银额盆地西接新疆南天山缝合带, 东连内蒙索伦缝合带, 位于中亚造山带中段塔里木、华北板块与西伯利亚板块交汇处。区域构造演化大致经历了中-新元古代沉积变质基底形成阶段、南华纪—泥盆纪洋陆转换阶段、石炭纪—二叠纪板内裂谷盆地演化阶段和中生代—新生代内陆盆山演化4个阶段^[1-2]。在早石炭世末期古亚洲洋闭合、碰撞造山期后, 形成以伸展背景为主的陆内裂谷盆地, 在北山和阿拉善地区形成了巨厚的火山-沉积建造及碎屑岩-碳酸盐岩建造^[3-4]。盆地中生代以来先后经历了“张扭拉分(早侏罗世)—隆升与局部沉降(中侏罗世)—强烈挤压抬升(晚侏罗世)—张扭拉分(早白垩世)—挤压推覆(晚白垩世)”的构造应力作用过程, 在古近纪—新近纪, 由于印度板块向北俯冲及欧亚板块相撞, 使研究区处于挤压抬升的构造背景^[5]。

银额盆地居延海坳陷石炭—二叠系地层广泛发育, 石炭系地层岩性主要为砾岩、砂岩、泥岩、火山碎屑岩、流纹岩和安山岩等, 二叠系地层岩性主要为碎屑岩、碳酸盐岩、火山岩、泥岩等。白垩系地层岩性主要为一套河湖相-湖相砂砾岩、泥页岩及泥灰岩等。其中, 白垩系巴音戈壁组和石炭系—二叠系干泉组的有机质类型以Ⅱ1—Ⅱ2型为主, 热演化适中^[5-6], 分别为中生界和古生界油气勘探目标层。根据小对称四极法野外露头测定、测井资料及大地电磁(MT)首支电阻率资料^[7-8], 由新至老各时代地层的电阻率总体表现为逐渐增大的变化特征, 侵入岩体及变质岩电阻率较高。

盆地内岩浆岩广泛发育, 造成地震成像效果差, 另外受浅部煤层多次波的影响, 深层地震成像存在多解性, 难以有效识别岩体顶底界面及内部结构。火山岩在地震剖面上常呈似层状地质体整合地分布于沉积地层之中^[9], 如近年实施的额探2井, 火山岩似层状地震反射被认为是沉积地层反射, 实际钻遇了厚层火山岩。盆地内石炭系—二叠系地层岩性复杂, 分布差异大, 缺乏一种非常有效的勘探手段。而泥岩与围岩的电阻率差异大, 大地电磁测深法对低阻泥岩层的探测较敏感, 实际勘探中有很好的应用效果。本文在前人研究基础上, 根据银额盆地居延海坳陷的大地电磁测深和钻井等资料, 对盆地石炭系—二叠系泥岩层的大地电磁法识别技术进行分析讨论, 包括理论数值模拟、视电阻率曲线形态、一维和二维反演解释等方面, 重点对盆地泥岩层的电性特征进行了分析, 得到的认识将为石炭系—二叠系油气勘探提供电性特征方面的依据。

在居延海坳陷内, 以往工作主要针对以白垩系和石炭系—二叠系为目标层实施地震勘探和钻探调查, 我们将以往地震资料和钻井资料作为约束电磁法的资料, 实现资料结果可互相对比, 选取泥岩层相对发育的钻井, 结合钻井资料和地震资料, 开展了大狐狸山、额探2井、蒙额参1井和蒙额参3井4条测线进行MT测量, 如图 1中的蓝色实线所示, MT测线的测点数量分别为18, 9, 50和9个。

图 1(Fig. 1)

图 1 银额盆地居延海坳陷区域及测线位置

野外观测系统采用大地电磁测量系统V5-2000, 正“十”形布设测量装置, 同时测量天然电磁场5个分量(E_x, E_y, H_x, H_y, H_z, 其中, E, H分别表示电场强度和磁场强度; x, y, z表示坐标方向), 测点点距为200~1 000 m, 观测频率范围为0.001~320.000 Hz。

