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        利用重磁電研究寧鎮(zhèn)山脈與句容盆地結(jié)合部地質(zhì)結(jié)構(gòu)

        2022-02-06 01:23:48韓紅慶阮娟殷梅崔健岑超
        四川有色金屬 2022年4期
        關(guān)鍵詞:東昌句容電性

        韓紅慶,阮娟,殷梅,崔健,岑超

        (1.江蘇華東八一四地球物理勘查有限公司, 江蘇南京 210007; 2.江蘇省地質(zhì)局, 江蘇南京 210007)

        江蘇南京、鎮(zhèn)江、句容一帶,以湯山-東昌街隱伏深大斷裂為界,北為寧鎮(zhèn)斷凸形成的寧鎮(zhèn)山脈,南為句容凹陷組成的句容盆地[1-2]。本文研究區(qū)位于寧鎮(zhèn)斷凸與句容凹陷的盆山結(jié)合部,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,前人根據(jù)地質(zhì)資料和鉆井資料推測湯山-東昌街?jǐn)嗔褳槟蟽A正斷層,但未實(shí)施專題物探工作探測其深部展布,且對斷裂兩側(cè)的深部地質(zhì)信息認(rèn)識不甚清楚。為解決上述地質(zhì)問題,在研究區(qū)實(shí)施了2條音頻大地電磁法(AMT)測線,基于AMT反演視電阻率深度剖面,并結(jié)合重力、磁力資料,研究了寧鎮(zhèn)地區(qū)盆山結(jié)合部地層、構(gòu)造、巖漿巖展布,揭示了深部地質(zhì)信息。

        1 地質(zhì)背景

        寧鎮(zhèn)山脈大地構(gòu)造背景復(fù)雜,中生代印支期以強(qiáng)烈的擠壓褶皺和斷裂活動為主,于沉積蓋層中形成了一系列近東西向平行的復(fù)式褶皺,組成“三背兩向”的基本格架;燕山期以近南北向擠壓作用下的斷裂-斷塊活動為主,繼承、加劇了原有的構(gòu)造變動[1-2]。本文研究區(qū)北側(cè)為“三背兩向”褶皺構(gòu)造中最南側(cè)的青龍山-湯山復(fù)式背斜(圖1)。

        句容沖斷凹陷印支面構(gòu)造面貌清楚,總體為“兩凹夾一隆”,呈南北向展布,北部大卓湖熟凹陷和南部春城后白墅凹陷,夾中部句容葛村凸起[3-4]。句容盆地的油氣勘探工作主要集中在句容葛村凸起帶上[3-4],位于本文研究區(qū)南側(cè)的大卓湖熟凹陷因白堊系蓋層厚度巨大(圖1),對其深部地質(zhì)資料的了解甚少。

        圖1 研究區(qū)地質(zhì)圖

        寧鎮(zhèn)山脈與句容盆地的邊界斷裂湯山-東昌街深大斷裂為正斷層,走向NE-SW至EW向,傾向朝南,斷距大,前人推測深部應(yīng)存在上盤中生代地層與下盤古生代地層接觸的現(xiàn)象[1-2]。

        2 方法原理及數(shù)據(jù)采集處理

        2.1 AMT方法原理

        音頻大地電磁(AMT)法,是在傳統(tǒng)的大地電磁(MT)法理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,通過在地面布設(shè)觀測臺站接收天然電磁場信號經(jīng)過地下地質(zhì)體耦合后的電、磁場信息,并研究原始時間序列的變化,反演得到地下電性結(jié)構(gòu)。AMT方法的場源是以天然雷電所產(chǎn)生的電磁波為主,當(dāng)電磁波垂直入射到地下,并以平面波形式向外傳播的過程中,會與地下介質(zhì)發(fā)生電磁感應(yīng),根據(jù)趨膚效應(yīng),高頻的電磁波在介質(zhì)中的穿透深度較淺,低頻的電磁波穿透深度較深。由于AMT方法使用的是天然場源,具有不受高電阻層屏蔽影響的特點(diǎn),并且工作簡單、設(shè)備輕便,目前在地質(zhì)勘查領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛[5-8]。

