地球物理测井在安棚天然碱矿勘查中的应用

第２５卷第３期　２０１０年９月　Ｖ０Ｉ．２５　Ｎｏ．３　Ｊ　ｋｉｎ．２０１０　地球物理测井在安棚天然碱矿勘查中的应用　陈建立　ｍ　（１．河南省地质调查院，郑州４５１０００；２．河南省地质矿产勘查局第一地质勘查院，河南南阳４７３０５６）　摘要：　安棚碱矿位于泌阳凹陷东南部，碱矿层主要赋存于古近系核桃园组核一段的上部和核　地　二段中、下部，碱矿层主要由重碳钠盐（ＮａＨＣＯ　）和碳氢钠石（Ｎａ。ＣＯ。・３ＮａＨＣ（）。）组成，碱矿层　底板主为白云岩。碱矿层系由淡化湖泊逐渐浓缩咸化，从碱性卤水中沉积而成。根据碱矿层　质　ｇ　顶、在地球物理测井资料中有明显显示的特点，利用多种地球物理测井资料建立岩性与电性关系、碱　矿层与测井曲线的关系，制定出判断岩性、碱层和划分碱层厚度的电性界限及夹层剔除的电性界　限，进而确定了碱矿层位置和厚度，弥补了钻探取心较少的缺陷；根据测井数据确定的矿层厚度与　取　ｔ２，的见矿厚度基本吻合，误差很小；通过钻探取心和测井资料综合分析，在安棚碱矿共发现天然　找　矿　论　丛　Ｊ．　碱矿层１７层，矿床具大型规模。　关键词：　安棚天然碱矿；泌阳凹陷；核桃园组；地球物理测井；河南省　∞　中图分类号：Ｐ６３１．８】１；Ｐ６１９．２　文献标识码：　Ａ文章编号：　１ｏ０１～１４ｌ２（２０１０）０３—０２５２—０８　断。安棚碱矿施工２３口井，有１２口钻井间断取到　０　引言　幽　碱是基础化工重要原料之一，广泛应用于化工、　轻工、冶金、建材、石油、医药、食品等行业。目前世　岩心，对碱层较系统的取心只有云３—１井（取出碱矿　层总厚度为８．４　ｍ），其余¨口井都程度不同地取　出碱矿层矿心（取出最厚的是泌１０卜２井，总厚３．６２　ＩＴＩ；最薄的为云６一ｌ井，总厚０．１０　ｍ）。若把＞０．２０　ＩＴＩ的夹石层作为碱层自然分段界限，在１２口井中，　共取出６７个碱矿层自然段，累计碱矿层厚度为　２７．７７　ｍ，如果按取心井的碱矿层厚度来估算资源　界上有２０多个国家发现天然碱矿，绝大多数为第四　系现代盐湖型碱矿，这类碱矿的总储量约为１０亿ｔ。　我国已发现了１５２个碱矿，其中，现代碱矿１４８个，　储量，远不能反映安棚碱矿的真实情况（无系统取　心，且采取率高低不一）。为此，根据碱矿层在测井　古代碱矿４个；古代碱矿有２个位于河南省桐柏县，　占全国保有储量的８６．９０　。第四系现代盐湖型碱　资料反映敏感的特点，对碱层厚度确定的方法是以　矿规模小，品位低，成分杂，较难利用，而古代天然碱　岩心资料为依据，以各种测井资料为手段，建立岩性　矿规模大，质量佳，是当今纯碱工业的主力矿源。　与电性关系、碱矿层与测井曲线的关系，制定出判断　岩性、碱层和划分碱层厚度的电性界限及夹层剔除　１　概述　天然碱矿多赋存于中新生代盆地或凹陷中，沉　积盖层厚度大、埋藏深，一般在２　０００　ｍ至数千米，　在勘查中钻探取心难度大、成本高，一般采取在预测　的电性界限，进而确定碱矿层位置和厚度。　２安棚碱矿地质特征　２．１泌阳凹陷的地质背景　的富矿段局部取心，利用测井资料进行岩心对比判　泌阳凹陷位于南襄盆地东南侧，凹陷东、南部为　收稿日期：２００９—０５—２６　作者简介：　陈建立（１９６６一），男，河南长葛人，高级工程师，１９８９年毕业于西安地质学院，从事地质矿产勘查和科研工作。通信地址：河南　省南阳市文化路１０９６号，河南省地质矿产勘查局第一地质勘查院；邮政编码：４７３０５６；Ｅ　ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｊｉａｎｌｉ８５１１４＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ　第２５卷　第３期　陈建立：地球物理测井在安棚天然碱矿勘查中的应用　陷（图１）。　２５３　桐柏山脉，北部为社旗凸起，西部为唐河低凸起与南　阳凹陷毗邻，面积约为１　０００　ｋｍ　。　