ABSTRACT Three-dimensional seismic data from the Gulf of Mexico Tertiary section show a close dependence of seismic events on data frequency. While some events remain frequency independent, many events exhibit different occurrences with changing frequency and,
therefore, are not parallel to geologic time surfaces. In the data set we have studied, observed maximum time transgression of
seismic events is at least 120 ms traveltime on lower frequency sections. Severe interference in lower frequency data may produce
false seismic facies characteristics and obscure the true stratigraphic relationships. This phenomenon has important implications for seismic interpretation, particularly for sequence stratigraphic studies.
This time transgression problem is mitigated to a large degree by the stratal slicing technique discussed in Part I of this paper. Stratal slicing on a workstation is done by first tracking frequency-independent, geologic-time-equivalent reference seismic events, then building a stratal time model and an amplitude stratal slice volume
on the basis of linear interpolation functions betweenreferences. The new volumes have an x-,y-coordinate system the same as the original data, but a z-axis of relative geologic time.
Stratal slicing is a useful new tool for basin analysis and reservoir delineation by making depositional facies mapping an
easier task, especially in wedged depositional sequences. Examples show that the common depositional facies like fluvial channels, deltaic systems, and submarine turbidite deposits are often imaged from real 3-D data with relatively high lateral resolution.
(全文见附件)
摘 要 来自墨西哥湾第三系的三维地震资料剖面显示出一条在数据频率范围内的地震同相轴的闭合关系曲线。当一些同相轴仍然是频率独立的时候，许多同相轴都有频变情况，因此，这些同相轴在地质时间面上是不平行的。在数据体中，我们研究过，并观察了在较低频率的剖面中的地震同相轴的最大时侵至少有120ms的旅行时。在低频数据中的严重干涉可能导致虚假的地震相特征和模糊的实际地层关系。这种现象对地质解释来说有重要的意义，特别是对地层层序的研究。
