1 概况

断裂解释是构造解释的重要组成部分，断点位置是否准确、断层组合是否合理将直接影响最终构造图的精度。传统的三维地震解释主要是通过解释一系列的二维剖面并结合水平切片来实现，是一种三维地震资料的二维解释，并没有完全利用三维地震体里丰富的信息量，解释效率较低、精度差、受人工干预影响较大。对于南海北部深水区白云凹陷，前人在深水扇系统的形成机理、沉积系统、成藏动力学与油气资源潜力等方面展开过深入研究^[1-10]，而对于白云凹陷及周缘的断裂体系缺乏系统的研究和统一的认识。本文在对研究区三维地震资料开展精细构造解释的基础上，应用沿层相干技术对白云凹陷南缘断裂系统特征进行更精确而直观的构造分析。

白云凹陷位于珠江口盆地中南部，面积约1.2×10⁴km²，最大沉积厚度达11000m，是珠江口盆地最深大的凹陷。该凹陷跨越大陆架边缘与斜坡的过渡带—陆坡—深海区，是南海北部代表性的新生代深水陆坡沉积凹陷，水深为200~2000m，由北向南地壳厚度变薄，莫霍面埋深变浅，属于地温梯度较高的凹陷^[11-15]。白云凹陷所在盆地新生代受南海边缘海构造旋回控制^[16]，经历过5次大的构造运动，分别为珠琼运动一幕、珠琼运动二幕、南海运动、白云运动和东沙运动，存在多个海进海退旋回。早始新世发生珠琼运动一幕，现今的白云凹陷初步形成，开始了新生代的构造演化^[17]。本文研究区位于白云凹陷南缘，南、西方向皆与南部隆起相接，东临荔湾凹陷（图 1）。区域内有一口钻井，该井钻至珠海组底并见油气显示。由白云凹陷已钻井和区域综合研究认为，盆地新生界自下而上为：神狐组、文昌组、恩平组、珠海组、珠江组、韩江组、粤海组和万山组^[18]。

2 三维沿层相干分析技术 2.1 相干分析技术的原理

相干分析技术是利用相邻道地震信号（如振幅、相位等）之间的相似性来描述地层、岩性等的横向非均匀性的地震资料解释技术^[19-20]，通过计算样点的方差值揭示数据体中的不连续信息，进行断层识别。

在三维地震数据体中取等时界面计算某一点附近振幅的方差可以反映出振幅的横向变化。在规则层位面上沿层振幅变化不大，因此对应的方差也小；而在断层附近或岩性变化带附近，振幅变化较大，振幅方差也大。

在实际应用中，利用解释软件属性提取工具对三维研究区内的偏移体进行相干计算，由于得出的方差体是计算机自动进行的，不需要人为过多干预，从而有效避免了解释结果对解释经验的依赖性；此外对于一些常规解释难以发现的特殊断层具有检测识别能力，提高了解释的精度和效率。

2.2 沿层相干切片的应用

通常的相干切片是指地震方差体的等时切片，但是在实际分析中发现等时相干切片在大多数情况下并不能完全反映某一层位某一地质时期的断裂发育情况，即等时相干切片存在“穿时”现象。从研究区地震剖面A上看（图 2），3500ms等时线在剖面左侧切穿了T₆⁰以下层位，而由于地层倾角的变化，等时线在剖面右侧切穿了T₆⁰以上层位。这种“穿时”现象反映在研究区3500ms相干切片上（图 3），可见在研究区中部与北部明显存在两套不同平面特征的断裂体系：中部的北西向断裂组和北部的密集型小断裂（多边形断层）。此等时相干切片的“穿时”性给T₆⁰层位的断裂分析和平面组合带来了一定的干扰。

针对这种问题，采用将方差数据体沿T₆⁰地震界面进行层拉平，由拉平处理后的方差体提取沿层相干切片，以此来指导T₆⁰反射层的断层组合。从沿T₆⁰层相干切片（图 4）可以看出，研究区内的断裂走向一致，规律性强，研究区中部的北西向断裂与北部的近东西向断裂皆表现为带状分布，断层的平面延展性较好。该沿层相干切片的优点在于，它规避了T₅⁰层位广泛发育的密集型小断裂（多边形断层）对T₆⁰层位断裂组合的干扰，能较客观地反映珠海组顶界面的断裂平面展布，对于断裂的组合与系统分析有很好的指导性。因此，在进行研究区T₅⁰、T₆⁰、T₇⁰层位的断裂研究时，对各层位的方差体均采用了层拉平计算，以沿层相干切片的应用作为指导断裂解释的重要依据。