安棚碱矿位于泌阳凹陷的东南部桐柏县安棚一　带，是泌阳凹陷的一个次级凹陷。由于泌阳凹陷东　及南缘从晚白垩世到古近纪长期受Ｎｗ向内乡　桐柏断裂及ＮＮＥ向栗园一泌阳断裂控制，形成典　泌阳凹陷的周缘地层主要有中元古界大河群　（混合片麻岩及大理岩类）、上元古界信阳群（片岩、　变粒岩类岩石）、下古生界二郎坪群（变细碧岩一变　角斑岩、云英片岩、变粒岩）、新生界新近系上一中新　统（砂岩、砂砾岩）、第四系更新统一全新统（亚黏土、　砂砾层）。　型的断陷型凹陷。凹陷为东南深、西北浅的箕形凹　图１泌阳凹陷综合剖面图　Ｆｉｇ．１　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｉｙａｎｇ　ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ　１．第四系＋新近系尹庄组２．古近系廖庄组３．古近系核桃园组三段４．古近系核桃园组二段　５．古近系核桃园组一段上部６．古近系核桃园组一段下部７．古近系大仓房组８．古近系玉皇顶组　９．浅湖白云岩砂泥岩组１０．含碱层位１１．钻井编号及终井深度（ｍ）１２．地层界线１３．实测及推测断层　２．２泌阳凹陷地层层序　岩、粉细砂岩与棕红色夹紫红色泥岩、薄层石膏呈不　凹陷内各时期沉积中心基本叠合，始终变化在　等厚互层，泥岩质不纯，含砂及少量石膏团块。属湖　盆全面下沉初期干旱气候氧化环境下以浅湖一半咸　湖相为主的沉积，厚度为８００￣２　０００　ｒｆｌ。　两组断裂交汇处的有限范围内（安棚附近）。沉积了　以古近系为主的一套新生代地层，沉积最大厚度达　８　０００　ｍ。自下而上的地层为古近系大仓房组、核桃　（３）核桃园组（Ｅｉｈ）：是油页岩赋存的主要层　位，也是天然碱矿、生油储油的主要层位。由于早期　园组、廖庄组，是凹陷的沉积主体；新近系凤凰镇组　和第四系平原组，地层厚度在２００　ｒｆｌ以内。其中核　桃园组是泌阳凹陷油、碱主要赋存层位，自下而上将　湖水不断加深扩大，后期缓慢抬升，湖盆逐渐萎缩变　浅，沉积剖面显示粗一细一粗的特点。主要岩性为　核桃园组分为３段（即核一段、核二段和核三段），其　中核一段、核二段是石油、天然气和碱矿的主要赋存　层位（图１，图２）。　深灰、灰、灰绿色砂岩、泥岩互层。在湖盆边缘地带　发育了多种类型三角洲，沉积了很厚的砂岩、砾岩，　构成粗粒碎屑沉积。但在凹陷中心安棚一带，沉积　物明显变细，中、下段多为白云质泥岩和泥质白云　２．２．１　上白垩统胡岗组（Ｋ。＾）　在凹陷东北边缘有零星出露，主要岩性为浅红　岩，在白云岩层系中夹薄层碱岩，本组最大沉积厚度　在３　０００　ｍ以上，与下伏大仓房组为连续沉积，自下　色厚层砾岩、紫红色含砾砂岩夹灰白色砂砾岩、薄层　砾岩透镜体，沉积厚度可达２　０００　ｍ。　２．２．２　古近系（Ｅ）　而上分为３个岩性段。　核一段（Ｅｉｈ　）：主要岩性为深灰色泥岩，白云质　泥岩、泥质白云岩、页岩及薄层粉细砂岩。是在大仓　（１）玉皇顶组（Ｅ　ｙ）：棕红色砾岩与砂砾岩互　层，夹钙泥质粉砂岩，砂质泥岩。厚度在１　６００　ｉｎ左　房组上部盐湖沉积的基础上，湖盆不断扩大（分布面　积４００～５Ｏ０　ｋｍ　），水体不断加深，在凹陷中心的较　右，与下伏白垩系呈整合接触。　（２）大仓房组（Ｅ；ｄ）：为一套厚层棕红色砂砾　深湖区沉积了厚达１　５　００ｍ以上的深灰色泥岩、白　２５４　地质找矿论丛　中心推进。　２０１０焦　核三段（Ｅｉｈ。）：主要岩　性为灰、灰绿色泥岩、泥质　粉砂岩夹泥质和粉砂质白　云岩及灰绿色钙质页岩、劣　质油页岩。为湖盆不断缓　慢上升、湖水变浅、湖盆萎　缩阶段，以滨湖相沉积为　主。在凹陷沉积中心，沉积　了灰、灰绿色泥岩、泥质粉　砂岩夹泥质和粉砂质白云　岩及灰绿色钙质页岩、劣质　油页岩，在湖盆边缘则发育　多种类型三角洲以及河流　洪积相砂岩、砾岩。　（４）廖庄组（Ｅ　ｚ）：廖庄　组与核桃园组为连续沉积，　由于湖盆进一步上升、萎　缩、湖水变浅，时而露出水　面，系湖盆消亡期。