大地电磁测深在中上扬子地区油气调查中的作用

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艾斯卡尔, 张建龙, 谭钦银, 吾守艾力, 梁生贤. 大地电磁测深在中上扬子地区油气调查中的作用[J]. 物探与化探, 2015,39(1): 48-53.
Aisikaer, ZHANG Jian-Long, TAN Qin-Yin, Wushouaili, LIANG Sheng-Xian. The effect of magnetotelluric (MT) sounding in oil-gas exploration in middle and upper Yangtze region[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2015,39(1): 48-53. 复制到剪切板

Doi:10.11720/wtyht.2015.1.08
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大地电磁测深在中上扬子地区油气调查中的作用

艾斯卡尔, 张建龙, 谭钦银, 吾守艾力, 梁生贤

成都地质调查中心,四川成都 610081

作者简介: 艾斯卡尔(1980-),男,本科毕业,工程师,从事地球物理调查研究。Email:askar_tursun@qq.com

收稿日期: 2014-02-19

基金: 中国地质调查局地质调查专项(1212011220746)

摘要

使用大地电磁(MT)测深技术,结合测区的地质和物性特征,对中上扬子地区的断裂、褶皱、地层展布进行了地面、地下对比分析,证实了该区构造划分与地面构造分布基本一致;综合地层分布、电阻率异常显示和地质情况,解释了局部构造发育情况。根据局部构造的发育位置和层序,结合油气地质分析,初步认为,剖面西部和中部局部构造电性特征清楚,构造落实程度较高;寒武系、震旦系埋深在4 km以下,上部志留系—上奥陶统低阻层分布稳定,盖层发育广泛,断层封堵性较好,有利于寒武系、震旦系油气的保存。

关键词: 中上扬子地区; 大地电磁测深; 构造特征; 油气勘探; 低阻层

中图分类号:P631 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2015)01-0048-06

The effect of magnetotelluric (MT) sounding in oil-gas exploration in middle and upper Yangtze region

Aisikaer, ZHANG Jian-Long, TAN Qin-Yin, Wushouaili, LIANG Sheng-Xian

Chengdu Center, China Geological Survey, Chengdu 610081, China

Abstract

Using magnetotelluric (MT) sounding technology, combined with the geological and physical characteristics of the survey area, the authors made a ground-underground comparative analysis of the fractures, folds and strata in middle and upper Yangtze region. The results show that the divisions of the structures are basically consistent with the distribution of surface structures. Integrated stratigraphic distribution, resistivity anomalies and geological conditions were used to explain the characteristics of the local structure. According to the local structural features and stratigraphic sequence, combined with the oil and gas geological analysis, the authors preliminarily hold that the electric characteristics of local structure in the western and central parts of the profile is clear, and that Cambrian and Sinian strata are buried under 4 000 m, the Silurian and Ordovician low resistivity beds are stably distributed, the capping beds are extensively developed, and the faults have relatively plugging properties, which are favorable for the preservation of Cambrian and Sinian oil and gas.

Keyword: central and upper Yangtze region; magnetotelluric (MT) sounding technique; structural feature; petroleum exploration; low resistivity bed

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中上扬子地区位于四川盆地与雪峰山之间的盆地过渡带, 是一个多旋回叠合的改造型海相盆地沉积区, 其油气地质的基本特点是后期改造强烈、天然气成藏时间晚、天然气藏保存和定位条件十分复杂。为了解中上扬子武隆地区的深部构造特征, 促进油气勘探战略选区, 使用大地电磁(MT)测深技术, 结合测区的地质和物性特征, 通过定性、定量分析, 对研究区的断裂、褶皱、地层展布进行地面— 地覆对比分析。大量的勘探实践表明, 大地电磁测深方法是了解深部构造特征点的有效工作。

为深化对中上扬子构造复杂区深部地质的认识, 促进南方海相油气勘探, 中国地质调查局成都地质调查中心实施了一条西起重庆彭水县, 东至重庆酉阳县的大地电磁(MT)测深剖面, 剖面总长度为108 km, MT测点点距500 m, 使用加拿大凤凰公司生产的V5-2000型大地电磁仪, 单点观测时间8 h以上, 有效观测频率320~0.001 Hz, 有效探测深度大于10 km。

