非震综合物探方法在辽西牛营子地区油气地质调查中的应用_郇恒飞.pdf

第 卷 第 期 年 月地 质 通 报 .,.,收稿日期：；修订日期：资助项目：中国地质调查局项目辽西中小盆地群新区新层系油气调查评价（编号：）、辽东吉南成矿带宽甸磐石地区铜金镍矿产地质调查（编号：）和东北地区大地电磁基础调查（编号：）作者简介：郇恒飞（），男，硕士，高级工程师，从事地球物理资料处理与解释综合研究工作。：.通信作者：孙守亮（），男，硕士，高级工程师，从事沉积学与石油地质研究工作。：.：.非震综合物探方法在辽西牛营子地区油气地质调查中的应用郇恒飞，孙守亮，李永飞，郜晓勇，王导丽，张静,.中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁 沈阳；.江苏华东八一四地球物理勘查有限公司，江苏 南京.,;.,摘要：为系统研究辽西牛营子地区的地层及断裂展布、深部构造特征等关键基础地质问题，开展油气远景区评价，在建立该区物性结构模型的基础上，综合处理解译重磁电等地球物理资料，确定了本区断裂特征、构造格架、中生代地层展布及有利生储盖组合的综合物探异常特征。结果显示：研究区内共有断裂 条，走向主要有 向、向，前者以逆冲为主，后者以平移为主，兼具逆冲，向断裂控制了本区的构造格架；区内划分出 个二级构造单元，呈“三凹二凸、凹凸相间”的格局，其中，牛营子凹陷夹持于逆冲断裂间，中生界底面最大深度达 ，侏罗系发育全，厚度大；宋杖子凹陷呈断坡，中生界底面最大深度达 ；三家子凹陷为东倾单斜，中生界底面最大深度达 。依据石油地质条件及解释成果，牛营子凹陷北票组海房沟组烃源岩发育，确定为油气勘探有利区。研究成果为辽西牛营子地区油气勘探及工作部署提供了重要的地球物理学依据。关键词：辽西；牛营子；重磁电；断裂特征；构造格局；中生代地层；油气勘查工程中图分类号：.；文献标志码：文章编号：（）,():,.:,.,.;,.,;,.,.,.:;随着中国老油田进入开发中后期，新油气区的勘探工作至关重要（张文浩等，）。中国地质调查局针对新油气区的勘探问题在松辽盆地外围部署了一系列油气地质调查工作，松辽外围南部盆地群的油气基础地质调查工作是其中之一。辽西地区是松辽盆地外围的南部油气调查新区，油气勘探程度低，以往只开展过煤田普查工作，大部分地区缺少系统性物探基础资料，影响了对沉积地层展布形态、构造格架、盆地深部结构等关键基础地质问题的研究，制约着进一步的油气地质调查工作部署和油气资源前景评价。国内研究表明，非震综合物探方法在油气勘探前期评价方面具有独特的优势（张春贺等，；蒲丹等，；高飞等，；高树静等，；詹少全等，；王丹丹等，）。牛营子凹陷作为凌源宁城盆地东南部的次级凹陷，年在该凹陷钻遇富含油地层，证实该凹陷为含油气凹陷（宗文明等，）。为揭示牛营子地区断裂展布、构造格局、中生界地层空间展布特征，进行油气远景区评价，在该区实施了 重磁面积性测量和 条电磁法剖面测量的综合物探工作。本文在系统研究区内地层、岩性、物性特征的基础上，通过重磁二维、三维数据综合处理和重磁电剖面反演，建立地质地球物理模型，完成综合地质解释，确定了研究区断裂展布形态、构造样式、中生界地层展布与埋深特征等基础问题，对牛营子地区的油气资源潜力评价具有重要作用，同时对类似盆地的油气评价工作具有重要的借鉴意义。地质概况牛营子凹陷为辽西凌源宁城盆地东南部的次级凹陷，是该盆地 个构造单元之一，位于河北、内蒙古、辽宁三省交汇地带，大地构造位置处于华北地台北部，燕山陆内造山带的东段。研究区地层发育较全，主要发育有中元古界长城系和蓟县系、新元古界青白口系、古生界寒武系和奥陶系、中生界侏罗系和白垩系、第四系，以及不同年代的侵入岩（马文坡等，；郑磊等，；肖飞等，）（图）。中生界在研究区广泛发育，主要分布有侏罗系北票组、海房沟组、髫髻山组、土城子组和白垩系义县组、九佛堂组，其中，下侏罗统北票组和中侏罗统海房沟组为一套煤系地层，具一定的生烃潜力，为本区重要的烃源岩层系（肖飞等，；孙求实等，）。