沉积中　心向ＮＥ向边缘断裂下降盘　一　圃　圈５图１　回２　圃３　圈６　回７　回８　圈９　圈Ｉ１　回１２　团１３　固Ｉ４　１５　图１６　圈１７　团１８　圈１９　图２安棚碱矿区域地质图　Ｆｉｇ．２　Ｒｅｇｉｏｎａｌ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａ１　ｍａｐ　ｏｆ　Ａｎｐｅｎｇ　ｔｒｏｎａ　ｄｅｐｏｓｉｔ　１．第四系２．新近系尹庄组３．古近系核桃园组三段一廖庄组砂岩、沙质泥岩４．中元古界信阳群南海　组变粒岩、浅粒岩等５．中元古界龟山组角闪片岩、变粒岩６．中元古界大河组变粒岩、斜长角闪岩等　７．中元古界刘山岩组变凝灰岩、变细碧岩、变角斑岩８．中元古界大栗树组细碧岩夹角斑岩等９．中　元古界歪头山组１Ｏ．下元古界孤山头组斜长角闪片麻岩、斜长角闪岩１１．太古界桐柏山群混合岩　１２．燕山晚期黑云花岗岩ｌ３．华力西早期黑云母花岗岩１４．华力西期超基性岩１５．断裂１６．岩层片　侧偏移，最大厚度（现今　保存厚度）在７２０　ＩＴＩ以上。　下段为棕红色含砾砂岩、砂　理片麻理产状１７．倒转岩层内的片理、片麻理产状１８．布格重力等值线１９．施工钻井及编号　岩与棕红、紫红、灰绿色泥　岩、粉砂质泥岩互层，属河　云质泥岩、泥质白云岩、页岩及薄层粉细砂岩，而湖　盆边缘的各种类型三角洲砂岩体沉积构成砂岩与泥　岩互层，该段是凹陷的主要生、储油层段。在该段上　部，凹陷中心部位的白云岩地层巾，发育多层碱岩；　流一洪积平原沉积；上段以灰绿色泥膏岩与紫红色　泥膏岩和泥岩互层，其中石膏呈纤维层状和团块状，　主要在凹陷中心的安棚　程店地区，属盐湖沉积。　到廖庄组末期，凹陷回返上升，全面遭受剥蚀，凹陷　碱矿层厚薄不一，最厚的达３．６０　Ｉ＂ｉ＂１（云３井），最薄　残留面积为３４６　ｋｍ　。　的＜０．２０　ｍ，在个别井中见液体碱层，这些碱矿层　２．２．３　新近系（Ｎ）　的顶底板围岩为油页岩层。　核二段（Ｅ；ｈ。）：岩性主要为深灰、灰、褐灰色泥　尹庄组（Ｎｙ）：与下伏地层呈角度不整合接触，　厚度不超过２００　ｍ，主要为棕黄色、灰绿色粉砂质泥　中上部成岩很差，多为松散状。　岩、白云质泥岩与泥质白云岩互层，夹浅灰色薄层粉　岩、粉砂岩及砂砾岩。该组底部为块状砂砾岩层，但　砂岩。其沉积时湖盆由持续稳定下沉逐渐转为缓慢　也是泌阳凹陷的主要生储油层段。在该段的下部和　上升，湖水亦变浅，是湖盆蒸发浓缩咸化阶段。该段　２．２．４　第四系（Ｑ）　主要岩性为亚粘土，砂砾石层，厚度一般３～２Ｏ　中部，由于湖水的不断咸化，使白云岩地层中夹薄层　ｌｎ。分布于盆地浅部，覆盖了盆地内的大部基岩。　碱，单碱层最大厚度为２．４０　ｍ（泌１００井），一般厚　１．３泌阳凹陷构造特征　度均＜１　ｍ。除此之外，在云１、泌２、泌６９等井中发　泌阳凹陷位于秦岭褶皱带基底之上，凹陷受　的控制。两组断裂从晚白垩世开始活动，Ｎｗ向断　现多层液体碱。核二段中部白云岩不甚发育，说明　ＮＷ向内乡一桐柏断裂和ＮＮＥ向栗园一泌阳断裂　此时水质发生淡化。而在湖盆边缘核二段仍发育多　种类型三角洲沉积的砂岩、砂砾岩，并进一步向湖盆　裂为区域性深大断裂带，早期为压扭性，晚期为张　第２５卷　第３期　陈建立：地球物理测井在安棚天然碱矿勘查中的应用　２５５　性，断裂带构成了泌阳凹陷南部边界断　裂；而ＮＮＥ向栗园一泌阳断裂是泌阳凹　陷东南部的边界断裂。由左行扭动的　ＮＷ向断裂和右行扭动的ＮＮＥ向断裂　所挟持的块体发生离散状平移并形成楔　形断陷，该断裂从晚白垩世开始，随着断　裂作用的加强，发生大幅度沉降，成为具　有一定规模的断陷型凹陷（图３）。　泌阳凹陷构造格局大体分为北部斜　坡带、中部凹陷带和南部陡坡带。北部　斜坡带有一系列面积较大的鼻状构造，　断层将鼻状构造切割成多个断鼻断块；　南部陡坡带则形成一些小型的断鼻构造　和少数的逆牵引背斜；中部深凹带构造　图３泌阳凹陷安棚地区核二段底面构造图　Ｆｉｇ．