采集的天然大地电磁场信号强度与雷电信号、地磁脉动和磁暴等场源有关, 具有很宽的频率范围, 但在0.1~1.0 Hz左右电磁场强度很弱, 俗称“死频段”, 为了提高此频段数据的信噪比, 野外工作中电场和磁场信号接收的增益参数设置为“high”, 即电道和磁道的增益为16倍, 由实测视电阻率曲线对比结果(图 2) 可以看出, “死频段”的数据质量得到明显改善。另外, 研究区为戈壁地区, 地表较为干旱, 野外工作的电极采用布袋装泥土浇灌的方式, 降低了电极接地电阻, 保证了数据观测质量。测区附近干扰较小, 数据质量较高, 曲线类型主要为H型。

图 2(Fig. 2)

图 2 同一测点不同增益参数观测的视电阻率曲线 a 正常增益视电阻率曲线; b 高增益视电阻率曲线

利用数据预处理软件对天然电磁场时间序列进行Robust方法估算, 估算出实测坐标系的阻抗张量元素, 实测数据反演前需要对阻抗张量进行维性分析和电性主轴统计分析, 以确定主要电性结构的维数和走向。维性分析可以提供地质构造随深度变化的信息。图 3a显示了蒙额参3井剖面的二维偏离度拟断面, 多数测点0.001 Hz频段以上的二维偏离度普遍小于0.4, 说明沿剖面电性总体上具有二维特性。相位张量方法不受电场局部畸变的影响, 不需要区域构造的二维性假设^[10], 居延海坳陷构造走向主要为SW-NE向; 图 3b显示了蒙额参3井剖面的电性主轴角统计玫瑰图, 电性主轴角约为北偏东47°, 与地质构造走向基本一致, 正南北的测量坐标系需旋转至电性主轴角, 即顺时针旋转47°, 阻抗张量旋转至主轴方向后, 获得TE和TM相应的视电阻率和阻抗相位, 然后采用非线性共轭梯度反演方法可获得研究区的二维电性结构^[11]。

图 3(Fig. 3)

图 3 蒙额参3井剖面偏离度拟断面(a)及电性主轴统计结果玫瑰图(b)

银额盆地地质构造复杂, 石炭系—二叠系地层分布规律不清, 为了使大地电磁法探测低阻泥岩层有更好的应用效果, 有必要进行大地电磁法理论模拟分析。银额盆地从石炭纪—新近纪先后经历了挤压抬升阶段(石炭纪—二叠纪)—坳陷阶段(侏罗纪)—断陷阶段(白垩纪)—裂陷阶段(古近纪—新近纪), 另外, 受阿尔金走滑断裂和区域性张扭性走滑应力场影响, 居延海坳陷的地震剖面常显示为不对称的箕状凹陷^[12], 根据地震剖面资料建立理论地质-电性模型。

依据以往统计的各地层岩性电阻率, 合理设定理论模型的电阻率参数^[13], 理论模型如图 4a所示: 第1层为新近系沉积层, 电阻率为70 Ω·m, 厚度为300 m; 第2层为白垩系沉积层, 电阻率为30 Ω·m, 最大厚度为900 m; 第3层为二叠系—侏罗系沉积层, 电阻率为600 Ω·m, 厚度为1 500 m; 第4层为石炭系—二叠系低阻泥岩层, 电阻率为10 Ω·m, 厚度为400 m; 第5层为基底层, 电阻率为500 Ω·m。为了保证计算精度, 向左、向右各扩展5个网格, 模拟有效范围为10.0 km×8.0 km, 横向为20个500 m等间距网格, 纵向为30个浅密深疏的网格, 采用有限元法进行模拟计算^[14], 频率范围为0.001~320.000 Hz, 共40个频点, 反演计算时加入2%随机误差值。利用非线性共轭梯度反演方法对响应数据进行反演, TE+TM模式结合了TE模式和TM模式的优点, 采用该模式的反演结果如图 4b所示, 可以看出, 反演结果与理论模型较为一致, 较好地反映了地层的分布形态。从理论模型①, ②, ③, ④处的正演响应结果(图 5)可知, 在频段0.1~100.0 Hz范围视电阻率曲线表现为“W”型的双低阻层特征, 石炭系—二叠系低阻泥岩层对应为第2低阻层。对比不同测点的正演响应结果, 在泥岩层埋深越浅或凹陷深度越小处, 第2低阻泥岩层的响应越明显, 反之, 在泥岩层埋深越深或凹陷深度越大处, 第2低阻泥岩层正演响应结果分辨率越低。在凹陷深处, 对比两种模式的正演响应, yx模式对第2低阻层的响应更为明显。

