高精度磁異常對盆地深層火山巖的預(yù)測

高精度磁異常對盆地深層火山巖的預(yù)測

1深層火山巖重磁力勘探實踐松遼盆地古龍-常家圍子斷裂位于西部山區(qū)。東部是古生代中部的隆起帶和大慶斷裂帶，北部與林甸斷裂接壤，南部與吉林省接壤（圖1），南北長橢圓形分布于89900公里2米。近年來,松遼盆地深層天然氣勘探在營城組火山巖中取得了的突破,發(fā)現(xiàn)了如徐深1井、長深1井等大型的火山巖氣藏,從而揭示了深層斷陷火山巖是天然氣勘探的重要領(lǐng)域。深層火山巖的研究也引起人們的高度重視,人們采取各種地球物理手段識別并圈定火山巖,進(jìn)行火山巖巖性及巖相的劃分、火山口的識別、火山巖厚度及分布規(guī)律的研究,以期提高深層火山巖預(yù)測與識別的可靠性?；鹕綆r勘探實踐表明,綜合物探方法是預(yù)測深層火山巖較為有效的方法技術(shù),可從重力、磁法、電法不同的側(cè)面獲取火山巖的地球物理信息,輔助地震增強(qiáng)火山巖識別的可靠性。近年來,綜合物探技術(shù)方法在盆地深層火山巖的預(yù)測中取得了良好的應(yīng)用效果。古龍—常家圍子斷陷屬松遼盆地北部的大型侏羅系斷陷,也是深層天然氣勘探的有利地區(qū)。在該區(qū)域曾進(jìn)行過二維及少量的三維地震勘探,斷陷內(nèi)有葡深1、英深1、同深1、同深2、陽深1、杏深1、齊深1、松基6等10口完鉆的深層探井,葡深1井在登三段獲少量氣流,斷陷整體勘探程度較低。為進(jìn)一步加強(qiáng)該斷陷深層天然氣的勘探,大慶油田有限責(zé)任公司于2005—2006年冬春季節(jié)開展了1∶50000高精度重磁力勘探工作,控制面積為15476km2,測網(wǎng)0.5km×0.5km。完成重磁力普查點65347個,重力異?？偩葹椤?.030×10-5ms-2,磁力異?？偩葹椤?.50nT。通過對高精度磁力資料的處理及解釋,對該斷陷的區(qū)域火山巖的分布進(jìn)行了較可靠的預(yù)測,為該斷陷進(jìn)一步的勘探部署提供了重要的依據(jù)。2古龍-常家群子群火山巖的磁性特征2.1巖石物性特征通過對古龍—常家圍子斷陷及鄰區(qū)71口鉆井巖心4717塊巖石的磁性統(tǒng)計分析認(rèn)為(表1),營城組灰綠色、褐色安山巖具有弱磁性特征,磁化率介于8×10-5～176×10-5SI,平均值為53×10-5SI;灰白色、黑灰色、灰黑色礫巖具有弱磁性特征,磁化率平均值為21×10-5SI;流紋巖具有弱磁性特征,磁化率平均值為20×10-5SI;灰褐色、褐色、淺灰色、灰黑色、灰紫色泥巖具有中等磁性特征,磁化率平均值為82×10-5SI。下白堊統(tǒng)沙河子組灰色—灰白色砂巖、灰白色—雜色礫巖、灰黑色泥巖、褐色泥巖、灰色泥巖具有弱磁性特征,磁化率平均值為27×10-5SI。下白堊統(tǒng)火石嶺組雜色礫巖、黑色泥巖、英安巖、火山角礫巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r、安山巖具有強(qiáng)磁性的特征,磁化率平均值為215×10-5SI,最高可達(dá)2308×10-5SI。在對斷陷期巖石物性統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上,對斷陷期巖石的物性特征作了綜合分析,認(rèn)為基性火山巖的磁化率最高,平均磁化率大于4295×10-5SI;中性火山巖的次之,平均磁化率為340×10-5～935×10-5SI;酸性火山巖的平均磁化率為24×10-5～39×10-5SI;沉積巖的平均磁化率為39×10-5SI。巖石的磁性包括感磁和剩磁,為了更好地利用巖石磁性特征來研究火成巖的巖性變化特征,本研究還統(tǒng)計分析了巖石的剩磁,在進(jìn)行單位換算后按不同的交角求取了二者的矢量和,即總磁化強(qiáng)度。