豫西地區(qū)濟(jì)源凹陷古世界油氣

豫西地區(qū)濟(jì)源凹陷由山地和丘陵組成，地形條件復(fù)雜，地震資料品質(zhì)較差，盆地內(nèi)斷裂形態(tài)結(jié)構(gòu)、深部古生界展布特征等不清楚，制約著濟(jì)源凹陷的油氣勘探和資源潛力評價。通過廣域電磁法在豫西地區(qū)濟(jì)源凹陷進(jìn)行方法應(yīng)用研究，獲得了地下真實的電性特征，建立了目標(biāo)層與視電阻率的電性關(guān)系，刻畫了工作區(qū)目標(biāo)層的構(gòu)造特征。查明了濟(jì)源凹陷西部斜坡的斷裂結(jié)構(gòu)特征，新識別出12條斷裂；揭示石炭-二疊系厚度分布范圍在200～1800m，最大埋深2200m；奧陶系頂界面埋深分布在300～2450m，呈“條帶狀”展布，得到了地質(zhì)調(diào)查井巖心編錄的證實。

一、地質(zhì)及地球物理特性

濟(jì)源凹陷位于南華北盆地西北緣，北鄰太行山，南鄰蒿萁隆起，西連黛眉寨隆起，東以武陟凸起與中牟凹陷相隔，面積2800km2 。該盆地是在華北大型內(nèi)陸盆地基礎(chǔ)上繼承和演化而來的疊合沉積盆地，結(jié)晶基底由太古代到早元古代結(jié)晶巖系和中上元古代和古生代的沉積巖系組成，與華北板塊相同。凹陷內(nèi)地層發(fā)育較齊全，自下而上主要發(fā)育寒武系、奧陶系馬家溝組、石炭系本溪組和太原組、二疊系山西組、下石盒子組、上石盒子組和石千峰組，以及下三疊統(tǒng)劉家溝組、和尚溝組和中三疊統(tǒng)二馬營組和油坊莊組。晚三疊世-中侏羅世，濟(jì)源盆地基底緩慢抬升，盆地不斷萎縮，在此構(gòu)造背景下，自下而上依次沉積上三疊統(tǒng)椿樹腰組、譚莊組、下侏羅統(tǒng)鞍腰組、中侏羅統(tǒng)楊樹莊組和馬凹組。

早古生代濟(jì)源凹陷受華北板塊南緣大陸邊緣性質(zhì)的影響，經(jīng)歷濱淺海相沉降盆地發(fā)育期，寒武紀(jì)-早奧陶世形成了以局限海相、泥坪相和云坪相為主的碳酸鹽巖，到中奧陶世由局限海相轉(zhuǎn)變?yōu)殚_闊海相，主要沉積了奧陶系灰?guī)r；晚古生代初期 ，構(gòu)造運動導(dǎo)致華北板塊北高南低 ，海水退積 ，沉積環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)殛懕砗Ｏ嗪蜎_積平原相，主要沉積了太原組和山西組含煤層系及石千峰組的砂巖，此時華北地區(qū)進(jìn)入陸相湖盆演化期；從三疊世開始，濟(jì)源凹陷進(jìn)入陸相盆地發(fā)育期，中三疊世印支運動南華北地臺北部抬升，致使大型湖盆向西退縮，形成豫西湖盆；晚三疊世-中侏羅世，濟(jì)源盆地基底緩慢抬升，盆地不斷萎縮，經(jīng)歷了基底隆升、急劇分化、快速充填、萎縮封閉四個階段。

巖石的電性差異是引起電磁異常的基礎(chǔ)，也是劃分巖性巖相的依據(jù)。物性標(biāo)本采集和電性參數(shù)測定結(jié)果表明：石盒子組、山西組與上覆劉家溝組、和尚溝組以及下伏馬家溝組均存在明顯的電阻率差異(表1)。工作區(qū)泥巖、砂巖的電阻率小于200Ω ·m，表現(xiàn)為相對低阻，灰?guī)r的電阻率大1000Ω ·m, 表現(xiàn)為相對高阻。不同巖性之間電阻率的相對差異為廣域電磁法的應(yīng)用提供了良好的地球物理勘探前提。

本次工作共部署7條“豐”字型廣域電磁測線(圖1b),  總長度100km,  其中L1～L4垂直于構(gòu)造帶， L5～L7與其呈“十”字交叉，點距100m 。頻率范圍8192～0.00976Hz,  發(fā)射電流大于40A, 共布設(shè)3個發(fā)射場源，發(fā)射極距分別為1.1 km 、1.2 km 和1.0 km，收發(fā)距11～17 km。