1 区域地质与地球物理特征

工区分属上扬子地块四川— 雪峰山盆山过渡区北段, 该区块具有较好的油气前景, 岩相古地理图显示, 震旦系灯影组台地边缘暴露浅滩相大致从研究

区中部通过, 北东南西向展布; 寒武系娄山关组全区发育砂屑鲕粒滩亚相; 奥陶系桐梓组台地边缘浅滩大致从研究区东部通过, 北东南西展布; 红花园组区内发育鲕粒生屑滩, 位于西北部地区, 台地边缘浅滩从研究区东南部通过。图1为工区大地构造划分。

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	图1 工区大地构造及MT剖面布置

主要构造变形发生于燕山期— 喜马拉雅期, 加里东期— 印支期以抬升造陆或拗陷运动为特征, 其中第四期和第七期挤压变形对本区次生油气成藏有利, 而第五期压扭、第六期伸展裂陷和第七期抬升掀斜变位则对油气成藏破坏较大。印支期— 燕山早期及其以前的构造演化对油气成藏具建设性作用, 而燕山中晚期以来的构造活动对油气主要表现为破坏作用。

依据本工区MT剖面的高频(浅层地层)视电阻率统计结果(图2)、工区物性测定结果(表1), 总结区内的电性特征如下。

三叠系— 二叠系上统(T— P₂) :以灰岩等为主, 呈相对高阻。三叠系及二叠系上统地层电阻率相对较高, 但在本区均较薄, 只在局部剖面上基本有较清楚的显示。

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	图2 工区MT剖面高频(浅部地层)视电阻率统计

表1 测区实测电性标本电阻率统计

二叠系下统— 奥陶系上统(P₁— O₃):以砂泥岩等为主, 呈相对低阻。由图3可见, 由于剖面上石炭系、泥盆系地层均(基本)缺失, 故本剖面二叠系至奥陶系上统作为一并层处理。

奥陶系中统— 寒武系中统(O₂-∈ ₂):以灰岩地层为主, 呈高阻。

寒武系下统— 新元古界上部(∈ ₁-P $\begin{matrix} {t_{3}}^{3} \end{matrix}$ ):以硅质岩、砂质灰岩、板岩为主, 呈低阻。

2 数据采集及处理

以MT资料为基础, 结合地质资料进行综合处理。首先进行相应的基础处理, 生成各种基础图件和参数图件, 在定性分析的基础上进行定量计算。MT数据应用加拿大凤凰公司V5-2000软件进行编辑, 剔除受干扰的、信噪比低的子功率谱文件, 进一步提高资料质量。

作静位移校正时, 由于剖面上地质构造复杂, 浅层电性不均匀而造成静位移现象较严重, 单纯采用数值处理方法难以达到满意结果, 故在统计的基础上, 采用手工校正、数值处理相结合的方法:根据剖面上视电阻率(高频、低频)变化趋势, 结合曲线类型特征、地表地质等情况进行综合分析, 确定校正值。

作数据圆滑时, 由于剖面上地质构造复杂, 反映地质界限的数据跳跃(阶跃函数形式)较多, 故采用手工圆滑和数值处理相结合的方法实现。

本次工作采取了多种反演方法, 如一维ρ _xy(视电阻率较高的一支曲线)、一维TE、一维TM、二维TE、二维TEM等连续介质反演方法, 从反演效果看, 一维ρ _xy、一维TE、二维TE连续介质反演等方法效果相对较好, 而且一维TE和二维TE连续介质反演结果相差不大, 一维TE连续介质反演结果对浅部电性划分较细致, 而二维TE连续介质, 对深部结果反映相对较圆滑。故此对剖面电性结构的划分主要综合一维TE、二维TE连续介质反演结果。

3 定性分析

根据电测井资料、本区剖面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, 研究区可主要划分为7套电性层。第一电性层:中三叠统(T₂), 高阻; 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— 元古界(∈ ₁— Pt₃), 低阻; 第七电性层: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。