３　Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｍａｐ　ｏｆ　ｂａｓｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄ　Ｍｅｍｂｅｒ　ｏｆ　简单，断层稀少。凹陷内局部构造一般　Ｈ　ｅｔａｏｙｕａｎ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ａｎｐｅｎｇ　ｔｒｐｎａ　ｄｅｐｏｓｉｔ，Ｂｉｙａｎｇ　ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ　形成较早，具有一定的继承性，这些局部　１．地震等深线（ｍ）２．断层３．碱矿钻井及编号　构造均向凹陷中心倾没。　４．油田钻井及编号５．碱矿范围　２．４矿床地质　安棚碱矿层赋存于古近系核桃园组，在地质构　白云岩类：是含矿段的主要岩性，颜色为灰～灰　造上位于泌阳凹陷东南部的深凹陷区（图３），长轴　褐色。主要为砂质泥晶白云岩、含泥质泥晶白云岩、　为ＮＥ　ＳＷ向展布，面积１０．７４　ｋｍ　，矿区内矿体埋　泥质白云岩、砂质白云岩及含沸石白云岩，晶粒结构　深１　３１０．６０～２　５２２．２０　１１１，含矿段长度为１　２１１．６０　和粒屑结构，厚度３～６　ｍ，具水平层理，交错及递变　ｍ。　纹层，显微揉皱构造与纹层断错，局部见到鸟眼、溶　２．４．１含矿段的基本特征　孔、溶｝同和泥裂构造以及缝合线构造。白云岩中有　（１）含矿层位主要为古近系核桃园组核一段的　零星呈菊花状排列的碳钠钙石，含量约５　，靠近碱　上部和核二段中、下部（图１）。　层的白云岩中沸石含量增加，局部高达３Ｏ　，构成　（２）矿层的产状特征。安棚碱矿是固液并存矿　含沸石白云岩，常见微细层，不连续，最厚可达０．１　床，以固体碱为主，液体碱主要分布在矿区的西部边　ｎｌ＿ｍ。白云岩的溶孔、溶洞中含有石油、黄铁矿、有　缘。固体碱矿层呈层状、似层状、纹层状、条带状，在　机质、次生方解石及少量石膏，沿裂隙充填有石油、　矿层或矿层附近的岩层裂缝、溶孔、溶洞中呈团块　沥青及盐类矿物。　状，透镜状或脉状出现，矿层的底界与围岩界线比较　细一粉砂岩：浅灰色，粒度自上而下变细，单层　清晰，产状一致，地层倾角一般７。～１２。；液体碱卤水　厚０．０１～１．Ｏ０　ｍ，最厚达２．Ｏ０　ｍ，层状构造。成分　一般赋存在白云岩、泥质白云岩的溶孔、溶洞或裂缝　多为斜长石、钾长石，次为石英、白云母，并含有碳酸　中。固体碱矿层自然单层厚度最小０．０５　ｍ，最大　盐岩屑及少量有机质。磨圆较差，多呈次棱角一次　１．６０　ｒｎ，一般＞０．１０　ｍ。纵向上，厚度＜０．６０　ｍ的　圆状，粒度０．０２～０．１０　ｍｍ。胶结物多为黏土矿　矿层主要分布在核二段含矿段；在平面上，矿层在矿　物、白云石及方解石，少量石膏、硬石膏及碳钠钙石。　区的中心和东部较厚，向北、南、西均有减薄趋势。　在泥质粉砂岩及白云质粉砂岩中常含沸石类矿物，　如第７碱层在矿区中心的云３井和东部的泌１００井　但含量较微。另外，砂岩中常见泥质撕裂片，其成分　的厚度分别达３．６０　Ｔｌ和２．８Ｏ　ｍ，到南部的云６－１　为泥质白云岩、泥岩或页岩等。　井和泌９６井的厚度减薄至１．５０　ｍ和０．４０　ｍ，向北　泥岩：主要为灰一褐灰色泥岩、砂质泥岩和白云　到泌１６３井变为２．Ｏ０　ｍ，而西部的泌２井和云１井　质泥岩，单层厚３～ｌＯ　ｍ，块状构造。普遍含沸石矿　矿层已尖灭。　物及钙质页岩。沸石呈层状、条斑状、星点状散布，　（３）含矿层岩性有白云岩类、油页岩、碱矿层、黏　钙质页岩为深褐、灰褐色，页理发育，厚度约ｌ　ｍｍ，　土岩及细一粉砂岩。　钙质页岩也含微量陆源粉砂、黄铁矿及沸石等。　２５６　地质找矿论丛　２０１０钲　油页岩：在含矿段中较为发育，与矿层关系密　切，常为碱矿层的夹层或底板。多呈棕褐色，泥晶泥　质结构，主要为水平层理，还可见小型波状层理，单　层厚度一般２．００　ｍ，少数可达１Ｏ．