云南楚雄盆地西部高精度重磁電特征及基底特征

張 聰，石砥石，張子亞，陳 科，苑 坤，喬計花，彭芳蘋

1.中國地質調查局非常規油氣地質重點實驗室，北京 100029 2.中國地質調查局油氣資源調查中心，北京 100083 3.中國地質調查局發展研究中心，北京 100037 4.北京勘察技術工程有限公司，北京 100192

0 引言

楚雄盆地是滇黔桂地區沉積蓋層連片面積最大的盆地。其油氣勘探工作始于1957年，圍繞北部的烏龍口、大姚、帽角山等構造實施了不同精度的地震、大地電磁和少量鉆井勘探，雖然已進行了多年的油氣勘查工作，但依舊處于勘探初期階段[1-2]。楚雄盆地目前有5口探井，僅20世紀90年代末期針對烏龍口、發窩構造實施的烏龍1井和云參1井鉆遇了目的層，其余3口探井均未鉆達目的層。70年代針對會基關、烏浪岔河構造的會1井、烏1井均因事故完鉆；90年代針對會基關構造的楚參1井鉆深至5 286.8 m，因實際鉆遇與地質設計相差甚遠，未達目的層完鉆[3]。造成這種現象的原因主要是楚雄盆地上三疊統、下寒武統等目的層的空間展布和分布規律不清。依據基底形態控制巖相古地理展布，巖相古地理直接控制地層的分布規律，因此加強楚雄盆地基底特征的研究，有助于研究楚雄盆地目的層的展布規律，為下一步的油氣勘探提供基礎依據。本文以楚雄盆地綠汁江斷裂以西為研究區，對高精度重力、磁力、大地電磁等地球物理數據進行綜合解譯[4-6]，并結合研究區地質資料[7-8]和最新的區域地質調查成果，探索研究區的基底結構特征，為后續楚雄盆地的油氣地質調查工作部署提供盆地深部結構方面的理論依據。

1 地質背景

楚雄盆地地處揚子板塊西南緣、印度板塊和歐亞板塊碰撞-拼接帶的東南部，屬于東部太平洋構造域和西部特提斯構造域接壤地帶，是在古元古界深變質巖系組成的剛性結晶基底和中元古界淺變質巖系組成的柔性褶皺基底之上發育起來的以中生界沉積為主的一個構造殘留盆地[9-12]。盆地南北向和北西向斷裂發育，西部邊界斷裂為程海斷裂、紅河斷裂，東部邊界斷裂為普渡河斷裂；構造格局明顯受斷裂控制，平面上呈現“兩坳夾一隆”構造特征，“兩坳”是西部深坳陷和東部淺坳陷，“一隆”是分布在大姚—元謀一帶的元謀隆起(圖1)[13]。

楚雄盆地發育下寒武統、中—下泥盆統、上三疊統3套泥質烴源巖[14]：其中下寒武統、中—下泥盆統泥質烴源巖僅分布在東部淺坳陷區；上三疊統泥質烴源巖在全盆地廣泛分布，由老至新依次發育云南驛組、羅家大山組、干海資-舍資組。上三疊統云南驛組分布在楚雄盆地西南部，為一套淺海相沉積。前人研究[15-16]表明，云南驛組沉積中心位于祥云一帶，整體表現為西厚東薄，厚度為200～2 000 m；羅家大山組沉積范圍比云南驛組大，元謀隆起以西均有分布，為一套淺海-濱海沼澤-三角洲相沉積，其中泥質巖類烴源巖厚50～1 000 m；干海資-舍資組為三角州、湖泊沼澤相沉積，為含煤碎屑巖沉積，全盆地均有分布，厚度50～900 m，推測其沉積中心在大姚—南華—楚雄—雙柏一線。

