连续电磁剖面法在青藏高原北羌塘盆地龙尾湖区块构造详查中的应用.docx

1、Vol.34,No.3Jun.,2010物探与化探GEOPHYSICAL&GEOCHEMICALEXPLORATION连续电磁剖面法在青藏高原北羌塘盆地龙尾湖区块构造详查中的应用李晓昌（中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，河北廊坊065000）摘要：叙述了连续电磁剖面法（CEMP）测深在青藏高原北羌塘盆地龙尾湖区块构造详测勘查中，其数据采集和数据处理方法;给出了CEMP测深结果及其解释成果;并将CEMP测深成果与二维反射地震和大地电磁测深剖面资料及羌-资1井钻探验证资料进行比照,说明了CEMP测深勘查浅层地质构造的有效性。关键词：连续电磁剖面测量;张量测址;宵藏高原北羌塘盆地;二维反演;

2、穹窿构造中图分类号：P631文献标识码：A文章编号：1000-8918（2010）03-0303-05在青藏高原中生代和新生代盆地油气远景评价与优选评价中，需要对北羌塘盆地龙尾湖区块构造开展精细调查。研究该区1km以上浅层的地质构造分布和地层单元产状，进行地下构造分析,为优选有利勘探区带和预探井的部署提供科学依据。测区褶皱构造广泛发育有穹窿构造和盆地构造，而穹窿构造的存在，对油气勘探靶区的确定有着重要的意义。因此，物探工作的主要目标是要查明区块内穹窿构造群的分布及其电性特征。据此，采用了连续电磁剖面法（CEMP）作为勘查手段，通过高密度EW和SN两组正交的“井”字型较K剖面连续张量测量，初步查

3、明了龙尾湖区块剖面内中上部的地电结构,圈出了8个穹窿构造和2个穹窿一盆地构造，推断出2条断裂带，为开展北羌塘盆地油气区带评价和测区内穹窿构造油气存藏条件分析提供了重要资料,也为勘查小目标的穹窿构造这一有利构造圈闭，提供了一项有效的方法技术手段。1测区地质和地球物理特征测区地层区划上处于羌塘地层区之羌北地层分区。地层岩性主要有中侏罗统布曲组。2方）碳酸盐岩;夏里组（L*）碎屑岩夹灰岩、碳酸盐岩和碎屑岩夹碳酸盐岩。上侏罗统索瓦组（J3S）碳酸盐岩夹碎屑岩;雪山组（4口）砂泥岩、砂岩夹细砾岩和灰质砾岩。新近系为砾岩夹砂岩，第四系为冲洪积、残坡积、湖积、沼泽堆积物，以砂土、砾石层为主。测区位于羌北坳陷

4、中部复向斜带之南缘，龙尾湖凹陷南缘向龟背岭凸起的过渡带上。测区褶皱构造主要分布于侏罗纪构造层中，数量达60个之多。其中穹窿构造和盆地构造甚为发育。穹窿构造是北羌塘盆地普遍发育的一种重要褶皱样式，穹窿构造的存在，对油气勘探靶区的确定有重要意义。测区发现断层构造以北西西向和近东西向的断裂为主。断裂多具床一扭一张多次活动特点。北东东向断层与北西西向为共辄断裂,其性质亦具压、扭等多种转化特征。区内岩石物性标本为侏罗系索瓦组、夏里组、布曲组地层的岩石，岩性为砂岩与灰岩，电阻率特征统计见表1。表1测区岩石电阻率Qm岩石名称标本数极小值极大值平均值砂岩321023848心灰岩16721211338JS生物灰

