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        用視電阻率測井方法確定巖鹽礦區(qū)隱伏構(gòu)造嘗試

        2013-07-09 03:56:56鮑世才
        地質(zhì)裝備 2013年5期
        關(guān)鍵詞:巖鹽巖性測井

        鮑世才

        (甘肅省地礦局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,甘肅 天水741020)

        0 引言

        測井方法是巖鹽礦勘探中不可缺少的手段之一。利用測井資料不但能劃分鉆孔地層剖面,發(fā)現(xiàn)并彌補因鉆探巖芯采取率不足而打薄打丟的巖鹽礦層,同時通過對多口井視電阻率測井曲線形態(tài)的對比分析,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)及礦區(qū)地質(zhì)條件,還能夠確定深部隱伏構(gòu)造。

        1 礦區(qū)地質(zhì)及地球物理特征

        工作區(qū)位于秦嶺緯向構(gòu)造帶北緣、祁呂賀蘭山字型構(gòu)造前弧西翼南緣及隴西旋卷構(gòu)造南部之復(fù)合部位的漳縣新生代斷陷盆地。區(qū)內(nèi)褶皺及斷裂構(gòu)造較發(fā)育,構(gòu)造線總體呈北西西向。受構(gòu)造運動和氣候周期的影響,區(qū)內(nèi)巖鹽礦的形成顯得極為復(fù)雜,鹽礦層傾角甚陡,多在50°~60°,個別達85°以上,鹽礦層厚度從幾十厘米到幾十米不等,含鹽量從百分之幾到百分之九十以上,埋深因受構(gòu)造運動的影響,則為65~240m不等。

        礦區(qū)地層巖性相對簡單,主要為第四系沖洪積相砂礫卵石及粉土,厚5~10m;下伏新近系上新統(tǒng)臨夏組第三巖性段(N32)地層,巖性主要為碎屑巖和化學(xué)巖兩大類,厚390m左右。碎屑巖以灰綠、灰黑、灰黃等雜色泥巖為主,并夾有少量薄層泥灰?guī)r和砂質(zhì)泥巖;而具有工業(yè)開采價值的化學(xué)巖(以巖鹽為主)則夾在雜色泥巖中,局部夾有高品位的芒硝層。

        由于礦區(qū)地層單一,巖性簡單,地層的物理性質(zhì)視其巖性和NaCl含量而異,化學(xué)巖(以巖鹽為主)具最高的視電阻率值(15~92Ω·m),最低的自然伽馬強度((2~6)×7.17×10-14C/kg·s),正的自然電位異常;碎屑巖(以泥巖為主)具最低的視電阻率值(2~5Ω·m),最高的自然伽馬強度((10~24)×7.17×10-14C/kg·s),接近于基值的自然電位異常,上述物性差異,為測井方法劃分巖性,進一步進行地層對比,確定隱伏構(gòu)造提供了地球物理前提。

        2 隱伏構(gòu)造的確定

        2.1 方法和依據(jù)

        用測井資料研究構(gòu)造特征,其方法就是地層對比,地層對比的根據(jù)是在一定范圍內(nèi),同一時代的相似沉積環(huán)境下形成的地層具有相同的地質(zhì)特性和地球物理特征。因此,同一地層測井曲線形態(tài)相似[1];不同的沉積環(huán)境下,由于物源情況不同、水動力條件不同及水深不同,必然造成沉積物組合形式和層序特征的不同,反映在測井曲線上就是不同的測井曲線形態(tài)[2]。可用來進行地層對比的資料有多種,與巖性、古生物化石等相比,利用測井資料作地層對比,具有形象直觀、工作簡便的優(yōu)點[3]。

        測井所獲得的各種信息,是井剖面上諸多地層巖性的綜合反映。在一定的勘探范圍內(nèi),在相同時代、相似環(huán)境下形成的地層,具有大致相同或相近的地質(zhì)特征[3]。由于地層巖性及沉積韻律相似,僅靠剖面巖性對比并確定構(gòu)造現(xiàn)象,有時難以識別,稍有不慎,還會得出錯誤的結(jié)論。但伴隨這些構(gòu)造現(xiàn)象而產(chǎn)生的地層重復(fù)、缺失、柔皺、巖層破碎及地下水活動等,在測井曲線上卻直觀形象,即在相同或相似環(huán)境下形成的地層巖性,反映在測井曲線上便有著相似或相近的異常幅值或曲線形態(tài),而不同層系的地層,由于沉積環(huán)境、沉積物來源、沉積旋廻、巖性組合不同,因此所獲得的測井信息、曲線形態(tài)、異常幅值也就各異。依據(jù)測井反映的這一地質(zhì)特征,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料,將相鄰各井的測井曲線繪制在同一剖面圖上,就能找出不同層系的地層巖性在深度、厚度及空間上的展布形態(tài)和構(gòu)造特征,這便是我們識別和確定構(gòu)造形態(tài),進行成礦條件研究的依據(jù)。

