二維地震勘探在天津南部平原區(qū)地質(zhì)調(diào)查工作中的應(yīng)用

付小錦，王志剛，江勝國，許甜甜，曹 健

（天津華北地質(zhì)勘查局，天津 300170）

傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查手段往往不能滿足調(diào)查需求，而地震勘探是一種重要的地球物理勘探手段，通過觀測和分析人工地震產(chǎn)生的地震波在地下不同介質(zhì)中的傳播規(guī)律，以推斷地下巖層的性質(zhì)和形態(tài)[1]。該技術(shù)曾被廣泛應(yīng)用到油氣勘探、煤田勘查、鉀鹽礦勘查和地殼研究等方面[2-5]。近年來，隨著地震勘查精度越來越高，拓寬了應(yīng)用范圍，又被應(yīng)用到頁巖氣儲(chǔ)層勘查和區(qū)域地質(zhì)調(diào)查等領(lǐng)域。武磊彬等在貴州山區(qū)頁巖氣勘探過程中，通過開展二維地震勘查，確定了可以獲得研究區(qū)高質(zhì)量的地震數(shù)據(jù)，為后續(xù)施工、數(shù)據(jù)處理以及地質(zhì)解譯奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[6]；郭東鑫等在渝黔湘秀山區(qū)頁巖氣分布區(qū)開展二維地震勘探研究，取得了較好效果，并部署參數(shù)井2口。但以上學(xué)者僅停留在地震數(shù)據(jù)的推測、解釋階段，未采取樣品開展頁巖氣相關(guān)測試分析[7]。閆敏等將二維地震應(yīng)用到新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、基巖面起伏形態(tài)和第四紀(jì)沉積環(huán)境分析等方面，取得了較好效果，但并未進(jìn)行工程驗(yàn)證[8]；繆衛(wèi)東等通過將二維地震勘查和鉆孔資料對(duì)比分析，揭示了南通地區(qū)松散沉積層中的5條斷裂及一些古河道[9]。

本次通過在天津南部開展二維地震勘查，根據(jù)地震數(shù)據(jù)反演結(jié)果，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，推測區(qū)內(nèi)古河道分布、新生界底界面埋深和形態(tài)、頁巖氣儲(chǔ)層分布、煤炭賦存情況以及構(gòu)造格架，并通過鉆探、化驗(yàn)測試等手段，對(duì)推測成果進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)推廣二維地震在平原區(qū)地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用成果有重要意義。

1 研究區(qū)概況

1.1 地層特征

研究區(qū)位于天津市南部的靜海區(qū)內(nèi)，地貌類型相對(duì)簡單，主要為沖積洪積平原和海積沖積平原兩類二級(jí)地貌單元，海拔高程1～5 m，整體地勢(shì)南高北低[10-15]。區(qū)內(nèi)地層與區(qū)域地層對(duì)比，缺少新生界古近系和中生界地層，由老到新為奧陶系、石炭系、二疊系、新近系和第四系地層（表1）[16]。

表1 研究區(qū)地層簡表Table 1 Formation simple table of study area

1.2 構(gòu)造特征

研究區(qū)大地構(gòu)造位置處于華北斷坳之中的滄縣隆起中部的大城凸起，周邊發(fā)育有靜海-大城斷裂、北蘆莊-西九吉斷裂和里坦向斜、臥佛堂向斜等。

研究區(qū)總體呈背斜構(gòu)造形態(tài)，在子牙背斜東南翼地層走向NE，傾向SE；西北翼地層走向NE，傾向NW。區(qū)內(nèi)斷裂不發(fā)育，僅在西北部邊界附近分別發(fā)育小型斷層DF1、DF2，傾角、落差和區(qū)內(nèi)延展長度不清[17]。

1.3 煤層特征

研究區(qū)含煤地層為石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組。煤系地層總厚度為280 m左右，含煤約18層，煤層總厚30 m。主要可采煤層為5號(hào)煤層和10號(hào)煤層，5號(hào)煤層位于山西組，埋深1 300 m左右；10號(hào)煤層位于太原組，埋深約1 400 m。

