楊學(xué)明，徐新學(xué)，袁航

（天津市地球物理勘探中心，天津 300170）

電磁陣列剖面法(EMAP)在阿爾凹陷構(gòu)造研究中的應(yīng)用

楊學(xué)明，徐新學(xué)，袁航

（天津市地球物理勘探中心，天津 300170）

∶本文論述了電磁陣列剖面法(EMAP)在二連浩特地區(qū)阿爾凹陷巖性分層、斷裂及基底構(gòu)造研究中的應(yīng)用。采用電磁陣列EMAP測(cè)量，有效的避免了靜態(tài)位移難以有效校正等問(wèn)題。通過(guò)有效的資料處理，反映了阿爾凹陷地層結(jié)構(gòu)特征與空間展布，落實(shí)了凹陷的基底埋深，對(duì)區(qū)內(nèi)控陷斷層的位置、性質(zhì)、展布及發(fā)育特征進(jìn)行了劃分，達(dá)到了較好的預(yù)期效果，為勘探空白區(qū)油氣遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)提供了可靠的基礎(chǔ)資料。

∶阿爾凹陷；EMAP；資料處理

大地電磁測(cè)深法（MT）是以觀測(cè)來(lái)自高空的電磁波在地球內(nèi)部感應(yīng)出來(lái)的電磁場(chǎng)，來(lái)研究地下電性結(jié)構(gòu)的地球物理方法。大地電磁測(cè)深法采集頻譜范圍為320～1×10-4Hz的大地電磁場(chǎng)，探測(cè)深度可達(dá)地下幾十千米至幾百千米。該方法具有勘探深度大、分辨能力強(qiáng)、觀測(cè)效率高、不受高阻屏蔽且對(duì)低阻層反應(yīng)靈敏等特點(diǎn)，是研究深部構(gòu)造、基底結(jié)構(gòu)和尋找隱伏斷層的有效方法。自20世紀(jì)80年代以來(lái),大地電磁方法在石油勘查中的應(yīng)用日趨廣泛,資料采集、處理、解釋水平也在不斷提高,解決地質(zhì)問(wèn)題的效果為人們所矚目，已經(jīng)成為地震勘探方法的重要補(bǔ)充方法。但是該方法存在著空間采集密度不足，以及因地表淺層不均勻體和地形引起的靜態(tài)位移難以有效校正等問(wèn)題，致使在應(yīng)用中受到了一定的局限。本文通過(guò)電磁陣列剖面法（EMAP）在二連地區(qū)阿爾凹陷勘查中的應(yīng)用，較好的回避了MT法的上述弊端，并且取得了較好的勘查效果，為探索該區(qū)凹陷構(gòu)造特征，尋找后備油氣勘探遠(yuǎn)景區(qū)提供了基礎(chǔ)資料。

1 方法技術(shù)

電磁陣列剖面法（Elect ro-Magnet Ar ray Proof i l ing，簡(jiǎn)稱EMAP）是從MT法中衍生出來(lái)的一種方法，其基本原理、資料處理及解釋與傳統(tǒng)的MT法相同。在資料采集過(guò)程中，采用了沿剖面方向電極首尾相接的陣列方式，點(diǎn)距一般控制在200m左右，即采用電道空間連續(xù)密集采樣，增加了空間采樣密度，抑制了表層電性不均勻的靜態(tài)位移現(xiàn)象，從而提高橫、縱向分辨率。施工中沿測(cè)線布設(shè)成首尾相接EXi方向電場(chǎng)分量以及垂直于EXi的EYi分量，在一個(gè)排列中一般保證一個(gè)含磁場(chǎng)分量Hx和Hy測(cè)量的五分量測(cè)點(diǎn),資料處理時(shí)通過(guò)整個(gè)排列共用磁道來(lái)實(shí)現(xiàn)獲取每個(gè)測(cè)點(diǎn)的四分量大地電磁測(cè)量的信息。