００　ｍ以上，见有　鱼和植物化石，并常夹有碳钠钙石亮晶胶结的粉砂　大的淡化（水进）所破坏而保存下来，强烈的蒸发使　有些韵律顶部的白云岩被暴露，可见泥裂构造。　３地球物理测井　岩透镜体。碳钠钙石含量一般＞５　，局部高达　２５　，其中有围岩残留物，有被碳酸盐交代现象ｉ石　３．Ｉ　地球物理测井的方法　膏多分布在富黏土矿物细层中，多呈溶蚀港湾形的　（Ｉ）Ｉ：５００标准测井系列：由２．５　ｍ视电阻率　板状，或产于裂隙中，呈半自形，也可包含于碳钠钙　石中。　碱矿层：碱矿层主要由重碳钠盐（ＮａＨＣＯ。）和　碳氢钠石（Ｎａ。ＣＯ。・３ＮａＨＣＯ。）组成，含少量碳钠　钙石。可分为重碳钠盐碱矿和碳氢钠石碱矿两种矿　石类型，两种矿石可单独形成碱矿层，也可共生形成　碱矿层，碱矿层颜色为灰、灰褐、深褐色，结晶粒状结　构，块状构造，呈团块状、星散状分布。碱矿层的顶、　底板大多为白云岩，少数为油页岩或泥岩。常与含　碱白云岩和含沸石白云岩共生，分布于盐湖蒸发沉　积序列的上部。它是由淡化湖泊逐渐浓缩咸化，从　碱性卤水中沉积而成。　（４）沉积韵律。泌阳凹陷核一段和核二段为淡　化期和咸化期相互交替的常年性盐湖沉积，自下而　上表现出水体逐渐变浅、咸化程度不断增强的特点，　局部有暂时露出水面的迹象。在岩性上主要为灰一　灰褐色的泥质白云岩、白云岩、天然碱层与深灰、绿　灰、灰黑色的白云质泥岩不等厚互层，自Ｆ而上泥岩　和白云岩的颜色由深变浅，泥岩和白云质泥岩由多　变少，而白云岩和碱矿层则由少变多。在纵向上具　有明显的旋回性和韵律性，核一段和核二段可划分　为２个沉积旋回，第一旋回包括核一段和核二段下　部，约厚１　１００　ｍ，第二旋回包括核二段中、下部，约　厚６００　ｍ；各个沉积旋回又可分为数个次级旋回，而　每个次级旋回又包括多个沉积韵律，其岩性韵律为：　细一粉砂岩一砂质泥岩一白云质泥岩一泥岩（或油　页岩）～白云岩一碱矿层，呈周期性的变化；由于沉　积时地质环境的复杂性造成韵律发展阶段的不平衡　性和差异性，表现在韵律的厚度和岩性特征上：韵律　的厚度由几米、十几米到几十米不等，岩性组合在沉　积序列上具有不完全性。　沉积的韵律性表现出一个由水进到水退蒸发浓　缩的过程，代表较高浓缩阶段的碱矿层大多赋存于　白云岩中，剖面上与碱层或含碱白云岩互层。反韵　律的存在，可能是碱矿层沉积阶段，湖水缓慢补给的　结果，使易溶的碱矿层免受下一韵律开始时规模较　测井、自然电位测井和井径测井，作为地层划分、对　比的电性依据。　（２）１：２００组合测井系列：由６条曲线组成（微　电极、密度、声波时差、井壁中子、自然伽玛和井径曲　线），作为识别、划分矿层及单矿层对比的依据。　（３）１：１００放大测井曲线系列：由微电极、密　度、双侧向３条曲线组成，主要用于取心井段，研究　岩性一电性、碱层一电性关系，确定矿层。　（４）Ｉ：２００固井质量检查测井：主要是声波幅　度测井，用于检查固井段水泥封固情况。　３．１碱矿层的电性标准　为了用测井资料定量划分碱矿层厚度，在研究　碱一电特征的基础上，依据取心井段的岩心和测井　资料，选用密度、井壁中子、井径、声波时差、微电极　曲线之间的交汇关系，研制了碱层与非碱层的电性　界限。取心井段的岩性剖面与测井曲线对应关系十　分清楚。利用上述关系，定量划分碱层厚度的电性　标准如下：　（Ｉ）应用密度及井壁中子增大幅度进行交汇。　碱层密度＜２．０　ｇ／ｃｍ。，非碱层密度＞２．０　ｇ／ｃｍ。，碱　层的井壁中子增大幅度＞５Ｏ　，非碱层＜５０　（增大　幅度（　）一（碱层值一围岩值）／围岩值）。　（２）应用声波时差增大幅度与井径增大幅度交　汇。碱层井径增大幅度＞９　，非碱层在正常情况　下，井径一般无增大现象；碱层声波时差增大幅度＞　９　，非碱层＜９　。　（３）应用微电位和微梯度曲线的回返幅度进行　交汇。碱层微电位和微梯度曲线的回返幅度均＞　８６　，而非碱层基本都＜８６　。　（４）应用微电位和微梯度值进行交汇。碱层的　微电位和微梯度的电阻率基本＜１　Ｑ・ｍ，且大多数　碱层的电阻率基本为０；同时微电位和微梯度曲线　在碱层部位基本重合或重合。