，地震沉积学在钻井、录井和测井资料及构造、沉积等基础地质研究成果指导下更多地运用地震资料，目前条件下研究沉积单元常用的关键技术主要包括沉积时间单元划分与对比、岩心相识别、地层切片和分频技术等。地震沉积学要求研究人员既要掌握构造地质学、沉积学、层序地层学的相关理论，又要熟悉地球物理资料处理解释方面的技术和方法。目前国内外利用地震沉积学的理论对冲击扇、三角洲、辫状河、曲流河等沉积环境进行了大量的研究，并以此指导油气勘探和开发工作。
民丰洼陷位于东营北部陡坡带的东段，古近系沙四上亚段受北部陈家庄凸起和东部青坨子凸起等多向物源的影响，发育着三角洲前缘砂和滑塌浊积砂等多种砂体，多期砂砾岩相互叠置，成因复杂，而深层地震资料品质受各种因素的制约，加之传统研究方法的局限性，砂砾岩体的沉积期次和内幕特征难以准确描述。而地震沉积学理论运用地震成果资料预处理、高阶谱时频分析、地层切片等地球物理技术，结合了地震资料解释、沉积研究成果，可以较为准确地对砂砾岩沉积相进行描述。
1 地震成果资料预处理
常规处理通常要进行纵、横向的均衡及其它修饰性的处理，注重资料垂向分辨率，从而导致一些特殊地质体或储层的反射特征不明显。对成果资料进行预处理，可以提高其地震可识别性。对于深层砂砾岩地震资料，可以先分析目的层的有效频带范围、振幅和相位等信号特征，然后设计合适的滤波器或采用其他处理技术，做到既突出目的层反射，又能保证不发生波形失真。笔者采用Promax的谱整形技术调整砂砾岩反射区各频率成分的振幅特征，考虑到砂砾岩体地层间的削截和上超等重要不整合关系，适当突出了相应倾角的反射。处理后资料的横向分辨率得到了提高，剖面上砂砾岩体的外部形态、地层尖灭、地层的接触关系，都较处理前清楚，这对于从地震剖面上解释砂砾岩体是很有帮助的。
2 高阶谱时频分析
时频分析用来分析时变非平稳信号，由于不同级别的地质层序体在地震剖面上对应着不同的频率特征，所以按不同频率进行扫描分析就可以识别出不同级别的各级层序体，从而补充得到一些地震剖面上未能显示的信息。纵向上频率变化的方向性代表了岩性粗细的变化，时频分析就可以用于地层层序解释，还可以用于沉积旋回的划分、沉积环境变化及水体变化规律的分析。目前地震旋回分析主要基于S变换、广义S变换、小波变换以及三角形滤波的时频分析方法，方法的不足在于存在单分辨率缺陷，分析结果往往不直观（不是时间—频率域）。高阶谱时频分析则是以信号处理中的高阶统计量为基础，从更高阶的概率结构来表征随机信号，以提取低阶谱或功率谱方法难以提取的相位信息，表征系统的非线性特征，成为分析非高斯信号的有力工具。高阶谱时频分析可以取得较高的精度和分辨率，而且其分析结果就是时间—频率域的，非常直观。通过高阶谱时频分析结合长期基准面识别标志，在沙四上亚段划分出5个长期旋回，对应5个沉积期次：沙四上5、沙四上4、沙四上3、沙四上2及沙四上1，它们总体上处于湖水不断止升的沉积环境，故均表现为正旋回。
3 地层切片
地层切片是以数据驱动倾角导向的方式，由在地层的顶界和底界面之间按照厚度等比例内插出一系列层面生成的切片。这种切片比沿层切片和时间切片更接近于等时界面，具有物理意义明确、计算方法简单、地层解释直观的特点。这项技术的关键是在建立年代地层框架的过程中，地质等时界面的选取，要能够体现地质体复杂的地质特征及沉积过程。笔者在精确地确定等时沉积面的基础上，选取了沙四上亚段的顶（沙3下）及其下的上5、上4、上3、上2及上1等6个等时界面建立起年代地层框架。
由沙四上亚段砂泥岩声波测井曲线速度统计，砂砾岩体的速度明显高于泥岩，表现为高的波阻抗值。图3给出了从上5到上1共9个位置的波阻抗体的地层切片，由波阻抗值的分布可以看出，从早到晚，砂砾岩体（凸起前沿的高阻抗区域）呈向北部凸起退积的趋势，扇体边界及辫状水道形态比较明显。上5、上4时期扇体砂岩比较发育，且在上5时期在东部发育有深水浊积扇（区域1）。上3-上4、上3的东部、上2-上3、上1-上2有相对稳定的泥岩沉积（低阻抗区域，岩性录井资料描述为深灰色泥岩或灰质泥岩）。
对于深层砂砾岩体，除了砂体本身的发育情况，各期砂砾岩扇体之间的泥岩对于储集性能也有重要影响：盖层作用和泥岩欠压实作用使砂砾岩孔隙流体压力与扇中砂砾岩体间烃源岩超压之间产生压差，驱使大量有机酸进入扇中砂砾岩中并溶解形成大量次生孔隙，此外，超压传递作用使扇中辫状水道砂砾岩形成超压，抑制压实作用和胶结作用，形成超压裂缝；扇端亚相夹于深水超压泥岩中，导致扇端超压微裂缝比较发育，这就使扇端亚相即使在深埋藏条件下仍发育有效储层。
根据上述分析，区域1作为深水浊积扇深入到生油岩之中，成藏条件比较有利；区域2的砂体厚度大，物源分别来自于东西2个不同的古冲沟，上5与上4之间缺少泥岩隔层而垂向叠置，但在上3到上4间存在泥岩盖层，砂体与湖相深色泥岩接触，从而具有好的油源条件与超压条件，岩性录井资料描述其含油级别由下而上从荧光、油斑过渡到油浸；区域3、4砂体在上2到上3间存在泥岩盖层，含油级别描述为油迹、油斑；区域5、6的砂体上部的沙三下的正常砂泥岩地层也可形成盖层；区域2～6的砂体沉积微相上属于近岸水下扇的扇中辫状水道，也是勘探的有利区域。
4 结 论
地震沉积学还处在学科的初级发展阶段，其关键技术在于地震资料的综合解释与沉积环境模式的结合，叠后预处理可以突出砂砾岩体的内幕反射特征，从而有助于在地层接触关系上识别砂砾岩的沉积期次；运用高阶谱时频分析可以实现对砂砾岩沉积期次的精确划分；由波阻抗体生成地层切片对于砂砾岩的沉积特征研究是有效的。地震沉积学应用的基础在于高保真、高精度的三维地震解释资料，应用的关键在于等沉积时间面的准确拾取，技术的中心环节在于将普通的三维地震数据转化为有地层意义数据体的辅助技术。
参考文献：
[1] 陈旭，陈红汉，董玉文，等.地震沉积学研究方法评析[J].沉积与特提斯地质，2010，30（1）：54-60.
