墨西哥復雜鹽構造精細識別及構造樣式分析

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.中國石油集團測井有限公司吐哈分公司，新疆哈密 838200）

鹽巖構造廣泛發育于北美、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現，鹽相關構造勘探已經成為研究的熱點。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育鹽相關構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，對墨西哥灣鹽巖特征、作用機制和變形規律進行研究，在此基礎上建立復雜鹽構造多屬性綜合解釋技術對研究區的鹽相關構造進行落實分析，對研究區主要的構造樣式進行歸納總結。

1 地質概況

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，待發現常規油氣資源量為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造環境，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境，鹽巖大量發育，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，鹽巖在應力薄弱帶向上以及向四周流動，在深水區淺層聚集、變形（異地鹽），形成了大量的鹽巖構造，使得研究區發育了明顯雙層鹽構造。本次研究的對象就是這兩個盆地內的鹽相關構造。

2 墨西哥灣鹽巖特征

墨西哥灣蒸發鹽的形成與受海侵環境影響的半封閉淺水環境有關，由于強烈的蒸發作用，海盆或者海侵湖盆水體中的鹽分逐漸濃縮，以致發生沉淀而形成一種化學成因的巖石。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[7]。

鹽巖本身具有高速低密的特點，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，國內外已有大量研究證實，鹽巖活動所形成的鹽巖相關構造與油氣生成、聚集和成藏均有密切關系。

3 鹽巖地球物理響應特征分析

除鉆井外，地震勘探是識別鹽層最有效、最經濟也是最主要的手段。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為高速特點，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為強振幅、高連續、相對低頻特征，識別較為容易。同時，鹽巖特殊的結晶性質使得它對聲波有強烈的折射，對聲波具有“透鏡”效應[8]。而在鹽巖體邊緣或者側翼一般多表現為不規則形狀，這種“透鏡”效應相對比較明顯，邊界反射沒有鹽頂界面清晰。

4 復雜鹽構造多屬性綜合解釋技術

4.1 基于地震相的鹽巖識別

研究區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深水較純凈的鹽巖不同，研究區內鹽巖在地震剖面上主要表現為雜亂反射的反射特征，同時，由于卷入地層產生這種內部成層性的反射特征，表現為雜亂及卷入地層共生的地震反射特征（見圖1）。

圖1 地震剖面與相干數據體對比圖Fig.1 Comparison between seismic and coherent data

而要解釋鹽體，首先就要確定鹽巖發育位置。通過對鹽巖通道傳輸形式及過程進行分析，認為由于鹽巖在排出時會在鹽底上方發育“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育位置。

在局部，有類似與斷層的反射特征，但斷層產狀變化大，兩側地層產狀變化也很大，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。這是鹽所特有的構造-鹽焊。通過對縫合線進行識別，可以確定鹽焊的形態。

4.2 基于相干分析的鹽巖體手動解釋

研究區內鹽巖的反射特征雜亂，如要依據常規鹽巖解釋方法進行手工解釋，難度大且多解性強。通過剖面可以看出，鹽巖在剖面上表現為弱振幅的雜亂反射，根據相干屬性可以突出不連續性的原理，對研究區進行不連續性屬性的提取，鹽在剖面上的雜亂反射在數據體中應該表現為強振幅值。通過這樣的方式，可以初步勾畫出鹽巖形態。

然而，在細節對比發現，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致的地層陡傾的情況區分開來。在地層存在傾角時，單純的相干屬性并不能很好表現真實情況。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致的低相干異常，大大提高大傾角區域相干體屬性的分辨率和準確度（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，反映真實地層的連續性，鹽內雜亂反射在切片上表現出清晰的不相干性特征，對鹽邊界能夠更加準確刻畫，這種方法在剖面上解釋效果較好。

