岩石密度测定成果(表1)显示, 本区存在5个密度层, 4个密度界面。三叠系中统— 白垩系中统与泥盆系上统— 三叠系下统之间存在-0.07 g/cm³左右的密度差, 泥盆系上统— 三叠系下统与奥陶系上统— 泥盆系中统之间存在0.02 g/cm³左右的密度差, 奥陶系上统— 泥盆系中统与寒武系上统— 奥陶系中统之间存在-0.06 g/cm³左右的密度差, 寒武系上统— 奥陶系中统与震旦系上统— 寒武系下统之间存在-0.05 g/cm³左右的密度差。其中, 奥陶系中统顶面是本区最主要的密度界面, 重力异常主要反映的是该界面的起伏变化。

图1

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	图1 研究区大地构造划分[9]

表1

表1

表1 雪峰山西侧地区地层密度统计 系 统 样品数 变化范围g/cm3 统综合密度g/cm3 分层综合密度g/cm3 密度界面g/cm3 K K2 60 2.63~2.65 2.61 2.62 J J1 30 2.57~2.60 2.59 T T3 30 2.51~2.54 2.52 T2 240 2.52~2.72 2.64 -0.07 T1 240 2.52~2.74 2.70 2.69 P P2 120 2.61~2.73 2.69 P1 210 2.61~2.75 2.68 C C2 150 2.68~2.71 2.70 C1 90 2.61~2.73 2.68 D D3 120 2.61~2.74 2.70 0.02 D2 30 2.60~2.71 2.61 2.67 S S2 90 2.57~2.72 2.59 S1 120 2.65~2.72 2.69 O O3 240 2.49~2.75 2.64 -0.06 O2 120 2.70~2.76 2.72 2.73 O1 210 2.60~2.79 2.73 ∈ ∈ 3 240 2.68~2.80 2.77 ∈ 2 150 2.6~2.79 2.71 -0.05 ∈ 1 240 2.67~2.77 2.74 2.78 Z Z2 90 2.79~2.86 2.82 Z1 60 2.71~2.83 2.77

表1 雪峰山西侧地区地层密度统计

研究区内沉积岩以碎屑岩和碳酸盐岩为主, 从岩石测试结果看其磁性均为无磁或弱磁(表2)。因此, 磁异常主要揭示前上元古界变质基底的起伏变化特征。

表2

表2

表2 雪峰山西侧地区岩石磁性测定 岩石类型 地层时代 样品数 磁化率/(10-5SI) 常见值 变化范围 碎屑岩 石英砂岩 K 16 6 3~11 J 10 13 11~14 P 16 6 3~9 C 16 12 9~14 S 16 5 4~6 Z 10 16 14~17 粘土岩 T 20 6 1~11 P 10 5 4~6 C 10 1 1~2 硅质岩 P 10 2 1~3 O 10 7 5~8 泥岩 T 6 8 7~8 S 6 6 5~6 O 6 9 7~11 页岩 T 20 6 2~10 P 6 4 4~5 D 16 7 5~9 S 32 10 5~18 O 32 7 3~17 ∈ 38 10 2~19 粉砂岩 ∈ 6 8 7~16 砂岩 T 6 9 4~12 D 16 6 4~7 S 6 8 7~9 砾岩 Z 10 8 6~9 碳酸盐岩 灰岩 T 58 9 2~16 P 42 8 4~14 C 16 12 9~17 D 22 9 6~15 O 98 13 1~26 ∈ 64 12 4~22 Z 10 10 8~11 白云岩 T 20 5 1~10 P 10 10 8~12 C 16 8 5~11 ∈ 62 8 4~14 Z 20 18 13~21

表2 雪峰山西侧地区岩石磁性测定

通过对剖面MT首支电阻率统计(图2)、测区电测井资料分析(图3)及雪峰山西侧地区电性资料收集 1013, 总结认为研究区存在7套电性层, 其中中三叠统、上奥陶统— 志留系和震旦系— 下寒武统是区内的两套低阻层, 下三叠统、中寒武统— 中奥陶统、前上元古界均表现为相对高阻, 中石炭统— 泥盆系为次高阻, 岩体电阻率最高。

