胡曉麗，寇 明，王朝錦，李鐵柱

大地電磁測(cè)深在南鄱陽(yáng)盆地頁(yè)巖氣勘探中的應(yīng)用

胡曉麗1，寇 明2，王朝錦2，李鐵柱2

（1.四川川核地質(zhì)工程有限公司，成都 610000；2.四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，成都 610000）

為了解江西南鄱陽(yáng)盆地區(qū)域深部構(gòu)造特征，以及樂(lè)平組、小江邊組、安源組等主要頁(yè)巖氣層系泥頁(yè)巖空間展布、巖性等特征，開(kāi)展了4條大地電磁測(cè)深剖面資料的處理和定性、定量分析。通過(guò)對(duì)大地電磁測(cè)深資料的斷面視電阻率、阻抗相位分析及二維連續(xù)介質(zhì)反演，結(jié)合研究區(qū)的地質(zhì)和地球物理特征，基本查明了剖面上主要斷裂的位置、性質(zhì)及發(fā)育特征，大致圈定了區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)層系（電性層）的空間展布。研究表明：區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，樂(lè)平組底界埋深整體與盆地情況比較接近，東部盆地邊緣埋深較淺，西部越靠近盆地中心埋深越深。

大地電磁測(cè)深；構(gòu)造特征；頁(yè)巖氣勘探；鄱陽(yáng)盆地

大地電磁測(cè)深法是油氣非震勘探的主要方法之一，具有裝備輕便、成本低、工作效率高、探測(cè)深度大等特點(diǎn)，并具有不受高阻層屏蔽影響，對(duì)低阻層分辨能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)（田巍等，2019），可用于識(shí)別深大斷裂、深部地殼和主要地層界面，同時(shí)可以為構(gòu)造單元?jiǎng)澐痔峁┲匾罁?jù)，也常被用來(lái)地?zé)峥碧胶偷卣痤A(yù)報(bào)等研究工作（李金銘，2005）。

南鄱陽(yáng)坳陷位于江西省鄱陽(yáng)盆地的南部，呈北東走向，面積約6790km2。近年工作表明：為一個(gè)受NNE向贛江斷裂和NE向反轉(zhuǎn)斷裂體系雙重控制的白堊紀(jì)一古近紀(jì)張扭斷陷盆地，與九嶺—懷玉前白堊系海相逆沖構(gòu)造層系一起構(gòu)筑成具有疊合盆地構(gòu)造地質(zhì)背景，二疊系—三疊系海相—海陸過(guò)渡相烴源巖與二疊系一白堊系多套儲(chǔ)蓋組合相互疊置構(gòu)成晚期良好的油氣成藏組合條件；前人實(shí)施的鳴檢1井龍?zhí)督M官山段（P21）揭露12.7m油砂、樂(lè)探1井周家店組底部（K31）等證實(shí)了坳陷基本具備整體封閉保存條件，二疊系烴源巖普遍經(jīng)歷了二次生烴過(guò)程，是中國(guó)南方開(kāi)展油氣勘探的有利地區(qū)（鄭華平等,2006）。

圖1 南鄱陽(yáng)盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭D

本文基于大地電磁測(cè)深（MT）成果所顯示的電性特征，深入研究南鄱陽(yáng)盆地的地球物理特征，闡述了南鄱陽(yáng)盆地?cái)嗔押偷貙诱共继卣?，在此基礎(chǔ)上推測(cè)了南鄱陽(yáng)盆地頁(yè)巖氣有利層段及區(qū)域的分布，為下一步南鄱陽(yáng)盆地頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)提供了依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況與地球物理特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄱陽(yáng)坳陷的前身應(yīng)為九嶺-高臺(tái)山合拱之一部分，屬長(zhǎng)期隆起剝蝕區(qū)。燕山構(gòu)造旋迴期間，由于強(qiáng)烈的斷塊運(yùn)動(dòng)，才開(kāi)始逐步斷陷下沉，形成了晚白堊世及其以后的陸相碎屑建造。湖區(qū)西部，晚白堊世和第三紀(jì)沉積地層均較發(fā)育；湖區(qū)東部則僅有晚白堊系，而缺失第三系，說(shuō)明鄱陽(yáng)盆地的沉降中心曾向西遷移。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)時(shí)期曾一度隆起，因而缺失晚第三紀(jì)的沉積。第四紀(jì)再度強(qiáng)烈沉降，沉積物以北部和西部地區(qū)最厚。

