重力-磁法-地震联合识别方法在南海XS探区基底岩性中的应用

《Geosciences》：Gravity–Magnetic–Seismic Identification Method for Basement Lithology in the XS Exploration Area, South China Sea

　　

摘要：南海北部基底岩性因缺乏钻井数据而约束不足，这给预测基岩潜山储层带来了重大挑战。本研究基于二维和三维地震数据，结合重力和磁法数据，并受南海北部区域构造框架和岩性分布先前研究的约束。研究人员调查了XS区域基底岩性组成，建立了基底岩性的重力-磁法-地震联合解释框架，并讨论了可能对基底岩性分布的地质控制因素。结果显示：（1）研究区基底主要由花岗岩侵入体、变质岩和火山岩组成。花岗岩体表现为不规则到侵入几何形态，上边界具有强双峰反射，内部为弱振幅、中低频反射，反映了其侵入特征。变质岩呈现多样的外部地震几何形态，上边界为单峰或弱反射，内部为中等至强振幅平行反射，与上边界高角度相交。其重磁响应与花岗岩类有显著重叠。火山岩通常呈丘状或透镜状地震几何形态，内部为中等至强振幅、中等连续反射。中基性火山岩与相对较强的重磁异常响应相关，而酸性火山岩通常表现出弱至中等重磁响应。这些特征为南海基底岩性解释提供了综合地震-重力-磁法约束框架。（2）综合重力-磁法-地震解释表明，在XS区域现今前新生代基底顶部附近，花岗岩侵入体是主要岩性。变质岩主要作为局部构造低凹或侵蚀窗内的不连续基底残留体出现，而火山岩主要分布在断层交会处或沿断层带呈串珠状分布。（3）花岗岩侵入体和变质基底的分布被解释为与印支期-燕山期岩浆活动、构造变形及随后的剥蚀作用有关。燕山早期挤压形成的断层在喜马拉雅期被重新激活，可能充当了岩浆通道，促进了沿断层带的火山建造发育。

**论文解读：基于重力-磁法-地震联合方法的南海XS探区基底岩性识别研究**

**研究背景与问题**
随着浅水区油气勘探难度增加，中国油气勘探向深水、深层及非常规领域转移。近年来，渤海海域发现BZ19-6、BZ13-2、BZ26-6等亿吨级火成岩潜山油气藏，证实了深水深层潜山储层的勘探潜力。南海北部珠江口盆地、琼东南盆地和莺歌海盆地是重要的新生代沉积盆地群，但基底潜山勘探仍面临挑战。前人研究指出，脆性矿物丰富的花岗岩、混合岩和酸性火山岩比变质岩更易形成优质储层，因此认识基底岩性空间分布是潜山勘探的基础。XS探区位于南海北部南缘，毗邻琼东南盆地和越南巨型白鹤花岗岩油田，其构造背景与已发现的永乐8-3花岗岩油气藏高度相似，具备形成大型基底潜山油气藏的有利条件。然而，由于缺乏钻井数据，该区基底岩性详细组成尚不明确。

**研究目的与意义**
本研究旨在利用区域构造框架约束，整合二维/三维地震数据与重磁数据，建立无钻井海区基底岩性的重力-磁法-地震联合解释方法，预测XS探区基底岩性并构建岩性发育模式，为该区潜山油气勘探提供地质依据。该研究成果发表在《Geosciences》期刊上。

**主要技术方法**
研究采用以下关键技术方法：（1）地震相分析：基于相邻盆地（珠江口盆地和琼东南盆地）21口探井的井震标定，建立花岗岩、酸性火山岩、中基性火山岩和变质岩的地震反射识别标准；（2）重磁场分离：利用地震约束的原位重磁信息提取与场分离工作流程，去除新生代沉积盖层影响，提取基底目标层段的重磁异常分量；（3）联合解释：以地震反射相为主，重磁异常模式为辅，结合区域地质信息进行基底岩性综合判别。样本数据来源包括珠江口盆地白云主凹、惠西南、开平凹陷、云开低凸起、云荔低凸起、流花地区及琼东南盆地琼海凸起、神狐凸起的钻井资料。

**研究结果**
**3.1 基底岩性的地震识别标准**
**3.1.1 花岗岩地震反射特征**：通过类比邻近盆地（如流花34-6-1井）的钻井资料，研究人员发现花岗岩体表现为侵入几何形态，上边界具强双峰反射，内部为弱振幅、中低频、近透明或杂乱反射。
**3.1.2 酸性火山岩地震反射特征**：基于惠州21-1-1井的标定，酸性火山岩具陡峭高丘状几何形态，上边界中振幅、中-差连续反射，内部为杂乱、中-弱振幅反射，局部见亚平行反射。
**3.1.3 中基性火山岩地震反射特征**：根据惠州27-5-1井资料，中基性火山岩呈低纵横比透镜状，上边界中-强振幅、中-强连续反射，内部为中等-强振幅平行至亚平行反射。
**3.1.4 变质岩地震反射特征**：类比开平凹陷KP9-1-1井，变质岩具不规则外部几何形态，上边界弱反射或缺失，内部为中-强振幅、中-高频率亚平行反射，局部与上边界斜交。
**3.2 重力-磁法-地震联合解释**：地震约束场分离后，花岗岩通常显示弱磁响应，变质岩磁响应多变，中基性火山岩具较强重磁异常，酸性火山岩呈弱-中重磁异常。但花岗岩、变质岩与酸性火山岩密度和磁化率范围部分重叠，因此重磁异常作为辅助约束。
**3.3 基底岩性分布特征**：A区和B区基底上部（T8界面附近）花岗岩广泛分布，变质岩仅保存于局部构造低凹，火山岩沿燕山期NE向断层呈串珠状分布。

**讨论与结论**
研究区基底火成岩分布受印支期-燕山期构造-岩浆演化控制。印支期特提斯洋闭合导致酸性侵入岩沿NW向构造带分布；燕山早期安第斯型活动大陆边缘产生NE向中酸性火成岩带；燕山晚期转变为西太平洋型活动大陆边缘，岩浆活动南迁。在晚燕山期-古近纪，岩浆沿先存断层上涌形成火山链，随后新生代断裂、沉降和沉积作用形成现今基底岩性格局。
**结论**：
（1）XS探区基底岩性具有明显重磁-地震特征：花岗岩具双峰反射和弱振幅中低频内部反射；变质岩以中-强振幅斜交反射为特征；火山岩呈丘状/透镜状及中-强振幅反射。中基性火山岩具中-高密度和磁异常，酸性火山岩具中-低密度和低磁异常。
（2）A区和B区基底主要由花岗岩、变质岩和火山岩组成。花岗岩侵入体广泛分布，变质岩为局部构造残留，火山岩分布于断层交会处或沿断层带。基底火成岩与变质岩分布受印支-燕山期岩浆侵入和逆冲剥蚀共同控制，形成构造剥蚀残留模型和两种侵蚀残留模型。燕山早期挤压形成的断层在喜马拉雅早期被激活，成为岩浆通道，促进沿断层带的火山建造发育。南海北部火成岩经历了多个成因阶段：印支期大陆碰撞局部分布、燕山早期洋-陆俯冲影响北部、燕山晚期俯冲过渡岩浆南迁以及喜马拉雅期洋-洋俯冲和地幔柱活动产生广泛岩浆作用。