5、岩82822859以粉砂岩165以灰是958800198J2*砂岩28426368L*灰岩2211880470表中可见，测区内砂岩、生物灰岩电阻率相对较低，灰岩电阻率较高，各地层中的灰岩电阻率比砂岩电阻率大310倍。上侏罗统索瓦组地层灰岩电阻率较高，中侏罗统夏里组地层电阻率居中，布曲组地层电阻率居高，三组地层电阻率差异较为明显。根据龙尾湖区块邻区收集到的地层电阻率统计资料，第四系地层电阻率为57.1O-m,古近系和新近系地层电阻率为36.7Qm,侏罗系上统地层电阻率为60.8Q-m,侏罗系中统为35.4。m,侏罗系下统为52.7Om,侏罗系地层中，构造带的电阻率为17.4Qm。可见，侏罗系上、

6、卜,统地层具有高电阻率特性，而古近系和新近系和侏罗系中统夏里组地层具有低阻特性，与上述岩石标本测试结果是一致的。侏罗系不同组地层中，砂岩、泥岩的电阻率相对较低，灰岩等碳酸盐岩具有高电阻率特征O褶皱和断裂构造破碎带内充水或夹石膏层，会引起电阻率明显降低，在电阻率断面图上多表现为梯度带、杂乱带，断裂两侧电阻率明显不同，横向电阻率可比性较差,或者电阻率骤然降低,出现高导带等特征。对于穹窿一盆地构造群，因其成因主要有盐丘底辟、岩浆上隆和褶皱叠加，岩层受到强烈褶皱而变形，隆起区表现为横向分块的宏观电性特征，凹陷区电阻率由浅入深多呈渐变分层的特征。2CEMP工作方法技术21工作特点CEMP工作原理与MT的

7、原理相同，仅靠其高密度连续测量的特殊工作方式与之区别。CEMP的主要特点表现在两个方面:第一,CEMP测点距可根据地形情况在50-300m之间选择适当的极距，沿测线方向电偶极子首尾相接进行测量，这种高密度空间采样和电偶极子灵活的布极方式弥补了MT空间采样不足的问题，大大地提高了横向分辨能力;第二，采用高密度连续测量的方法技术，大大扩充了测线方向的信息量，通过空间水平方向波数域低通滤波处理，压制近地表电性不均匀体和起伏地形造成的静态效应，提高了结果的可信度及空间分辨率。因此,CEMP具有压制静态效应强、提取信息丰富、纵横向分辨率高等特点,从而可以获得地下较精细、较其实且连续变化的电性结构图像。C

8、EMP法还具有不受高陡构造、高阻推覆体的屏蔽以及对低阻层反应灵敏等特点，而成为山前复杂区地球物理勘探的有效手段O2.2现场数据采集和数据预处理根据测区地质构造和主要穹窿构造群的分布特征，并结合区内已经或正在开展的MT测深剖面和二维反射地震剖面的布设等情况，在测区布置了EW、SN两组正交的“井”字型测量剖面4条，南北向为CEMP-1线、CEMP-3线，东西向为CEMP-2线、CEMP-4线。同时，还有MT-1剖面1条，二维反射地震剖面QT06-1.QT06-2测线2条，以便于测量结果的相互对比，对CEMP勘查效果进行分析（图1）。野外数据采集中，使用美国EMI公司生产的EH4电磁测量系统及配套高

9、频磁探头，磁探头频带宽度为10Hz100kHz。EH4是天然和人工场源的图1CEMP剖面布置示意双源型大地电磁测量仪,500Hz以下利用天然电磁场,500Hz以上用可控源发射。可控磁偶极子发射天线为*、北方向的垂直线圈，垂直磁偶极子发射的场以TE型波为主，分辨率高，分层定厚能力强，又因可控源加强了高频讯号，从而增加r采集数据的可靠性和提高了浅层纵向分辨率。测量装置采用“十”字形布设，张德观测方式。采取沿测线方向，测点距为200m电偶极子首尾相接，多道高密度连续测量天然电磁场E,、E,、Hx、Hy分量，观测记录频带为10Hz60kHz。对现场采集数据需做初步处理,人工挑选仪器记录的原始时间序列，