图2

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	图2 MT首支电阻率统计

图3

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	图3 利1井电测深曲线

研究区内上三叠统、白垩系、侏罗系缺失, 石炭系很薄, 因此主要对中三叠统— 前上元古界的密度与电性特征进行分析。从表2及图3可知, 三叠系中统— 白垩系中统密度低(2.62 g/cm³)对应白垩系中统— 第四系电阻率低; 泥盆系上统— 三叠系下统密度高(2.69 g/cm³)对应泥盆系— 三叠系下统电阻率高; 奥陶系上统— 泥盆系中统密度低(2.67 g/cm³)对应奥陶系上统— 志留系电阻率低; 寒武系中统— 奥陶系中统密度高(2.73 g/cm³)对应寒武系中统— 奥陶系中统电阻率高; 震旦系上统— 寒武系下统密度高(2.78 g/cm³)对应新元古界上统(即震旦系)— 寒武系下统电阻率中低。除震旦系上统— 寒武系下统外, 其余地层的密度与电性特征基本一致, 依次表现为“ 低— 高— 低— 高” 的变化特征。

高精度重力测量采用LCR-G型重力仪进行数据采集, 磁法采用PMG1型磁力仪进行数据采集。大地电磁法采用V5-2000大地电磁测深仪进行数据采集, 有效观测频率为0.001~320 Hz, 采用张量观测方式, 同时观测E_x、E_y、H_x、H_y、H_z五个分量, 为增强信号强度并减小静态效应, 保证低频段曲线质量, 尽可能保证较大的电极距长度和采集时间。经试验剖面确定了电极距长度在40 m以上, 采集时间大于14 h, 接地电阻在1 kΩ 范围内。

重力资料的处理包括重力测量的基点联测资料整理、测点观测数据的初步整理、校正(正常场校正、高度校正、地形校正、布格校正和均衡校正), 并计算其异常值。磁法资料处理包括日变改正、正常场改正和高度校正, 最后计算其异常值^{[14, 15]}。

大地电磁法资料处理主要包括资料预处理、静态位移校正与地形改正、资料反演等环节, 每个环节的处理质量都将对最终成果产生较大影响 1618。首先要研究地层电性特征与地质构造, 并考虑各个环节对最终成果的影响, 最终把它们作为一个整体进行考虑, 充分实现“ 处理、解释一体化” 。图4为大地电磁法的资料处理与解释流程。

图4

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	图4 大地电磁法的资料处理与解释流程

重、磁、电资料联合正、反演是解决复杂地质问题所用的综合地球物理解释方法, 是目前可信度较高的综合地球物理定量解释技术。它是通过联合应用多种地球物理信息, 反演地质体的岩石物性和几何参数来求得同一个地下地质和地球物理模型的技术。图5为重、磁、电联合正、反演流程^{[19, 20]}。

图5

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	图5 重磁电联合正、反演流程

1)以MT资料得到的地层分布与局部构造, 建立地质初始模型。利用地质、钻井及物性资料, 结合重、磁异常的定性认识, 给各个地质层位输入密度、磁性参数, 建立初始地质— 地球物理模型。

2)通过RGIS3.0系统的重、磁正反演模块, 用建立的初始地质— 地球物理模型来正演计算理论重、磁异常。

3)不断修改地质模型和模型的物性参数, 使正演计算的理论重、磁异常和实测的重、磁异常拟合到最佳。

4)将重、磁最佳拟合结果和电磁法反演结果进行分析对比, 对MT资料进行精细处理并修改电性层模型和反演参数, 重新进行更加细致的二维反演解释。

5)重复上述2、3、4步, 使重、磁、电资料拟合到最佳, 逼近客观唯一解, 确定最终的地质— 地球物理解释模型。

依据上述方法, 对L-01剖面构建了初步地质模型(图6e)进行重、磁、电剖面联合正反演, 从而确定层位和构造变化。

重力剩余异常可以划分为三段, 总体呈“ 低— 高— 低” 的变化规律(图6a)。第一段位于剖面西部端点到61号点之间, 布格重力异常总体1号点略降低后逐渐增大, 异常值变化-123~-115 mgal, 反映了利川复向斜的构造展布特征。第二段位于61~241点, 表现为重力高, 异常值变化-114~-106 mgal, 地表见寒武系出露, 推测该段主要是中央复背斜、前上元古界基底上隆变浅引起。第三重段为241点到剖面东端点之间, 总体表现为重力低, 局部高低起伏变化, 异常值变化-114~-120 mgal, 地表出露主要为三叠系、二叠系, 推测该段前上元古界基底埋深较大, 反映的是花果坪复向斜构造展布特征。

