海洋地球物理勘探实习报告

实习报告海洋地球物理勘探姓名学号班级指导老师目录一、前言1、研究区域背景··········································12、数据资料来源··············································23、实习要求及目的··········································2二、正文1、数据处理及成图过程····································21.1自由空间重力异常转换为布格重力异常·················21.2数据网格化·······································31.3绘制平面等值图···································31.4在Matlab中进行向上延拓··························41.5求水平方向导数·································51.6求垂向导数··································62、图形分析及讨论········································52.1地形图分析·······································52.2自由空间重力异常与布格重力异常平面等值图分析············62.3其他图形分析·······································83、区域研究现状··········································11三、结论················································11四、实习感想············································12五、参考文献···········································13第-1-页共13页一、前言1、研究区域背景研究区域为西经355°至西经360°、北纬0°至北纬5°之间的区域的几内亚湾（图一）。它位于西非海岸外的大西洋海湾，是大西洋的一部分。赤道与本初子午线在这里交汇。有几内亚暖流自西向东流入，气候湿热，水温25-26℃，盐度30‰。多条河流流入为海湾带来大量有机沉积物，经过数百万年形成了石油，令沿岸国家近年备受国际社会重视。几内亚湾的海岸线构成非洲板块西部边缘的一部分，与从巴西到圭亚那的南美海岸线明显一致。这两条海岸线在地质、地貌上的吻合，为大陆漂移的理论提供最清楚的论据。图一研究区域地理位置及地形图2、数据资料来源第-2-页共13页本次实习使用的数据类型主要包括研究区域的地形数据和自由空间重力数据。相关网站：、实习要求及目的确定所研究海域，获取相关数据，利用所得数据，依据公式进行了自由空间重力异常和布格重力异常之间的转换，得出完整的数据资料。并利用Surfer、Grapher和Matlab软件对数据进行网格化等处理，并最终绘制出研究区域的海底地形图、自由空间重力异常平面等值图、布格重力异常平面等值图等图件。依据所绘图件及相关文献，对研究海域的地形地貌、主要断裂、构造格局以及演化历史等进行初步分析和探讨。二、正文1、数据处理和成图过程1.1、布格重力异常校正根据所得Topography、Gravity数据求出布格重力异常数据，相关公式：BA=FA-0.0419*(Rc*h+Rw*Dw-Rc*Dw)（其中FA-自由空间重力异常Gravity，BA-布格重力异常，Rc、Rw分别代表地壳中间层密度和海水密度，h-重力仪位置的海拔高度，Dw-海底深度Topography，h与Dw单位均为m、向上为正）通常h=0,带入上式化简后可得第-3-页共13页BA=FA-0.0419*(1.64*Dw)根据此化简后的公式，利用Grapher软件中表格数据的“transform”功能，综合Topography和Gravity数据得出对应的布格重力异常数据。1.2数据网格化数据经过整理后，在Surfer软件中进行网格化，绘制成图。以研究区域的Topography数据为例，说明数据网格化的具体过程：首先，在Surfer软件主菜单中选择网格“Grid”，下拉菜单中选择数据“Data”，并打开所要网格化的数据（如Topography.txt）。然后，为使所得的网格规整，需要在出现的对话框中，调整网格线的几何参数（GridLineGeometry)，如X、Y轴的最大和最小值，以及相邻网格线的距离，本次实习中将X轴、Y轴的最大值、最小值和间距依据数据格式分别调整为110、120、10、20、0.167。最后选择“确定”即可将数据网格化。其他各组数据的网格化步骤与此基本相同。1.3图形绘制数据网格化之后，进一步运用Surfer软件，绘制出各组数据的平面等值图，具体绘图过程：在Surfer软件主菜单中选择“Map”，在出现的次级菜单中，依次选择“ContourMap”和“NewContourMap”,选择添加所要绘图的网第-4-页共13页格化数据即可（如Topography.grd)。即“Map→ContourMap→NewContourMap”。为使所绘图形直观和规范化，可适当对其进行处理，包括色域、色标及添加经纬线的操作等。1.4布格重力异常向上延拓（1）运行matlab，设置工作目录，设置成程序和数据所在的目录；（2）输入代码[Ingrd,Outgrd]=mm_fft，然后Enter键回车确认；（3）在工作目录中选择处理前的布格重力异常数据，再选择延拓及相关延拓高度（正负值分别代表上下延拓），将结果命名后保存。