10、对其作谱分析,计算出视电阻率、阻抗相位等相关参数，然后选出高相干度的视电阻率、阻抗相位数据进行叠加,编辑成连续完整的曲线,主要为视电阻率曲线、阻抗相位曲线以及频率一视电阻率一阻抗相位数据及观测误差,并据此进行物理点曲线质量的评价认定工作。2.3数据处理与反演进行常规的定性和定最数据处理，包括数据编辑、极化模式判别、数据畸变分析及校正等,编制视电阻率和阻抗相位的拟断面图，进行一维和二维定量反演计算。CEMP数据处理中,对于畸变点或畸变段，需参照相邻频点或相邻测点的观测结果进行平滑处理;对于浅部不均匀体及起伏地形的影响，采用空间滤波方法对实测数据进行处理；结合区域地质资料进行极化模式的判别。数据经

11、过处理后，编制频率一视电阻率（阻抗相位）拟断面图，用于定性分析。在定性分析的基础上，采用二维反演技术对数据进行反演处理。最后.根据二维反演结果，综合地质、物性、其他地球物理等资料进行地质解释，编制地电断而图。2.4二维反演反演中采用Occam一维自动反演方法技术。Occam反演方法在反演过程中，通过引入模型粗糙度来抑制地电结构的不合理性，同时保证模型变化尽可能地灵活，反演所寻求的解尽能地与实际观测数据相吻合，同时又具有最小粗糙度的地电结构。以视电阻率一频率、相位一频率的空间分布数据为基础，进行电阻率二维反演计算，得到电阻率一CEMP-30235211825861113893162pJ(Qm)图

12、2CEMP-1线和CEMP-3线电阻率断面100123456789101112131415CEMP-4qw一一1002468101214161820d/km0235211825861113893162p.Aftm)CEMP-2线和CEMP4线电阻率断面图3深度断面(图2、图3)。3勘查成果解释与分析3.1勘查成果解释图2、图3所示的视电阻率断面图总体上呈现为中高阻层电性特征，地质层位属中侏罗统夏里组构造层。但是,CEMP-1、CEMP-3和CEMP-2剖面呈现多处局部低一中阻(20-200nm)异常,将整个剖面横向上的高阻(3001000Qm)层带切割，使宏观电性表现为高低阻相间出现，反映出褶

13、皱横跨叠加的电性特征。南部测线CEMP1电阻率断面图与此不同，表现为纵向分层的宏观电性特征，由浅入深依次为高一中一高电阻率分布，中阻层电阻率(100-200Qm)横向变化较小，其起伏形态反映出盆地沉积盖层的空间展布形态。CEMP-2和CEMP-4剖面东端二个局部低阻异常带规模较大，近于宜立向下延伸，是典型断裂带的反映。根据电阻率断面图上出现相对隆起的中一低阻异常、等值线陡立高梯度变化带和相同电性层埋深突然变化或消失，以及电性层接触关系变化的部位特征，结合龙尾湖区块1：5万地质调查确定的地层结构和局部褶皱构造、穹隆构造的情况，得到如下的地质构造解释。(1) CEMP-1和CEMP-3线,特别是C

14、EMP-1线电阻率断面图上，电阻率沿横向剧变，高阻层上隆特征清晰，形成明显的局部高阻或低阻异常，变化规律较复杂。这与地层褶皱变形有关。局部低阻异常解释为褶皱或断裂造成地层，特别是以灰岩为主的地层发生强烈的破碎所致。(2) CEMP-2和CEMP-4线.特别是CEMP-4线，电阻率断面内出现垂向分层、横向连续性较好的特点。电阻率断面在垂向上，呈现高一中一高阻异常带，反映为中侏罗统地层之灰岩夹薄层砂页岩。根据异常带在横向上的波状起伏变化形态，反映出测区南部发育有宽缓的褶皱构造。(3) 图2、图3所呈现的局部低阻异常，分别反映了单个穹窿构造或穹窿一盆地构造的位置和形态。卷入地层为中侏罗统夏里组之灰岩