图6

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	图6 L-01重、磁、电综合解释剖面

Δ T磁异常曲线整体变化比较平缓, 总体表现为由西向东逐渐降低的趋势(图6a)。结合电法剖面分析认为, 这主要与前上元古界变质基底磁性强弱与埋深变化有关。

大地电磁法剖面异常主要通过绘制视电阻率、相位断面来定性了解基底的起伏, 断层的分布及电性层的变化特征, 初步认识各电性层之间的关系、沿水平和垂直方向的变化情况等。图6b、6c所示, 剖面电性结构总体上横向变化小、垂向“ 高— 低— 高” 的结构特征清楚, 在25~289测点, 视电阻率中部低阻标志层、基底高阻层的相同电阻率由25测点到289测点逐渐向低频段迁移, 并且与其相对应的相位断面也表现出相似变化, 推测这主要是地层从25测点向289测点方向埋深逐渐增大引起。289~469测点, 视电阻率、相位横向变化相对较小, 但与中段相比, 低阻中部标志层向低频段迁移, 表明该段地层埋深增大, 且横向的深度变化较中段小。在169~193、241~265测点之间, 见明显高阻基底上隆, 显示出局部构造发育。

4.2.1 资料综合解释依据

定性解释依据:布格重力异常主要反映了不同密度层的起伏变化特征及断裂信息, 磁异常主要反映了深部变质基底的起伏变化特征以及基底的变质程度, 电法异常主要是依据电测井资料、剖面MT首支电阻率统计资料、 雪峰山西侧电性资料综合分析结果, 将研究区主要划分为以下七套电性层。第一电性层:中三叠统(T₂)— 低阻; 第二电性层:下三叠统(T₁)— 高阻; 第三电性层:二叠系— 泥盆系(P-D)— 次高阻; 第四电性层:志留系— 上奥陶统(S-O₃)— 低阻; 第五电性层:中奥陶统— 中寒武统(O₂-∈ ₂)— 高阻; 第六电性层:下寒武统— 前上元古界(∈ ₁-Pt₃)— 低阻; 第七电性层:前上元古界基底(AnPt₃)— 高阻。以上述电性特征为依据, 对地层的分布埋深和构造展布特征进行定性解释。

定量解释地层埋深及厚度的依据:①以区内钻井资料(利1井, 图3)为依据, 对电法二维反演电阻率剖面所反映的电性层的埋深和厚度进行标定, 建立起电性层与地质层位的关系模型; ②对本区和邻区的钻井资料(表3)进行统计分析, 以钻井所揭示的地层埋深和厚度, 以及1∶ 20万地质图上的综合地层柱状剖面所反映的地层埋深和厚度, 作为定量解释的依据; ③收集了研究区地震剖面(图7), 该剖面位置在L-01剖面以南与之平行, 以该地震剖面解释成果作为定量解释的依据; ④进行重、磁、电剖面联合正反演, 用阵列电磁法确定的地层界面和厚度建立初始地质模型, 正演拟合重、磁实测曲线, 不断修改地质模型, 以正演计算的曲线和实测曲线拟合度最佳的地质模型作为控制, 对测区的地层界面埋深与厚度进行不断校正和再次反演与解释, 作为定量解释地层界面埋深与厚度的主要依据。

表3

表3

表3 研究区及邻区钻井地层厚度对比统计 地层 石柱双流坝m 鱼1井m 利1井m 河2井m 洗1井m 咸2井m 李2m 系 统 志留系总厚度 1443.95 1428.5 1414.5 982 奥 陶 系 中、上统厚度 52.6 61 59.5 96 85 97.24 下统厚度 427.9 258.5 265 > 278 364.5 424.52 总厚度 480.5 319.5 324.5 > 374 449.5 521.76 寒 武 系 上统三游洞组厚度 315.74 240.5 230 451.98 中统覃家庙组厚度 1048.38 > 1262.6 1437 1013.82 下寒武统总厚度 820.2 634.5 1645.46 1618 总厚度 2184.12 2301.5 3111.3

表3 研究区及邻区钻井地层厚度对比统计

图7

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	图7 研究区地震地质解释剖面

4.2.2 地层单元划分

图6f所示, 三叠系仅在剖面西部和中部地区较发育, 在利川复向斜带和和熊家岩向斜上厚度较大, 厚度在1 000~3 000 m。二叠系— 泥盆系在茶山背斜及花果坪复向斜部分地区被剥蚀外, 大部分地区均有发育, 厚度在900~1 200 m。志留系— 上奥陶统是区内的最为明显的低阻标志层, 除茶山背斜被剥蚀外, 在剖面其余地段均有分布, 厚度在1 100~2 200 m。中奥陶统— 中寒武统是区内的高阻电性层, 在整条剖面上均有分布, 一般厚度在2 000~3 000 m。在395点附近的中奥陶统— 中寒武统存在一高阻层, 定性认识为溶洞, 溶洞埋深约1.5 km。下寒武统— 上元古界为区内的低阻层, 在整条剖面上均有分布, 受断层和褶皱控制起伏变化较大。一般厚度在2 000~2 200 m。

