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大地電磁測深的數據處理

利用大地電磁EMAP處理解釋系統,對合肥盆地的5條EMAP線和3條大地電磁測線進行了處理解釋,取得了良好的效果。

(壹)數據預處理

經過處理(圖4-8),野外采集的數據主要包括:視電阻率、相位、相幹性、主軸方位、傾角等可用於解釋並為解釋人員提供壹定信息的必要參數。然而,由於觀測誤差、地表不均勻性產生的附加電荷引起的靜力效應以及地形崎嶇等多種幹擾因素的存在,處理後的大地電磁測深數據在個別頻點和某些頻段存在異常跳躍、曲線平移和曲線畸變。為此,采用了平滑曲線以消除嚴重的突發跳頻點、靜校正和地形校正以抑制靜效應、隨機噪聲和地形影響等預處理措施。

圖4-8處理流程圖

(2)偏振模式的識別

根據阻抗走向和傾向走向的信息,結合相鄰測點的相應數據,參照區域構造特征,可以判別極化方式。TE表示電場極化方向平行於構造走向,TM表示電場極化方向垂直於構造走向。

(3)壹維和二維反演

在定性和半定量解釋的基礎上,利用實測大地電磁測深資料(包括視電阻率和相位曲線等)進行壹維反演。)轉換成壹維地電剖面參數,以提供工作區的地電模型。如果工區地電剖面是壹維或接近壹維的二維模型,則壹維反演結果可作為最終結果。在二維(或近二維、三維)的情況下,需要進行二維反演。與壹維反演相比,二維反演可以更好地解決低電阻率層的電磁場繞射(返回繞射波,正確反映電性和構造特征)和三維(采用組合平均的方法)問題(圖4-9)。

圖4-9合肥盆地電法700線連續介質反演剖面圖

(D)綜合信息建模

以大地電磁資料為基礎,結合地震、重磁、鉆井和測井結果,建立了電-地質模型。

(5)結果的解釋

1.輪廓特征

(1)南北剖面(700線剖面)電性特征:反映在剖面上,其電性結構被舒城斷裂和費仲斷裂分為三個區塊。南部地塊為大別地塊,大致分為淺層高阻層(大別群和佛子嶺群變質巖)和深層低阻層(華北地臺古生代)。

北部區塊屬於華北地臺,分為淺層低阻蓋層(包括新生界和中侏羅統,電阻率極低)和深層高阻基底(霍邱群)。

從舒城斷裂到費仲斷裂,整體電性較低,存在局部大於300ω·m的相對高阻體,可能代表方虎山是壹個飛來峰,其電性結構相對復雜,但基底以低阻為主。

(2)東西向剖面電性特征:365線剖面顯示合肥盆地東西向電性特征變化不大,主要變化帶在盆地邊界斷裂(郯廬斷裂和吳集斷裂)。盆地北部東西向電性構造主要分為兩部分,西部霍邱斷鼻帶分為淺層低阻蓋層和深層高阻霍邱群變質基底。東橋向斜區白堊系電阻率很低且厚層多,侏羅系電阻率中等,基底為下古生界電阻率較高(圖4-10)。

圖4-10合肥盆地電性2D連續介質反演剖面

340線反映盆地南部東西向電性變化不大,基底以低阻為主(上古生界低阻層非常明顯)。

2.斷裂分析

在電性剖面上,斷層壹般表現為:曲線類型突變,曲線模式改變,電性層系差異明顯或電性層埋深明顯錯位,地層破碎充水導致電阻率明顯降低,電阻率等值線剖面上等值線密集陡峭或錯位扭曲。

(1)郯廬斷裂:郯廬斷裂帶在電性平面上反映為壹條ne向等值線密集帶,池河-西山驛斷裂(俗稱郯廬斷裂)控制著合肥盆地的東邊界。在剖面(340線)上,郯廬斷裂的淺部(晚期)呈西傾正斷層,深部(早期)可能為擠壓性逆斷層。電性資料顯示其主要活動時間為白堊紀以後,早期應以擠壓為主,後期可能為斷層面較陡的伸展性正斷層。

(2)費仲斷層:費仲斷層平面近東西向,剖面(700線)主要體現為早期逆斷層,晚期正斷層,向南傾。斷層南北兩側基底的電性差異很大。斷裂北側西側基底為太古界變質巖系(霍邱群),電阻率高。東部基底以電阻率相對較高的下古生界為主。此外,定遠坳陷、吳山廟及東區還有上古生界低電阻率碎屑巖。費仲斷層南側基底以低電阻率地層(上古生界碎屑巖地層)為主。

