基于重磁资料的南黄海中部隆起有利构造带分析

姚 刚，陈 华，王家林，姜 雨

（1. 中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200335；2. 同济大学海洋与地球科学学院，上海 200092）

基于重磁资料的南黄海中部隆起有利构造带分析

姚 刚1，陈 华1，王家林2，姜 雨1

（1. 中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200335；2. 同济大学海洋与地球科学学院，上海 200092）

南黄海中部隆起中、古生界海相地层发育，是目前勘探的重点领域。然而由于勘探程度较低，无钻井和三维地震资料，二维地震资料品质不佳，严重影响了该区域的勘探进程。因此，中、古生代地层的分布情况和厚度成为目前亟待解决的问题。此文以研究区现有的重、磁资料为基础，并结合地震解释成果及周边钻井资料，对南黄海中部隆起古生代地层的分布和厚度进行反演和解释，形成了该区域的典型构造剖面、主要地质界面深度图和上、下古生界厚度图。同时，通过与苏北盆地进行对比分析，依据重磁异常的特征，对中部隆起区重磁异常进行分类和解释，找出有利勘探区与重磁异常特征的对应关系，最终以此为依据，提出重磁异常低的区域，古生界厚度大，是南黄海中部隆起区的有利勘探区带，为该区域勘探目标优选提供另一种思路。

南黄海中部隆起；中、古生界；重磁异常；反演；综合物探

南黄海盆地位于下扬子地块海域部分，其陆地部分与苏北盆地相连，是一个由多期、多类型盆地叠加的大型序列残留盆地，广泛发育陆相中、新生界和海相中、古生界[1]。自古生代以来，南黄海盆地经历多期构造演化，形成了复杂构造体系的多旋回叠合盆地和五个次一级构造单元，由北至南依次分为：千里岩隆起、北部坳陷、中部隆起、南部坳陷、勿南沙隆起[2]。研究显示，南黄海中部隆起区作为相对稳定的古构造单元，中、古生界分布稳定，发育完整，保存相对较好，是重要的含油气远景区[2-3]。然而，由于目前大部分已有地震剖面上，中、古生界内部没有清晰的反射[4]，导致对地质认识无法深入。地震资料品质有限成为中、古生界盆地的勘探重要障碍。因此，在中、古生界内部各地层展布情况成为南黄海中、古生界勘探必须回答的问题。本研究拟综合利用该区域现有的重、磁、震资料进行综合物探解释，为解决该问题提供了一个可选方案。

1 研究思路

南黄海中部隆起区中、古生界地震反射较差，地震剖面显示在1 s左右存在一个区域性的强反射界面，研究认为界面两侧地层年代差异久远、岩石密度差异大，形成强烈的波阻抗界面，该强波阻抗界面的存在对地震波的传播有严重的屏蔽作用；同时古生界内部物性差异小，两种因素导致古生界地层成像不清楚，地层难以划分、构造难以落实。针对这个问题，本文提出综合物探分析的思路，以区域内丰富的重磁资料为基础，结合区域内的地震成果剖面、探区周边的钻探成果以及重磁异常解释成果，通过对典型剖面的重磁震联合反演解释，再与邻区具有较好对比性的苏北盆地重磁资料解释成果对比分析[5-7]，以及中部隆起区重磁异常特征分析，划分了有利勘探区带。研究思路如图1所示。

图1 研究思路

2 资料基础

南黄海中部隆起区勘探程度较低，主要以早期的重磁资料和二维地震资料为主，目前无钻井和三维地震资料。2009年以来，中海油上海分公司在该区域采集了约13 500 km的二维地震测线，测网密度为2×4 km ～ 4×8 km，二维海底电缆试验260 km，随地震采集重磁资料约7 000 km，使该区域研究具备了基本的资料基础。此外，其所属的南黄海盆地共有钻井28口，其中，北部坳陷12口，南部坳陷15口，为中部隆起区岩石物性研究提供了参考；同时南黄海盆地以西与陆上苏北盆地相连，可以借鉴其钻井、物探研究成果，用以标定中部隆起区的重磁异常。因此，南黄海中部隆起区的重、磁、震等地球物理资料，为该区域评价、优选有利区带和勘探方向提供了资料基础。