南鄱陽(yáng)坳陷地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有“上張下壓”的疊合盆地特征。下構(gòu)造層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的顯著特征是發(fā)育推覆構(gòu)造, 由北向南推覆, 在坳陷南緣與官帽山逆沖系相向逆沖形成向塘-二甲村對(duì)沖帶。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)受推覆構(gòu)造影響呈現(xiàn)條帶狀分布的殘留向斜, 部分地區(qū)呈現(xiàn)為逆沖超疊單斜片。坳陷內(nèi)的推覆構(gòu)造與萍樂(lè)坳陷北部九嶺推覆構(gòu)造體系實(shí)屬同一構(gòu)造體系，由九嶺向東延伸至波陽(yáng), 再向東與高臺(tái)山逆沖系相接, 主要推覆活動(dòng)受燕山運(yùn)動(dòng)影響。

坳陷中部明顯受南北向贛江走滑斷裂體系控制。坳陷東部主要受控于晚印支-燕山期北東向逆沖斷裂在晚期的反轉(zhuǎn)作用，表現(xiàn)在斷裂走向和逆沖方向差別較大，“南斷北超”，北東-北北東走向的斷陷形態(tài)明顯（梁興等，2006）。斷裂走向往北偏移，以北東向?yàn)橹?。自北西至南東可分為康山坳陷、瑞洪凸起和二甲村凹陷三個(gè)次級(jí)構(gòu)造（圖1）。

研究區(qū)巖石物性測(cè)定統(tǒng)計(jì)表

地層極化率η電阻率ρ（Ω·m） 最小值最大值平均值最小值最大值平均值 K0.1%3.4%0.76%63.31702.58203.20 J1s0.6%3.28%1.65%204.273644.741074.66 T3a0.15%1.53%0.35%544.18750.203689.28 T2y0.76%4.37%1.80%145.40466.72228.07 P3c0.47%3.7%2.11%347.072872.881063.9 P3l0.08%6.72%1.39%52.081018.43332.19 P2m0.08%1.71%0.57%321.46140071.322935.55 P2x0.23%8.43%1.94%9569.37100307.0434354.74 P2q0.04%2.22%0.69%2814.2329802.1910634.66 P1m0.06%0.61%0.35%2360.2294448.8431799.93 C2h0.21%1.82%0.61%8673.74142941.6835820.95 C1z0.45%4.17%1.78%546.24338131.417358.62 C1h1.18%4.17%2.57%2979.9338131.4011738.27

1.2 地球物理特征

據(jù)研究區(qū)物性測(cè)定結(jié)果，結(jié)合已有的地質(zhì)、電性、鉆井巖心資料，揭示出電性特征如下：研究區(qū)地層相應(yīng)巖性電阻率總體上具有從新至老，可劃分為四個(gè)電性層：

第一電性層：白堊系以粉砂巖、砂巖為主，綜合表現(xiàn)為低阻特征；第二電性層：侏羅系、三疊系安源組以砂巖、礫巖為主，僅少部分地區(qū)可見(jiàn)，二疊系長(zhǎng)興組以灰?guī)r為主，視電阻率較高，綜合表現(xiàn)為中低阻特征；第三電性層：三疊系楊家組以砂巖為主，二疊系樂(lè)平組以頁(yè)巖、砂巖為主，視電阻率整體表現(xiàn)為低阻特征，定為電性標(biāo)志層；第四電性層：二疊系茅口組、小江邊組、棲霞組、馬平組，石炭系黃龍組、梓山組、華山嶺組以灰?guī)r、白云巖、砂巖為主，視電阻率綜合為高阻特征，電阻率值可達(dá)數(shù)萬(wàn)Ω·m。主要目標(biāo)層樂(lè)平組為低阻特性與下伏地層差異明顯，為電法工作開(kāi)展提供依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)采集及處理

大地電磁法是利用天然的大地電磁場(chǎng)作為場(chǎng)源來(lái)測(cè)定地下巖石的電性參數(shù)，通過(guò)研究地電斷面的變化來(lái)解決地質(zhì)問(wèn)題(古志文等，2020)。在本次研究區(qū)布置了4條垂直構(gòu)造的大地電磁測(cè)深剖面，即MT01—MT04（測(cè)線位置見(jiàn)圖2）。測(cè)量頻率為320～0.00069 Hz，每一測(cè)點(diǎn)觀測(cè)Ex、Ey、Hx、Hy、Hz5個(gè)時(shí)間序列，點(diǎn)距500m，共測(cè)得210 個(gè)測(cè)點(diǎn)的MT資料，所有測(cè)點(diǎn)均采用了遠(yuǎn)參考處理。通過(guò)綜合分析對(duì)比時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果，本次工作選擇8h作為野外工作的測(cè)量時(shí)間。

