复杂地区综合地球物理勘探技术

（一）火山岩覆盖区

1.勘探难点及对策

（1）勘探难点

大杨树盆地南部坳陷工区东部和中部地形平缓，属丘陵地貌。南部和东部边缘地形平坦，灌溉水渠密布，为水稻田。西北部以山地为主，地表高程较大。工区东部为嫩江及其支流诺敏河，西南部为阿伦河及其小的支流水系。

玉林屯工区地形以低山、丘陵、平原区为主，浅层地震地质条件非常复杂，总体呈西北高、东南低的趋势，海拔150～500m。

玉林屯工区西部为两层结构，即玄武岩、火山熔岩；工区中部为3层结构，即表层土或风化岩、火山碎屑岩、火山熔岩；工区东部为3层结构，即胶泥、砾石、火山熔岩。

受火山喷发及大地夷平作用影响，近地表岩性、厚度、速度、密度等在纵向和横向上变化极大，激发、接收条件极差。表层上覆的大面积火山岩对地震波屏蔽严重，很难获得高品质的火山岩层以下地震反射信息，地震资料信噪比低，反射能量弱，反射信息杂乱。

地下地震地质条件复杂，盆地经过剧烈的构造运动，断裂发育，火山活动强烈，多期火山活动贯穿了盆地形成过程。受此影响，地层严重破坏，造成了复杂的反射波场，对深层反射资料影响较大。

由于表层火山岩的强反射屏蔽作用，造成了甘河组火山岩地层下地震反射能量弱，信噪比低，中深层无有效地震反射信号。致使盆地基底及主要目的层九峰山组、龙江组沉积岩分布范围不清，无法落实地震测区二级构造单元，严重制约了勘探的步伐。

（2）技术对策

单靠地震资料已无法有效解决地质问题，必须充分利用各种地球物理资料，综合研究。

由于基底与盖层存在明显密度差，可利用重力资料反演盆地基底深度。而在重力反演解释中，可利用地震资料对浅层甘河组火山岩的良好反射来确定该组火山岩的厚度及分布，消除甘河组高密度火山岩对重力反演基底深度产生的严重干扰。

火山岩具有磁性，磁力资料是预测火山岩分布的最有效的方法之一，可解决不同类型火山岩分布问题。

电法（EMAP）资料，具有勘探深度大，不受高阻火山岩屏蔽、分辨率较传统的MT高等优点，可以较好地确定高阻基底。

对大杨树盆地这一典型的火山岩覆盖盆地，必须走重、磁、电、地震联合正反演的综合解释之路。

2.研究思路与技术特色

每一种地球物理方法都是探测地质体地球物理场的反映，具有不同程度的多解性和局限性，进行综合地质地球物理研究可以使得各种资料相互补充、相互验证，获得对地质体更全面的认识。

为了进一步研究盆地地质结构，加快大杨树盆地油气勘探步伐，必须从宏观上搞清研究区的深部区域地质特征、深部基底结构及对上覆地层的控制关系，充分利用研究区内重力、磁力、电法、地震、钻井、地质等资料，系统采用先进的方法技术对研究区内的各种物探资料进行重新处理和综合解释。

（1）研究思路

1）首先从岩石物性分析入手，对密度、磁化率、电阻率、速度的资料进行统计分析，因为岩石物性是地质与地球物理的桥梁和纽带，是定性、定量解释的基础；然后根据已知地质、钻井等资料建立地球物理模型，因为地球物理模型是定性解释向定量解释过度的关键。

2）做好地质与地球物理的结合，正演与反演的结合，剖面与平面的结合，定性与定量的结合。

3）多次反馈；我们的认识不可能一蹴而就，而是一个多次反复认识的过程。

（2）技术路线

1）利用地震建立初始解释模型，并以此为约束进行重力和磁力资料的物性反演。这样反演密度及磁化率，不仅获得地震的层位信息，而且获得岩性信息，更好地分析地震推断的各层位，确定基底深度和岩性。