        2.2 數(shù)據(jù)采集處理

        本文基于江蘇省頁巖氣資源調(diào)查與評價(jià)項(xiàng)目開展頁巖氣參數(shù)井井位論證時在該地區(qū)實(shí)施的音頻大地電磁法(AMT)測線2條,測點(diǎn)102個。AMT數(shù)據(jù)野外采集使用的儀器是加拿大鳳凰地球物理公司生產(chǎn)研制的MTU-5A型大地電磁儀,測點(diǎn)點(diǎn)距約200m,采集2個電場分量(Ex、Ey)和2個磁場分量(Hx、Hy),電極布設(shè)方式為“十”字型(圖2),采集時長均超過1.5小時,觀測過程中采用儀器自帶的GPS進(jìn)行同步,電道不極化罐由RTK定位,保證了極距的準(zhǔn)確性。

        圖2 AMT野外采集裝置示意圖

        對獲得的AMT原始時間序列采用V5-2000系統(tǒng)自帶的SSMT2000軟件進(jìn)行快速傅里葉變換得到頻率域阻抗數(shù)據(jù),并通過Robust估計(jì)、人工挑選功率譜等處理手段,獲得了質(zhì)量較高的數(shù)據(jù)。測點(diǎn)的頻率范圍為0.35HZ~320HZ,視電阻率和阻抗相位曲線可以很好的反映地下介質(zhì)的電性分布特征,如構(gòu)造特征、電性分層等(圖3)。

        圖3 AMT不同測線不同測點(diǎn)XY和YX支視電阻率和相位曲線

        在數(shù)據(jù)反演過程中,首先進(jìn)行了維度分析,確定了選擇二維反演方法,之后開展了構(gòu)造走向分析,確定了電性主軸的方向,并將XY、YX方向的視電阻率和相位旋轉(zhuǎn)到TE、TM方向,最終采用GMES3DI軟件反演得到深度-視電阻率剖面,反演模式選擇TE和TM聯(lián)合反演,迭代次數(shù)設(shè)置為12次,最終迭代收斂時的RMS分別為3.72和4.69,說明此次反演結(jié)果可靠性較高。

        3 AMT綜合地質(zhì)解釋

        3.1 AMT1線

        AMT1線綜合地質(zhì)解釋成果(圖4)顯示,約126點(diǎn)處往深部為明顯高低阻梯度帶,且重力梯度為極值點(diǎn),為湯山-東昌街?jǐn)嗔训姆从?。AMT1剖面顯示湯山-東昌街?jǐn)嗔褱\部傾角約65°,深部傾角增大至約70°,傾向南。

        圖4 AMT1線綜合解釋剖面圖

        湯山-東昌街?jǐn)嗔驯眰?cè)為寧鎮(zhèn)山脈(寧鎮(zhèn)斷凸)南部的青龍山-湯山復(fù)式背斜局部,可分為三個局部構(gòu)造單元:①北為石英閃長斑巖巖體,對應(yīng)極高電阻和明顯的高磁力化極異常;②中部為寒武-奧陶系碳酸鹽巖對應(yīng)的高阻與志留系砂泥巖對應(yīng)的低阻組成的雙層結(jié)構(gòu);③南部為寒武系-奧陶系高阻與白堊系砂泥巖低阻組成的雙層結(jié)構(gòu)。中部與南部以F1南傾正斷層分界,F(xiàn)1斷層對應(yīng)漏斗狀電性異常及重力梯度極值。

        湯山-東昌街?jǐn)嗔涯蟼?cè)為句容盆地(句容凹陷)北部的大卓湖熟凹陷局部,白堊系低阻與二疊-三疊系碳酸鹽巖對應(yīng)的高阻電性結(jié)構(gòu)清晰,地層傾向北,靠近湯山-東昌街?jǐn)嗔烟幍陌讏紫岛穸韧茰y超過3000m,南側(cè)白堊系厚度約1000m,下伏二疊-三疊系。靠近湯山-東昌街?jǐn)嗔训臄鄬由媳P為凹陷中心,對應(yīng)重力上演5km剩余的極小值。

