基于正演模拟的火山岩重磁响应特征研究:以川西地区二叠系为例

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.101

现代地质 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (05): 1471-1479.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.101

基于正演模拟的火山岩重磁响应特征研究:以川西地区二叠系为例

潘力¹^,²(), 何青林², 梁生贤¹^,³(), 陈先洁¹, 陈文⁴, 谢光华⁴, 黎洋², 夏青², 马乾²

1.成都理工大学地球物理学院,四川成都 610059
2.中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院,四川成都 610041
3.中国地质调查局成都地质调查中心,四川成都 610081
4.中国石油西南油气田公司通信与信息技术中心,四川成都 610051

收稿日期:2021-03-02 修回日期:2021-06-07 出版日期:2021-10-10 发布日期:2021-11-04
通讯作者: 梁生贤
作者简介:梁生贤,男,工程师,1984年出生,地球物理学专业,主要从重磁电勘探及相关技术研究。Email: 313058798@qq.com。
潘力,男,工程师,博士研究生,1989年出生,地球物理学专业,主要从事非地震勘探研究及地震数据库建设工作。Email: pan_li@petrochina.com.cn。
基金资助:
中国石油西南油气田分公司科技重大专项“四川盆地二叠系火成岩成藏地质理论与勘探开发关键技术研究”(2019ZD01)

Study on Gravity and Magnetic Response Characteristics Based on Forward Modeling: An Example from Permian Volcanic Rocks in the Western Sichuan Basin

PAN Li¹^,²(), HE Qinglin², LIANG Shengxian¹^,³(), CHEN Xianjie¹, CHEN Wen⁴, XIE Guanghua⁴, LI Yang², XIA Qing², MA Qian²

1. College of Geophysics, Chengdu University of Technology, Chengdu, Sichuan 610059, China
2. Exploration and Development Research Institute, PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company, Chengdu, Sichuan 610041, China
3. Chengdu Center, China Geological Survey, Chengdu, Sichuan 610081, China
4. Communication and Information Technology Center, PetroChina Southwest Oil & Gas Field Company, Chengdu, Sichuan 610051, China

Received:2021-03-02 Revised:2021-06-07 Online:2021-10-10 Published:2021-11-04
Contact: LIANG Shengxian

摘要/Abstract

摘要：

近期的川西地区深层火山岩勘探成果表明该地区二叠系火山岩具有巨大勘探潜力,但目前以地震为主的勘探手段在精细刻画火山岩分布范围等方面尚存在困难,本研究尝试通过重磁方法为火山岩勘探提供更多有利证据。利用川西地区最新的重磁资料,结合现有地质认识分析川西地区重磁物性特征;根据不同模型的重磁正演模拟结果,总结川西地区深层火山岩重磁响应特征。通过实测重磁资料处理,分析研究区断裂分布特征和高磁异常分布规律。研究表明:(1)正演结果显示磁力异常对火山岩的反应敏感,重力异常对断裂构造反应明显,但对火山岩无明显反应;(2)磁力异常对火山岩的刻画能力较为突出,能够识别出厚度大于45 m的火山岩,但对于火山岩埋深、岩性变化的识别存在困难;(3)通过研究区重力异常解译出的断裂构造与研究区已知断裂构造吻合度较高,同时利用磁力异常刻画的火山岩分布情况与现有认识也具有可比性。重磁勘探在四川盆地火山岩勘探中具有重要作用,重力勘探可探明控制火山岩分布的深大断裂的发育情况,磁力勘探能够识别出火山岩平面分布特征,快速圈定有利靶区,进而为火山岩勘探提供有力的重磁依据。

关键词: 川西地区, 二叠纪火山岩, 重磁响应, 正演模拟, 深大断裂

Abstract:

Recent exploration results of deep volcanic rocks in the western Sichuan Basin indicate that the Permian volcanic rocks in this region have great exploration potential. However, it is still difficult for seismic exploration methods to describe the distribution of volcanic rocks in detail. Therefore, it is necessary to provide more favorable evidence for volcanic exploration through gravity and magnetic methods. This paper takes advantage of the latest gravity and magnetic data to analyze the characteristics of gravity and magnetic properties in the western Sichuan Basin based on existing geological knowledge, and summarizes the gravity and magnetic response characteristics of deep volcanic rocks in this region based on the gravity and magnetic forward simulation results of different models. Through the processing of measured gravity and magnetic data, the distribution characteristics of faults and the distribution law of high magnetic anomalies in the study area are analyzed. The results show that: (1) The forward modeling results show that magnetic anomalies are sensitive to volcanic rocks, and gravity anomalies are sensitive to faulted structures, but not to volcanic rocks. (2) Magnetic anomaly has an outstanding ability to depict volcanic rocks, which can identify the volcanic rocks with a thickness of more than 45 m, but it is difficult to identify the buried depth and lithology changes of volcanic rocks. (3) The fault structures interpreted by gravity anomalies in the study area are in good agreement with the known fault structures in the study area. Meanwhile, the distribution of volcanic rocks described by magnetic anomalies is comparable to the existing understanding. It is concluded that gravity and magnetic exploration plays an important role in volcanic exploration in Sichuan Basin. Gravity exploration can identify the development of deep and large faults that control the distribution of volcanic rocks, and magnetic exploration can identify the plane distribution characteristics of volcanic rocks and quickly delineate the favorable target areas, thus providing favorable gravity and magnetic basis for volcanic exploration.