3 资料分析

3.1 典型剖面反演与解释

选取过南黄海中部隆起区的测线1（图2），该测线位于中部隆起中央偏东，呈北西 ～ 南东走向，测线全长约109 km。以地震解释层位为基础，建立基本模型，根据南部坳陷、北部坳陷及苏北盆地的的钻井成果，获取各层位的密度及磁性参数，进行重磁震反演计算。在剖面北端重力异常为0 mGal，向南异常值增高至12 mGal，一直到剖面75 km处异常值开始下降，在80 km处异常值为7.7 mGal，从80 km后重力异常逐渐开始增大，到剖面南端异常值为15 mGal。重力异常值由北向南变化，反映测线1穿越三个不同构造单元，即北部坳陷，中部隆起，南部坳陷。磁力异常在剖面10 ～ 23 km处有一局部磁力高，异常幅值80 nT，向南在66 ～ 84 km处有一局部高磁力异常，异常幅值180 nT，剖面南端磁力异常值0 ～ 10 nT。

图2 南黄海中部隆起工区测线位置示意图

经过重磁反演计算（图3），在剖面8 km之下有两个岩体，北部岩体密度为2.66×103kg/ m3，磁化强度为0.1 A/m，南部岩体密度为2.62×103kg/m3，磁化强度为0.18 A/m，推断为中酸性岩体，在磁力异常上引起局部磁异常。反演结果显示南黄海中部隆起区，地震剖面1 s左右的强反射界面应为印支面，上下地层密度差较大，推断中生界缺失，新生界与上古生界成不整合接触关系；古生代地层在该区域分布广，厚度大，是该区域主要的勘探目标。

图3 南黄海中部隆起典型剖面联合反演结果

3.2 中部隆起重磁异常分区与解释

3.2.1 重力异常区

根据重力异常等值线疏密、异常形态及走向，参照该区域地质构造区划的研究成果，将目标区划分成4个异常区（图4a）：

（1）北部重力高、低异常区（Ⅰ）

该区位于研究区北部，即南黄海盆地北部坳陷所在，重力异常以重力低为主，由局部重力高将重力低区域分割为若干个次一级重力低，构造上表现为凹陷与凸起相间分布。该区高低异常呈北东向展布，异常长轴方向为北东向，重力高与重力低之间呈重力梯度带，推测凹陷与凸起之间以断裂相接。凹陷内沉积第三系，在重力场上显示为重力低，沉积越厚，异常的负值越大，相反在重力高的凸起上第三系沉积层相对不发育，基岩相对凸起，显示为重力高。

（2）中部重力高异常地区（II）

该区位于北部重力高、低异常区的南部，构造上属于南黄海中部隆起。该区重力异常总体表现以重力高为主，而在中部，有一些局部宽缓的重力低，异常幅值最低可达-6 mGal，大部分为2 mGal，表明中部地区新生界不发育，前新生界基底抬升。异常走向以北东、北东东为主，少量为北西向，局部呈近南北向。重力高最大幅值可达40 mGal，位于中部区的西北角，一般异常幅值为10 ～ 16 mGal，异常形态无论重力高或重力低均表现为宽缓，异常等值线变化梯度小，表明前新生界基底地起伏幅度较为缓慢，高低之间以逐渐过渡。

（3）南部重力高、低异常区（III）

该区位于研究区南部，构造上是属于南黄海盆南部坳陷部分。该区东部以重力高为主，局部重力低，如南七凹，而西部为重力高与重力低相间，对应凹陷有南三凹、南四凹、南七凹。异常走向以北西向为主，少量为北东向。据异常幅值，重力高表现为西小东大，西部为10 ～ 14 mGal，东部为16 ～ 18 mGal，重力低为北高南低，北部异常幅值为4 ～ -2 mGal，南部4 ～ -8 mGal。北部坳陷中的中、新生界厚度小于南部坳陷，同时凸起上中、新生界薄，凹陷较厚。因此导致南部坳陷重力低，北部坳陷相对高。

（4）东部重力高异常区（IV）

图4 重磁异常区域分带图

该区位于研究最东部，是区内重力最高异常区，最高异常值约40 mGal，一般在20 mGal左右，异常走向有北东向，也有北西向，少数为南北向。在该重力高异常区内目前未进行钻探，但从相邻东一凹陷内某井资料显示，该井位于东一凹南部，推测中生界中除下三叠统青龙组，还可能存在白垩系。因此该重力高可能由较厚中、古生界碳酸盐岩隆起而引起，导致总体重力异常值较大。