2）利用EMAP的反演结果确定基底的起伏深度；用已知的钻井资料做验证，以及地质露头的对应分析，可以较好地确定基底的起伏深度。与密度解释模型相结合，较准确地推断出基底的起伏深度以及基底的岩性分布。

3）重、磁、电、震综合解释

大杨树盆地的重、磁、电、震综合解释是在GM－SYS重磁拟合软件平台上实现的。该软件平台的最大优点，是可以方便地加载地震剖面、钻井资料及实测重磁数据，快捷地在地震解释的基础上，通过建模拟合实测重磁数据来进行综合解释，利用地震浅层可靠解释成果、深层电法反演结果做初始条件及约束条件，减少重力反演深部构造界面的多解性（图9-26、图9-27）。

战略选区项目在大杨树盆地所开展的综合地球物理勘探处理解释工作，在综合地球物理勘探技术的应用和在火山岩覆盖区油气勘探应用两个方面，都具有典型的代表性。

图9-26 地震54线重、磁、地震正反演解释剖面图

3.勘探效果

（1）效果对比

1）与单一重力反演解释结果的对比

A.过去单一重力Parker 法反演基底深度多数地区一般为1.0～2.5km，平均为2.1km，最大为3.5km；采用地震－重磁联合正反演在剥掉盖层高密度玄武岩的影响后，解释的基底深度一般在1.5～3.5km，平均为2.7km，最大为4.2km。造成这一现象的原因，主要是使用单一重力资料反演时，无法剔除盆地盖层广泛分布的高密度玄武岩所引起的重力异常，而地震－重磁联合正反演解释可利用地震资料确定浅部反射良好的玄武岩厚度及分布，再采用重力正演的方法计算出该玄武岩的重力异常并在反演基底深度时校正玄武岩的重力异常。

B.基底构造形态发生很大偏移：过去认为坳陷最深处在云林屯－杨D2 井一线，本次地震－重磁联合正反演解释结果表明，凹陷最深处在杨D2井以西12km处，凹陷形态向西发生很大偏移，并且凹陷的规模加大。

C.发现了具有一定勘探前景的太平川断陷。由于该断陷充填了厚度巨大的高密度玄武岩，玄武岩引起的重力异常在抵消了断陷引起的重力低后仍然表现为重力高，故过去将其解释为“凸起”，经过综合研究认为“凸起”实际应为断陷。

2）与单一地震解释的对比

由于表层火山岩的强反射屏蔽作用，单一地震解释对甘河组火山岩及其内幕构造反射良好。但甘河组以下层段由于地震资料信噪比低，干扰大，深层反射信号难以追踪对比，致使对盆地基底（T₅）深度、构造断裂特征及主要目的层九峰山组、龙江组沉积岩分布的解释误差很大，甚至无从解释。

图9-27 大杨树盆地5线重、磁、电约束反演结果及综合解释剖面图

（2）应用效果

1）重力反演

利用GM－SYS重磁拟合软件系统，对大杨树盆地地震测区的16条测线及最新6条测线都进行了重磁－地震联合正反演解释。

下面以大杨树实际地震测线90号线为例，详细说明。

90测线地震解释结果如图9-28所示，基于其推断的地层分布，辅以地层的平均密度参数，利用建模软件建立的初始密度分布模型，见图9-29所示。

图9-28 地震90测线地震解释结果

图9-29 利用地震解释模型建立的地震90测线初始模型

从图9-28可以看出，按地震建立的密度分布的层状模型所正演的重力异常曲线与实测曲线比较，虽然二者在形态上有一定的相似性，但明显存在有较大的差别。一般认为，如果地震解释层位差异不大，则密度参数存在不确定性。通常认为，该地区地层的密度参数变化范围大，各层位内部的密度不是一个固定的常数，为此，需要考虑密度的横向变化，这就需要利用一种方法来确定地下地质体密度的分布特征。为此，利用重磁异常三维正反演解释系统，采取三维物性反演方法，进行密度反演。反演结果如图9-30所示。

图9-30 根据重力异常线性反演的密度分布图

在反演中，将地震初始模型作为约束条件，因此，所得到的反演结果就是充分结合了地震解释推断的重力异常反演结果。它既有地震的深度分层信息，又反映了层间以及层内的密度变化，为进一步的推断解释提供了更多的信息。