图 4(Fig. 4)

图 4 理论模型(a)与反演结果(b)

图 5(Fig. 5)

图 5 剖面不同位置理论模型正演响应视电阻率曲线 a 2.0 km处; b 4.0 km处; c 6.0 km处; d 8.0 km处

首先分析北山地区大狐狸山地表分布的石炭系—二叠系干泉组泥岩层的电性特征, 然后根据蒙额参3井揭示的厚层石炭系—二叠系泥岩层, 对蒙额参3井作井旁测深一维反演并划分电性标志层, 结合额探2井和蒙额参1井揭示的火山岩体分布和二维电阻率剖面电性特征, 分析岩浆岩电性及地震反射特征。另外, 为了定量分析各组地层的电阻率范围, 结合测井资料和井旁大地电磁测深资料一维反演结果, 统计分析白垩系、二叠系—石炭系和岩浆岩的电阻率特征。

在居延海坳陷西北缘的大狐狸山地区出露一段石炭系—二叠系干泉组泥岩层, 因其厚度较大, 碎屑岩段完整, 因而常作为参考对比剖面。前人曾对居延海坳陷北缘大狐狸山地区的石炭系—二叠系干泉组火山岩锆石U-Pb测年和干泉组烃源岩的生物标志化合物进行了研究^[15-16], 但未开展过地球物理剖面调查。区内断裂褶皱发育, 华力西期的火山和岩浆侵入活动强烈(图 6), 干泉组出露的下段碎屑岩段岩性为灰粉砂质泥岩、细砂岩、长石砂岩等, 上段火山岩段为安山岩、玄武岩、凝灰熔岩等^[16]。

图 6(Fig. 6)

图 6 L01剖面地层与大地电磁测点分布

大狐狸山剖面电性总体特征为浅部低阻、深部高阻(图 7), 剖面浅层的低-次高阻异常为石炭系—二叠系碎屑岩反映, 中深层高阻异常为侵入岩、火山岩或结晶基底的反映。测点范围H102~H120对应为干泉组下段, 主要反映为低阻异常的细砂岩、泥岩等, 低阻异常分布为北浅南厚, 最大埋深约1 000 m。测点范围H122~H130对应为干泉组上段, 主要反映为中高阻异常的火山岩, 下部发育低阻异常, 与干泉组下段的低阻异常连续, 可推测测点范围H122~H130下部0.2~1.0 km分布的是干泉组下段, 干泉组上段只发育在浅部的局部范围。因区域上华力西期火山活动较为频繁, 尤其在中石炭世火山活动最为强烈, 火山岩岩性主要为玄武岩、安山岩、英安岩等高阻体, 干泉组以下高阻异常大面积分布, 测点H100地表分布岩浆岩, 因此可推测高阻异常为火山岩体的反映。测点范围H100~H104对应了地表发育的断裂分布, 断裂走向为NW-SE, 电性特征近似直立状, 依据低阻异常范围及深度, 断裂发育深度2.0 km以上。

图 7(Fig. 7)

图 7 二维电阻率剖面综合地质解释(L01剖面)

