連續(xù)電磁剖面法在青藏高原北羌塘盆地龍尾湖區(qū)塊構造詳查中的應用.docx

1、Vol.34,No.3Jun.,2010物探與化探GEOPHYSICAL&GEOCHEMICALEXPLORATION連續(xù)電磁剖面法在青藏高原北羌塘盆地龍尾湖區(qū)塊構造詳查中的應用李曉昌（中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所，河北廊坊065000）摘要：敘述了連續(xù)電磁剖面法（CEMP）測深在青藏高原北羌塘盆地龍尾湖區(qū)塊構造詳測勘查中，其數(shù)據采集和數(shù)據處理方法;給出了CEMP測深結果及其解釋成果;并將CEMP測深成果與二維反射地震和大地電磁測深剖面資料及羌-資1井鉆探驗證資料進行比照,說明了CEMP測深勘查淺層地質構造的有效性。關鍵詞：連續(xù)電磁剖面測量;張量測址;宵藏高原北羌塘盆地;二維反演;

2、穹窿構造中圖分類號：P631文獻標識碼：A文章編號：1000-8918（2010）03-0303-05在青藏高原中生代和新生代盆地油氣遠景評價與優(yōu)選評價中，需要對北羌塘盆地龍尾湖區(qū)塊構造開展精細調查。研究該區(qū)1km以上淺層的地質構造分布和地層單元產狀，進行地下構造分析,為優(yōu)選有利勘探區(qū)帶和預探井的部署提供科學依據。測區(qū)褶皺構造廣泛發(fā)育有穹窿構造和盆地構造，而穹窿構造的存在，對油氣勘探靶區(qū)的確定有著重要的意義。因此，物探工作的主要目標是要查明區(qū)塊內穹窿構造群的分布及其電性特征。據此，采用了連續(xù)電磁剖面法（CEMP）作為勘查手段，通過高密度EW和SN兩組正交的“井”字型較K剖面連續(xù)張量測量，初步查

3、明了龍尾湖區(qū)塊剖面內中上部的地電結構,圈出了8個穹窿構造和2個穹窿一盆地構造，推斷出2條斷裂帶，為開展北羌塘盆地油氣區(qū)帶評價和測區(qū)內穹窿構造油氣存藏條件分析提供了重要資料,也為勘查小目標的穹窿構造這一有利構造圈閉，提供了一項有效的方法技術手段。1測區(qū)地質和地球物理特征測區(qū)地層區(qū)劃上處于羌塘地層區(qū)之羌北地層分區(qū)。地層巖性主要有中侏羅統(tǒng)布曲組。2方）碳酸鹽巖;夏里組（L*）碎屑巖夾灰?guī)r、碳酸鹽巖和碎屑巖夾碳酸鹽巖。上侏羅統(tǒng)索瓦組（J3S）碳酸鹽巖夾碎屑巖;雪山組（4口）砂泥巖、砂巖夾細礫巖和灰質礫巖。新近系為礫巖夾砂巖，第四系為沖洪積、殘坡積、湖積、沼澤堆積物，以砂土、礫石層為主。測區(qū)位于羌北坳陷

4、中部復向斜帶之南緣，龍尾湖凹陷南緣向龜背嶺凸起的過渡帶上。測區(qū)褶皺構造主要分布于侏羅紀構造層中，數(shù)量達60個之多。其中穹窿構造和盆地構造甚為發(fā)育。穹窿構造是北羌塘盆地普遍發(fā)育的一種重要褶皺樣式，穹窿構造的存在，對油氣勘探靶區(qū)的確定有重要意義。測區(qū)發(fā)現(xiàn)斷層構造以北西西向和近東西向的斷裂為主。斷裂多具床一扭一張多次活動特點。北東東向斷層與北西西向為共輒斷裂,其性質亦具壓、扭等多種轉化特征。區(qū)內巖石物性標本為侏羅系索瓦組、夏里組、布曲組地層的巖石，巖性為砂巖與灰?guī)r，電阻率特征統(tǒng)計見表1。表1測區(qū)巖石電阻率Qm巖石名稱標本數(shù)極小值極大值平均值砂巖321023848心灰?guī)r16721211338JS生物灰