2 重、磁、電測線部署及地球物理特征

2.1 測線部署與采集

為了揭示楚雄盆地內部的地球物理場分布規律和基底特征，基于原有重磁電、二維地震測網的基礎，在楚雄盆地部署2條東西向重磁電測線(圖1)：測線AB穿過漁泡江斷裂和元謀隆起，加密了原有測網，有利于資料解釋；測線CD穿越哀牢山斷裂和渡口—猛虎斷裂，彌補南部測線稀少的不足，有利于進一步摸清南部基底構造。重磁測線總長232.74 km，點距500 m，AB測線長127.02 km，CD測線長105.72 km；大地電磁測線長231.6 km，測量點距500 m，AB測線長125 km，CD測線長105.6 km。

F1.程海斷裂；F2.哀牢山斷裂；F3.紅河斷裂；F4.漁泡江斷裂；F5.三街斷裂；F6.拉姑姚安斷裂；F7.邑舍河斷裂；F8.楚雄—蒙自斷裂；F9.火燒屯斷裂；F10.渡口—猛虎斷裂；F11.拉姑—苴苴斷裂；F12.綠汁江斷裂；F13.易門斷裂；F14.普渡河斷裂。圖1 楚雄盆地構造簡圖與高精度重磁電測線部署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

基于以往的物性資料和本次采集的不同層位的巖石和土壤樣品實測物性資料(表1)，確定了反演密度和磁化率。其中：沉積巖磁化率最大值為292.38×10-5SI，最小值為4.00×10-5SI，平均值為144.30×10-5SI；第三系密度為2.12×103kg/m3，下第三系+白堊系密度平均為2.58×103kg/m3，侏羅系密度平均為2.57×103kg/m3，三疊系密度平均為2.65×103kg/m3，古生界密度為2.74×103kg/m3，中元古界密度為2.72×103kg/m3，花崗巖密度為2.65×103kg/m3。花崗巖密度與三疊系密度相同，但是二者的電性參數不同，主要通過電法反演區分。由于楚雄盆地構造復雜，部分位置異常無法完全擬合。

2條重磁測線綜合剖面均揭示(圖2)，重力異常為東高西低，CD測線整體異常強度明顯小于AB測線；磁力除在盆地東西部邊緣有異常外，剖面其他位置基本無異常。其中，AB測線重力剖面異常變化范圍為(-16.47～16.79)×10-5m/s2，西部局部重力值高，且磁異常為高頻跳動。筆者認為，這種現象是逆沖推覆運動造成古生界與地表出露的第四系不整合接觸所致。CD測線重力剖面異常范圍為(-6.60～21.04)×10-5m/s2，西部的局部重力高，考慮電性為低阻層，筆者認為是高密度的海相三疊系引起，密度為2.74×103kg/m3；剖面磁異常跳動較大，尤其在西部邊部出現高磁異常，可能與大規模的花崗巖侵入有關。

2.3 電性剖面及反演特征

視電阻率曲線極小值點對應頻率的高低，定性地反映了低阻層埋藏的淺深。換言之，頻率越高反映低阻層埋藏越淺，頻率越低反映低阻層埋藏越深[17-18]。同一電性層對應的頻率變化反映埋深的變化，也揭示構造較為發育。

表1 楚雄盆地不同層位巖石和土壤樣品實測物性統計

結合前人研究成果[19]以及本次采集獲取的巖石電性特征，將研究區劃分為5個主要電性層：上白堊統砂巖、粉砂巖為主的中低阻層，視電阻率187～328 Ω·m；下白堊統泥巖、砂巖、含礫砂巖為主的低阻層，視電阻率67～757 Ω·m；以侏羅系砂巖、砂質板巖、石英砂巖為主的中高阻層，視電阻率60～909 Ω·m；以三疊系砂巖、礫巖、灰巖及二疊系灰巖為主的高阻層，視電阻率81～972 Ω·m；以元古宇的混合花崗巖為主的高阻層，視電阻率為1 329 Ω·m。