辽凌地 井钻探结果（图）首次揭示了牛营子凹陷中元古界蓟县系高于庄组之下隐伏着一套北票组暗色厚层泥岩，该套地层厚度超过 ，其中 泥 岩 累 计 总 厚 度 为.，泥 地 比 为.，并见多层气测异常（孙求实等，）。该钻井处海房沟组表现为砂砾岩，但研究区总体以暗色泥岩为主，有机质较富集（肖飞等，）。印支期和燕山期多次构造事件造成该区构造复杂，但 向构造为研究区的主体构造，主要构造形迹为区域性的褶皱和逆冲推覆构造，控制着研究区内各地层的空间展布形态。地层物性特征地层岩石的物性差异是开展地球物理勘探与综合地质解释的前提，是减少地球物理多解性的重要约束条件。笔者通过对研究区及周边出露的岩石进行物性测量（表），获取不同地层及侵入岩的磁化率、密度、电阻率特征，并在此基础上，完成了研究区的物性分层（图）。研究区综合物性柱状图直观地反映了地层自上而下的密度、磁化率、电阻率在垂向上的高低变化特征，呈现高、低相间的变化规律。具体分层及特征如下：中生界白垩系九佛堂组（），以粉砂质泥岩为主，属低密度、弱磁性、低阻层；中生界侏罗系髫髻山组（）、土城子组（）、白垩系义县组（），以火山岩为主，夹碎屑岩，整体呈中低密度、中强磁、高阻层；中生界侏罗系北票组（）、地 质 通 报 年图 凌源宁城盆地地理位置及牛营子地区地质简图（据董万德等，；宋鸿林等，；肖飞等，修改）.图 辽凌地 井地层剖面图（据孙求实等，修改）.海房沟组（），以粉砂质泥岩为主，属中低密度、弱磁、低 阻 层；下 古 生 界 寒 武 系奥 陶 系（），以灰岩、白云岩为主，夹碎屑岩，属中高密度、无磁、高阻层；中新元古界蓟县系洪水庄组（）青白口系景儿峪组（），以砂岩、页岩为主，夹灰岩、白云岩等，整体属中等密度、弱磁、低阻层；中新元古界高于庄组（）蓟县系雾迷山组（），以白云岩、灰岩为主，属高密度、无磁、高阻层；中元古界长城系常州沟组（）大红峪组（），以砂岩、页岩、白云岩为主，整体属中高密度、弱磁、低阻层；太古宇为一套由各种变质岩组成的深变质岩系，属高密度、中磁、高阻层；花岗岩属中低密度、中磁、高阻体。综上分析，中生界与下伏下古生界、中新元古界的物性差异明显，中生界整体表现出低密度、中强磁性、低电阻特征，下古生界、中新元古界整体为高密度、弱磁性、高电阻特征。数据采集和处理方法.数据采集图 中重磁工作区，采用 测网布设:万高精度重磁测量工作，测线方位角，第 卷 第 期郇恒飞等：非震综合物探方法在辽西牛营子地区油气地质调查中的应用表 牛营子地区地层物性综合统计结果 界系组代号主要岩性物性标本数 块密度（）磁化率 电阻率（）中生界白垩系侏罗系九佛堂组粉砂岩、泥岩.义县组凝灰岩、安山岩、玄武岩、砂岩.土城子组砂砾岩、凝灰质砂岩.髫髻山组玄武安山岩、英安岩、火山岩角砾岩.海房沟组砂岩、粉砂质泥岩夹煤层.北票组砾岩、砂岩、夹页岩煤层.古生界寒武系奥陶系以灰岩为主，夹少量粉砂岩.元古宇青白口系蓟县系长城系景儿峪组灰岩长龙山组长石石英砂岩下马岭组砂岩、泥页岩互层铁岭组灰岩夹页岩洪水庄组泥页岩、粉砂岩雾迷山组白云岩杨庄组白云质灰岩高于庄组白云岩、灰质白云岩大红峪组石英砂岩夹白云岩团山子组上段白云岩、下段砂岩、页岩串岭沟组长石石英砂岩夹页岩常州沟组上下段砾岩夹中部砂泥岩.太古宇斜长角闪岩、片麻岩.侵入体钾长花岗岩.重磁分别采用 型高精度重力仪和 型高精度磁力仪进行测量。测区内地形非常复杂，重磁同点位各完成测量面积 ，布格重力异常总精度达.，磁力异常总精度达.，精度远高于规范要求，说明本次重磁测量结果可靠性较高。野外电磁法（）数据采集使用加拿大凤凰公司研制的 型多功能电法仪，通过不极化电极测量、两道正交的电场水平分量数据，磁传感器测量、三道正交的磁场分量数据，实现 个电磁场分量的大地电磁测深数据采集，点距为。电极和磁棒均采用标准“十”字形布设，分量 和 方向平行测线方向，分量 和 方向垂直测线方向。采集数据级品率达.，检查点均方相对误差均小于，符合规范质量要求。.