3.2.2 磁力异常区

根据磁异常形态走向、形态、异常大小等特征将研究区分两个异常区，如图4b所示。

（1）北部低异常区

该区位于研究区北部，即南黄海盆地北部坳陷区内，该区磁异常为负磁低值异常为主，总体磁异常值小于-40 nT。在低磁异常区北西角出现局部北东走向正磁异常，异常幅值在20 nT左右，并夹持低磁负异常之间。该区低磁异常说明本区中、新生界及基底内岩浆岩不发育。

（2）中部及南部宽缓的正、负磁异常区

该区位于南黄海盆地北部凹陷以南，包括中部隆起和部分南部坳陷，宽缓的正磁异常和低磁异常相间。正磁异常最大值为200 nT，一般为80 ～ 140 nT，负磁异常最小值为-80 nT，一般为-20 ～ 20 nT之间。异常区东部出现一组高磁正异常，最大值超过400 nT，一般均约为300 nT，异常走向为北西向，可能与北西向断裂有关，推测这些高磁正异常与中生代火成岩有关，并叠加在磁性基底之上，不同上延拓深度的异常显示，由浅至深磁异常一直存在，仅仅是磁异常幅值由大变小，表明该高磁异常是深浅层磁异常叠加结果。

3.3 主要物性界面解释

南黄海中部隆起重力局部异常主要是基岩隆起而引起的，其次与火成岩有关。由基岩隆起引起重力局部异常特征是异常幅值大，最大异常值为20 mGal，一般为14 ～ 20 mGal。由于异常幅值大，隆起幅度高，沉积盖层（包括中、新生界）不发育，而沉积盖层中的局部构造，其构造幅度小，沉积层之间密度差小，因此引起重力局部异常为低异常幅值，对局部异常影响较小。

3.3.1 主要物性界面计算

采用延拓和小波分析的方法对重力场进行分离，结合区域地质情况，选用合适的分离场进行各主要地质界面的计算。

该区印支面以上为陆相碎屑岩，而以下为海相碳酸盐岩，两者之间存在较大岩石物性差异，从岩石密度看，它们之间存在0.11×103～ 0.5×103kg/ m3密度差。这样一个密度差异为用重力资料研究印支面深度提供了有利条件。以中部隆起相邻苏北盆地滨海隆起上某钻孔为控制点，选用重力三阶小波细节场进行反演计算，获得中部隆起及相邻区印支面深度（图5a），印支面在地震剖面上为Tg反射界面，它反映中生界底面。印支面深度图显示，中部隆起印支面埋深较浅，平均为0.5 ～ 1 km左右，与重力异常呈良好的对应关系：重力高的地方，印支面埋藏浅。

加里东面为上古生界与下古生界分界面。该界面上下存在密度差异，因此可以利用重力资料来计算该界面埋藏深度（图5b）。选用重力上延3 km异常进行反演计算，获取加里东面的深度图。深度图显示，中部隆起中央为加里东面埋深区，平均深度为3.4 ～ 4.0 km，东西两侧埋藏较浅，埋深小于2.0 km，该分部特征与重力场对应关系良好：中央为重力低，东西两侧重力相对较高，表明凸起上加里东面埋深较浅，而凹陷处相对较深，上古生界保存较好。

图5 印支面、加里东面和磁性基底深度图

磁性基底面是指前震旦系底界面。从岩石物性统计表明，古生界与下伏地层密度差异很小，故利用重力方法来计算基底面埋深难度较大。基底面以上沉积层磁性较弱，可以认为无磁性地层，而前震旦系的元古界及太古界具有较强磁性，远大于上覆的沉积地层。因此，可以利用磁力三阶小波趋势异常计算基底面深度，可采用常用的帕克法迭代反演求取磁性基底面深度（图5c）。磁性基底图显示，中部隆起北部（北部坳陷）和南部（南部坳陷）磁性基底相对较深，最大为12.0 km；中部隆起磁性基底埋深为8.0 ～ 9.0 km，基底面起伏较小，自西向东逐渐抬升，东部较西部抬升1.0 ～ 1.5 km。