受加里东、华力西期近南北方向水平挤压的影响, 盆地西北缘发育近东西—北西向区域构造, 古生代地层沿英安山—大狐狸山—黄石坪一线的地层多发生形变后弯曲、倒转形成轴向近北西向的英安山—大狐狸山向斜^[16], 大狐狸山剖面电性特征与构造特征一致, 反映了地层褶皱变形强烈, 火山岩、侵入岩分布广布。在晚石炭世—二叠纪, 区域上广泛发育以隆坳相间的盆岭构造, 沉积相带受不同的沉积古地理环境控制^[17]。受印支期和燕山期长期隆升的影响, 石炭系—二叠系地层遭受后期剥蚀后, 剖面中的低阻异常分布反映了泥岩层局部残留, 干泉组泥岩层为在挤压环境下局部残留保存, 与区域构造演化紧密相关。

蒙额参3井旁测深一维反演结果反映了石炭系—白垩系的电性特征, 根据电性分层特征可划分电性标志层(图 8)。剖面位于居延海坳陷东南部的吉格达凹陷, 与绿园隆起相邻, 蒙额参3井揭示了坳陷东部发育了相对较厚的石炭系—二叠系泥岩地层。蒙额参3井深2 850 m, 二叠系上统(1 655~2 289 m)岩性主要为泥岩、泥质粉砂岩等; 二叠系中下统(2 289~2 542 m)岩性主要为泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩等; 上石炭统—下二叠统干泉组(2 542~2 712 m)岩性主要为泥岩、白云质泥岩、粉砂质泥岩等, 底部发育华力西期侵入岩^[18-19]。

图 8(Fig. 8)

图 8 蒙额参3井岩性描述及电阻率测井曲线与大地电磁一维反演结果

采用Occam方法进行一维反演, 在拟合数据的同时寻求地质模型的光滑效果, 反演结果与侧向电阻率较为一致(图 8)。白垩系苏红图组具有分层的电性特征, 中上段主要呈次高阻电性特征, 为组内砂岩、玄武岩岩性的反映; 中段受玄武岩高阻体影响, 侧向电阻率波动较大; 下段明显呈低阻电性特征, 为组内泥岩岩性的反映。巴音戈壁组在吉格达凹陷内相对不发育, 表现为低阻电性特征, 为组内泥岩、泥质粉砂岩岩性的反映。巴音戈壁组低阻层的底界可作为二叠系的顶界面, 可作为划分白垩系和二叠系的电性标志层。二叠系与上石炭统—下二叠统干泉组可统一划分为次高阻层, 二叠系划为次高阻层的中上段, 干泉组划为次高阻层的下段。干泉组侧向电阻率波动较大, 与含白云质泥岩和粉砂质泥岩有关, 干泉组下部的钾长花岗岩明显表现为高阻层, 高阻层顶界面可作为干泉组泥岩层底界。

蒙额参3井电阻率剖面揭示了该区“次高阻—低阻—次高阻—高阻”的电性特征(图 9), 从浅到深清楚反映了地层与电性结构的关系。白垩系呈上部次高阻—下部低阻的特征, 电阻率为1~30 Ω·m, 上部次高阻层为苏红图组砂岩、玄武岩岩性的反映, 下部的低阻层为巴音戈壁组泥岩岩性的反映, 低阻地层产状平缓, 反映了沉积稳定, 后期构造改造相对弱。早白垩世, 在区域张力背景下, 尤其受阿尔金东延断裂带的走滑、局部张扭作用影响, 该区发育断陷盆地, 在测点104至测点106处深度1.4 km以下, 电阻率等值线向下扭曲为断陷盆地发育正断层的电性特征。二叠系位于次高阻中上段, 电阻率约为30~80 Ω·m, 电阻率等值线波动明显变强, 反映了地层受到挤压并发生弯曲。上石炭统—下二叠统干泉组位于次高阻下段, 电阻率为60~80 Ω·m, 与二叠系属于同一构造层。蒙额参3井2.7 km深处见华力西期侵入岩, 干泉组下部存在两处高阻异常区, 电阻率大于100 Ω·m, 可推测此两处发育侵入岩体。

图 9(Fig. 9)

图 9 二维电阻率剖面综合地质解释结果(L04剖面)