通過統(tǒng)計分析,古龍—常家圍子斷陷期地層的剩磁具有以下特征:(1)營城組流紋巖的剩余磁化強(qiáng)度平均為125×10-3A/m;(2)中性巖,包括安山巖、蝕變安山巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r、安山質(zhì)晶屑凝灰?guī)r等巖石,其剩余磁化強(qiáng)度平均為319×10-3A/m,剩磁較高;(3)基性巖的剩余磁化強(qiáng)度平均為562×10-3A/m,剩磁很強(qiáng);(4)火山角礫巖的剩余磁化強(qiáng)度平均為1623×10-3A/m,剩磁非常強(qiáng);(5)沉積巖的剩余磁化強(qiáng)度很低,一般小于60×10-3A/m;(6)變質(zhì)巖的剩余磁化強(qiáng)度平均為62×10-3A/m;(7)大部分流紋巖剩磁大于沉積巖,而深顏色流紋巖剩磁數(shù)值則更大;(8)剩磁傾角平均為57°49′,剩磁傾角平均為63°36′,兩者相差約10°。從表1可以看出,該區(qū)基性火山巖的總磁化強(qiáng)度最強(qiáng),中性火山巖次之,酸性火山巖相對較低。酸性、中性、基性火山巖的總磁化強(qiáng)度明顯高于正常沉積巖的總磁化強(qiáng)度,酸性火山巖的總磁化強(qiáng)度約為沉積巖的2～3倍;中性火山巖的總磁化強(qiáng)度約為沉積巖的4～10倍;基性火山巖的總磁化強(qiáng)度約為沉積巖的20倍。由此可見,該區(qū)基性火山巖引起的磁異常強(qiáng)度明顯大于中性火山巖、酸性火山巖、沉積巖引起的磁異常強(qiáng)度;中性火山巖引起的磁異常強(qiáng)度明顯大于酸性火山巖、沉積巖引起的磁異常強(qiáng)度;酸性火山巖引起的磁異常強(qiáng)度明顯大于沉積巖引起的磁異常強(qiáng)度;中基性火山巖引起的磁異常是局部跳躍的強(qiáng)正磁異常,酸性火山巖引起的磁異常為局部跳躍的中等—較弱的正磁異常。2.2深度和磁異常作用地表或近地表的火山巖常常表現(xiàn)為雜亂、幅值較大、正負(fù)相間、呈緊密的鋸齒狀磁異常。依據(jù)古龍—常家圍子火山巖的賦存狀態(tài)及磁性異常特征,圈定了火山巖的范圍,確定了磁異常與水平尺度的關(guān)系(圖2)?；鹕綆r埋藏的深淺在一定程度上決定火山巖磁異常的細(xì)節(jié)及磁異常對火山巖的分辨能力,當(dāng)火山巖埋藏較深時,剖面或平面上的異常變得平緩,并有較低的水平分辨率;火山巖埋藏較深時,由火山巖局部不均勻磁化所產(chǎn)生的高頻震蕩的磁異常消失,隨著火山巖埋深的逐步加深,磁異常隨深度的增加衰減很快,由火山巖不均勻磁化或不均勻的剩磁所產(chǎn)生的在近地表情況下的磁異常特征逐漸消失,火山巖的磁場漸變?yōu)橐粋€等效的磁性地質(zhì)體在地磁場磁化狀態(tài)下的磁場,且異常幅值并不很大,一般表現(xiàn)為疊加在強(qiáng)背景基巖巖性異常上面的次一級的疊加異常,一些弱磁性的酸性火山巖有時不能形成有效的在磁異常勘探精度范圍內(nèi)可分辨的明顯磁異常。這為應(yīng)用磁法進(jìn)行盆地深部火山巖的預(yù)測與圈定帶來相當(dāng)大的困難。通過對古龍—常家圍子火山巖體磁異常的正演分析表明,磁異常隨深度衰減較快,在淺部橫向能夠分辨其火山巖體,而在埋深較大時形成難以分辨其疊加異常,分布面積較大的面狀火山巖在中部異常較弱,邊部異常較強(qiáng)。在火山噴發(fā)形成的各種火山巖相,其磁異常特征也不相同,近火口相、爆發(fā)相異常較大,溢流相次之,遠(yuǎn)火山口相、火山碎屑巖相最弱?