1.4 頁巖氣儲(chǔ)層特征

研究區(qū)山西組地層穩(wěn)定，碳質(zhì)泥頁巖較發(fā)育，平均為20 m左右，最大可達(dá)35 m。優(yōu)選目標(biāo)層位埋深位于1 250 m左右，厚度約10 m，距5號(hào)煤層頂板35～40 m，巖性為碳質(zhì)泥頁巖[18]。

2 技術(shù)思路與工作流程

2.1 技術(shù)思路

前人資料顯示，研究區(qū)處于青縣—靜海段古黃河河道帶上，新生界底板埋深約850～1 000 m，含煤地層為石炭系太原組和二疊系山西組，頁巖氣優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)氣層為二疊系山西組5號(hào)煤層頂板上方約35～40 m的碳質(zhì)泥頁巖[19-22]。研究區(qū)地層整體呈一背斜構(gòu)造形態(tài)，地層較平緩，軸部位置不清，西北部和東南部存在推測斷裂DF1和DF2。為在研究區(qū)開展頁巖氣、煤炭地下氣化的勘查、開發(fā)和規(guī)劃工作，查清研究區(qū)古河道分布規(guī)律和新生界底板、主要可采煤層、頁巖氣優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)氣層埋深，以及研究區(qū)的構(gòu)造特征是本次地質(zhì)調(diào)查工作的主要任務(wù)[23-26]。因此，根據(jù)目標(biāo)地質(zhì)體不同的地球物理特征，以二維地震先行、鉆孔驗(yàn)證的思路進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查工作，無疑是最好選擇，可以達(dá)到事半功倍的效果。

本次地震勘探線布設(shè)遵循主測線垂直于構(gòu)造走向的原則，布設(shè)測線4條，共計(jì)30 km。其中3條主測線D1、D2和D3布成NW-SE向，線距約2 000 m～3 000 m，1條聯(lián)絡(luò)測線DL1布成NE-SW向，基本形成“豐”字型測網(wǎng)（圖1）。需要說明的是，由于研究區(qū)的東南部為開發(fā)區(qū)，障礙物密集，無法進(jìn)行地震勘探，因此測線主要布置在研究區(qū)的西北部。

圖1 研究區(qū)位置示意圖Fig.1 Formation simple table of study area

2.2 工作流程

為了掌握研究區(qū)地質(zhì)和地球物理特征，獲得最佳地震數(shù)據(jù)采集成果，掌握可控震源因素變化對(duì)記錄質(zhì)量的影響，在正式開展野外工作前，分別開展點(diǎn)試驗(yàn)和線試驗(yàn)[27]。野外工作完成后，經(jīng)靜校正、振幅處理、干擾波的消除，再以疊加速度為基礎(chǔ)，經(jīng)過拾取、平滑可以得出本區(qū)的偏移速度趨勢(shì)，根據(jù)不同測線情況通過偏移速度掃描進(jìn)一步優(yōu)化，最終得出不同測線的最終速度場，保證偏移歸位的合理性，確保成像準(zhǔn)確[28]。

3 資料解釋

地震資料解釋是將地震勘查資料轉(zhuǎn)化為地質(zhì)成果的復(fù)雜過程，地震資料應(yīng)符合地質(zhì)規(guī)律。因此，首先分析本地區(qū)的區(qū)域地質(zhì)規(guī)律，對(duì)區(qū)域規(guī)律、地質(zhì)資料有了充分認(rèn)識(shí)后，再對(duì)地震資料進(jìn)行解釋。本次地震勘查的主要目的是推測區(qū)內(nèi)古河道分布、新生界底界面埋深和形態(tài)、頁巖氣儲(chǔ)層分布、煤炭賦存情況以及構(gòu)造格架。解釋過程中先利用反射波的相位特征、振幅特征、頻率特征及波組特征等，進(jìn)行反復(fù)追蹤對(duì)比，然后利用測線交點(diǎn)閉合檢查，確定目的層層位及斷層情況，最后確定全區(qū)主要目的層的埋藏深度及構(gòu)造形態(tài)。