居延海坳陷西部的乌珠尔凹陷, 与北山地区相邻, 额探2井和蒙额参1井揭示了该区发育大规模的火山岩体, 二叠系岩性主要为泥岩、含砾砂岩、砾岩和煤层, 偶有火山岩发育等, 上石炭统—下二叠统干泉组岩性主要为中酸性火山岩^[20-21]。

额探2井电阻率剖面总体反映了浅部低阻层、下部发育大面积高阻异常的电性结构, 以“低—次高—高”为主要电性特征(图 10)。二叠系(676~968 m)岩性主要为泥岩、含砾砂岩, 上石炭统—下二叠统干泉组(968~1 948 m)岩性以中酸性火山岩为主。剖面上部0.67 km深度发育低阻层, 电阻率小于20 Ω·m, 反映了白垩系至第四系地层分布, 发育规模较小、深度相对较浅。次高阻层深度为0.67~1.00 km, 电阻率为20~100 Ω·m, 对应于二叠系分布, 相对于蒙额参3井, 二叠系厚度较薄, 反映了在盆地边缘地区石炭系—二叠系剥蚀严重。在1.0 km剖面下部大面积分布高阻异常, 电阻率为100~20 000 Ω·m, 电阻率较高, 结合钻井钻遇的下部中酸性火山岩, 可以推测下部存在大面积分布火山岩, 也说明了在盆地边缘地区火山岩体较为发育。电性界面显示了石炭系—二叠系产状较平缓, 构造变形弱, 而盆地周缘的北山地区石炭系与二叠系地层高角度倾斜, 发育紧闭褶皱, 变形强烈, 盆地内部与周缘露头区石炭系—二叠系的强烈变形形成了鲜明对比。

图 10(Fig. 10)

图 10 二维电阻率剖面综合地质解释(L02剖面)

过额探2井的二维地震剖面(图 11), 揭示了白垩系苏红图组表现为中强振幅、中低频反射特征, 连续性较好, 反映了地层连续沉积; 巴音戈壁组表现为弱振幅、中等频率、弱连续反射特征, 反映了以泥岩、砂砾岩岩性地层的反射特点, 底界为中强振幅、较连续的波峰, 与下伏二叠系的分界面较明显; 二叠系表现为强振幅、中低频反射特征, 连续性好, 底界平行整合、强振幅、连续的波峰, 反映了碎屑岩、火山岩岩性地层的反射特点; 上石炭统—下二叠统干泉组岩性以中酸性火山岩为主, 地震反射能量不均衡, 时断时续。

图 11(Fig. 11)

图 11 过额探2井二维地震反射剖面

蒙额参1井揭示了二叠系地层(576~1 534 m)岩性成分较为复杂, 岩性以泥岩、粉砂质泥岩为主, 夹砾岩和煤层, 电性整体表现为次高阻特征(图 12)。石炭系—二叠系干泉组(1 534~3 200 m)钻孔未钻遇底界, 岩性主要为安山岩、安山玄武岩, 整体表现为高阻异常特征。剖面东西部深1.0~2.0 km, 下部存在大范围高阻异常, 电阻率最高大于10 000 Ω·m, 结合蒙额参1井钻遇的巨厚层火山岩, 推测下部存在大范围的火山岩体。依据电阻率等值线扭曲, 推测凹陷中部存在3条深断裂, 断裂发育深度大于8.0 km, 深断裂切穿石炭系—二叠系, 其中F1和F3断裂发育与火山岩体分布有密切联系。

图 12(Fig. 12)

图 12 二维电阻率剖面综合地质解释结果(L03剖面)

蒙额参1井剖面电性结构反映了乌珠尔凹陷的基本构造特征(图 12), 总体呈剖面中部发育次凹, 东西两端基底凸起。剖面西部中高阻电性界面呈西高东低, 较为连续, 起伏幅度小, 表明了石炭系—二叠系地层连续。剖面东部中高阻电性界面波动相对明显, 表明了石炭系—二叠系内断裂发育, 地层受挤压发生了逆冲推覆构造。与额探2井剖面交叉处都显示了上部相对低阻层厚度小于1.0 km, 下部发育厚高阻层, 表明了反演结果具有可对比性。