剖面线有222个测点, 延伸108 km, 其中, 1~120号测点(1~50 km)部分方位角为150° , 120~222号测点(50~108 km)方位角为89° , 因此, 将这条剖面分为西北段和东西段两部分进行分析。图3为剖面大地电磁测深结果。

在剖面西北段, 视电阻率总体上横向上呈“ 西高东低” 的趋势, 纵向上为“ 浅部高深部低” 的结构特征。剖面西端8~20 km处视电阻率很高, 推测为视电阻率高的奥陶系和三叠系大冶组的灰岩。

在剖面东西段, 视电阻率结构总体上横向“ 低— 高— 低— 高” 的构造特征, 纵向视电阻率为“ 浅部高、深部低” 的结构特征。剖面77~81 km处视电阻率出现较高值, 推测为由三叠系巴东祖灰岩引起, 剖面东段104~108 km处, 深部视电阻率很高, 推测是由元古界基底引起。

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	图3 测区剖面大地电磁测深结果

4 MT 异常特征与相带划分

区内构造复杂, 断裂及褶皱发育, 尤其是断裂破碎带引起电阻率降低, 使得电性层的横向连续性并不很好, 难以完全根据电阻率在剖面上追层解释。在此情况下, 为保证解释结果的准确性, 参照研究区及邻区钻井及野外剖面资料, 进行了地层厚度统计, 再辅以地质资料进行解释。

在剖面与之重合的廊带构造剖面测线地质剖面(图4)揭示, 研究区整体呈现宽缓的背斜向斜相间的格局, 廊带北部断裂不发育, 出露地层以上古生界为主, 保存条件较好; 廊带的东部断裂发育, 为断褶带, 出露地层以下古生界为主, 保存条件较差。

在地质露头统计分析, 以物性分析所确定的电性层模型为基础, 以电法二维反演电阻率所反映的电性层分布特征为主要依据, 对本区大地电磁(MT)测深剖面资料进行了综合地质解释(图5)。

剖面由西向东跨及背斜、向斜、背斜、向斜四个构造单元。电法二维反演电阻率剖面上显示以高角度逆冲断层控制构造发育为特征, 对冲、背冲断层系统较为发育。结合地表断裂及构造走向, 剖面显示出受多套走向NE、近平行的高角度逆冲断层系列的控制, 对冲构造造成地层的挠曲, 形成了背斜、向斜相间的构造发育特征。剖面中部发育冲起构造形成背斜带, 背斜核部位于剖面从西往东25 km处兰家坪一带, 寒武系出露地表, 翼部出露奥陶— 二叠系, 元古界基底埋深较浅, 在海拔-4~-5 km之间。剖面西部向斜带, 地表出露为中下三叠统高阻层, 受断层控制局部背斜构造发育不完整, 仅为轴部和左翼, 元古界基底总体上由西向东逐渐由浅变深, 海拔标高在-5~-7 km之间。在75~85 km处樱桃园一带, 发育一个次级向斜构造, 地表出露为三叠系; 元古界基底总体上由西向东逐渐由浅变深, 局部起伏变化, 在背斜部位变浅, 在向斜部位变深, 埋深变化较大, 海拔标高在-4~-6 km。

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	图4 测区剖面线构造

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	图5 测区MT二维连续介质反演剖面(上)及其地质解释(下)

4.1 断裂特征

前已述及, 不论从地质构造及演化发展史, 还是电法二维反演电阻率剖面的电性结构显示和邻区地震资料成果分析, 均反映出测区内多发育对冲、背冲断裂系统。初步推测了18条断层断裂, 本区主要断裂的特征如下。

F2断裂:位于剖面郁山背斜与桑柘坪向斜交界处, 电法二维反演电阻率剖面显示该断裂为逆断层, 倾角约65° ~75° , 切割上元古界— 奥陶系地层; 断层两侧地层变化平缓, 总体埋深由西向东逐渐变浅。

F5断裂:位于剖面高山复向斜中部, 电法二维反演电阻率剖面显示该断裂为逆断层, 倾角约60° ~70° , 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— 志留系地层大部分断失, 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。

F8断裂:位于剖面濯河坝— 大集场向斜中部, 总体呈北东向展布, 区内长约20 km, 宽2~20 m不等, 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。电法二维反演电阻率剖面显示该断裂为逆断层, 倾角约40° ~50° , 切割寒武系— 志留系地层。