EMAP法觀測(cè)的基本參數(shù)為∶正交的電場(chǎng)分量(Ex，Ey)和磁場(chǎng)分量(Hx，Hy)。如果將地表天然電場(chǎng)與磁場(chǎng)分量的比值定義為地表波阻抗，那么，在均勻大地的情況下，此阻抗與入射場(chǎng)極化方式無(wú)關(guān)，只與大地電阻率以及電磁場(chǎng)的頻率有關(guān):

式中：Z為大地波阻抗（KV/T·m）,ρ為電阻率（Ω·m）,μ為磁導(dǎo)率，of為頻率（Hz）,i為虛數(shù)符號(hào)。通過(guò)測(cè)量利用相互正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量，就可確定介質(zhì)的電阻率值，計(jì)算公式為:

式中∶ρ為電阻率（Ω·m），of為頻率（Hz），E為電場(chǎng)強(qiáng)度分量（mv/km），H為磁場(chǎng)強(qiáng)度分量（nT）。對(duì)于水平層狀大地介質(zhì)，上述表達(dá)公式仍然適用。由（2）式得到的電阻率為視電阻率，在一個(gè)寬頻帶上測(cè)量電場(chǎng)E和磁場(chǎng)H，依據(jù)電磁波在介質(zhì)中傳播原理，趨膚深度或勘探深度隨頻率的降低而增大，通過(guò)改變并觀測(cè)不同頻率的電磁信號(hào)，就可獲取不同深度的電性信息。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 工作布置

阿爾凹陷走向北東，長(zhǎng)約80 km,寬20～35 km，面積約2 200 km2。凹陷北部狹窄，南部開(kāi)闊，區(qū)域地質(zhì)調(diào)查認(rèn)為該凹陷具有西斷東超的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，其在蒙古國(guó)境內(nèi)為陡坡帶和洼槽區(qū)，面積約1 500 km2,中國(guó)境內(nèi)面積約700 km2。部署了電磁陣列剖面（EMAP）兩條，呈十字交叉狀，合計(jì)剖面長(zhǎng)度70 km（圖1）。

2.2 地質(zhì)概況

阿爾凹陷位于二連盆地巴音寶力格隆起區(qū)東北部，南與巴音都蘭凹陷北洼槽相鄰，東與烏里雅斯太凹陷隔隆相望，北鄰蒙古國(guó)塔木察格凹陷，是二連盆地發(fā)現(xiàn)的一個(gè)新凹陷。

圖1 工作區(qū)131線和L02工作布置示意圖Fig.1 Map show ing arranging o of Line 131 and Line 02 in the research area

凹陷中分布的下白堊統(tǒng)巴彥花群沉積了巨厚湖相碎屑巖，層序發(fā)育全，自下而上有阿爾善組、騰格爾組（分為騰一段及騰二段）和賽漢塔拉組（簡(jiǎn)稱賽漢組）。地層發(fā)育特征表現(xiàn)為早、中期湖盆均發(fā)育的特點(diǎn)。裂陷初期，相當(dāng)于阿三段沉積時(shí)期，形成面積較大的統(tǒng)一沉降區(qū)，湖盆發(fā)育且水體較深，洼槽區(qū)沉積了一套以暗色泥巖為主的地層；裂谷發(fā)育期，欠補(bǔ)償沉積的增強(qiáng)和水體的不斷加大，湖泊發(fā)育，為較深湖相沉積。這種層序組合特征預(yù)示著該凹陷具有豐富的油氣資源。

阿爾凹陷具有二連盆地共同的構(gòu)造特征，但在局部構(gòu)造上又具構(gòu)造反轉(zhuǎn)和同沉積背斜的特點(diǎn)，決定了在凹陷短軸方向表現(xiàn)為強(qiáng)烈的構(gòu)造反轉(zhuǎn)，長(zhǎng)軸方向表現(xiàn)為同沉積背斜，背斜構(gòu)造帶貫穿整個(gè)凹陷，形成了有利的聚油背景。