而從圖3中2條MT測線視電阻率剖面可以看出，其電性特征呈現出顯著的橫向分塊、縱向分層特點，結構上具有相似性。AB測線的反演剖面電阻率較高，并且由淺至深總體呈現遞增趨勢，僅在500—550點、700—750點和1050點附近夾有少量低阻部分；CD測線的反演電阻率總體上是由淺至深呈現高阻-低阻-高阻-低阻的變化特征。這與盆地各地層巖石的電阻率變化特征基本一致。目的層三疊系在橫向剖面(AB之150—1250號點，CD之95—620點、820—1130點)表現為低阻特征，局部存在高阻，AB測線視電阻率較大部分近100 Ω·m，CD測線視電阻率變化范圍從幾歐姆米至上百歐姆米。

3 基底結構探討

3.1 基底深度剖面變化特征

依據2條剖面的磁電定量反演結果，結合區內地層分布和電磁特征變化規律[5]能夠得出，盆地西部的基底形態是一個向西突出的弧形坳陷區(圖3),盆地基底深度和凸凹格局控制了蓋層的厚度和空間形態。AB測線主體位于盆地西部深坳區，東部穿過元謀隆起，剖面西部三疊系直接覆蓋在元古宇之上，厚約5 km，埋深約3 km；由西向東元古宇逐漸抬升，由埋深約7 km抬升至東部的出露地表；三疊系厚度逐漸變薄，三疊系底界面最深處位于剖面中部的重力異常低洼處，埋深約為5.3 km，這也是引起區域重力特征的主要原因。CD測線地表以侏羅系和白堊系為主，三疊系僅分布于剖面的東西兩側，整體來看在一街—前進一線中生代沉積厚度較大，約6 km；三疊系底界面最深處位于剖面的最東部，底界面埋深最大約為7 km。

3.2 西部基底結構特征

根據航磁化磁極異常計算全梯度并進行深度標定[20]，獲得了楚雄盆地磁性基底深度變化圖(圖4)。

F1.程海斷裂；F2.哀牢山斷裂；F3.紅河斷裂；F4.漁泡江斷裂；F5.三街斷裂；F6.拉姑姚安斷裂；F7.邑舍河斷裂；F8.楚雄—蒙自斷裂；F9.火燒屯斷裂；F10.渡口—猛虎斷裂；F11.拉姑—苴苴斷裂；F12.綠汁江斷裂。圖4 楚雄盆地西部磁性基底深度圖Fig.4 Magnetic basement depth map of the western Chuxiong basin

結果表明，楚雄盆地西部磁基底深度以AB測線和CD測線之間區域的磁場梯度變化最小，AB測線以北，平山與猛虎之間形成一系列高低相間的磁基底變化，分別在三岔河、烏龍口形成基底隆起帶，并勾勒出AB線自東向西磁基底逐漸變深的大格局。經磁異常全梯度深度標定計算，求得楚雄盆地的磁性基底深度變化，結果表明楚雄盆地總體走向北西，在平川、云南驛、紅河斷裂以東，猛虎、舍資一線以西，結晶基底深度最大為9 km；在AB線與CD線之間形成全區最大的磁基底凹陷區，結晶基底深度普遍大于7 km，面積達到1 200 km2。其中在姚安縣西南，由于侵入體的后期侵入，形成基底凹陷內的孤島，自姚安向楚雄、雙柏方向有3個斷續相接的基底孤島，這3個孤島外圍具有深凹陷達8 km的巨厚沉積區存在，顯示了楚雄盆地巨大的找油潛力。

4 結論

1)綜合研究區的地質、地球物理資料以及獲取的高精度重磁電數據，獲取了楚雄盆地南北2條磁基底深度變化特征，從基底特征上推測了上三疊統底界的最大埋藏深度，南部的CD測線揭示上三疊統底界的最大埋深為7 km。

2)結合以往的重磁電資料，重新分析獲得了楚雄盆地西部的基底變化特征，揭示楚雄盆地總體走向北西，在平川、云南驛、紅河斷裂以東，猛虎、舍資一線以西，結晶基底深度最大為9 km；在AB線與CD線之間形成全區最大的磁基底凹陷區，面積達到1 200 km2，結晶基底深度普遍大于7 km。

這些認識和成果為下一步楚雄盆地的工作部署提供了盆地深部結構方面的重要證據，也對該區乃至滇黔桂地區進行中生界油氣資源潛力評價具有重要理論和現實意義。

(

)：

[1] 滇黔桂石油地質志組.中國石油地質志之卷11：滇黔桂石油地質志[M].北京：石油工業出版社，1992: 240-241.

