中国三大克拉通盆地重磁电物性建模与应用

目录

第1章　岩石的重磁电物性特征　1　

1.1　岩石的密度　1　

1.1.1　岩石密度类型　1　

1.1.2　影响岩石密度的主控因素　4　

1.2　岩石的磁性　8　

1.2.1　表征磁性的物理量　8　

1.2.2　岩（矿）石的磁性特征　9　

1.2.3　影响岩石磁性的主要因素　14　

1.3　岩石的电性　16　

1.3.1　岩（矿）石的电阻率　16　

1.3.2　岩（矿）石的激发极化与复电阻率　28　

第2章　岩石重磁电物性测量方法与技术　42　

2.1　岩样采集要求　43　

2.1.1　地质要求　43　

2.1.2　重磁电要求　44　

2.2　岩石密度测量　45　

2.2.1　测量仪器　45　

2.2.2　测量方法　45　

2.3　岩石磁化率测量　45　

2.3.1　测量仪器　45　

2.3.2　测量方法　46　

2.4　岩石直流电阻率测量　48　

2.4.1　测量仪器　48　

2.4.2　测量方法　48　

2.5　岩石复电阻率测量　49　

2.5.1　测量仪器　49　

2.5.2　测量方法　50　

第3章　重磁电物性数据处理与解释　52　

3.1　重磁电物性测量质量控制与统计方法　52　

3.1.1　重复测量　52　

3.1.2　质量检查　52　

3.1.3　统计方法与技术　52　

3.1.4　不同条件测量结果的一致性分析及改正　53　

3.2　重磁电物性与地质关系　54　

3.2.1　重磁电物性与地层的关系　54　

3.2.2　重磁电物性与火成岩的关系　56　

3.3　基于复电阻率的激电参数反演　57　

3.3.1　基于贝叶斯算法的复Cole-Cole模型参数估计　57　

3.3.2　基于GEMTIP模型的激电参数估计　61　

3.4　渗透率预测方法　64　

3.4.1　MGEMTIP模型的极化率　64　

3.4.2　基于激电参数的储层渗透率预测方法　66　

第4章　四川盆地岩石重磁电物性特征与建模　70　

4.1　四川盆地地质概况　70　

4.1.1　地层及岩性特征　71　

4.1.2　盆地构造特征及盆地演化　75　

4.1.3　古生界—新生界地层重磁电物性特征　81　

4.2　前寒武系地层岩样采集　85　

4.2.1　岩样采集区概况　85　

4.2.2　岩样采集成果　86　

4.3　前寒武系地层重磁电物性特征分析与建模　88　

4.3.1　前寒武系地层重磁电物性资料分析　88　

4.3.2　前寒武系地层岩石重磁电物性建模　99　

4.4　全盆地重磁电物性与地层关系建模　103　

第5章　鄂尔多斯盆地岩石重磁电物性特征与建模　111　

5.1　鄂尔多斯盆地地质概况　111　

5.1.1　地层及岩性特征　111　

5.1.2　盆地构造特征及盆地演化　125　

5.1.3　古生界—新生界地层重磁电物性特征　131　

5.2　前寒武系地层岩样采集　135　

5.2.1　岩样采集区概况　135　

5.2.2　岩样采集成果　136　

5.3　前寒武系地层重磁电物性特征分析与建模　140　

5.3.1　前寒武系地层重磁电物性资料分析　140　

5.3.2　前寒武系地层岩石重磁电物性建模　150　

5.4　全盆地重磁电物性与地层关系建模　154　

第6章　塔里木盆地岩石重磁电物性特征与建模　163　

6.1　塔里木盆地地质概况　163　

6.1.1　地层及岩性特征　163　

6.1.2　盆地构造特征及盆地演化　171　

6.1.3　古生界—新生界地层重磁电物性特征　176　

6.2　前寒武系地层岩样采集　184　

6.2.1　岩样采集区概况　184　

6.2.2　岩样采集成果　186　

6.3　前寒武系地层重磁电物性特征分析与建模　187　

6.3.1　前寒武系地层重磁电物性资料分析　187　

6.3.2　前寒武系地层岩石重磁电物性建模　196　

6.4　全盆地重磁电物性与地层关系建模　199　

第7章　三大克拉通盆地重磁电模型应用实例　207　

7.1　川西北地区重磁电勘探资料的地质认识　207　

7.1.1　川西北研究区MT测线布置　207　

7.1.2　四川盆地及临区研究区地质特征　207　

7.1.3　重磁电物性与地质关系模型　209　

