（地质工程专业论文）东海及邻近地区中生代沉积地层展布研究.pdf

摘要 摘要 中国已成为继美国之后的世界第二石油消费大国，能源遏制严重影响着我 国的未来生存与安全。作为国家自然科学基金资助项目( 批准号：4 0 6 7 4 0 6 3 ) 研究的一部分，论文的研究的目的就是为“争取在前新生代地层中有新的 突破”，主要是为东海陆架盆地中生界领域的油气普查勘探提供一些重要的基础 资料和有价值的建议。 我国近海海域地质调查和油气勘探表明，在陆架浅海区都不同程度地发育 着中生代盆地，它们属于残留型或断陷型盆地，这些中生代盆地虽然石油地质 条件复杂，找油找气的难度较大，但具有一定的油气勘探潜力。 近年来随着北黄海、南黄海、渤海的中生界不断被揭露，一些探井在侏罗、 白垩系中见到油气显示或获得工业性油气流，对我国海区开展中生界含油气性 评价提出了一个新的课题。东海陆架盆地油气勘探和研究表明，除了新生界古 近系为重点勘探目的层之外，中生界也是不可忽视的油气勘探新领域。 通过对目前所掌握的中生界资料的挖掘研究，对全区域的重磁场的综合解 释用钻井、地震和地质成果加以约束，在平面和剖面的重磁震综合研究基础上， 可以求取东海中生代的地层展布，进一步对地震和重磁进行综合反演，初步探 讨了东海陆架盆地中生界的盆地地质结构、构造格局，进而指出东海中生界油 气资源远景区域。研究结果表明盆地南部的闽南凹陷发育着中下侏罗统含油气 系统，其油气资源规模中等偏小，一般以形成中一小型油气田为主，具备_ 定勘 探潜力。 由于研究对象埋深较大、地质结构复杂、地震深层资料质量欠佳以及重磁 网度疏密不均给研究工作带来了较大的难度，成果总结难免存在不足和疏漏之 处，请各位老师、同行指正。 感谢国家自然科学基金资助( 批准号：4 0 6 7 4 0 6 3 ) 。 关键词：东海陆架盆地，中生界，重磁震综合反演，油气前景 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ed i s s e r t a t i o na i m sa tp r o v i d i n gb a s i cm a t e r i a l sa n dv a l u a b l es u g g e s t i o n so n t h eo i l & g a se x p l o r a t i o ni nt h em e s o z o i cs h e l fb a s i no f e a s tc h i n as e a t h e r ea r em e s o z o i cb a s i n sd e v e l o p e di nd i f f e r e n td e g r e e si nt h es h a l l o ws h e l f a r e a si na c c o r d a n c ew i t ht h eg e o l o g i c a li n v e s t i g a t i o na n do i lp r o s p e c t i n gi nt h eo f f s h o r e s e aa r e a s t h o u g hc e r t a i no i l p o t e n t i a lb e a r si nt h e s er e s i d u a l o rf a u l t e db a s i n s ， c o m p l i c a t e dp e t r o l e u mg e o l o g y c o n d i t i o n sm a k ei tq u i t ed i f f i c u l ti np r o s p e c t i n g r e c e n ty e a r sm e s o z o i cs t r a t ah a v eb e e nr e v e a l e di nt h en o r t ha n ds o u t ho f h u a n g h a ia n db o h a i ，o i l & g a so ri n d u s t r i a lo i l & g a ss h o w e di nj u r a s s i ca n d c r e t a c e o u ss t r a t ai nm a n yb o r e h o l e s s oan e wr e s e a r c hp r o je c ti s p u tf o r w a r d c o n c e r n i n gw i t ht h ee v a l u a t i o no fo i l & g a sb e a r i n gi nm e s o z o i cs t r a t ai nc h i n e s es e a a r e a s t h es t u d i e sa n de x p l o r a t i o no ft h es h e l fb