王慶國(guó)，李英武，于淑莉，龐雨桐

(陜西地礦物化探隊(duì)有限公司，陜西 西安 710043)

0 引言

微重力勘查是基于常規(guī)重力勘查技術(shù)，以資源勘查、工程勘察和考古為目的而逐步發(fā)展起來(lái)的新型勘查方法技術(shù)，其主要特點(diǎn)是探測(cè)對(duì)象小、測(cè)量范圍小，而且測(cè)量精度高(微伽級(jí))。20世紀(jì)70年代微重力測(cè)量由美國(guó)率先提出，在歐美興起，并得到廣泛應(yīng)用。美國(guó)用微重力測(cè)量探測(cè)到大量地層圈閉油田，歐洲一些國(guó)家則在地基勘察、考古等方面取得了明顯成效；前蘇聯(lián)和東南亞一些國(guó)家也在油氣田勘測(cè)方面獲得成功。1980年后我國(guó)在科研、地震、石油等部門(mén)引進(jìn)高精度重力儀，微重力測(cè)量得以起步，并在地球動(dòng)力學(xué)研究、地基勘測(cè)、資源探查、古墓探測(cè)等方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，取得了初步成果和經(jīng)驗(yàn)[1]。

近年來(lái)微重力勘查逐步向地下空間發(fā)展，如坑道微重力及鉆孔微重力測(cè)量逐步興起，配套技術(shù)手段正在逐步發(fā)展提高；海洋微重力儀器設(shè)備取得重大突破，配套技術(shù)手段也日趨成熟。微重力勘查空間域的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展，為今后微重力勘查提供了更為廣闊的市場(chǎng)前景。文中通過(guò)對(duì)兩個(gè)金屬礦區(qū)和一個(gè)石油鉆采區(qū)的勘查實(shí)例進(jìn)行異常分離、構(gòu)造劃分及三維反演，闡述了微重力資源勘查的方法技術(shù)及成果表達(dá)，并對(duì)微重力勘查應(yīng)用范圍及前景進(jìn)行了分析論述。

1 微重力勘查方法特點(diǎn)

微重力勘查的主要目標(biāo)任務(wù)是勘查、研究空間域和時(shí)間域重力場(chǎng)的微小變化。

通過(guò)地面或地下微重力系列測(cè)量點(diǎn)間重力場(chǎng)微小變化，獲得重力場(chǎng)空間域數(shù)據(jù)。解釋推斷空間物質(zhì)賦存空間，如地層及巖性結(jié)構(gòu)劃分、斷裂構(gòu)造識(shí)別、自然及人工構(gòu)造物(溶洞、空洞、采空區(qū)、塌陷區(qū)、回填區(qū)、地鐵隧道、防空洞等)圈定、自然資源(煤炭、石油天然氣、鉀鹽、地下水、地?zé)?、干熱巖、金屬礦產(chǎn)等)賦存位置劃分預(yù)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害體圈定等。通過(guò)地面或地下若干觀測(cè)站重力場(chǎng)隨時(shí)間微小變化的連續(xù)或斷續(xù)重復(fù)測(cè)量，獲取重力場(chǎng)時(shí)間域數(shù)據(jù)，研究重力場(chǎng)隨時(shí)間的變化特征。微重力可解決地震帶監(jiān)測(cè)及中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)；地質(zhì)體、斷裂及裂隙、地質(zhì)災(zāi)害體、自然及人工構(gòu)造物等時(shí)間域穩(wěn)定性分析評(píng)述；觀測(cè)自然資源開(kāi)采過(guò)程重力場(chǎng)時(shí)間域變化特征，研究資源量的逐步減少量估算，資源開(kāi)采對(duì)地形及環(huán)境的變化及影響等地質(zhì)問(wèn)題。

微重力測(cè)量與傳統(tǒng)重力測(cè)量的差別主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面[3]：