Group of DianQianGui Petroleum Geology. Petroleum Geology of China: Vol 11: Petroleum Geology of the DianQianGui Area[M]. Beijing：Petroleum Industry Press, 1992: 240-241.

[2] 周明輝,梁秋原. 楚雄盆地油氣保存單元劃分與評價[J]. 云南地質，2005,24(3): 303-308.

Zhou Minghui, Liang Qiuyuan. The Division and Evaluation of Oil-Gas Preservation Unit in Chuxiong Basin[J]. Yunnan Geology, 2005, 24(3): 303-308.

[3] 中國石油天然氣總公司滇黔桂石油勘探局. 楚參1井完井地質總結報告[R]. 成都：中國石油化工股份有限公司勘探分公司, 1993.

DianQianGui Petroleum Exploration Bureau,China Petroleum and Natural Gas Corporation. Summary Geology Report of Well Completion of Chucan NO.1 Well[R]. Chengdu: China Petroleum & Chemical Corporation Exploration Company, 1993.

[4] 劉光鼎,郝天珧,劉伊克. 重磁研究對認識盆地的意義[J].地球物理學進展,1996, 11(2):1-15.

Liu Guangding, Hao Tianyao, Liu Yike. The Significance of Gravity and Magnetic Research for Knowing Sedimentary Basins[J]. Progress in Geophysics，1996,11(2):1-15.

[5] 馬宗晉,高祥林,宋正范.中國布格重力異常水平梯度圖判讀和構造解釋[J].地球物理學報,2006,49(1)：106-114.

Ma Zongjin, Gao Xianglin, Song Zhengfan. Analysis and Tectonic Interpretation to the Horizontal Gradient Map Calculated from Bouguer Gravity Data in the China Mainland[J]. Chinese Journal of Geophysics，2006, 49(1):106-114.

[6] 翁愛華,李斯睿,楊悅,等.磁電法基本原理、發展現狀及前景展望[J].吉林大學學報(地球科學版),2017,47(6): 1838-1854.

Weng Aihua, Li Sirui, Yang Yue, et al.Basic Principle, Current Advance and Prospect of Magnetometric Resistivity[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition) ,2017,47(6): 1838-1854.

[7] 王朝棟.用重力成果探討云南楚雄盆地基底構造[J].石油與天然氣地質,1986,7(4):419-426.

Wang Chaodong. Application of Gravity Exploration Results to Disscuss the Basal Structure of the Chuxiong Basin, Yunnan Province[J]. Oil and Gas Geology,1986,7(4):419-426.

[8] 汪士昭.從遙感圖象看楚雄盆地的斷裂構造格局及油氣勘探遠景[J]. 石油勘探與開發,1991(3):25-33.

Wang Shizhao. A Study of the Faulted Structure Framework and Prospect of Oil and Gas in Chuxiong basin by Remote Sensing Technique[J]. Petroleum Exploration and Development, 1991(3): 25-33.

[9] 云南省地質礦產局.云南省區域地質志[M]. 北京：地質出版社,1990:611-634.

Bureau of Geology and Mineral Resources of Yunnan Province. Regional Geology of Yunnan Province[M]. Beijing: Geological Publishing House, 1990:611-634.

[10] 楊慶道,王偉鋒,吳思衛,等. 楚雄盆地構造演化及其對油氣聚集的控制[J].中國石油勘探,2011,16(4):29-36

Yang Qingdao, Wang Weifeng, Wu Siwei, et al. Tectonic Evaluation of Chuxiong Basin and Its Control on Hydrocarbon Accumulation[J]. China Petroleum Exploration,2011,16(4):29-36.