7.1.4　重磁电资料综合地质解释　216　

7.2　川东南地区重磁电勘探资料的地质认识　222　

7.2.1　川东南研究区地质与地球物理特征　222　

7.2.2　重磁电物性与地质关系模型　230　

7.2.3　重磁电资料的地质认识　247　

7.3　鄂尔多斯盆地MT大剖面地质解释　258　

7.3.1　地质与地球物理特征　258　

7.3.2　重磁电物性与地质关系模型　259

7.3.3　重磁电资料综合地质解释　259　

7.4　深层非常规储层岩石的渗透率预测　263　

7.4.1　岩样收集　263　

7.4.2　基于MGEMTIP模型的渗透率预测　264　

7.4.3　预测公式与K-C公式的比较　266　

参考文献　269　

第1章岩石的重磁电物性特征

 1.1岩石的密度

 重力勘探的物理基础是岩（矿）石密度存在差异，重力资料处理与解释的基础是建立研究区域内岩（矿）石密度与地质层位关系的模型。岩（矿）石密度的国际单位为kg/m3，但通常情况下用高斯单位制，单位为g/cm3。岩（矿）石密度很大程度上取决于它们的主要矿物成分和孔隙度。地壳中大多数岩（矿）石的密度在2.00～2.90g/cm3，上地壳的平均密度约为2.67g/cm3，这一数值也常用于重力场的高度校正和中间校正。

 岩（矿）石密度与尺度无关（Pilkington et al.，2004，1995；Todoeschuck et al.，1994），也不能明确解释岩石类型。但岩性不同，密度存在差异，将导致地层或矿体的密度结构存在一定的规律性，这为重力方法在油气与矿产勘探中的应用提供了物理前提。密度是标量，是*简单的地球物理性质，在不使用精密仪器的情况下*容易测量到一阶精度。然而，准确测量研究区所有的岩（矿）石密度并不容易。大量的岩样采集、处理与测量分析是获取准确岩（矿）石密度的基础。结晶性和成岩性良好的岩石结构均质，可以准确地测量密度，而风化等次生作用会导致岩（矿）石密度变化，测量时须消除影响因素。结晶岩石和致密岩石的孔隙度小，一般小于1%，这大大简化了测量，提高了估算密度的准确性。近地岩（矿）石可能存在较大的孔隙，孔隙充填程度不同，而且许多组分在各种尺度上都是高度非均匀的，因此它们的原位密度很难精确测量。

 1.1.1岩石密度类型

 地下岩石或多或少由三相介质组成，即矿物颗粒（固相）、孔隙中的流体（液相）和气体（气相）。在地下水位以下的饱和地带，绝大部分孔隙都被地下水充填，但局部存在被封存的气体或从地层内部生成并运移到地表。在地下水位以上，孔隙中充满了空气，向下渗透的地表水的延迟和滞留或毛细管作用导致部分含水饱和。岩石内部的孔隙，无论其来源于哪里，在地层压力增加的情况下，都趋向闭合。因此，深层与超深层岩石都是致密的。

 1.真实密度

 真实密度是单位体积内岩石物质的质量，其中体积不含岩石中的孔隙，即岩石的真实密度σt。它与岩石的颗粒密度σg有如下关系：

 （1.1）

 式中：σi为岩石中第i种矿物组分的颗粒密度；vi为岩石中第i种矿物组分的体积分数。

 2.体密度

 体密度σB有时被称为干燥体密度，即单位体积（含岩石物质与孔隙）内岩石的质量，可表示为

 （1.2）

 式中：vp为总孔隙空间的体积分数，填充孔隙空间的气体密度可以忽略不计。总孔隙空间是允许流体流动的有效孔隙和流体扩散孔隙之和。许多岩石中的孔隙主要为扩散孔隙，如未断裂的火成岩、变质岩及富含黏土的沉积岩，因此总孔隙度与有效孔隙度是有区别的。

 3.自然密度

 自然密度σn，也称为饱和或湿润体密度，是孔隙被流动和扩散的矿化水充满时的岩石密度。但通常岩石孔隙中气水共存，处于非饱和状态。自然密度的计算公式为

 （1.3）

 式中：vf为密度σf的流体所填充的孔隙体积分数。在地下岩石中，当所有孔隙被流体填满时vp=0。无气体蒸馏水的密度为1.00g/cm3，而海水的密度为1.03g/cm3，地下盐水的密度为1.10g/cm3，气体的密度一般忽略不计。

 表1.1给出了包括火成岩、变质岩、沉积岩在内的地球物质的密度值，以供重力资料处理与解释参考。

 1.1.2影响岩石密度的主控因素

 岩（矿）石的密度的主控因素是矿物组成和孔隙度，这在很大程度上取决于岩性和岩石破裂、溶解和矿物化学蚀变等次生过程的化学和物理作用。大多数矿物的密度为2.