基于重磁異常的新生代麗水—椒江凹陷基底分布特征研究

馬國慶，明彥伯，

吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，長春 130026

0 引言

麗水—椒江凹陷是東海陸架盆地群中的一個(gè)斷陷型含油氣盆地，位于臺(tái)北坳陷的西部，總體上為北東—南西向展布。對于麗水—椒江區(qū)域構(gòu)造特征，前人經(jīng)過10多年的持續(xù)努力，先后對凹陷構(gòu)造格架、斷裂特征、火山巖等進(jìn)行了研究[1-8]；蔣玉波等[9]結(jié)合鉆井資料、重磁反演和地震剖面精細(xì)解釋的結(jié)果，探討了外凹陷南部及鄰區(qū)陸域的中生界展布特征，并進(jìn)行了海陸中生界對比；祝建軍等[10]通過地震和鉆井資料對凹陷南部的地層展布和構(gòu)造進(jìn)行了討論；陳國俊等[11]根據(jù)椒江凹陷鉆井資料，并結(jié)合凹陷內(nèi)地震資料對明月峰組沉積相做了全面、細(xì)致、綜合的分析；楊長清等[12]結(jié)合海域鉆井及地震資料對中生代原型盆地演化進(jìn)行了討論；龔建明等[3]采用重磁反演和地震剖面的精細(xì)解釋探討了中生界分布；劉澤等[13]對中—新生代成盆過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。斷裂及火成巖分布與地質(zhì)構(gòu)造演化、油氣形成及分布有密切關(guān)系，而不同級(jí)別的斷裂又經(jīng)常是不同級(jí)別構(gòu)造單元的分界線[1-2]，不同類型火成巖控制油氣的形成與轉(zhuǎn)移。由于區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜、構(gòu)造疊加、沉積厚度大，地震勘探無法獲得較好的反射數(shù)據(jù)。

本文采用面積廣、深度大的重磁數(shù)據(jù)通過階躍邊界識(shí)別技術(shù)完成麗水—椒江凹陷構(gòu)造劃分，結(jié)合質(zhì)量較好地震剖面通過人機(jī)交互擬合的手段獲得其基底的構(gòu)造和火成巖巖性特征，進(jìn)而評估此區(qū)域油氣資源的潛力。

1 麗水—椒江凹陷斷裂特征

通過搜集到的1∶50萬重磁數(shù)據(jù)(圖1)來劃分區(qū)域斷裂分布。麗水—椒江凹陷北部與錢塘凹陷相鄰，東部通過雁蕩凸起與福州、閩江凹陷相隔，西部與閩浙隆起區(qū)相接。

麗水—椒江凹陷整體以重力低值出現(xiàn)；凹陷北部又分為椒西次凹與椒東次凹，中間為微凸起；凹陷南部可分為麗西次凹與麗東次凹，兩次凹中間存在局部微凸起帶。凹陷處于磁異常平靜區(qū)，為低值異常區(qū)，且異常對稱，僅在凹陷中段存在小范圍高值；因此中—新生代火成巖分布較少。重力場變化與構(gòu)造分區(qū)幾乎一致，凹陷、隆起以及小的凸起都有較好的對應(yīng)，而磁場變化與構(gòu)造不相關(guān)，所以通過重力異常進(jìn)行斷裂解釋工作。采用重力數(shù)據(jù)的階躍邊界識(shí)別技術(shù)(ST)進(jìn)行構(gòu)造劃分[14]，此技術(shù)的公式為一階和二階水平導(dǎo)數(shù)的比值函數(shù)：

ST=

(1)

a. 自由空氣重力異常；b. 航磁異常。圖1 麗水—椒江凹陷重磁異常Fig.1 Gravity and magentic anomalies of Lishui-Jiaojiang sag

a.重力邊界識(shí)別結(jié)果；b.斷裂劃分新結(jié)果。b圖據(jù)文獻(xiàn)[1]修編。圖2 麗水—椒江凹陷斷裂分布Fig.2 Distribution of faults in Lishui-Jiaojiang sag

由導(dǎo)數(shù)的分布特征可知，該方法的極值對應(yīng)于斷裂的位置。重力構(gòu)造識(shí)別結(jié)果如圖2所示，并根據(jù)已有結(jié)果[1-3, 13, 15-16]進(jìn)行修正和名稱標(biāo)注。