由图9-29可知，90测线左边部分岩体密度偏低，结合地表的地质现象和构造特征可以确定为花岗岩分布。中部基底密度明显增大，可以确定为变质岩。右部密度适中，结合测线附近的地质露头，可以推测为花岗岩。

2）磁性参数反演

90测线与EMAP测线部分重叠，对重叠段的地震剖面(图9-31）所对应的磁力资料进行磁性参数反演（图9-32）。

图9-31 90测线中段地震时间剖面图

图9-32 磁力线性反演的磁性参数分布剖面图

据大杨树盆地岩石磁性参数分析，该地区甘河组、九峰山组、龙江组的磁化率明显较大，基于地震初始模型进行磁性反演时，该地层的初始磁性参数较大，而变质岩基底的磁性弱，花岗岩的磁性有一定的变化范围，一般较弱。反演结果大致反映了以火山岩为主的岩石磁性分布。从反演结果可以看出，90测线中部位置的甘河组、九峰山组或者龙江组厚度比较大，这在区域上也得到显示。另外，根据杨D3井的实际资料也可以印证这一点。

3）电法反演

图9-33是90测线电法（EMAP）反演的电阻率分布结果。从岩石电阻率参数可知，由于基底的电阻率明显大于其他层位，高阻起伏主要是基底深度的反映。

图9-33 90测线EMAP反演电阻率分布图

上述重、磁、电三步约束反演后，综合分析解释可以得到：基底深度，甘河组、九峰山、龙江组的大致分布区域，基底岩性（变质岩和花岗岩）分布。

在上述三步约束反演基础上，根据建立的初始地质模型，利用约束反演结果进行人机联作建模正反演，得到的综合解释结果（图9-34）。

战略选区项目根据地震约束下的物性（密度、磁性）反演，结合EMAP电阻率反演获得了9条综合解释剖面。以南部25条地震剖面的重磁物性反演为基础，进行了三维联合建模反演，最终得到基底深度、甘河组底的深度，以及九峰山组、龙江组的分布情况，为该盆地基底结构、构造单元划分提供了可靠的基础资料。

图9-34 90测线综合地质地球物理解释模型

（二）南方碳酸盐岩地区

黔南－桂中坳陷位于贵州省南部和广西壮族自治区中北部，是典型的南方海相残留盆地。针对探区海相碳酸盐岩裸露，以及铁路、公路、高压线、工厂等人文干扰因素相对集中的特点，战略选区项目采取了详细踏勘、采集试验、认真选点、深埋电极磁棒、多套电极组合和现场远参考处理等措施，压制了人文和电磁场干扰，提高信噪比，较大地提高了采集资料质量。

在资料处理解释中，制定处理解释攻关的流程，采取去噪、静校正和有效视电阻率等处理方法，应用多种反演算法，通过与钻井、地震等已知资料比较分析，认为在该碳酸盐岩区采用有效电阻率曲线进行综合信息二维反演效果较好。以岩电结构研究分析为先导，提出在碳酸盐岩区复杂的电法剖面地质解释方法，对基底、断裂、构造分区、地层以及局部异常体进行了解释。

1.勘探难点及对策

（1）勘探难点

黔南－桂中坳陷的喀斯特地貌，不仅形成陡峭的峰林、峰丛地貌，而且经历长时间风雨侵蚀，在峰丛中留下大量的溶洞和裂缝，在地下形成了走向复杂的地下河。灰岩区地形切割深，地表嶙峋，地表泥土少，岩石坚硬，不容易挖掘埋置电极和磁棒，泥土稍厚的地方往往又是大山密林，不容易到达和布站，给施工带来极大困难。再加上溶洞、地下河和裂隙发育，工厂、电站电网分布密集，干扰影响范围广，采集资料质量受到严重影响。