注：在此我们分别求布格重力异常数据向上延拓1km，2km，5km，10km，20km，50km的结果。1.5求水平方向导数在Surfer中分别求原平面、上延2km，上延5km、上延10km的四个方向（NS\NE\WE\SE）水平导数，并绘制光照灰度影像图（ShadedReliefMap），注意与导数方向一致光照位置，以突出与导数方向正交方向的断裂。1.6求垂向导数对延拓后的数据求垂向一次导数和垂向二次导数。第-5-页共13页2、图形分析及讨论2.1地形图分析根据几内亚湾地区地形图（图二）分析，研究区域依据地形起伏可分为三部分，陆架区、陆坡区和深海盆地区。几内亚湾大陆架平均宽不到20海里，其西部急剧下降到深4，000米的几内亚海盆，据相关数据显示，最深处可达6，363米。图二几内亚湾海底地形图第-6-页共13页2.2自由空间重力异常与布格重力异常平面等值图分析自由空间重力异常是对一般意义下的重力异常进行的一项“自由空间”的校正，也称为高度校正。其物理意义在于：反映地表物质质量和地下物质密度差异的引力效应。如果在自由空间校正基础上，把地形引起的效应也去掉，得到单纯反映地下物质密度分布的重力异常，则成为布格重力异常。实习中，根据所得数据，利用Surfer软件绘制出了几内亚湾自由空间重力异常平面等值图（图三）和几内亚湾布格重力异常平面等值图（图四）。第-7-页共13页图三几内亚湾自由空间重力异常平面等值图第-8-页共13页图四几内亚湾布格重力异常平面等值图2.3其他图形分析根据数据的转化，可以对重力异常数据进行多种技术处理，以突出不同的重力效应。向上延拓可以压制浅而小的地质体的局部异常，而突出深部地质体的区域异常（图五）。整体上异常过渡比较平缓，在深海盆与陆架过渡区则显示梯度较大。异常地质体多呈等轴状分布，基本上反应的是地幔上表面的起伏状况。依据几内亚湾布格重力异常向上延拓，并进行一次水平导数运算后，第-9-页共13页绘制出的一系列光照灰度影像图（图六）能突出显示出南海地区深部主要的断裂构造，即控制几内亚湾地区的NE--NEE方向的断层。另外，通过向上延拓，更可以直观地显示重力场的差异性。除此之外，高次导数法则可以压制深部区域异常，从而突出了浅而小的地质体的局部异常。图五向上延拓2km布格重力异常图第-10-页共13页图六几内亚湾布格重力异常向上延拓2km求0°、45°、90°、135°水平导数所得光照灰度影像图第-11-页共13页3、区域研究现状几内亚湾地质上处于尼日尔三角洲盆地（NigerDelta），油气资源丰富，但沉积和构造特征较为复杂。内有大量有机沉积物，经过数百万年形成了石油，令沿岸国家近年备受国际社会重视，并对几内亚湾深海钻井颇有研究。几内亚湾水下洋流速度基本上小于0.4m/s，对深海钻井作业比较有利。分析以往的钻井资料，该区域也没有涡流等其他对作业影响较大的洋流。几内亚湾勘探区域水深一般在1400～2000m范围内，属于超深海，对钻井作业的影响很大。根据世界水合物的分布状况，通过分析发现钻井过程中遭遇到过天然气水合物。分析几内亚湾已钻井资料，在3730m以下深度有高压趋势，其异常压力特征可能性较大，存在异常压力风险。三、结论（1）几内亚湾海域重力场特征：西北部以负自由空间重力异常、低幅值正布格重力异常为主，东南部则以正自由空间重力异常、高幅值正布格重力异常为主。东北部和西南部地区均以正自由空间重力异常和低幅值正布格重力异常为主，反映了几内亚湾海域深部岩石圈结构的差异。（2）几内亚湾海域断裂构造特征：几内亚湾海域的断裂以NE-NEE、NW等断裂构造体系为主，这些断裂规模大、延伸远、深度深的特征。这些断裂的发育均与不同时期的全球板块运动有关。第-12-页共13页四、实习感想虽然本次实习时间仅有4个学时，但确实使我学到很多。通过这次实习，加深了我对海洋地球物理，尤其是对重力勘探内容的理解。通过学习，我已具备了运用一些基本的软件和数据，简单地处理一些地区地球物理特征并分析该地区的地质特征的能力。通过前人的数据，以及Surfer等软件的运用，可以清楚的勾勒出所研究区域的各种直观而简明的图形。并通过后期的处理和分析，基本可以得出所研究区域的大致构造特征和深部结构的异常。海洋，作为未来人类主要资源的来源地，它的勘探和开发显得尤为重要。海洋石油资源潜力巨大已成为世界各大石油公司竞争的一个热点领域近年油气新发现中较大的发现主要位于海上海洋石油储量和产量所占的份额呈不断增加的趋势十分明显目前海洋油气勘探开发范围已从浅海半深海延伸到深海。但海洋上直接钻井取芯的难度大，费用高。然而，通过一些简单易行的地球物理手段，就可以直观地获得海洋地区的资料，为进一步的分析和讨论提供了基础。这些，都决定了，海洋地球物理在海洋地质研究中，无可取代的地位。最后，特别感谢张世晖老师在课上和实习中细心、详细地指导，使我们得以顺利完成实习任务，您的幽默风趣也激发了我们对海洋地球物理勘探的兴趣。还要感谢那些投身于海洋地球物理的学者，感谢你们的辛勤付出。第-13-页共13页六、参考文献[1]任建业主编.海洋底构造导论.武汉：中国地质大学出版社..2004[2]黄谟涛.海洋重力场测定及其应用.测绘出版社.2005[3]琼斯、金翔龙等，海洋地球物理勘探，海洋出版社.2010[4]闫敬文.Matlab7.6图形图像处理.国防工业出版社.2007[5]中国石油化工股份有限公司科技开发部.王锡洲.几内亚湾深海钻井风险分析及应对方法.2010[6]王伟.局部地区布格重力异常的计算.2009[7]姚伯初.海洋地球物理学和海洋地质学的发展.2011