綜合物探方法在霍邱馬店地區(qū)能源資源調(diào)查評價中的應(yīng)用

張玲玲，魯杏,陸大進(jìn)

(安徽省勘查技術(shù)院，安徽 合肥 230031)

1 引 言

安徽省沉積盆地發(fā)育，大部分屬于疊合盆地，覆于新元古代-古生代的下?lián)P子殘留海以及華北海南緣盆地之上，陸相盆地和殘留海盆地發(fā)育多套烴源巖，為頁巖氣資源勘探展示了廣闊的前景，也成為了頁巖氣研究熱點地區(qū)之一，沿郯廬斷裂帶(安徽段)發(fā)育的盆地有潛山-望江盆地、合肥盆地、蒿溝-固鎮(zhèn)盆地、來安-天長盆地等[1-6]。

霍邱馬店地區(qū)位于合肥盆地西緣、華北陸塊南緣、小秦嶺北坡-豫中-皖中不穩(wěn)定的基底構(gòu)造區(qū)的東端，在霍邱馬店附近新發(fā)現(xiàn)的厚度達(dá)200 m的碳酸鹽巖，屬于碳酸鹽斜坡相，表明了該地區(qū)具有生油氣的潛能，在該地區(qū)開展物探工作，可以為該地區(qū)油氣資源調(diào)查提供技術(shù)支撐。

每種物探方法都有它的應(yīng)用條件和使用范圍，因此各種方法的有效性或在解決地質(zhì)問題時存在局限性[7]。近年來，綜合物探方法在工程、地?zé)帷⒌V產(chǎn)等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛[8-11]?；羟耨R店地區(qū)新生代地層覆蓋廣泛，采用單一物探方法，無法充分認(rèn)識該地區(qū)的深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)，因此有必要采用多種地球物理方法相組合，發(fā)揮各種方法的互補(bǔ)性。重力勘探是一種重要的位場物探方法，在能源資源調(diào)查和礦產(chǎn)資源調(diào)查中占有重要地位[12，13]?？煽卦匆纛l大地電磁法(Controlled Source Audiofrequency Magnetotelluric Method，CSAMT)是在大地電磁法(Magnetotelluric Method，MT)和音頻大地電磁法(Audio-frequency Magnetotelluric Method，AMT)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種人工源頻率域電磁測深方法[14-19]。該方法使用人工場源，只需改變頻率，即可達(dá)到探測不同深度的目的，近年來，CSAMT在金屬礦、地?zé)帷⒌叵滤?、油氣等的勘探中發(fā)揮著越來越重要的作用[20-22]。本文開展以重力和CSAMT為主的綜合物探方法應(yīng)用研究，為霍邱馬店地區(qū)的能源資源調(diào)查提供了基礎(chǔ)資料。

2 地質(zhì)與地球物理特征

2.1 地層

研究區(qū)內(nèi)第四系地層廣泛覆蓋。四十里長山地帶南側(cè)有少量老地層出露，主要是新太古界霍邱群、古元古代鳳陽群、新元古代青白口系、古生代含煤巖系和中新生代山前盆地。據(jù)鉆孔揭露，研究區(qū)新生代地層厚度普遍<300 m，鉆孔揭露的地層主要有太古代周集組、吳集組，元古代青白口系、南華系九里橋組，古生代寒武系鳳臺組，中生代侏羅系毛坦廠組。研究區(qū)基巖地質(zhì)圖見圖1。

圖1 研究區(qū)基巖地質(zhì)與物探測線布置Fig.1 Bedrock geology and survey line layout in the study area

2.2 構(gòu)造

研究區(qū)地處華北地臺南緣，位于豫-淮臺褶帶東段之淮南復(fù)向斜以南，六安斷裂以北，合肥坳陷和潢川坳陷之間，即淮陽山字形型構(gòu)造脊柱的四十里長山一帶。區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造按其形成順序可分為阜平期、鳳陽期和燕山期褶皺。區(qū)內(nèi)斷層約有60余條，多隱伏于第四系之下，規(guī)模一般為數(shù)公里，形成期和主要活動期為晚于鳳陽期，主要為北西向和北北東向兩組，呈“X”型相交，另一組近南北向，其規(guī)模較小。