4.2 地层展布

T— P:主要岩性为灰岩, 电阻率较高, 达到n× 10² Ω · m。剖面上的分布较为局限, 主要分布于道真复向斜、浩口复向斜、普子向斜、桑柘坪向斜、高山复向斜等的核部, 受剥蚀较为严重, 剖面上的最大残余厚度约为1 km。

S:主要岩性为粉砂岩、页岩, 电阻率一般小于100 Ω · m, 在剖面上分布较为连续, 是本区的低阻标志层。

O— ∈ :主要岩性为灰岩, 电阻率较高, 电阻率达到n× 10³ Ω · m, 厚度约为2 km。

Pt₃:主要为碎屑岩系, 低阻, 电阻率一般小于50 Ω · m, 厚度在横向上变化较大。

4.3 石油地质综合评价勘探目标选择

根据上述结果, 认为本区剖面西段镇南复背斜、中部土地坳复背斜、东段桐麻岭复背斜较为有利, 目的层以寒武系、震旦系为主。电性特征清楚, 构造落实程度较高; 寒武系、震旦系埋深在4 000 m以下, 上部志留系— 上奥陶统低阻层分布稳定, 盖层发育, 断层封堵性较好, 有利于寒武系、震旦系油气的保存。

另外, 志留系页岩气是值得重视的勘探领域, 其中剖面线东段志留系— 上奥陶统发育, 基本未见连通地表的大断裂, 有利于油气保存。志留系下部页岩既是很好的生油层, 也可具备形成页岩气藏的条件, 因此该段是寻找页岩气的主要区段, 辅以良好的构造和微裂缝, 将具有良好的勘探前景。测线东段由于志留系埋藏浅, 断裂发育, 保存条件可能相对较差, 但鉴于气藏埋深浅, 勘探难度低, 成本低, 也可作为页岩勘探的后备目标。

5 结论

对以往物性资料、邻区物性资料、电测井资料以及本次新采集的物性资料进行了深入分析, 较为系统地总结了本区的物性特征, 为大地电磁资料的处理解释提供了依据。在该区划分出了6套电性层, 定量解释了二叠系— 泥盆系顶面埋深、志留系— 上奥陶统顶埋深、中奥陶统— 中寒武统顶面埋深、下寒武统— 元古界顶面埋深、元古界基底顶面埋深, 以及厚度变化特征。

综合地层分布、电阻率异常显示和地质情况, 解释了剖面发育的18个局部构造。根据局部构造的发育位置和层段, 结合油气地质分析, 初步认为剖面西段镇南复背斜、中部土地坳复背斜、东段桐麻岭复背斜局部构造最为有利, 电性特征清楚, 构造落实程度较高; 寒武系、震旦系埋深在4 km以下, 上部志留系— 上奥陶统低阻层分布稳定, 盖层发育, 断层封堵性较好, 有利于寒武系、震旦系油气的保存。

The authors have declared that no competing interests exist.

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？模型实验表明,在大功率人工固定源极低频电磁频率测深的频率范围内,dias模型适用于0.1～300hz频率和1～10km深度范围油气藏激电参数提取的要求。考虑油气藏激电参数后,视电阻率、视电阻率比值bρt和视相位、视相位比值bφt曲线存在明显异常,具体表现为:①bρt异常峰值均小于1,表明在大功率人工源极低频电磁波测深范围内,均能将介质扩散电流阻抗和极化阻抗部分分离,并可"识别"出纯直流电阻率;②电阻率断面类型对响应曲线有显著影响,并在油层位于三个深度层次(浅层、中间层、底层)时呈现-致规律:对于全部频段而言,bρt及bφt峰值对应频率递减顺序为a型、o型、q型、k型、h型,其中a型、o型、q型峰值频率较高,k型、h型峰值频率接近并较小;③比值异常峰值及其对应频率与含油气极化层厚度有明确的正相关关系,可通过此性质判断极化层厚度,比值异常峰值与含油气极化层埋深有明显的对应关系,可以通过异常峰值大小判断极化层埋深,但对应频率与深度对应关系不明显,不利于进行判断。

