青海錫鐵山—全吉山地區地球物理特征研究

黨洪量

摘要：為認識青海省錫鐵山-全吉山地區的地球物理特征，在系統收集前人資料基礎上，總結歸納了在煤炭預查工作中開展的地震、重力、地球物理測井數據所反映的地球物理特征，為今后在研究區開展物探工作提供基礎。結果表明：新生代地層與其下伏奧陶系（O3）或下元古界（Pt1）之間存在著0.23～0.45 g/cm³的密度界面和較大的電性差異，測井物性曲線反映良好，界面較清晰，能較準確劃分不同巖層的巖性，有利于開展電法和重力勘查工作，但由于研究區地震地質條件較差，不利于開展地震工作。

關鍵詞：青海；錫鐵山；全吉山；巖石密度特征；地層電性特征；地震條件；測井響應特征

中圖分類號：P31

文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）14-0253-03

1 引言

氦氣資源是一種稀有緊缺性戰略資源[1]，這種資源在世界范圍內都十分貧乏[2]。近期，張云鵬等[3]，在錫鐵山-全吉山地區施工的煤田鉆孔中發現了體積分數較高的氦氣顯示（賦存于新生代地層中），必然引起研究人員的關注。而相關的前期研究工作主要包括兩個方面：一方面是成藏條件的研究，另一方面就是綜合地質、物探等資料對其資源分布規律的研究。例如，基于重磁資料分析與氦氣資源分布重要相關的構造發育情況[4]。因此，本次研究在系統梳理總結前人已有的物探資料基礎上，總結歸納在煤炭預查工作中開展的地震、重力、地球物理測井數據所反映的地球物理特征，最終厘定作為氦氣儲蓋層的古近系-新近系巖層與其圍巖的物性差異，為今后在研究區開展物探工作提供基礎，具有一定的參考價值。

2 研究區地質概況

研究區位于柴達木盆地北緣中段，整體為三山所夾的凹陷盆地（圖1）。研究區西南方向為錫鐵山，主要出露古元古界，由片巖、花崗片麻巖等中、深變質巖組成[5]；東北方向為全吉山，出露為古元古界、震旦系、寒武系、奧陶系，其中古元古界與錫鐵山為同類巖漿變質巖，震旦系-奧陶系則為典型的邊緣裂陷沉積的細碎屑巖夾碳酸鹽巖[6]；東南方向埃姆尼克山，為一套海陸交互砂泥巖夾礫巖建造組合[7]；盆地中基底由古元古界和奧陶系組成，上覆地層為新生代陸相碎屑巖，地表大部為第四系覆蓋。

3 地球物理特征

3.1 巖石密度特征

通過在區內開展重力剖面測量工作，對區內各時代地層的巖石采集，測定了了巖石密度，經統計該區的巖（礦）石密度（表1），發現新生代與其下伏奧陶系（O3）或下元古界（Pt1）之間，存在著0.23～0.45 g/cm³的密度界面。基于巖石密度特征，開展重力剖面勘查，剖面解釋的相對誤差最大為90.67%，最小為1.36%。有三個鉆孔重力解釋誤差小于10%，為可靠級別，說明重力剖面解釋的基底深度大部分可信。今后，區內可通過重力勘查手段探查基底的起伏形態及判定斷裂構造。

3.2 地層電性特征

通過統計分析研究區內前人實施的直流電法資料，區內各地層參數見表2，由電性參數可知，第四系砂卵、礫石層電阻率較高，與下伏地層存在著明顯的電性界面。新生界地層古近系、新近系電性差異較小，不易區分。但與基底古元古界地層電性差異較大，存在明顯的電性界面。與震旦系之間也存在著較大的電性差異，非常容易區分。

總體來說，所勘探的目的層與基底存在著較大的電性差異，有利于控制基底深度。

3.3 地震條件

研究區表層及淺層地震地質條件較差，深層地震地質條件相對較好。

3.3.1 表層地震地質條件

（1）預查區地形北東較高，向西南逐漸降低，該測線上海拔3000～3300 m，相對高差約300 m。

（2）預查區為典型的山前地貌特征，測線上中部及小號端（西南部）存在兩個沼澤洼地（沼澤洼地表層為含水的粘土層，但0.5m以下即為凍土層），而兩沼澤洼地之間為沙丘且沖溝極其發育，多為“V”字形。除沼澤洼地外，地表基本上無植被生長，無地表徑流。區內地形凸凹不平、迭蕩起伏的地形條件給地震勘探野外施工工作帶來很大困難。

（3）測線上大號端（即東北部）往山前約5 km的地段，地表層賦存深度及厚度不一的卵石與砂粒相間的松散層，由于缺少粘土層的粘性，導致鉆進3 m以下即會埸孔（鉆桿鉆進困難且無法拔出），該層位地震激發成孔難度極大。另外，沼澤洼地、沙丘與沖溝相間極其發育地段導致鉆機無法進入成孔。其它地段表層基本為細砂層與黃土層相間，且潛水位較淺（一般在12～50 m之間變化），該地段地震地質條件較好。