以上定性分析了居延海坳陷石炭系—二叠系的电性特征, 由于坳陷内不同位置的构造与沉积背景不同, 同组地层岩性成分必然存在差异, 同组地层电阻率也存在变化, 以固定的电阻率划分各凹陷同组地层厚度误差较大, 定量统计各凹陷的各组地层电阻率范围, 对地层识别、地层厚度划分、岩性分析和油气勘探都有重要作用。

如图 13至图 16所示, 结合9口井的测井资料各组地层界面, 对井旁大地电磁资料进行一维反演, 取其电阻率, 统计各组地层的电阻率。地层电阻率总体规律为地层越老电阻率越大, 电阻率从小到大顺序为白垩系苏红图组、白垩系巴音戈壁组、石炭系—二叠系岩浆岩, 其中岩浆岩的电阻率较高, 区域上坳陷西部电阻率整体偏大。坳陷东部石炭系—二叠系发育厚度大, 岩浆岩埋深大, 相对有利于油气成藏。

图 13(Fig. 13)

图 13 白垩系苏红图组地层电阻率统计结果及顶、底界面深度

图 14(Fig. 14)

图 14 白垩系巴音戈壁组地层电阻率统计结果及顶、底界面深度

图 15(Fig. 15)

图 15 石炭系—二叠系组地层电阻率统计结果及顶、底界面深度

图 16(Fig. 16)

图 16 岩浆岩地层电阻率统计结果及顶、底界面深度

由额探2井、蒙额参1井和蒙额参3井的电阻率反演剖面可知, 从新到老的地层电阻率基本上从低到高, 白垩系整体呈低阻异常, 而前石炭系呈高阻异常, 石炭系—二叠系表现为低阻—次高阻层, 总体上白垩系、石炭系—二叠系与前石炭系之间存在明显的电性界面。白垩系低阻层底界面作为石炭系—二叠系的顶界面, 但当二叠系泥岩层发育程度高时, 因电磁法探测的体积效应, 二叠系上部电性特征也表现为低阻特征, 造成白垩系与二叠系之间的界面模糊。蒙额参3井剖面中二叠系发育大套泥岩层, 二叠系的顶、底界面电阻率都比额探2井剖面中的低, 具体表现为厚层的低阻—次高阻层, 因此剖面中出现厚层的低阻—次高阻层时, 可推测二叠系发育了大套泥岩层。

与二叠系属于同一构造层的石炭系—二叠系干泉组, 由于靠近下部的高阻区, 通常表现为次高阻层的下段。由于居延海坳陷内岩浆岩极度发育, 尤其是盆地周缘, 干泉组泥岩层难以保存。因泥岩层电阻率较低, 当干泉组泥岩层发育厚度大于400 m时, 也可造成二叠系次高阻层下部形成低阻层, 如蒙额参3井剖面(图 9)中测点106、测点108下部1.6~3.2 km的低阻异常, 纵向上形成双低阻层。

建立的理论模型显示了大地电磁法能够识别出两套低阻薄泥岩层, 具体表现为在中频段0.1~100.0 Hz范围视电阻率曲线为双低阻值特征, 反演识别的分辨率与泥岩层的电阻率、埋藏深度和厚度等相关, 理论上泥岩层厚度越大、电阻率差异越大、埋藏越浅越好分辨。但银额盆地的石炭系—二叠系岩性复杂, 不同岩性具有不同的电性特征, 当岩性主要为砾岩、砂岩和泥岩时, 电性特征通常表现为低阻—次高阻, 当岩性为火山碎屑岩、流纹岩、安山岩和碳酸盐岩时, 电性特征表现为明显的高阻异常。

额探2井和蒙额参1井揭示了二叠系下部发育巨厚火山岩, 电性特征表现为大面积高阻异常。岩浆喷出地表后堆积在正常沉积层上, 易形成大面积、巨厚层状的火山岩, 利用电磁法探测巨厚火山岩高阻层下部的泥岩薄层, 受大地电磁法的分辨率限制, 实际探测效果与泥岩薄层的厚度、深度和电阻率等因素密切相关。