a s i n si ne a s tc h i n as e ai n d i c a t et h a t b e s i d e st h ef o c a ls u r v e y e dt a r g e ts t r a t ao fc e n o z o i c ，t h em e s o z o i cs t r a t aa r ean e w f i e l df o ro i l & g a sp r o s p e c t i n gt h a tn e e dt ob ep a i dg r e a ta t t e n t i o nt o i na c c o r d a n c ew i t ht h ea n a l y s e so ft h ec o l l e c t e dm a t e r i a l sr e l a t e dt ot h e m e s o z o i cs t r a t aa n dt h ei n t e g r a t e ds t u d i e so ft h ep l a n ea n dc r o s s s e c t i o nd a t ao f g r a v i t y , m a g n e t i ca n ds e i s m i c ，a ni n t e g r a t e di n t e r p r e t a t i o nf o rt h eg r a v i t ya n d m a g n e t i cf i e l d si nt h ew h o l es t u d i e da r e ai sc o n d u c t e d u n d e rt h ec o n s t r a i n e d c o n d i t i o n so fb o r e h o l e s ，s e i s m i ca n dg e o l o g i c a lk n o w n i n f o r m a t i o n ，t h ed i s t r i b u t i o n o fm e s o z o i cs t r a t ao fe a s tc h i n as e ai s c a l c u l a t e d f u r t h e r m o r e b a s e do nt h e i n t e g r a t i v ei n v e r s i o no fs e i s m i ca n dg r a v i t y & m a g n e t i cd a t a ，t h eg e o l o g i c a ls t r u c t u r e ， t e c t o n i cs t y l ea n de v e nt h eo i l & g a s p e r s p e c t i v ea r e ao ft h em e s o z o i cs t r a t ai nt h e s h e l f b a s i ni ne a s tc h i n as e a ，a r ed i s c u s s e di nt h ed i s s e r t a t i o n t h er e s u l ts h c l w st h a t am i d d l ea n dl o w e rj u r a s s i co i l & g a sb e a r i n gs y s t e mw i t ha i l e a l m i d d l es i z eo i l & g a sr e s o u r c ed e v e l o p si nm i n n a ns a gi nt h es o u t ho ft h eb a s i n ，w h i c hm a ye x i s ta c e r t a i np r o s p e c t i n gp o t e n t i a l k e yw o r d s ：s h e l fb a s i no fe a s tc h i n as e a , m e s o z o i c ，i n t e g r a t i v ei n v e r s i o no fg r a v i t y , m a g n e t i ca n ds e i s m i cd a t a , o i l & g a sp e r s p e c t i v e 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 一 年2 ，月爰阳 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在3年解密后适用 本授权书。 