；鹕綆r磁性還與噴發(fā)類型及巖漿類型有很大的關(guān)系:基性巖漿、中性巖漿、酸性巖漿所形成的火山巖相所產(chǎn)生的磁異常大小依次降低?；鹕娇谔幍拇女惓４笮〖爱惓Ｐ螒B(tài)也有很大的不同,火山口處形成火山錐往往表現(xiàn)為較大的孤立異常形態(tài),破火山口常常表現(xiàn)為中間低、周邊高的磁異常特征。古龍—常家圍子磁異常是由深部磁性層、基巖內(nèi)具有磁性的古老變質(zhì)巖系、各種具有磁性的巖漿侵入體、蓋層中的磁性層及火山巖共同產(chǎn)生,火山巖所產(chǎn)生的磁異常僅僅是磁異常部分反映;因此,在應(yīng)用磁力資料進(jìn)行火山巖預(yù)測研究中,基底巖性異常對于火山巖的研究是一嚴(yán)重的干擾,應(yīng)加以剔除。3古龍-常家圍床斷裂的高精度磁強(qiáng)分析3.1淺部地質(zhì)體中的重磁異常表現(xiàn)及其處理為了對深部火山巖應(yīng)用磁異常進(jìn)行火山巖的預(yù)測和研究,本研究進(jìn)一步剔除了與部分火山巖不相關(guān)的重磁異常,分離出關(guān)系密切的重磁異常,并進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)處理。不論是淺部地質(zhì)體還是深部地質(zhì)體,它們所產(chǎn)生的重磁異常都包含各種不同波長的異常成分,只是在高頻與低頻成分的能量有所側(cè)重,目前還沒有一種方法能夠準(zhǔn)確分離某一特定地質(zhì)目標(biāo)所產(chǎn)生的磁異常。通過多種處理的試驗分析,本研究采取小波多尺度異常分解及滑動趨勢分析法,在古龍—常家圍子斷陷的火山巖磁異常進(jìn)行提取(圖3)。3.2斷陷火山巖分布在古龍—常家圍子斷陷火山巖地區(qū),根據(jù)中基性火山巖強(qiáng)磁、中酸性火山巖弱磁的特征,確定了磁力異?；鹕綆r磁異常分離→火山巖磁異常增強(qiáng)→火山巖分布預(yù)測的研究思路。根據(jù)各類火山巖與其磁力(磁性)異常的相關(guān)性(圖4),認(rèn)為局部高磁異常處以中基性巖為主,低磁異常推測以酸性巖為主。根據(jù)巖性,結(jié)合鉆井、地震資料,初步預(yù)測了研究區(qū)火山巖的巖性(圖5)。古龍—常家圍子斷陷火山巖磁異常解析信號見圖6,據(jù)此推斷區(qū)內(nèi)的酸性火山巖最為發(fā)育,面積為4330.2km2,占火山巖總面積的64.4%;中性火山巖次之,面積為1815.5km2,占火山巖總面積的27.0%;基性火山巖相對不太發(fā)育,面積為576.9km2,占火山巖總面積的8.6%。該結(jié)果與松遼盆地北部鉆井所揭示的斷陷火山巖巖性的情況基本一致,通過古深1井鉆遇的營城組火山巖進(jìn)一步證實了預(yù)測的可靠性。斷陷內(nèi)火山巖分布廣泛,除基底隆起區(qū),火山巖幾乎遍及整個斷陷區(qū),各類火山巖分布面積達(dá)6722.6km2,占研究區(qū)總面積(15476km2)的43.3%。根據(jù)火山巖厚度及火山巖預(yù)測分布范圍計算了在古龍—常家圍子地區(qū)分布各類火山巖的總體積為4470.63km3。斷裂控制了火山口的分布,火山口沿斷裂及其附近分布(圖7),從而深斷裂也控制了火山巖的展布,并主要分布在斷陷中,火山巖主要分布在侏羅系斷陷盆地的陡坡,靠近斷裂,沿斷裂呈線狀分布。寬緩升高的磁異常是深部巖體與深部火山巖異常共同疊加的結(jié)果,磁異常緩坡一側(cè)大多朝著斷陷的一方,顯示出火山巖在噴發(fā)時,熔漿沿古低洼地形流動的溢流相特征。在箕狀斷陷的邊部具有較大的容納能力,推斷火山巖厚度相對較大,火山巖最大厚度為1850m,最小厚度為147m,平均厚度為665m?；鹕綆r在古龍—常家圍子斷陷的廣泛分布,展示了該區(qū)具有較好的火山巖氣藏勘探前景。4