黃 寧，龔 贊，石 剛，吳 通，滕 龍，李建青，王敬東

（中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，江蘇 南京 210016）

1 引言

下?lián)P子地區(qū)古生界發(fā)育多套海相富有機質(zhì)頁巖，區(qū)內(nèi)發(fā)育了一系列晚白堊紀—早古近紀陸相盆地群，陸相盆地下伏的海相原型盆地地層保存較好，構(gòu)造變形相對較弱，研究表明，下?lián)P子區(qū)的海相中—古生界是油氣勘探的有利地區(qū)［1，2］。無為盆地位于安徽省南部的沿江地帶，構(gòu)造上屬于下?lián)P子準地臺長江坳褶斷帶，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，因發(fā)育三疊系巨厚碳酸鹽巖，使得古生界地層地震資料品質(zhì)較差，地下地質(zhì)模型難以建立，導(dǎo)致構(gòu)造特征研究不夠深入，是制約該區(qū)頁巖氣勘探發(fā)展的瓶頸。

本次研究在無為地區(qū)頁巖氣勘探過程中，首先對研究區(qū)內(nèi)已知的物性資料和重磁資料進行系統(tǒng)的分析研究，結(jié)合地質(zhì)和油氣地球物理特征選擇典型剖面進行重磁電綜合反演解釋，初步探明了深部地質(zhì)體的電性結(jié)構(gòu)特征、與油氣相關(guān)的圈閉構(gòu)造，并選擇油氣有利區(qū)進行鉆探驗證，取得了較好的地質(zhì)效果。同時結(jié)果表明，綜合利用重、磁、電方法，克服了單一物探方法的多解性［3－7］，大大提高了解釋的準確度，在頁巖氣勘探中起著十分重要的作用。

2 區(qū)域地質(zhì)背景

下?lián)P子地區(qū)地層發(fā)育較全，出露地層主要有志留系、泥盆系、二疊系、白堊系和第四系地層，其中第四系地層較發(fā)育，占總面積的40%以上。除了中、下泥盆統(tǒng)缺失外，其它層系均有不同程度的沉積，賦存有下寒武統(tǒng)的荷塘組（∈1h）、下奧陶統(tǒng)的寧國組（O1n）上奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)的五峰組（O3w）和高家邊組（S1g），中二疊統(tǒng)的孤峰組（P1g）、上二疊統(tǒng)的龍?zhí)督M（P2l）和大隆組（P2d）五套富有機質(zhì)頁巖地層。同時，研究區(qū)內(nèi)分布最廣泛的含膏巖地層主要為中三疊統(tǒng)周沖村組。

本區(qū)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，褶皺變形頗為強烈，規(guī)模較大的斷裂有郯廬斷裂、滁河斷裂、長江斷裂帶、江南深斷裂和周王深斷裂，分屬北北東向、北東向和東西向三個斷裂體系，構(gòu)成了區(qū)域網(wǎng)狀構(gòu)造格局，對全區(qū)的構(gòu)造格架、沉積相、巖漿及成礦活動的控制均起了極為重要的作用［8］

研究區(qū)內(nèi)巖漿巖主要發(fā)育印支期、燕山期和喜馬拉雅期各期侵入巖。巖性以中酸性花崗巖類為主。

3 研究區(qū)地球物理特征

3.1 物性特征

巖石物性參數(shù)是物探解釋的前提。區(qū)內(nèi)新生界沉積巖密度較低，平均密度值為2.40×103kg／m3，中生界白堊系、侏羅系為一套海陸相碎屑巖及火山巖，平均密度值為2.55×103kg／m3，中、古生界三疊系、二疊系地層的灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r碳酸鹽類密度較高，平均密度為2.70×103kg／m3，而含頁巖的地層密度相對灰?guī)r較低，平均密度值為2.60×103kg／m3，其相互構(gòu)成一個密度界面。

