高精度重力測量在云南勐臘地區(qū)某巖鹽礦勘查中的應(yīng)用

宋旭鋒，代達(dá)龍，曹 濤，付彥平，楊照河

（1.云南省地質(zhì)調(diào)查院，昆明 650216；2.云南省怒江傈僳族自治州國土資源局，云南 六庫 673100）

0 引言

云南勐臘地區(qū)自古以來多地產(chǎn)鹽，當(dāng)?shù)氐牡孛纾合鬂L塘、鹽井、磨憨等，都寓意“產(chǎn)鹽之地”。由于巖鹽相對其圍巖密度低，當(dāng)巖鹽體達(dá)一定的規(guī)模時，用重力勘探會有明顯的效果，在剩余重力異常上會表現(xiàn)出明顯的重力低區(qū)域。為了配合云南勐臘地區(qū)的巖鹽地質(zhì)勘查工作，選擇部分區(qū)域進(jìn)行了1∶50 000高精度重力測量，對重力測量資料的分析和計算，推斷出巖鹽體的成因與規(guī)模，取得了很好的找礦效果。

1 區(qū)域地質(zhì)及物性簡況

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

勐臘地區(qū)在大地構(gòu)造位置上屬中生代蘭坪—思茅凹陷的南段，思茅凹陷為滇藏地槽褶皺區(qū)三江褶皺系的印支期褶皺帶，與地質(zhì)力學(xué)體系中的青藏滇緬印尼歹字型構(gòu)造體系中部的思茅帚狀構(gòu)造相吻合，其東西兩側(cè)分別為哀牢山大斷裂和瀾滄江深大斷裂。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以褶皺為主，褶皺軸總體為近SN向，略向NW偏。背斜緊密，向斜寬緩，近于隔擋式褶皺。整個含鹽盆地為SN向的復(fù)式向斜。對稱狀的兩翼分布有勐野井組及其下伏地層，巖層產(chǎn)狀相向，傾角30°～50°；向斜軸部主要為等黑組（圖1）。復(fù)式向斜又由若干次一級的背斜和向斜構(gòu)成。次級背斜為區(qū)內(nèi)已知鹽類礦產(chǎn)的主要分布區(qū)。

圖1 勘查區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖ig.1 Geological structure diagram of the Exploration area

1.2 地層

區(qū)內(nèi)出露地層主要為古近系，由下而上分為勐野井組（E1m）、等黑組（E1d）和大灣塘組（E2－3d），只在個別地段出露有新近系普文組。其中，勐野井組上段為區(qū)內(nèi)巖鹽礦的賦存層位。

（1）勐野井組。該組地層沿盆地的兩側(cè)和中部隆起部分展布，地層分為2段。①下段（E1m1）：下部為暗棕紅色鈣泥質(zhì)粉砂巖及含粉砂泥巖等，上部為深灰－灰綠色薄層鈣質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r與暗棕紅色鈣質(zhì)泥巖、鈣泥質(zhì)粉砂巖互層，水平層理極發(fā)育，與下伏白堊系呈假整合或不整合接觸；②上段（E1m2）：為棕紅－雜色泥礫石巖鹽、青白色石鹽、含鉀石巖鹽，中夾二層“雜色層”，夾棕紅色鈣泥質(zhì)粉砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖及少量細(xì)砂巖薄層，為本區(qū)主要含鹽層位。

（2）等黑組：主要為棕紅－褐紅色長石石英砂巖、石英砂巖、粉砂巖、鈣質(zhì)泥巖互層，沿盆地向斜軸部分布，常成為鹽層的蓋層。

（3）大灣塘組：主要為紫紅色鐵泥質(zhì)礫巖、石英砂巖、粉砂巖等，與下伏地層呈不整合接觸。

1.3 巖鹽礦特征

礦區(qū)含礦層賦存于勐野井組中，處于次級背斜或鼻狀背斜軸部，礦層平均w（NaCl）＝60.9%。鹽層中夾1～4層鉀鹽透鏡體，累計厚度0.29～4.48m，w（KCl）＝3.42%～13.78%。鉀鹽礦石礦物有石鹽、鉀石鹽、硬石膏、菱鎂礦、白云石、黃鐵礦、自生石英；石鹽礦石礦物有石鹽、硬石膏、白云石、方解石、自生石英、黃鐵礦、鏡鐵礦。礦石化學(xué)組分為NaCl（20%～98.13%），KCl（0～30.74%），MgCl2（0～2.11%），CaCl2（0～1.16%），CaSO4（0.1% ～13.79%）。巖鹽礦的成因類型屬于陸源碎屑泥礫－化學(xué)沉積氯化物型。