3.3.2 淺層地震地質條件

區內古近系及新近系在預查區內偶有部分出露，主要以厚層狀黃灰色、紅色粉砂巖、灰～灰白～紫紅色礫巖、含礫砂巖為主，厚度300～700m。第四系在普查區內廣為分布，為沖積、洪積砂礫所組成，厚度3～300m，層質蓬松，地震反射波能量衰減嚴重，不利于地震反射波的激發和接收。

總之，本區淺層地震地質條件較差。

3.3.3 深部條件

通過地震試驗線資料看，除因激發條件較差區外，在激發條件較好地段，雖有反射波，但只是局部有較強反射波。

3.4 測井響應特征

測井選定的參數方法有：長短源距伽瑪伽瑪、自然伽瑪、三側向電阻率、聲波時差、井溫、井徑、井斜等。經過測井地層對比與地質研究后，認為測井參數確定后，對巖層劃分、特殊礦種的判定有相對較準確的判定。

3.4.1 巖層物性特征

研究區巖層物性曲線反映良好，界面較清晰。尤其是自然伽瑪曲線在各地層反映明顯。以泥巖、粉砂巖、細、中、粗砂巖為主，依次物性反映為自然伽瑪由高變低、電阻率由低變高，密度由低變高，但不同地層巖性物性反映數值不盡相同。在測井解釋中各種參數曲線的物性特征明顯，能較準確劃分不同巖層的巖性。具有代表性的幾種巖層物性特征分述如下。

（1）泥巖。泥巖密度相對較小，在三側向電阻率（GR01）曲線上呈低幅值反映，在密度（DENB）曲線上為較低異常反映，在自然伽馬（NG01）曲線上呈高異常反映。

（2）砂巖。砂巖的組成成份比較復雜，當砂巖的巖性由粗、中、細砂巖順序排列時，其孔隙度逐漸減小，泥質含量增加，因而在三側向電阻率（GR01）曲線上其幅值逐漸降低；在密度（DENB）曲線上，隨著砂巖的巖性由粗變細，砂巖的密度稍有減小，則異常的幅值由高變低；在自然伽馬（NG01）曲線上，砂巖隨著巖性顆粒的變細和泥質含量的增大，則自然伽馬（NG01）曲線的異常幅值隨之增大。

（3）石灰巖。石灰巖在物性曲線反映特征上最明顯的特征是三側向電阻率（GR01）值，反映出明顯的高異常特征；在自然伽馬（NG01）曲線上也反映上呈低異常。

3.4.2 地層響應特征

（1）第四系。 工作區內第四系廣泛，其厚度從幾米到幾百米，測井解釋很粗，基本上都定為砂礫層，有時有少量的砂卵礫石、卵礫石、卵石等層段。全吉整裝勘查區的第四系具有膠結差，松散等特征。反映在物性參數中，三側向電阻率約有20～100 Ω·m，基本上為低阻，它是確定第四系地層的主參數；第四系所含的自然伽瑪較低，全區變化不大，一般情況下在40～100API左右，它是確定第四系的輔助參數；由于膠結松散，聲波傳播的速度低，時差大的特征，一般情況下反映幅值在2400～3200 m/s，聲波時差參數是確定、劃分第四系界面的有效方法。

（2）新近系。新近系地層電性曲線的變化形態基本變化不是很大，當進入侏羅系地層時，在三側向電阻率曲線、自然伽馬曲線均有明顯的高低起伏變化。

（3）古近系。古近系地層在整裝項目中在西大灘等項目中較為發育其它項目中零星發育。古近系地層是較新成巖地層，主要以砂巖、粉砂巖為主，電阻率低是古近系地層的物性特征，它是劃分鉆孔巖性地質剖面的主參數。自然伽瑪參數反映的幅值變化要比第四系地層要大一些，但比侏羅系地層幅值要小，它是劃分鉆孔巖性剖面的輔助參數。同樣，古近系地層膠結較侏羅系差一些，密度也小。

4 結論

古近系-新近系巖層與其下伏奧陶系（O3）或下元古界（Pt1）之間存在較明顯的地球物理特征差異：①存在著0.23～0.45 g/cm³的密度界面，可通過重力勘查手段探查基底的起伏形態及判定斷裂構造；②同樣與基底存在著較大的電性差異，有利于開展電法工作，控制目的地層和基底深度；③研究區地震地質條件較差，不利于開展地震工作；④研究區巖層測井物性曲線反映良好，界面較清晰，能較準確劃分不同巖層的巖性和特殊礦種，可為其他物探手段施工前提供一定的參考價值。

參考文獻：

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[3]張云鵬，李玉宏，盧進才，等. 柴達木盆地北緣富氦天然氣的發現——兼議成藏地質條件[J]. 地質通報，2016，35（Z1）：364～371.

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[5]孟繁聰，張建新，楊經綏. 柴北緣錫鐵山早古生代HP/UHP變質作用后的構造熱事件——花崗巖和片麻巖的同位素與巖石地球化學證據[J]. 巖石學報，2005，21（1）：47～58.

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[7]姜高磊，張思敏，柳坤峰，等. 祁連-柴達木-東昆侖新元古-中生代沉積盆地演化[J]. 地球科學（中國地質大學學報），2014，38（8）：1000～1016.