指导教师签名： 印年2 月背日 学位论文作者签名： 叼年硼猡日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名： 年月日 第l 章概述 第1 章概述 对东海陆架盆地中生界的油气研究可上溯到上世纪7 0 年代，长期以来，油 气勘探的重点限于新生界，并取得了极大成功。几十年来国内外多家单位累积 了大量地学基础数据，通过多种研究方法和工程实践取得了日益明朗的油气地 质认识。作为国家自然科学基金资助项目( 批准号：4 0 6 7 4 0 6 3 ) 研究的一部分， 论文的研究目的就是基于当前地质理论的不断更新，技术手段的日益进步，以 重磁异常资料的地球物理成果为重要基础，结合钻井、地震成果在区域上作综 合地球物理解释，探讨东海及邻区中生代沉积地层展布及其油气资源前景。 1 1 东海勘探现状及研究程度 东海西邻我国浙江、福建、上海两省一市；北起长江口北岸到韩国济洲岛 一线，与黄海分界；东北以济洲岛东南端与日本福江岛南端连线，与日本海分 界；东以日本九州、琉球及我国台湾一线与太平洋分界；南以广东省南澳岛与 台湾鹅銮鼻连线与南海分界。 东海地形、地貌单元自西向东依次可分为东海大陆架、东海大陆坡、冲绳 海槽、琉球岛架及其岛坡。其中，东海大陆架海底地形平坦宽广，平均坡度仅 为0 00 17 - 0 00 37 。外缘水深北部为1 4 0 - 1 6 0 m ，中南部为1 6 0 1 9 0 m ，东北宽、 西南窄，平均宽度为4 5 0 k m ，面积为5 4 x1 0 4 k m 2 。我国钓鱼岛、黄尾屿、赤尾屿 等处于大陆架外缘。 东海陆架盆地位于东海大陆架之上，盆地西侧为浙闽隆起区，东侧为钓鱼 岛岩浆岩带，再往东依次为冲绳海槽和琉球岛弧。东海陆架盆地东西宽约 2 5 0 3 0 0 k m ，南北长约1 5 0 0 k m ，整体呈北北东向展布，面积约2 6 7x1 0 4 饼。陆 架盆地中部有一条低隆起带( 由虎皮礁、海礁和鱼山等正向构造单元组成) ，将 东海陆架盆地分为西部坳陷( 由长江、钱塘和瓯江等凹陷组成) 和东部坳陷( 由 福江、西湖、闽江和基隆等凹陷组成) ，参见图1 1 、表1 1 。 1 1 1 油气勘探现状 第1 章概述 海域油气勘探是一项高投入、高风险、高效益的经济活动。在东海陆架海 域，钳对油气等矿产资源，国内有多家单位开展了地质、地球物理等方面的综 合调查( 表l2 ) 。大致可分为盆地概查( 1 9 7 4 1 9 7 9 年) 、区域普查( 1 9 8 0 1 9 8 9 年) 、重点凹陷详查与平湖油气田开发( 1 9 9 0 2 0 0 1 ) 以及矿权区块勘探开发( 2 0 0 2 年以柬) 四个阶段。 附1l 糸海陆架盆地新生界构造氍划 第1 章概述 其中，上海海洋油气分公司于1 9 7 4 年挺进东海，开展综合油气地质调查， 在东海陆架盆地投入二维地震1 4 1 0 4 k m ；重磁各约7 1 0 4 k m 和9 1 0 4 k m ；三维 地震勘探总面积达3 3 0 0 k m 2 ；地球化学勘查面积约6 1 0 4 k m 2 。钻油气探井4 0 余口。 上海海洋油气分公司在东海陆架盆地的地勘工作量主要投入在盆地东部坳 陷的西湖凹陷，其次为西部坳陷的瓯江凹陷和钱塘凹陷，在盆地其它构造单元 的勘探程度大多较低。 重力测网1 6 3 2 - 3 2 3 2 k m ，钱塘海礁2 2 4 4 k m ，西湖凹陷局部8 1 6 k m ，基隆凹陷南部8 1 6 k m ；磁力测网1 6 3 2 3 2 x 3 2 k m ，钱塘海礁2 2 4 x 4 k m ，西湖凹陷局部4 4 - 1xl k m ，瓯江凹陷2 2 一l l k m ，基隆凹陷南部8 x1 6 k m 。 在盆地西部坳陷除瓯江凹陷主体部位、钱塘凹陷南部和长江凹陷美人峰构 造的地震测网达1x1 - 2 x 2 k m 之外，其它部位为4 8 k m 或5 xl o k m 。中部低隆 起仅在海礁凸起南块的上海海洋油气分公司登记区块内地震测网达到2x2 k m ， 闽江凹陷南部测网4 x 4 - 4 x 8 k m ，北部包括鱼山凸起的测网5 5 - 1 0 xl o k m ，其 它凸起区的地震测网为8 x1 6 - 3 2 3 2 k m 。n 儿2 1 表1 1 东海陆架盆地( 新生界) 构造区划表( 面积单位1 0 4 k m 2 ) 一级构造单元二级构造单元 ：级构浩蕈元 名称面积名称面积名称面积 浙闽隆褶区 长江凹陷 1 6 西 钱塘凹陷 1 5 部 6 瓯江凹陷 1 9 东 坳 陷 晋江凹陷 o 5 海 九龙江凹陷0 5 中 虎皮礁凸起 1 - 6 陆 部海礁凸起 1 8 2 6 7 低 5 2 鱼山凸起 0 8 隆 观音凸起 0 6 架 起 澎湖一北港凸起 o 4 盆 福江凹陷 1 5 东 西湖凹陷 5 9 地 部 坳 1 4 4闽江凹陷 2 6 陷 基隆凹陷 2 9 新竹凹陷 1 5 钓鱼岛岩浆岩带 4 6 3 第1 章概述 东海陆架盆地经历3 0 年的油气勘探，至今在新生界古新统、始新统和渐新 统已找到9 个油气田( 平湖、春晓、宝云亭、武云亭、残雪、断桥、天外天、 孔雀亭、丽水3 6 一1 ) 和6 个含油气构造( 残北、玉泉、龙二、龙四、孤山、灵 峰) 及一大批有利构造圈闭，获得了一批不同级别的油气储量和油气潜在资源 量，显示出了良好的油气勘探开发前景。 