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本文以中扬子地区大地电磁资料为基础，综合其它地质地球物理资料，在大地电磁解释工作站上，采取人机对话的方式进行了资料的整理、处理和解释。其间运用了EMAP低通滤波和二维偏移技术等先进手段，并用地震、钻井等资料进行了必要的约束反演，使解释结果更加可信，地质效果大大提高。最后，得出该区燕山期以前的构造格架等重要结论，认为中扬子地区无论是中、新生界陆相地层还是中、古生界海相地层均具有良好的含油气远景。

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Curie-surface is a temperature dependent interface in the earth where the iron-magnetic mineral is realized to be lost its ferromagnetism. Modern physical experiments indicate that the magnetic susceptibility of rocks will be increased by several tens to hundreds times when the temperature is just below the Curie point. The conventional methods used in mapping the depth of temperature approaching to the Curie point are the spectral analysis and equivalent layer model based on geomagnetic data. But both of them have some inherent limitations. In the present study the feasibility of using the MT method to map the depth of Curie-surface was numerically investigated on the 1D earth model. The results show that the thickness of the abnormal magnetic layer can not be determined accurately; however, the depth to the layer and its electrical and magnetic properties are well resolved. This study hence provides a potential application for the classical magnetotelluric method.

居里面是地球内部铁磁性物质向顺磁性物质转换的界面，在温度略低于居里点时物质磁化率会快速升高，这被称为Hopkinsin峰.对于地球内部而言Hopkinsin峰是只有几百米至几公里厚的薄层，由于其与居里温度的关系，因此其底界面的深度可以作为居里面深度的估计.传统的居里面深度探测方法包括谱分析方法、等层模型方法和温度－深度剖面法.这些方法是人们研究地球内部热结构和居里面深度的重要手段，但是谱分析和等层模型的结果均有一些固有的缺点，如横向分辨率太低等；而地热方程的结果则受地表因素影响十分严重，并且地球内部的热源分布也不是十分清楚，这导致了其结果是不可靠的.本文提出用MT方法探测居里面深度，通过对几种简单一维模型进行的正反演数值试验，论证了该方法的可行性.结果表明，用MT方法研究居里面性质，不但可以得到居里面深度，还可以得到居里面顶部Hopkinsin峰所对应介质的电学和磁学性质，但必须同时反演岩层的电阻率和磁导率，才能获得较为可靠的居里面深度估计.

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为了合理互补不同地球物理场的优势和特点,本文研究了MT与重力模拟退火联合反演的技术.在分析MT与重力联合反演的必要性和可行性后,讨论并研究了主要技术难点及解决方法.重点解决了模型扰动、MT与重力界面不一致的处理、目标函数的加权联合问题,提出MT-重力模拟退火反演(MT-GSA)算法.在此基础上进行了理论模型试验和实际资料处理,取得了较好的效果.

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秦林江, 杨长福. 大地电磁全张量响应的一维各向异性反演[J]. 地球物理学报, 2012, 55(2): 693-701.

At present the inversion of magnetotelluric (MT) data is mostly based on the isotropic media, however, to meet the practical need of MT sounding, attention has been gradually paid to the anisotropic investigation. Adopting the widely used generalized inverse matrix method, which is simple and reliable; we conduct an exploratory research on the horizontally layered anisotropic model, and realize the inversion of the MT whole tensor response (that is, all the apparent resistivity and phase of the impedance tensor) to the one-dimensional anisotropic structure. The method has been tested extensively with synthetic data (noiseless data and noisy data) and proven to be successful and valid. When applied to the MT field data, the four pairs of the apparent resistivity and impedance phase curves could be fitted simultaneously. Therefore the method could be used to invert field data and its application has been proven valuable.

目前大地电磁(MT)测深资料反演主要基于各向同性介质,但随着MT实际应用的需要,各向异性研究已逐渐引起关注.我们采用广泛应用的广义逆法对一维MT水平层状各向异性介质模型反演进行了探索性研究,并实现了MT全张量响应(即所有的阻抗张量的视电阻率和相位)的一维各向异性反演.理论模型试验表明,无论理论观测值中是否含有噪声,这种方法都能够较好地恢复真实模型,验证了其正确性和有效性.将此方法用于MT实测资料时,能够同时拟合4对视电阻率和阻抗相位曲线,说明本方法可以用于实测资料的处理解释,具有一定的实用价值.