3.1 波的對(duì)比解釋

波的對(duì)比解釋是以強(qiáng)相位對(duì)比為主，同時(shí)利用目的層形成的波組特征關(guān)系及主測線、聯(lián)絡(luò)測線交點(diǎn)閉合的方法。根據(jù)地震反射波的動(dòng)力學(xué)特征及強(qiáng)相位連續(xù)、轉(zhuǎn)換、消失、重迭等特點(diǎn)，對(duì)全區(qū)波形較穩(wěn)定、特征明顯、能夠追蹤對(duì)比的主要標(biāo)準(zhǔn)反射波進(jìn)行對(duì)比，閉合差在5 ms以下。資料解釋以疊加剖面為主，疊偏剖面為輔。

研究區(qū)地震波組通過與區(qū)域上鉆孔數(shù)據(jù)比對(duì)，自上而下發(fā)育TQ、TQ+N、T5、T10。分別可與四個(gè)較明顯的層位對(duì)應(yīng)。

TQ波為第四系底界面與新近系巖層形成的反射波。依據(jù)上、下界面整合接觸關(guān)系，能夠識(shí)別追蹤TQ波，但由于下伏地層不同程度的風(fēng)化影響和高低起伏變化，導(dǎo)致該反射波能量產(chǎn)生差異，波形發(fā)生變化，在時(shí)間剖面上用“TQ”表示。

TQ+N波為新生界底界面與下伏基巖形成的標(biāo)準(zhǔn)反射波。全區(qū)以兩個(gè)強(qiáng)相位出現(xiàn)，波形穩(wěn)定、能量強(qiáng)、連續(xù)性好，且與下伏地層產(chǎn)生的反射波呈角度不整合關(guān)系，在時(shí)間剖面上用“TQ+N”表示。

T5波為5煤層與其圍巖形成的標(biāo)準(zhǔn)反射波。全區(qū)以兩個(gè)典型的強(qiáng)相位出現(xiàn)，波形穩(wěn)定，波形特征、波組關(guān)系非常明顯、連續(xù)性好，且能量較強(qiáng)，在全區(qū)連續(xù)追蹤對(duì)比，在時(shí)間剖面上用“T5”表示。

T10波為10煤層與其圍巖形成的標(biāo)準(zhǔn)反射波。5煤和10煤兩者間距為100 m左右，在全區(qū)大部分地段也是以兩個(gè)強(qiáng)相位出現(xiàn)，有些地段反射波連續(xù)性稍差，在時(shí)間剖面上用“T10”表示。

3.2 目的層深度計(jì)算

研究區(qū)標(biāo)定速度值由區(qū)域上鉆孔ZKDC3揭露的目的層深度及鉆孔旁地震時(shí)間剖面時(shí)間值等有關(guān)參數(shù)計(jì)算得出（圖1），公式如下：

式中：H0為鉆孔ZKDC3揭露新生界厚度；TQ+N為鉆孔ZKDC3揭露新生界反射波時(shí)間值；ΔTQ+N為區(qū)域上相鄰兩條TQ+N波等時(shí)線間距；S0為區(qū)域上對(duì)應(yīng)相鄰等時(shí)線間水平距離值。

式中：H5、10為鉆孔ZKDC3揭露5、10煤層底板深度；H5、10為鉆孔ZKDC3揭露新生界厚度；TQ+N為鉆孔ZKDC3處新生界對(duì)應(yīng)的時(shí)間；T5、10為鉆孔ZKDC3揭露煤層對(duì)應(yīng)的時(shí)間；VQ+N為新生界標(biāo)定速度；ΔT5、10為相鄰兩條等時(shí)線間距；S5、10為T5、10波等時(shí)線圖上相鄰等時(shí)線間水平距離。

研究區(qū)目的層深度計(jì)算由該層反射波時(shí)間與上覆地層標(biāo)定速度值通過時(shí)深轉(zhuǎn)換得出目的層的埋深數(shù)據(jù)，公式如下：

