云南楚雄盆地西部高精度重磁電特征及基底特征

張 聰，石砥石，張子亞，陳 科，苑 坤，喬計(jì)花，彭芳蘋

1.中國地質(zhì)調(diào)查局非常規(guī)油氣地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029 2.中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京 100083 3.中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100037 4.北京勘察技術(shù)工程有限公司，北京 100192

0 引言

楚雄盆地是滇黔桂地區(qū)沉積蓋層連片面積最大的盆地。其油氣勘探工作始于1957年，圍繞北部的烏龍口、大姚、帽角山等構(gòu)造實(shí)施了不同精度的地震、大地電磁和少量鉆井勘探，雖然已進(jìn)行了多年的油氣勘查工作，但依舊處于勘探初期階段[1-2]。楚雄盆地目前有5口探井，僅20世紀(jì)90年代末期針對烏龍口、發(fā)窩構(gòu)造實(shí)施的烏龍1井和云參1井鉆遇了目的層，其余3口探井均未鉆達(dá)目的層。70年代針對會基關(guān)、烏浪岔河構(gòu)造的會1井、烏1井均因事故完鉆；90年代針對會基關(guān)構(gòu)造的楚參1井鉆深至5 286.8 m，因?qū)嶋H鉆遇與地質(zhì)設(shè)計(jì)相差甚遠(yuǎn)，未達(dá)目的層完鉆[3]。造成這種現(xiàn)象的原因主要是楚雄盆地上三疊統(tǒng)、下寒武統(tǒng)等目的層的空間展布和分布規(guī)律不清。依據(jù)基底形態(tài)控制巖相古地理展布，巖相古地理直接控制地層的分布規(guī)律，因此加強(qiáng)楚雄盆地基底特征的研究，有助于研究楚雄盆地目的層的展布規(guī)律，為下一步的油氣勘探提供基礎(chǔ)依據(jù)。本文以楚雄盆地綠汁江斷裂以西為研究區(qū)，對高精度重力、磁力、大地電磁等地球物理數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合解譯[4-6]，并結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)資料[7-8]和最新的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果，探索研究區(qū)的基底結(jié)構(gòu)特征，為后續(xù)楚雄盆地的油氣地質(zhì)調(diào)查工作部署提供盆地深部結(jié)構(gòu)方面的理論依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

楚雄盆地地處揚(yáng)子板塊西南緣、印度板塊和歐亞板塊碰撞-拼接帶的東南部，屬于東部太平洋構(gòu)造域和西部特提斯構(gòu)造域接壤地帶，是在古元古界深變質(zhì)巖系組成的剛性結(jié)晶基底和中元古界淺變質(zhì)巖系組成的柔性褶皺基底之上發(fā)育起來的以中生界沉積為主的一個(gè)構(gòu)造殘留盆地[9-12]。盆地南北向和北西向斷裂發(fā)育，西部邊界斷裂為程海斷裂、紅河斷裂，東部邊界斷裂為普渡河斷裂；構(gòu)造格局明顯受斷裂控制，平面上呈現(xiàn)“兩坳夾一隆”構(gòu)造特征，“兩坳”是西部深坳陷和東部淺坳陷，“一隆”是分布在大姚—元謀一帶的元謀隆起(圖1)[13]。

楚雄盆地發(fā)育下寒武統(tǒng)、中—下泥盆統(tǒng)、上三疊統(tǒng)3套泥質(zhì)烴源巖[14]：其中下寒武統(tǒng)、中—下泥盆統(tǒng)泥質(zhì)烴源巖僅分布在東部淺坳陷區(qū)；上三疊統(tǒng)泥質(zhì)烴源巖在全盆地廣泛分布，由老至新依次發(fā)育云南驛組、羅家大山組、干海資-舍資組。上三疊統(tǒng)云南驛組分布在楚雄盆地西南部，為一套淺海相沉積。前人研究[15-16]表明，云南驛組沉積中心位于祥云一帶，整體表現(xiàn)為西厚東薄，厚度為200～2 000 m；羅家大山組沉積范圍比云南驛組大，元謀隆起以西均有分布，為一套淺海-濱海沼澤-三角洲相沉積，其中泥質(zhì)巖類烴源巖厚50～1 000 m；干海資-舍資組為三角州、湖泊沼澤相沉積，為含煤碎屑巖沉積，全盆地均有分布，厚度50～900 m，推測其沉積中心在大姚—南華—楚雄—雙柏一線。