1)重力測(cè)量精度及布格重力異?？偩却蟠筇岣?。傳統(tǒng)重力測(cè)量(如區(qū)域重力調(diào)查)布格重力異常總精度通常為(500～1 000)×10-8m·s-2，微重力測(cè)量布格重力異?？偩韧ǔ?30～60)×10-8m·s-2，微重力異常的分辨率得到了極大提高，可以解決傳統(tǒng)重力勘探不能解決的地質(zhì)問(wèn)題。

2)測(cè)量方法和途徑有很大改變。傳統(tǒng)重力測(cè)量測(cè)點(diǎn)稀疏，微重力測(cè)量測(cè)點(diǎn)密集[12-14]，而且除了在地表進(jìn)行外，還可以深入豎井和多層坑道，可進(jìn)入地質(zhì)體或人工構(gòu)造物內(nèi)部進(jìn)行觀測(cè)，獲得豐富的三維觀測(cè)數(shù)據(jù)，為克服或改善多解性提供了條件。

微重力勘查技術(shù)不等同高精度重力測(cè)量技術(shù)，主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面[1]：

1)應(yīng)用領(lǐng)域和目的不同。微重力多用于資源開(kāi)發(fā)、工程勘察、小構(gòu)造探測(cè)等方面；高精度重力測(cè)量多用于重力基準(zhǔn)的建立、重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的監(jiān)測(cè)等。

2)觀測(cè)及研究區(qū)域的差異。微重力測(cè)量的作業(yè)區(qū)域較小，測(cè)區(qū)重力場(chǎng)變化不大，但高精度重力測(cè)量可能涉及較大區(qū)域，測(cè)區(qū)重力場(chǎng)變化可達(dá)幾十至數(shù)百毫伽。

3)處理方法和解釋方法側(cè)重不同。高精度重力測(cè)量強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)和時(shí)間基準(zhǔn)的統(tǒng)一；微重力測(cè)量則強(qiáng)調(diào)突出各地質(zhì)體重力效應(yīng)的分離及正反演計(jì)算。

微重力勘查的技術(shù)指標(biāo)為：

1)微重力常用的高精度重力儀：加拿大CG-5(CG-6)自動(dòng)重力儀，美國(guó)Burris重力儀。

2)微重力儀器的分辨率及精度：分辨率為(0.1～1.0)×10-8m·s-2，觀測(cè)精度為(5～30)×10-8m·s-2。

3)微重力觀測(cè)精度：(±10～±30)×10-8m·s-2(根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定)。

4)布格重力異?？偩龋?±30～±60)×10-8m·s-2(根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定)。

5)微重力勘查(檢測(cè))比例尺選?。?∶1 000～1∶5 000。

6)地形測(cè)量精度：點(diǎn)位中誤差： ±5～±10 mm。

7)高程中誤差： ±3～±5 mm 。

8)微重力測(cè)量各項(xiàng)改正：理論固體潮改正，零點(diǎn)位移改正，基點(diǎn)改正。

9)隨時(shí)間變化量改正：需試驗(yàn)并逐步完善。

10)微重力異常各項(xiàng)改正：正常場(chǎng)改正、高度改正、地形改正、中間層改正。

11)微重力地形改正范圍：0～2 000 m(根據(jù)地形條件和實(shí)際需要設(shè)定)。

2 微重力勘查應(yīng)用及實(shí)例分析

2.1 徐州市利國(guó)鎮(zhèn)魚(yú)塘區(qū)隱伏磁鐵礦勘查實(shí)例

厲廣軍曾在2006年指出[8]，徐州市利國(guó)鎮(zhèn)魚(yú)塘區(qū)隱伏磁鐵礦區(qū)存在有以磁異常為主的綜合物探異常。磁異常輔之以重力、低阻異常是尋找鐵礦的有利依據(jù)。區(qū)內(nèi)物探測(cè)量表明：① 磁性，塊狀磁鐵礦磁性最強(qiáng)，平均磁化強(qiáng)度可達(dá)166.429 A·m-1，矽卡巖類(lèi)(特別是含鐵矽卡巖)平均磁化強(qiáng)度可達(dá)5.488 A·m-1，閃長(zhǎng)斑巖平均磁化強(qiáng)度可達(dá)0.471 A·m-1，花崗斑巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖與沉積巖基本無(wú)磁性；② 密度，磁鐵礦、赤鐵礦含鐵矽卡巖，矽卡巖平均密度在3.0 g·cm-3以上，奧陶系地層平均密度為2.7 g·cm-3左右，巖漿密度較低，花崗閃長(zhǎng)斑巖密度2.29 g·cm-3左右。

