司法禎，馬振波，張 平，李志勛

（1.河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南 鄭州 450001；2. 河南省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001；3.河南省地質(zhì)科學(xué)研究所，河南 鄭州 450001）

油氣資源是關(guān)系我國現(xiàn)代化建設(shè)全局和國家安全的重要戰(zhàn)略資源，直接影響到國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。2015年中國地質(zhì)調(diào)查局實(shí)施了“河南洛陽－濟(jì)源地區(qū)油氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查”項(xiàng)目，開展了重力和可控源音頻大地電磁（CSAMT）測量，厘清了地層展布特征和盆地構(gòu)造形態(tài)。

本文主要介紹在禹州重點(diǎn)工作區(qū)采用CSAMT為主，重力為輔的聯(lián)合探測、綜合解釋的模式，查明了工作區(qū)的構(gòu)造格架，確定了工作區(qū)新生界厚度，圈定了油氣有利區(qū)。

重力異常是地下由淺到深各類地質(zhì)體

的物性差異在地面綜合疊加的效應(yīng)，其中包括界面起伏、巖性不均勻、地殼與殼下物質(zhì)的厚度變化等諸多地質(zhì)因素在內(nèi)。實(shí)測的重力異常值經(jīng)過固體潮改正、零點(diǎn)漂移改正、布格改正、正常場改正之后，得到改正后的重力異常值。CSAMT是一種頻率域的電磁測深勘探方法，具有勘探深度大，分辨率高，效率高的特點(diǎn)。在探測盆地基底、查明地層結(jié)構(gòu)、劃分盆地構(gòu)造格架等具有較好的效果[1]。由于CSAMT本身具有靜態(tài)效應(yīng)、場源效應(yīng)等因素[2]，造成成果解釋的多解性。重力和CSAMT測量相互驗(yàn)證，避免了成果的多解性，達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)的效果。

1 工作區(qū)地質(zhì)及地球物理特征

1.1 工作區(qū)地質(zhì)

工作區(qū)位于豫東平原分區(qū)濮陽-開封地層小區(qū)，主要為第四系和新近系覆蓋區(qū)。區(qū)內(nèi)鉆井較少且鉆深一般小于3000m，鮮有地質(zhì)深鉆，工作程度較低，但據(jù)目前資料綜合分析，區(qū)域上主要發(fā)育太古界、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系，缺失志留系、泥盆地和下石炭統(tǒng)。

1.2 地球物理特征

工作區(qū)地層密度具有從新至老逐漸增大的特征，存在五個密度差異較大的密度層，它們依次為第四系—第三系密度層，其密度為2.25×103kg/m3；中生界—上古生界密度層，其平均密度為2.43×103kg/m3；下古生界密度層，其平均密度為2.65×103kg/m3；震旦系—汝陽群密度層，其平均密度為2.55×103kg/m3；熊耳群—太古界密度層，其平均密度為2.65×103kg/m3，它們之間的密度差分別是0.18×103kg/m3、0.22×103kg/m3、－0.10×103kg/m3、0.10×103kg/m3。

工作區(qū)地層電阻率具有從新至老逐漸增大的特征，下古生界的奧陶系和寒武系為高阻層，其值可達(dá)數(shù)千，新生界電阻率較低。巖礦石電阻率以古生界灰?guī)r、白云巖最高，其值可達(dá)數(shù)萬Ω·m，其次為中生界砂巖、頁巖，有數(shù)百至上千Ω·m，新生界黃土、砂巖最低一般為幾十至數(shù)百Ω·m。

以上密度和電阻率特征為重力異常和CSAMT的推斷解釋提供了地球物理依據(jù)。

2 CSAMT工作原理

2.1 CSAMT工作原理

可控源音頻大地電磁法（CSAMT）是一種利用接地水平電偶源為信號源的一種頻率域電磁測深法。以電磁波在均勻半空間介質(zhì)中的傳播理論和麥克斯韋方程組為基礎(chǔ)，通過觀測發(fā)射源在遠(yuǎn)區(qū)中的波區(qū)的水平電場分量Ex和垂直磁場分量Hy的比值來計(jì)算卡尼亞電阻率（視電阻率）。其公式如下：

式（1）中：?—電磁波頻率，Ex—水平電場分量，Hy—垂直磁場分量，ρs—卡尼亞電阻率。

根據(jù)電磁波的趨膚效應(yīng)理論，電磁波在均勻介質(zhì)和非均勻介質(zhì)的有效探測深度可表示為：

式（2）中：H—有效探測深度，ρ—地表電阻率，?—電磁波頻率。

當(dāng)?shù)乇黼娮杪室欢〞r，可以看出有效探測深度與供電頻率成反比，高頻時，探測深度越淺；低頻時，探測深度深。通過改變不同的供電頻率，就可以探測到地下不同深度范圍內(nèi)電性體的分布特征[3]。

2.2 重力測量原理

相對重力測量是通過測量兩點(diǎn)間的重力差值，逐點(diǎn)由起算點(diǎn)推求聯(lián)測點(diǎn)重力值的方法和技術(shù)。計(jì)算公式可以表示為：

式（3）中：GA為重力控制點(diǎn)的重力值，k為起算點(diǎn)至聯(lián)測點(diǎn)之間的段差數(shù)，Δg為起算點(diǎn)至聯(lián)測點(diǎn)之間的段差值[4]。

