柴达木盆地三湖地区正地形遥感研究

齐小平，张友焱，马达德，王世洪，于世勇，李赵州

柴达木盆地三湖地区正地形遥感研究

齐小平1，张友焱1，马达德2，王世洪1，于世勇1，李赵州1

(1.中国石油勘探开发研究院测井与遥感技术研究所，北京 100083;2.青海油田公司勘探开发研究院，敦煌 736202)

柴达木盆地三湖地区第四系生物气具有自生自储和埋藏时间短的特点。区内新构造运动弱，地层褶皱变形轻微。在稳定构造应力作用下，第四系中发育大量的继承性小幅度同沉积构造。长期以来，地震等勘探方法始终面临“小幅度构造难发现，薄层砂体难识别”的问题。为解决此问题，需寻找新的勘探方法和思路，以便为进一步钻探提供有效圈闭。根据新构造在地表与地下具有继承性发育的特点，通过利用ASTER，IRS－P5和QuickBird等中高分辨率遥感数据，同时结合地面测量和综合评价方法，在三湖地区进行了详细的正地形研究，为勘探目标的选择提供了较详尽的地形依据。

柴达木盆地;遥感;继承性构造;正地形

0 引言

经过40多a的地质勘探，柴达木盆地三湖地区第四系天然气已探明储量达3 000多亿m3，初步建成了涩北1，2号和台南4号构造气田，形成了30多亿m3天然气年生产能力，成为我国陆上第四大天然气区。但是，三湖地区天然气勘探长期面临着“后备圈闭严重不足”问题，因此，寻找新的勘探方法和思路成为当前三湖地区第四系天然气勘探所面临的紧迫任务［1－4］。

三湖地区第四系沉积巨厚，地形平坦，新构造运动微弱，地质构造稳定单一。大部分含气构造为背斜构造，表现为正地形，这表明地下含气圈闭与正地形具有较好的对应关系。如已知的涩北1，2号和台南4号构造气田，均为两翼倾角小于3°的正地形，并且与地下含气圈闭有良好的对应关系。因此，正地形可作为推断三湖地区油气圈闭构造的依据之一，这是本文利用遥感技术进行油气勘查的基本思路。

对于地形地貌研究而言，遥感技术具有独特的优势。随着遥感技术的发展，特别是高分辨率遥感数据的问世，拓展了研究应用的领域与空间，使遥感地质从传统的定性描述转为半定量、定量的精细刻画，不仅提高了遥感对地物目标的空间特征识别能力，而且增强了对地物目标属性的认识能力［5］。基于此，本文以柴达木盆地三湖地区为研究区，通过利用遥感图像提取地形高程模型(DEM)数据，寻找地表正地形，进而分析推断构造圈闭，以期为研究区第四系天然气勘探提供有利区带或目标。

1 正地形遥感解译

1.1 数据选择

针对研究区和研究尺度对数据的要求［6］，本文选用ASTER数据(空间分辨率15 m)、TM数据(空间分辨率30 m)和ETM数据(空间分辨率15 m)进行全区1∶5万比例尺地质解译;选用IRS－P5数据(空间分辨率2.5 m)进行重点区1∶2万比例尺地质解译;选用QuickBird数据(空间分辨率0.6 m)进行目标区1∶5 000比例尺地质解译。

1.2 数据处理

1.2.1 几何精纠正

首先，使用1∶5万比例尺地形图对ETM+PAN图像(空间分辨率15 m)进行几何初纠正;然后以初纠正图像为基准，设计野外精纠正控制点测量线路，并使用RTG单点定位仪(定位精度为亚米级)进行野外控制点实测;最后，采用北京54坐标系、6°分带、KRASSOVSKY水平基准以及大地椭球垂直基准投影，得到研究区IRS－P5正射影像(图1)。

图1 研究区IRS－P5正射影像Fig.1 IRS － P5 orthophoto image of study area

1.2.2 DEM 数据提取

IRS－P5正射影像是提取地形高程模型(DEM)的基础影像。经过条带拼接、数据格式转换以及区域网络平插等处理过程，获得研究区DEM数据如图2所示。

从图2可以看出，涩北1，2号构造气田(已知气田)表现为明显的正地形。将41个分布在图2范围内可确定的点作为检查点，验正DEM数据精度，得到平均平面误差(包括X、Y方向)为1.175 m，高程误差小于3 m。

图2 研究区DEMFig.2 DEM of study area

1.2.3 正地形提取

1.2.3.1 目视解译

首先通过水系环绕、风蚀地貌及浅色调(土壤湿度低)等特征确定地形的相对高低，解译出正地形;然后通过与地震、重磁及电法等勘探资料的吻合程度对比，对正地形进行初步评价和分类。图3是根据正地形影像特征，利用全区TM，ETM及ASTER影像，通过目视解译和多因素综合分析后获得的1∶5万比例尺地质构造和正地形解译图。