圖2 常規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-相干聯合三維鹽巖體自動追蹤

受三期構造演化影響，研究區內鹽巖廣泛發育且變形復雜，除原地鹽外，還發育多種類型的鹽構造，僅靠單剖面進行鹽巖的識別，效率低且正確性不穩定。通過上述傾角校正相干屬性進行優化分析發現，鹽巖體在相干體上具有相干值大的特點，而周圍非鹽體區由于其沉積的穩定，相干值接近于0。針對這樣的特點，通過對傾角校正相干數據體種種子點的方式，對鹽巖體進行三維空間立體追蹤。通過設定閾值的方式，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育形態和平面展布范圍，對鹽株輪廓和鹽側翼識別效果較好。

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，相互補充，可以更準確的識別出鹽巖的展布情況。通過兩個數據體聯合約束，解釋的鹽巖頂面構造圖更加準確，可以排除斷裂對其產生的干擾。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，認為底辟向上抬升會使得地層側翼地層向上翹起，形成鹽動力沉積層序[5]，與底辟接觸在鹽表面形成尖滅點（見圖4a），通過對各層尖滅點的確定，可以間接獲得鹽巖通道的邊界。根據這種沉積層序的確定，對鹽通道側翼尖滅點進行解釋，落實研究區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

對于地震資料品質比較差的地區而言，鹽內外的反射特征差異性較小，在數據體上直接進行手工識別，難度很大。針對這樣的情況，可以選取不受振幅強弱影響，能夠反映弱反射波的瞬時相位進行分析。從剖面可以看出，鹽內外的反射特征，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用，建立起一套系統的鹽相關構造解釋和分析技術流程，通過鹽巖地球物理特征分析，落實研究區內鹽巖的地震響應特征，通過傾角校正相干與速度體疊聯合自動追蹤，完成研究區鹽巖的三維快速精細雕刻，進而開展后續地震解釋，落實鹽相關構造樣式。通過多種技術組合使用，較好的解決研究區構造快速高效解釋與落實等問題（見圖6）。在鹽巖體發育落實之下，鹽相關構造樣式也呼之欲出，更為準確，對后續的油氣田評價有良好的助力。

圖6 研究區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 研究區鹽相關構造樣式及分析

通過上述方法，研究區的鹽巖形態得到了很好的雕刻，從而鹽相關的圈閉形態也可以進一步得到落實。以地震落實的圈閉來看，研究區內鹽相關構造主要以鹽背斜/鹽枕構造、鹽側翼遮擋構造、鹽蓬構造、鹽微盆構造、拉張鹽滑脫構造等。這些鹽相關構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）由于構造應力的影響持續活動，對后期地層的沉積和構造形態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系。

5.1 原地鹽（母鹽）之上構造樣式

拉張鹽滑脫構造：該構造一般發育與拉張應力的環境中。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，這種持續性的斷裂最終會形成筏狀構造，由于伸展和下傾流動，鹽層厚度減薄。這類鹽筏構造主要發育在斜坡帶。從剖面來看，鹽巖厚度較薄，識別相對容易。該構造在研究區以南部Sureste 盆地的Resforma 帶中生代上發育較為廣泛，構造幅度較小，兩翼呈不對稱分布，一側較陡，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/鹽枕構造：該構造多發育與擠壓應力環境中，是比拉張鹽滑脫構造幅度更高的鹽構造類型。在擠壓應力的作用下，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，俯視長軸/短軸長度比大于2。該構造在北部Perdido 帶東側與南部Sureste 盆地Resforma 帶中生代和新生代均有發育[10]。

5.2 異地鹽影響的構造樣式

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

鹽微盆構造：由于鹽巖流動及上覆地層差異壓實，在鹽巖凹陷之上發育大量微型盆地，通常是沉積負載鹽巖撤離而形成，其形態取決于下部鹽巖體形態（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。研究區是世界上這種類型的鹽構造最為發育的地區。該構造主要發育在北部Perdido 帶鹽盆發育區之上。

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

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

5.3 鹽通道影響的構造樣式

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

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

6 結論

（1）通過對墨西哥鹽巖物性特征和地震特征進行分析，認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。在地震上多表現為強振幅、高連續、相對低頻特征[11]。

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

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