而非碱层与碱层明显　不同，一则电阻率值基本＞１　Ｑ・ＩＴＩ；二则微电位和　微梯度曲线基本都具有幅度差，且微电位电阻率值　＞微梯度电阻率值。　第２５卷　第３期　陈建立：地球物理测井在安棚天然碱矿勘查中的应用　２５７　根据１２口取心井段中碱一电关系对比结　果，在碱层部位，测井曲线均有显示（个别特薄　碱层例外）。碱层与非碱层的电性标准综合于　表１。　—地　层　碱　层　组　段　号　—　——　自然伽玛　．井径　０　１　４ｏｏ脉冲／分钟　１２０３．５。１１１　（ｒｎ）　剖面　０　４Ｏ・ｍ　井　岩性　深　微电极　表１　碱层与非碱层电性标准一览表　Ｔａｂｌｅ　１　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｆｏｒ　ｔｒｏｎａ　ｌａｙｅｒ　核　二　—　、／］一——一　２——　０６　差　核　２０５０。　段　＼　０．＼～　２　０７　２２７　．６１２１８　ＡＰＩ　．．．桃　核　——　圭　、　＝——３．３碱矿层的电性特征　７　碱矿层赋存于泥质白云岩和白云质泥岩之　——　２２１０　一　中，矿层与其围岩之间，由于岩性的差别，在测井　曲线上有着明显的差别，这种差别可作为区分矿　层与围岩的一个重要标志。碱矿层的电性特征可　归纳为“一大、二高、二低”，即大井径，高井壁中　子、高声波时差，低微电极、低密度（图４）。　（１）井径测井：主要是测量不同深度井眼的　大小。在钻井过程中，由于钻井液的浸泡和溶　解，不同岩性的地层形成的井眼大小不尽相同，　因此，井径测井在一定程度上反映了地层的岩　石性质。碱矿层的上下围岩主要是白云岩类岩　园　２２２０‘　ｆ　（　组　段　——　——　２２３０　ｆ　，ｊ　石，在钻井过程中不会形成扩径，井眼较为规　则；而在矿层部位，由于矿石被泥浆水溶解而使　　，ｌ７≤　２２４０．　蓁　目　圉ｚ国　ｌ　目５宙６　图４　安棚碱矿云３井含矿段柱状示意图　Ｆｉｇ．４　Ｃｏｌｕｍｎａｒ　ｏｆ　ｔｒｏｎａ—ｂｅａｒｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｆｒｏｍ　ｗｅｌｌ　Ｙｕｎ　３　井眼扩大，从而形成了井径测井曲线在矿层部　位比围岩有明显的增大。　（２）井壁中子测井：由于碱层易形成扩径，　在充满泥浆的井筒中，扩径使中子源周围介质　的含氢量大大增加，另外，碱矿石中矿物多为碳　氢钠石（Ｎａ：ＣＯ。・３ＮａＨＣＯ。），也富含Ｈ元素，而　１．中砂岩２．页岩３．自云质泥岩４．砂质白云岩　５．白云岩６．碱矿层７．泥岩８．泥质自云岩　高等原因，使微电极测到的电阻率值并非泥饼和浸　白云岩Ｅ（ＣａＭｇ（Ｃ（）。）　）中不含Ｈ元素，从而使得　入带的电阻率，而是碱矿石被泥浆溶解空间中所充　微电位和微　碱层部位氢的含量增加。氢是岩石对中子减速的决　填的泥浆电阻率值。因此，在碱层部位，定因素，所以在井壁中子测井时，碱层与围岩形成明　梯度的电阻率值完全一致或相差甚微。另外，在碱　层被水溶解后的空间内，充满着高矿化度的泥浆，导　显差别，碱层的井壁中子测井曲线值明显高于围岩。　（３）声波时差测井：主要反映地层的岩性、岩石　结构及致密程度。由于碱矿层的岩石结构和致密程　也有不同，碱层的声波时差值一般高于白云岩地层。　（４）微电极测井：微电极探测深度很浅（微电位　测深约８　ｃｍ，微梯度测深约５　ｃｍ），当微电极的极板　电性能明显变好，使微电极在碱层部位所测到的电　阻率值非常小，几乎为０。碱层与围岩的微电极曲　（５）密度测井：主要是利用岩层对伽玛射线的吸　收性质，研究钻井剖面的岩层密度变化。由于碱矿　　度与围岩（白云岩）明显不同，从而声波传播的速度　线形态形成“Ｕ”字型。石的密度比白云岩的密度明显偏低，再加上碱层部　　沿井壁测量时，由于碱层井径扩大和泥浆矿化度升　位溶腔内被泥浆充填，也使得密度变低，在测井时，２５８　地质找矿论丛　２０１０焦　碱层的密度值明显低于白云岩地层。　