图3 研究区1∶5万遥感地质构造和正地形解译图Fig.3 Geological structure and raised terrain remote sensing interpretation map of study area(1 ∶50 000)

通过解译，共获得可信度不同的正地形异常86个。其中，基岩裸露、半裸露区，包括涩北1，2号气田在内的已知背斜构造共17个(图中用褐色表示)，这些构造与前人实测的结果在平面形态、空间位置及延伸方位上完全或基本吻合。其余69个正地形依据其规模、形态、影像特征以及与物探资料的吻合情况进行综合分析，可信度大致分为以下4类:

第一类为新解译出的地面构造，共3个，分布于三湖凹陷北斜坡和马海凸起第三系基岩出露区。该类构造褶皱特征直观，其平面形态为椭圆形，长轴为NW走向，中等规模，与相邻已知构造在空间分布上协调一致。

第二类为推测隐伏构造，共11个，影像标志较为典型，均表现为隆起幅度不等的正地形，且与地球物理勘探资料吻合度较好，可信程度较高。

第三类为影像特征较明显的正地形，共22个，多表现为半环状河流或由环状水迹线(滨湖区)环绕的典型浅色调异常，反映了地形的微隆起;与区域重、磁、电勘探异常有部分或局部对应。

第四类为有一定色调和纹理特征组成的影像异常，共33个，其正地形特征并不十分明显，边界模糊或不十分完整，可信程度相对较差。

从图3可以看出，第二、三类正地形异常主要分布于三湖凹陷北斜坡及湖区，已探明开发的涩北1，2号和台南4号气田均分布于该区，是目前青海油田天然气勘探的重点地区，也是遥感研究的重点地区和目标区。

1.2.3.2 数字线划地图(DLG)的制作

数字线划地图(digital line graphic，DLG)是一种更为方便放大、漫游、查询、检查、测量和叠加各类信息的地形图，主要用于重点研究区和目标区。图4是涩北区DLG与IRS－P5影像叠加图。

图4 涩北区DLG与IRS－P5影像叠加图Fig.4 Overlay map of contour and IRS －P5 image

图5是对涩北2号构造气田地表提取的高程等值线图，构造主体在遥感图像上呈浅灰褐色，色调、纹理均匀;油田开发井场、道路、场站以及公路等设施的影像非常清晰，构造周边有较明显的水迹退缩痕迹，并散布着大小不等的零星盐碱洼地，凸显了构造主体的正地形特征。通过IRS－P5像对提取的DEM和DLG图上都表现了典型的正地形特征，构造主体大致由海拔2 716 m等高线所圈闭，与南北两侧和东西两端形成了10多m的高差。

图5 涩北2号地形等高线与IRS－P5影像叠加图Fig.5 Overlay map of contour and IRS － P5 image of Sebei No.2 structure

2 勘探目标选择与检验

2.1 正地形优选分级原则

1)正地形的位置距离生气主凹陷越近越好。三湖地区生物气的生成时代很新，生成、聚集时间短，运移距离近，因此构造或正地形在凹陷中的发育部位对油气聚集与远景评价关系极为重要。

2)正地形距离已知气田或含气构造越近越好。距离近，说明构造或正地形可能与已知气田或含气构造同属一个含气区或含气构造带，其基本石油地质条件类似。

3)地形起伏的幅度越大越好。

4)正地形的规模和范围越大越好。

2.2 重点区正地形分级评价与检验

据上述正地形优选分级原则，将解译出的14个正地形异常划分为3级，如图6所示。其中，一级2个，二级4个，三级8个;一、二级正地形异常均处于有利于油气聚集的三湖凹陷北斜坡或凹陷与斜坡的过渡部位，而三级异常多分布在凹陷中心(现代湖泊主要分布区)。

图6 研究区1∶2万比例尺正地形遥感解译综合评价图Fig.6 Raised terrain comprehensive evaluation map of study area interpreted by remote sensing(1 ∶20 000)

本文以涩北2号气田背斜构造和遥感重点解译的正地形异常地段为例进行地形剖面检验。通过DEM数据截取的剖面如图7所示。

图7 涩北2号构造DEM高程剖面示意图Fig.7 DEM altitude section schematic drawing of Sebei No.2 structure

图7 清楚地显示了涩北2号气田背斜构造轴向及两翼的隆起和倾伏特征。同时，为了进一步验证地形起伏状况，沿涩北2号构造轴向和最宽部位选取十字剖面线，使用高精度单点定位仪(RTG，定位精度平面为亚米级，高程小于1 m)进行野外高程实地测量检验，检验结果如图8所示。比较DLG截取剖面和实地验证两种检验结果可见，地形总的起伏趋势基本一致。