5、巖82822859以粉砂巖165以灰是958800198J2*砂巖28426368L*灰?guī)r2211880470表中可見，測區(qū)內砂巖、生物灰?guī)r電阻率相對較低，灰?guī)r電阻率較高，各地層中的灰?guī)r電阻率比砂巖電阻率大310倍。上侏羅統(tǒng)索瓦組地層灰?guī)r電阻率較高，中侏羅統(tǒng)夏里組地層電阻率居中，布曲組地層電阻率居高，三組地層電阻率差異較為明顯。根據龍尾湖區(qū)塊鄰區(qū)收集到的地層電阻率統(tǒng)計資料，第四系地層電阻率為57.1O-m,古近系和新近系地層電阻率為36.7Qm,侏羅系上統(tǒng)地層電阻率為60.8Q-m,侏羅系中統(tǒng)為35.4。m,侏羅系下統(tǒng)為52.7Om,侏羅系地層中，構造帶的電阻率為17.4Qm?？梢?，侏羅系上、

6、卜,統(tǒng)地層具有高電阻率特性，而古近系和新近系和侏羅系中統(tǒng)夏里組地層具有低阻特性，與上述巖石標本測試結果是一致的。侏羅系不同組地層中，砂巖、泥巖的電阻率相對較低，灰?guī)r等碳酸鹽巖具有高電阻率特征O褶皺和斷裂構造破碎帶內充水或夾石膏層，會引起電阻率明顯降低，在電阻率斷面圖上多表現(xiàn)為梯度帶、雜亂帶，斷裂兩側電阻率明顯不同，橫向電阻率可比性較差,或者電阻率驟然降低,出現(xiàn)高導帶等特征。對于穹窿一盆地構造群，因其成因主要有鹽丘底辟、巖漿上隆和褶皺疊加，巖層受到強烈褶皺而變形，隆起區(qū)表現(xiàn)為橫向分塊的宏觀電性特征，凹陷區(qū)電阻率由淺入深多呈漸變分層的特征。2CEMP工作方法技術21工作特點CEMP工作原理與MT的

7、原理相同，僅靠其高密度連續(xù)測量的特殊工作方式與之區(qū)別。CEMP的主要特點表現(xiàn)在兩個方面:第一,CEMP測點距可根據地形情況在50-300m之間選擇適當?shù)臉O距，沿測線方向電偶極子首尾相接進行測量，這種高密度空間采樣和電偶極子靈活的布極方式彌補了MT空間采樣不足的問題，大大地提高了橫向分辨能力;第二，采用高密度連續(xù)測量的方法技術，大大擴充了測線方向的信息量，通過空間水平方向波數(shù)域低通濾波處理，壓制近地表電性不均勻體和起伏地形造成的靜態(tài)效應，提高了結果的可信度及空間分辨率。因此,CEMP具有壓制靜態(tài)效應強、提取信息豐富、縱橫向分辨率高等特點,從而可以獲得地下較精細、較其實且連續(xù)變化的電性結構圖像。C

8、EMP法還具有不受高陡構造、高阻推覆體的屏蔽以及對低阻層反應靈敏等特點，而成為山前復雜區(qū)地球物理勘探的有效手段O2.2現(xiàn)場數(shù)據采集和數(shù)據預處理根據測區(qū)地質構造和主要穹窿構造群的分布特征，并結合區(qū)內已經或正在開展的MT測深剖面和二維反射地震剖面的布設等情況，在測區(qū)布置了EW、SN兩組正交的“井”字型測量剖面4條，南北向為CEMP-1線、CEMP-3線，東西向為CEMP-2線、CEMP-4線。同時，還有MT-1剖面1條，二維反射地震剖面QT06-1.QT06-2測線2條，以便于測量結果的相互對比，對CEMP勘查效果進行分析（圖1）。野外數(shù)據采集中，使用美國EMI公司生產的EH4電磁測量系統(tǒng)及配套高