圖2 研究區(qū)大地電磁法剖面位置圖

本次大地電磁測(cè)深的數(shù)據(jù)處理與解釋的主要流程有預(yù)處理、濾波、靜態(tài)校正、定性分析、定量分析、反演等。原始資料預(yù)處理是利用加拿大鳳凰公司的SSMT2000數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)處理軟件。本次工作預(yù)處理過(guò)程中通過(guò)去噪、靜態(tài)校正、遠(yuǎn)參校正等方法獲得可靠的阻抗、視電阻率和相位等要素，提高資料質(zhì)量。通過(guò)對(duì)曲線類型、視電阻率擬斷面和阻抗相位等資料的定性分析，從而定性掌握地下電性層分布特征、斷裂分布、剖面構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨暗貙悠鸱兓闆r。本次定量解釋采用了MTsoft2D軟件中的一維Bostick變換和帶地形二維NLCG反演，多種方法的反演結(jié)果相互佐證，以提高本次推斷解釋資料的準(zhǔn)確性。

3 大地電磁剖面綜合解釋

在解釋時(shí)遵循以下原則：遵循從已知到未知（陶娟等，2013）、從點(diǎn)到面、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從局部到全局的原則。考慮各種因素對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響，依據(jù)地質(zhì)規(guī)律及物性差異，對(duì)視電阻率擬斷面進(jìn)行綜合解釋。把視電阻率等值線斷面圖、物性資料、地質(zhì)資料及巖心資料等作為資料解釋的基本依據(jù)，根據(jù)

電阻率斷面圖中背景值大小、異常表現(xiàn)形態(tài)、異常幅值及其與背景值的差異等，并結(jié)合實(shí)際地段所對(duì)應(yīng)的出露地層，對(duì)地層分界線、構(gòu)造特征等情況進(jìn)行判釋。

大地電磁測(cè)深圖件中斷層的標(biāo)志可以是各種大地電磁參數(shù)出現(xiàn)大的梯度值，等值線呈現(xiàn)密集帶或者表示大地電磁參數(shù)的極化圖形狀和方向發(fā)生突變（陳樂(lè)壽等.1990）。曲線類型突變，形態(tài)變化較大，電阻率等值線呈扭曲、陡立形態(tài)，電性層有明顯的錯(cuò)動(dòng)或厚度有明顯的變化，反應(yīng)了斷裂的存在（田巍等，2019）。結(jié)合地質(zhì)資料與MT成果分析，本研究區(qū)發(fā)育NE-NW走向共計(jì)5條斷裂。

MT01剖面0～155號(hào)點(diǎn)（圖3），可劃分為四個(gè)層位，由淺往深第一層為白堊系茅店組至周田組地層，一般厚度500～1100m，第二層為侏羅系漳平組至水北組地層，平均厚度600m，第三層為三疊系楊家組至二疊系樂(lè)平組地層，一般厚度100～400m，第四層為二疊系茅口組至石炭系地層；160～285號(hào)點(diǎn)，可劃分為兩個(gè)層位，第一層為第四系地層，一般厚度10～50m，第二層為新元古界雙橋山群地層。

MT02剖面0～15號(hào)點(diǎn)(圖4)，整體電阻率較高，為新元古界雙橋山群地層；20～40號(hào)點(diǎn)，可劃分為兩個(gè)層位，第一層為二疊系樂(lè)平組地層，一般厚度100～1000m，第二層為新元古界雙橋山群；45～65號(hào)點(diǎn)，整體視電阻率較高，視電阻率等值線梯度變化以55號(hào)點(diǎn)為中心對(duì)稱，推測(cè)為局部隆起構(gòu)造的反應(yīng)；70～160號(hào)點(diǎn)，可劃分為三個(gè)層位，第一層為白堊系茅店組至周田組地層，一般厚度100～2200m，第二層為三疊系楊家組至二疊系樂(lè)平組地層，一般厚度100～400m，第三層為二疊系茅口組至石炭系地層；165～240號(hào)點(diǎn)，可劃分為四個(gè)層位，由淺往深第一層為白堊系茅店組至周田組地層，一般厚度500～1100m；第二層為侏羅系漳平組至水北組地層，平均厚度600m；第三層為三疊系楊家組至二疊系樂(lè)平組地層，一般厚度100～400m；第四層為二疊系茅口組至石炭系地層。

圖3 MT01線成果推斷圖

圖4 MT02線成果推斷圖

MT03剖面0～15號(hào)點(diǎn)（圖5），整體電阻率較高，為新元古界雙橋山群地層；20～140號(hào)點(diǎn)，可劃分為兩個(gè)層位，第一層主要第四系地層，平均厚度50m，第二層為新元古界雙橋山群地層；145～235號(hào)點(diǎn)，可劃分為三個(gè)層位，第一層為白堊系茅店組至周田組地層，一般厚度20～500m，第二層為二疊系樂(lè)平組， 平均厚度150m，第三層為二疊系茅口組至石炭系地層；240～295號(hào)點(diǎn)，可劃分為兩個(gè)層位，第一層為二疊系樂(lè)平組地層，一般厚度20～1100m；第二層為二疊系茅口組至石炭系地層。