        2.2 構(gòu)造形態(tài)的分析確定

        單口井的測井資料,只能反映一口井的地下地質(zhì)情況,而要搞清整個或部分礦區(qū)地下地質(zhì)情況,就必須利用多口井的資料進行綜合分析對比,方可了解不同層系的地層巖性在橫向及縱向上的變化規(guī)律和構(gòu)造特征。圖1所繪的是一條鹽礦區(qū)在近南北向上的測井剖面曲線對比圖。不難看出,三條曲線在含鹽層段形態(tài)相似,巖鹽層數(shù)相同,表明沉積韻律相同,為相同時代,相同或相似環(huán)境下形成的巖層。由圖可見,三口井相距很近(ZK1孔距ZK2孔51m,ZK2孔距ZK3孔98m),但含鹽層段埋深卻相差很大(最大相差173m),分析造成上述差異的原因只能是構(gòu)造運動。在成鹽后期,受隴西旋卷構(gòu)造和地殼垂直升降運動的影響,區(qū)內(nèi)礦層嚴重柔皺變形,在垂向上造成了礦區(qū)部分巖層的隆起與降低,在長不到150m的剖面上褶柔出一個隆起褶曲構(gòu)造(背形)。受構(gòu)造運動的影響,背形兩翼的部分礦體形態(tài)改變,形似粘稠狀的流體滑向背形的轉(zhuǎn)折端,造成兩翼巖鹽礦體的部分缺失和轉(zhuǎn)折端礦體的增厚。所以處于背形近轉(zhuǎn)折端的ZK2孔曲線與處于背形兩翼的ZK1、ZK3孔曲線形態(tài)略有不同,ZK2孔曲線形似箱狀,巖鹽礦單層厚度較大,而ZK1、ZK3孔曲線呈鋸齒狀,巖鹽礦單層厚度相對較小。

        圖1 鹽礦區(qū)南北向剖面視電阻率測井曲線

        上述背形構(gòu)造的推論正確與否,礦區(qū)巖礦層的傾角測試結(jié)果從另一側(cè)面給予了回答。經(jīng)對礦區(qū)各孔采芯巖樣的傾角測試,處于南翼的巖礦層傾角在50°~70°之間,處于北翼的巖礦層傾角在40°~50°之間,而根據(jù)巖鹽層相對埋深估算,背形南翼視傾角約73°,北翼視傾角約58°??梢姡瑴y井估算地層傾角與測試結(jié)果非常接近,進一步證實該處確實存在一背形構(gòu)造。

        圖2是礦區(qū)過ZK2孔近東西方向(110°)上的測井剖面曲線對比圖??梢钥吹?,三條曲線形態(tài)相似,巖鹽層位基本對應(yīng),說明它們?yōu)橥粫r代相同沉積環(huán)境下的產(chǎn)物,在近300m的東西向剖面上巖鹽層的埋深沒有明顯的起伏變化。由此進一步確定該處構(gòu)造就為背形構(gòu)造。剖面東端含鹽層段的埋深略有變深,曲線形態(tài)由ZK4孔較完整的箱形過渡為ZK5孔的鋸齒形,這可能是鉆孔處在背形構(gòu)造不同位置而受構(gòu)造運動影響程度不同所致,推測ZK4孔很可能在背形構(gòu)造的軸部附近,而ZK5孔將向翼部略有偏移。由于含鹽層段的埋深相差不大,據(jù)此推測構(gòu)造走向與該剖面線的方向基本一致。

        圖2 鹽礦區(qū)東西向剖面視電阻率測井曲線

        3 結(jié)語

        利用測井方法不但能劃分地層巖性,還能確定地質(zhì)上難以解決的隱伏構(gòu)造,測井確定隱伏構(gòu)造的方法就是地層對比。在同一測區(qū)的相鄰鉆孔,若測井曲線標準層的相對埋深相差較大,一般表明有構(gòu)造存在,根據(jù)多孔中標準層埋深變化特征,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料就可確定隱伏構(gòu)造。

        [1]丁次乾.礦場地球物理[M].山東:中國石油大學(xué)出版社,2008.

        [2]尉中良,鄒長春.地球物理測井[M].北京:地質(zhì)出版社,2005.

        [3]杜奉屏.油礦地球物理測井[M].北京:地質(zhì)出版社,1984.

        [4]張德權(quán),賀顥,等.用測井方法確定深部隱伏構(gòu)造實例一則[J].物探與化探,2004,28(4):298-299.

        [5]胡曉隆,張德權(quán).應(yīng)用回歸分析進行鹽礦工業(yè)品位預(yù)報[J].物探與化探,2006,30(2):137-140.

        [6]林耀庭,何金權(quán).四川省巖鹽礦產(chǎn)資源研究[J].四川地質(zhì)學(xué)報,2003,23(3):154-159.

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