目前，除西湖凹陷的平湖油气田由上海石油天然气总公司经营外，东海的 油气勘探开发主要由中国石化和中海石油两家公司承担。其中，东海陆架盆地 中生界已成为中国石化上海海洋油气分公司在东海油气自营勘查的一个新领 域。 表1 2 我国在东海的油气勘探工作量简表 金 二维地震三维地震 重力磁力化探探井 测线面积 勘探单位 ( k m )( k m )( k m 2 )( 口) ( k m )( k m s ) 上海海洋石油局1 4 1 2 1 63 3 3 67 0 2 5 78 8 9 9 l6 5 3 0 04 2 中国海洋石油 1 2 1 1 6 54 6 6 6 01 7 0 9 62 1 总公司 广州海洋地质 8 1 7 5 5 0 2 42 8 4 6 调查局 国家海洋局2 6 0 0 02 6 0 0 0 中国科学院 3 1 0 0 中科院南海所与福 1 5 3 0 1 4 2 01 2 1 2 建海洋所联合 合计2 7 2 0 8 63 3 3 61 4 7 4 3 71 2 1 2 2 78 5 2 4 26 3 1 1 2 中生界研究程度 中国石化上海海洋油气分公司在东海进行油气勘查的同时，开展了深入细 致的油气地质综合研究，通过“六五、“七五 、“八五 直至“九五”四个五 年计划，前后2 0 年的国家级科技攻关课题研究，已确认东海陆架盆地是一个以 新生代为主体的中( 侏罗系一白垩系) 、新生代复合型断陷盆地，盆地基底为东 南沿海华南地槽褶皱系向海的延伸，结晶基底为元古宇变质岩系口。对新生代 盆地基本掌握了盆地结构、石油地质特征、油气资源规模和聚集分布规律，取 得了一大批科研成果。这些科技成果指导并推动了油气勘查的重大突破和发现， 4 第1 章概述 为国家获取了宝贵的油气资源。 “九五”以来，物探、钻探等勘探工作的投入和方法技术的不断提高，对 东海陆架盆地前新生界( 主要指中生界) 地层沉积特征和地质结构有一定程度 的揭示，对中生界油气地质也有所认知。由于目前东海中生界地质资料相当缺 乏，加之没有取得油气钻探成效，故对其油气资源前景一直未进行过较系统的 评价工作。近年来在北黄海、南黄海、渤海持续揭露中生代地层，一些探井在 侏罗、白垩系中见到油气显示或获得工业性油气流，大大推动了我国海区包括 东海陆架区的中生代的油气勘探。 1 2 研究内容和主要方法技术 总结近年来的综合地球物理研究实践，在此工作中切实贯彻刘光鼎院士提出 的“一种指导、两个环节、三项结合和多次反馈”的四条原则，综合各种地球 物理方法提高推断的可靠性，地质解释参与地球物理解释约束反演结果的多解 性。本次论文是与我现今从事的东海海洋油气勘探工作紧密结合下开展。 1 2 1 研究内容 根据开题设想，研究任务是对东海陆架盆地及邻区三级凹陷、凸起的中生 界进行初步地质结构研究和油气远景探讨，为在东海中生界找油气方向提供地 质依据。 通过课题的实施，在现有地勘资料的基础上，初步圈定东海陆架盆地中生 界的厚度和展布、中生界地质结构、断裂和岩体分布特征；探讨中生界盆地的 成因机制及其与上覆新生界盆地之间迭加转化关系；研究中生界油气地质条件， 进行油气资源推测。 1 2 2 研究技术路线 研究技术路线见图1 2 。从研究区的钻井和地震所揭示的中生界资料着手， 重点研究钱塘凹陷、瓯江凹陷和闽北凹陷、西湖凹陷、基隆凹陷等部位的中生 代地层展布及其地质结构，充分利用分公司拥有的东海全覆盖重磁资料，在钻 5 第1 章概述 井、地震资料约束条件下，采用重、磁场分解和反演技术，全面研究东海陆架 盆地西部中生代地层分布、基底结构组成、主要断裂和岩体发育特征，编制反 映中生界盆地结构的典型重、磁、震综合地质剖面，探讨中生界盆地结构。分 析研究区各单元地质条件，预测中生界资源远景，指出油气有利区域。 图1 2 研究技术路线框图 1 2 3 研究方法 课题研究以中生界盆地的展布、地质结构和油气资源远景推测为主线，针 6 第1 章概述 对东海陆架盆地钻井密度低，地震反射深层资料品质差，较难识别前新生界厚 度展布、内部结构、火成岩发育等现状，拟采取下述以重磁方法技术为主，结 合钻井及地震资料进行研究的方案，主要的研究方面包括： 1 重力海底地形改正技术 由于全区水深变化幅度大，采取该技术以消除重力数据采集时的水深影响。 2 小波分解技术 采用小波多尺度分解技术，对空间重力异常进行分解，求取中新生代沉积 基底面相应的重力场。综合地震解释成果圈定中生代地层厚度和区域分布。 3 单一界面反演技术 通过界面之间的平均密度变化，从重磁场反演深度界面。 4 全磁纬变倾角化极技术 对磁力t 异常，采用全磁纬变倾角化极技术，获取磁力z 上异常。 5 二维重一磁人机交互正反演拟合技术 综合地震、重一磁反演成果，建立剖面地球物理初始模型。采用二维重磁人 机交互正反演拟合技术，修改、完善地球物理初始模型，从而在典型剖面上获 取各沉积层的纵向分布。 