2 重、磁、電測線部署及地球物理特征

2.1 測線部署與采集

為了揭示楚雄盆地內(nèi)部的地球物理場分布規(guī)律和基底特征，基于原有重磁電、二維地震測網(wǎng)的基礎(chǔ)，在楚雄盆地部署2條東西向重磁電測線(圖1)：測線AB穿過漁泡江斷裂和元謀隆起，加密了原有測網(wǎng)，有利于資料解釋；測線CD穿越哀牢山斷裂和渡口—猛虎斷裂，彌補(bǔ)南部測線稀少的不足，有利于進(jìn)一步摸清南部基底構(gòu)造。重磁測線總長232.74 km，點(diǎn)距500 m，AB測線長127.02 km，CD測線長105.72 km；大地電磁測線長231.6 km，測量點(diǎn)距500 m，AB測線長125 km，CD測線長105.6 km。

F1.程海斷裂；F2.哀牢山斷裂；F3.紅河斷裂；F4.漁泡江斷裂；F5.三街?jǐn)嗔眩籉6.拉姑姚安斷裂；F7.邑舍河斷裂；F8.楚雄—蒙自斷裂；F9.火燒屯斷裂；F10.渡口—猛虎斷裂；F11.拉姑—苴苴斷裂；F12.綠汁江斷裂；F13.易門斷裂；F14.普渡河斷裂。圖1 楚雄盆地構(gòu)造簡圖與高精度重磁電測線部署Fig.1 Deployment diagram of high-precision gravity-magnetic-electrical survey and structural schematic of the western Chuxiong basin

2.2 重磁剖面特征及反演

基于以往的物性資料和本次采集的不同層位的巖石和土壤樣品實(shí)測物性資料(表1)，確定了反演密度和磁化率。其中：沉積巖磁化率最大值為292.38×10-5SI，最小值為4.00×10-5SI，平均值為144.30×10-5SI；第三系密度為2.12×103kg/m3，下第三系+白堊系密度平均為2.58×103kg/m3，侏羅系密度平均為2.57×103kg/m3，三疊系密度平均為2.65×103kg/m3，古生界密度為2.74×103kg/m3，中元古界密度為2.72×103kg/m3，花崗巖密度為2.65×103kg/m3?；◢弾r密度與三疊系密度相同，但是二者的電性參數(shù)不同，主要通過電法反演區(qū)分。由于楚雄盆地構(gòu)造復(fù)雜，部分位置異常無法完全擬合。

2條重磁測線綜合剖面均揭示(圖2)，重力異常為東高西低，CD測線整體異常強(qiáng)度明顯小于AB測線；磁力除在盆地東西部邊緣有異常外，剖面其他位置基本無異常。其中，AB測線重力剖面異常變化范圍為(-16.47～16.79)×10-5m/s2，西部局部重力值高，且磁異常為高頻跳動。筆者認(rèn)為，這種現(xiàn)象是逆沖推覆運(yùn)動造成古生界與地表出露的第四系不整合接觸所致。CD測線重力剖面異常范圍為(-6.60～21.04)×10-5m/s2，西部的局部重力高，考慮電性為低阻層，筆者認(rèn)為是高密度的海相三疊系引起，密度為2.74×103kg/m3；剖面磁異常跳動較大，尤其在西部邊部出現(xiàn)高磁異常，可能與大規(guī)模的花崗巖侵入有關(guān)。

2.3 電性剖面及反演特征

視電阻率曲線極小值點(diǎn)對應(yīng)頻率的高低，定性地反映了低阻層埋藏的淺深。換言之，頻率越高反映低阻層埋藏越淺，頻率越低反映低阻層埋藏越深[17-18]。同一電性層對應(yīng)的頻率變化反映埋深的變化，也揭示構(gòu)造較為發(fā)育。

表1 楚雄盆地不同層位巖石和土壤樣品實(shí)測物性統(tǒng)計(jì)

結(jié)合前人研究成果[19]以及本次采集獲取的巖石電性特征，將研究區(qū)劃分為5個(gè)主要電性層：上白堊統(tǒng)砂巖、粉砂巖為主的中低阻層，視電阻率187～328 Ω·m；下白堊統(tǒng)泥巖、砂巖、含礫砂巖為主的低阻層，視電阻率67～757 Ω·m；以侏羅系砂巖、砂質(zhì)板巖、石英砂巖為主的中高阻層，視電阻率60～909 Ω·m；以三疊系砂巖、礫巖、灰?guī)r及二疊系灰?guī)r為主的高阻層，視電阻率81～972 Ω·m；以元古宇的混合花崗巖為主的高阻層，視電阻率為1 329 Ω·m。