2012

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夏训银, 王建新, 刘俊昌, 等. 大地电磁测深在南盘江北部地区油气勘探中的应用[J]. 物探与化探, 2012, 36(2): 174-179.

Through the processing, analyzing and studying of the MT data collected in three years from the northern part of Nanpanjiang area, a method for lithofacies division and its principles were summarized based on the electric distribution in combination with the research results of sequence stratigraphy. In addition, three main lithofacies zones were delineated, which have been verified by subsequent drilling results.

通过对南盘江北部地区三年大地电磁测深(MT)资料的处理、分析与研究,提出根据电性分布,结合层序地层资料进行沉积相带划分的方法和原理,并划分出了三个主要地质时期的沉积相带分布。经钻孔验证,该方法是有效的,圈定了13处隐伏的油气远景目标,为该地区油气勘探提供了靶区。

2010

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蔡军涛, 陈小斌, 赵国泽. 大地电磁资料精细处理和二维反演解释技术研究(一): 阻抗张量分解与构造维性分析[J]. 地球物理学报, 2010, 53(10): 2516-2526.

摘　要：本文对大地电磁观测阻抗实施一种数学变换——“共轭阻抗变换”，发现转换后的观测阻抗和区域阻抗之间存在特定的关系，这种特定关系不受电场局部畸变的影响，而且同样不需要关于地下区域结构维性的假设，在区域结构是三维的情况下也是成立的．对转换后的观测阻抗采用已有的Swift旋转方法即可求得区域主轴方位角，然后采用最优化方法求取区域阻抗相位、振幅以及畸变因子．同时根据转换后的观测阻抗重新定义了不受电场局部畸变影响的构造维性参数．采用合成理论数据验证了新算法的正确性，和Swift、Bahr、GB、相位张量、WAL方法进行了对比分析，并将新方法应用于实测资料的解释，发展了一套消除局部畸变和进行构造维性分析的MT精细资料处理技术．进一步的工作是将新算法推广到多点多频，并采用最优化技术分解，发展一种稳定性好、多测点多频点的阻抗张量分解技术．

2012

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刘云, 王绪本. 电性参数分块连续变化二维MT有限元数值模拟[J]. 地球物理学报, 2012, (6): 2079-2086.

To model arbitrarily shaped two-dimensional topography and structures in field work, triangular element grid was used in the finite element method (FEM). In view of the fact of continuous variation of the subterranean rock-mineral electric parameters, the electromagnetic field and some electric parameters of models are designed to bilinear variation within each triangular element in our numeric modeling method, and which is developed for modeling two-dimensional magnetotelluric (MT) under the field topography condition. The calculation formulae of the auxiliary field, and the definition of apparent resistivity and impedance phase are deduced according to the relationship between the main fields of the three nodes and the linear shape function within each element. By calculating a continuous medium model and two topography models set up by other scholars to test our method, the result of our method shows a high accuracy (the mean square error is less than 1%), and the results of modeling two topography models accord with other scholar's, too. Through modeling a sloping interface abnormity body, we find that our method can model arbitrarily complicated terrain and geoelectric bodies preferably.

为了易于模拟野外复杂地形和地下任意形状地电体模型,将有限元单元网格设计为三角单元;并考虑到野外实际勘探中,地球介质的电性参数均是连续变化的情况,单元内的场值和电性参数被设计为双线性变化;推导出二维起伏地形条件下大地电磁法有限元数值模拟算法;根据单元节点主场值和线性插值形函数间的关系,计算出单元节点的辅助场值;在二维起伏地形情况下,定义TE、TM模式视电阻率和阻抗相位.4个模型的计算的结果与解析法的均方根误差小于1%,地形模拟与前人的计算结果相符,模拟倾斜界面异常体,能有效的反映出其异常形态.

2012

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饶家荣, 肖海云, 刘耀荣, 等. 扬子、华夏古板块会聚带在湖南的位置[J]. 地球物理学报, 2012, 55(2): 484-502.