第I部分中通过讨论的地层切片技术将时侵问题最大限度的缓和。在一个工作站中制作地层切片是先追踪独立的频率，地质等时参考同相轴，然后建立地层年代模型和基于标准同相轴间线性插值函数的振幅地层切片数据体。新数据体有一个与原始数据的一样的x-y坐标系统，但其有一个与地质年代成比例的z轴。
地层切片是一种进行盆地分析和用绘制沉积相图的方法进行储层划分的有用的新工具，尤其是在楔形沉积层序中。例如，一般的沉积相如河流河道相，三角洲相，海底浊积岩等常常可以从相对高的横向分辨率的实际3-D地震资料成像显示。
引言
在第I部分（此问题）讨论的模型化研究符合地震同相轴独频特性的一个例子和地震解释上的带宽变化的结果。然而一些地震同相轴与地质时间表面是近于平行的，其他同相轴是时侵的。地层对比的误差对高频层序地层学的研究油藏描述来说是难以忍受的。通过地层切片或相对时间平行的地震同相轴之间的仿真制图使得改进现有的拾取地层界面的方法成为可能。一个时间平行的独频地震同相轴的模型化研究结论为探测实际地震数据资料提供一个机制。实际3-D资料工作显示的地层切片不仅能应用于不太复杂的情况，几乎相似于模型化了例子中的呈板状的沉积层序，同样也能应用于受关注的横向相态和在地层厚变化的沉积盆地中的获得的地震数据。如果可能的话，这种方法通过对其他方法难以分别的不同沉积相进行高质量地成像来做最好的说明解释。
实际地震同相轴的时侵现象
图1a是从墨西哥湾的三维数据体中随机选择的一个地震剖面。从西北到东南方向，这个剖面记录了大陆坡的从上新世到更新世的数个进积作用的沉积序列。这些地层的变化很小，带有两个已经鉴定了的小落差正断层。数据资料显示出非常好的质量，有相对高的单一地层和一个宽的近于从5到60Hz频率范围，在0.5-2.0s（图2a）的旅行时时窗内有一个约30Hz的主频。
对地震剖面应用一个低通滤波器延缓较高的频率成分以及将主频减少到约14Hz（图1b，2b）。虽然低频剖面中有较少的同相轴，但是在两个剖面间的几何特征却非常相似。两个剖面中的同相轴（同相轴aa’-ee’，图1）一致或相互之间至少是趋于平行的，暗示着一个可能的地层年代特征。一个详细的对比暴露出许多较低频率的同相轴和其高频相关者之间的矛盾：
在较低频率的剖面（图1b）上，在进积作用反射倾斜面（顶超）的一个沉积顶部鉴别出的同相轴AA’。在高频率的剖面（图1 a）上这条同 相轴从顶到底横切一条上超层序。在较低频率的剖面（图1b）上，在同相轴CC’之上的上坡同相轴太模糊，以致能看到更多的顶超同相轴。
在较低频率的剖面（图1b）上的同相轴BB’，表面上，两套S形的反射序列，失去了连贯性，在高频率的剖面（图1 a）上断开了两条清楚的间断的雁列式同相轴。
在较低频率的剖面（图1b）上解释得的同相轴CC’位于顶超层序的顶部。在高频率的剖面（图1 a）上，发现了一套S形的同相轴。
在较低频率的剖面（图1b）上的同相轴DD’看起来像在同相轴CC’下的一条顶超同相轴。然而，在高频率的剖面（图1 a）上，其始于S形同相轴并结束于数个波峰和波谷远处的另一个S形同相轴。
这些观察结果均与在第I部分中展示的模型化研究相似：
1）一些较低频率的地震同相轴（例，同相轴aa’-ee’，图1）都是独频的并显于反映等时地质界面中。
2）在较高频率的剖面中许多较低频率的同相轴（例，同相轴AA’-DD’，图1）并不存在。相反，它们都与高频同相轴之间有一个角度，因此，它们是独频的和时侵的。一个动画揭示出当主波频率由40Hz逐渐地衰减到14Hz（本文没有未展示）时，较高频率的同相轴是怎样旋转并彼此连接的。
3）在高、低频率剖面上，已解释出的地震同相轴和地层关系可能不相同（例，同相轴AA’，CC’和DD’，图1）。
4）如果在宽的带宽的剖面上的同相轴被视为参考点，那么可通过微观上相关联的地层厚度进行测量，低频同相轴的时侵现象可以大到120ms（同相轴BB’，图1），或在这个数据体中近似于120m。
因此，频率的独立性和地震同相轴的时间平行性显然不能被假设出。Vail等人（1977）的主张即“地震初至波反映地层年代（地层时间）相关模式而不是时侵了的岩石地层（岩石-地层的）单元”是不完整的，因为它们仅仅是将测井资料和古生物资料关联到固定频率的地震资料中去。
制作地层切片的流程
制作地层切片的方法能在计算机工作站上很容易地得到实现。尽管其包括主要的原始3-D资料的变体，但其数学基础理论很简单。进一步说，它可应用于任何的3-D地震解释系统。