MT04剖面0～50號(hào)點(diǎn)（圖6），可劃分為兩個(gè)層位，第一層為二疊系樂(lè)平組地層，一般厚度50～1100m；第二層為二疊系茅口組至石炭系地層；55～70號(hào)點(diǎn)，可劃分為三個(gè)層位，第一層為第四系地層，一般厚度10～50m，第二層為二疊系樂(lè)平組地層，一般厚度50～2000m；第三層為二疊系茅口組至石炭系地層；75～130號(hào)點(diǎn)，可劃分為三個(gè)層位，第一層為三疊系安源組，一般厚度10～100m；第二層為二疊系樂(lè)平組地層，平均厚度150m；第三層為新元古界雙橋山群地層。185～210號(hào)點(diǎn)，可劃分為兩個(gè)層位，第一層為第四系地層，一般厚度10～50m，第二層為新元古界雙橋山群地層。

4 結(jié)論

根據(jù)本次工作實(shí)測(cè)野外巖石露頭、巖芯電阻率及已取得的物性資料，分析總結(jié)出研究區(qū)地層的電性規(guī)律：二疊系樂(lè)平組（P3）以砂巖、頁(yè)巖、泥巖為主，電阻率整體表現(xiàn)為低阻特征，樂(lè)平組上覆地層薄層長(zhǎng)興組高阻，三疊系安源組、楊家組，侏羅系水北組整體為中低阻，樂(lè)平組下伏地層二疊系茅口組為高阻。

基于本次工作獲得的地層電性特征，綜合二維連續(xù)介質(zhì)電阻率反演，基本確定了研究區(qū)各個(gè)目的層系的厚度、空間展布、構(gòu)造和斷裂體系。

二疊系樂(lè)平組區(qū)內(nèi)較為連續(xù)，厚度較大，約100～400m。在研究區(qū)內(nèi)埋深分布不均勻，具有盆地邊緣埋深較淺，越靠近盆地中心埋深越深。

圖5 MT03線成果推斷圖

圖6 MT04線成果推斷圖

通過(guò)大地電磁測(cè)深結(jié)合電性特征綜合分析，在分析電性結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，綜合地質(zhì)、鉆井等資料，能夠較為準(zhǔn)確的解譯深部構(gòu)造空間展布、構(gòu)造性質(zhì)等特征，可作為頁(yè)巖勘探的初期階段的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。

田巍，李旭兵，王保忠．2019．大地電磁測(cè)深在湘東南坳陷頁(yè)巖氣勘探中的應(yīng)用[J]．物探與化探．43(2)：281-289．

李金銘．2005．地電場(chǎng)與電法勘探[M]．第一版．北京：地質(zhì)出版社．

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梁興，葉舟，吳根耀，鄭華平，徐克定，張廷山，劉家鐸．2006．鄱陽(yáng)盆地構(gòu)造—沉積特征及其演化史[J]．地質(zhì)科學(xué)．41(3)：404-429．

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陳樂(lè)壽，王光鍔．1990．大地電磁測(cè)深法[M]．第一版，北京：地質(zhì)出版社．

The Application of Magnetotelluric Sounding to the Shale Gas Exploration in the Southern Poyang Basin

HU Xiao-li1KOU Ming2WANG Chao-jin2LI Tie-zhu2

(1-Sichuan Chuanhe Geological Engineering Co. , Ltd. , Chengdu 610061; 2-Sichuan Institute of Uranium Geological Survey, Chengdu 610061)

This study carries out qualitative and quantitative analysis of the data on 4 magnetotelluric profiles in order to understand the deep structural features of the southern Poyang Basin and spatial distribution and lithologic characteristics of gas-bearing shale of the Leping, Xiaojiangbian and Anyuan Formations. The position and characteristics of the main fractures on the profiles have been basically identified and spatial distribution of the main gas-bearing shale is delineated on the basis of the analytical results combined with regional geological and geophysical features. The study indicates that fracture structure is well developed in the studied area, and buried depth of the Leping Formation is deeper in the east of the basin than in the west of the basin.

magnetotelluric sounding; structural feature; shale gas exploration; Poyang Basin

2020-08-11

胡曉麗（1981— ），女，山東德州人，工程師，從事地球物理勘查數(shù)據(jù)處理與解釋工作

P319

A

1006-0995（2021）02-0315-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.02.026