式中：H為目的層深度；V為上覆地層標(biāo)定速度值；T為目的層反射波時(shí)間值。

根據(jù)已知區(qū)域鉆孔ZKDC3巖心編錄和測井情況，將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入以上各公式，研究區(qū)所用地震時(shí)間剖面參數(shù)為：資料處理使用的基準(zhǔn)面0 m；新生界底界面TQ+N反射波速度2 000 m/s；5煤層、10煤層T5、T10反射波速度3 800 m/s。

3.3 斷裂構(gòu)造解釋

（1）斷點(diǎn)解釋

斷點(diǎn)解釋是根據(jù)地震時(shí)間剖面上標(biāo)準(zhǔn)反射波同相軸及輔助波同相軸的錯(cuò)斷、終止、產(chǎn)狀突變、同相軸扭曲、分叉合并、重復(fù)、相位轉(zhuǎn)換、斷面波、繞射波等標(biāo)志識(shí)別斷點(diǎn)。落差較大的正斷點(diǎn)表現(xiàn)為反射波的錯(cuò)斷間距較大，有斷面波或繞射波出現(xiàn)，有時(shí)伴有構(gòu)造牽引現(xiàn)象出現(xiàn)。落差小的正斷點(diǎn)，表現(xiàn)為反射波錯(cuò)斷間距較小或扭曲。只有很小距離的錯(cuò)斷，時(shí)間關(guān)系上僅差幾毫秒至十幾毫秒。

（2）斷點(diǎn)與斷層評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)《煤炭煤層氣地震勘探規(guī)范》（MT/T 897—2000）等相關(guān)規(guī)范，將斷點(diǎn)在時(shí)間剖面上顯示的可靠程度分為A、B、C三級(jí)；將斷層按其可靠程度分為“可靠”、“較可靠”、“控制較差”三級(jí)。

3.4 古河道的解釋

古河道中的砂層與周邊粘土巖性差別較大，導(dǎo)致反射波在地震剖面上顯示出較明顯的差異，主要變現(xiàn)為有效波將呈現(xiàn)出凌亂、模糊、中斷的特點(diǎn)，頻率、振幅和外部幾何形態(tài)也會(huì)發(fā)生明顯變化，根據(jù)這些標(biāo)志進(jìn)行古河道的解譯。

3.5 頁巖氣儲(chǔ)層的解釋

區(qū)域上山西組廣泛發(fā)育，在平面上呈現(xiàn)“廣覆型”分布，沉積穩(wěn)定，厚度一般為80～130 m，碳質(zhì)泥頁巖總厚度為20～40 m左右，最大可達(dá)45 m。本區(qū)頁巖氣主要儲(chǔ)存在二疊系山西組碳質(zhì)泥頁巖中，具有層數(shù)多、夾層多、單層厚度較小等特點(diǎn)，優(yōu)選目標(biāo)層位位于全區(qū)可采煤層5煤上30 m左右，厚度約8 m。本次頁巖氣有利區(qū)解譯，利用區(qū)域上已知鉆孔資料，結(jié)合多屬性融合、技術(shù)多參數(shù)疊前反演等技術(shù)推測頁巖氣有利分布區(qū)，再根據(jù)裂縫發(fā)育區(qū)、高速頁巖層夾在低速層的原則進(jìn)一步確定優(yōu)選目標(biāo)層位[29-31]。

4 解譯成果

4.1 第四系底界面標(biāo)高及變化趨勢(shì)

第四系底界面整體呈現(xiàn)以小邀鋪-三呼莊為界限,中間略淺向西北、東南逐漸加深趨勢(shì)，深度在165～325 m。地層整體平緩，坡角小于3°。小邀鋪-三呼莊連線附近新生界底界面最淺，其底界面標(biāo)高為-175 m；東南部的東禪房附近新生界底界面最深，其底界面標(biāo)高為-325 m。

4.2 新生界底界面標(biāo)高及變化趨勢(shì)

新生界底界面變化趨勢(shì)與第四系底界面相似，整體呈現(xiàn)以小邀鋪-三呼莊為界限，中間略淺向西北、東南逐漸加深趨勢(shì)，等值線迂回曲折。地層整體平緩，坡角小于5°。小邀鋪-三呼莊連線附近新生界底界面最淺，其底界面標(biāo)高為-900 m；東南部的東禪房附近新生界底界面最深，其底界面標(biāo)高為-1 020 m。

