大地电磁测深在南鄱阳盆地页岩气勘探中的应用

胡晓丽，寇 明，王朝锦，李铁柱

大地电磁测深在南鄱阳盆地页岩气勘探中的应用

胡晓丽1，寇 明2，王朝锦2，李铁柱2

（1.四川川核地质工程有限公司，成都 610000；2.四川省核工业地质调查院，成都 610000）

为了解江西南鄱阳盆地区域深部构造特征，以及乐平组、小江边组、安源组等主要页岩气层系泥页岩空间展布、岩性等特征，开展了4条大地电磁测深剖面资料的处理和定性、定量分析。通过对大地电磁测深资料的断面视电阻率、阻抗相位分析及二维连续介质反演，结合研究区的地质和地球物理特征，基本查明了剖面上主要断裂的位置、性质及发育特征，大致圈定了区内主要地质层系（电性层）的空间展布。研究表明：区内断裂构造发育，乐平组底界埋深整体与盆地情况比较接近，东部盆地边缘埋深较浅，西部越靠近盆地中心埋深越深。

大地电磁测深；构造特征；页岩气勘探；鄱阳盆地

大地电磁测深法是油气非震勘探的主要方法之一，具有装备轻便、成本低、工作效率高、探测深度大等特点，并具有不受高阻层屏蔽影响，对低阻层分辨能力强的优势（田巍等，2019），可用于识别深大断裂、深部地壳和主要地层界面，同时可以为构造单元划分提供重要依据，也常被用来地热勘探和地震预报等研究工作（李金铭，2005）。

南鄱阳坳陷位于江西省鄱阳盆地的南部，呈北东走向，面积约6790km2。近年工作表明：为一个受NNE向赣江断裂和NE向反转断裂体系双重控制的白垩纪一古近纪张扭断陷盆地，与九岭—怀玉前白垩系海相逆冲构造层系一起构筑成具有叠合盆地构造地质背景，二叠系—三叠系海相—海陆过渡相烃源岩与二叠系一白垩系多套储盖组合相互叠置构成晚期良好的油气成藏组合条件；前人实施的鸣检1井龙潭组官山段（P21）揭露12.7m油砂、乐探1井周家店组底部（K31）等证实了坳陷基本具备整体封闭保存条件，二叠系烃源岩普遍经历了二次生烃过程，是中国南方开展油气勘探的有利地区（郑华平等,2006）。

图1 南鄱阳盆地构造单元划分图

本文基于大地电磁测深（MT）成果所显示的电性特征，深入研究南鄱阳盆地的地球物理特征，阐述了南鄱阳盆地断裂和地层展布特征，在此基础上推测了南鄱阳盆地页岩气有利层段及区域的分布，为下一步南鄱阳盆地页岩气勘探开发提供了依据。

1 区域地质概况与地球物理特征

1.1 区域地质概况

鄱阳坳陷的前身应为九岭-高台山合拱之一部分，属长期隆起剥蚀区。燕山构造旋迴期间，由于强烈的断块运动，才开始逐步断陷下沉，形成了晚白垩世及其以后的陆相碎屑建造。湖区西部，晚白垩世和第三纪沉积地层均较发育；湖区东部则仅有晚白垩系，而缺失第三系，说明鄱阳盆地的沉降中心曾向西迁移。喜马拉雅运动时期曾一度隆起，因而缺失晚第三纪的沉积。第四纪再度强烈沉降，沉积物以北部和西部地区最厚。

南鄱阳坳陷地质结构具有“上张下压”的叠合盆地特征。下构造层地质结构的显著特征是发育推覆构造, 由北向南推覆, 在坳陷南缘与官帽山逆冲系相向逆冲形成向塘-二甲村对冲带。其内部结构受推覆构造影响呈现条带状分布的残留向斜, 部分地区呈现为逆冲超叠单斜片。坳陷内的推覆构造与萍乐坳陷北部九岭推覆构造体系实属同一构造体系，由九岭向东延伸至波阳, 再向东与高台山逆冲系相接, 主要推覆活动受燕山运动影响。

坳陷中部明显受南北向赣江走滑断裂体系控制。坳陷东部主要受控于晚印支-燕山期北东向逆冲断裂在晚期的反转作用，表现在断裂走向和逆冲方向差别较大，“南断北超”，北东-北北东走向的断陷形态明显（梁兴等，2006）。断裂走向往北偏移，以北东向为主。自北西至南东可分为康山坳陷、瑞洪凸起和二甲村凹陷三个次级构造（图1）。