6 地质结构分析技术 收集浙闽沿海区域地质资料，并充分利用盆地内重一磁一震资料进行大网格 构造解释，研究中生界的基底埋深、地质结构、断裂和岩体分布特征及演化机 制。通过对地震反射层结构、地震层序、钻井等资料综合分析，初步探讨东海 中生界残留盆地的沉积一构造样式。 7 第2 章东海及邻区岩石密度与磁性 第2 章东海及邻区岩石密度与磁性1 东海陆架二十三口钻井密度测井分层采样统计结果见表2 1 ，二十一口钻 井岩心标本的磁性与密度测定统计结果见表2 2 、表2 3 ，浙江地区岩石标本密 度与磁参数统计结果见表2 4 、表2 5 。( 密度单位：x1 0 3 k g m 3 ) 表2 1 密度测井密度值统计表 西湖凹陷 姆 长江凹陷瓯江凹陷层平均值 保傲斜坡其余地区 潋 11 29l 层位( 年代) 心 t 2 0 _ i 3 ( e 3 ) 2 3 32 4 02 3 6 t t 0 ( 吩 2 2 5 2 5 02 5 22 5 0 1 ：一1 ：瞧_ ： 2 5 3 2 4 22 4 8 t 5 0 - t 6 0 ( k ：? ) 2 5 02 5 0 t o o l ( k 。山) 2 5 82 7 12 6 0 表2 2 钻井岩心磁化率、密度值统计表( 沉积岩) 岩性 泥岩粉砂岩砂岩中粗砂岩 块数5 01 76 21 l 极大值 6 72 02 12 0 k ( x 1 0 6 4 孔s i ) 极小值 6667 平均值1 2l l1 41 6 极大值 2 9 7 2 6 9 2 7 52 7 2 o ( x1 0 3 k g m 3 ) 极小值 2 2 42 0 22 0 52 1 6 平均值 2 印2 4 82 4 02 3 8 8 第2 章东海及邻区岩石密度与磁性 表2 3 钻井岩心磁化率、剩磁、密度值统计表( 火成岩、变质岩) 岩类酸性火成岩中性火成岩基性火成岩变质岩 凝灰安山质花岗 岩性凝灰岩花岗岩安山岩玄武岩片麻岩 角砾岩角砾岩闪长岩 块数224216l2 f 极大值 3 46 62 8 31 1 5 01 0 0 01 3 0 0 f 刈o 。1 k , - s , j 极小值 2 32 81 41 0 0 061 0 0 0 平均值2 84 71 0 41 0 9 07 5 04 0 01 2i 1 5 0 块数 2ll42 j r 极大值 2 41 6 6 82 2 6 9 r x l o 。、 l a ，m j 极小值 1 3 1 0 02 2 1 9 平均值 1 95 61 2 24 5 72 2 4 1 块数 22616l22 口 极大值2 7 l2 6 62 7 22 7 82 8 42 8 3 极小值 2 6 62 6 42 6 22 4 52 8 02 7 6 平均值 2 6 82 6 52 6 72 6 32 6 62 7 02 8 22 8 0 平平 平 明宝来平来平石 孤 灵 岩心来源 西湖西 月云鹤鹤门 山 峰 ( 钻井名称) ，- 峰亭亭西亭湖潭 _ j ，- 井井井井井 井井井井井井井 9 第2 章东海及邻区岩石密度与磁性 表2 4 浙江地区岩石密度值统计表 地层 代号 岩性块数平均密度( x1 0 3 k g m 3 ) 层密度( x1 0 3 k g m 3 ) 第四系q 粘土层、砂砾层 21 9 01 9 0 泥岩72 3 2 砂岩 82 2 7 2 2 9 第三系 e 玄武岩2 03 0 63 0 6 泥岩 4 02 5 9 白砂岩3 9 2 5 3 垩 k 砂砾岩2 72 4 92 5 6 系 玄武岩、玄武玢岩 22 7 4 凝灰岩 32 4 2 泥岩 42 6 8 含砾凝灰岩1 82 6 3 英安质凝灰岩 32 4 6 侏 晶屑凝灰岩2 42 5 1 流纹斑岩 22 5 6 安山岩类22 5 3 罗j 2 5 6 凝灰熔岩 32 6 l 凝灰岩42 6 2 晶、玻屑凝灰岩5 3 2 船 系 流纹质凝灰岩类 5 52 6 6 流纹岩92 6 0 砂岩 3 02 6 l 二迭系 p 砂岩、页岩、灰岩 9 02 6 4 石炭系 c 灰岩、白云岩、砂岩 1 92 7 4 泥盆系d砂岩2 72 6 5 奥陶系0砂岩1 62 6 8 2 6 7 泥灰岩、页岩、灰岩、 寒武系e 白云岩、硅质岩 6 62 6 6 白云岩、白云质页岩、 震旦系 z n 砂岩、凝灰岩 2 9 2 7 6 陈蔡群a n d 变质岩 7 92 7 2 花岗岩1 3 2 5 5 喜山期 花岗闪长岩 32 7 5 辉绿岩 22 7 7 1 0 第2 章东海及邻区岩石密度与磁性 表2 5 浙江地区岩石磁化率统计表 岩 石类 型量( 1 0 1 4 s i ) 岩 类 地层岩石名称 变化范围常见值 第四系砂、砾、粘七、各种泥岩、 o 2 0 05 0 沉霉日系 砂岩、砾岩、页岩、灰岩等 积 砂岩、粉砂岩 1 0 2 6 0 02 0 0 岩侏罗系 泥灰质砂砾岩 5 2 0 0 01 0 0 玄武岩1 5 0 2 9 0 01 1 5 0 新第三系 辉绿岩4 0 5 6 0 01 6 6 0 老第三系玄武岩 1 