[11] 彭金寧,劉光祥,方成名,等. 楚雄盆地與四川盆地中西部地質條件對比分析[J].地質學刊,2009, 33( 3), 235-238.

Peng Jinning, Liu Guangxiang, Fang Chengming, et al. Contrast Analysis of Geological Conditions Between Central and West Chuxiong Basin and Sichuan Basin[J]. Journal of Geology, 2009, 33(3), 235-238.

[12] 劉俊來,唐淵,宋志杰, 等. 滇西哀牢山構造帶:結構與演化[J].吉林大學學報(地球科學版),2011,41(5): 1285-1303.

Liu Junlai, Tang Yuan, Song Zhijie, et al. The Ailaoshan Belt in Western Yunnan: Tectonic Framework and Tectonic Evolution[J]. Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2011, 41(5): 1285-1303.

[13] 梁興. 楚雄盆地含油氣系統分析及勘探目標選擇[J]. 海相油氣地質,1998,3(2):35-48.

Liang Xing. Petroleum System and Exploration Targets in Chuxiong Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 1998, 3(2): 35-48.

[14] 張福東, 戚厚發. 從新的勘探理念尋求楚雄盆地油氣勘探的突破：試論楚雄盆地的深盆氣勘探前景[J]. 天然氣地球科學,2004,15(1):28-32.

Zhang Fudong, Qi Houfa. Looking for the Breakthrough of the Exploration for Oil and Gas in Chuxiong Basin in Term of the New Exploration Concept: On the Exploration Prospects of Deep Basin Gas in Chuxiong Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2004, 15(1): 28-32.

[15] 繆衛東,史曉穎,張志琳,等. 楚雄盆地烴源巖特征及資源潛力分析[J]. 石油天然氣學報，2010, 32(1):6-12.

Miao Weidong, Shi Xiaoying, Zhang Zhilin, et al. Characteristcs of Source Rock and Analysis on Resource Potentialities of Chuxiong Basin[J]. Journal of Oil and Gas Technology, 2010, 32(1): 6-12.

[16] 李秀梅.楚雄盆地烴源巖有機地化特征及綜合評價[J].云南地質,2000,19(4):416-422.

Li Xiumei. Geochemistry and Assessment of Hydrocarbon Source Rock in Chuxiong Basin[J]. Yunnan Geology, 2000, 19(4): 416-422.

[17] 萬漢平.大地電磁測深的TE和TM極化模式對比研究[D]. 成都：成都理工大學,2010: 5-9.

Wan Hanping. Comparison of Magnetotelluric TE and TM Polarizationmodes[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2010: 5-9.

[18] 蔡軍濤,陳小斌,趙國澤.大地電磁資料精細處理和二維反演解釋技術研究：阻抗張量分解與構造維性分析[J].地球物理學報,2010,53(10): 2516-2526.

Cai Juntao, Chen Xiaobin, Zhao Guoze. Refined Techniques for Data Processing and Two-Dimensional Inversion in Magnetotelluric: Ⅰ: Tensor Decomposition and Dimensionality Analysis[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2010, 53(10): 2516-2526.

[19] 許德樹,曾華霖,萬天豐.中國視密度圖與大地構造單元[J].地學前緣,2001,8(2):407-414.

Xu Deshu, Zeng Hualin, Wan Tianfeng. Apparent Density Mapping and Tectonic of China[J]. Earth Science Frontiers, 2001, 8(2): 407-414.

[20] 曾輝,王朝林.利用航磁資料研究楚雄盆地地溫并預測油氣遠景區[J].石油與天然氣地質,1986,7(3):268-272.

Zeng Hui, Wang Chaolin. Application of Aeromagnetic Data in Studying Geothermics of Chuxiong Basin and Forecasting Its Petroleum Prospects[J]. Oil & Gas Geology, 1986, 7(3): 268-272.