Location of the Yangtze-Cathaysia plate convergence zone in Hunan is concerned by investigators and has not coincident recognition for absence of direct evidence. Certainty of the location and trend of the Yangtze-Cathaysia plate convergence zone in Hunan has scientific significance to the tectonic division of South China and basic geology theory. Geophysical features of deep structures turn into essential foundation in certaining location of the plate convergence zone for absence of upper direct evidence. Combined with geological data, using deep structure informations provided by regional gravity and magnetic, seismic, magnetotelluric sounding and heat flow data, this paper reinterprets 3D lithospheric structure of Hunan and South China, and brings new knowledge the tectonic characteristics and the location of the Yangtze-Cathaysia plate convergence zone in Hunan, and about the tectonic characteristics of Jiangnan ancient land. The study consider that the YuanMa-Dongting-Hengyang arc gravitational high is caused by crystalline basemental uplift with paleo-volcanic cone, and infer that there exist paleo-volcanic island-chain along Mayang-Taoyuan-Yiyang-Nangiao, anti hidden residue paleo-volcanic islands along Liuyang-Hengyang, east Hunan. The authors drew the shape of the rigid upper mantle block of Yangtze and Cathaysia paleo-plate; conferred that the Yangtze-Cathaysia intermediate zone were paleo-Jiangxi-Hunan-Guangxi south-China ocean. The paper brings forward recognitions as follow; the Neoproterozoic orogenic belt was continent-arc-island-continent collision orogenic belt; intercontinental hidden residue paleo-volcanic islands in south Hunan are nowadays part of pate merge belt; 3D Lithospheric structural characteristics of Yangtze, Cathaysia block and intermediate zone are absolutely different; there existed paleo-lithospheric subduction zone in middle Jiangxi-Hunan-Guangxi; the lithosphere of middle Hunan is thickest in South China; the northwestern boundary of Yangtze-Cathaysia plate convergence zone was along Xixian-Nanchang-Daweishan-Weishan-Chengbu-Hechi, while the southeastern boundary along Jiangshan-Shaoxing-Xinyu-Pingxiang-Hengdong-Shuangpai-Guilin-Liuzou; plate merge belt between Yangtze and Cathaysia plate are the Qinzhou-Hangzhou juncture in Hunan. Chaling-Chenzhou fault wasn't the Yangtze-Cathaysia plate convergence zone but Caledonian intraplate thrust fault in Cathaysia plate.

扬子、华夏板块会聚带在湖南的位置一直是地学界关注的热点和争论的焦点,但始终未能取得共识.确定扬子、华夏板块会聚带在湖南的位置,弄清板块结合带在湖南的走向,对于华南大地构造划分和基础地质理论研究具有重要意义.由于缺乏地表直接地质证据,因此深部地球物理资料将成为探讨板块结合带走向的重要依据.本文结合地质资料,利用区域重磁、地震、大地电磁测深、地热流等提供的深部构造地球物理信息标志,对湖南及周边华南地区岩石圈三维结构特征进行了重新认识和地质解释,对扬子-华夏板块结合带的构造性质、在湖南的位置以及江南古陆构造属性等提出了新认识.在江南古陆中段的湖南沅(江)麻(阳)—洞庭—衡阳弧形重力高主要为古火山锥型结晶基底隆起引起,在麻阳、桃源、益阳—南桥一线构成古火山岛链;推断在浏阳—衡阳一带存在湘东残剩隐伏古火山岛.首次厘定了扬子、华夏残剩古板块上地幔刚性块体的空间分布形态,在此基础上推测其间的过渡带属赣湘桂古华南洋.提出新元古代造山带属陆—弧—岛—陆碰撞造山带,陆间湘东残剩隐伏古火山岛成为现今板块融合带的组成部分,扬子、华夏古板块及其间的过渡带三者岩石圈上地幔纵横向三维结构特征完全不同.论证了赣湘桂中部岩石圈古俯冲带的存在,再次确定湘中地区岩石圈厚度在华南最厚.厘定扬子、华夏古板块深部结合带北西边界大致在安徽歙县—南昌—湖南大围山—沩山—城步—广西河池一线,结合带南东边界大致在江山—绍兴—新余—萍乡—衡东—双牌—桂林—柳州一线,两板块之间的中间融合带就是所谓"钦杭结合带"在湖南的位置,过去地学界较普遍认可的茶陵—郴州断裂,我们认为不是扬子板块与华夏板块的会聚带,而是华夏板块板内加里东期仰冲断裂带.

