云南楚雄盆地西部高精度重磁电特征及基底特征

张 聪，石砥石，张子亚，陈 科，苑 坤，乔计花，彭芳苹

1.中国地质调查局非常规油气地质重点实验室，北京 100029 2.中国地质调查局油气资源调查中心，北京 100083 3.中国地质调查局发展研究中心，北京 100037 4.北京勘察技术工程有限公司，北京 100192

0 引言

楚雄盆地是滇黔桂地区沉积盖层连片面积最大的盆地。其油气勘探工作始于1957年，围绕北部的乌龙口、大姚、帽角山等构造实施了不同精度的地震、大地电磁和少量钻井勘探，虽然已进行了多年的油气勘查工作，但依旧处于勘探初期阶段[1-2]。楚雄盆地目前有5口探井，仅20世纪90年代末期针对乌龙口、发窝构造实施的乌龙1井和云参1井钻遇了目的层，其余3口探井均未钻达目的层。70年代针对会基关、乌浪岔河构造的会1井、乌1井均因事故完钻；90年代针对会基关构造的楚参1井钻深至5 286.8 m，因实际钻遇与地质设计相差甚远，未达目的层完钻[3]。造成这种现象的原因主要是楚雄盆地上三叠统、下寒武统等目的层的空间展布和分布规律不清。依据基底形态控制岩相古地理展布，岩相古地理直接控制地层的分布规律，因此加强楚雄盆地基底特征的研究，有助于研究楚雄盆地目的层的展布规律，为下一步的油气勘探提供基础依据。本文以楚雄盆地绿汁江断裂以西为研究区，对高精度重力、磁力、大地电磁等地球物理数据进行综合解译[4-6]，并结合研究区地质资料[7-8]和最新的区域地质调查成果，探索研究区的基底结构特征，为后续楚雄盆地的油气地质调查工作部署提供盆地深部结构方面的理论依据。

1 地质背景

楚雄盆地地处扬子板块西南缘、印度板块和欧亚板块碰撞-拼接带的东南部，属于东部太平洋构造域和西部特提斯构造域接壤地带，是在古元古界深变质岩系组成的刚性结晶基底和中元古界浅变质岩系组成的柔性褶皱基底之上发育起来的以中生界沉积为主的一个构造残留盆地[9-12]。盆地南北向和北西向断裂发育，西部边界断裂为程海断裂、红河断裂，东部边界断裂为普渡河断裂；构造格局明显受断裂控制，平面上呈现“两坳夹一隆”构造特征，“两坳”是西部深坳陷和东部浅坳陷，“一隆”是分布在大姚—元谋一带的元谋隆起(图1)[13]。

楚雄盆地发育下寒武统、中—下泥盆统、上三叠统3套泥质烃源岩[14]：其中下寒武统、中—下泥盆统泥质烃源岩仅分布在东部浅坳陷区；上三叠统泥质烃源岩在全盆地广泛分布，由老至新依次发育云南驿组、罗家大山组、干海资-舍资组。上三叠统云南驿组分布在楚雄盆地西南部，为一套浅海相沉积。前人研究[15-16]表明，云南驿组沉积中心位于祥云一带，整体表现为西厚东薄，厚度为200～2 000 m；罗家大山组沉积范围比云南驿组大，元谋隆起以西均有分布，为一套浅海-滨海沼泽-三角洲相沉积，其中泥质岩类烃源岩厚50～1 000 m；干海资-舍资组为三角州、湖泊沼泽相沉积，为含煤碎屑岩沉积，全盆地均有分布，厚度50～900 m，推测其沉积中心在大姚—南华—楚雄—双柏一线。

2 重、磁、电测线部署及地球物理特征

2.1 测线部署与采集

为了揭示楚雄盆地内部的地球物理场分布规律和基底特征，基于原有重磁电、二维地震测网的基础，在楚雄盆地部署2条东西向重磁电测线(图1)：测线AB穿过渔泡江断裂和元谋隆起，加密了原有测网，有利于资料解释；测线CD穿越哀牢山断裂和渡口—猛虎断裂，弥补南部测线稀少的不足，有利于进一步摸清南部基底构造。重磁测线总长232.74 km，点距500 m，AB测线长127.02 km，CD测线长105.72 km；大地电磁测线长231.6 km，测量点距500 m，AB测线长125 km，CD测线长105.6 km。