2.3 巖漿巖

研究區(qū)內(nèi)有重新集、吳集、草樓三個混合花崗巖巖體，其余均為巖脈。

2.4 物性特征

新生代地層密度最低，是引起重力低的主因，重力負(fù)異常值達(dá)n×10-5～n×10-4m/s2；其電阻率極低，一般為n～n×10 Ω·m。中生代地層密度次低，也是引起重力低的原因之一，其電阻率次低，一般為n×10～n×100 Ω·m。古生代、元古代地層密度次高，古生代地層密度高于元古代地層，電阻率與密度呈正相關(guān)。太古代地層密度最高，電阻率亦高。本區(qū)主要地質(zhì)單元存在密度、電阻率差異，滿足物探解譯需要，主要巖礦石密度和電阻率值詳見表1。

表1 霍邱地區(qū)巖礦石密度、電阻率統(tǒng)Table 1 Density and resistivity in Huoqiu area

續(xù)表1

2.5 重力場特征

研究區(qū)重力異常特征見圖2。

圖2 霍邱馬店地區(qū)重力異常Fig.2 Gravity anomaly map of the study area

四十里長山隆起：中北部重力高中心位置靠近河南省，重力等值線呈近南北走向陡梯級帶，主要反映四十里長山太古代隆起特征，往東為潁上凹陷南部，新生代、中生代逐漸加厚，太古代埋深加大，重力值降低。南部重力等值線近東西向分布，沿肥中斷裂位置重力等值線呈陡梯級帶，北部基底為太古代，南部基底為古生代，鉆孔揭示往南新生代覆蓋逐漸加厚，重力值逐漸降低。

潁上凹陷：潁上凹陷為新生代、中生代厚沉積，太古代上覆中生代，往北太古代埋深逐漸加大，所以重力值逐漸降低。潁上凹陷南部以肥中斷裂為界，北部直抵潁上-定遠(yuǎn)斷裂，其東西兩側(cè)受弧形邊界斷裂控制，表現(xiàn)為重力值洼地。

3 數(shù)據(jù)處理

對觀測的重力數(shù)據(jù)進(jìn)行了固體潮校正、零點掉格校正、基點校正、布格校正、正常場校正、地形校正等，最終得到布格重力異常。

CSAMT資料經(jīng)過原始編輯、曲線壞頻點壞頻段處理、測線壞點處理、靜態(tài)位移校正等處理得到卡尼亞視電阻率和相位，使用一維和二維連續(xù)介質(zhì)反演得到剖面地電模型。

根據(jù)地電模型、布格重力異常曲線，利用區(qū)域地質(zhì)、區(qū)域重磁場資料，以物性參數(shù)作為依據(jù)，進(jìn)行剖面2.5D人機(jī)交互地質(zhì)建模：利用區(qū)域地質(zhì)、區(qū)域重磁場求取剖面重力場背景值，扣除背景值后，進(jìn)行正反演擬合；局部重力值不吻合地段，按地質(zhì)物探規(guī)律修改地質(zhì)模型，直到擬合曲線與布格重力異常曲線一致；利用修改后的地質(zhì)模型，對比重力、CSAMT資料，確保地質(zhì)模型符合地質(zhì)規(guī)律及物探異常特征。若存在不合理地段，再進(jìn)行循環(huán)擬合。

4 剖面成果分析

hq1線解釋成果如圖3所示。

圖3 霍邱馬店地區(qū)hq1線綜合異常及地質(zhì)推斷Fig.3 Comprehensive anomaly and geological inference of hq1 line in Huoqiu Madian area

剖面布格重力異常曲線總體呈西高東低的形態(tài)分布，西端為重力高異常區(qū)，東部重力異常逐步降低，布格重力異常曲線存在局部重力異常。重力高主要反映四十里長山太古代隆起特征，往東為潁上凹陷南部，新生代、中生代地層逐漸加厚，太古代地層埋深加大，重力值降低。

