柴達木盆地三湖地區正地形遙感研究

齊小平，張友焱，馬達德，王世洪，于世勇，李趙州

柴達木盆地三湖地區正地形遙感研究

齊小平1，張友焱1，馬達德2，王世洪1，于世勇1，李趙州1

(1.中國石油勘探開發研究院測井與遙感技術研究所，北京 100083;2.青海油田公司勘探開發研究院，敦煌 736202)

柴達木盆地三湖地區第四系生物氣具有自生自儲和埋藏時間短的特點。區內新構造運動弱，地層褶皺變形輕微。在穩定構造應力作用下，第四系中發育大量的繼承性小幅度同沉積構造。長期以來，地震等勘探方法始終面臨“小幅度構造難發現，薄層砂體難識別”的問題。為解決此問題，需尋找新的勘探方法和思路，以便為進一步鉆探提供有效圈閉。根據新構造在地表與地下具有繼承性發育的特點，通過利用ASTER，IRS－P5和QuickBird等中高分辨率遙感數據，同時結合地面測量和綜合評價方法，在三湖地區進行了詳細的正地形研究，為勘探目標的選擇提供了較詳盡的地形依據。

柴達木盆地;遙感;繼承性構造;正地形

0 引言

經過40多a的地質勘探，柴達木盆地三湖地區第四系天然氣已探明儲量達3 000多億m3，初步建成了澀北1，2號和臺南4號構造氣田，形成了30多億m3天然氣年生產能力，成為我國陸上第四大天然氣區。但是，三湖地區天然氣勘探長期面臨著“后備圈閉嚴重不足”問題，因此，尋找新的勘探方法和思路成為當前三湖地區第四系天然氣勘探所面臨的緊迫任務［1－4］。

三湖地區第四系沉積巨厚，地形平坦，新構造運動微弱，地質構造穩定單一。大部分含氣構造為背斜構造，表現為正地形，這表明地下含氣圈閉與正地形具有較好的對應關系。如已知的澀北1，2號和臺南4號構造氣田，均為兩翼傾角小于3°的正地形，并且與地下含氣圈閉有良好的對應關系。因此，正地形可作為推斷三湖地區油氣圈閉構造的依據之一，這是本文利用遙感技術進行油氣勘查的基本思路。

對于地形地貌研究而言，遙感技術具有獨特的優勢。隨著遙感技術的發展，特別是高分辨率遙感數據的問世，拓展了研究應用的領域與空間，使遙感地質從傳統的定性描述轉為半定量、定量的精細刻畫，不僅提高了遙感對地物目標的空間特征識別能力，而且增強了對地物目標屬性的認識能力［5］。基于此，本文以柴達木盆地三湖地區為研究區，通過利用遙感圖像提取地形高程模型(DEM)數據，尋找地表正地形，進而分析推斷構造圈閉，以期為研究區第四系天然氣勘探提供有利區帶或目標。

1 正地形遙感解譯

1.1 數據選擇

針對研究區和研究尺度對數據的要求［6］，本文選用ASTER數據(空間分辨率15 m)、TM數據(空間分辨率30 m)和ETM數據(空間分辨率15 m)進行全區1∶5萬比例尺地質解譯;選用IRS－P5數據(空間分辨率2.5 m)進行重點區1∶2萬比例尺地質解譯;選用QuickBird數據(空間分辨率0.6 m)進行目標區1∶5 000比例尺地質解譯。

1.2 數據處理

1.2.1 幾何精糾正

首先，使用1∶5萬比例尺地形圖對ETM+PAN圖像(空間分辨率15 m)進行幾何初糾正;然后以初糾正圖像為基準，設計野外精糾正控制點測量線路，并使用RTG單點定位儀(定位精度為亞米級)進行野外控制點實測;最后，采用北京54坐標系、6°分帶、KRASSOVSKY水平基準以及大地橢球垂直基準投影，得到研究區IRS－P5正射影像(圖1)。

圖1 研究區IRS－P5正射影像Fig.1 IRS － P5 orthophoto image of study area

1.2.2 DEM 數據提取

IRS－P5正射影像是提取地形高程模型(DEM)的基礎影像。經過條帶拼接、數據格式轉換以及區域網絡平插等處理過程，獲得研究區DEM數據如圖2所示。

從圖2可以看出，澀北1，2號構造氣田(已知氣田)表現為明顯的正地形。將41個分布在圖2范圍內可確定的點作為檢查點，驗正DEM數據精度，得到平均平面誤差(包括X、Y方向)為1.175 m，高程誤差小于3 m。

圖2 研究區DEMFig.2 DEM of study area

1.2.3 正地形提取

1.2.3.1 目視解譯

首先通過水系環繞、風蝕地貌及淺色調(土壤濕度低)等特征確定地形的相對高低，解譯出正地形;然后通過與地震、重磁及電法等勘探資料的吻合程度對比，對正地形進行初步評價和分類。圖3是根據正地形影像特征，利用全區TM，ETM及ASTER影像，通過目視解譯和多因素綜合分析后獲得的1∶5萬比例尺地質構造和正地形解譯圖。