图8 涩北2号构造实地高程验证测量剖面示意图Fig.8 Actual measurement altitude section schematic drawing of Sebei No.2 structure

另外，本次研究还选取了盐湖西南一带一个通过遥感解译出的较大正地形进行了室内检验。该正地形呈长椭圆形(图9)，长轴NW—SE走向，中心部位影像色调较暗，外围色调相对较浅，北西向纹理发育，与南北两侧形成明显反差;地貌特征主要为盐碱地，四周为盐碱湖滩;总体地势西北高、东南低。据遥感提取的地形等高线显示，最高海拔为2 700 m左右，北东翼最低海拔为2 686 m，西南翼最低海拔为2 682 m，最大高差18 m;地形纵横剖面均显示出地形起伏明显(图10)。

该正地形异常位于生烃凹陷与三湖凹陷北斜坡的过渡或交接部位，距离生烃中心位置近，其地表特征和油气地质条件与涩北1，2号已知气田构造相似，十分有利于烃的聚集［4］。

图9 盐湖西南正地形DLG及地貌解译示意图Fig.9 Raised terrain DLG and ground feature interpretation map of southwest of Yanhu

图10 盐湖西南正地形DEM剖面示意图Fig.10 DEM altitude section schematic drawing of southwest of Yanhu

3 结论

与传统的地形测量方法相比，采用中高分辨率遥感数据进行地形研究，具有范围大、快速准确、野外工作量小及成本低等优势。遥感研究成果与地质分析相结合，对三湖地区第四系天然气勘探具有十分积极的意义。随着遥感传感器技术的发展和应用研究的深入，通过分析石油勘探开发生产的新需求，积极探索，不断开拓，遥感技术在石油勘探领域的应用前景势必将越来越广阔。

［1］ 黄立功，党玉琪，徐凤银，等.柴达木盆地油气勘探现状和突破方向［J］.中国石油勘探，2006，11(6):1 －8.

［2］ 徐子远.柴东生物气勘探的实践与思考［J］.中国石油勘探，2006，11(6):33 －37.

［3］ 谭彦虎，彭德华，潘洪峰，等.柴达木盆地天然气资源潜力及勘探方向［J］.中国石油勘探，2006，11(6):42 －44.

［4］ 魏国齐，刘德来，张 英，等.柴达木盆地第四系生物气形成机理、分布规律与勘探前景［J］.石油勘探与开发，2005，32(4):84－88.

［5］ 罗庆州，尹 球，匡定波.光谱与形状特征相结合的道路提取方法研究［J］.遥感技术与应用，2007，22(3):339 －343.

［6］ 黄 艳，张 超，苏 伟，等.合理尺度纹理分析遥感影像分类方法研究［J］.国土资源遥感，2008(4):14－16.

The Raised Terrain Interpretation Based on Remote Sensing Techniques in the Three Lakes Area of the Qaidam Basin

QI Xiao－ping1，ZHANG You－yan1，MA Da－de2，WANG Shi－hong1，YU Shi－yong1，Li zhao－zhou1
(1.Research Institute of Petroleum Exploration ＆ Development，Petro China，Beijing 100083，China;2.Research Institute of Exploration and Development，Petro China Qinghai Oil Field Company，Dunhuang 736202，China)

The Quaternary biogas in the Three Lakes area of the Qaidam Basin is characterized by authigenetic self－ stored reservoirs，short burial time，weak tectogenesis and slight stratigraphic deformation.There are a lot of synsedimentary inherited low amplitude structures in Quaternary strata caused by the stable tectonic stress within the study area.The seismic prospecting work is encountered with the problem that it is difficult to discover low amplitude structures and recognize thin－layer sand bodies.The absence of effective traps which can be provided for the exploration is the key trouble which has hindered the breakthrough of the natural gas exploration in this area.It is urgent to consider new exploration methods and thinking for natural gas exploration.Considering the inherited evolution character of the structures between the Earth’s surface and the depth，the authors utilized the high precision remote sensing technique to interpret and map the Earth’s surface so as to find out the structure on the Earth’s surface.The new high resolution remote sensing data were utilized to interprete the raised terrain in combination with the survey of the landform and the integrated evaluation，and the results provide fairly detailed ground support for the selection of exploration targets in the Three Lakes area.

Qaidam Basin;remote sensing;inherited structure;raised terrain

TP 79:P 618.130.2

A

1001－070X(2012)01－0077－06

10.6046/gtzyyg.2012.01.14

2011－05－06;

2011－07－01

齐小平(1955－)，男，中国石油勘探开发研究院高级工程师，主要从事遥感石油地质、环境及工程等应用研究工作。E －mail:qixp@petrochina.com.cn

(责任编辑:刁淑娟)