而從圖3中2條MT測線視電阻率剖面可以看出，其電性特征呈現(xiàn)出顯著的橫向分塊、縱向分層特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)上具有相似性。AB測線的反演剖面電阻率較高，并且由淺至深總體呈現(xiàn)遞增趨勢，僅在500—550點(diǎn)、700—750點(diǎn)和1050點(diǎn)附近夾有少量低阻部分；CD測線的反演電阻率總體上是由淺至深呈現(xiàn)高阻-低阻-高阻-低阻的變化特征。這與盆地各地層巖石的電阻率變化特征基本一致。目的層三疊系在橫向剖面(AB之150—1250號點(diǎn)，CD之95—620點(diǎn)、820—1130點(diǎn))表現(xiàn)為低阻特征，局部存在高阻，AB測線視電阻率較大部分近100 Ω·m，CD測線視電阻率變化范圍從幾歐姆米至上百歐姆米。

3 基底結(jié)構(gòu)探討

3.1 基底深度剖面變化特征

依據(jù)2條剖面的磁電定量反演結(jié)果，結(jié)合區(qū)內(nèi)地層分布和電磁特征變化規(guī)律[5]能夠得出，盆地西部的基底形態(tài)是一個(gè)向西突出的弧形坳陷區(qū)(圖3),盆地基底深度和凸凹格局控制了蓋層的厚度和空間形態(tài)。AB測線主體位于盆地西部深坳區(qū)，東部穿過元謀隆起，剖面西部三疊系直接覆蓋在元古宇之上，厚約5 km，埋深約3 km；由西向東元古宇逐漸抬升，由埋深約7 km抬升至東部的出露地表；三疊系厚度逐漸變薄，三疊系底界面最深處位于剖面中部的重力異常低洼處，埋深約為5.3 km，這也是引起區(qū)域重力特征的主要原因。CD測線地表以侏羅系和白堊系為主，三疊系僅分布于剖面的東西兩側(cè)，整體來看在一街—前進(jìn)一線中生代沉積厚度較大，約6 km；三疊系底界面最深處位于剖面的最東部，底界面埋深最大約為7 km。

3.2 西部基底結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)航磁化磁極異常計(jì)算全梯度并進(jìn)行深度標(biāo)定[20]，獲得了楚雄盆地磁性基底深度變化圖(圖4)。

F1.程海斷裂；F2.哀牢山斷裂；F3.紅河斷裂；F4.漁泡江斷裂；F5.三街?jǐn)嗔?；F6.拉姑姚安斷裂；F7.邑舍河斷裂；F8.楚雄—蒙自斷裂；F9.火燒屯斷裂；F10.渡口—猛虎斷裂；F11.拉姑—苴苴斷裂；F12.綠汁江斷裂。圖4 楚雄盆地西部磁性基底深度圖Fig.4 Magnetic basement depth map of the western Chuxiong basin

結(jié)果表明，楚雄盆地西部磁基底深度以AB測線和CD測線之間區(qū)域的磁場梯度變化最小，AB測線以北，平山與猛虎之間形成一系列高低相間的磁基底變化，分別在三岔河、烏龍口形成基底隆起帶，并勾勒出AB線自東向西磁基底逐漸變深的大格局。經(jīng)磁異常全梯度深度標(biāo)定計(jì)算，求得楚雄盆地的磁性基底深度變化，結(jié)果表明楚雄盆地總體走向北西，在平川、云南驛、紅河斷裂以東，猛虎、舍資一線以西，結(jié)晶基底深度最大為9 km；在AB線與CD線之間形成全區(qū)最大的磁基底凹陷區(qū)，結(jié)晶基底深度普遍大于7 km，面積達(dá)到1 200 km2。其中在姚安縣西南，由于侵入體的后期侵入，形成基底凹陷內(nèi)的孤島，自姚安向楚雄、雙柏方向有3個(gè)斷續(xù)相接的基底孤島，這3個(gè)孤島外圍具有深凹陷達(dá)8 km的巨厚沉積區(qū)存在，顯示了楚雄盆地巨大的找油潛力。

4 結(jié)論

1)綜合研究區(qū)的地質(zhì)、地球物理資料以及獲取的高精度重磁電數(shù)據(jù)，獲取了楚雄盆地南北2條磁基底深度變化特征，從基底特征上推測了上三疊統(tǒng)底界的最大埋藏深度，南部的CD測線揭示上三疊統(tǒng)底界的最大埋深為7 km。