圖3 研究區1∶5萬遙感地質構造和正地形解譯圖Fig.3 Geological structure and raised terrain remote sensing interpretation map of study area(1 ∶50 000)

通過解譯，共獲得可信度不同的正地形異常86個。其中，基巖裸露、半裸露區，包括澀北1，2號氣田在內的已知背斜構造共17個(圖中用褐色表示)，這些構造與前人實測的結果在平面形態、空間位置及延伸方位上完全或基本吻合。其余69個正地形依據其規模、形態、影像特征以及與物探資料的吻合情況進行綜合分析，可信度大致分為以下4類:

第一類為新解譯出的地面構造，共3個，分布于三湖凹陷北斜坡和馬海凸起第三系基巖出露區。該類構造褶皺特征直觀，其平面形態為橢圓形，長軸為NW走向，中等規模，與相鄰已知構造在空間分布上協調一致。

第二類為推測隱伏構造，共11個，影像標志較為典型，均表現為隆起幅度不等的正地形，且與地球物理勘探資料吻合度較好，可信程度較高。

第三類為影像特征較明顯的正地形，共22個，多表現為半環狀河流或由環狀水跡線(濱湖區)環繞的典型淺色調異常，反映了地形的微隆起;與區域重、磁、電勘探異常有部分或局部對應。

第四類為有一定色調和紋理特征組成的影像異常，共33個，其正地形特征并不十分明顯，邊界模糊或不十分完整，可信程度相對較差。

從圖3可以看出，第二、三類正地形異常主要分布于三湖凹陷北斜坡及湖區，已探明開發的澀北1，2號和臺南4號氣田均分布于該區，是目前青海油田天然氣勘探的重點地區，也是遙感研究的重點地區和目標區。

1.2.3.2 數字線劃地圖(DLG)的制作

數字線劃地圖(digital line graphic，DLG)是一種更為方便放大、漫游、查詢、檢查、測量和疊加各類信息的地形圖，主要用于重點研究區和目標區。圖4是澀北區DLG與IRS－P5影像疊加圖。

圖4 澀北區DLG與IRS－P5影像疊加圖Fig.4 Overlay map of contour and IRS －P5 image

圖5是對澀北2號構造氣田地表提取的高程等值線圖，構造主體在遙感圖像上呈淺灰褐色，色調、紋理均勻;油田開發井場、道路、場站以及公路等設施的影像非常清晰，構造周邊有較明顯的水跡退縮痕跡，并散布著大小不等的零星鹽堿洼地，凸顯了構造主體的正地形特征。通過IRS－P5像對提取的DEM和DLG圖上都表現了典型的正地形特征，構造主體大致由海拔2 716 m等高線所圈閉，與南北兩側和東西兩端形成了10多m的高差。

圖5 澀北2號地形等高線與IRS－P5影像疊加圖Fig.5 Overlay map of contour and IRS － P5 image of Sebei No.2 structure

2 勘探目標選擇與檢驗

2.1 正地形優選分級原則

1)正地形的位置距離生氣主凹陷越近越好。三湖地區生物氣的生成時代很新，生成、聚集時間短，運移距離近，因此構造或正地形在凹陷中的發育部位對油氣聚集與遠景評價關系極為重要。

2)正地形距離已知氣田或含氣構造越近越好。距離近，說明構造或正地形可能與已知氣田或含氣構造同屬一個含氣區或含氣構造帶，其基本石油地質條件類似。

3)地形起伏的幅度越大越好。

4)正地形的規模和范圍越大越好。

2.2 重點區正地形分級評價與檢驗

據上述正地形優選分級原則，將解譯出的14個正地形異常劃分為3級，如圖6所示。其中，一級2個，二級4個，三級8個;一、二級正地形異常均處于有利于油氣聚集的三湖凹陷北斜坡或凹陷與斜坡的過渡部位，而三級異常多分布在凹陷中心(現代湖泊主要分布區)。

圖6 研究區1∶2萬比例尺正地形遙感解譯綜合評價圖Fig.6 Raised terrain comprehensive evaluation map of study area interpreted by remote sensing(1 ∶20 000)

本文以澀北2號氣田背斜構造和遙感重點解譯的正地形異常地段為例進行地形剖面檢驗。通過DEM數據截取的剖面如圖7所示。

圖7 澀北2號構造DEM高程剖面示意圖Fig.7 DEM altitude section schematic drawing of Sebei No.2 structure

圖7 清楚地顯示了澀北2號氣田背斜構造軸向及兩翼的隆起和傾伏特征。同時，為了進一步驗證地形起伏狀況，沿澀北2號構造軸向和最寬部位選取十字剖面線，使用高精度單點定位儀(RTG，定位精度平面為亞米級，高程小于1 m)進行野外高程實地測量檢驗，檢驗結果如圖8所示。比較DLG截取剖面和實地驗證兩種檢驗結果可見，地形總的起伏趨勢基本一致。