980/hq1～1 180/hq1對應(yīng)重力異常曲線極大值，主要反映四十里長山太古代隆起特征。CSAMT剖面上部標(biāo)高-100 m以內(nèi)電阻率<1 000 Ω·m，推測為青白口系和南華系地層，淺部被第四系覆蓋，深部電阻率值>1 000 Ω·m，推測為太古代地層。

1 180/hq1～1 370/hq1處CSAMT剖面上淺部被第四系覆蓋，1 000 m處存在明顯的電性界面，推測上部低阻層為傾向北西的寒武系地層。鉆孔ZKwh002孔深507.59m，據(jù)鉆孔資料揭示，淺部為第四系地層覆蓋，深部為石炭系地層，與推測一致。深部標(biāo)高-1 000～-1 250 m之間，推測為青白口系和南華系地層，深部電阻率值>1 000 Ω·m，推測為太古代地層。

1 370/hq1～1 560/hq1處電阻率斷面圖顯示標(biāo)高-1 250 m處存在明顯的電性界面，推測上部低阻為傾向北東的寒武系地層，其上部可能存在石炭系殘留體。標(biāo)高-1 350～-1 250 m之間，電阻率值<1 000 Ω·m，推測為青白口系和南華系地層，深部電阻率值較高，>1 000 Ω·m，推測為太古代地層，且重力值往東逐漸降低，推測為太古代地層往東埋深加大的反映。

1 560/hq1～1 820/hq1處上部標(biāo)高-100～-200 m處電阻率值較低，<1 000 Ω·m，結(jié)合基巖地質(zhì)圖推測為青白口系和南華系地層，深部電阻率值>1 000 Ω·m，推測為太古代地層。另外1 800/hq1點附近電阻率值較高，>1 000 Ω·m，推測為太古代地層局部隆起，與重力局部高異常相對應(yīng)。

1 820/hq1～2 280/hq1處重力值最低，此處為潁上凹陷南部，新生代、中生代地層逐漸加厚，太古代地層埋深加大。CSAMT剖面標(biāo)高0～-200 m 電阻率值最低，<50 Ω·m，為新生代地層覆蓋。標(biāo)高-200～-800 m，電阻率值 <1 000 Ω·m， 根據(jù)基巖地質(zhì)圖，推測為侏羅系毛坦廠組。深部電阻率值最高， >1 000 Ω·m，推測為太古代地層，且往東埋深加大。2 050點處布格重力異常曲線梯級帶、CSAMT電阻率低阻帶，推測為潁上凹陷西邊界斷裂(F2)反映。

在上述解釋的基礎(chǔ)上，推測霍邱馬店地區(qū)，剖面上1 180/hq1～1 560/hq1為古生代地層分布區(qū)，長度約3.8 km，淺部第四系覆蓋，中部古生代地層厚度最厚處約400 m，下部為太古代地層。還推測了霍邱馬店地區(qū)的斷裂5條(見圖4)，斷裂性質(zhì)及物探異常特征見表2。

表2 物探推斷斷裂定性解釋Table 2 The qualitative interpretation table of fault inferred by geophysical prospecting

5 結(jié) 論

1)通過在霍邱馬店地區(qū)開展剖面重力測量及可控源音頻大地電磁測深工作，獲取了剖面重力異常和電性特征；

2)充分利用綜合物探的優(yōu)勢，在剖面重力異常和電性特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合地質(zhì)資料，利用2.5D人機(jī)交互建模技術(shù)，初步查明了該地區(qū)的主要地層展布情況，并推斷解釋了5條斷裂；

3)基本明確了古生代分布區(qū)在剖面上的范圍、長度和地質(zhì)特征，為該地區(qū)尋找古生代油氣進(jìn)而進(jìn)行能源資源調(diào)查評價提供了基礎(chǔ)資料。