本次研究采用平面上相干识别和剖面上断层解释相结合的思路进行断层的组合，具体实现过程：① 根据不相干特征解释断层(在不同的等时相干切片上完成)；② 根据上步解释结果投到剖面上的断点及剖面反射特征解释断层(在不同的地震剖面上完成)；③ 根据上步解释结果投到构造图上的上下盘断点，参考沿该层位的相干切片进行平面上的断层组合(在某一层位的等t₀构造图上完成)。

从T₆⁰沿层相干切片（图 5）可以看出，研究区中部的断层条带状展布特征清晰，同时在剖面上这些断面特征清晰（图 2），且剖面解释断层在相干切片上的投影与切片断裂的吻合度高。以此为依据进行断层组合可信度更高，对研究区内断裂系统的平面展布状况的认识更准确，有效地指导了平面上断层组合和剖面上小断裂的解释。

2.3 相干切片的应用陷阱

在相干切片中，不相干数据异常不一定都是断层，也可能是因为岩性变化或其他地质异常体所致，所以在解释时应结合垂直剖面进行具体分析。

如图 6所示，相干切片上显示近圆形杂乱强反射，结合研究区地震剖面B上可见自下而上的反射模糊带，两侧地层无明显变化，模糊带顶部有较强的反射面特征，由此判断此处非断层发育，而是底辟构造成因所致的热流体上涌，这一现象在南海深水区较常见^[21]。

图 7中相干切片所示区域，平面特征上疑似一条规模较大的断层，而实际分析认为是珠海组三角洲沉积，从研究区剖面C上可见该位置前积结构明显，反映典型的地层边界特征。这些地质异常体的相干显示也证明了应用相干体识别断层过程中结合地震剖面的重要性。

2.4 相干切片的参数设置

在计算相干数据时，参数的选择对相干切片的显示效果有着明显的作用，其中的核心参数为相干道数及相干时窗大小。相干道数：从断层成像清晰度和随机噪声压制程度看，参与计算的道数越多，平均效应越大，对随机噪声压制作用越大，大断层的成像越清晰；而相干道数减少，会提高对地层边界、小断层的分辨率，但同时会带来信噪干扰。相干时窗：当相干时窗小于T/2时（T为地震波视周期），由于相干时窗较窄，看不到一个完整的波峰或波谷，据此计算的相干数据往往反映的是噪声成分；而当相干时窗大于3T/2时，相干时窗大、视野宽，可见多个同相轴，均衡了许多细小变化。

运用地震数据波形自适应法确定时窗，由此参数优化时窗计算可得到更真实反映同向轴特征的相干属性。图 8为在等时条件下使用不同参数后生成的相干切片，右图采用参数优化方案（9道，80ms），左图采用常规参数方案（3道，60ms），可以明显看出右图中断层的成像效果更理想。参数优化后生成的相干切片上主要断裂的走向清晰，更利于断点追踪与断裂分级组合。

3 白云凹陷南缘断裂分析

应用沿层相干切片技术，对白云凹陷南缘T₅⁰、T₆⁰、T₇⁰ 3个层位进行了断裂组合与精细解释，并制作了以上3个层位的等t₀构造图，以下从主要层位的断裂平面特征入手，对研究区范围内的断裂展开系统分析。

3.1 珠江组下段顶面（T₅⁰）断裂特征

珠江组下段顶面（T₅⁰界面）是一个连续性较好、频率中等、能量较强的能可靠追踪的反射界面。从沿T₅⁰层的相干切片可以发现（图 9a），该层位的断裂主要表现为断层短，平面分布密集；而在地震剖面D上这些断层又具有倾角接近、倾向变化杂乱、断层基本在一个层段发育等特点（图 10），考虑到该层段的岩性为海相泥岩，且此时凹陷已进入构造活动平静期，判断这一期断层多为非构造成因的多边形断层。在研究区北部，存在近东西向的构造断层，与多边形断层呈交切关系。

多边形断层在世界深水盆地中较为常见，在琼东南盆地中也有发育，在其形成机制上目前主流观点认为是细粒沉积物在超压环境下脱水收缩形成的^[22]。多边形断层在白云凹陷南缘的存在可以证明以下几点：① 断层破裂层段为珠江组一套稳定的海相泥岩；② 断层形成于成岩作用弱的浅埋藏期；③ 多边形断层与近东西向的构造断层一般呈直角相交的关系（图 9b），并且一般在相交处多边形断层的断距会减小，使得断层的封堵性减弱。