3.3.2 古生界厚度解释

上古生界厚度是由加里东面深度减去印支面深度而获得（图6a）。从上古生界厚度图上可以看出，中部隆起上古生界厚度总体趋势在1.0 km左右，在中部隆起东部及西北角上古生界厚度小于0.5 km，上述两个地区与重力异常上重力高相一致。另外在中部隆起中央重力低的地方上古生界厚度大于1.5 km，最厚可达2.0 km。隆起的北部及南部坳陷内上古生界厚度大于2.0 km左右。

下古生界厚度是由磁性基底面深度减去加里东面深度而获得（图6b）。由下古生界厚度图所示，中部隆起下古生界厚度较稳定，厚度在6.0 ～ 7.0 km变化，局部地区厚度有大于7.0 km，该区位于隆起中央偏西。另外在隆起南部与南部坳陷相邻有近东西走向凸起上，上古生界厚度6.0 km左右。总之，中部隆起下古生界较为发育，厚度稳定。

图6 上、下古生界厚度图

3.4 有利区带分析

剖面反演结果和上、下古生界厚度图显示，在南黄海中部隆起区，重力异常值的高低与该区域古生界的厚度存在相关性：在重力高的高部位，或缺失上古生界，或上古生界厚度较薄；重力较低的部位古生界厚度较大。

南黄海中部隆起重力异常与古生界的分布情况有很好的对应关系，以重力异常为基础，结合磁力异常，分析认为南黄海中部隆起可能缺失中生界、古近系及部分新近系，盐城组直接与上古生界或者下古生界相连接；印支面埋深在1 000 m左右，部分重力高地区，新生代地层较薄，可能只有数百米，重力低区域可能大于1 000 m；上古生界发育于重力低部位，高部位可能缺失上古生界，下古生界在南黄海中部隆起区普遍存在。因此，重力异常低的地区应是南黄海中部隆起中、古生界勘探的有利区域。

4 结论与建议

通过重磁震资料反演与解释，并结合苏北盆地的成果与认识，推断出南黄海盆地中部隆起区古生界的厚度分布规律与重磁异常间的对应关系，再结合物探、钻井、地质资料推测南黄海中部隆起上重磁低值异常的部位可能是较有利的油气勘探区域，是今后勘探工作的重点方向。对局部重点地区加密地震测线或开展三维地震勘探，同时，对重磁资料作精细解释也是目前比较有效的研究方法。南黄海地区当前主要问题是印支面以下得不到良好的反射，这严重阻碍了对本区古生界的认识，因此强屏蔽区中、古生界的地震资料成像问题应作为南黄海地区地震探勘中要解决与突破的重点。

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Analysis of Favorable Exploration Area in the Central Uplift of South Yellow Sea Basin Based on Gravity and Magnetic Data

YAO Gang1, CHEN Hua1, WANG Jialin2, JIANG Yu1
（1. Shanghai Branch of CNOOC Ltd., Shanghai 200335, China; 2. School of Ocean and Earth Science, Tongji University, Shanghai 200092, China）

The Mesozoic-Paleozoic marine strata are well developed in the Central Uplift of South Yellow Sea Basin, and are the main exploration field at present. The scarce of exploration wells and 3D seismic data, together with the poor quality of 2D seismic data have hindered the exploration process in the study area. One of the geological problems to be urgently solved is the recognition of the distribution and thickness of the Mesozoic-Paleozoic marine strata. Based on the gravity and magnetic data available, combined with the interpretation and inversion of 2D seismic data and drilling information from the adjoining wells, a series of geological maps were mapped, including typical tectonic sections, depth maps of major geological interface, thickness maps of upper and lower Paleozoic. Based on the classification and interpretation of gravity and magnetic anomalies occurring in the Central Uplift and the comparison with SuBei Basin, the authors summarized the corresponding relation between the favorable exploration area and gravity and magnetic anomaly. Accordingly, the authors pointed out that the Paleozoic is thick in the area with low gravity and magnetic anomaly, and is to be the favorable exploration area. It gives another idea for predicting the favorable exploration area in the Central Uplift.

Central Uplift of South Yellow Sea Basin; Mesozoic-Paleozoic; gravity and magnetic anomaly; inversion; integrated geophysical

P631.4

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2016.04.021

1008-2336（2016）04-0021-06

2016-09-20；改回日期：2016-10-18

姚刚，男，1984年生，工程师，从事海洋物探相关工作。

E-mail：heroblood@163.com。