1.4 物性特征

由于區(qū)內(nèi)地層較簡單，故采集標(biāo)本的范圍向外擴(kuò)大到含鹽層的底板——白堊系及侏羅系中，并在勐野井等已知鉀鹽礦區(qū)采集KCl，NaCl巖鹽標(biāo)本。由物性統(tǒng)計可知（表1），巖鹽的密度很低，為2.10×103kg／m3；含鹽層及其蓋層密度值范圍為2.27×103～2.42×103kg／m3；底板的白堊系密度為2.46×103kg／m3；第四系的密度相對較小，可以形成一定的干擾，但經(jīng)過野外實(shí)地勘查，發(fā)現(xiàn)其主要在一些規(guī)模、厚度較小的壩區(qū)，故在反演時略去。巖鹽在地層中屬低密度體，與其圍巖有明顯的密度差異，因而巖鹽體是引起本區(qū)重力負(fù)異常的主要地質(zhì)原因。

表1 勘查區(qū)地層密度值統(tǒng)計Table 1 Formation density statistics of the Exploration area

2 重力異常分析及剖面反演

2.1 重力異常特征

從布格重力異常圖（圖2）可以看出，重力異常總體趨勢為兩邊高、中間低，異?？傮w走向近SN向。沿重力異常低的兩翼有近SN向的重力梯級帶，是區(qū)內(nèi)斷陷盆地的主要控制斷裂。近SN向重力梯級帶局部多處被近EW向次級小扭曲錯斷，使重力低向東西兩側(cè)有延伸，形成一些局部小異常?？辈閰^(qū)內(nèi)NE向梯級帶有一定趨勢，NE向梯級帶將異常逐級切割，使勘查區(qū)內(nèi)形成階梯狀斷陷盆地。

圖2 布域重力異常圖Fig.3 Bouguer gravity map

圖3 區(qū)域重力異常圖Fig.3 Regional gravity anomaly map

圖4 剩余重力異常圖及地震剖面、重力反演剖面對比圖Fig.4 The comparison diagram of residual gravity anomaly，seismic section and gravity inversion profile

在勘查區(qū)中部形成一個向北未圈閉的重力低異常，重力低內(nèi)又形成2個圈閉的重力低、1個未圈閉的重力低及中間圈閉的重力高，區(qū)內(nèi)重力低異常與出露的勐野井組上段相對應(yīng)；3個重力低異常中間有一隆起圈閉的重力高異常，與出露的勐野井組下段相對應(yīng)，說明此隆起已出露含鹽層底板，下部應(yīng)該沒有含鹽的層位。

對布格重力異常上延1km求取其區(qū)域重力異常（圖3），區(qū)內(nèi)重力場形成中間低周圍高的凹陷盆地，此凹陷盆地中心北端在區(qū)內(nèi)未見封閉，主要為白堊系及以下地層形成的基底凹陷所引起，且疊加了沉積的低密度巖鹽體。

2.2 剩余重力異常及剖面反演

經(jīng)不同窗口平均場法、不同階次的趨勢分析法求取剩余異常試驗(yàn)，最后取一次趨勢面求取的剩余異常來反映巖鹽體的空間展布和異常形態(tài)比較符合實(shí)際。剩余重力異常主要分布在勘查區(qū)的中部，原來布格重力異常上的3個獨(dú)立的重力低相連且異常最低值轉(zhuǎn)移至異常中心一帶，說明經(jīng)過區(qū)域場改正后的剩余異常更好地反映了下部密度體形態(tài)和分布。在剩余重力異常上切取了一條NE向穿過重力低值中心剖面A—A＇，使其與地震剖面一致，并對其進(jìn)行剩余異常擬合反演。剩余重力低異常地區(qū)對應(yīng)地震剖面上的凹陷區(qū)域，重力成果中的剩余重力高在地震剖面上表現(xiàn)為背斜構(gòu)造，說明兩者對應(yīng)關(guān)系較好，具有同源性。

圖5 重力反演鹽盆底界面圖Fig.5 Gravity inversion of bottom interface of the salt basin等深線單位：km