圖8 澀北2號構造實地高程驗證測量剖面示意圖Fig.8 Actual measurement altitude section schematic drawing of Sebei No.2 structure

另外，本次研究還選取了鹽湖西南一帶一個通過遙感解譯出的較大正地形進行了室內檢驗。該正地形呈長橢圓形(圖9)，長軸NW—SE走向，中心部位影像色調較暗，外圍色調相對較淺，北西向紋理發育，與南北兩側形成明顯反差;地貌特征主要為鹽堿地，四周為鹽堿湖灘;總體地勢西北高、東南低。據遙感提取的地形等高線顯示，最高海拔為2 700 m左右，北東翼最低海拔為2 686 m，西南翼最低海拔為2 682 m，最大高差18 m;地形縱橫剖面均顯示出地形起伏明顯(圖10)。

該正地形異常位于生烴凹陷與三湖凹陷北斜坡的過渡或交接部位，距離生烴中心位置近，其地表特征和油氣地質條件與澀北1，2號已知氣田構造相似，十分有利于烴的聚集［4］。

圖9 鹽湖西南正地形DLG及地貌解譯示意圖Fig.9 Raised terrain DLG and ground feature interpretation map of southwest of Yanhu

圖10 鹽湖西南正地形DEM剖面示意圖Fig.10 DEM altitude section schematic drawing of southwest of Yanhu

3 結論

與傳統的地形測量方法相比，采用中高分辨率遙感數據進行地形研究，具有范圍大、快速準確、野外工作量小及成本低等優勢。遙感研究成果與地質分析相結合，對三湖地區第四系天然氣勘探具有十分積極的意義。隨著遙感傳感器技術的發展和應用研究的深入，通過分析石油勘探開發生產的新需求，積極探索，不斷開拓，遙感技術在石油勘探領域的應用前景勢必將越來越廣闊。

［1］ 黃立功，黨玉琪，徐鳳銀，等.柴達木盆地油氣勘探現狀和突破方向［J］.中國石油勘探，2006，11(6):1 －8.

［2］ 徐子遠.柴東生物氣勘探的實踐與思考［J］.中國石油勘探，2006，11(6):33 －37.

［3］ 譚彥虎，彭德華，潘洪峰，等.柴達木盆地天然氣資源潛力及勘探方向［J］.中國石油勘探，2006，11(6):42 －44.

［4］ 魏國齊，劉德來，張 英，等.柴達木盆地第四系生物氣形成機理、分布規律與勘探前景［J］.石油勘探與開發，2005，32(4):84－88.

［5］ 羅慶州，尹 球，匡定波.光譜與形狀特征相結合的道路提取方法研究［J］.遙感技術與應用，2007，22(3):339 －343.

［6］ 黃 艷，張 超，蘇 偉，等.合理尺度紋理分析遙感影像分類方法研究［J］.國土資源遙感，2008(4):14－16.

The Raised Terrain Interpretation Based on Remote Sensing Techniques in the Three Lakes Area of the Qaidam Basin

QI Xiao－ping1，ZHANG You－yan1，MA Da－de2，WANG Shi－hong1，YU Shi－yong1，Li zhao－zhou1
(1.Research Institute of Petroleum Exploration ＆ Development，Petro China，Beijing 100083，China;2.Research Institute of Exploration and Development，Petro China Qinghai Oil Field Company，Dunhuang 736202，China)

The Quaternary biogas in the Three Lakes area of the Qaidam Basin is characterized by authigenetic self－ stored reservoirs，short burial time，weak tectogenesis and slight stratigraphic deformation.There are a lot of synsedimentary inherited low amplitude structures in Quaternary strata caused by the stable tectonic stress within the study area.The seismic prospecting work is encountered with the problem that it is difficult to discover low amplitude structures and recognize thin－layer sand bodies.The absence of effective traps which can be provided for the exploration is the key trouble which has hindered the breakthrough of the natural gas exploration in this area.It is urgent to consider new exploration methods and thinking for natural gas exploration.Considering the inherited evolution character of the structures between the Earth’s surface and the depth，the authors utilized the high precision remote sensing technique to interpret and map the Earth’s surface so as to find out the structure on the Earth’s surface.The new high resolution remote sensing data were utilized to interprete the raised terrain in combination with the survey of the landform and the integrated evaluation，and the results provide fairly detailed ground support for the selection of exploration targets in the Three Lakes area.

Qaidam Basin;remote sensing;inherited structure;raised terrain

TP 79:P 618.130.2

A

1001－070X(2012)01－0077－06

10.6046/gtzyyg.2012.01.14

2011－05－06;

2011－07－01

齊小平(1955－)，男，中國石油勘探開發研究院高級工程師，主要從事遙感石油地質、環境及工程等應用研究工作。E －mail:qixp@petrochina.com.cn

(責任編輯:刁淑娟)