研究区岩石物性测定统计表

地层极化率η电阻率ρ（Ω·m） 最小值最大值平均值最小值最大值平均值 K0.1%3.4%0.76%63.31702.58203.20 J1s0.6%3.28%1.65%204.273644.741074.66 T3a0.15%1.53%0.35%544.18750.203689.28 T2y0.76%4.37%1.80%145.40466.72228.07 P3c0.47%3.7%2.11%347.072872.881063.9 P3l0.08%6.72%1.39%52.081018.43332.19 P2m0.08%1.71%0.57%321.46140071.322935.55 P2x0.23%8.43%1.94%9569.37100307.0434354.74 P2q0.04%2.22%0.69%2814.2329802.1910634.66 P1m0.06%0.61%0.35%2360.2294448.8431799.93 C2h0.21%1.82%0.61%8673.74142941.6835820.95 C1z0.45%4.17%1.78%546.24338131.417358.62 C1h1.18%4.17%2.57%2979.9338131.4011738.27

1.2 地球物理特征

据研究区物性测定结果，结合已有的地质、电性、钻井岩心资料，揭示出电性特征如下：研究区地层相应岩性电阻率总体上具有从新至老，可划分为四个电性层：

第一电性层：白垩系以粉砂岩、砂岩为主，综合表现为低阻特征；第二电性层：侏罗系、三叠系安源组以砂岩、砾岩为主，仅少部分地区可见，二叠系长兴组以灰岩为主，视电阻率较高，综合表现为中低阻特征；第三电性层：三叠系杨家组以砂岩为主，二叠系乐平组以页岩、砂岩为主，视电阻率整体表现为低阻特征，定为电性标志层；第四电性层：二叠系茅口组、小江边组、栖霞组、马平组，石炭系黄龙组、梓山组、华山岭组以灰岩、白云岩、砂岩为主，视电阻率综合为高阻特征，电阻率值可达数万Ω·m。主要目标层乐平组为低阻特性与下伏地层差异明显，为电法工作开展提供依据。

2 数据采集及处理

大地电磁法是利用天然的大地电磁场作为场源来测定地下岩石的电性参数，通过研究地电断面的变化来解决地质问题(古志文等，2020)。在本次研究区布置了4条垂直构造的大地电磁测深剖面，即MT01—MT04（测线位置见图2）。测量频率为320～0.00069 Hz，每一测点观测Ex、Ey、Hx、Hy、Hz5个时间序列，点距500m，共测得210 个测点的MT资料，所有测点均采用了远参考处理。通过综合分析对比时间试验结果，本次工作选择8h作为野外工作的测量时间。

图2 研究区大地电磁法剖面位置图

本次大地电磁测深的数据处理与解释的主要流程有预处理、滤波、静态校正、定性分析、定量分析、反演等。原始资料预处理是利用加拿大凤凰公司的SSMT2000数据现场处理软件。本次工作预处理过程中通过去噪、静态校正、远参校正等方法获得可靠的阻抗、视电阻率和相位等要素，提高资料质量。通过对曲线类型、视电阻率拟断面和阻抗相位等资料的定性分析，从而定性掌握地下电性层分布特征、断裂分布、剖面构造单元划分及地层起伏变化情况。本次定量解释采用了MTsoft2D软件中的一维Bostick变换和带地形二维NLCG反演，多种方法的反演结果相互佐证，以提高本次推断解释资料的准确性。

3 大地电磁剖面综合解释

在解释时遵循以下原则：遵循从已知到未知（陶娟等，2013）、从点到面、从简单到复杂、从局部到全局的原则。考虑各种因素对观测结果的影响，依据地质规律及物性差异，对视电阻率拟断面进行综合解释。把视电阻率等值线断面图、物性资料、地质资料及岩心资料等作为资料解释的基本依据，根据

电阻率断面图中背景值大小、异常表现形态、异常幅值及其与背景值的差异等，并结合实际地段所对应的出露地层，对地层分界线、构造特征等情况进行判释。

大地电磁测深图件中断层的标志可以是各种大地电磁参数出现大的梯度值，等值线呈现密集带或者表示大地电磁参数的极化图形状和方向发生突变（陈乐寿等.1990）。曲线类型突变，形态变化较大，电阻率等值线呈扭曲、陡立形态，电性层有明显的错动或厚度有明显的变化，反应了断裂的存在（田巍等，2019）。结合地质资料与MT成果分析，本研究区发育NE-NW走向共计5条断裂。

MT01剖面0～155号点（图3），可划分为四个层位，由浅往深第一层为白垩系茅店组至周田组地层，一般厚度500～1100m，第二层为侏罗系漳平组至水北组地层，平均厚度600m，第三层为三叠系杨家组至二叠系乐平组地层，一般厚度100～400m，第四层为二叠系茅口组至石炭系地层；160～285号点，可划分为两个层位，第一层为第四系地层，一般厚度10～50m，第二层为新元古界双桥山群地层。

MT02剖面0～15号点(图4)，整体电阻率较高，为新元古界双桥山群地层；20～40号点，可划分为两个层位，第一层为二叠系乐平组地层，一般厚度100～1000m，第二层为新元古界双桥山群；45～65号点，整体视电阻率较高，视电阻率等值线梯度变化以55号点为中心对称，推测为局部隆起构造的反应；70～160号点，可划分为三个层位，第一层为白垩系茅店组至周田组地层，一般厚度100～2200m，第二层为三叠系杨家组至二叠系乐平组地层，一般厚度100～400m，第三层为二叠系茅口组至石炭系地层；165～240号点，可划分为四个层位，由浅往深第一层为白垩系茅店组至周田组地层，一般厚度500～1100m；第二层为侏罗系漳平组至水北组地层，平均厚度600m；第三层为三叠系杨家组至二叠系乐平组地层，一般厚度100～400m；第四层为二叠系茅口组至石炭系地层。