（2）技术对策

1）野外采集技术

通过以上对黔南－桂中坳陷探区主要野外采集技术难点的分析，可以明确在碳酸盐岩裸露区进行电法（MT）勘探，提高采集资料的质量，应尽量解决好以下问题：

A.地形复杂，选点困难的问题。认真研究和解决在大山、密林、溶洞、地下河等地形中选点问题，做到提前踏勘选点，保证测点在设计书规定范围内并布设在相对平缓的位置上，避免在高差大的地形上布极，避开溶洞、地下河等浅层异常体上面观测。

B.煤等良导地层的干扰扩散问题。对干扰传播广的含煤、铁地层，分析其走向，采取提前踏勘选点，避开、旋转观测方法。

C.水电站、变电站及电网强干扰问题。提前做好踏勘选点，避开干扰源，在设计书规定范围内偏移到干扰相对弱的一侧，采取长时间观测。

D.工厂、城镇等复杂干扰问题。在详细踏勘的基础上，认真选点，采取长时间观测。

同时，需要处理好以下关键技术：

a.具有GPS 同步功能的观测系统，采用高精度MT 采集技术。因为仪器是决定勘探精度的条件之一。

b.详细的踏勘，制定提高资料质量的有效对策和详细的施工计划。预先了解地形、干扰分布情况，可以做到有的放矢。

c.认真选点和严格布站。经现场踏勘，分析干扰源大小和方向，在规定范围内，选择干扰相对弱小和地质条件相对简单以及地形相对平缓的地点，布站时要做到“一准”、“二深”、“三实”，即方向准，电极和磁棒埋得深，电极、磁棒和线缆要压实。电极和磁棒深埋可以有效压制表层游离干扰。

d.干扰区，采取长时间观测，最好大于15小时。观测时间长，可以获得更长更多的时间序列数据，也就可以在这些数据段中选择一些干扰小的数据进行处理，得到良好品质的数据。

e.现场资料处理必须要进行远参考处理。远参考或互参考处理是可以压制近场干扰，提高资料质量的有效方法。

f.使用“低增益、强滤波、低电阻、稳电压”等参数，磁道与电道距离不大于2000m 等。

对V5－2000仪器，这些参数的采用可以压制干扰。当测点附近磁场干扰较大时，可以把磁棒站放在磁干扰弱的地方并与电道站一同观测，可以获得良好的数据质量。

g.在裸露灰岩区，可用多电极组合，并取土和盐水埋置电极。可以降低接地电阻。

h.旋转方式观测，可以有效分配两个方向的电磁场强度，在计算功率谱时可获得良好的两个方向的视电阻率和相位数据曲线。

i.偏移和试采集，是可以避开干扰，获得良好资料的有效方法。

2）资料处理技术

A.首先要熟悉研究区的主要地质构造分区。

B.将同一构造区上测点按顺序分列，仔细分析相邻测点的两支视电阻率曲线形态，将两支曲线较相似的点放在一起，畸变点剔出。这样整条剖面就会分列了众多的相似测点集。

C.逐一分析首支分离的测点，对其两支曲线形态对比，并对其所在地形、表层地质构造等进行分析，如果两支曲线走势较相似，则认为主要是受浅层不均匀体影响，而受三维结构影响弱；反之则是综合影响。

D.对于因浅层不均匀体产生的首支分离或部分畸变问题，可使用静校正解决。但对于因浅层不均匀体又是三维结构体影响的测点，由于测点两支曲线走势差异大，在应用双支曲线进行二维反演时，其结果受许多因素制约，反演结果将不理想。这时，应用有效视电阻率处理计算将会为更可靠、方便。

2.处理解释技术特色

（1）数据预处理

包括去噪处理和极化方式识别。

去噪处理，采用了多种方法技术，如远参考技术，相位校正技术，最大验后拟合法剔除飞点技术，TE、TM极化方式识别等，从多方面消除资料中的不同干扰。

（2）静校正

采用了单点平移方法和剖面低通滤波以及阻抗张量分解的方法。

平移法的原则：①测点相似性原则，将一条或两条视电阻率曲线的首支平行移到一起；②测区相似性原则，对同一构造单元的测点，以静位移小的测点为基准，对静位移大的测点作适当的平移；③电性标志层连续性原则，用电性标志层基本连续的原则来调整部分测点的静校正量。