步骤1——选择并行的标准同相轴
选择有地质年代意义的参考同相轴是至关重要的一个步骤。就像第I部分中暗示的一样，滤波器组是检测地震同相轴的地层年代特征的一种既简单又有效的方法。根据Powerhorn模式中得到的经验知，如果一条地震同相轴是地质等时的，那么在至少有一个倍频带频率的滤波后的剖面上便可以显示出频率的独特性。图1中同相轴aa’-ee’和图3a的参考同相轴都得满足这样一个准则。生物地层学在校准构造地断线状（例，由断层或盐体分开）参考同相轴和识别侵入不整合地质界面（例，冲刷界面）方面很有用。物理地层学常常会有一些误导，除非包括有等时岩石单元（例，压实剖面）。
大部分情况下，独频的同相轴也是最连续的并且是地震剖面上的相干同相轴（例，同相轴aa’-ee’，图1）。其中许多也是强振幅的同相轴（例，同相轴aa’，bb’和ee’，图1）。因此，在大部分情况下直接用未滤波的地震同相轴作为标准同相轴也是保险的。然而，这种方法也是有风险的，尤其是当一个待选同相轴扩展到有倍受观注的岩相变化的信息时。
当要拾取标准同相轴时，有一点是要注意的，就是由沉积形成的复杂地质条件，如断层，角度不整合（第I部分中图11）。为了减少地层切片的误差，最好的方法就是应用尽量多的参考同相轴，然而，在一些时间间隔内，一个好的标准同相轴（例，同相轴aa’和bb’之间的顶超层序内部，图1）可能是获得地层切片的一个挑战。
步骤2——建立地层时间模型
一旦选择好了标准同相轴并将其拾取了出来，在标准同相轴间应用线性内插值函数建立一个时间模型t(x,y,s)（图3b）以此趋近于真实的地层时间构造T(x,y,s)[第I部分，等式（1）]。地层模型有一个除有与地质时间有关的z轴外的与原始3-D数据体一样的x-y坐标系统。在新的数据体中，全部参考同相轴都是水平的，在描述有关的地质时间面之上的全部时间切片均晚于那些下伏地层。在这种模式中，每一个时间切片记录的双程走时反映振幅一致的地层切片中的构造信息并建立起原始3-D数据与振幅地层切片体之间的桥梁。
步骤3——建立地层切片体
在地层时间模型的原始数据体中的每一个地层水平面（时间切片）上提取振幅信息以引导一个振幅地层切片（图3c）构成。这一过程等价于由地层时间模型指导在时间上拉伸或压缩地震道，以形成一个具有相同道长或厚度的新的3-D地震数据体。在这个过程中所用的全部参考同相轴都在地层切片中被拉平。与地层模型相似，这个新的3-D地震数据体有一个与输入数据体相同的x-y系统，并有一个与地质时期有关的z轴。因此，任何一个从这个数据体中得到的时间切片（地层切片），都可用与地层时间模型的相对应的地质时间面中描述地震响应。
获得地层切片的三个步骤是可逆的。换句话说，原始3-D数据体能用地层时间模型和振幅地层切片数据体的知识来恢复。同样，如果同样的参考同相轴都被用上了，解释员便能模拟出一个地层切片数据体。虽然采用不同的追踪模式和插值参数都可能导致一些细微的差别，但是参考界面图的误差常常是忽略不计的，因为参考界面通常都是质量最好的地震同相轴。因此，在一个3-D数据体中拾取地层界面更少是“艺术”，而更多是一门科学。
地层切片上的沉积相图样本
地层切片技术为从3-D地震数据沉积相的成像提供一种新的工具。解释员们不需要先识别一种地震相或2-D剖面上的异常，凭其经验和/或直觉去拾取目的层同相轴。相反，他们可在三维上快速扫描整个地层层序，潜在地寻找更多有意义的相态图和细微的地层关系。从墨西哥湾第三系剖面取得的变化的3-D数据体的切片样本记录着一个典型的陆生碎屑沉积相。这些3-D数据资料满足地层切片上一个经典的相态图的要求（这些要求的详细讨论，见Zeng等人，1996），要求如下：
1）其主频范围为15-40Hz，此范围对应的谐调厚度为6-33m（根据Kallweit和Wood，1982，有2000-4000m/s的层速度），一个同等或比砂岩地层的最大厚度更大的范围。
2）它们反映早中新世到更新世深度范围为1000-3000m的地层，声阻抗按纯砂岩，泥质砂岩和页岩的顺序增加。
3）地质方面的干扰很小，没有其他砂体的强叠加或遮掩并标注在所选的地层切片上。
河流河道