從圖2中可以看出，麗水—椒江凹陷內(nèi)大多為北西向斷裂，控制凹陷的形狀，且形成多個(gè)小型次凹陷。重力異常圖(圖1a)中有多處形態(tài)扭曲的異常，因此判斷存在多條東西向走滑斷裂。這可能是盆地南北分塊的主要控制因素，推斷這是由太平洋西向俯沖造成的。走滑斷裂同時(shí)影響著烴源巖、儲(chǔ)層、油氣輸導(dǎo)和油氣的封閉保存等，對于分析盆地構(gòu)造變形和油氣富集規(guī)律具有重要的意義。

2 麗水—椒江凹陷基底巖性特征

結(jié)合質(zhì)量較好的3條寬角地震剖面進(jìn)行人機(jī)交互擬合地層，剖面位置為圖2b中虛線標(biāo)識(shí)。地震資料噪聲較大，因此采用重磁數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差控制以實(shí)現(xiàn)地層解釋。由于該地區(qū)存在多聯(lián)通域地層，即同一個(gè)地層在某些位置處存在多個(gè)界面深度(圖3)，因此我們需要用多聯(lián)通域地層的正演來擬合此地層的異常。

g(x,y,z0).觀測面上的正演重力異常；ΔT(x,y,z0).觀測面上的磁異常。圖3 多聯(lián)通域地層示意圖Fig.3 Sketch map of multi connected domain stratum

基于單聯(lián)通界面公式[17]推導(dǎo)出多聯(lián)通地層的正演計(jì)算公式：

(2)

J. 磁化強(qiáng)度，10-3A/m；ρ. 密度，g/cm3。據(jù)文獻(xiàn)[18]修編。圖4 研究區(qū)地區(qū)巖性縱向分布Fig.4 Vertical distribution of lithology in the study area

根據(jù)不同類型巖石的密度和磁化率特征及其發(fā)育環(huán)境規(guī)律，總結(jié)不同類型火成巖的重磁場對應(yīng)特征，結(jié)果如表1所示。

表1研究區(qū)不同巖性巖石重磁異常組合特征

Table1Combinationcharacteristicsofgravityandmagneticanomaliesofdifferenttypesofrocksinthestudyarea

巖性重磁異常組合特征新生代火山巖重力正異常高+強(qiáng)磁力正異常中生代火山巖重力負(fù)異常+中等磁力正異常古生代(燕山期)火山巖重力負(fù)異常+高頻負(fù)磁力異常沉積巖中等重力正異常+低頻負(fù)磁力異常

針對剖面Z131進(jìn)行重磁異常提取及解釋工作(圖5)，并結(jié)合地震剖面和井資料進(jìn)行擬合。Z131剖面位于研究區(qū)中央、麗水—椒江凹陷西側(cè)，全長52 km。與剖面平行的區(qū)域構(gòu)造線為北東—南西走向，在重力異常圖(圖1a)上平行于重力異常梯度帶，ΔT曲線(圖5)總趨勢由南西至北東方向漸變?yōu)槠骄彙?/p>

圖5中的重力異常Δg實(shí)測曲線梯度變化與地震剖面基底起伏完全對應(yīng)。在深度4～8 km，距離為35 km處有一個(gè)傾向?yàn)楸睎|方向的正斷層，斷層在距離40 km處有些許上翹，導(dǎo)致斷層兩側(cè)重力異常變化出現(xiàn)差異，磁異常相對于兩側(cè)異常表現(xiàn)為高值，對應(yīng)于地下的一個(gè)錐狀磁性體。依據(jù)強(qiáng)度大小判定，其地質(zhì)屬性為新生代火山巖?；咨疃葹?～6 km，厚度大約為2 km。

W205剖面位于麗西次凹東北端，全長38 km。剖面垂直于麗西次凹陷區(qū)域構(gòu)造走向，盆地基底特征與重力異常特征完全對應(yīng)，剖面兩側(cè)重力異常高，而中央凹陷部位為明顯重力低；而在距離17～18 km處，重力異常值突然降低，與區(qū)域異常值相比降低1.5 mGal，為局部重力低(圖6)。