在上述５种测井曲线中，以井径、井壁中子、微　电极、密度曲线在碱矿层部位的变化最明显。　３．４矿层的标志层　性特征十分相似。　第五标志层：位于核一段的顶部，厚５０　ｍ左右，　岩性为白云质泥岩，是核二段与核一段地层分界的　依据。电性特征为井径曲线平直，２．５　ｍ视电阻率　曲线为低阻段，该段顶部约５～７　ｍ电阻率值特低，　阻层，岩性为白云岩或砂岩。　研究岩性与测井曲线关系，进行标志层选择，以　标志层作为宏观控制，结合电测曲线特征及沉积厚　几乎为０，然后电阻率值逐渐升高，到中下部有一高　度的变化规律，在矿区内划分出５个较明显的对比　标志层。　性为灰、深灰色泥岩夹薄层粉砂质泥岩和泥膏岩。　是划分廖庄组与核三段地层分界依据，在整个碱矿　区均可对比。其电性特征为：井径曲线平直，自然电　上述标志层的选择和对比，基本控制了矿层尤　３．５碱矿层厚度的划分　第一标志层：位于核三段顶部，厚５０～６Ｏ　ｍ，岩　其是主矿层的纵、横向分布。　（１）碱矿层厚度的确定。安棚碱矿对碱矿层较　系统的取心只有云３－１井，其余钻井取出的碱矿层　位呈锯齿状，２．５　ｍ视电阻率曲线为低阻段，仅在中　矿心有限。如果按取心井的碱矿层厚度来估算资源　上部具一高阻尖峰，与廖庄组底部的砂岩高阻反映　储量，远不能反映安棚碱矿的真实情况。为此，我们　有明显的区别。　根据碱矿层在测井资料中有显著反映的特点，对碱　第二标志层：位于核二段顶部，厚１２～２Ｏ　ｍ，为　层厚度确定的方法是以岩心资料为基本依据，以测　灰一褐灰色白云质泥岩，是划分核一段与核二段地　井资料为重要辅助手段，协同建立碱矿层与测井曲　层分界的依据。电性特征为井径曲线平直，自然电　由于该段岩性上下均有高阻层存在，在整个矿区可　线的关系，制定出判断碱层和划分碱层厚度的电性　确定碱矿层厚度。　（２）碱层界面确定。根据上述电性标准判断出　位曲线呈小锯齿状，２．５　ｍ视电阻率曲线呈低值。　界限及夹层剔除的电性界限，进而应用测井资料来　基本进行对比。　第三标志层：位于核二段一亚段的底部，厚１５　ｍ　碱层之后，在微梯度曲线回返的最大拐点处来划分　左右，岩性为灰一浅棕色白云质泥岩，是核二段一亚段　碱层的顶底界面。用微梯度曲线划分的碱层厚度与　和二亚段的地层分界标志，最突出的电性特征是２．５　ｍ　取心井的碱矿岩心长度对比见表２。　视电阻率值很低，几乎为０，且中部电阻率值升高，呈一　稳定，从东部到西部，厚度皆为１５　ｍ左右，曲线形态极　其相似，是明显、可靠的对比标志层。　第四标志层：位于核二段三亚段的顶部，厚５０　ｍ左右，岩性为灰、褐灰色白云质泥岩和泥质白云　岩，是核二段二亚段和三亚段的地层分界标志。电　从表２看出，当岩心采取率很高时，取心井段的　吻合的。根据７个单层的统计，累计碱矿岩心长度　为３．９０　ｍ，而划分的碱层厚度为３．８０　ｍ，误差为　０．１　ｍ，相对误差为２．６　。　小尖峰，使电阻率曲线似“山”字形态。该层沉积厚度　碱矿岩心长度与微梯度曲线划分的碱矿层厚度相当　（３）夹石层剔除。碱层中的夹石层是指白云岩　地层，在测井曲线上一般都有反映，特别是微电极曲　性特征为井径曲线平直，２．５　ｍ视电阻率曲线为凸　白云岩。该标志层在矿区沉积厚度稳定，各井的电　线反映最为明显。因此，应用微电极曲线来剔除夹　时，即作为夹石层剔除。　凹状，呈现出三低二高的形态，高阻带的岩性为泥质　石层是可行的。当微梯度比值和微电位比值＞１．４　表２微梯度划分碱层厚度与岩心长度对比表　Ｔａｂｌｅ　２　Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏ　ｇｒａｄｉｅｎｔ—ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ　ｔｒｏｎａ　ｌａｙｅｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｌｅｎｇｔｈ　第２５卷第３期　陈建立：地球物理测井在安棚天然碱矿勘查中的应用　２５９　３．