2)結(jié)合以往的重磁電資料，重新分析獲得了楚雄盆地西部的基底變化特征，揭示楚雄盆地總體走向北西，在平川、云南驛、紅河斷裂以東，猛虎、舍資一線以西，結(jié)晶基底深度最大為9 km；在AB線與CD線之間形成全區(qū)最大的磁基底凹陷區(qū)，面積達(dá)到1 200 km2，結(jié)晶基底深度普遍大于7 km。

這些認(rèn)識和成果為下一步楚雄盆地的工作部署提供了盆地深部結(jié)構(gòu)方面的重要證據(jù)，也對該區(qū)乃至滇黔桂地區(qū)進(jìn)行中生界油氣資源潛力評價(jià)具有重要理論和現(xiàn)實(shí)意義。

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[1] 滇黔桂石油地質(zhì)志組.中國石油地質(zhì)志之卷11：滇黔桂石油地質(zhì)志[M].北京：石油工業(yè)出版社，1992: 240-241.

Group of DianQianGui Petroleum Geology. Petroleum Geology of China: Vol 11: Petroleum Geology of the DianQianGui Area[M]. Beijing：Petroleum Industry Press, 1992: 240-241.

[2] 周明輝,梁秋原. 楚雄盆地油氣保存單元劃分與評價(jià)[J]. 云南地質(zhì)，2005,24(3): 303-308.

Zhou Minghui, Liang Qiuyuan. The Division and Evaluation of Oil-Gas Preservation Unit in Chuxiong Basin[J]. Yunnan Geology, 2005, 24(3): 303-308.

[3] 中國石油天然氣總公司滇黔桂石油勘探局. 楚參1井完井地質(zhì)總結(jié)報(bào)告[R]. 成都：中國石油化工股份有限公司勘探分公司, 1993.

DianQianGui Petroleum Exploration Bureau,China Petroleum and Natural Gas Corporation. Summary Geology Report of Well Completion of Chucan NO.1 Well[R]. Chengdu: China Petroleum & Chemical Corporation Exploration Company, 1993.

[4] 劉光鼎,郝天珧,劉伊克. 重磁研究對認(rèn)識盆地的意義[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,1996, 11(2):1-15.

Liu Guangding, Hao Tianyao, Liu Yike. The Significance of Gravity and Magnetic Research for Knowing Sedimentary Basins[J]. Progress in Geophysics，1996,11(2):1-15.

[5] 馬宗晉,高祥林,宋正范.中國布格重力異常水平梯度圖判讀和構(gòu)造解釋[J].地球物理學(xué)報(bào),2006,49(1)：106-114.

Ma Zongjin, Gao Xianglin, Song Zhengfan. Analysis and Tectonic Interpretation to the Horizontal Gradient Map Calculated from Bouguer Gravity Data in the China Mainland[J]. Chinese Journal of Geophysics，2006, 49(1):106-114.

[6] 翁愛華,李斯睿,楊悅,等.磁電法基本原理、發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版),2017,47(6): 1838-1854.

Weng Aihua, Li Sirui, Yang Yue, et al.Basic Principle, Current Advance and Prospect of Magnetometric Resistivity[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition) ,2017,47(6): 1838-1854.

[7] 王朝棟.用重力成果探討云南楚雄盆地基底構(gòu)造[J].石油與天然氣地質(zhì),1986,7(4):419-426.

Wang Chaodong. Application of Gravity Exploration Results to Disscuss the Basal Structure of the Chuxiong Basin, Yunnan Province[J]. Oil and Gas Geology,1986,7(4):419-426.

[8] 汪士昭.從遙感圖象看楚雄盆地的斷裂構(gòu)造格局及油氣勘探遠(yuǎn)景[J]. 石油勘探與開發(fā),1991(3):25-33.

Wang Shizhao. A Study of the Faulted Structure Framework and Prospect of Oil and Gas in Chuxiong basin by Remote Sensing Technique[J]. Petroleum Exploration and Development, 1991(3): 25-33.

[9] 云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局.云南省區(qū)域地質(zhì)志[M]. 北京：地質(zhì)出版社,1990:611-634.

Bureau of Geology and Mineral Resources of Yunnan Province. Regional Geology of Yunnan Province[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1990:611-634.