蒙额参3井揭示了干泉组下部发育侵入岩, 电性特征表现为局部团块状高阻异常。侵入岩的分布通常沿深部断裂侵入, 侵入岩分布受断裂控制, 蒙额参3井的侵入岩体呈柱体状。由于侵入岩体局部分布, 对应于高阻异常局部分布, 对分析判断泥岩层分布更为有利。

加里东-早华力西期构造带强烈活动, 该区形成若干个陆内裂谷或裂陷盆地, 广泛发育多期次火山喷发和侵入岩体, 石炭系和二叠系主要以海陆交互相火山岩、碎屑岩夹碳酸盐岩建造^[2], 地层中发育的岩浆岩电阻率非常高, 远高于其它时代地层。

研究区的石炭系—二叠系岩性成分复杂, 但泥岩普遍发育, 是石炭系—二叠系重要的岩石类型, 其分布区域广, 赋存层位多, 尤其是二叠系^[22]。大地电磁法勘测结果表明蒙额参3井剖面侵入岩体局部分布, 钻井揭示了石炭系—二叠系发育厚泥岩层, 与吉格达凹陷和乌珠尔凹陷的石炭系—二叠系泥岩层发育程度相比, 吉格达凹陷的石炭系—二叠系油气资源前景更为良好。另外, 钻井资料揭示石炭系—二叠系干泉组中多数发育岩体, 但干泉组上部的二叠系泥岩层发育良好, 因此, 二叠系具有较大油气资源潜力。

在地球物理调查方法技术方面, 银额盆地石炭系—二叠系地球物理研究程度还较低, 其中石炭系—二叠系干泉组的勘探和认识程度极低, 近年在银额盆地居延海坳陷内实施的蒙额参1井、额探3井等钻井资料揭示石炭系—二叠系中火山岩体非常发育, 与原先主要根据地震资料预测的石炭系—二叠系干泉组泥岩层位分布存在较大误差。因火山岩体与碎屑岩电阻率差异较大, 利用大地电磁法分析其电性特征, 可有效推测地层的岩性, 但仅依据电性参数推测会造成多解性, 还需结合密度、磁性和波速等参数。总之, 结合地质资料, 开展综合地球物理分析研究, 才能有效提高综合地球物理油气地质解释的准确度。

本文通过大地电磁法数值理论模拟与实际观测相结合的手段, 对银额盆地居延海坳陷石炭系—二叠系泥岩层和岩浆岩电性特征进行了分析研究, 得出如下结论。

1) 石炭系—二叠系泥岩层与其它地层电阻率差异明显, 为大地电磁法勘探提供了物性基础。构建的理论模型反演结果表明, 大地电磁测深能较好分辨出埋深4.0 km之内的双低阻泥岩层分布。

2) 石炭系—二叠系泥岩层表现为低阻层或次高阻薄层状, 具体表现特征与岩性成分、埋藏深度和厚度等相关。以白垩系低阻层为顶界和岩浆岩或石炭系高阻层为底界, 可有效划分出石炭系—二叠系泥岩层分布。

3) 大狐狸山剖面电性特征反映了地层褶皱变形强烈, 干泉组泥岩层为挤压背景下的局部残留。坳陷西北盆缘发育大范围的高阻异常, 其电阻率远高于其它地层的电阻率, 反映了火山岩体广泛发育。火山岩和侵入岩电性特征分别表现为巨厚层状和柱体状, 采用大地电磁法识别巨厚层状岩体中的薄层泥岩难度大。

4) 大地电磁测深结果显示, 二叠系下部岩浆岩发育, 二叠系泥岩层普遍发育良好。井旁大地电磁资料统计结果表明, 地层越老电阻率越大, 坳陷东部泥岩层相对发育, 具有较好油气资源潜力, 其石炭系—二叠系电阻率比坳陷西部的电阻率低。定量统计的地层电阻率为坳陷内的地层识别、厚度划分和岩性分析等提供了电性依据。