9、頻磁探頭，磁探頭頻帶寬度為10Hz100kHz。EH4是天然和人工場源的圖1CEMP剖面布置示意雙源型大地電磁測量儀,500Hz以下利用天然電磁場,500Hz以上用可控源發(fā)射?？煽卮排紭O子發(fā)射天線為*、北方向的垂直線圈，垂直磁偶極子發(fā)射的場以TE型波為主，分辨率高，分層定厚能力強，又因可控源加強了高頻訊號，從而增加r采集數(shù)據的可靠性和提高了淺層縱向分辨率。測量裝置采用“十”字形布設，張德觀測方式。采取沿測線方向，測點距為200m電偶極子首尾相接，多道高密度連續(xù)測量天然電磁場E,、E,、Hx、Hy分量，觀測記錄頻帶為10Hz60kHz。對現(xiàn)場采集數(shù)據需做初步處理,人工挑選儀器記錄的原始時間序列，

10、對其作譜分析,計算出視電阻率、阻抗相位等相關參數(shù)，然后選出高相干度的視電阻率、阻抗相位數(shù)據進行疊加,編輯成連續(xù)完整的曲線,主要為視電阻率曲線、阻抗相位曲線以及頻率一視電阻率一阻抗相位數(shù)據及觀測誤差,并據此進行物理點曲線質量的評價認定工作。2.3數(shù)據處理與反演進行常規(guī)的定性和定最數(shù)據處理，包括數(shù)據編輯、極化模式判別、數(shù)據畸變分析及校正等,編制視電阻率和阻抗相位的擬斷面圖，進行一維和二維定量反演計算。CEMP數(shù)據處理中,對于畸變點或畸變段，需參照相鄰頻點或相鄰測點的觀測結果進行平滑處理;對于淺部不均勻體及起伏地形的影響，采用空間濾波方法對實測數(shù)據進行處理；結合區(qū)域地質資料進行極化模式的判別。數(shù)據經

11、過處理后，編制頻率一視電阻率（阻抗相位）擬斷面圖，用于定性分析。在定性分析的基礎上，采用二維反演技術對數(shù)據進行反演處理。最后.根據二維反演結果，綜合地質、物性、其他地球物理等資料進行地質解釋，編制地電斷而圖。2.4二維反演反演中采用Occam一維自動反演方法技術。Occam反演方法在反演過程中，通過引入模型粗糙度來抑制地電結構的不合理性，同時保證模型變化盡可能地靈活，反演所尋求的解盡能地與實際觀測數(shù)據相吻合，同時又具有最小粗糙度的地電結構。以視電阻率一頻率、相位一頻率的空間分布數(shù)據為基礎，進行電阻率二維反演計算，得到電阻率一CEMP-30235211825861113893162pJ(Qm)圖

12、2CEMP-1線和CEMP-3線電阻率斷面100123456789101112131415CEMP-4qw一一1002468101214161820d/km0235211825861113893162p.Aftm)CEMP-2線和CEMP4線電阻率斷面圖3深度斷面(圖2、圖3)。3勘查成果解釋與分析3.1勘查成果解釋圖2、圖3所示的視電阻率斷面圖總體上呈現(xiàn)為中高阻層電性特征，地質層位屬中侏羅統(tǒng)夏里組構造層。但是,CEMP-1、CEMP-3和CEMP-2剖面呈現(xiàn)多處局部低一中阻(20-200nm)異常,將整個剖面橫向上的高阻(3001000Qm)層帶切割，使宏觀電性表現(xiàn)為高低阻相間出現(xiàn)，反映出褶