4.2.3 断裂解释依据及构造特征

断裂作为含油气盆地中重要的构造, 在油气运移和聚集中具有双重作用。断裂的解释主要依据三个方面:①电阻率剖面等值线密集的垂向高低阻过度带和相位低值异常的垂向错位, 反应了断裂的存在, 低阻区、次高阻区、高阻区的垂向高低阻过度带分别反映了断裂的活动时代; ②当有断层存在时, 重力剖面异常曲线表现为从高到低或从低到高的斜坡段上, 而磁剖面异常曲线则突然抬高或降低, 从磁低异常带变化到磁高异常带或从磁高异常带变化到磁低异常带, 重、磁剖面异常的这种化变特征也作为断裂解释的一个重要依据; ③地层界面确定后, 地层出现的错位, 是断裂解释的重要依据。

重、磁、电异常解释成果显示(图6f), 本区对冲、背冲断裂系统发育, 除少数断层冲出地表外, 大多数断层消失于志留系或二叠— 三叠系内部, 以逆断层为主, 逆断层受背斜及向斜构造的应力作用, 两翼的断层倾向向反。F2断裂切割上元古界— 奥陶系地层, 断层两侧地层变化平缓。F4断裂位于137点附近, 倾角60° ~70° , 切割上元古界— 奥陶系地层, 断层下盘为龙桥向斜核部, 断层上盘为龙桥向斜翼部。F5断裂切割三叠系— 上元古界地层, 断层上盘为茶山背斜, 造成三叠系— 志留系地层大部分被剥蚀, 前上元古界基底上隆, 断层下盘为龙桥向斜, 三叠系— 下寒武统保存完好。F6断裂位于201点附近, 倾角40° ~50° , 区域上为恩施— 建始断裂带的组成部分, 总体呈北东向展布, 区内长约20 km, 宽2~20 m, 断面略具弯曲线状, 断裂沿线以发育碎裂岩及构造角砾岩为显著特征, 局部见大量方解石脉呈网状充填; 该断裂为正断层, 切割寒武系— 志留系地层, 断层上盘为茶山背斜, 造成奥陶系— 三叠系地层大部分断失, 前上元古界基底上隆, 断层下盘为熊家岩向斜, 三叠系— 下寒武统保存完好。F7断裂在217点附近, 该断裂为逆断层, 倾角20° ~30° , 切割上元古界— 奥陶系地层, 断层上盘为茶山背斜, 造成奥陶系— 三叠系地层缺失, 中奥陶— 中寒武系地层部分被剥蚀, 前上元古界基底上隆, 断层下盘为熊家岩向斜。F9断裂位于273点附近的熊家岩— 白果树湾之间, 呈北北东向展布, 该断裂为逆断层, 倾角30° ~40° , 区域上是宣恩— 咸丰断裂带的北延部分, 断面总体呈线状, 发育挤压构造透镜体、碎裂岩及断层泥, 该断裂切割三叠系— 志留系, 断层上盘为白果树湾倒转背斜, 造成三叠系— 志留系发生倒转, 断层下盘为熊家岩向斜, 三叠系— 下寒武统保存完好。F11断裂切割上元古界— 奥陶系地层, 断层上盘为杨柳沱背斜, 造成三叠系大部分断失, 前上元古界基底上隆, 断层下盘为熊家岩向斜。

纵观整体剖面, 在33~89、107~137、161~201、329~369、409~441测点之间见局部构造发育。其中, 33~89、107~137、161~201构造位于西段大重力高背景上, 除161~201显示为局部重力低外, 其余二个局部构造均见起伏不大的局部重力高。其中161~201局部重力低与断裂发育、地层破碎, 密度降低有关。329~369、409~441构造位于东段大重力高背景上, 局部出现重力高, 表明可靠程度较高。

结合本区油气地质条件分析认为, 33~89、107~137、329~369、409~441测点间的局部构造是区内最有利的构造。该构造电性特征清楚, 构造落实程度较高; 寒武系、震旦系埋深大于4 000 m, 上部志留系— 上奥陶统盖层发育且分布稳定, 没有连通地表的大断裂, 断层封堵性较好, 有利于寒武系、震旦系油气的保存。志留系下部页岩既是很好的生油层, 也具备页岩气成藏条件。志留系埋藏浅, 勘探难度低、成本低, 是寻找页岩气的重要区段, 辅以良好的构造和微裂缝, 将具有良好的勘探前景。