Секция № 3, стендовый УДК 550.837.211 Магнитотеллурические

Секция № 3, стендовый
УДК 550.837.211
МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БАССЕЙНА ПАРАНА В БРАЗИЛИИ
MAGNETOTELLURIC STUDIES OF THE PARANA BASIN (BRASIL)
Алексанова Е.Д.1, Пальшин Н.А.1,2, Епишкин Д.В.1,3, Яковлев А.Г.1,3
1 – ООО «Северо-Запад», Москва,
2 – Институт океанологии РАН, Москва,
3 – Геологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва
Бассейн Парана – один из трех крупнейших внутрикратонных бассейнов расположен в восточной
части Южной Америки. Заполняющие его палеозойские осадки характеризуются согласным
залеганием, малыми латеральными изменениями и небольшими фациальными вариациями. В
наиболее погруженной части бассейна их мощность составляет более 7 км. Палеозойские осадки
перекрыты вторым по величине базальтовым покровом – трапповой формацией Serra Geral
раннемелового возраста. Ее мощность достигает 1.5 км. Бассейн Парана обладает высокими
перспективами на УВ. В докладе освещаются результаты работ методами МТЗ и ЗСБ в центральной
части бассейна.
Parana basin, located in the Eastern part of South America is one of three world's largest intracratonic basins.
Its section is represented by Paleozoic formations with conformal bedding, smooth lateral geometry and
minor facial variation, reaching over 7 km in thickness in the deepest part of the basin. On top of these
formations lays a low cretaceous volcanic trap complex, known as Serra Geral formation, a second largest
flood basalt province in the world, with thickness up to 1.5 km. The hydrocarbon potential of the Parana
basin is evaluated as high. In this study we present the results of magnetotelluric and TDEM exploration,
carried out in the central part of the basin.
Ключевые слова: магнитотеллурическое зондирование, бассейн Парана, Бразилия, траппы.
Keywords: magnetotellurics, Parana basin, Brasil, traps.
В 2014 – 15 г.г. ООО «Северо-Запад» совместно с бразильской компанией LASA Prospeccoes
(CGG) проводило измерения методами МТЗ и ЗСБ по трем региональным профилям в центральной
части бассейна (рис. 1). Работы проводились по заказу ANP (Agencia Nacional do Petrol).
Основными задачами работ являлось изучение осадочного чехла бассейна и определение
кровли фундамента, определение мощности лавового покрова и выявление интрузий траппового
комплекса в осадочном чехле.
Были выполнены измерения в 361 точке с шагом около 2 км. Общая длина профилей составила
около 750 км. В каждой точке выполнялись двухсуточные наблюдения МТ-поля со станциями MTU-5
и индукционными датчиками MTC-50 (Phoenix Geophysics). Регистрация проводилась по стандартной
технологии с удаленной базовой точкой. Также в каждой точке выполнялись измерения методом ЗСБ
с соосной установкой (генераторная петля 100 х 100 м, приемная 50 х 50 м) с аппаратурой ЦИКЛ-7
(«Эльта-Гео»). Данные ЗСБ использовались для детального расчленения верхней части разреза и
проведения коррекции статического смещения кривых МТЗ.
Одной из основных проблем при наблюдениях методом МТЗ был довольно высокий уровень
промышленных помех, связанных как с линиями электропередач, так и с широким применением
«электропастухов» (оград пастбищ), а также сильная грозовая активность в период дождей.
Кроме стандартной технологии обработки данных МТЗ в программе SSMT-2000 (Phoenix
Geophysics) была применена разработанная в ООО «Северо-Запад» программа EPI-KIT [1], что
позволило в ряде точек получить данные более высокого качества.
Другим важным аспектом являлось использование на последнем этапе обработки программы
MT-Corrector (ООО «Северо-Запад»), которая позволила в каждой точке сопоставить результаты всех
вариантов обработки, отбраковать некорректные оценки компонент импеданса и типпера и построить
гладкие сплайн-аппроксимации по оставшимся значениям.
Рис. 1. Обзорная геологическая карта бассейна Парана [2]
Синими линиями показаны профили наблюдения, красными звездочками – базовые точки МТЗ
Анализ данных МТЗ включал в себя анализ размерности структур по параметрам тензора
импеданса и фазовому тензору, определение осей простирания основных геоэлектрических
неоднородностей по фазовому тензору и типперу. Он выявил сложное сочетание геоэлектрических
неоднородностей (в основном двумерных, но с различными направлениями простирания).
Профили 1 и 2, идущие вкрест оси бассейна Парана не являются оптимальными, так как идут
практически вдоль структуры меньшего порядка – Ponta Grossa Arch. Вкрест нее идет профиль 3. Она
хорошо видна в линиаментах по магнитному и гравитационному полю. С ней связаны основные
проявления магматизма. Основные неоднородности в разрезе, оказывающие наиболее сильное
влияние на кривые МТЗ – это высокоомные тела интрузий трапповой формации, находящиеся в
средней части осадочного чехла. Их простирание близко к простиранию Ponta Grossa Arch. Поэтому,
с точки зрения интерпретации, профиль 3 имеет наиболее правильное положение. Для него возможно
применение процедур 2D инверсии без каких-либо оговорок.