图4与在Louisiana南部大陆上新世盐丘东北翼上的主频为35Hz的3-D数据体相关。埋藏于1000-1200m（1000-1270ms）的深度，分散沉积的楔状物呈倾斜形式远离盐丘，显示出与盐丘有关的构造特征。沉积物的变形很小，除了一些近盐丘体的呈放射状的断层（图4b）。与低连续性和可变振幅地震相相比（Sangree和Widmier，1977），通过近盐丘的测井资料来证实这个单元是典型的河流沉积。然而，非常少的河道在地震剖面上是直接可视的，因为缺少可视的切屑河道特征。
从3-D数据体中选择两条参考同相轴。它们比地层反射更加连续更相干。滤波器组探明了参考同相轴的频独特性。同相轴的分叉和合并与地层厚度的变化使得拾取同相轴或对一水平目的层（图4a）做地层的切片（水平切片，Brown，1991）成为可能。用于测井远景区的域研究暗示着标准同相轴可能是海洋泛流的结果。
在这个层序中的地层切片的一个动画显露出很多河流河道或远古时密西西比河三角洲平原的支流河道。其中一个切片（图4b）说明振幅模型显示的地层中的曲流河河道信息。这两套河道是：一套用正振幅表示（蓝色的）及另一套为用负振幅表示（红色的）。地层关系是通过观察到的用蓝色表示的河道切断并覆盖用红色表示的河道来定义的。如果可能的话，在垂直剖面（图4a）中检测如此一个细微的关系是非常难的。在地层切片中可对最狭窄的河道的宽度进行测量，其横向分辨率为30m。
河道的外貌展布形态暗示这个地层切片的地层年代重要性。一个地层切片特性未必反映一个地震波的波峰或波谷。在地层切片中对河道进行成像的更多信息见Zeng等人 (1995)和 Zeng 等人 (1996)。
河探三角洲
图5显示的是一个在现今密西西比河三角洲地区的产盐盆地中的早上新世年代的地层切片。埋藏深度范围为1800-2700m(1840-2480ms)，这个地层层序以连续性变化的分散性地震反射为特征，在南部边缘沉积最厚（图5a）。3-D地震数据的主频相对较低（18Hz左右）。在井控稀疏的同一地区（即研究区域的外部）显示出向上方向变粗的与密西西比河三角洲有关进积层序，但没有有斜坡沉积进积作用的地震相（Sangree和Widmier，1977），因为在这个地区是由断层的生长而导致的扩张。由于没有密集的井控的地震解释的模糊性，常规的地层层序分析可能导致对一种沉积相分布的轻视。
地层切片取自于两个独立频率参考同相轴之间（图5a）。不连续连接的和干扰的同相轴，由虚线指明的地层切片对于手工拾取来说实际上是无能为力的。虽然地层切片趋近于参考面的顶部，但使参考面变平和取一时间切片与之对比（水平切片）可能也会因为地层的有意义的厚度变化而丢失目标层。
在此时间间隔（从井控附近鉴别的）下，由于在可调谐范围之下及砂岩的较低阻抗特性，负振幅，最可能是在地层的顶部拾取的，在顺序上应该与砂岩的厚度成比例。得记住这点，地层切片（图5）上振幅的时延适合于河控三角洲的定义（Gallomay和Hobday，1983）。强负振幅（红色的）使较厚的交叉的和分支的支流河道成为亮点，显示出一个北部填充三角洲体系。许多小的分支河道沉积定义了单个属于主河道的叶部的三角洲的骨架，沿着那些没有一个次生波标志的叶部的边缘，拉长的河口沙坝是最好鉴别的。以无规律且较弱的（红色的）振幅为特征的较薄的前三角洲坝，都是分散在了由正振幅（蓝色的）内三角洲顶点和湖上。
海底陆源沉积扇
我们的工作是在墨西哥湾深水区应用地层切片技术产生浊流沉积的高质量的地层数据图像。例如，图6说明一个更新世的海底陆源沉积扇的地层切片和近于z轴值的倾斜地震剖面，残余在离产盐盆地海滨线约170km处。3-D地震数据的质量是优越的，有一个40Hz的主频。除了上下一些高连续性的地震同相轴外，不规则的同相轴是填充盆地的内部反射特征的最好描述，暗示着一个强能量的浊流沉积（Sangree和Widmier，1977）。然而，浊积相的详细分布不能从能明显显示出可追踪的同相轴的地震剖面中绘制而得。
两条高连续性的独频同相轴（图6a）引导地层切片的制作。在一套强上超的同相轴的上部拾取较低频的参考同相轴以避免上超界面上有时间间断。在盆地两侧的斜坡上的地震同相轴都是不规则的且能量也是微弱的，并假设其有分散分布特性。
在盆地的西北侧显现出有一个海底扇的一个源头。符合典型的海底扇模型（Wallker，1978），这种扇体以狭窄的由主河道（蓝色的）补给的扇顶，一个有合并河道的中等扇体和小型的漫滩沉积（红色的）以及一个宽而较低的包括更多的板状远源浊流沉积（红色的）为特征。在盆地中一个中等规模且较低扇体和由另一个扇体沉积的远端扇被等级化分布（蓝色的和白色的）。