4.3 褶曲

受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，形成了幅度不等的褶曲，其中褶曲構(gòu)造表現(xiàn)較大的主要有子牙背斜。本次二維地震勘查測線均位于子牙背斜的西北翼，而子牙背斜的東南翼位于靜海開發(fā)區(qū)，障礙物密集，無法進(jìn)行地震勘探，因此未能控制子牙背斜的東南翼。為了完整描述子牙背斜，結(jié)合收集到的地震測線資料對(duì)該背斜的東南翼進(jìn)行了推斷解釋。

子牙背斜承接相鄰的大城勘查區(qū)繼續(xù)在本區(qū)發(fā)育，軸向由大城勘查區(qū)的NNE向變?yōu)榱薔E向，兩翼地層走向基本呈NE向，西北翼較緩，東南翼較陡。背斜的西北翼地層傾角在3～6°之間變化，東南翼地層傾角在8～10°之間變化。

子牙背斜的軸長在研究區(qū)內(nèi)為10 km左右，最大寬度為15 km左右，為一向北東向傾伏的不對(duì)稱的背斜（圖2）。

圖2 子牙背斜在DC1測線上的顯示Fig.2 Ziya anticline in DC1 time section

4.4 斷裂構(gòu)造

本次地震解釋新發(fā)現(xiàn)斷層序號(hào)前面以“DF”打頭編號(hào);新發(fā)現(xiàn)斷點(diǎn)序號(hào)前面以“df”打頭編號(hào)。各斷層（或斷點(diǎn)）敘述具體如下：

（1）DF1正斷層

該斷層位于研究區(qū)西北部邊界附近（圖1），該斷層在地震時(shí)間剖面上目的層反射波明顯錯(cuò)斷。斷層走向NE，傾向NW，傾角70°，區(qū)內(nèi)延展長度4 250 m，區(qū)內(nèi)落差60～90 m，2條測線（D1、D2線）控制，2個(gè)A級(jí)斷點(diǎn)，屬可靠正斷層（圖3）。

圖3 DF1正斷層在D1、D2測線上反映Fig.3 DF1 normal fault in D1、D2 time section

（2）df1正斷點(diǎn)

該斷點(diǎn)位于朱家村西北D2測線2 315 m樁號(hào)附近，該斷點(diǎn)在地震時(shí)間剖面上目的層反射波明顯錯(cuò)斷，為A級(jí)斷點(diǎn)，傾向NW，落差小于50 m（圖4）。

圖4 df1正斷點(diǎn)在D2測線上反映Fig.4 The df1 breakpoint in D2 time section

（3）df2正斷點(diǎn)

該斷點(diǎn)位于朱家村西北D3測線2000 m樁號(hào)附近，該斷點(diǎn)在地震時(shí)間剖面上目的層反射波明顯錯(cuò)斷，為A級(jí)斷點(diǎn)，傾向SE，落差小于50 m（圖5）。

圖5 df2正斷點(diǎn)在D3測線上反映Fig.5 The df2 breakpoint in D3 time section

（4）DF2正斷層

該斷層位于研究區(qū)東南部邊界（圖1），走向NE,傾向SE，傾角55°，落差0～130 m，區(qū)內(nèi)延展長度為5 200 m，區(qū)內(nèi)由DC1、DC2兩條測線控制，1個(gè)A級(jí)斷點(diǎn)，1個(gè)B級(jí)斷點(diǎn)，為較可靠正斷層（圖6）。

圖6 DF2正斷層在DC2測線上反映Fig.6 The DF2 normal fault in DC2 time section

4.5 5煤層底板標(biāo)高及變化趨勢(shì)

區(qū)內(nèi)地層總體呈現(xiàn)向北東傾伏的背斜構(gòu)造形態(tài)，地層走向基本為NE向。地層由子牙背斜軸部分別向西北、東南逐漸加深。子牙背斜的西北翼地層傾角在3～6°之間變化，而東南翼地層相對(duì)較陡，地層傾角在8～10°之間變化。區(qū)內(nèi)構(gòu)造相對(duì)簡單，除研究區(qū)西北部邊界DF1斷層及東南部DF2斷層外，其它區(qū)域未見斷層發(fā)育。

