基于重磁異常的新生代麗水—椒江凹陷基底分布特征研究

馬國慶，明彥伯，

吉林大學地球探測科學與技術學院，長春 130026

0 引言

麗水—椒江凹陷是東海陸架盆地群中的一個斷陷型含油氣盆地，位于臺北坳陷的西部，總體上為北東—南西向展布。對于麗水—椒江區域構造特征，前人經過10多年的持續努力，先后對凹陷構造格架、斷裂特征、火山巖等進行了研究[1-8]；蔣玉波等[9]結合鉆井資料、重磁反演和地震剖面精細解釋的結果，探討了外凹陷南部及鄰區陸域的中生界展布特征，并進行了海陸中生界對比；祝建軍等[10]通過地震和鉆井資料對凹陷南部的地層展布和構造進行了討論；陳國俊等[11]根據椒江凹陷鉆井資料，并結合凹陷內地震資料對明月峰組沉積相做了全面、細致、綜合的分析；楊長清等[12]結合海域鉆井及地震資料對中生代原型盆地演化進行了討論；龔建明等[3]采用重磁反演和地震剖面的精細解釋探討了中生界分布；劉澤等[13]對中—新生代成盆過程進行了數值模擬。斷裂及火成巖分布與地質構造演化、油氣形成及分布有密切關系，而不同級別的斷裂又經常是不同級別構造單元的分界線[1-2]，不同類型火成巖控制油氣的形成與轉移。由于區域地質條件復雜、構造疊加、沉積厚度大，地震勘探無法獲得較好的反射數據。

本文采用面積廣、深度大的重磁數據通過階躍邊界識別技術完成麗水—椒江凹陷構造劃分，結合質量較好地震剖面通過人機交互擬合的手段獲得其基底的構造和火成巖巖性特征，進而評估此區域油氣資源的潛力。

1 麗水—椒江凹陷斷裂特征

通過搜集到的1∶50萬重磁數據(圖1)來劃分區域斷裂分布。麗水—椒江凹陷北部與錢塘凹陷相鄰，東部通過雁蕩凸起與福州、閩江凹陷相隔，西部與閩浙隆起區相接。

麗水—椒江凹陷整體以重力低值出現；凹陷北部又分為椒西次凹與椒東次凹，中間為微凸起；凹陷南部可分為麗西次凹與麗東次凹，兩次凹中間存在局部微凸起帶。凹陷處于磁異常平靜區，為低值異常區，且異常對稱，僅在凹陷中段存在小范圍高值；因此中—新生代火成巖分布較少。重力場變化與構造分區幾乎一致，凹陷、隆起以及小的凸起都有較好的對應，而磁場變化與構造不相關，所以通過重力異常進行斷裂解釋工作。采用重力數據的階躍邊界識別技術(ST)進行構造劃分[14]，此技術的公式為一階和二階水平導數的比值函數：

ST=

(1)

a. 自由空氣重力異常；b. 航磁異常。圖1 麗水—椒江凹陷重磁異常Fig.1 Gravity and magentic anomalies of Lishui-Jiaojiang sag

a.重力邊界識別結果；b.斷裂劃分新結果。b圖據文獻[1]修編。圖2 麗水—椒江凹陷斷裂分布Fig.2 Distribution of faults in Lishui-Jiaojiang sag

由導數的分布特征可知，該方法的極值對應于斷裂的位置。重力構造識別結果如圖2所示，并根據已有結果[1-3, 13, 15-16]進行修正和名稱標注。

從圖2中可以看出，麗水—椒江凹陷內大多為北西向斷裂，控制凹陷的形狀，且形成多個小型次凹陷。重力異常圖(圖1a)中有多處形態扭曲的異常，因此判斷存在多條東西向走滑斷裂。這可能是盆地南北分塊的主要控制因素，推斷這是由太平洋西向俯沖造成的。走滑斷裂同時影響著烴源巖、儲層、油氣輸導和油氣的封閉保存等，對于分析盆地構造變形和油氣富集規律具有重要的意義。

2 麗水—椒江凹陷基底巖性特征

結合質量較好的3條寬角地震剖面進行人機交互擬合地層，剖面位置為圖2b中虛線標識。地震資料噪聲較大，因此采用重磁數據進行誤差控制以實現地層解釋。由于該地區存在多聯通域地層，即同一個地層在某些位置處存在多個界面深度(圖3)，因此我們需要用多聯通域地層的正演來擬合此地層的異常。

g(x,y,z0).觀測面上的正演重力異常；ΔT(x,y,z0).觀測面上的磁異常。圖3 多聯通域地層示意圖Fig.3 Sketch map of multi connected domain stratum

基于單聯通界面公式[17]推導出多聯通地層的正演計算公式：

(2)

J. 磁化強度，10-3A/m；ρ. 密度，g/cm3。據文獻[18]修編。圖4 研究區地區巖性縱向分布Fig.4 Vertical distribution of lithology in the study area

根據不同類型巖石的密度和磁化率特征及其發育環境規律，總結不同類型火成巖的重磁場對應特征，結果如表1所示。

表1研究區不同巖性巖石重磁異常組合特征

Table1Combinationcharacteristicsofgravityandmagneticanomaliesofdifferenttypesofrocksinthestudyarea