F1.程海断裂；F2.哀牢山断裂；F3.红河断裂；F4.渔泡江断裂；F5.三街断裂；F6.拉姑姚安断裂；F7.邑舍河断裂；F8.楚雄—蒙自断裂；F9.火烧屯断裂；F10.渡口—猛虎断裂；F11.拉姑—苴苴断裂；F12.绿汁江断裂；F13.易门断裂；F14.普渡河断裂。图1 楚雄盆地构造简图与高精度重磁电测线部署Fig.1 Deployment diagram of high-precision gravity-magnetic-electrical survey and structural schematic of the western Chuxiong basin

2.2 重磁剖面特征及反演

基于以往的物性资料和本次采集的不同层位的岩石和土壤样品实测物性资料(表1)，确定了反演密度和磁化率。其中：沉积岩磁化率最大值为292.38×10-5SI，最小值为4.00×10-5SI，平均值为144.30×10-5SI；第三系密度为2.12×103kg/m3，下第三系+白垩系密度平均为2.58×103kg/m3，侏罗系密度平均为2.57×103kg/m3，三叠系密度平均为2.65×103kg/m3，古生界密度为2.74×103kg/m3，中元古界密度为2.72×103kg/m3，花岗岩密度为2.65×103kg/m3。花岗岩密度与三叠系密度相同，但是二者的电性参数不同，主要通过电法反演区分。由于楚雄盆地构造复杂，部分位置异常无法完全拟合。

2条重磁测线综合剖面均揭示(图2)，重力异常为东高西低，CD测线整体异常强度明显小于AB测线；磁力除在盆地东西部边缘有异常外，剖面其他位置基本无异常。其中，AB测线重力剖面异常变化范围为(-16.47～16.79)×10-5m/s2，西部局部重力值高，且磁异常为高频跳动。笔者认为，这种现象是逆冲推覆运动造成古生界与地表出露的第四系不整合接触所致。CD测线重力剖面异常范围为(-6.60～21.04)×10-5m/s2，西部的局部重力高，考虑电性为低阻层，笔者认为是高密度的海相三叠系引起，密度为2.74×103kg/m3；剖面磁异常跳动较大，尤其在西部边部出现高磁异常，可能与大规模的花岗岩侵入有关。

2.3 电性剖面及反演特征

视电阻率曲线极小值点对应频率的高低，定性地反映了低阻层埋藏的浅深。换言之，频率越高反映低阻层埋藏越浅，频率越低反映低阻层埋藏越深[17-18]。同一电性层对应的频率变化反映埋深的变化，也揭示构造较为发育。

表1 楚雄盆地不同层位岩石和土壤样品实测物性统计

结合前人研究成果[19]以及本次采集获取的岩石电性特征，将研究区划分为5个主要电性层：上白垩统砂岩、粉砂岩为主的中低阻层，视电阻率187～328 Ω·m；下白垩统泥岩、砂岩、含砾砂岩为主的低阻层，视电阻率67～757 Ω·m；以侏罗系砂岩、砂质板岩、石英砂岩为主的中高阻层，视电阻率60～909 Ω·m；以三叠系砂岩、砾岩、灰岩及二叠系灰岩为主的高阻层，视电阻率81～972 Ω·m；以元古宇的混合花岗岩为主的高阻层，视电阻率为1 329 Ω·m。