3.2 珠海组顶面（T₆⁰）断裂特征

珠海组顶面（T₆⁰界面）是一个连续性较好、频率高、能量较强的能可靠追踪的反射界面。由沿T₆⁰层的相干切片可以看出（图 9c），该层位的断裂平面展布以北西向与近东西向断层为主，断裂主要处于白云凹陷南缘边界附近。研究区北部的近东西向断裂延伸长，普遍达到20km，表现为平行断层系的组合形态，与研究区中部的北西向断裂分带差异明显（图 9d）。这种分带性可能与不同区域的岩性不同有关：研究区北部处于白云凹陷内，而研究区中南部属于隆起区，边界两侧不同的地层厚度与岩性受到区域构造应力场作用后的应变形式表现不同，造成了两个方向断裂的分带差异。

3.3 恩平组顶面（T₇⁰）断裂特征

恩平组顶面（T₇⁰界面）是白云凹陷南缘重要的不整合界面，其反射特征为中等连续、中低频反射。其反射波与上下反射波接触关系明显，常见上超与削截关系。从沿T₇⁰层相干切片可以看出（图 9e），研究区北部的近东西向断裂近平行展布，延伸长，研究区中南部的北西向断裂分布较分散，北东向断裂在研究区内无分布，整体上看T₇⁰层位的断裂活动强度较小（图 9f）。

综合地震剖面E特征（图 11），T₇⁰是一个区域不整合面，不整合面的夷平作用影响了层拉平后的T₇⁰上下的断裂活动特征，即如果沿T₇⁰层向上和向下各取50ms得到的相干切片能更全面地反映不整合面上下的断裂特征。从沿T₇⁰层向上50ms相干切片来看（图 9g），断裂变化不明显，说明下断至T₇⁰面的断层较少，T₇⁰面以上以北西向断裂为主；而从沿T₇⁰层向下50ms相干切片（图 9h）可以明显看到在研究区中部北东向断裂的带状分布，表明地震剖面上北东向断层上断至T₇⁰层位即停止活动（图 11）。在研究区中部，T₇⁰界面以下北西向断层的构造样式表现为明显的板式断层，且北西向的断层继承性发育。在研究区北部，近东西向断层呈规律性展布，从剖面上看，近东西向断层上下层断距相同，认为属于中新世活动形成的。下渐新统顶T₇⁰反射界面以下地层受断层活动影响，向隆起及凸起处减薄。这些特征表明，T₇⁰为白云凹陷南缘的断坳转换界面。

3.4 断裂系统分析

根据白云凹陷南缘断层的发育规模及对构造的控制作用，将断层划分为3级。研究区发育一条一级控凹断层，该断层走向与白云凹陷南缘结构走向一致，为北东向，是控制白云凹陷南部边界的断层，断层发育早，延伸长，水平断距大，活动强度大，但活动时间相对短，继承性不强。二级断层是一条位于研究区南端的近东西向断层，该断层水平断距大，延伸较长，控制了隆起区的次洼形态。三级断层为北东向、北西向与近东西向展布的断层。三级断层数量虽多，但对凹陷的构造格局基本没有影响，对局部圈闭的发育具有一定的控制作用。除主控断层外，大部分北东向断层在渐新世前结束活动，个别继续活动的断层在恩平组沉积后活动明显减弱。从白云凹陷南缘断裂系统三维可视化图上可见该区的构造格局和主要断裂的空间展布（图 12）。

白云凹陷南缘的北东向断裂活动控制了研究区凹陷和隆起的形成与分布。放眼整个区域构造格局，这与珠江口盆地各个坳陷和隆起带均呈北东向分布相吻合，它们均受北东向区域断裂控制。北东向大断裂的活动时期短造成了白云凹陷的断陷期也相对较短并结束于渐新世早期，属于一个长期坳陷的凹陷，前人对白云凹陷主洼的断裂研究也证明该区域更多体现的是坳陷的构造特征^[23-24]。而研究区内的断坳转换界面下渐新统顶面T₇⁰作为区域不整合面，受控于渐新世开始的新南海扩张运动的影响，对于整个白云凹陷的断裂体系同样具有适用性，并对断坳转换期的沉积演化与油气成藏具有重要意义。

4 结论

（1）利用三维体沿层相干分析技术解决了三维地震等时切片的“穿时”问题，能客观反映某一特定时期断裂的平面展布，大大提高了断裂解释分析的精度与效率。

（2）根据沿层相干技术分析认为下渐新统顶面T₇⁰是南海北部深水区白云凹陷南缘重要的断坳转换界面。白云凹陷的断陷期结束于渐新世早期，之后长期表现为坳陷的特征。早期北东向大断层活动至T₇⁰中止，在T₇⁰界面以上北西向断裂继承活动。中晚期断裂以北西向与近东西向为主。多边形断层在珠江组广泛发育。