利國(guó)磁鐵礦區(qū)位于華北地臺(tái)豫淮臺(tái)褶帶北緣，屬于EW向坳陷與徐州復(fù)背斜的交匯部位。斷層較發(fā)育，主要為NE向，沿EW向斷裂，燕山期中酸性巖侵入與奧陶系碳酸鹽巖接觸，為接觸交代型鐵(銅、金)礦形成提供了地質(zhì)條件，奧陶系碳酸鹽巖頂部為成礦的有利層位[7]。區(qū)內(nèi)第四系分布較廣，厚度一般為20 ～30 m。

收集前人1∶1萬(wàn)地質(zhì)礦產(chǎn)資料及航磁異常，繪制出工作區(qū)(研究區(qū))及周邊簡(jiǎn)明地質(zhì)圖(圖1)。研究區(qū)及周邊主要研究地層為肖縣組(O1x) 及閣莊組(O2g)，巖性以中厚層灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r為主，通常密度值小于2.7 g·cm-3，呈無(wú)磁或微弱磁性；二疊系砂巖及頁(yè)巖密度值約2.7 g·cm-3，呈無(wú)磁或微弱磁性，研究區(qū)大多風(fēng)化剝蝕(殘留很少)。研究區(qū)及周邊的主要侵入巖主要有：閃長(zhǎng)玢巖(δμ)、花崗閃長(zhǎng)斑巖(γδπ) 及花崗斑巖(γπ)，通常密度2.55～2.66 g·cm-3，磁性呈弱磁—中強(qiáng)磁性變化(與磁性礦物含量相關(guān))。研究區(qū)及周邊共有航磁異常12個(gè)，研究區(qū)外有8個(gè)航磁異常，已開(kāi)采過(guò)磁鐵礦十余個(gè)(留下礦坑多個(gè))；研究區(qū)內(nèi)包含了M1～M4等4個(gè)幅值200～600 nT的航磁異常，推測(cè)與隱伏磁鐵礦體關(guān)系密切。

研究區(qū)位于萬(wàn)畝魚(yú)塘，受到大片水域干擾，工作條件十分有限。直流電法及電磁法勘探效果較差，為了保證數(shù)據(jù)采集密度以及內(nèi)插數(shù)據(jù)的客觀準(zhǔn)確，優(yōu)選微重力和磁力聯(lián)合勘探，采用了微重力測(cè)量的布點(diǎn)方式及數(shù)據(jù)處理手段，得到的解釋推斷結(jié)果能最大限度的接近真實(shí)鐵礦異常，發(fā)現(xiàn)和研究隱伏構(gòu)造、隱伏巖脈與磁鐵礦的成因聯(lián)系，圈定隱伏磁鐵礦的空間展布，為鉆探工程提供物探依據(jù)。根據(jù)研究區(qū)周邊5個(gè)鉆孔資料及磁鐵礦開(kāi)采調(diào)研，該區(qū)磁鐵礦埋藏深度通常20～250 m，礦層多呈水平層狀，形態(tài)復(fù)雜，單個(gè)礦體面積通常104～105 m2，礦層厚度通常10～40 m(厚度變化較大)，儲(chǔ)量30～300萬(wàn)t不等。