(3)肥西斷裂:電性平面圖顯示,肥西斷裂是壹條近東西向分布的電性變化帶。根據斷層兩側的電性(地層)構造,體現為多次逆沖和正斷層,其剖面向南傾斜。

肥西斷裂也是合肥盆地的主要電性邊界。斷層南北兩側的基底結構不同。上古生界石炭-二疊系碎屑巖地層南側以低電阻率為主,北側電性為高電阻率。

(4)蜀山斷層:蜀山斷層平面反射復雜,其東西向分布與肥西斷層相似。

(5)舒城斷裂、磨子灘-哮天斷裂:舒城斷裂(金寨-西湯池斷裂)、磨子灘-哮天斷裂等。壹般呈東西向分布,早期逆沖,斷層面向南傾斜。後期斷層正常,斷層面向北傾斜。從南北剖面可以看出,舒城斷裂是壹個非常明顯的電性界面,推測是大別山地塊與華北地塊的結合帶。南側的大別地塊隆起於北側的華北地塊之上。

磨子灘-哮天斷裂早期由南向北逆沖,後期為正斷層,形成哮天盆地。沈積了以火山碎屑沈積物為主的下白堊統地層。

(6)壽縣-定遠斷裂:壽縣-定遠斷裂是合肥盆地的北界,斷層面向南傾斜,為逆掩斷層。中、新生代,斷裂正常,在合肥盆地南部形成了壹層厚的中、新生代沈積蓋層。

(7)無極斷層:無極斷層為合肥盆地西邊界斷層面的東傾,西側出露十裏長山基底,東側為潁上向斜帶。

3.地層分布

(1)新生界:合肥盆地新生界電阻率普遍較低,第四系很薄;盆地西部新近系厚100 ~ 200 m,潁上向斜帶厚:新生界以古近系沈積為主,主要沈積在潁上凹陷、舒城向斜帶、定遠凹陷和肥東次凹陷。費仲斷裂帶新生界壹般分布在斷裂南側的東西向帶狀,斷裂附近沈積較厚,即北厚南薄(北斷南超)。

(2)中生界:中生界白堊系地層在大喬向斜帶最厚,達3000多米,盆地南部有較薄的白堊系地層沈積,火山碎屑巖發育。而且南部白堊系的分布範圍受斷層控制,斷層北側壹般不發育或被侵蝕。650線南段哮天盆地沈積下白堊統黑石渡組和毛坦廠組,主要為火山碎屑巖。

中生代侏羅系相對較厚,除霍邱斷鼻帶略大於1000 m外,壹般厚2000~3000 m,廣泛分布於幾乎整個盆地。侏羅系地層電阻率中等(80 ~ 100ω·m)。

(3)古生代基底:經過印支期、燕山期、喜馬拉雅期的多次運動,合肥盆地基底結構復雜,基底頂面埋深也變化較大。合肥盆地基底大致以費仲斷裂為界,分為兩部分:

北部地區的基底電阻率普遍較高。霍邱斷鼻帶基底以太古界霍邱群為主,電阻率大於1000ω·m,大喬向斜帶以電阻率較高的下古生界為主。如電阻率相對較低的上古生界地層分布在定遠凹陷和費仲斷裂北側的吳山廟至隱賢集壹帶,在南北剖面上發育厚度不大。

盆地南部基底電阻率普遍較低,應以上古生界地層為主,局部地區有下古生界或佛子嶺群的逆掩斷層。推覆體下可能覆蓋著上古生界的沈積盆地,這對油氣勘探具有重要意義。

4.構造運動

合肥盆地的構造運動相當復雜,電法資料反映了印支運動、燕山運動和喜馬拉雅運動,使合肥盆地發育了壹個近東西向、明顯北北東向反射的構造體系。

印支之前推測大別地塊和霍邱斷鼻帶處於海相沈積環境,盆地南側大別山前發育的大別蛇綠巖套也為此提供了證明。印支期,隨著大別造山運動,形成了由南向北的大型推覆體,如肥西斷裂北側的逆掩推覆體,使佛子嶺群推覆在上古生界地層上。早侏羅世,合肥盆地處於張性環境,肥西斷裂反轉,呈張性正斷層,盆地內沈積了較厚的侏羅系地層。燕山期,合肥盆地再次處於南北向擠壓環境,肥西斷裂再次逆沖。斷層附近的侏羅系地層擡升剝蝕變薄(如各南北段肥西斷層兩側相對較薄的高阻層)。燕山期後,肥西斷裂又恢復正常,在斷裂附近南側沈積了較厚的古近紀地層。由於這種南北向擠壓和伸展的反轉運動,形成了合肥盆地東西向分布的脊窪相間的構造體系。

合肥盆地以郯廬斷裂為主的北東向構造也較發育。電性資料顯示其主要活動時間為白堊紀以後,早期應以擠壓為主(古近紀盆地南北向伸展環境可能與郯廬斷裂反映的近東西向擠壓有關),後期可能為伸展正斷層。