Key words: Western Sichuan Basin, Permian volcanic rock, gravity and magnetic response, forward modeling, deep large fault

中图分类号:

P631

潘力, 何青林, 梁生贤, 陈先洁, 陈文, 谢光华, 黎洋, 夏青, 马乾. 基于正演模拟的火山岩重磁响应特征研究:以川西地区二叠系为例[J]. 现代地质, 2021, 35(05): 1471-1479.

PAN Li, HE Qinglin, LIANG Shengxian, CHEN Xianjie, CHEN Wen, XIE Guanghua, LI Yang, XIA Qing, MA Qian. Study on Gravity and Magnetic Response Characteristics Based on Forward Modeling: An Example from Permian Volcanic Rocks in the Western Sichuan Basin[J]. Geoscience, 2021, 35(05): 1471-1479.

图/表 13

图1 火山岩相分布及研究区位置图[8]

Fig.1 Distribution of volcanic facies and location of the study area[8]

表1 四川盆地密度统计[8] (g/cm3)

Table 1 Statistics of density parameters in the Sichuan Basin[8](g/cm3)

表2 研究区火成岩主要岩性密度统计(g/cm3)

Table 2 Main lithological density of igneous rocks in the study area (g/cm3)

岩性	最小值	最大值	平均值
玄武岩	2.67	2.93	2.86
凝灰岩	2.53	2.85	2.71
火山角砾岩	2.26	2.69	2.52

图2 研究区主要层系磁性统计图据中石油东方物探公司综合物化探处在研究区及邻区实测的露头和岩心磁化率数据(内部资料);Q.第四系;N.新近系;K2g.白垩系灌口组;K2j.白垩系夹关组;K1t.白垩系天马山组;J3p.侏罗系蓬莱镇组;J3s.侏罗系遂宁组;J2s.侏罗系沙溪庙组;T3x.三叠系须家河组;T2l.三叠系雷口坡组;T1j.三叠系嘉陵江组;T1f.三叠系飞仙关组;P2l.二叠系龙潭组;P2β.二叠系峨眉山玄武岩组;P1l.二叠系梁山组;O1h.奥陶系红花园组;$\epsilon_{2-3}$. 中—上寒武统;$\epsilon_{1}$.寒武系下统;Zbd.震旦系灯影组;Zbh.震旦系洪春坪组;Zbl.震旦系喇叭港组;Zag.南华系观音崖组;Zak.南华系开建桥组;Zas.南华系苏雄组;Pteb.下元古界峨边群;Ar.太古宙

Fig.2 Magnetic statistics of main strata in the study area

图3 研究区重磁正演模型及结果 (a)重、磁正演模型;(b)密度模型,剩余密度单位g/cm3;(c)磁力模型,剩余磁化强度单位10-5 SI;(d)地震剖面,据罗冰等[2]

Fig.3 Gravity and magnetic forward modeling in the study area

图4 不同磁化率的正演结果

Fig.4 Forward modeling results of different magnetic susceptibility

图5 不同埋深的正演结果

Fig.5 Forward modeling results of different buried depths

图6 不同厚度火山岩的正演结果

Fig.6 Forward modeling results of different thicknesses for volcanic rocks

图7 火山岩厚度-磁异常幅值图

Fig.7 Thickness vs amplitude of magnetic anomaly of volca-nic rocks

图8 不同埋深、不同断距基底断裂的重力正演结果

Fig.8 Gravity forward modeling results of basement faults at different depths and fault displacements

表3 不同基底埋深、不同断距情况下最大异常幅值

Table 3 Maximum abnormal amplitude under different basement depths and different fault displacements

基底埋深/km	最大重力异常幅值/mGal
基底埋深/km	断距1 000 m	断距500 m	断距200 m	断距100 m
5	1.935	0.970	0.390	0.195
7	1.870	0.940	0.375	0.190
10	1.785	0.895	0.360	0.180

图9 研究区剩余重力异常水平梯度模量(单位:10-3mGal/m)与断裂构造关系图

Fig.9 Relationship between the horizontal gradient modulus of residual gravity anomaly and the fault structure in the study area (unit:10-3 mGal/m)

图10 研究区化极后磁力异常图(单位:nT)

Fig.10 Magnetic anomaly map after reduced to pole in the study area (unit: nT)

参考文献 13

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