根據(jù)物性成果，該區(qū)域磁鐵礦體本身具有“重磁同源”的基本特征，且磁鐵礦體多呈水平層狀展布，利用重磁聯(lián)合反演的方法技術(shù)及先進(jìn)軟件，將取得良好效果。重力和磁測(cè)剖面均位于魚(yú)塘分割壩梗上，采用非規(guī)則測(cè)網(wǎng)，基本點(diǎn)距5～10 m，覆蓋了所有可工作區(qū)域。微重力觀測(cè)精度±15.8×10-8m·s-2，布格重力異常總精度±28.5×10-8m·s-2；磁測(cè)觀測(cè)精度±1.6 nT，磁測(cè)總精度±3.1 nT。

測(cè)區(qū)內(nèi)最高密度應(yīng)為磁鐵礦，最低密度為第四系砂土。閃長(zhǎng)玢巖、花崗斑巖、煌斑巖、矽卡巖等相對(duì)于二疊系的砂巖、頁(yè)巖為高密度，而相對(duì)于奧陶系灰?guī)r則為低密度(表1)。收集前人測(cè)定鉆孔巖芯(巖礦)標(biāo)本成果(表2)，沉積巖無(wú)磁性或微弱磁性，閃長(zhǎng)玢巖具弱磁性。磁鐵礦具有高密度強(qiáng)磁性的特征，因此磁鐵礦上方具有重力高、磁力高的基本特征，據(jù)此可圈定隱伏磁鐵礦體。

表1 徐州市利國(guó)鎮(zhèn)魚(yú)塘區(qū)巖礦石密度測(cè)定成果統(tǒng)計(jì)

表2 徐州市利國(guó)鎮(zhèn)魚(yú)塘區(qū)巖礦石磁參數(shù)測(cè)定成果統(tǒng)計(jì)

經(jīng)過(guò)各種校正得到的研究區(qū)布格重力異常如圖2所示，異常等值線走向以近EW向?yàn)橹?，局部出現(xiàn)近NE向和NW向，重力場(chǎng)變化區(qū)間為(611～615)×10-5m·s-2，變化平緩、最大變化幅度4×10-5m·s-2。局部重力異常發(fā)育，重力場(chǎng)扭曲變形特征明顯，中南部出現(xiàn)較大范圍局部重力高異常，揭示該區(qū)域出現(xiàn)較大規(guī)模的相對(duì)高密度巖體。

圖2 研究區(qū)布格重力異常Fig.2 Bouguer gravity anomaly map

磁場(chǎng)等值線走向以NW向和近EW向?yàn)橹?，變化區(qū)間為-520～680 nT，最大變化幅度1 200 nT，該區(qū)域主要為正磁異常組成(圖3)。

圖3 研究區(qū)磁力異常Fig.3 Magnetic anomaly area map

依據(jù)布格重力異常和磁力異常形態(tài)特征初步分析，該區(qū)隱伏磁鐵礦具有重磁同源基本特征。根據(jù)測(cè)區(qū)及周邊巖礦石密度資料，結(jié)合測(cè)區(qū)地質(zhì)情況，測(cè)區(qū)局部重力高異常最主要成因是相對(duì)高密度的磁鐵礦(化)、閃長(zhǎng)玢巖、花崗斑巖等；第四系松散沉積層為絕對(duì)低密度層，二疊系的砂巖、頁(yè)巖等相對(duì)低密度，因此局部重力低異常最主要成因是第四系松散沉積層和二疊系的砂巖、頁(yè)巖分布[5]。

使用Geosoft軟件制作該區(qū)布格重力異常三維體元圖(圖4)和化極磁異常三維體元圖(圖5)。布格重力異常三維體元100 m×100 m×400 m，磁測(cè)化極異常三維體元50 m×50 m×200 m。

圖5 化極磁異常三維體元圖Fig.5 3D voxel map of polarizing magnetic anomaly

圖4 布格重力異常三維體元圖Fig.4 3D voxel map of Bouguer gravity anomaly

微重力及磁剩余異常均出現(xiàn)似環(huán)狀特征，局部重力高異常下限為0.14×10-5m·s-2(圖6中黑線表示)；局部重力低的異常上限為-0.14×10-5m·s-2(圖6中藍(lán)線表示)。