[10] 楊慶道,王偉鋒,吳思衛(wèi),等. 楚雄盆地構(gòu)造演化及其對油氣聚集的控制[J].中國石油勘探,2011,16(4):29-36

Yang Qingdao, Wang Weifeng, Wu Siwei, et al. Tectonic Evaluation of Chuxiong Basin and Its Control on Hydrocarbon Accumulation[J]. China Petroleum Exploration,2011,16(4):29-36.

[11] 彭金寧,劉光祥,方成名,等. 楚雄盆地與四川盆地中西部地質(zhì)條件對比分析[J].地質(zhì)學(xué)刊,2009, 33( 3), 235-238.

Peng Jinning, Liu Guangxiang, Fang Chengming, et al. Contrast Analysis of Geological Conditions Between Central and West Chuxiong Basin and Sichuan Basin[J]. Journal of Geology, 2009, 33(3), 235-238.

[12] 劉俊來,唐淵,宋志杰, 等. 滇西哀牢山構(gòu)造帶:結(jié)構(gòu)與演化[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版),2011,41(5): 1285-1303.

Liu Junlai, Tang Yuan, Song Zhijie, et al. The Ailaoshan Belt in Western Yunnan: Tectonic Framework and Tectonic Evolution[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2011, 41(5): 1285-1303.

[13] 梁興. 楚雄盆地含油氣系統(tǒng)分析及勘探目標(biāo)選擇[J]. 海相油氣地質(zhì),1998,3(2):35-48.

Liang Xing. Petroleum System and Exploration Targets in Chuxiong Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 1998, 3(2): 35-48.

[14] 張福東, 戚厚發(fā). 從新的勘探理念尋求楚雄盆地油氣勘探的突破：試論楚雄盆地的深盆氣勘探前景[J]. 天然氣地球科學(xué),2004,15(1):28-32.

Zhang Fudong, Qi Houfa. Looking for the Breakthrough of the Exploration for Oil and Gas in Chuxiong Basin in Term of the New Exploration Concept: On the Exploration Prospects of Deep Basin Gas in Chuxiong Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2004, 15(1): 28-32.

[15] 繆衛(wèi)東,史曉穎,張志琳,等. 楚雄盆地?zé)N源巖特征及資源潛力分析[J]. 石油天然氣學(xué)報(bào)，2010, 32(1):6-12.

Miao Weidong, Shi Xiaoying, Zhang Zhilin, et al. Characteristcs of Source Rock and Analysis on Resource Potentialities of Chuxiong Basin[J]. Journal of Oil and Gas Technology, 2010, 32(1): 6-12.

[16] 李秀梅.楚雄盆地?zé)N源巖有機(jī)地化特征及綜合評價(jià)[J].云南地質(zhì),2000,19(4):416-422.

Li Xiumei. Geochemistry and Assessment of Hydrocarbon Source Rock in Chuxiong Basin[J]. Yunnan Geology, 2000, 19(4): 416-422.

[17] 萬漢平.大地電磁測深的TE和TM極化模式對比研究[D]. 成都：成都理工大學(xué),2010: 5-9.

Wan Hanping. Comparison of Magnetotelluric TE and TM Polarizationmodes[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2010: 5-9.

[18] 蔡軍濤,陳小斌,趙國澤.大地電磁資料精細(xì)處理和二維反演解釋技術(shù)研究：阻抗張量分解與構(gòu)造維性分析[J].地球物理學(xué)報(bào),2010,53(10): 2516-2526.

Cai Juntao, Chen Xiaobin, Zhao Guoze. Refined Techniques for Data Processing and Two-Dimensional Inversion in Magnetotelluric: Ⅰ: Tensor Decomposition and Dimensionality Analysis[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2010, 53(10): 2516-2526.

[19] 許德樹,曾華霖,萬天豐.中國視密度圖與大地構(gòu)造單元[J].地學(xué)前緣,2001,8(2):407-414.

Xu Deshu, Zeng Hualin, Wan Tianfeng. Apparent Density Mapping and Tectonic of China[J]. Earth Science Frontiers, 2001, 8(2): 407-414.

[20] 曾輝,王朝林.利用航磁資料研究楚雄盆地地溫并預(yù)測油氣遠(yuǎn)景區(qū)[J].石油與天然氣地質(zhì),1986,7(3):268-272.

Zeng Hui, Wang Chaolin. Application of Aeromagnetic Data in Studying Geothermics of Chuxiong Basin and Forecasting Its Petroleum Prospects[J]. Oil & Gas Geology, 1986, 7(3): 268-272.