6 8 3 4 玄武质凝灰砂砾岩 1 6 0 0 安山质凝灰砂砾岩 3 0 4 0 白 安山玢岩 4 4 1 6 垩 系 玄武岩、玄武玢岩2 2 3 1 1 7 5 0 流纹岩2 0 9 8 04 0 凝灰岩 0 3 9 03 0 火 凝灰岩 o 5 4 0 01 5 0 3 0 0 山 岩 流纹岩 1 0 7 0 06 5 安山岩 1 4 2 8 0 04 3 0 中酸质火山岩 0 侏 晶屑熔凝灰岩 8 0 0 罗流纹岩、流纹斑岩 1 0 0 0 系 英安质凝灰岩 2 0 0 0 安山岩类 3 1 7 8 1 玄武玢岩 6 0 0 4 5 0 0 流纹岩 9 3 1 凝灰熔岩 2 1 5 7 9 2 1 4 59 8 花岗岩 1 5 0 0 侵燕 1 2 7 6 4 2 4 02 1 5 0 入山 闪长岩 岩期 3 0 0 0 石英闪长岩 8 5 0 0 3 9 0 0 0 石英斑岩 o 2 6 0 01 3 0 斜长角闪岩 9 9 0 变 陈 混合岩化黑云母斜长片麻岩 2 4 8 质 蔡 石英岩2 5 5 群 岩 大理岩、千枚状页岩、条带状硅质灰岩 o 1 1 第2 章东海及邻区岩石密度与磁性 由表2 1 一表2 5 ，对东海及邻区的岩石密度与磁性有如下认识： ( 一) 密度特征 火成岩类，中酸性一基性，密度增大，从2 6 5x1 0 3 k g m 3 增至2 8 2 1 0 3 k g m 3 ，最大密度差可达0 1 7x1 0 3 k g m 3 左右。 变质岩类，密度值为2 8 0x1 0 3 k g m 3 。 沉积岩类，本类岩石密度与其孔隙度有一定的相关性，孔隙度小的岩石， 其密度较大，空隙度大的岩石，密度较小。这一相关性反映在岩性上，泥岩比 砂岩密度大，差值可达o 2 0 1 0 3 k g m 3 左右。随着深度增大，不同岩性之间的 密度差异逐步缩小，最终会趋于一致，趋近值为2 7 0x10 3 k g m 3 左右。 对东海地区地震层位而言，年代愈老，密度愈大。相邻地震层位之间密度 差异明显，差值可达0 0 8 x1 0 3 k g m 3 , - - , o 2 8 x1 0 3 k g m 3 左右，这种密度差异会随 着深度的增大而减小，如在深度较小的长江凹陷地区，此种密度差异可达0 2 8 x1 0 3 k g m 3 ，而在深度较大的西湖凹陷其余地区( 表2 1 中所列) 则为0 1 2 1 0 3 k g m 3 。从密度测井成果( 表2 1 ) 不难看出，同一地震层位，在不同的构造单 元中具有不同的密度值，具体表现为：同一地震层位，在深度小的凹陷中密度 小，在深度大的凹陷中密度大，在同一凹陷中，愈接近凹陷中心密度愈大。对 于同一地震层位在不同构造单元之间的这种密度差异，与不同构造单元之间的 深度差异呈正相关，即深度差异大，这种密度差异也大。另外，年代愈老的地 震层位，这种密度差异愈小，例如( 表2 。1 中所列) 西湖凹陷的两个次级单元之 间，年代老的t 3 0 _ - t 4 0 层位密度差异仅为o 0 2 x1 0 3 k g m s ，而年代稍晚的t 。l _ t 3 0 层位密度差异则达o 0 7x1 0 3 k g m 3 。 东海陆架盆地的岩石密度特征，沉积岩类岩石密度最小，第四系沉积，密 度为2 o 1 0 3 k g m 3 左右，随着沉积时代趋早，深度趋大，密度也随之增大。砂 岩密度一般为2 4 0 x1 0 3 k g m s 左右，泥岩密度一般为2 6 0 x1 0 3 k g m 3 左右。当它 们埋深大于4 0 0 0 m 时，此类岩石密度可增至2 7 0 9 c m 3 左右；中酸性火成岩密 度比沉积岩类岩石密度大0 0 5x1 0 3 k g m 3 , - - , o 2 5x1 0 3 k g m s ，可达2 6 5x1 0 3 k g m 3 左右；变质岩密度为2 8 0x1 0 3 k g i n 3 ，比中酸性火成岩密度大0 1 5x1 0 3 k g m 3 ； 玄武岩是本区各类岩石中密度最大者，可达2 8 2 1 0 3 k g m 3 ，与变质岩之间还有 0 0 2x1 0 3 k g m 3 的密度差。至于相邻的地震层位之间，均存在一个比较明显的密 度界面，上下层位之间密度差可达o 0 8x1 0 3 k g m s - - , o 2 8x1 0 3 k g m s 。同一地震 层位的密度，在不同的构造单元中密度值是不同的，密度差异可达0 0 2 1 2 第2 章东海及邻区岩石密度与磁性 1 0 3 k g m 3 - - 一o 2 7 1 0 3 k g m 3 ，即使在同一构造单元中，密度也会随深度的增大而 增大。 ( 二) 磁性特征 沉积岩类 凝灰岩类 花岗岩类 安山岩类 无磁性至微弱磁性。 仅具微弱磁性。 在瓯江凹陷地区为弱磁性；在西湖凹陷地区则为中等磁性。 磁性极不均匀，微弱磁性至中等磁性均有。 玄武岩类，具中强磁性并以剩磁为主，它们的磁化强度方向主要取决于剩 余磁化强度的方向。