圖6 圈定礦體在剩余布格重力異常的顯示Fig.6 Delimitation of orebody in Bouguer gravity anomaly map

局部磁異常下限為100 nT(圖7中黑線表示)。KT1重磁綜合異常是本次勘查最重要的綜合異常，與重力剩余異常的關(guān)系密切(圖6)；和磁測(cè)剩余異常的范圍和邊界基本吻合(圖7)。推測(cè)KT1綜合異常主要由磁鐵礦體+巖體引起。

圖7 剩余化極磁異常及圈定的礦體分布Fig.7 Residualized pole anomaly and delineated ore body distribution map

選擇KT1重磁綜合異常進(jìn)行2.5D反演，列舉穿過(guò)KT1的1 pm及2 pm進(jìn)行，反演首先應(yīng)用中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的RGIS 2014版軟件的重磁聯(lián)合反演模塊，采用重磁剩余異常進(jìn)行聯(lián)合反演。反演密度參數(shù)選取相對(duì)密度，平均密度取2.65kg·m-3(視為0值)，高于平均密度的單元取0.01～1.35kg·m-3，低于平均密度的單元取-0.85～-0.01kg·m-3，磁鐵礦體相對(duì)密度取值范圍0.9～1.35kg·m-3；反演磁性采用相對(duì)磁化強(qiáng)度，磁傾角取90°，磁化強(qiáng)度取值范圍為-50～180 A·m-1，磁鐵礦體相對(duì)磁化強(qiáng)度取100～180 A·m-1。為避免反演成果圖上表達(dá)冗雜，未標(biāo)明單元的反演參數(shù)，特此說(shuō)明。

1 pm投影長(zhǎng)度1 485.29 m(圖8)，主要穿過(guò)G1重力高；穿過(guò)M1和M2正磁異常；依次穿過(guò)F5、F4、F3、F1四條局部斷裂帶。反演解釋推斷M1正磁異常(G1重力高)基本異常成因?yàn)椤盎◢忛W長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖+磁鐵礦化體”；M2正磁異常主要成因是砂、頁(yè)巖及薄層灰?guī)r中的局部磁鐵礦化、磁黃鐵礦化，有形成局部小磁鐵礦(化)體的可能，不足以形成較大磁鐵礦(化)體。

圖8 1 pm 2.5D重磁聯(lián)合反演Fig.8 1 pm 2.5D inversion of a profile

1 pm下部磁鐵礦(化)體也呈相對(duì)均勻水平狀分布，具有ES較薄、WN增厚的基本特征，推斷厚度小于30 m，埋深約80～120 m。有關(guān)礦層厚度、平均品位、伴生礦種等情況，有待工程驗(yàn)證。

2 pm投影長(zhǎng)度1 060.42 m(圖9)，主要穿過(guò)G1重力高；穿過(guò)M1正磁異常；依次穿過(guò)F5、F4、F3、F1等4條局部斷裂帶。反演解釋推斷M1正磁異常(G1重力高)基本異常成因?yàn)椤伴W長(zhǎng)玢巖+磁鐵礦化體”。

圖9 2 pm 2.5D重磁聯(lián)合反演Fig.9 2 pm 2.5D inversion of three profiles

2 pm下部磁鐵礦(化)體分為兩部分：

1)ES部磁鐵礦(化)體主要由G2重力高和M1正磁異常的ES分支形成，磁鐵礦(化)體呈現(xiàn)菱形分布，推斷埋深50～150 m，平均厚度超過(guò)20 m，初步認(rèn)為該磁鐵礦化體相對(duì)貧化。

2)WN部磁鐵礦(化)體主要由G1重力高和M1正磁異常的WN分支形成， 磁鐵礦(化)體呈近水平分布，推斷埋深70～110 m，平均厚度30 m，為相對(duì)富的磁鐵礦(化)體。

2.2 克拉瑪依稠油鉆采區(qū)