        3.2 AMT2線

        AMT2線綜合地質(zhì)解釋成果(圖5)顯示,約136點(diǎn)處往深部為高低阻梯度帶,同時重力梯度為明顯的極大值,為湯山-東昌街?jǐn)嗔训姆从场MT2剖面顯示湯山-東昌街?jǐn)嗔褍A角約55°,傾向南。

        圖5 AMT2線綜合解釋剖面圖

        湯山-東昌街?jǐn)嗔驯眰?cè)為寧鎮(zhèn)山脈(寧鎮(zhèn)斷凸)南部的青龍山-湯山復(fù)式背斜局部,分為兩個局部構(gòu)造單元:①北部低阻對應(yīng)志留系砂泥巖;②南部約139點(diǎn)東側(cè)約1km處前人實(shí)施ZK1井(圖1),井深1500m,鉆遇K1y、K1s、O1h,與AMT2電性結(jié)構(gòu)吻合,結(jié)合物探資料與鉆孔資料推測南部為奧陶系紅花園組(O1h)碳酸鹽巖對應(yīng)的高阻與推測含水的白堊系楊沖組(K1y)、上黨組(K1s)流紋巖、集塊巖、安山巖等對應(yīng)的中低阻組成的雙層結(jié)構(gòu),沿F3斷層逆沖于北部志留系砂泥巖之上。

        湯山-東昌街?jǐn)嗔涯蟼?cè)為句容盆地(句容凹陷)北部的大卓湖熟凹陷局部,推測地層傾向北,自淺至深分別為白堊系浦口組(K2p)砂礫巖(低阻);赤山組(K2c)火山-沉積巖系(低阻);白堊系楊沖組(K1y)、上黨組(K1s)流紋巖、安山巖等(中低阻);侏羅系碎屑巖、安山巖等(中高阻)、二疊-三疊系碳酸鹽巖(高阻)。靠近湯山-東昌街?jǐn)嗔烟幍陌讏紫岛穸瘸^4000m,為盆地最深位置,對應(yīng)重力上演5km剩余極小值,南部白堊系底界埋深約1000m,剖面最南端高低阻梯度帶推測對應(yīng)正斷層F2。剖面南側(cè)約700m處前人實(shí)施GZ1井(圖1),井深3000m,鉆遇K、J、T、P地層,GZ1井鉆遇地層與AMT剖面推測的地層吻合。

        5 結(jié)論

        (1)湯山-東昌街?jǐn)嗔褳閷庢?zhèn)山脈與句容盆地的邊界斷層,為隱伏正斷層,地表為白堊系地層覆蓋,其南側(cè)上盤為句容盆地,北側(cè)下盤為寧鎮(zhèn)山脈。音頻大地電磁法(AMT)成果顯示其平面位置位于AMT1線約126點(diǎn)和AMT2線約136點(diǎn)處,傾向南,傾角55°~65°,斷層上下盤白堊系與古生界直接接觸,斷距超過2500m。

        (2)AMT成果清晰地揭示了寧鎮(zhèn)山脈(寧鎮(zhèn)斷凸)南部的青龍山-湯山復(fù)式背斜局部,與句容盆地(句容凹陷)北部的大卓湖熟凹陷局部的深部構(gòu)造格局,說明AMT結(jié)合重磁資料對識別盆山結(jié)合部深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有較好的效果。

        (3)句容盆地北側(cè)靠近湯山-東昌街?jǐn)嗔烟帲讏紫岛穸瘸^3000m,不適宜開展油氣勘探工作,應(yīng)選擇離湯山-東昌街?jǐn)嗔延幸欢ň嚯x的大卓湖熟凹陷中的局部隆起上開展工作。

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