2.3 電性特征分析

阿爾凹陷區(qū)地表均為第四系覆蓋，未見(jiàn)蓋層下巖性出露。為了更好的獲得物性前提，本次采用井旁EMAP測(cè)深反演的方式來(lái)獲取電性資料分析的基礎(chǔ)。通過(guò)井旁EMAP測(cè)深曲線，綜合電阻率特征分析，物性參數(shù)歸納如下：新生界第四系電阻率值在50Ω·m，第三系阻值在8Ω·m，總體表現(xiàn)為中阻；下白堊統(tǒng)賽漢塔拉組以砂質(zhì)巖或泥質(zhì)膠結(jié)為主，測(cè)井電阻率值在26Ω·m，總體反映為中低阻；下白堊統(tǒng)騰格爾組，巖性以砂巖、泥質(zhì)砂巖及泥巖為主，測(cè)井電阻率值9Ω·m，為低阻層；下白堊統(tǒng)阿爾善組為中阻層，測(cè)井電阻率值在98.5Ω· m；侏羅系地層為一套灰、深灰色泥巖、雜色砂礫巖夾煤層、安山巖，部分地段為凝灰?guī)r、砂礫巖，總體上以火山巖為主，中等偏高電阻率值。

資料解譯中依據(jù)剖面反演成果結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識(shí)，把下白堊統(tǒng)下伏地層中，電阻率等值線變稀疏梯度界面作為侏羅系低界,古生界基底為高阻異常反映，花崗巖巖體為特高阻，酸性巖類為高阻，而斷裂構(gòu)造多表現(xiàn)為明顯的密集帶或梯度變化。

2.4 資料處理

EMAP資料處理首先是利用SSMT2 000程序把通過(guò)GPS同步采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行單排列解算，獲得每個(gè)測(cè)點(diǎn)的視電阻率和相位數(shù)據(jù)，繼而進(jìn)行細(xì)致的編輯后輸出處理軟件所需要的文件格式，然后在綜合認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的剔非值、去噪、圓滑、靜校等處理。

在上述基礎(chǔ)上，進(jìn)行EMAP資料的反演，即將地表觀測(cè)到的視電阻率和相位差隨頻率變化的資料，通過(guò)一定的數(shù)值模擬計(jì)算，獲得地下不同深度介質(zhì)的電阻率值，這一過(guò)程也稱為定量解釋，它給出勘探剖面地下的電性分布特征，是一種深度域斷面圖。它不但可以反映沿剖面方向不同構(gòu)造單元電阻率的橫向變化特征，也能給出不同電性層的縱向變化特征，電阻率等值線密集帶、數(shù)值梯度帶一般為斷層或電性層分界的反應(yīng)，高頻段的畸變點(diǎn)則表現(xiàn)為表層的不均勻性。

2.5 成果認(rèn)識(shí)

2.5.1 斷裂構(gòu)造分析

圖2、圖3分別為131和L02剖面的綜合成果圖。在主測(cè)線131剖面57號(hào)點(diǎn)附近，二維反演斷面顯示兩側(cè)電性出現(xiàn)明顯差異，左側(cè)低阻右側(cè)中高阻，擬波動(dòng)二維偏移成像結(jié)果同相軸錯(cuò)斷和橫向不連續(xù)，推測(cè)為斷裂F1的反映。斷層左側(cè)為沉積凹陷，右側(cè)為古生界基底隆起和巖體。斷層總體走向沿凹陷邊緣，傾向北西，正斷層，傾角70°，古生界基底斷距約1 km，為阿爾凹陷的東部邊界斷層，控制了凹陷內(nèi)中新生代沉積。在38號(hào)點(diǎn)附近存在凹陷內(nèi)的次級(jí)斷裂F2，電性上表現(xiàn)為等值線和偏移成像同向軸的錯(cuò)斷和不連續(xù)，正斷層，傾向北西，中生界斷距約200m，與F1構(gòu)成一組階梯式斷裂組合。該斷層加劇了凹陷的沉積，下白堊世在斷裂附近形成沉積中心。