（3）资料反演

基于岩层间电阻率差异为基础的电法勘探，反演的过程就是根据实测不同频率的视电阻率、相位响应来恢复可能的大地地电结构，然后根据恢复的地电断面去追踪分析地质现象。

处理反演方法攻关采用了常规的Bostick反演、一维反演、二维连续介质反演、RRI二维反演方法外，还采用了共轭梯度二维反演、梯度法、最优化分层技术和拟地震法等特殊处理反演方法。通过比较分析，选择具有更丰富细节和适应区域地质现象的方法作为地质解释的基础。

（4）综合解释

1）以岩石物性为依据，判别异常变化特征，进行大套地质分层。地层的电性变化特征，是电性剖面宏观分层的主要依据。

2）分析地表地质资料，对异常进行浅层定位。通过地质图，可以帮助分析电性异常对应的构造单元、断层与主要地质层位。

3）利用钻井资料，对地下电性异常进行层位标定。

4）区内地震资料的利用，地震剖面比MT剖面分辨率高，地层划分更细致。虽然区内地震资料品质不大理想，但对中、浅层的层位的划分和趋向都有很好的参考价值。

5）分析异常与梯度带变化，进行断层的解释。

6）分析特殊的低阻异常分布，区分断裂破碎带以及构造复杂区引起的低阻背景。

3.勘探效果

（1）反演方法效果对比

应用了多种反演方法，并对反演结果进行了对比分析（图9-35～图9-42）。例如Bostick反演、RLM共轭梯度二维反演、综合信息二维反演成像系统、RRI反演、梯度法处理技术等，各种方法都有自身的特点。

图9-35 QNMT2008-03线Bostick反演剖面图

图9-36 QNMT2008-03线RRI拟二维反演剖面图

图9-37 QNMT2008-03线RLM二维反演剖面图

图9-38 QNMT2008-03线综合信息二维反演剖面图

图9-39 QNMT2008-03线综合信息二维反演系统界面成像剖面图

图9-40 QNMT2008-03线综合信息二维反演系统梯度法剖面图

图9-41 QN2006-60线地震剖面图

图9-42 QNMT2007-02线最优化分层剖面图

Bostick、RRI、RLM反演的不利因素：反映的细节不够多，分层效果不佳。

综合二维反演成像系统的有利因素：人机交互的MT工作站，可对资料进行平滑滤波、地形校正、静位移校正，一维、二维反演、已知信息建模、二维层状介质反演、界面成像等综合信息处理反演。其优势在于数据的统一、人机对话的形式，方便了解反演的进程和结果，具有较好的操作性和可控制性。就其反演结果来看，更能表现出地层电性变化的细节，有利于地质解释。

（2）应用效果

根据上述研究思路，逐一解释每一条电法剖面（图9-43），对盆地构造单元划分以及基底结构和性质进行了推断，落实了黔南－桂中坳陷的构造格局，优选有利的勘探区带，预测了可能的礁体分布及油气远景区，取得了较为可靠的成果资料，获得了如下攻关认识：

1）分析多年的MT勘探成败经验，认识到施工难点和原因，制定出有针对性的技术对策，通过在南方海相碳酸盐岩裸露区的电法（MT）勘探攻关，获得了一套提高原始资料质量的采集技术和方法措施，较大幅度地提高了观测数据质量，表明本次电法勘探采集技术方法攻关是有针对性的、有效的。

图9-43 黔南－桂中坳陷QNMT2008-03综合解释剖面图

2）通过本轮MT资料处理攻关，确定了“利用有效视电阻率处理、综合信息二维反演成像系统为依托的二维连续介质反演、最优化信息异常分层技术和电阻率界面成像”的资料处理方法；处理成果真实、有效。

3）结合区域地质、地震、钻井等资料，依据首支视电阻率、测井电阻率和井旁测深反演电阻率统计获得的岩电特征，按电法剖面的地质解释方法，较可靠地推断构造分区、断裂、地层展布，以及局部异常体等地质构造，成果可信度高。