全區(qū)5煤層埋藏最淺處位于子牙背斜軸部附近，底板標(biāo)高為-1 150 m；最深處位于研究區(qū)東南部邊界附近，底板標(biāo)高為-1 900 m。研究區(qū)未見煤層露頭等其它地質(zhì)現(xiàn)象。

4.6 10煤層底板標(biāo)高及變化趨勢(shì)

10煤層和5煤層走向基本一致，這是因?yàn)閮擅簩娱g距基本一致，一般在100 m左右變化。從時(shí)間剖面上明顯看出兩組反射波相距70 ms左右。其構(gòu)造規(guī)律和斷層與5煤層也基本一致，褶曲構(gòu)造也基本一致。煤層最淺處位于子牙背斜軸部附近，底板標(biāo)高為-1 250 m，最深處位于研究區(qū)東南部邊界附近，底板標(biāo)高為-2 000 m。

4.7 古河道

本次地震勘探工作解譯古河道一條，走向南北，范圍較大，最寬處達(dá)2.5 km，西邊界為北萬營-鄭莊村-尚家村一線，東邊界本次地震勘探測線未能完全控制。地震剖面上顯示古河道處波組連續(xù)性差，區(qū)域性凌亂，空間上明顯呈現(xiàn)上寬下窄的幾何形態(tài)，主要是因?yàn)楣藕拥乐饕陨皩訛橹?，大部分能量被砂層和淤泥層吸收，與周圍粘土形成的反射波能量較弱。

4.8 頁巖氣儲(chǔ)層分布特征

研究區(qū)頁巖氣儲(chǔ)層為二疊系山西組的碳質(zhì)泥頁巖，與5號(hào)煤層關(guān)系密切，特別是優(yōu)選目標(biāo)層位，位于5號(hào)煤層上部約30 m處。根據(jù)5號(hào)煤層分布情況，同時(shí)結(jié)合頁巖氣儲(chǔ)層的反射波特征推測本區(qū)頁巖氣儲(chǔ)層分布特征如下：碳質(zhì)泥頁巖總體呈現(xiàn)向北東傾伏的背斜構(gòu)造形態(tài)，地層走向基本為NE向。子牙背斜軸部埋深相對(duì)較淺，向兩側(cè)逐漸加深，北西側(cè)地層傾角平緩，南東向較陡。

5 鉆孔驗(yàn)證

為驗(yàn)證二維地震勘探在天津南部地質(zhì)調(diào)查中應(yīng)用的可行性，本次在三乎莊設(shè)計(jì)驗(yàn)證鉆孔一個(gè)，位于D1剖面5 712.9 m處，編號(hào)為YZK-1，施工深度1 533.88 m（圖7）。主要目的層為古河道底界面、第四系底界面、新生界底界面、頁巖氣優(yōu)選目標(biāo)層位、5煤層和10煤層（表2）。

表2 驗(yàn)證目的層位參數(shù)一覽表Table 2 The parameters of the verified target layer

圖7 驗(yàn)證鉆孔時(shí)間剖面特征Fig.7 The characteristics of time section from the verified drill

5.1 古河道

根據(jù)二維地震勘探成果，古河道底界面反射波TG位于二維地震時(shí)間剖面0.140 s附近，推測大致埋深為140 m。鉆孔揭露埋深140 m附近的巖性特征如下：145.2 m為巖性分界線，上部為灰綠色、灰黃色、棕黃色細(xì)沙，粒度自上而下逐漸變粗，主要成分為石英、長石及其它暗色礦物，見灰綠色云母片，水平層理；下部為棕黃色、棕紅色夾灰綠色粘土，局部略含粉砂質(zhì)，可見白色鈣質(zhì)結(jié)核（圖8）。該古河道上寬下窄，為條帶狀高地古河道，由砂質(zhì)組成，是河流發(fā)育到晚期河床加積抬高而成，一般河床高出兩側(cè)平地1～3 m，這也是河北平原典型古河道特征。本次預(yù)測埋深與實(shí)際埋深相差5.2 m，誤差為3.6%，在允許的誤差范圍內(nèi)。