13、皺橫跨疊加的電性特征。南部測線CEMP1電阻率斷面圖與此不同，表現(xiàn)為縱向分層的宏觀電性特征，由淺入深依次為高一中一高電阻率分布，中阻層電阻率(100-200Qm)橫向變化較小，其起伏形態(tài)反映出盆地沉積蓋層的空間展布形態(tài)。CEMP-2和CEMP-4剖面東端二個局部低阻異常帶規(guī)模較大，近于宜立向下延伸，是典型斷裂帶的反映。根據電阻率斷面圖上出現(xiàn)相對隆起的中一低阻異常、等值線陡立高梯度變化帶和相同電性層埋深突然變化或消失，以及電性層接觸關系變化的部位特征，結合龍尾湖區(qū)塊1：5萬地質調查確定的地層結構和局部褶皺構造、穹隆構造的情況，得到如下的地質構造解釋。(1) CEMP-1和CEMP-3線,特別是C

14、EMP-1線電阻率斷面圖上，電阻率沿橫向劇變，高阻層上隆特征清晰，形成明顯的局部高阻或低阻異常，變化規(guī)律較復雜。這與地層褶皺變形有關。局部低阻異常解釋為褶皺或斷裂造成地層，特別是以灰?guī)r為主的地層發(fā)生強烈的破碎所致。(2) CEMP-2和CEMP-4線.特別是CEMP-4線，電阻率斷面內出現(xiàn)垂向分層、橫向連續(xù)性較好的特點。電阻率斷面在垂向上，呈現(xiàn)高一中一高阻異常帶，反映為中侏羅統(tǒng)地層之灰?guī)r夾薄層砂頁巖。根據異常帶在橫向上的波狀起伏變化形態(tài)，反映出測區(qū)南部發(fā)育有寬緩的褶皺構造。(3) 圖2、圖3所呈現(xiàn)的局部低阻異常，分別反映了單個穹窿構造或穹窿一盆地構造的位置和形態(tài)。卷入地層為中侏羅統(tǒng)夏里組之灰?guī)r

15、夾砂頁巖,或由灰?guī)r、砂巖斷續(xù)延伸顯示。單個穹窿構造在CEMP-1和CEMP-3剖面上圈出為DS1、DS2、DS3和DS5、DS6,如圖2所示。在CEMP-2剖面上圈出穹窿構造為DS6、DS7、DS8,在CEMP-4剖面上圈出穹窿一盆地構造DS9-BS1、DS1O-BS2,如圖3所示。單個穹窿的寬度約為11.5km。局部低阻異常形成的原因是由于受近南北向主壓應力場和近東酉向主壓應力場的擠壓作用，構造核部的巖石嚴重破碎且充水所致;另一種可能是穹窿構造核部發(fā)育有膏鹽層,并造成地下水導電離子濃度增大的結果。(4) 在CEMP-1線的4.7-5.2km和CEMP-3線的13.214km處，電阻率出現(xiàn)橫向

16、突變,存在斷層,根據右側高阻體推覆于左側低阻體之上的關系，推斷為逆沖斷層，編號嗎(見圖2)o2線的13.514.5km和4線的16.5-17.5km處，都有明顯的局部低阻異常存在，二者在空間上相互對應,推斷這一高導帶為斷裂帶，編號F?(圖3)。3.2方法有效性分析3.2.1與反射地震剖面比照在測區(qū)二維反射地震剖面QT06-1線和QT06-2線中，部分測線段分別與CEMP-1線和CEMP4線的位置接近。圖4和圖5為CEMP電阻率斷面與鄰近的二維反射地震剖面對比。由圖可見，CEMP電阻率斷面與地震時間剖面在揭示地層展布、地質結構上具有較好的可比性。CEMP-1線電阻率斷面反映的穹窿構造與F,斷層，