15、夹砂页岩,或由灰岩、砂岩断续延伸显示。单个穹窿构造在CEMP-1和CEMP-3剖面上圈出为DS1、DS2、DS3和DS5、DS6,如图2所示。在CEMP-2剖面上圈出穹窿构造为DS6、DS7、DS8,在CEMP-4剖面上圈出穹窿一盆地构造DS9-BS1、DS1O-BS2,如图3所示。单个穹窿的宽度约为11.5km。局部低阻异常形成的原因是由于受近南北向主压应力场和近东酉向主压应力场的挤压作用，构造核部的岩石严重破碎且充水所致;另一种可能是穹窿构造核部发育有膏盐层,并造成地下水导电离子浓度增大的结果。(4) 在CEMP-1线的4.7-5.2km和CEMP-3线的13.214km处，电阻率出现横向

16、突变,存在断层,根据右侧高阻体推覆于左侧低阻体之上的关系，推断为逆冲断层，编号吗(见图2)o2线的13.514.5km和4线的16.5-17.5km处，都有明显的局部低阻异常存在，二者在空间上相互对应,推断这一高导带为断裂带，编号F?(图3)。3.2方法有效性分析3.2.1与反射地震剖面比照在测区二维反射地震剖面QT06-1线和QT06-2线中，部分测线段分别与CEMP-1线和CEMP4线的位置接近。图4和图5为CEMP电阻率断面与邻近的二维反射地震剖面对比。由图可见，CEMP电阻率断面与地震时间剖面在揭示地层展布、地质结构上具有较好的可比性。CEMP-1线电阻率断面反映的穹窿构造与F,断层，

17、在QT06-1时间剖面上有明显的反射波组隆起、凹陷和错断显示。CEMP4电阻率断面反映的DS10-BS2穹窿一盆地构造与QT06-2地震剖面反映的宽缓反射波组凹陷对应，其形态极为相似，北北东向的隐伏断裂F2也与之吻合;这些都映衬了CEMP能较准确地反映复杂构造区的地质特征。CEMP-1d/km11825861113893162P,/(Qm)QT06-1图4CEMP-1电阻率断面与QT06-1地震剖面对比d/km023S211825861113893162p,/(ftm)图5CEMP4电阻率断面与地震割面对比3.2.2与MT测深剖面比照层在CEMP与MT电阻率断面上，异常特征相符，但图6为CEM

18、P-1线与MT-1剖面电阻率二维反对浅层构造刻画的精细程度上存在差异。这是由于演结果对比，两者在反映大结构上基本一致,蚪断MT测量点距为1000m,横向分辨率低，观测频率)T*i3g012345d/kmCEMP-10.5to012345MT-1CEMP-1与MT-1电阻率断面对比图6上限为320Hz,高频信息少，浅层纵向分辨率低，对小目标地质体难以分辨；而CEMP测牯点距为200m,观测记录频率达60kHz,高频信息丰富，因此,CEMP对勘杳浅层小目标穹隆构造有较高的空间分辨率。3.2.3方法效果的检验CEME-1线在8.2-9km深0.40.7km处的局部低阻异常.推断为DS3穹窿构造该构造

19、上方布置的羌资1井(QZ-1)位置见图6。QZ-1井钻探资料揭示，在井深约400ni以匕见到以灰岩为主局部夹有石膏的地层，岩芯较完整;400m以下，岩石破碎强烈，钻遇强烈放空现象，无法继续施工。这些特征与DS3穹隆构造的低阻电性结构十分吻合。测量结果还反映出DS3低阻异常是局部的，无论在横向上还是纵向上，其延伸规模有限。因此，羌资一井的钻孔资料证实了CEMP方法的有效性。4结语连续电磁剖面测深在测区中东部CEMP-1、3、2线剖面上，电阻率变化规律复杂，呈现明显的局部商阻夹低阻相间的孤立异常，反映了地层褶皱强烈的变形特征。根据局部低阻异常圈出穹窿构造8个。在测区南部的CEMP4剖面上，电阻率断