在这个盆地中没进行钻井。然而，基于在近盆地中检测的浅海浊积砂岩的观察结果都是地震学中的薄层（在谐调范围下）并且其波阻抗比围岩——泥岩的要低，是负振幅的，提取于单元的顶部，其能用作在沉积系统中砂岩厚度的指示剂。在中等扇体中的合并河道的振幅是最强的，因此厚度最大的。在较低的扇体中的振幅能量较弱便指示出一个薄层，可能也是泥质砂岩的分布域。在上扇体的补给河道和在中等扇体中合并河道边缘的地区都以反转暗示页岩或泥质砂岩分布的振幅（蓝色的或白色的）为特征。
滑动沉陷和海底峡谷
另一个有的例子是Louisiana海海域晚中新世的大陆坡上发育的一个滑塌体和一个海底狭谷浊积岩的地震响应（图7）。来自3-D数据体的一个倾斜地震剖面展示出一个下倾方向变厚的地层，带有连续但有适中地连贯边界的同相轴，缝接并扭曲层内的反射（图7a）。一个控制中的地震相是在的沉积活动的一个标志(Mitchum等人, 1977),但是这一沉积活动的延伸以及它与其他沉积要素的关系都是不清楚的。
两个边界同相轴被选定为参考面，因为它们的特征不受频率变化的影响。一个贯穿有扭曲特征的地层切片揭示出比2-D地震剖面所能揭示的更详尽的地层关系。扭曲的层理面突出地显示为交替出现的红-蓝条带，说明它是一个松散沉积物的滑塌体，流经一个断崖并已向下倾方向移动了一段距离。一个小的以急剧腐蚀边界和明晰的振幅为特征的海底狭谷也展示出已经切断了这个崩滑击块体，使图像更加复杂化。在海底狭谷内的网状的负的（红色的）振幅图暗示是一个陡坡浊流沉积。
在这种情况下，地层切片不是严格的反映整个地区中的一个地质年代的界面。滑坡是一种构造，不是一种沉积事件；而海底狭谷的侵蚀特征使得在狭谷内的沉积物要比外部的沉积物的年代要迟。尽管如此，进行地层切片仍然是一种更好的了解隐蔽地层关系的方法，只要围岩的体积是占主导的（在这种情况下，滑动沉陷块体的西南侧和狭谷的东北侧）。
结论
对实际地震数据的观测结果进一步证实了地震同相轴是一个地震波频率的函数，并且只有部分地震同相轴是与地质时间界面接近于行的，然而其余同相轴在不同程度上是穿时的。一般情况下，地震同相轴的超覆是一种正常现象，而不是一种异常现象。在不随频率变化而变化的等时地震同相轴之间的线性内插值法（仿真填图法）在接近地质时间面上比水平切片和时间切片做的都要更加精确，并可能根据3-D地震数据体首次为一个沉积体编制一套详细的沉积史演化动画片来。
虽然地层切片技术是建立在对地震反射波（频率关系曲线）特征的不同了解的基础上的，但这项技术仍然是对现代3-D地震解释方法的一个自然演化。对一个独立的频率，相当于地质等时同相轴来说，追踪拾取这样的地层仍然是恢复沉积界面的最好方法；对平的或板状的地层来说，水平切片和地层切片是一样的。像其它的地震解释技术一样，因为对实际地质的简化和不完善的假设条件（线性），地层切片技术也是不能处理我们全部的问题。在解释地层切片时应总是保持谨慎。
由于近几年3-D地震勘探和解释技术的连续改进，现在把地震-沉积岩石学可成为沉积盆地分析中一项常规工作。地震相成像（SFI）也就成为了一个基本的工具。与航拍的照片和卫星图片的分析相似，SFI为反映古沉积体系的地貌形态和沉积相之间的关系提供了大量有用的信息，这对于能结合井资料或无井资料来研究沉积岩和沉积过程都是有益的。
致谢
我们感谢 Texaco E&P 公司允许我们使用 3-D 地震数据并发表这篇文章。Craig Stichtenoth， Richard Fillon， Brian O’Neill 和 Gale Jenkins 都是永恒的支持者并促进[这一技术的发展。在 Texaco 公司的许多解释员提供他们的资料并共享了他们的解释结果。名单： Gerald Markowitz， Michelle Croasdaile， Jon Porch，和 Larry Burch 都给了特征别的帮助， Tom Torrey提供了极好的计算机支持。同样感谢 Bob A. Hardage，副编辑 William L. Abriel，及审稿者 John A. Ward， Walter E. Johnson，和一个匿名的审稿员的备注和建意。
参考文献
(全文见附件)
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