圖6 重力反演鹽盆頂界面圖Fig.6 Gravity inversion of top interface of the salt basin

現(xiàn)主要對其剩余重力異常A—A＇剖面進(jìn)行擬合反演，反演時將分為3個密度地層和1個巖鹽低密度體。第一層為等黑組，密度為2.4×103kg／m3，為含鹽層之蓋層；第二層為勐野井組，密度為2.39×103kg／m3，為含鹽層；第三層為白堊系，密度為2.46×103kg／m3；巖鹽體在勐野井組中，密度為2.10×103kg／m3。經(jīng)反演擬合，巖鹽體形成2個沉積中心，剖面東西兩側(cè)及中部少量出露有古近系等黑組，中部大量出露勐野井組上段，說明含鹽層主要分布于此中間，且埋藏較淺，埋藏形態(tài)呈鹽丘狀（圖4），下部基底處于大的褶皺背斜處，在基底隆起處鹽體也隨之變薄，上部頂界面在構(gòu)造背斜的核部變厚，在向斜（即有等黑組）的部位逐漸變薄，且在巖鹽體的2個埋藏中心與地震剖面上的凹陷處相對應(yīng)。

3 巖鹽體頂?shù)捉缑娣囱?/h2>

為了從整體上反映鹽盆的埋深，更好地研究巖鹽體在測區(qū)內(nèi)的分布，對鹽盆頂?shù)捉缑孢M(jìn)行了探討性反演。

鹽盆底界面用上延1km所得的區(qū)域場反演，剩余密度取0.4×103kg／m3調(diào)整界面的平均深度，反演的界面深度與反演剖面上白堊系頂界面各處的埋深一致。當(dāng)界面平均深度取1.0km，迭代次數(shù)取10次，圓滑因子為10時，反演的界面深度與剖面上對應(yīng)的鹽盆基底埋深基本一致。最終得到鹽盆基底界面（圖5），鹽盆底界面上的凹陷對應(yīng)布格重力異常平面圖上的重力低帶，鹽盆底界面最深處位于異常北端，埋深約1 330m。

用剩余重力異常進(jìn)行3×3平均場法所得的區(qū)域場反演鹽盆頂界面，剩余密度?。?.3×103kg／m3，通過調(diào)整界面的平均深度，使反演的界面深度與反演剖面上勐野井組頂界面各處的埋深一致，從而達(dá)到界面反演的目的。當(dāng)界面平均深度取0.6km，迭代次數(shù)取10次，圓滑因子為10時，反演的界面深度與剖面上對應(yīng)的鹽盆頂界面埋深基本一致，最終得到鹽盆頂界面（圖6）。

鹽盆的頂界面由于處于一個背斜構(gòu)造中，鹽盆整體形態(tài)為近SN向的近似橢圓形，但因測區(qū)的邊界限制，向北沒有完全封閉。在鹽盆基底界面上為凹陷，鹽盆頂界面上由于被褶皺構(gòu)造擠壓形成穹廬狀向上突起。整個鹽盆表現(xiàn)為向下凹陷向上凸起，鹽盆范圍涵蓋了整個工區(qū)的重力低異常帶。該界面在勘查區(qū)連續(xù)分布在東南西三側(cè)，鹽盆基底界面埋深逐漸加大，界面在中間埋深最淺。

據(jù)ZK21，ZK27，ZK29鉆孔顯示，巖鹽體埋深分別為78.2m，117.7m，90m，反演顯示此處埋深在0.1km左右；ZK30鉆探顯示，巖鹽體埋深為474.8 m，反演為埋深在0.4km與0.5km等值線之間；北邊的ZK20顯示，頂板埋深為170.68m，反演埋深在0.2km等值線附近；還有ZK24等都與反演的巖鹽體頂板埋深相一致，由此說明，此次巖鹽體頂界面的反演探討有一定的可靠性。

4 結(jié)論

（1）通過反演擬合及地震資料分析認(rèn)為，在剩余重力異常－2×10－5m／s2圈閉的重力低范圍內(nèi)皆為含鹽盆地，整個含鹽盆地表現(xiàn)為向下凹陷、向上隆起，且在地質(zhì)上表現(xiàn)為背斜構(gòu)造。

（2）通過巖鹽體頂?shù)捉缑娣囱莸弥}盆地頂板最薄處在剩余異常低值中心處，最多0.1km可打穿其頂板，含鹽盆地底板最深處位于布格異常中心處，埋深約1.3km。

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