圖8 鉆孔揭露135-150 m巖性照片F(xiàn)ig.8 The lithology photos revealed by drill from 135m to 150 m

5.2 第四系底界面

根據(jù)二維地震勘探成果，第四系底界面反射波TQ位于二維地震時(shí)間剖面0.220 s附近，推測大致埋深為220 m。鉆孔揭露埋深220 m附近的巖性特征如下：201.4 m為巖性分界線，上部為灰綠色、灰黃色泥質(zhì)細(xì)沙，主要成分為石英、長石及其它暗色礦物，可見灰綠色云母片，粒度自上而下逐漸變粗；下部為棕黃色、棕紅色夾灰綠色砂質(zhì)泥巖，粘土為主，夾少量粉砂，含白色鈣質(zhì)結(jié)核，粒徑0.5～3.0 cm（圖9）。本次預(yù)測埋深與實(shí)際埋深相差18.6 m，誤差為8.4%，雖然誤差與古河道底界面對(duì)比明顯增大，但也在相關(guān)規(guī)范允許范圍內(nèi)。主要是受激發(fā)條件影響，大部分能量被粉砂層和淤泥層等吸收，造成TQ波反射能量較弱，誤差增大。

圖9 鉆孔揭露200-215 m巖性照片F(xiàn)ig.9 The lithology photos revealed by drill from 200m to 215 m

5.3 新生界底界面

根據(jù)二維地震勘探成果，第四系底界面反射波TQ+N位于二維地震時(shí)間剖面0.905 s附近，推測大致埋深為905 m。鉆孔揭露埋深905 m附近的巖性特征如下：898.7 m為巖性分界線，上部為灰綠色細(xì)砂巖，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，底部略粗，主要成分為石英、長石及其它暗色礦物，見灰綠色云母片；下部為紫紅色、灰綠色泥巖，巖心完整，固結(jié)程度高，為基巖風(fēng)化段，裂隙發(fā)育，泥質(zhì)填充（圖10）。本次預(yù)測埋深與實(shí)際埋深相差6.3 m，誤差為0.7%，在允許的誤差范圍內(nèi)。

圖10 鉆孔揭露895-910 m巖性照片F(xiàn)ig.10 The lithology photos revealed by drill from 895m to 910 m

5.4 5煤埋深

根據(jù)二維地震勘探成果，第四系底界面反射波T5位于二維地震時(shí)間剖面1.120 s附近，推測大致埋深為1 315 m。鉆孔揭露埋深1 315 m附近的巖性特征如下：5煤頂板埋深為1 320.98 m，底板埋深為1 332.03 m，見煤厚度11.05 m。煤層為黑色，塊狀為主，次為顆粒狀，瀝青光澤，多為亮煤，屬半亮型煤。煤層含兩層夾矸，夾矸巖性為黑色碳質(zhì)泥巖，夾黑色碳質(zhì)條帶，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)夾粉砂質(zhì)碎屑，裂隙發(fā)育，充滿方解石脈。本次預(yù)測埋深與實(shí)際埋深相差5.98 m，誤差為0.4%，在允許的誤差范圍內(nèi)。

5.5 10煤埋深

根據(jù)二維地震勘探成果，第四系底界面反射波T10位于二維地震時(shí)間剖面1.190 s附近，推測大致埋深為1 446 m。鉆孔揭露埋深1 446 m附近的巖性特征如下：10煤頂板埋深為1 416.39 m，底板埋深為1 427.07 m，見煤厚度10.68 m。煤層為黑色，塊狀為主，次為顆粒狀，瀝青光澤，多為亮煤，屬半亮型煤。煤層含一層夾矸，厚度為0.55 m，夾矸巖性為黑色碳質(zhì)泥巖，夾黑色碳質(zhì)條帶，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)夾粉砂質(zhì)碎屑，裂隙發(fā)育，充滿方解石脈。本次預(yù)測埋深與實(shí)際埋深相差19 m，誤差為1.3%，雖然誤差與5煤層埋深對(duì)比誤差增大，但也在相關(guān)規(guī)范允許范圍內(nèi)。主要是受5煤層影響，大部分能量5煤層吸收，造成T10波反射能量較弱，誤差增大。