二、廣域電磁法測量成果

L2剖面：電性特征表現(xiàn)為“中低-中高-低-高”的層狀電性特征(圖2a)。淺部中低阻層電阻連續(xù)性較差，呈“串 珠狀”；中部中高阻在南段(點號850～4550)較薄，在中段(點號4550～7850之間)厚度陡然增大；深部低阻呈“南高北低”的特征，在點號8150～8950之間底部高阻向上翹起，導(dǎo)致該段低阻呈倒 “V”  字形，低阻最大深度約2200m。根據(jù)電性特征推斷出8條斷層(圖2b), 其中 F2-2 為隱伏斷層，位于三疊系之下，切穿二疊系、石炭系、奧陶系和寒武系；F2-6 斷層位于3550點附近，斷層北傾，導(dǎo)致二疊系陡然增厚；F1-2、F3分別在點號4750和6250附近，切穿三疊系；F2-4 斷層北傾，被南傾的F2-5 斷層錯斷，垂直位移約800m, 導(dǎo)致寒武系向上抬升，呈倒“V”字形。

L3剖面：沿測線方向二疊系、三疊系、侏羅系和寒武系均有出露，北部局部地區(qū)出露古近系和侏羅系。從二維反演結(jié)果分析(圖2c)，垂向上電性分層較好，從淺到深，剖面表現(xiàn)為“低-中-高-中-低-高”的層狀電性特征。水平方向上表現(xiàn)為淺部的中低阻和中深部的低阻異常連續(xù)性均較好；中部的高阻層由多個點狀的高阻體組成，推測為地層內(nèi)含不均勻的地質(zhì)體。該剖面共識別斷層6條(圖2d), 其中位于測線北部的F1-4 斷層將寒武系錯斷向上推覆，寒武系的上覆地層被抬升剝蝕，并遭受風(fēng)化，導(dǎo)致其出露地表。

L6剖面：該剖面整體表現(xiàn)為“低-中高-中低高”的層狀電性特征(圖3a) 。淺部中低阻連續(xù)性較好，在3350～4150點號之間被局部高阻分割；中深部的中高阻連續(xù)性較差，在3250～3850點號之間有明顯錯動，西段的中高阻相對下降，東段相對上升；深部中低阻和底部高阻層都呈“西高東低”的電性特征。結(jié)合工作區(qū)的地質(zhì)資料，認(rèn)為淺部中低阻主要為油坊莊組、二馬營組和和尚溝組；中高阻的頂部主要為石千峰組，該組地層自西向東厚度逐漸增大，西段厚度約450m,  東段厚度約600m；中高阻的底部對應(yīng)上石盒子組、下石盒子組、山西組、太原組和石炭系，與深部低阻的過渡帶為奧陶系；底部中低阻為寒武系，在0～7050點號之間，基底向上隆起，厚度變薄，總體表現(xiàn)為“西高東低、西薄東厚”的特征。

據(jù)電性特征共識別斷層12條(圖3b)。F1-1、F2-1斷層分別位于950點和4050點附近，顯示為中高阻電性層的錯動， 斷層西側(cè)電性層下降，東側(cè)電性層上升，F(xiàn)1-1 斷層隱伏于淺部的低阻層之下， F2-1 斷層錯斷了淺部的低阻及中深部中高阻； F2-2 斷層位于測線6850點號附近，該斷層隱伏于高阻層之下，切穿深部的中低阻層，電性顯示為電阻率值的突變帶；F1、F2、F3、F1-5、F2-7等5條斷層均隱伏于淺部低阻層之下，電性特征均表現(xiàn)為電阻率等值線的扭曲；F4位于13850點附近，隱伏于淺部低阻層之下，斷層切穿中高阻層和深部的低阻層，斷層西側(cè)低阻層上升，東側(cè)低阻層下降；F5斷層位于16850點附近，切穿中高阻層，被斷層 F4 截斷；F6 斷層位于17450點附近，切割中高阻層，斷層西側(cè)中高阻層上升，東側(cè)中高阻層下降。