20、面呈现垂向分层、横向连续性较好的特点。圈出了较宽缓的穹窿一盆地构造2处。它们是测区内中侏罗纪夏里组构造层中发育的有利构造圈闭类型，可列入找油靶区目标。连续电磁剖面测量结果与二维反射地震和MT测深资料的比照表明，其结果具有可对比性,与区内地质调查结果基本相符,DS3局部低阻异常已被钻孔资料证实。显示出CEMP具有拟连续性、可对比性和相对的高分辨率，较通常意义下的MT或AMT等更具优势,在勘查浅部地质构造，尤其是勘查小目标的次窿构造,是行之有效的,可为羌塘盆地勘杳容窿构造这一有利构造圈闭，提供一项有效的方法技术手段。参考文献：1 赵政璋，李水秩，叶和飞，等.育藏高原羌城盆地石油地质M.北京:科学出

21、版社,2001.2 贸保江，刘建清.杨平.北芜城盆地中的一种重要格线样式一方俺构造J.沉积与特提斯地质.2006,(4):10.3 王宜昌.王水涛.羌塘盆地地电性层特征及油气构造单元划分J.新褊石油地质,2000.21(5):384.4 李金铭.罗延仲.电法勘探新进展，M.北京：地质出版社.1995.5 王秀明.应用地球物理方法原理！M.北京:石油工业出版社，2000.6 陈乐寿.王光铮.大地电磁测深法MJ.北京：地质出版社.1990.THEAPPLICATIONOFTHECONTINUOUSELECTROMAGNETICPROFILLINGSOUNDINGMETHODTOTHEEXPLORA

22、TIONOFGEOLOGICALSTRUCTURESINLONGWEILAKEAREAOFNORTHERNQIANGTANGBASIN,QINGHAI-TIBETPLATEAULIXiao-chang(IrutiluleofGeophysicalandGeochemicalExploration,CAGS,Langfang065000,China)产生视削截现象；超层序晚期高位域形成，物源供给充分，在小型断陷湖泊处形成前积式充填扇三角洲前缘沉积体，在大的湖泊区形成发散式充填扇三角洲前缘沉积体，并且湖泊面积收缩05结语(1) 菅城组主要发育扇三角洲相，受F1同沉积断层影响，断层西侧也产生断陷小型

23、湖泊，物源自东北方向。(2) 营城组发育时期，经历了一个完整的超层序发育过程，沉积相带呈近东西向展布，南北相带变化明显的特点。总体上构成一个向上变细再变粗的沉积序列,反映了湖平面从扩张到收缩的沉积特征。参考文献：I邓宏文.高分辨率层序地层学一原理及应用北京:地质出版社,2003.2辛仁臣，蔡希源，王英民.松江坳陷深水湖盆层序界面待征及低位域沉积模式J.沉积学报.2004.22(3):379-392.3刘招君，策清水，王嗣民，等.陆相层序地层M.北京:地质出版社,2002.4解习农，李思III.陆相盆地层序地层研究特点J.地质科技情报,1992,12(1):22-26.(5J赵澄林，朱筱敏.沉积

24、岩石学Ml.北京：石油工业出版社.2(X)1.6冯增昭,王英华,刘焕杰，等.中国沉积学MJ.北京：石油工业出版社,1994：153-166,347-549.7吴磊,徐怀民，季汉成.渤海湾盆地渤中凹陷古近系沉积体系演化及物源分析J.海洋地质与第四纪地质,2006,26(I)：81-88.L8J李慧勇，辛仁臣，李强，等.黄河口凹陷A区古近系沙河街级三段沉积相：J.古地理学报.2007,9(1):25-32.9李延平，陈树民,宋永忠，等.大庆长垣及以东泉三、四段扶物油层浅水湖泊一三角洲体系沉积特征J.大庆石油地质与开发,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