17、在QT06-1時間剖面上有明顯的反射波組隆起、凹陷和錯斷顯示。CEMP4電阻率斷面反映的DS10-BS2穹窿一盆地構造與QT06-2地震剖面反映的寬緩反射波組凹陷對應，其形態(tài)極為相似，北北東向的隱伏斷裂F2也與之吻合;這些都映襯了CEMP能較準確地反映復雜構造區(qū)的地質特征。CEMP-1d/km11825861113893162P,/(Qm)QT06-1圖4CEMP-1電阻率斷面與QT06-1地震剖面對比d/km023S211825861113893162p,/(ftm)圖5CEMP4電阻率斷面與地震割面對比3.2.2與MT測深剖面比照層在CEMP與MT電阻率斷面上，異常特征相符，但圖6為CEM

18、P-1線與MT-1剖面電阻率二維反對淺層構造刻畫的精細程度上存在差異。這是由于演結果對比，兩者在反映大結構上基本一致,蚪斷MT測量點距為1000m,橫向分辨率低，觀測頻率)T*i3g012345d/kmCEMP-10.5to012345MT-1CEMP-1與MT-1電阻率斷面對比圖6上限為320Hz,高頻信息少，淺層縱向分辨率低，對小目標地質體難以分辨；而CEMP測牯點距為200m,觀測記錄頻率達60kHz,高頻信息豐富，因此,CEMP對勘杳淺層小目標穹隆構造有較高的空間分辨率。3.2.3方法效果的檢驗CEME-1線在8.2-9km深0.40.7km處的局部低阻異常.推斷為DS3穹窿構造該構造

19、上方布置的羌資1井(QZ-1)位置見圖6。QZ-1井鉆探資料揭示，在井深約400ni以匕見到以灰?guī)r為主局部夾有石膏的地層，巖芯較完整;400m以下，巖石破碎強烈，鉆遇強烈放空現(xiàn)象，無法繼續(xù)施工。這些特征與DS3穹隆構造的低阻電性結構十分吻合。測量結果還反映出DS3低阻異常是局部的，無論在橫向上還是縱向上，其延伸規(guī)模有限。因此，羌資一井的鉆孔資料證實了CEMP方法的有效性。4結語連續(xù)電磁剖面測深在測區(qū)中東部CEMP-1、3、2線剖面上，電阻率變化規(guī)律復雜，呈現(xiàn)明顯的局部商阻夾低阻相間的孤立異常，反映了地層褶皺強烈的變形特征。根據局部低阻異常圈出穹窿構造8個。在測區(qū)南部的CEMP4剖面上，電阻率斷

20、面呈現(xiàn)垂向分層、橫向連續(xù)性較好的特點。圈出了較寬緩的穹窿一盆地構造2處。它們是測區(qū)內中侏羅紀夏里組構造層中發(fā)育的有利構造圈閉類型，可列入找油靶區(qū)目標。連續(xù)電磁剖面測量結果與二維反射地震和MT測深資料的比照表明，其結果具有可對比性,與區(qū)內地質調查結果基本相符,DS3局部低阻異常已被鉆孔資料證實。顯示出CEMP具有擬連續(xù)性、可對比性和相對的高分辨率，較通常意義下的MT或AMT等更具優(yōu)勢,在勘查淺部地質構造，尤其是勘查小目標的次窿構造,是行之有效的,可為羌塘盆地勘杳容窿構造這一有利構造圈閉，提供一項有效的方法技術手段。參考文獻：1 趙政璋，李水秩，葉和飛，等.育藏高原羌城盆地石油地質M.北京:科學出

21、版社,2001.2 貿保江，劉建清.楊平.北蕪城盆地中的一種重要格線樣式一方俺構造J.沉積與特提斯地質.2006,(4):10.3 王宜昌.王水濤.羌塘盆地地電性層特征及油氣構造單元劃分J.新褊石油地質,2000.21(5):384.4 李金銘.羅延仲.電法勘探新進展，M.北京：地質出版社.1995.5 王秀明.應用地球物理方法原理！M.北京:石油工業(yè)出版社，2000.6 陳樂壽.王光錚.大地電磁測深法MJ.北京：地質出版社.1990.THEAPPLICATIONOFTHECONTINUOUSELECTROMAGNETICPROFILLINGSOUNDINGMETHODTOTHEEXPLORA