玄武巖、安山巖等火山巖類磁性較強，但變化范圍大，往往引起跳躍突變的異常；閃長巖、正長巖類具有中強磁性，花崗巖次之，沉積地層一般具無磁性或弱磁性的特征。

中新生代陸相沉積地層一般為低阻層，巖性以礫巖、砂礫巖、泥灰?guī)r為主，古生界地層一般為高阻層，巖性以灰?guī)r、白云巖、砂巖為主。

由此可見，不同巖礦石之間的密度、磁性和電性差異，為本區(qū)開展物探資料解釋提供了必要的地球物理前提條件。

3.2 重磁異常特征分析

布格重力異常和航磁異常是地下地質(zhì)體在密度和磁性方面存在差異的綜合反應(yīng)，為獲取目標體的大小、位置和空間展布特征，需要對重磁數(shù)據(jù)進行一系列處理，如向上延拓、方向?qū)?shù)、位場分離等。

本次收集了研究區(qū)內(nèi)1∶10萬、1∶5萬等重力資料和航磁資料，并對資料進行了一系列處理，獲取了布格重力異常、剩余重力異常和航磁化極異常等。

3.2.1 重力異常特征

圖1為無為地區(qū)布格重力異常圖，區(qū)內(nèi)整體為重力低，從北西向南東重力場分區(qū)為巢湖—清溪重力高帶、無為盆地重力低和沿江重力高帶。異常等值線走向北東，南西寬緩，向北東逐漸變窄，異常值逐漸變小，低異常中心位于黃麓鎮(zhèn)東南側(cè)，幅值約為－24×10－5m／s2，推測重力低主要由中新生代低密度地層引起。兩側(cè)為重力高值區(qū)，推測由古生界高密度地層隆起引起。異常等值線在陶廠鎮(zhèn)—東關(guān)鎮(zhèn)—嚴橋鎮(zhèn)一帶表現(xiàn)為明顯的梯級帶變化，推測為大的斷裂帶。

圖1 無為地區(qū)布格重力異常Fig.1 Bouguer gravity anomaly map in the Wuwei area

3.2.2 剩余重力異常

為獲取局部小規(guī)模的異常特征，采用滑動平均濾波的方法剔除了背景場的影響，通過比較，確定濾波窗口為10km×10km，得到了剩余重力異常，見圖2。剩余異常整體走向北東，西北部東關(guān)鎮(zhèn)—陶廠鎮(zhèn)一帶重力高值區(qū)為照明山隆起，其中無為盆地從北西向南東可以劃分出“低高低”3個正負異常交替異常帶，北部石澗鎮(zhèn)—黃雒鎮(zhèn)一線表現(xiàn)為明顯的北東向長條狀重力低值帶，中部龍?zhí)翞场\漕鎮(zhèn)—銅閘鎮(zhèn)一線為低背景中的重力高值區(qū)，南部的陡溝壩凹陷為重力負異常特征，向東南重力值逐漸升高。整體上看，圖中剩余重力高異常帶通常由高密度地質(zhì)體埋藏相對較淺引起，如盆地內(nèi)基底局部相對隆起，低異常多是由低密度地質(zhì)體埋藏相對較深引起，如低密度的中新生界發(fā)育厚、基底下凹等。

圖2 無為地區(qū)剩余重力異常Fig.2 The residual gravity anomaly map in the Wuwei area

3.2.3 航磁異常特征

根據(jù)無為地區(qū)航磁異常等值線圖（圖3），區(qū)內(nèi)磁異常整體為低磁背景場，走向北北東向，在無為縣北側(cè)巢湖—石澗一帶磁異常背景值偏高，幅值約200nT，向南東異常值緩慢變小。研究區(qū)西北部表現(xiàn)為平緩變化的低磁異常，幅值在－100～100nT，盆地南部邊緣存在若干個橢圓形獨立分布的相對高磁異常，推測由局部小型巖體引起。盆地南側(cè)寧蕪斷隆表現(xiàn)為北東向的高磁異常帶，幅值為幾百到1000nT，由于該處位于沿江地區(qū)巖漿巖帶，推測磁異常主要由不同性質(zhì)的巖漿巖引起。