巖性重磁異常組合特征新生代火山巖重力正異常高+強磁力正異常中生代火山巖重力負異常+中等磁力正異常古生代(燕山期)火山巖重力負異常+高頻負磁力異常沉積巖中等重力正異常+低頻負磁力異常

針對剖面Z131進行重磁異常提取及解釋工作(圖5)，并結合地震剖面和井資料進行擬合。Z131剖面位于研究區中央、麗水—椒江凹陷西側，全長52 km。與剖面平行的區域構造線為北東—南西走向，在重力異常圖(圖1a)上平行于重力異常梯度帶，ΔT曲線(圖5)總趨勢由南西至北東方向漸變為平緩。

圖5中的重力異常Δg實測曲線梯度變化與地震剖面基底起伏完全對應。在深度4～8 km，距離為35 km處有一個傾向為北東方向的正斷層，斷層在距離40 km處有些許上翹，導致斷層兩側重力異常變化出現差異，磁異常相對于兩側異常表現為高值，對應于地下的一個錐狀磁性體。依據強度大小判定，其地質屬性為新生代火山巖。基底深度為4～6 km，厚度大約為2 km。

W205剖面位于麗西次凹東北端，全長38 km。剖面垂直于麗西次凹陷區域構造走向，盆地基底特征與重力異常特征完全對應，剖面兩側重力異常高，而中央凹陷部位為明顯重力低；而在距離17～18 km處，重力異常值突然降低，與區域異常值相比降低1.5 mGal，為局部重力低(圖6)。

圖6可以看出，在距離13～16和19～21 km處，實測磁異常曲線有兩個微小的凸起。前者位于斷層上方，兩翼地層變陡，有牽引現象，中心部位雜亂并無反射特征。后者磁異常在Z131剖面上有顯示，為同一磁異常在兩條剖面上顯示；據Z131剖面正反演模擬計算，該磁異常的磁性較弱，磁化強度為150×10-3A/m。推測上述兩個局部磁異常為新生代的火山巖。在深度約4 km、距離為6 km處磁性體(圖6中用虛線圈出)磁化強度為1 200×10-3A/m，推斷為中生代燕山期花崗巖。基底厚度為2～4 km。基底最深處可達到10 km。

J、ρ單位分別為10-3A/m、g/cm3；H. 深度。圖5 地震剖面Z131解釋結果Fig.5 Interpretation result of Z131 seismic profile

J、ρ單位分別為10-3A/m、g/cm3。圖6 地震剖面W205解釋結果Fig.6 Interpretation result of W205 seismic profile

W195剖面位于W205剖面向南10.5 km處，兩條剖面互相平行，剖面重力場特征與W205相似。由于W195剖面東端終止于麗水凹陷中心位置，故凹陷東部異常特征未能在剖面上顯示出來。剖面全長30 km。重力異常由西向東平緩下降，與W195剖面基底形態基本吻合(圖7)。

ΔT曲線由西向東呈兩端高、中央低的馬鞍形，兩端異常最大幅值分別為120與70 nT，中央最低值為5 nT。通過正反演模擬計算得到東、西兩端在基巖中存在兩塊磁性體，在距離19～27 km處有一板狀延伸磁性體，其磁化強度為200×10-3A/m，推測該板狀磁性體為新生代火山巖；該磁異常體在地震剖面上反射特征與W205剖面上火山巖的反射特征相似。W195剖面基底變化較大，厚度為1～3 km。

以地震剖面解釋推斷出的火成巖重磁異常特征(表1)結合區域重磁異常和斷裂分布，給定區域基底特征及火成巖分布(圖8)。

J、ρ單位分別為10-3 A/m、g/cm3。MF-1為相對位置。圖7 地震剖面W195解釋結果Fig.7 Interpretation result of W195 seismic profile

圖8 麗水—椒江凹陷基底及火成巖分布Fig.8 Distribution of basement and igneous rock in Lishui-Jiaojiang sag

麗水—椒江凹陷形成于晚白堊世末期至第三紀[2, 4, 8, 12]，因而基底應指晚白堊世末期之前形成的大陸地殼基盤。其重力場表現的起伏與構造分區幾乎一致，凹陷、隆起以及小的凸起都有較好的對應，但磁場變化與構造不相關，所以重磁場源是來自不同的地質層。麗水—椒江凹陷基底中生代侵入型火山巖的分布范圍并不大，主要是以中生界的白堊系為基底，與其他海相油氣盆地基本類似。

3 結論

根據區域重磁異常結合地震數據劃分區域基底構造、巖性，進而評估油氣資源潛力，主要得到以下幾點認識：

1)區域斷裂呈現北東向展布，控制著凹陷的形狀，其中存在近東西向的走滑斷裂，是凹陷南北分塊的主要控制因素。

2)重力場變化特征與構造分區幾乎一致(凹陷、隆起以及小的凸起都有較好的對應)；磁場變化與構造不相關，但是磁性變化與巖性對應良好。因此，重磁場源是來自不同的地質層。

3)麗水—椒江凹陷基底主要為中生界白堊系，基底深度在4～8 km，白堊系厚度在2～4 km，且中—新生代火成巖侵入破壞較少，因此具有良好的油氣前景。