而从图3中2条MT测线视电阻率剖面可以看出，其电性特征呈现出显著的横向分块、纵向分层特点，结构上具有相似性。AB测线的反演剖面电阻率较高，并且由浅至深总体呈现递增趋势，仅在500—550点、700—750点和1050点附近夹有少量低阻部分；CD测线的反演电阻率总体上是由浅至深呈现高阻-低阻-高阻-低阻的变化特征。这与盆地各地层岩石的电阻率变化特征基本一致。目的层三叠系在横向剖面(AB之150—1250号点，CD之95—620点、820—1130点)表现为低阻特征，局部存在高阻，AB测线视电阻率较大部分近100 Ω·m，CD测线视电阻率变化范围从几欧姆米至上百欧姆米。

3 基底结构探讨

3.1 基底深度剖面变化特征

依据2条剖面的磁电定量反演结果，结合区内地层分布和电磁特征变化规律[5]能够得出，盆地西部的基底形态是一个向西突出的弧形坳陷区(图3),盆地基底深度和凸凹格局控制了盖层的厚度和空间形态。AB测线主体位于盆地西部深坳区，东部穿过元谋隆起，剖面西部三叠系直接覆盖在元古宇之上，厚约5 km，埋深约3 km；由西向东元古宇逐渐抬升，由埋深约7 km抬升至东部的出露地表；三叠系厚度逐渐变薄，三叠系底界面最深处位于剖面中部的重力异常低洼处，埋深约为5.3 km，这也是引起区域重力特征的主要原因。CD测线地表以侏罗系和白垩系为主，三叠系仅分布于剖面的东西两侧，整体来看在一街—前进一线中生代沉积厚度较大，约6 km；三叠系底界面最深处位于剖面的最东部，底界面埋深最大约为7 km。

3.2 西部基底结构特征

根据航磁化磁极异常计算全梯度并进行深度标定[20]，获得了楚雄盆地磁性基底深度变化图(图4)。

F1.程海断裂；F2.哀牢山断裂；F3.红河断裂；F4.渔泡江断裂；F5.三街断裂；F6.拉姑姚安断裂；F7.邑舍河断裂；F8.楚雄—蒙自断裂；F9.火烧屯断裂；F10.渡口—猛虎断裂；F11.拉姑—苴苴断裂；F12.绿汁江断裂。图4 楚雄盆地西部磁性基底深度图Fig.4 Magnetic basement depth map of the western Chuxiong basin

结果表明，楚雄盆地西部磁基底深度以AB测线和CD测线之间区域的磁场梯度变化最小，AB测线以北，平山与猛虎之间形成一系列高低相间的磁基底变化，分别在三岔河、乌龙口形成基底隆起带，并勾勒出AB线自东向西磁基底逐渐变深的大格局。经磁异常全梯度深度标定计算，求得楚雄盆地的磁性基底深度变化，结果表明楚雄盆地总体走向北西，在平川、云南驿、红河断裂以东，猛虎、舍资一线以西，结晶基底深度最大为9 km；在AB线与CD线之间形成全区最大的磁基底凹陷区，结晶基底深度普遍大于7 km，面积达到1 200 km2。其中在姚安县西南，由于侵入体的后期侵入，形成基底凹陷内的孤岛，自姚安向楚雄、双柏方向有3个断续相接的基底孤岛，这3个孤岛外围具有深凹陷达8 km的巨厚沉积区存在，显示了楚雄盆地巨大的找油潜力。

4 结论

1)综合研究区的地质、地球物理资料以及获取的高精度重磁电数据，获取了楚雄盆地南北2条磁基底深度变化特征，从基底特征上推测了上三叠统底界的最大埋藏深度，南部的CD测线揭示上三叠统底界的最大埋深为7 km。

2)结合以往的重磁电资料，重新分析获得了楚雄盆地西部的基底变化特征，揭示楚雄盆地总体走向北西，在平川、云南驿、红河断裂以东，猛虎、舍资一线以西，结晶基底深度最大为9 km；在AB线与CD线之间形成全区最大的磁基底凹陷区，面积达到1 200 km2，结晶基底深度普遍大于7 km。

这些认识和成果为下一步楚雄盆地的工作部署提供了盆地深部结构方面的重要证据，也对该区乃至滇黔桂地区进行中生界油气资源潜力评价具有重要理论和现实意义。

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