圖3 無為地區(qū)航磁化極等值線Fig.3 Contour map of aeromagnetic pole in the Wuwei area

4 綜合解釋成果

4.1 典型剖面地質(zhì)解釋

MT3剖面位于無為地區(qū)南部，垂直盆地走向布設(shè)，長約30km，點距500m。本次研究以MT3剖面為例，采用RGIS軟件對MT3剖面進行了重磁聯(lián)合反演解釋（圖4a）。具體步驟為：首先根據(jù)電性資料確立初始地質(zhì)—地球物理模型，然后結(jié)合地質(zhì)、鉆井及物性參數(shù)，不斷修正初始模型，使重磁異常正演曲線與實測曲線達到最佳擬合狀態(tài)，從而得到真實的地下地質(zhì)體綜合解釋成果。

圖4 MT3線重磁電綜合解釋剖面Fig.4 Comprehensive interpretation section of gravity，magnetic and electricity of line MT3

重力剖面由西向東表現(xiàn)為高—低—高的特征，西部重力高為半湯推覆體，中段重力低為無為盆地南斜坡。中新生代盆地的發(fā)育與重力異常相對應(yīng)，重力場在盆地區(qū)表現(xiàn)為重力低，重力極小值為盆地沉積中心，盆地邊界清楚，一般剩余異常零值線與盆地邊界相吻合。重力場低值區(qū)說明中生界地層在此處較發(fā)育。

航磁異常整體為西高中低東抬高的異常特征，與重力異常相對應(yīng)。盆地向南東航磁異常有升高的趨勢，結(jié)合其高電阻率的特點，推測為酸性或中酸性巖漿巖的反映。

從電阻率反演斷面圖（圖4b）可以看出，垂向上，淺部低阻為Q－K層，T為中高阻層，高阻層為O－∈。橫向上電性兩側(cè)高中間低，在剖面的110～114號段，淺部表現(xiàn)為中高阻電性特征，與重磁高異常特征相對應(yīng)；在剖面的106～114號段，反演電阻率表現(xiàn)為陡立的梯級帶，且西側(cè)電阻率較大，東側(cè)電阻率較小，推斷為一正斷裂，傾向南東。在中部138～144號段、154～160號段表現(xiàn)為高阻，等值線密集帶一般為電性分界面，往往是地層界面或斷層界面［9－11］。從MT剖面看，盆地埋深在2000～4500m之間，且從南西向北東逐漸變淺。

從地質(zhì)解釋推斷圖（圖4c）看，剖面穿過盆地主體部位，其最深處在距測線北西端14～16km處，19～26km段為基底隆起區(qū)，26～30km為斜坡區(qū)，無為盆地中新生界最大厚度在2500m左右，T－D厚度在1500～2000m之間。

4.2 斷裂及構(gòu)造單元特征

斷裂作為含油氣盆地中重要的構(gòu)造，在油氣運移和聚集中起著重要的作用。根據(jù)重、電及地質(zhì)資料，本次共推斷了8條斷裂（圖5），斷裂走向主要為北東、北西向展布，其中北東向斷裂發(fā)育較早，且規(guī)模較大，被北向斷裂切割。結(jié)合MT剖面和重力異常發(fā)現(xiàn)，深大斷裂F2斷裂（地質(zhì)上稱為照明山斷裂）是中新生代無為盆地北部的邊界斷裂，走向北東，展布長度約70km，斷裂北側(cè)為巢含斷隆，南即無為斷陷。從MT剖面來看，斷裂兩側(cè)電性差異明顯，北側(cè)多為高阻—次高阻層，而南側(cè)為較厚的低阻電性層，表現(xiàn)為南傾的高角度正斷層。

圖5 無為凹陷構(gòu)造單元及斷裂分布Fig.5 Tectonic units and fracture distribution in the Wuwei sag area

局部重力異常圖從北西向南東表現(xiàn)出了明顯的異常分區(qū)，反映出不同的構(gòu)造單元特征。依據(jù)局部重力異常特征，無為地區(qū)構(gòu)造單元由北西向南東可劃分為“兩凹加一隆”三個次級級構(gòu)造單元，即石澗埠次凹、龍?zhí)翞惩蛊鸷投笢蠅未伟?，向南為三宮殿斜坡。各構(gòu)造單元呈北東走向，相互以斷裂分隔。石澗埠次凹，北部以F2斷裂為界，南部受F3斷裂控制，整個次凹沉降幅度大，是無為地區(qū)的沉積中心。龍?zhí)翞惩蛊馂橛≈?gòu)造長期隆起區(qū)，南部以F5斷裂分隔，地形上為相對寬緩的背斜形態(tài)，推斷為古生界凸起。陡溝壩次凹發(fā)育了較厚的中、新生界地層，為中、新生代沉積凹陷。

