综合物探方法在霍邱马店地区能源资源调查评价中的应用

张玲玲，鲁杏,陆大进

(安徽省勘查技术院，安徽 合肥 230031)

1 引 言

安徽省沉积盆地发育，大部分属于叠合盆地，覆于新元古代-古生代的下扬子残留海以及华北海南缘盆地之上，陆相盆地和残留海盆地发育多套烃源岩，为页岩气资源勘探展示了广阔的前景，也成为了页岩气研究热点地区之一，沿郯庐断裂带(安徽段)发育的盆地有潜山-望江盆地、合肥盆地、蒿沟-固镇盆地、来安-天长盆地等[1-6]。

霍邱马店地区位于合肥盆地西缘、华北陆块南缘、小秦岭北坡-豫中-皖中不稳定的基底构造区的东端，在霍邱马店附近新发现的厚度达200 m的碳酸盐岩，属于碳酸盐斜坡相，表明了该地区具有生油气的潜能，在该地区开展物探工作，可以为该地区油气资源调查提供技术支撑。

每种物探方法都有它的应用条件和使用范围，因此各种方法的有效性或在解决地质问题时存在局限性[7]。近年来，综合物探方法在工程、地热、矿产等领域应用越来越广泛[8-11]。霍邱马店地区新生代地层覆盖广泛，采用单一物探方法，无法充分认识该地区的深部地质结构，因此有必要采用多种地球物理方法相组合，发挥各种方法的互补性。重力勘探是一种重要的位场物探方法，在能源资源调查和矿产资源调查中占有重要地位[12，13]。可控源音频大地电磁法(Controlled Source Audiofrequency Magnetotelluric Method，CSAMT)是在大地电磁法(Magnetotelluric Method，MT)和音频大地电磁法(Audio-frequency Magnetotelluric Method，AMT)的基础上发展起来的一种人工源频率域电磁测深方法[14-19]。该方法使用人工场源，只需改变频率，即可达到探测不同深度的目的，近年来，CSAMT在金属矿、地热、地下水、油气等的勘探中发挥着越来越重要的作用[20-22]。本文开展以重力和CSAMT为主的综合物探方法应用研究，为霍邱马店地区的能源资源调查提供了基础资料。

2 地质与地球物理特征

2.1 地层

研究区内第四系地层广泛覆盖。四十里长山地带南侧有少量老地层出露，主要是新太古界霍邱群、古元古代凤阳群、新元古代青白口系、古生代含煤岩系和中新生代山前盆地。据钻孔揭露，研究区新生代地层厚度普遍<300 m，钻孔揭露的地层主要有太古代周集组、吴集组，元古代青白口系、南华系九里桥组，古生代寒武系凤台组，中生代侏罗系毛坦厂组。研究区基岩地质图见图1。

图1 研究区基岩地质与物探测线布置Fig.1 Bedrock geology and survey line layout in the study area

2.2 构造

研究区地处华北地台南缘，位于豫-淮台褶带东段之淮南复向斜以南，六安断裂以北，合肥坳陷和潢川坳陷之间，即淮阳山字形型构造脊柱的四十里长山一带。区内褶皱构造按其形成顺序可分为阜平期、凤阳期和燕山期褶皱。区内断层约有60余条，多隐伏于第四系之下，规模一般为数公里，形成期和主要活动期为晚于凤阳期，主要为北西向和北北东向两组，呈“X”型相交，另一组近南北向，其规模较小。

2.3 岩浆岩

研究区内有重新集、吴集、草楼三个混合花岗岩岩体，其余均为岩脉。

2.4 物性特征

新生代地层密度最低，是引起重力低的主因，重力负异常值达n×10-5～n×10-4m/s2；其电阻率极低，一般为n～n×10 Ω·m。中生代地层密度次低，也是引起重力低的原因之一，其电阻率次低，一般为n×10～n×100 Ω·m。古生代、元古代地层密度次高，古生代地层密度高于元古代地层，电阻率与密度呈正相关。太古代地层密度最高，电阻率亦高。本区主要地质单元存在密度、电阻率差异，满足物探解译需要，主要岩矿石密度和电阻率值详见表1。

表1 霍邱地区岩矿石密度、电阻率统Table 1 Density and resistivity in Huoqiu area

续表1

2.5 重力场特征

研究区重力异常特征见图2。

图2 霍邱马店地区重力异常Fig.2 Gravity anomaly map of the study area

四十里长山隆起：中北部重力高中心位置靠近河南省，重力等值线呈近南北走向陡梯级带，主要反映四十里长山太古代隆起特征，往东为颍上凹陷南部，新生代、中生代逐渐加厚，太古代埋深加大，重力值降低。南部重力等值线近东西向分布，沿肥中断裂位置重力等值线呈陡梯级带，北部基底为太古代，南部基底为古生代，钻孔揭示往南新生代覆盖逐渐加厚，重力值逐渐降低。