整體看，電阻率斷面分層清晰，能夠反映地層展布特征。結(jié)合巖性標(biāo)本的物性參數(shù)以及前期綜合地質(zhì)工作，認(rèn)為地表至海拔高程0m之間為中低阻層，具有一定連續(xù)性，主要為三疊系油坊莊組、二馬營組和和尚溝組的砂巖、粉砂巖、 泥巖；海拔高程0～-1000m 之間為中高阻層，該中高阻頂部為二疊系石千峰組石英礫巖，該組地層自東向西厚度逐漸增大，該中高阻底部對應(yīng)二疊系石盒子組、山西組和石炭系的砂巖、砂質(zhì)泥巖；海拔高程-1000～-2500m之間為中低阻層，該層頂部低阻為奧陶系的灰?guī)r、灰質(zhì)泥巖，底部的中阻為寒武系的白云質(zhì)泥巖、白云質(zhì)灰?guī)r， 該電性數(shù)據(jù)與南華北盆地長頁1井電性數(shù)據(jù)基本一致。同時，工作區(qū)斷裂發(fā)育，廣域電磁法基本查明工作區(qū)內(nèi)斷裂展布特征。

三、鉆孔驗證

豫西地區(qū)濟(jì)源凹陷發(fā)育上古生界山西-太原組的暗色泥巖和煤系烴源巖，三疊系底部的石英砂巖和長石砂巖、二疊系大套長石砂巖及三角洲砂巖可作為儲層，同時推測發(fā)育自生自儲、上生下儲、下生上儲三套有利生儲蓋組合， 石炭-二疊系具有一定泥頁巖氣勘探開發(fā)潛力。有資料顯示南華北盆地發(fā)現(xiàn)下古生界寒武系海相烴源巖，并具有一定的生烴潛力，是值得進(jìn)一步勘探的有利目標(biāo)。然而，南華北盆地濟(jì)源凹陷構(gòu)造復(fù)雜，特別是濟(jì)源凹陷西斜坡的油氣勘探程度低。為確定濟(jì)源凹陷西斜坡石炭-二疊系及下古生界地層存在與否，以此次廣域電磁法反演電阻率解釋剖面圖、石炭-二疊系厚度等值線圖和奧陶系頂面等值線圖為依據(jù)，結(jié)合地表露頭及地質(zhì)條件綜合研究，部署了豫濟(jì)地1井(圖4)。由圖4可看出，該井位附近斷裂構(gòu)造不發(fā)育，對油氣的保存相對較好。同時，預(yù)計該井鉆遇石炭-二疊系地層位置在750m左右，并且在1700m左右進(jìn)入下古生界。

豫濟(jì)地1井巖心編錄顯示，該井最終揭示石炭- 二疊系厚度728 .69m,  在1696.69m進(jìn)入奧陶系，在 2067m鉆遇寒武系(未穿),共揭示寒武系厚度263m。同時，該鉆井鉆遇古生界油氣顯示共計15層，進(jìn)一步證實了古生界具有一定的油氣成藏條件。值得注意的是，首次在豫西地區(qū)濟(jì)源凹陷西斜坡下古生界寒武系見到較好的氣測顯示，也揭示了下古生界碳酸鹽巖具有一定的勘探潛力，拓展了豫西地區(qū)油氣調(diào)查新層系。

從豫濟(jì)地1井鉆遇各地層垂向特征可知，石炭-二疊系厚度、及奧陶系頂面深度與廣域電磁法反演電阻率剖面圖和下古生界等值線圖具有較好的對應(yīng)性，說明廣域電磁法在濟(jì)源凹陷西斜坡這種構(gòu)造較復(fù)雜的山地、丘陵地區(qū)有一定的適用性，較好地印證了廣域電磁法在本地區(qū)油氣探勘的有效性，為該地區(qū)的油氣勘探提供重要依據(jù)。同時，由于廣域電磁法還具有勘探費用低、勘探深度大、數(shù)據(jù)精度高、設(shè)備簡便、反映地下電阻率變化較真實等特點，可以應(yīng)用到類似地區(qū)。

四、結(jié)論

（1）在濟(jì)源凹陷西斜坡油氣勘探中，首次采用廣域電磁法，查明了該區(qū)地下深部主要電性結(jié)構(gòu)，識別了斷裂12條，建立了構(gòu)造格架，揭示上古生界低阻區(qū)域石炭-二疊系的厚度分布在200～1800m, 下古生界頂面埋深分布在300～2450m,  并得到鉆孔驗證。同時，拓展了豫西地區(qū)下古生界寒武系勘探層系，驗證了廣域電磁法在該區(qū)油氣勘探中的有效性。

（2）廣域電磁法是揭示濟(jì)源凹陷西斜坡地層厚度和埋深的有效勘探方法，為豫濟(jì)地1井的部署提供了依據(jù)， 也為該地區(qū)油氣勘探提供了一種較為有效的地球物理勘探方法，此次工作對今后在同類型盆地中開展油氣勘探具有參考意義。