22、TIONOFGEOLOGICALSTRUCTURESINLONGWEILAKEAREAOFNORTHERNQIANGTANGBASIN,QINGHAI-TIBETPLATEAULIXiao-chang(IrutiluleofGeophysicalandGeochemicalExploration,CAGS,Langfang065000,China)產生視削截現(xiàn)象；超層序晚期高位域形成，物源供給充分，在小型斷陷湖泊處形成前積式充填扇三角洲前緣沉積體，在大的湖泊區(qū)形成發(fā)散式充填扇三角洲前緣沉積體，并且湖泊面積收縮05結語(1) 菅城組主要發(fā)育扇三角洲相，受F1同沉積斷層影響，斷層西側也產生斷陷小型

23、湖泊，物源自東北方向。(2) 營城組發(fā)育時期，經歷了一個完整的超層序發(fā)育過程，沉積相帶呈近東西向展布，南北相帶變化明顯的特點。總體上構成一個向上變細再變粗的沉積序列,反映了湖平面從擴張到收縮的沉積特征。參考文獻：I鄧宏文.高分辨率層序地層學一原理及應用北京:地質出版社,2003.2辛仁臣，蔡希源，王英民.松江坳陷深水湖盆層序界面待征及低位域沉積模式J.沉積學報.2004.22(3):379-392.3劉招君，策清水，王嗣民，等.陸相層序地層M.北京:地質出版社,2002.4解習農，李思III.陸相盆地層序地層研究特點J.地質科技情報,1992,12(1):22-26.(5J趙澄林，朱筱敏.沉積

24、巖石學Ml.北京：石油工業(yè)出版社.2(X)1.6馮增昭,王英華,劉煥杰，等.中國沉積學MJ.北京：石油工業(yè)出版社,1994：153-166,347-549.7吳磊,徐懷民，季漢成.渤海灣盆地渤中凹陷古近系沉積體系演化及物源分析J.海洋地質與第四紀地質,2006,26(I)：81-88.L8J李慧勇，辛仁臣，李強，等.黃河口凹陷A區(qū)古近系沙河街級三段沉積相：J.古地理學報.2007,9(1):25-32.9李延平，陳樹民,宋永忠，等.大慶長垣及以東泉三、四段扶物油層淺水湖泊一三角洲體系沉積特征J.大慶石油地質與開發(fā),2005,24(5):13-16.STRATIGRAPHICSEQUENCECH

25、ARACTERSITICSANDDEPOSITIONALEVOLUTIONOFYINGCHENGFORMATIONINDONGLINGAREAHUYu-shuang,XINZhao-kun(GeatcienceCollegeofDaqingPetroleumInstitute,Daqing163318,CAi7ui)Abstract；Basedonthesequencestratigraphytheory,thispapersubdividedtheYingchengFormalionintofoursedimentarysequencesandonevolcanicintercalation

26、bymeansofsequencestratigraphicclassificationandcomparison.Accordingtotheanalysisofcoringdata,loggingdata,palaeofitologicalcharacteristics,rockslicesandgrainsizes,thesedimentaryfaciesinYingchengFormationshouldincludefan-deltasubfaciesandlakessubfacies.Onplane,theauthorsusedseismicinversiontoolstopred

27、ictthedistributionofsandandemployedseismicwaveformclassificationtechnologytodoseismicfaceanalysis.Withthedivisionresultsofthemicrofaciesinindividualwells,acomprehensiveforecastwasmadeforsedimentaryfaciesdistributioninYingchengFormation,andtheevolutionregularityonplanewasanalyzed.Duringthedepositiono

28、ftheYingchengFormation,therewasacompletesequencedevelopmentprocessinDonglingarea.ThesedimentaryfaciesassumesanoverallEW-strikingspreading,withobviousvariationsintheNEdirection.Materialsourcefromthenortheastwasadequate,andthesedimentaryfaciesonthewholeformedanintegralsequencesedimentarysequence,reflectingth