玄武岩的这一磁性特征有助于研究磁年代和构造演化，因 为它真实记录了成岩时期的地磁场方向。 岩石磁性从沉积岩一酸性火成岩一中性火成岩一基性火成岩，磁性逐级增 强，剩余磁化强度逐级增强，岩石磁化强度方向受剩余磁化强度方向的影响也 逐级增大。在东海陆架盆地能引起磁异常的岩石主要为火成岩，花岗岩类岩石 引起弱至中等强度磁异常；玄武岩引起中强磁异常；安山岩类岩石所产生的磁 异常具有典型的火山岩异常特征，其特点是杂乱无章，无规律可循，异常曲线 呈幅值变化剧烈的锯齿状。 1 3 第3 章重磁资料的重新整理和处理 第3 章重磁资料的重新整理和处理 3 1 重力 使用上海海洋油气分公司的重力数据，交点差约2 2 1 0w s2 。测点位置 见下图。 ol 隐孽髫 $ *3 r 。 引，7 7 l 、 _ j 觳o t 1 _ c ) ”1 1 、，7 糁7 b 蕊 、粪雾蒸 广 、 ? 强s 。 ，：- 矿 彩饕爨 鼍自 矗： ka l 萝浊鬈蟛 y霪 。谬夏艮港 彩r ? 热隧 移 瓣。劳 。- 渺。 r f 。、 水 掣。也 ， “ _ j ? +i ， 2 j 。 图3 i 重力测点位置图 第3 章重磁资料的重新整理和处理 3 1 1 海底地形改正哪 本次研究区域的海底地貌自西北向东南历经陆架、陆坡、海沟和岛链，水 深呈北北东向逐步加大，有几十米到近万米的变化，为了消除这种水深变化对 重力观测值的影响，采用了同济大学海洋与地球科学学院研制的海洋地形改正 软件( 2 0 0 6 年) 。使用该软件中“不考虑地球曲率的重力地形改正 运算选项。 其计算思想如下： 在海区重力测量中，观测面是水平的，布格改正实质也是中间层改正，采 用的基本公式是： 万西= 0 0 4 19 ( a 一1 0 3 ) h = o 0 6 8 7 h ( m g a l ) 式中：仃一地层密度，基础调查中取2 6 7 x 1 0 。k g m 3 日一测点水深，以平均海平面计算，以米为单位。 上述公式也是现有规范中使用的公式，在海底地形比较平坦或起伏不大时 是适用的，计算出的布格重力异常也是可以用于海底地质构造解释的。 但是当海底地形起伏较大时，此时计算出的布格重力异常就会发生畸变。 从公式中可以看出，当h 变化超过1 0 0 m ，就会引起近7 1 0 咱m s 2 变化，要大于 均方差三倍多；当相邻测点h 变化超过几百米时，布格异常就会有比较强烈的 变化。为了减少这种海底地形起伏所造成的布格异常畸变，有必要在计算布格 改正时，加上一项地形影响改正项。 不考虑地球曲率的重力地形改正 目前精度高的地形改正模型还是以直立六面体为三度体单元基本模型，然 后构成组合模型进行正演计算( 模型如图3 2 所示) 。根据位场理论，三度体在 任意空间任意点p ( z ，y ，z ) 处的重力异常z x g 的计算公式为： 船= g 睁 其中：g 为万有引力常数，仃为密度体岩石密度，v 为密度体的空间分布 区域，r 2 = ( 工一善) 2 + ( y 一1 7 ) 2 + ( z f ) 2 将模型按照直立六面体规则剖分进行数值计算，则上式可以变为 1 5 m 一，墟 = 嘞 m 芦 仃 = 蛳 第3 章重磁资料的重新整理和处理 肌畔孵弛 嘞可用下式计算 g ：f = 一g 0 白一毛) l n 【( 协一少f ) + 尺】+ ( 乃一咒) l n 【( 白一而) + 尺】 玳，咱川一孝烈南垮杯簿： 其中g t 为第f 个测点的重力异常，m 为测点总数，m 为模型剖分的总数， 假设每一个测点下方有一个长方体，则有m ：m 。( 白，刁，c j ) 为第_ ，个长方体的中 一心坐标，以厶| 1 1 分别为长方体的长、窝、高的1 2 长度。 z 图3 2 三维地下场源剖分示意图 准备了测点位置和高程( 图3 1 ) 、海底地形数字模型( 图3 3 ，低于水平 面为正值，高于水平面为负值) ，使用该程序对东海陆架盆地未做地形改正的空 间重力异常( 图3 4 ) 作地形改正计算，将地形变化产生的重力影响值加入到空 间重力异常，消除了海底地形起伏造成的异常畸变，得到东海陆架盆地完全布 格重力异常( 图3 5 ) 。 1 6 第3 章重磁资车 的重新整理和处理 图33 东海陆架盆地周边地貌及水深图 第3 章重磁资料的重颉整理和处理 图34 空间重力异常场 第3 章重磁资料的重新整理和处理 圈35 地形和布格改正后的重力异常场( 完全抽格重力异常场) x l o h ，f 加帖如加o o o o 第3 章重磁资料的重新整理和处理 圈36 地改程序运行状态图( 含参数) 计算的地改最大绝对值3 8 4 4 7 x 1 0 s 2 ，最小绝对值0 1 05 m s 2 。 从全区的地改校j f 值分析( 国3 7 ) 在水深变化太的陆架以东有较大韵改 正值：在陆架之上地形改正值变化不大。 改正值由两向东逐步增加。东海西部凹陷带平均地改值2 - 4 1 0 1 m s 2 ；中 部隆起带2 - 6 x 1 0 1 s 2 ；东部凹陷带7 - 1 0 1 0 4 “s 2 ；冲绳海槽以东变化幅度在 7 0 一i o o x1 0 1 m s 2 ；冲绳海槽以西，由于水深巨大，地改值会变化到5 0 1 3 0 x 1 0 s2 ：琉球海沟超过1 0 0 1 0 m s 2 ：菲律宾海箭可达3 0 0 x i 05 m s 2 以上。