在L02線229、165號(hào)點(diǎn)附近，下白堊統(tǒng)騰格爾組標(biāo)志層兩側(cè)厚度存在明顯變化，等值線也存在錯(cuò)斷，視電阻率斷面圖等值線兩側(cè)電性差異明顯，推斷為凹陷內(nèi)的次級(jí)斷裂F3和F4的存在，這兩條斷裂對(duì)凹陷北部的沉積中心的形成起了一定的作用。

2.5.2 電性分層

在131線反演斷面上，剖面電性總體呈現(xiàn)淺部低阻，深部高阻的特征，各標(biāo)志層位界限明顯，結(jié)合擬波動(dòng)偏移成像結(jié)果分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)巖性地層界限的劃分。根據(jù)前述分析，可以把海拔400m左右，大致沿10Ω·m橫向可追蹤的電阻率梯度線，劃歸為第一電性層，該套地層為電阻率約7Ω·m的低阻帶和20Ω·m的表層相對(duì)次高阻，主要為細(xì)粉砂巖、粘土、泥巖、砂礫巖的反映，劃歸為下白堊統(tǒng)賽漢塔拉組和新生界，厚度約在250～550m；第一電性層以下為可連續(xù)橫向追蹤、縱向上分層明顯的中低阻條帶，中等阻值在30Ω·m，低阻在7Ω·m，為第二電性層騰格爾組砂礫巖和泥巖的反映，橫向上局部的高低阻塊體，反映橫向沉積局部不均衡。25～38號(hào)點(diǎn)間厚度約250～950m，埋深1 500m，存在局部的凹中隆的特征；以第二電性層低阻底界面為基準(zhǔn)，大致瞄準(zhǔn)48Ω·m梯度變化帶和底部79.4Ω·m的梯度變化帶作為第三電性層（下白堊統(tǒng)阿爾善組），該套地層平均厚度約180m，主要巖性為砂礫巖，在43號(hào)點(diǎn)趨于尖滅；其下第四電性層表現(xiàn)中高阻特征的電性層歸為侏羅系地層，推測(cè)巖性為下侏羅統(tǒng)阿拉坦合力群地層，以偏移成像圖為基準(zhǔn)，把橫向可連續(xù)追蹤的電性界面劃為其底界面，F(xiàn)1斷裂西側(cè)埋深在1 250～3 000m，厚度在750～1 500m，東部淺西部深，呈緩坡?tīng)?。侏羅系地層下第五電性層為古生界高阻基底，巖性為硬砂巖或碳酸鹽巖。51～81號(hào)點(diǎn)揭示的超過(guò)800Ω·m的高阻值塊體，依據(jù)附近地表出露情況推測(cè)為侏羅紀(jì)花崗巖體的反映。

根據(jù)對(duì)主測(cè)線131的劃分方法、步驟、原則，同樣實(shí)現(xiàn)對(duì)L02線電性層的追蹤與劃分。下白堊統(tǒng)騰格爾組第二中低阻電性標(biāo)志層自兩端向凹陷中央深度及厚度逐漸加大。兩端薄，約350～500m，在165和229點(diǎn)間最厚，局部厚度達(dá)1 500m，最大底面埋深約1 850m，呈明顯盆狀；在71～81號(hào)點(diǎn)出現(xiàn)在南部相對(duì)下凹區(qū)，厚度約1 000m，底面埋深1 500m。81～163號(hào)點(diǎn)間第一電性標(biāo)志層（新生界及下白堊統(tǒng)賽漢塔拉組）沉積厚度比較穩(wěn)定，約在400～500m，剖面兩端趨于尖滅。在75和219號(hào)點(diǎn)附近局部厚度增大至600m。剖面南端90號(hào)點(diǎn)以西，中、新生界總體電性相對(duì)東部偏高，與沉積物顆粒較粗有關(guān)。下白堊統(tǒng)騰格爾組下伏為阿爾善組地層，厚度約在200m，底面最大埋深2 150m，在測(cè)線西部13號(hào)點(diǎn)趨于尖滅。依據(jù)擬波動(dòng)二維偏移成像圖上，把埋深1 500～3 350m相對(duì)連續(xù)可追蹤的電性層作為侏羅系底面，厚度在700～1 500m，最大埋深處在165～229號(hào)點(diǎn)之間，其下伏為古生界基底地層。