圖6可以看出，在距離13～16和19～21 km處，實(shí)測磁異常曲線有兩個(gè)微小的凸起。前者位于斷層上方，兩翼地層變陡，有牽引現(xiàn)象，中心部位雜亂并無反射特征。后者磁異常在Z131剖面上有顯示，為同一磁異常在兩條剖面上顯示；據(jù)Z131剖面正反演模擬計(jì)算，該磁異常的磁性較弱，磁化強(qiáng)度為150×10-3A/m。推測上述兩個(gè)局部磁異常為新生代的火山巖。在深度約4 km、距離為6 km處磁性體(圖6中用虛線圈出)磁化強(qiáng)度為1 200×10-3A/m，推斷為中生代燕山期花崗巖。基底厚度為2～4 km。基底最深處可達(dá)到10 km。

J、ρ單位分別為10-3A/m、g/cm3；H. 深度。圖5 地震剖面Z131解釋結(jié)果Fig.5 Interpretation result of Z131 seismic profile

J、ρ單位分別為10-3A/m、g/cm3。圖6 地震剖面W205解釋結(jié)果Fig.6 Interpretation result of W205 seismic profile

W195剖面位于W205剖面向南10.5 km處，兩條剖面互相平行，剖面重力場特征與W205相似。由于W195剖面東端終止于麗水凹陷中心位置，故凹陷東部異常特征未能在剖面上顯示出來。剖面全長30 km。重力異常由西向東平緩下降，與W195剖面基底形態(tài)基本吻合(圖7)。

ΔT曲線由西向東呈兩端高、中央低的馬鞍形，兩端異常最大幅值分別為120與70 nT，中央最低值為5 nT。通過正反演模擬計(jì)算得到東、西兩端在基巖中存在兩塊磁性體，在距離19～27 km處有一板狀延伸磁性體，其磁化強(qiáng)度為200×10-3A/m，推測該板狀磁性體為新生代火山巖；該磁異常體在地震剖面上反射特征與W205剖面上火山巖的反射特征相似。W195剖面基底變化較大，厚度為1～3 km。

以地震剖面解釋推斷出的火成巖重磁異常特征(表1)結(jié)合區(qū)域重磁異常和斷裂分布，給定區(qū)域基底特征及火成巖分布(圖8)。

J、ρ單位分別為10-3 A/m、g/cm3。MF-1為相對位置。圖7 地震剖面W195解釋結(jié)果Fig.7 Interpretation result of W195 seismic profile

圖8 麗水—椒江凹陷基底及火成巖分布Fig.8 Distribution of basement and igneous rock in Lishui-Jiaojiang sag

麗水—椒江凹陷形成于晚白堊世末期至第三紀(jì)[2, 4, 8, 12]，因而基底應(yīng)指晚白堊世末期之前形成的大陸地殼基盤。其重力場表現(xiàn)的起伏與構(gòu)造分區(qū)幾乎一致，凹陷、隆起以及小的凸起都有較好的對應(yīng)，但磁場變化與構(gòu)造不相關(guān)，所以重磁場源是來自不同的地質(zhì)層。麗水—椒江凹陷基底中生代侵入型火山巖的分布范圍并不大，主要是以中生界的白堊系為基底，與其他海相油氣盆地基本類似。

3 結(jié)論

根據(jù)區(qū)域重磁異常結(jié)合地震數(shù)據(jù)劃分區(qū)域基底構(gòu)造、巖性，進(jìn)而評估油氣資源潛力，主要得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

1)區(qū)域斷裂呈現(xiàn)北東向展布，控制著凹陷的形狀，其中存在近東西向的走滑斷裂，是凹陷南北分塊的主要控制因素。

2)重力場變化特征與構(gòu)造分區(qū)幾乎一致(凹陷、隆起以及小的凸起都有較好的對應(yīng))；磁場變化與構(gòu)造不相關(guān)，但是磁性變化與巖性對應(yīng)良好。因此，重磁場源是來自不同的地質(zhì)層。

3)麗水—椒江凹陷基底主要為中生界白堊系，基底深度在4～8 km，白堊系厚度在2～4 km，且中—新生代火成巖侵入破壞較少，因此具有良好的油氣前景。