颍上凹陷：颍上凹陷为新生代、中生代厚沉积，太古代上覆中生代，往北太古代埋深逐渐加大，所以重力值逐渐降低。颍上凹陷南部以肥中断裂为界，北部直抵颍上-定远断裂，其东西两侧受弧形边界断裂控制，表现为重力值洼地。

3 数据处理

对观测的重力数据进行了固体潮校正、零点掉格校正、基点校正、布格校正、正常场校正、地形校正等，最终得到布格重力异常。

CSAMT资料经过原始编辑、曲线坏频点坏频段处理、测线坏点处理、静态位移校正等处理得到卡尼亚视电阻率和相位，使用一维和二维连续介质反演得到剖面地电模型。

根据地电模型、布格重力异常曲线，利用区域地质、区域重磁场资料，以物性参数作为依据，进行剖面2.5D人机交互地质建模：利用区域地质、区域重磁场求取剖面重力场背景值，扣除背景值后，进行正反演拟合；局部重力值不吻合地段，按地质物探规律修改地质模型，直到拟合曲线与布格重力异常曲线一致；利用修改后的地质模型，对比重力、CSAMT资料，确保地质模型符合地质规律及物探异常特征。若存在不合理地段，再进行循环拟合。

4 剖面成果分析

hq1线解释成果如图3所示。

图3 霍邱马店地区hq1线综合异常及地质推断Fig.3 Comprehensive anomaly and geological inference of hq1 line in Huoqiu Madian area

剖面布格重力异常曲线总体呈西高东低的形态分布，西端为重力高异常区，东部重力异常逐步降低，布格重力异常曲线存在局部重力异常。重力高主要反映四十里长山太古代隆起特征，往东为颍上凹陷南部，新生代、中生代地层逐渐加厚，太古代地层埋深加大，重力值降低。

980/hq1～1 180/hq1对应重力异常曲线极大值，主要反映四十里长山太古代隆起特征。CSAMT剖面上部标高-100 m以内电阻率<1 000 Ω·m，推测为青白口系和南华系地层，浅部被第四系覆盖，深部电阻率值>1 000 Ω·m，推测为太古代地层。

1 180/hq1～1 370/hq1处CSAMT剖面上浅部被第四系覆盖，1 000 m处存在明显的电性界面，推测上部低阻层为倾向北西的寒武系地层。钻孔ZKwh002孔深507.59m，据钻孔资料揭示，浅部为第四系地层覆盖，深部为石炭系地层，与推测一致。深部标高-1 000～-1 250 m之间，推测为青白口系和南华系地层，深部电阻率值>1 000 Ω·m，推测为太古代地层。

1 370/hq1～1 560/hq1处电阻率断面图显示标高-1 250 m处存在明显的电性界面，推测上部低阻为倾向北东的寒武系地层，其上部可能存在石炭系残留体。标高-1 350～-1 250 m之间，电阻率值<1 000 Ω·m，推测为青白口系和南华系地层，深部电阻率值较高，>1 000 Ω·m，推测为太古代地层，且重力值往东逐渐降低，推测为太古代地层往东埋深加大的反映。

1 560/hq1～1 820/hq1处上部标高-100～-200 m处电阻率值较低，<1 000 Ω·m，结合基岩地质图推测为青白口系和南华系地层，深部电阻率值>1 000 Ω·m，推测为太古代地层。另外1 800/hq1点附近电阻率值较高，>1 000 Ω·m，推测为太古代地层局部隆起，与重力局部高异常相对应。

1 820/hq1～2 280/hq1处重力值最低，此处为颍上凹陷南部，新生代、中生代地层逐渐加厚，太古代地层埋深加大。CSAMT剖面标高0～-200 m 电阻率值最低，<50 Ω·m，为新生代地层覆盖。标高-200～-800 m，电阻率值 <1 000 Ω·m， 根据基岩地质图，推测为侏罗系毛坦厂组。深部电阻率值最高， >1 000 Ω·m，推测为太古代地层，且往东埋深加大。2 050点处布格重力异常曲线梯级带、CSAMT电阻率低阻带，推测为颍上凹陷西边界断裂(F2)反映。

在上述解释的基础上，推测霍邱马店地区，剖面上1 180/hq1～1 560/hq1为古生代地层分布区，长度约3.8 km，浅部第四系覆盖，中部古生代地层厚度最厚处约400 m，下部为太古代地层。还推测了霍邱马店地区的断裂5条(见图4)，断裂性质及物探异常特征见表2。

表2 物探推断断裂定性解释Table 2 The qualitative interpretation table of fault inferred by geophysical prospecting

5 结 论

1)通过在霍邱马店地区开展剖面重力测量及可控源音频大地电磁测深工作，获取了剖面重力异常和电性特征；

2)充分利用综合物探的优势，在剖面重力异常和电性特征的基础上，结合地质资料，利用2.5D人机交互建模技术，初步查明了该地区的主要地层展布情况，并推断解释了5条断裂；

3)基本明确了古生代分布区在剖面上的范围、长度和地质特征，为该地区寻找古生代油气进而进行能源资源调查评价提供了基础资料。