2.5.3 基底特征

圖2 131線剖面綜合成果圖Fig.2 The com p rehensive resu lt oof the p ro ofile 131

圖3 L02線剖面綜合成果圖Fig.3 The com p rehensive resu lt o of the p ro ofile L02

二連盆地基底一般為古生界及更老地層，主要由復(fù)理巖、火山巖、硬砂巖、碳酸鹽巖建造組成，在電性上表現(xiàn)為高阻特征。131主測(cè)線1～57號(hào)點(diǎn)之間，存在呈淺部低阻的凹陷帶，自小號(hào)點(diǎn)向大號(hào)點(diǎn)緩緩上傾，在25～39號(hào)點(diǎn)之間存在局部加深，在57號(hào)點(diǎn)止于F1斷裂，58號(hào)點(diǎn)以東為高阻基底隆起和巖體，與區(qū)域特征相符?；装枷輺|側(cè)受F1斷裂控制，古生界基底的埋深自1 250～3 000m，由西向東逐漸抬升。聯(lián)絡(luò)線L02揭示凹陷盆地形態(tài)明顯，兩端呈超覆接觸關(guān)系，古生界基底頂面局部埋深超過(guò)3 000m，剖面資料揭示阿爾凹陷后期沉積中心很大程度上在北部。

3 結(jié)語(yǔ)

電磁陣列剖面法能較好的降低表層不均勻所帶來(lái)的靜態(tài)位移，獲取可靠資料，有效解剖研究區(qū)的巖性地層、斷裂展布及基底構(gòu)造特征，為油氣遠(yuǎn)景等勘探提供基礎(chǔ)資料依據(jù)。

針對(duì)阿爾凹陷獲取的電磁陣列剖面資料采用連續(xù)、層狀介質(zhì)反演及擬波動(dòng)成像技術(shù)對(duì)主要電性層位和斷裂構(gòu)造進(jìn)行了劃分。解譯主要斷裂四條，阿爾凹陷邊界斷裂F1和次級(jí)斷裂F2控制了凹陷的沉積；F3、F4斷裂對(duì)阿爾凹陷北部沉積中心的形成起到一定作用。凹陷東部邊緣為斷裂接觸關(guān)系，南北向成超覆接觸，凹陷內(nèi)層序完整，界面清晰，古生界基底最大埋深約3 350m。

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Abstract:In this paper,the authors state the EMAP（Electro-MagnetArray Proofiling）application in the geological survey oof lithological hierarchical,ofracture and basement tectonic in the Aer Sag located in Erenhot,Inner Mongolia.It is eofofective to avoid the problems caused by the static shioft which are hardly solved w ith using EMAPmethod.And through eofofective data processing,it could not only display the stratum structure and space distribution oof Aer Sag,ofind the depth oof basementoof the sag,butalso reoflect the location,properties,distribution and developmentcharacteristicsoof the ofaults controlling the sag,and also provide reliable initialdata ofor oforecasting the resourcesprospect in theexploration blank space.

Keywords：Aer Sag;EMAP;Data processing;Erenhot

EMAPApp lication on Study oof the Aer Sag Structures in the Erenhot Area,Inner M ongolia

YANG Xue-m ing,XU Xin-xue,YUAN Hang
(Tianjin Geophysical Exploration Center,Tianjin 300170,China)

P631.3+25

A

1672－4135（2012）03－0236-05

2012-05-07

華北油田油氣勘察項(xiàng)目：二連浩特探區(qū)阿爾凹陷連續(xù)電磁陣列剖面法勘探研究（HBYT-2007-YTGC-653）

楊學(xué)明（1982-），男，工程師，2005年畢業(yè)于桂林工學(xué)院工程物探專業(yè),長(zhǎng)期從事地球物理方法的應(yīng)用及研究工作，Email:xuemingyang_82@163.com。