微重力測(cè)量用于油氣勘查的物理原理是含油氣藏地層的密度可比正常地層下降0.05～0.40 g·cm-3，因而能在地表產(chǎn)生(30～600)×10-8m·s-2的重力低異常。無(wú)疑通過(guò)測(cè)量這種重力低異常能在很大概率上尋找到油氣藏。特別是當(dāng)油氣層越厚、孔隙度越大、面積越大，也即工業(yè)價(jià)值越高，則重力低異常越強(qiáng)。通常油氣儲(chǔ)層上方地表存在微弱重力低異常標(biāo)志。這種異常有兩大特點(diǎn)：一是非常微弱，多數(shù)中小型油氣藏異常通常只有十幾至幾百微伽；二是屬虧空性低異常，故通常被稱(chēng)為“微重力低異?！被颉拔⒅亓μ澘铡保瑢俪Ｒ?guī)重力勘探技術(shù)難以測(cè)取的微弱信息[2]。

油氣田可分兩大類(lèi)：構(gòu)造圈閉和地層圈閉。前者規(guī)模大，相應(yīng)的重力異常也大；后者規(guī)模小，相應(yīng)的重力異常通常只有數(shù)十微伽。傳統(tǒng)的重力勘探一般只參與普查，而且是作為綜合勘探的方法之一和其他地球物理方法共同應(yīng)用。微重力勘查可找到油田富集有利區(qū)段，發(fā)現(xiàn)微小構(gòu)造(如微小斷裂、微隆起、微凹陷)和其他相關(guān)地質(zhì)問(wèn)題(如油氣儲(chǔ)層厚薄、油氣流向、開(kāi)采資源量及剩余資源量估算)，為油氣田開(kāi)采工程和環(huán)境評(píng)價(jià)治理提供詳實(shí)的物探依據(jù)。

圖10 研究區(qū)簡(jiǎn)明地質(zhì)圖Fig.10 Geological map of the study area

微重力測(cè)量主要解決以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

1)解決該區(qū)域的微斷裂和微構(gòu)造，重點(diǎn)是解決測(cè)區(qū)內(nèi)的微隆起以及微凹陷的空間展布情況；

2)稠油開(kāi)采會(huì)造成重力場(chǎng)的逐年微小變化，通過(guò)時(shí)移微重力多次測(cè)量，可達(dá)到計(jì)算開(kāi)采量、預(yù)測(cè)剩余資源量的目的；

3)稠油開(kāi)采過(guò)程中加注高溫蒸汽，在儲(chǔ)層上部地層中形成蒸汽腔，蒸汽腔中含有大量烴類(lèi)，汽腔烴類(lèi)的運(yùn)移及泄露，存在著燃爆及塌陷風(fēng)險(xiǎn)。微重力測(cè)量可提供蒸汽腔的賦存空間信息，為后續(xù)的工程治理提供物探依據(jù)。

微重力采用規(guī)則布網(wǎng)，網(wǎng)度10 m×10 m～40 m×40 m。實(shí)達(dá)平面位置精度±0.039 m；高程精度±0.021 m。實(shí)達(dá)重力觀測(cè)精度:±18×10-8m·s-2；布格重力異?？偩取?9.42×10-8m·s-2。數(shù)據(jù)采集質(zhì)量良好，為處理及解釋推斷提供了基礎(chǔ)條件。

主要巖性為砂礫巖、石英砂巖、砂巖、泥質(zhì)砂巖等，密度特征見(jiàn)表3。

表3 密度匯總成果

研究區(qū)的微重力布格重力異常(圖11)，不僅展示了稠油鉆采區(qū)重力場(chǎng)微變化，而且蘊(yùn)含著豐富的解釋推斷信息。經(jīng)數(shù)據(jù)處理試驗(yàn)求得測(cè)區(qū)的區(qū)域場(chǎng)[5-6]，重力場(chǎng)變化區(qū)間為(-98.77～-96.68)×10-5m·s-2，揭示該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜的特征，結(jié)合該區(qū)石油鉆探開(kāi)采情況，將該區(qū)劃分為WN隆起帶、WS凹陷區(qū)、EN凹陷區(qū)、凹中隆起帶等4個(gè)分區(qū)。見(jiàn)圖12。