[2] 李秀鹏，曾洪流，查明.地震沉积学在识别三角洲沉积体系中的应用[J].成都理工大学学报（自然科学版），2008，35（6）：625-629.
地层切片是以数据驱动倾角导向的方式，由在地层的顶界和底界面之间按照厚度等比例内插出一系列层面生成的切片。这种切片比沿层切片和时间切片更接近于等时界面，具有物理意义明确、计算方法简单、地层解释直观的特点。这项技术的关键是在建立年代地层框架的过程中，地质等时界面的选取，要能够体现地质体复杂的地质特征及沉积过程。笔者在精确地确定等时沉积面的基础上，选取了沙四上亚段的顶（沙3下）及其下的上5、上4、上3、上2及上1等6个等时界面建立起年代地层框架。
由沙四上亚段砂泥岩声波测井曲线速度统计，砂砾岩体的速度明显高于泥岩，表现为高的波阻抗值。图3给出了从上5到上1共9个位置的波阻抗体的地层切片，由波阻抗值的分布可以看出，从早到晚，砂砾岩体（凸起前沿的高阻抗区域）呈向北部凸起退积的趋势，扇体边界及辫状水道形态比较明显。上5、上4时期扇体砂岩比较发育，且在上5时期在东部发育有深水浊积扇（区域1）。上3-上4、上3的东部、上2-上3、上1-上2有相对稳定的泥岩沉积（低阻抗区域，岩性录井资料描述为深灰色泥岩或灰质泥岩）。
对于深层砂砾岩体，除了砂体本身的发育情况，各期砂砾岩扇体之间的泥岩对于储集性能也有重要影响：盖层作用和泥岩欠压实作用使砂砾岩孔隙流体压力与扇中砂砾岩体间烃源岩超压之间产生压差，驱使大量有机酸进入扇中砂砾岩中并溶解形成大量次生孔隙，此外，超压传递作用使扇中辫状水道砂砾岩形成超压，抑制压实作用和胶结作用，形成超压裂缝；扇端亚相夹于深水超压泥岩中，导致扇端超压微裂缝比较发育，这就使扇端亚相即使在深埋藏条件下仍发育有效储层。
根据上述分析，区域1作为深水浊积扇深入到生油岩之中，成藏条件比较有利；区域2的砂体厚度大，物源分别来自于东西2个不同的古冲沟，上5与上4之间缺少泥岩隔层而垂向叠置，但在上3到上4间存在泥岩盖层，砂体与湖相深色泥岩接触，从而具有好的油源条件与超压条件，岩性录井资料描述其含油级别由下而上从荧光、油斑过渡到油浸；区域3、4砂体在上2到上3间存在泥岩盖层，含油级别描述为油迹、油斑；区域5、6的砂体上部的沙三下的正常砂泥岩地层也可形成盖层；区域2～6的砂体沉积微相上属于近岸水下扇的扇中辫状水道，也是勘探的有利区域。
4 结 论
地震沉积学还处在学科的初级发展阶段，其关键技术在于地震资料的综合解释与沉积环境模式的结合，叠后预处理可以突出砂砾岩体的内幕反射特征，从而有助于在地层接触关系上识别砂砾岩的沉积期次；运用高阶谱时频分析可以实现对砂砾岩沉积期次的精确划分；由波阻抗体生成地层切片对于砂砾岩的沉积特征研究是有效的。地震沉积学应用的基础在于高保真、高精度的三维地震解释资料，应用的关键在于等沉积时间面的准确拾取，技术的中心环节在于将普通的三维地震数据转化为有地层意义数据体的辅助技术。
参考文献：
[1] 陈旭，陈红汉，董玉文，等.地震沉积学研究方法评析[J].沉积与特提斯地质，2010，30（1）：54-60.
[2] 李秀鹏，曾洪流，查明.地震沉积学在识别三角洲沉积体系中的应用[J].成都理工大学学报（自然科学版），2008，35（6）：625-629.