该 地区水深变化对重力观测值还是有巨大影响的。 之前本公司在东海海域地质研究中使用空问重力异常和布格重力异常做联 合解释，本项工作在本公司东海研究中尚属旨次，后续与重力场相关工作将在 去除水深影响的重力异常信息下进行。 第3 章重磁赞料的重新摧理和处理 图37 地形对重力场产生畸变幅度幽 第3 章重磁资料的重新整理和处理 3 1 2 小波分解司嘲 在应用地球物理学中，位场分解是一个出现很早但一直没有彻底解决的问 题。地面或低空观测的重力或磁力异常，是来自不同深度和不同尺度源体的位 场的叠加，如果不对位场进行适当的分解，则难以定量地反演计算场源的物性 及几何参数。几十年来，人们已经认识到重力异常包含着尺度很大的成分，称 为区域场。一般采用圆滑、低通滤波或向上延拓等方法估算区域场，同时把重 力场与区域场之差称为剩余重力异常。这种二分重力异常的程式一直沿用至今。 二分重力异常的方法并没有坚实的理论基础。无论从地质意义上看还是从 数学意义上看“区域场 这个词并没有严格的定义，其概念是模糊的。如果从 地质上看，区域场反映莫霍面起伏，还是反映上地壳密度差异，或者反映结晶 基底顶面起伏，并不明确；从数学上看，区域场是二次曲面或三次曲面，是多 项式分解的前几项，如果是波数域的低频段，应该在那儿高截，现有的重力勘 探理论回答不了。由于地壳地质构造的复杂性，仅有“区域场 和“剩余异常” 的概念也许不可能回答这个问题。 重力调查是有明确目的的科学或工程运作。根据调查的地质目的和重力场 本身尺度的层次，可以定性地决定重力异常应该分解成几个层次，而每个层次 对应着什么地质含义。 采用m a l l a t 塔式算法，无论从原理分析还是实际计算都可得到小波多尺度 分析的一个准则，称为低阶细节不变准则，它反映了离散小波分解的优越性， 此准则表述如后。 低阶小波细节不变准则 设位场数据矩阵为d ，经n 阶( n 为整数，n 2 ) 离散小波变换后产生小波细 节d 。，d 。，d 。哪d 。和n 阶逼近d a ，其中小波细节d 。，d ：，d n 一，不随n 的增 大而改变。 在离散小波变换中，正像低通滤波器的高截频率那样，阶数n 是人为选定 的，但是这个准则说明，不管怎么选择n ，小波变换出来的低阶小波细节都是一 样的，所不同的只是小波细节的个数和n 阶逼近。这一准则是离散小波变换特 有的优点，对重力异常分解非常有利。 以重力异常二分为例，如果只想把重力场分解为“区域场与“局部异常， 则可以利用上述准则进行。首先假设n = 3 ，小波分析后取得小波细节d ，d ：，d a 2 2 第3 章重磁资料的重新整理和处理 和三阶逼近d s ( r l - 3 ) ，显示d a 看它是否有平滑的区域场的特征，如果是，则d s 为区域场，d 。= d ，+ d 。+ d 。为局部场；如果d s 仍然包含小尺度的异常的信息，则进 n = 4 ，显示d s ( n = 4 ) 看它是否达到区域场的要求，如果是，则d 。+ d 4 为局部场，d s 为区域场：如果还不是，则令n = 5 ，进行小波分析。 离散小波变换的小波细节，其尺度是随二次方增大的，假设数据取样网格 间距为，记一阶小波细节的尺度为l ( 一般为4 到8 ) ，则2 阶小波细节的 尺度为2 l ，3 阶细节为4 l ，4 阶细节为8 l ，5 阶细节为1 6 l ，对应高阶逼近的尺 度远大于1 6 l 。因此，对于二分重力异常的问题，可按以下二分重力异常准则进 行。 二分重力异常准则与多重分解 设区域场尺度为局部异常的2 n 倍，任意方向网格数据样点数大于2 n ，则 按n 阶小波分析取得的1 至n 阶小波细节之和为局部异常，n 阶逼近为区域场， 根据上述准则进行重力场小波分解时如果对n 的选择不放心，还可以参照低阶 小波细节不变准则调整n ，快速修改异常分解的结果。 假定要从区域重力场中提取出上地壳密度不均匀体产生的浅部异常d 。，由 中下地壳高密度体产生的中深部异常d ：和由莫霍面起伏引起的莫霍面异常d 。， 这就是重力场三分的问题，如果没有小波变换这一新的数学工具，这样的分解 是难以实现的。假定密度不均匀体是球体，则它的尺度大约为2 h ，h 为球体的 中心埋深，设上地壳不均匀体的中心埋深h , = 7 k m ，中下地壳不均匀体中心深度 h z = 2 4 k m ，则可知d 。的尺度大于d 。一个阶次，莫霍面起伏对应的不均匀体是盘形 的，水平尺度一般远大于其深度，d 。的尺度至少比d ：大一个阶次。因此，有可 能用小波分析三重分解大区域重力异常。这时重力数据如用2 4 k m 的采样间距 进行4 阶小波分析，则浅部异常d ，为1 阶小波细节与2 阶细节之和，中深部异 常d 。为3 阶和4 阶小波细节之和，而莫霍面异常d 。为4 阶小波逼近。 小波变换具有多尺度分析的功能，可将重磁场分解成各种