圖12 布格重力區(qū)域場(chǎng)分區(qū)示意Fig.12 Sketch map of Bouguer's gravity area

圖11 布格重力異常Fig.11 Bouguer gravity anomaly map

1)WN隆起帶：位于測(cè)區(qū)WN角，約占該區(qū)面積的10%。重力場(chǎng)從ES—WN遞增，反映出自侏羅系底部的隆起和中上侏羅統(tǒng)地層抬升的基本趨勢(shì)特征。

2)WS凹陷區(qū)：位于測(cè)區(qū)WS部，約占該區(qū)面積的50%。重力場(chǎng)從東—西遞增，反映出自侏羅系底部斜坡西南傾和中上侏羅統(tǒng)地層西南傾的基本趨勢(shì)特征。

3)EN凹陷區(qū)：位于測(cè)區(qū)EN部，約占該區(qū)面積的20%。重力場(chǎng)從東—西遞增，反映出自侏羅系底部斜坡東傾和中侏羅統(tǒng)地層?xùn)|傾的基本趨勢(shì)特征。

4)凹中隆起帶：位于測(cè)區(qū)中部—ES部，約占該區(qū)面積的20%，呈帶狀展布。重力場(chǎng)總體處于相對(duì)高值帶，反映出自侏羅系底部相對(duì)隆起和中侏羅統(tǒng)地層鼻狀隆起構(gòu)造的基本趨勢(shì)特征。

研究區(qū)局部異常發(fā)育(圖13)，局部重力高主要分布于西北隆起帶，東北凹陷區(qū)、凹中隆起帶；其局部重力低主要分布于東北凹陷區(qū)、北部及西南凹陷區(qū)。需特別指出，北部重力低異常對(duì)稠油聚集成藏較為有利，目前開(kāi)采不足，值得進(jìn)一步開(kāi)采。大片重力低是稠油聚集有利區(qū)，需密切關(guān)注。

圖13 剩余布格重力異常示意Fig.13 Schematic diagram of residual Bouguer gravity anomaly

局部異常圖中包含了帶狀重力低異常信息，推測(cè)帶狀重力低與地層中的蒸汽腔空間分布相關(guān)，今后再加強(qiáng)蒸汽腔的異常識(shí)別及圈定研究。

通過(guò)水平總梯度及水平方向一階導(dǎo)數(shù)，識(shí)別和劃分出F1～F6等6條斷裂，水平總梯度與劃分?jǐn)嗔颜故境鰯嗔逊植?圖14)。其中F1和F2等2條為較大斷裂；F3～F6等4條為小斷裂，其中F5和F6為控制局部鼻狀構(gòu)造斷裂。F2斷裂以北區(qū)域基底抬升及中上侏羅統(tǒng)抬升，對(duì)稠油聚集極為不利。而F5與F6斷裂帶之間區(qū)域?qū)儆谥猩腺_統(tǒng)鼻狀隆起構(gòu)造區(qū)，亦不利于運(yùn)移困難的稠油聚集，但F5與F6斷裂帶內(nèi)或鄰近地區(qū)，則對(duì)稠油聚集極為有利。

圖14 斷裂構(gòu)造劃分示意Fig.14 Division of fault structre

在該區(qū)域每100 m提取一條剖面，共提取11條剖面，使用ModelVision軟件對(duì)該區(qū)域進(jìn)行2.5D和三維反演(圖15～圖17)，剖面1和剖面7位置見(jiàn)圖13。由于研究區(qū)石油開(kāi)采井約180孔，收集到部分井位的鉆探編錄資料，作為2.5D及三維反演的約束條件。預(yù)設(shè)旁側(cè)距離100 m，以剖面為中心，兩邊各外推50 m作為控制范圍，獲得各剖面反演和最終的三維反演地質(zhì)—地球物理模型。