2009

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张艳飞, 徐义贤. MT探测居里面深度的可行性研究[J]. 地球物理学进展, 2009, 24(6): 2003-2011.

2010

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袁玉松, 孙冬胜, 周雁, 等. 中上扬子地区印支期以来抬升剥蚀时限的确定[J]. 地球物理学报, 2010, 53(2)-: 362-369.

The onset of uplifting in the Mid-upper Yangtze region is constrained by the combination of analysis of apatite fission track (AFT) ages with modeling of fission track length distribution. Two episodes of uplifting in Jianghan basin occurred within 157～97Ma and 10~0 Ma; Xiang′exi-Wuling region and Qianzhong hights experienced an uplifting of 137~0 Ma; Exiyudong, Chuandong folds and Chuandongnan regions, 97~0 Ma; Chuandongbei and Chuanzhong regions, 56~0 Ma; Chuanxi and Dianxi areas 23~0 Ma. The general trend is that the onsets of uplifting for different tectonic units in the Mid-upper Yangtze area decrease westward. The major faults of Qiyueshan, Huanyinshan and Longquanshan controled the boundaries of the onsets of uplifting. The onsets of uplifting for the regions eastern of Qiyueshan fault, in between of Qiyueshan and Huanyinshan faults, in between of Huanyinshan and Longquanshan faults, western of Longquanshan fault are late Jurassic-early Cretaceous (J 3 -K 1 ), late Cretaceous (K 2 ), Paleogene (E) and Neogene (N), respectively.

采用磷灰石裂变径迹年龄空间分布特征定性分析与径迹长度分布数据定量模拟相结合，约束了中上扬子地区的抬升剥蚀时限.江汉盆地在157～97Ma和10 Ma以来发生了两期大规模抬升剥蚀；湘鄂西—武陵地区、黔中隆起自137Ma开始持续抬升剥蚀；鄂西渝东、川东褶皱带从97 Ma开始持续抬升剥蚀；川东北和川中地区于56 Ma才开始遭受抬升剥蚀；川西—滇西地区则自23 Ma以来经历了较大规模的抬升剥蚀.印支期以来，中上扬子不同地区抬升剥蚀开始的时间存在明显差异性，总体上由东往西逐渐变晚.齐岳山断裂带以东，大规模抬升剥蚀始于中燕山期（J 3 -K 1 ）；齐岳山断裂与华蓥山断裂带之间的川东高陡背斜带抬升剥蚀始于晚燕山期（K 2 ）；华蓥山断裂与龙泉山断裂之间的川中和缓褶皱带晚期抬升剥蚀始于喜马拉雅早期(E)；龙泉山断裂带以西的川西凹陷晚期抬升剥蚀始于喜马拉雅晚期(N).

2007

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丁燕云, 李占奎. 扬子地台西北界线之我见[J]. 物探与化探, 2007, 36(6): 510-513.

An analysis of the gravity and magnetic data shows that the boundary between the Yangtze platform and the Songpan-Ganzi orogenic belt should be the Songpan-Wenxian fault rather than the Longmenshan fault. This means that the whole Longmenshan area should belong to the Yangtze platform. Meanwhile, it is thought that the basement rock characteristics of the Songpan-Ganzi orogenic belt are different from those of the Yangtze platform.

根据重磁资料分析,扬子地台与松潘-甘孜造山带的界线应以武都-文县断裂为界,而不是划在龙门山断裂处.由此可见,整个龙门山地区应划归扬子地台,同时认为松潘-甘孜造山带的基底性质与扬子地台的基底性质完全不同.

2010

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袁玉松, 孙冬胜, 周雁, 等. 中上扬子地区印支期以来抬升剥蚀时限的确定[J]. 地球物理学报, 2010, 53(2): 362-369.

2012

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