利用測井曲線解釋斷層淺談

孟 振

（山東泰山資源勘查有限公司，山東 濟南 250100）

1 引言

地質構造對煤層的展布具有重要的影響，斷層會造成煤層的重復或缺失，在煤田地質勘查過程中，由于植被、第四系土壤覆蓋等因素使得通過地表填圖判實斷層困難大，鉆探取芯常受取芯采取率、鉆進時對巖心機械破壞等影響，造成判實斷層難度大。而地球物理測井曲線通過記錄各種物性參數在鉆孔中隨深度的變化情況，從而真實反應地層信息。其具有形象、直觀、準確度高的特點[1]。

2 地質概況

研究區所處大地構造位置位于揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱貴陽復雜構造變形區西段，為海陸交互相沉積。區內地層主要有二疊系中統梁山組、棲霞組、茅口組、二疊系上統峨眉山玄武巖組、龍潭組、長興+大隆組、三疊系下統夜郎組、永寧鎮組、第四系，含煤地層為二疊系上統龍潭組，區內構造主要為褶皺和斷裂，區內地層平均傾角較小。

3 根據測井曲線解釋斷層原理

不同的巖性具有不同的地球物理特性，測井曲線所反映的形態特征也就不同，不同層段從而形成不同的測井曲線組合。反之，相同層段，在一定范圍內，一般具有相似的物質來源、搬運介質、沉積環境和成巖條件，因而具有相同或相似的巖性組合，在測井曲線上也應具有相同或相似的組合特征。正斷層會使地層出現明顯的縮短或缺失，逆斷層則使地層出現明顯的增加或重復的現象，此現象同樣也會反映至測井曲線上，形成測井曲線組合的缺失或重復。

基于以上原理，通過對測井曲線相同或相似組合特征的對比，從而確定地層的重復或者缺失，進而判別是否存在斷層及斷層性質、位置等。利用1∶200深度比例尺的視電阻率(RN)、自然伽馬(GR)、中子-中子(CNL)、散射伽馬伽馬(DEN)曲線組合特征對研究區進行煤巖層對比和斷層識別。

圖1 N109和N105鉆孔正斷層對比圖

4 實際應用

4.1 正斷層

一般情況下，正斷層會造成地層的缺失或減薄，因此，地層厚度明顯變薄時，則應考慮是否有正斷層的存在。通過鄰近鉆孔測井曲線比對，依據標志特征的變化，對是否存在正斷層作出準確判斷。由圖1可以看出，N109鉆孔A、B、C、D的標志層段均完整存在，A和D標志層段間距為76.14m，C標志層段呈上窄下寬的“E”字型，曲線特征明顯；N105鉆孔僅A和D標志層段完整存在，間距為65.72m，B和C標志層段測井曲線特征部分缺失，C標志層段缺失下部曲線特征，即L7灰和M15煤層全部缺失，由此推斷在該處存在正斷層。結合鉆探地質資料，在B標志層段處巖芯存在多處滑動鏡面，為斷層存在的輔助證據，綜合判定在N105鉆孔B標志層段處存在正斷層，測井曲特征缺失部位，即斷點位置為327.83m，由兩A和D標志層段間距，求得該處斷層落差為10.48m。

當通過某一種測井曲線特征難以確定斷層位置時，可以建立不同測井曲線的組合特征，從而找到共同規律，進而找到斷層。如圖2，ZKY1403鉆孔為完整地層，其測井曲線組合特征明顯，RN和GR曲線組合呈現規律性的變化。對ZKY1402和ZKY1401鉆孔RN和GR曲線組合，與ZKY1403鉆孔曲線特征進行對比，可以發現，在A、A' 和A"處，GR曲線峰值突然增大，作為相同對比點，向上、向下對比，在曲線特征突變時，作虛線P和P'將測井曲線和巖性柱狀分割開，此處即為斷點，并延伸至ZKY1403鉆孔巖性柱狀部位。然后對下部曲線組合特征進行對比，發現在B、B'和B"處，GR曲線出現尖峰，作為相同對比點，并作虛線M和M' 。斷層落差即為P、P'、M、M'曲線在ZKY1403鉆孔上對應的深度差值。

圖2 ZKY1403、ZKY1402和ZKY1401鉆孔正斷層對比圖

4.2 逆斷層

逆斷層在一般情況下，使地層重復，厚度增大。因而，當地層厚度(地層間距)明顯增大時，就懷疑有逆斷層存在的可能性。圖3中左側ZKY1103鉆孔為正常地層厚度，N1103鉆孔厚度明顯增加，且M15(385.86m)與L8灰(448.00m)之間煤層層數成倍增加，因此懷疑N1103鉆孔在標志層M15至L8灰段存在逆斷層使地層重復變厚。通過對N1103鉆孔測井曲線上下比對，發現紅色矩形框中A、B、C與A' 、B'、C'測井曲線形態特征一致，初步判定該段存在逆斷層，重復段之間地層即為斷層所在部位。結合鉆探地質資料揭露，該處巖心破碎，巖性混雜，存在滑動鏡面，此為斷層存在證據。由此判定逆斷層斷點于該部位，由A和A'標志層段重復部位深度計算，得出該逆斷層落差為34.25m。

圖3 ZKY1103和N1103鉆孔逆斷層對比圖

5 結語

利用測井曲線解釋斷層存在及斷點位置和落差的關鍵在于對測井曲線形態特征及其組合變化規律的研究和分析。了解、掌握研究區整體地質特征，結合地質鉆探等資料，在煤、巖層對比過程中，對地層異常變化部位認真分析，綜合考量是否存在斷層及斷層性質，這樣既能準確劃分煤、巖層層位，又能對研究區地質構造有更深入的了解。