圖17 三維立體圖Fig.17 Graphic model

圖15 1剖面2.5D反演Fig.15 2.5D inversion of a profile

通過(guò)11條剖面的2.5D反演，較準(zhǔn)確地推測(cè)出了剖面所經(jīng)過(guò)區(qū)域的第四系覆蓋、白堊、侏羅、儲(chǔ)油層、三疊等地層的埋深、厚度以及空間展布情況。

由11條剖面的2.5D反演成果，合成了三維地質(zhì)—地球物理模型，相對(duì)準(zhǔn)確和客觀地反映了整個(gè)測(cè)區(qū)的沉積層以及儲(chǔ)油層的整體形態(tài)、起伏變化等空間展布特征。根據(jù)收集石油鉆探資料，該區(qū)2017年前已知采油鉆孔分布情況與微重力測(cè)量及解釋推斷成果較吻合，其中相對(duì)重力高異常區(qū)鉆孔稀、出油情況較差；相對(duì)重力低異常區(qū)鉆孔密集，出油情況良好；臨近斷裂帶鉆孔利于稠油聚集，在高溫高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)作用下高產(chǎn)油井較多。

圖16 7剖面2.5D反演Fig.16 2.5D inversion of seven profiles

圖18 油層頂面示意圖Fig.18 Top view of oil layer

3 微重力勘查應(yīng)用前景及注意事項(xiàng)

3.1 微重力勘查應(yīng)用前景

1)資源勘查方面：石油天然氣、頁(yè)巖氣、煤炭、鉀鹽、地?zé)?、干熱巖、多種金屬礦等。

2)地質(zhì)構(gòu)造方面：地震監(jiān)測(cè)、火山、斷裂及裂隙、巖體等等。

3)工程勘察方面：鐵路、公路、核電站、水電站、大型廠礦、高層建筑、城市地下空間(地層結(jié)構(gòu)、巖層的完整性、小斷裂、破碎帶、地下洞穴)。

微重力勘查注重觀測(cè)和研究其中的一些微小變化及細(xì)節(jié)。

3.2 微重力勘查注意事項(xiàng)

1)天體對(duì)重力場(chǎng)的影響。目前重力勘探所有規(guī)范的“理論固體潮改正”只考慮了太陽(yáng)和月球的引力場(chǎng)作用，而忽略了其他星球的引力作用。實(shí)施微重力可考慮架設(shè)日變站，對(duì)其他星球影響進(jìn)行必要改正。突破相關(guān)重力規(guī)范束縛。

2)地球?yàn)?zāi)難及災(zāi)害對(duì)重力場(chǎng)的影響。地球?yàn)?zāi)難事件發(fā)生時(shí)導(dǎo)致地球表面重力場(chǎng)發(fā)生嚴(yán)重畸變，甚至無(wú)法測(cè)量。只能事后補(bǔ)救。

3)重力場(chǎng)矢量的影響。常規(guī)重力勘查并不進(jìn)行矢量分解(由于水平分量太小)。但微重力勘查時(shí)，由于特殊要求需對(duì)垂向矢量和水平矢量分解研究。

4)地形影響及地形改正。目前地形改正方法是以“實(shí)測(cè)地形+收集數(shù)字化地形”進(jìn)行。地形改正密度選取通常根據(jù)地表物質(zhì)密度的平均值確定；特殊情況下可以以試驗(yàn)為基礎(chǔ)，選擇“變密度地改”的方法技術(shù)。

4 結(jié)論與建議

1)微重力勘查作為一種新興的方法技術(shù)手段，將在資源勘查中發(fā)揮重要作用；如石油天然氣、煤田、鉀鹽、干熱巖、金屬礦等。

2)對(duì)于解決小范圍的地質(zhì)構(gòu)造將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，尤其在工程勘察領(lǐng)域，如鐵路、公路、核電站、水電站、大型廠礦、高層建筑、城市三維空間等。

3)在評(píng)價(jià)重要工程建筑穩(wěn)定性中發(fā)揮作用，如重點(diǎn)水電站大壩、高層建筑、城市地下空間穩(wěn)定性等方面。

4)在危機(jī)礦山、深部找礦、地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、地球?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害等方面也將發(fā)揮重要作用。