Для профилей 1 и 2 картина более сложная и двумерная инверсия может давать не вполне
корректные результаты. Это связано наложением влияния от двух квазидвумерных структур,
имеющих разный порядок и разное простирание. Основной трудностью здесь было определение
квазипродольных и квазипоперечных кривых. Для этого в каждой точке рассматривался набор
азимутальных кривых (они получены поворотом системы координат через каждые 15). Затем на
основании результатов анализа фазового тензора и азимутальных кривых были выбраны ТЕ и ТМ
кривые.
Для коррекции эффекта статического смещения была проведена 1D инверсия данных ЗСБ.
Затем для полученной модели была рассчитана прямая 1D задача МТЗ и к ее уровню приведены
кривые МТЗ.
По данным ЗСБ получена верхняя часть разреза. Необходимо отметить, что в юго-западной
части площади, где породы формации Serra Geral не перекрыты более поздними осадками формации
Bauru, на кривых ЗСБ наблюдаются искажения, связанные с проявлением суперпарамагнитного
эффекта и приводящие к появлению ложных проводников в основании разреза.
Инверсия данных МТЗ проводилась как в 1D, так и в 2D вариантах. Вначале проведена
автоматическая 1D инверсия MTS Prof Inv квазипродольных и квазипоперечных кривых с увязкой
моделей по профилям (ООО «Северо-Запад»). Это позволило выявить основные особенности
геоэлектрического строения. Инверсия квазипродольных кривых использовалась затем в качестве
стартовой модели для 2D инверсии. Полученные в ходе 1D инверсии модели позволили оценивать
адекватность результатов 2D инверсии.
Затем проводилась 2D инверсия (алгоритм R. Mackie) с использованием графической оболочки
MT2D Tools (ООО «Северо-Запад»). 2D инверсия проводилась в несколько этапов. Результаты
каждого предыдущего этапа (как правило, после корректировки) использовались в качестве
стартовой модели для последующего этапа. На разных этапах давался различный вес ТЕ и ТМ модам,
проводилась инверсия по высоким или низким частотам, изменялся параметр гладкости модели и т.п.
Такая многоэтапная процедура инверсии позволяет управлять процедурой автоматической
2D инверсии и получаемым решением, проверять чувствительность и устойчивость выделения (а,
значит, и достоверность) различных элементов модели. В итоге разрезы получаются достаточно
детальными и при этом их элементы устойчиво выделяются по данным МТЗ.
Для последующей интерпретации (геологического толкования) полученных геоэлектрических
разрезов была собрана и проанализирована имеющаяся геолого-геофизическая информация: данные
бурения и электрического каротажа в ряде скважин на площади работ, результаты сейсморазведки
ОГТ (временные разрезы), данные площадной аэросъемки магнитного и гравитационного поля,
различные структурные карты.
На рис. 2 приведен разрез для профиля 3. Полученные в ходе интерпретации МТЗ данные
хорошо согласуются с основными представлениями о строении бассейна.
Рис. 2. Сопоставление геоэлектрического разреза по профилю 3 с геолого-геофизическими данными
В верхней части разреза выделяются относительно проводящие отложения формации Bauru –
водонасыщенные песчаники. Ниже преимущественно высокоомные породы формации Serra Geral,
внутри которой выделяются слои с повышенным сопротивлением (больше доля вулканических
пород) и с меньшим. Выделенный практически повсеместно слой пониженного сопротивления
внутри формации Serra Geral хорошо согласуется с данными электрокаротажа. По данным МТЗ
удалось определить, что он имеет региональное распространение. Остальные осадки имеют в целом
низкие сопротивления, так как представлены в основном терригенными породами с
минерализованными водами. На глубинах 2 – 3 км прослеживается высокоомный слой, имеющий
неоднородное строение. Он отвечает интервалу глубин, где интрузивные породы преобладают. Его
положение также коррелирует с данными скважин.
В целом комплекс МТЗ-ЗСБ показал высокую эффективность в условиях бассейна Парана.
Получены новые данные как о строение осадочного чехла, перспективного на поиски углеводородов,
так и о глубинном строении, представляющем академический интерес.
1.
2.
Epishkin, D., 2014. Advances in remote references data processing: using remote electric channels,
Proceedings of 22nd EM Induction Workshop, Weimar, Germany, 24-30.08.2014.
Frank, H.T., Gomes, M.E.B. and Formoso, M.L.L., 2009. Review of the areal extent and the volume
of the Serra Geral Formation, Paraná Basin, South America, Pesquisas em Geociências, V. 36 (1),
P. 49-57.