5.6 頁巖氣儲(chǔ)層分布特征

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和本次二維地震勘探成果，區(qū)內(nèi)頁巖氣優(yōu)選目標(biāo)層位位于二維地震時(shí)間剖面1.105 s附近，推測大致埋深為1 285 m。筆者為驗(yàn)證預(yù)測結(jié)論，通過KD-Ⅱ型頁巖氣解析儀將山西組巖心全部進(jìn)行現(xiàn)場解析，并采取含氣量高的碳質(zhì)泥頁巖樣品送至中海油能源發(fā)展股份有限公司化驗(yàn)室進(jìn)行分析測試。

研究區(qū)優(yōu)選目標(biāo)層為山西組中部1 290 m處7 m厚的碳質(zhì)泥頁巖，含氣量達(dá)1.8 m3/噸。主要礦物為黏土礦物，石英、鉀長石、斜長石、菱鐵礦、黃鐵礦，方解石、鐵白云石含量較少。高熱解溫度Tmax為469℃，生烴潛量（S1+S2）介于1.18～34.48 mg/g之間，氫指數(shù)介于61～258 mg/g之間。有機(jī)質(zhì)成熟度平均為0.83%。本次預(yù)測埋深與實(shí)際埋深相差5 m，誤差為0.7%，在允許的誤差范圍內(nèi)。

研究區(qū)頁巖氣儲(chǔ)層碳質(zhì)泥頁巖具有層數(shù)多、單層厚度小、夾層多等特點(diǎn)，含具有一定滲透率的致密的砂巖、泥質(zhì)粉砂巖并多見黑色煤層夾層，不能直接使用海相頁巖的評(píng)價(jià)方法，應(yīng)該針對(duì)頁巖源巖—儲(chǔ)層自身的地質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)泥巖及砂巖進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。對(duì)泥巖間厚度大于3 m，且具有一定滲透率的砂巖夾層與泥巖劃為整體目的層評(píng)價(jià)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，本區(qū)山西組含氣碳質(zhì)泥頁巖總厚度約為30 m，以5煤為底板，頂板位于5煤上部60～80 m處，全區(qū)穩(wěn)定分布，鉆探揭露情況與二維地震解譯成果一致。

6 結(jié)論

（1）在天津南部平原區(qū)應(yīng)用二維地震勘探技術(shù)，能夠很好的揭示第四系深覆蓋平原區(qū)古河道、第四系和新生界底界面的展布特征，指導(dǎo)平原區(qū)地質(zhì)調(diào)查工作，為了解地下空間形態(tài)提供了直接的證據(jù)。

（2）通過二維地震勘探，大致查明了研究區(qū)地層和5煤、10煤底板埋深及起伏形態(tài)，能夠在找煤工作中發(fā)揮重要作用，為鉆孔的布設(shè)提供依據(jù)。

（3）二維地震勘探揭示研究區(qū)斷裂和斷點(diǎn)相對(duì)準(zhǔn)確的位置，為下一步開展相關(guān)規(guī)劃和煤炭資源的清潔開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（4）通過充分分析區(qū)域地質(zhì)資料，結(jié)合本次二維地震勘探工作，按照構(gòu)造簡單、地層傾角和絕對(duì)曲率較小、埋深位于5煤上30 m左右的原則，標(biāo)定了頁巖氣優(yōu)選目標(biāo)層位，為進(jìn)一步開展頁巖氣相關(guān)勘探工作提供依據(jù)。

本次二維地震解譯的各項(xiàng)資料，均通過鉆探、化驗(yàn)等手段進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果與二維地震解譯結(jié)果吻合，提高了二維地震在地質(zhì)調(diào)查工作中的可靠性，可以將本次二維地震勘探所取得的成果進(jìn)行推廣。