相對重力測量時，還受到重力以外其它因素的影響，因此計(jì)算時必須進(jìn)行相應(yīng)的改正。主要改正以下四項(xiàng)：固體潮改正、零點(diǎn)漂移改正、布格改正、正常場改正，改正后求取重力異常值。

3 數(shù)據(jù)采集

3.1 測線布置

依據(jù)1∶5萬區(qū)域重力解譯成果，在推斷的禹州盆地由西向東布置測線6條30°方向的CSAMT與重力測線ZC05～ZC10。測線布置情況見圖1。

圖1 測線布置圖

3.2 工作參數(shù)設(shè)置

CSAMT采用V8多功能電法工作站，發(fā)射極距為1～2km，收發(fā)距R在10km～15km左右，供電電流一般3～10A，測量裝置為赤道電偶極裝置，采用可控源音頻大地電磁測深的標(biāo)量測量方式。

重力工作采用CG-5型相對重力儀，測點(diǎn)讀數(shù)時間不少于40秒，基點(diǎn)聯(lián)測時不少于60秒?；y點(diǎn)觀測時，CG-5重力儀兩個讀數(shù)相差不得超過0.005×10-5m/s2。

4 資料解釋

本文以盆地中部的ZC07測線為例，進(jìn)行詳細(xì)解釋。

4.1 ZC07測線CSAMT解譯

ZC07測線共測量108個測深點(diǎn)，點(diǎn)距100m，剖面長度10.8km。剖面方向30°。從圖2中能觀測到電阻率隨深度變化的規(guī)律，并且能根據(jù)各地層電性差異定性地給出高阻層二疊系界面的起伏狀況，圈定二疊系界面凹陷區(qū)，較準(zhǔn)確地給出二疊頂界面起伏沿測線在水平方向上的深度變化情況。

該測線整體反映一個盆地構(gòu)造，盆地南部邊緣為測點(diǎn)14～15北邊緣為測點(diǎn)106～108。第四系埋深最大約1500m，在測線31～35點(diǎn)之間位置，地表全部由第四系覆蓋。在（測點(diǎn)10～5、106）有兩條斷裂帶存在。受斷裂帶的影響，本剖面二疊系巖層界面起伏比較大，埋深距地表最淺小于100m，最大可達(dá)到1500m。斷面圖上，依然將28 Ω·m視電阻率線為第四系與下覆二疊系的分界線視電阻率線為；以電阻率突變分析得二疊系與下覆石炭系、寒武系分界線的視電阻率為125Ω·m。依據(jù)以上電性參數(shù)分析得：第四系厚度100～500m；盆地厚度一般在800～1500m之間；深部寒武系厚度未完全探出。

4.2 ZC07測線重力解譯

從ZC07測線重力剖面定量正演計(jì)算曲線擬合圖（圖3）分析，下伏地層主要是二疊－石炭系、寒武－奧陶系、太古界；由圖中可以看出，重力低值段主要是太古界相對凹陷，新生界覆蓋較厚所致，而重力高值段主要是太古界相對隆起，新生界覆蓋較薄引起。由剖面總體可見：距剖面0點(diǎn)（南端）1.5～12km區(qū)段內(nèi)為禹州盆地構(gòu)造，1.5～12km區(qū)段為盆地構(gòu)造中心。

具體分段分析如下：擬合剖面顯示在距剖面0點(diǎn)（南端）0～2.5km區(qū)段內(nèi)，新生界厚度從0m增大到300m，該區(qū)段二疊系地層缺失，寒武-奧陶系隆起；從2.5～12km區(qū)段內(nèi)，太古界凹陷，新生界厚度較大，埋深約最深區(qū)域可達(dá)1500m；從12km～至剖面末尾區(qū)段內(nèi)，太古界逐次級隆起起，新生界厚度逐漸變薄。

4.3 ZC07線CSAMT與重力綜合解譯

由圖2、圖3，綜合分析下伏地層主要是二疊－石炭系、寒武－奧陶系、震旦系、太古界；由圖中可以看出，重力低值段、對應(yīng)電阻率低主要是太古界相對凹陷，新生界覆蓋較厚所致，而重力高值段、對應(yīng)電阻率高主要是太古界隆起引起，重磁電剖面反映地層情況基本相一致。綜合剖面顯示顯示：在距剖面0點(diǎn)（南端）0～2.5km區(qū)段及距離剖面11.5～12.3km區(qū)段內(nèi)，新生界相對較薄，震旦系隆起，引起重力高異常。從2.5～11.5km區(qū)段內(nèi)，為禹州盆地主要盆地區(qū)域，太古界凹陷，新生界厚度較大，二疊系、奧陶-寒武系相對下陷，所引起重力異常值低、電阻率值低。綜合分析重電反映地層基本一致。

5 結(jié)論

（1）CSAMT和重力方法在油氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用，結(jié)合地質(zhì)資料，較好地揭示了工作區(qū)的盆地構(gòu)造的展布和覆蓋層厚度，依據(jù)重力低、電阻率低、新生界覆蓋較厚，推斷為太古界相對凹陷，圈定出了油氣有利區(qū)。

（2）CSAMT和重力方法在油氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查中的作用，表明該方法組合在平原厚覆蓋區(qū)油氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查中，具有效果突出、簡單快捷的優(yōu)點(diǎn)。

圖2 ZC07測線反演視電阻率斷面及解譯成果圖

圖3 ZC07線重力剖面定量正演計(jì)算曲線擬合圖