数据处理重磁电资料解决地质问题的效果各不相同，重力异常优势在于横向分辨率高，可确定断裂展布、构造格局与起伏特征；磁力异常是研究磁性体分布的重要依据；电法优势在于纵向分辨率高，可确定断裂性质、地层起伏形态与埋深。本文综合各种方法以减少多解性，提高地质解释的准确性和可靠性。数据采用参考道、相位校正、人为剔除、阻抗张量元素估计等方法来消除干扰噪声，采用阻抗相位、空间滤波等多方法消除静态干扰，最后采用二维非线性共轭梯度反演方法，尝试选取不同的视地 质 通 报 年图 牛营子地区地层与岩体综合物性柱状图.电阻率和相位误差级数、平滑因子、反演模式等反演参数，以获取接近地下介质真实情况的电性结构模型。重磁数据通过位场分离、导数计算、水平总梯度、三维物性反演、密度界面反演等方法，研究构造格局、中新生界盆地的分布范围和展布特征、密度体和磁性体的空间展布特征，以及断裂位置与展布。以地质、物性、钻井资料作约束，对重磁电典型剖面建立地质地球物理模型，进行精细的地质推断解释，综合重磁二维和三维处理结果，最终确定研究区的断裂空间展布、中生界地层展布与埋深、构造格架。重磁电综合研究.重磁异常特征及地质意义从布格重力异常图（图）可以看出，重力异常总体具有西低东高的特征，整体形态为 走向，反映了本区的构造格架，重力高与重力低之间存在一条明显的梯级带。研究区异常极大值为.，位于高杖子东北局部重力高异常中；异常极小值为.，位于研究区西缘，三盛永东北局部重力低异常中。根据重力异常形态、等值第 卷 第 期郇恒飞等：非震综合物探方法在辽西牛营子地区油气地质调查中的应用线梯度变化、异常规模等特征进行分析，以沈家屯牛营子乡郭家店胡仗子为界，可将研究区布格重力异常分为西部重力中低值异常区和东部重力高值异常区。西部重力中低值异常区西北缘分布一处规模较大的局部重力低异常，异常区地表为大面积白垩系覆盖，且该处对应高磁异常，结合地质与物性资料，推测为中生代坳陷和隐伏低密度体岩体共同引起。而西部其余重力中低异常区，地表大部分被侏罗系覆盖，少部分为白垩系，推测主要为中生代坳陷引起，中生代盖层厚度较大。同时，在重力低异常背景上还分布多个局部重力高异常，地表有大面积古生界、元古宇出露，推测主要为基底隆起引起。东部重力高值异常区，异常整体呈不规则条带状，异常走向近，多个局部重力高异常自北东向南西串连分布，其中沟门子以西局部重力高异常幅值最大，该重力高值异常区地表有大面积古生界和元古宇出露，推测该处主要为基底隆起引起。同时，在重力高异常背景上叠加分布多个局部重力低异常，这几处地表均为大面积白垩系覆盖，推测主要为中生代坳陷引起，中生代盖层厚度较大。图 牛营子地区布格重力异常图.从磁力化极异常图（图）可见，磁力化极异常总体特征为：较平静的负值异常背景上分布多个正值磁异常带，化极磁异常极大值为.，位于沈家屯以西研究区西北缘正值异常圈闭内，极小值为.，位于梁西以西负值磁异常圈闭内。研究区西北缘分布一处规模较大、幅值较高的正值异常带，高磁异常背景上叠加高频磁异常，该处地表为大面积白垩系义县组覆盖，根据物性资料，白垩系义县组中性火山岩为中强磁性，能引起一定的磁异常，由此推测，该高磁异常带上的高频磁异常主要为白垩系义县组的中性火山岩引起；此外，该高磁异常带对应图 中的重力低异常，而此处电阻率异常为高阻异常，根据物性资料，花岗岩具有一定的磁性，且密度较低，电阻率较高，推测该磁力高值带上较宽缓的高值背景异常为规模较大的隐伏花岗岩体引起，异常中心变化梯度非常陡的更高值磁力异常为花岗岩磁力背景下叠加中性火山岩所引起。研究区还存在 处主要高磁异常带，分别是沈家屯高磁异常带、松岭子镇东道佟杖子高磁异常带、牛营子乡邓杖子东台子烧锅地高磁异常带、从杖子胡杖子高磁异常带，处异常带整体呈图 牛营子地区磁力化极异常图.地 质 通 报 年 走向，多个局部磁力高自北东向南西串连分布。沈家屯高磁异常带，地表有流纹斑岩出露，且形态与磁异常形态相似，均呈带状分布，整体呈 走向，且与重力低异常相对应，流纹斑岩具有一定磁性，且密度较低，推测主要为流纹斑岩或其他隐伏中酸性侵入岩引起。另 处高磁异常带，地