图3 MT01线成果推断图

图4 MT02线成果推断图

MT03剖面0～15号点（图5），整体电阻率较高，为新元古界双桥山群地层；20～140号点，可划分为两个层位，第一层主要第四系地层，平均厚度50m，第二层为新元古界双桥山群地层；145～235号点，可划分为三个层位，第一层为白垩系茅店组至周田组地层，一般厚度20～500m，第二层为二叠系乐平组， 平均厚度150m，第三层为二叠系茅口组至石炭系地层；240～295号点，可划分为两个层位，第一层为二叠系乐平组地层，一般厚度20～1100m；第二层为二叠系茅口组至石炭系地层。

MT04剖面0～50号点（图6），可划分为两个层位，第一层为二叠系乐平组地层，一般厚度50～1100m；第二层为二叠系茅口组至石炭系地层；55～70号点，可划分为三个层位，第一层为第四系地层，一般厚度10～50m，第二层为二叠系乐平组地层，一般厚度50～2000m；第三层为二叠系茅口组至石炭系地层；75～130号点，可划分为三个层位，第一层为三叠系安源组，一般厚度10～100m；第二层为二叠系乐平组地层，平均厚度150m；第三层为新元古界双桥山群地层。185～210号点，可划分为两个层位，第一层为第四系地层，一般厚度10～50m，第二层为新元古界双桥山群地层。

4 结论

根据本次工作实测野外岩石露头、岩芯电阻率及已取得的物性资料，分析总结出研究区地层的电性规律：二叠系乐平组（P3）以砂岩、页岩、泥岩为主，电阻率整体表现为低阻特征，乐平组上覆地层薄层长兴组高阻，三叠系安源组、杨家组，侏罗系水北组整体为中低阻，乐平组下伏地层二叠系茅口组为高阻。

基于本次工作获得的地层电性特征，综合二维连续介质电阻率反演，基本确定了研究区各个目的层系的厚度、空间展布、构造和断裂体系。

二叠系乐平组区内较为连续，厚度较大，约100～400m。在研究区内埋深分布不均匀，具有盆地边缘埋深较浅，越靠近盆地中心埋深越深。

图5 MT03线成果推断图

图6 MT04线成果推断图

通过大地电磁测深结合电性特征综合分析，在分析电性结构的基础上，综合地质、钻井等资料，能够较为准确的解译深部构造空间展布、构造性质等特征，可作为页岩勘探的初期阶段的一种经济有效的方法。

田巍，李旭兵，王保忠．2019．大地电磁测深在湘东南坳陷页岩气勘探中的应用[J]．物探与化探．43(2)：281-289．

李金铭．2005．地电场与电法勘探[M]．第一版．北京：地质出版社．

郑华平，周松源，梁兴，张廷山．2006．南鄱阳坳陷油气成藏条件分析[J]．天然气工业．26(6)：39-43．

梁兴，叶舟，吴根耀，郑华平，徐克定，张廷山，刘家铎．2006．鄱阳盆地构造—沉积特征及其演化史[J]．地质科学．41(3)：404-429．

古志文，贾建超，谭章坤．2020．电磁法在川南大坝地区岩溶勘查中的应用[J]．四川地质学报．40(3)：491-494．

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陈乐寿，王光锷．1990．大地电磁测深法[M]．第一版，北京：地质出版社．

The Application of Magnetotelluric Sounding to the Shale Gas Exploration in the Southern Poyang Basin

HU Xiao-li1KOU Ming2WANG Chao-jin2LI Tie-zhu2

(1-Sichuan Chuanhe Geological Engineering Co. , Ltd. , Chengdu 610061; 2-Sichuan Institute of Uranium Geological Survey, Chengdu 610061)

This study carries out qualitative and quantitative analysis of the data on 4 magnetotelluric profiles in order to understand the deep structural features of the southern Poyang Basin and spatial distribution and lithologic characteristics of gas-bearing shale of the Leping, Xiaojiangbian and Anyuan Formations. The position and characteristics of the main fractures on the profiles have been basically identified and spatial distribution of the main gas-bearing shale is delineated on the basis of the analytical results combined with regional geological and geophysical features. The study indicates that fracture structure is well developed in the studied area, and buried depth of the Leping Formation is deeper in the east of the basin than in the west of the basin.

magnetotelluric sounding; structural feature; shale gas exploration; Poyang Basin

2020-08-11

胡晓丽（1981— ），女，山东德州人，工程师，从事地球物理勘查数据处理与解释工作

P319

A

1006-0995（2021）02-0315-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.02.026