綜合上述重磁電異常特征，中新生代盆地具有明顯的重低磁低電低的異常特征，古生界隆起帶多呈重高電高的異常特征，與該區(qū)揭露的構(gòu)造單元特征一致，從而可作為該區(qū)利用綜合物探異常圈定油、氣藏形成的有利地段的依據(jù)。

4.3 油氣構(gòu)造有利區(qū)評價

一般來說，深凹陷內(nèi)存在著相對隆起，就有形成油氣藏的可能，可劃分為油氣有利地段。首先對無為地區(qū)斷裂、構(gòu)造單元以及中生界、古生界熱演化程度、油氣儲蓋組合條件等進行綜合的分析，然后根據(jù)長江下游頁巖油氣選取評價標準，對無為凹陷油氣構(gòu)造有利區(qū)進行了評價。

1）評價認為石澗埠次凹為Ⅰ類含油氣凹陷區(qū)，凹陷內(nèi)發(fā)育了較厚的晚古生代二疊系地層，沉積中心中三疊統(tǒng)頂面埋深在4500m左右。該區(qū)構(gòu)造保存條件較好，無深大斷裂切割破壞，評價為Ⅰ類有利目標區(qū)，是下?lián)P子地區(qū)古生界頁巖油氣成藏的有利單元［12－18］。

2）綜合評價陡溝壩次凹為Ⅰ類含油氣凹陷區(qū)，凹陷內(nèi)中新生代地層發(fā)育較厚，古生界埋藏較深，凹陷深洼中三疊統(tǒng)頂面埋深為2400～4000m，局部構(gòu)造發(fā)育，是油氣頁巖氣富集保存的有利區(qū)。

本次利用綜合物探方法圈定出了油氣有利區(qū)，根據(jù)實施的皖為頁1井鉆井結(jié)果顯示，在中生界中三疊統(tǒng)周沖村組發(fā)現(xiàn)兩套異常高壓含硫天然氣層，分別位于井深2172.6～2180.1m和2346.7～2361m，驗證上述綜合物探異常的解釋是正確的。

5 結(jié)論

1）通過對無為地區(qū)開展重磁電綜合物探方法的研究工作，基本查明了區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造和地層分布特征，根據(jù)盆地局部重力異常特征及大地電磁剖面的綜合反演解釋成果，將無為斷陷盆地劃分為北部次凹、中部凸起和南部次凹三個次級構(gòu)造單元，各構(gòu)造單元之間以斷裂分隔。評價出2個油氣構(gòu)造有利區(qū)，即石澗埠次凹和陡溝壩次凹，無為地區(qū)古生界地層整體呈相對寬緩的背斜形態(tài)，埋藏較深，從油氣運儲規(guī)律看，發(fā)育在古生界之上的中新生代凹陷斜坡，是油氣勘探的有利區(qū)域。

2）根據(jù)本次重磁電綜合解釋成果，在無為盆地陡溝壩次凹實施了一口鉆井皖為頁1井，首次在下?lián)P子地區(qū)揭露了中三疊世周沖村組兩段異常高壓天然氣層，從而表明利用綜合物探方法進行油氣地質(zhì)解釋推斷是行之有效的，為該區(qū)乃至下?lián)P子地區(qū)尋找油氣頁巖氣提供了重要的指導(dǎo)意義。

3）大地電磁法勘探深度大、分辨率高，能較好地分辨低阻的中新生界盆地，彌補了重磁法垂向分辨力弱的問題，隨著物探技術(shù)的發(fā)展和進步，綜合物探方法在頁巖氣勘探中將發(fā)揮著越來越重要的作用。下一步工作，可結(jié)合最新二維地震勘探資料，開展含氣性測試，力爭取得產(chǎn)氣突破。