５地球物理测井的应用效果　（１）通过各项测井手段的应用，辅助解决了岩矿　参考文献：　［１］河南省地质十二队．河南省桐柏县吴城天然碱矿地质勘探报　告ＥＲ］．郑州：河南省地质矿产勘查局，１９７５．　层的分辨、矿层厚度的确定，弥补了矿心较少的缺　陷。　（２）通过矿层的取心资料与测井的结果进行对　比，根据测井数据确定的矿层厚度与取心的实际见　［２］袁见齐，霍承禹，蔡克勤．高山深盆的成盐环境——一种新的　成盐模式的剖析［Ｊ］．地质论评，１９８３，２９（２）：１５９－１６５．　Ｅ３３袁见齐，高建华．中国中新生代盐盆地的构造控制ＥＪ］．地球科　学——武汉地质学院学报，１９８７，ｌ２（４）：３３７—３４７．　Ｅ４Ｊ河南省地调四队，河南省桐柏县安棚碱矿初步普查地质报告　［Ｒ］．郑州：河南省地质矿产勘查局，１９８８．　Ｅ５３　河南省地调四队．河南省沁阳凹陷安棚碱矿物质组分、沉积环　境及钾盐成矿条件分析（研究报告）ＥＲＪ．郑州：河南省地质矿　产勘查局，１９８８．　矿厚度基本吻合，误差很小，证明解释结果是可信　的。　（３）通过钻探取心和测井解释，在泌阳凹陷东南　部的深凹陷区安棚碱矿共发现天然碱矿层１７层，矿　床具大型规模。　ＡＰＰＬ１０ＡＴ１０Ｎ　０Ｆ　ＧＥ０ＰＨＹＳＩＣＡＬ　ＷＥＬＬ—Ｌ０ＧＧ　ＪＮＧ　ＴＯ　ＴＨＥ　ＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮ　ＯＦ　ＡＮＰＥＮＧ　ＴＲＯＮＡ　ＣＨＥＮ　Ｊｉａｎ—ｌｉ　，　（１．Ｈｅｎａｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｕｒｖｅｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５１００，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｎｏ．１　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｅｎａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｇｅｏ－Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｎａｎｙａｎｇ　４７３０５６，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ａｎｐｅｎｇ　ｔｒｏｎａ　ｄｅｐｏｓｉｔ　ｉｓ　ｌｏｃａｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　ｏｆ　Ｂｉｙａｎｇ　ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｏｒｅ　ｌａｙｅｒｓ　Ｏｃ—　ｃｕｒｒｉｎｇ　ａｔ　ｕｐｐｅｒ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　１ｓｔ　ｍｅｍｂｅｒ　ａｎｄ　ｍｉｄｄｌｅ　ａｎｄ　ｌｏｗｅｒ　ｐａｒｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　２ｎｄ　ｍｅｍｂｅｒ　ｏｆ　Ｈｅｔａｏｙｕａｎ　ｆｏｒ—　ｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐａｌａｅｏｇｅｎｅ　Ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｏｒｅ　ｉｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｃｏｍｐｏｓｅｄ　ｏｆ　ｓｏｄｉｕｍ　ｂｉｃａｒｂｏｎａｔｅ（ＮａＨＣＯ３）ａｎｄ　ｗｅｇｓｃ—　ｈｅｉｄｅｒｉｔｅ（Ｎａ２Ｃ０３・３ＮａＨＣ０３）．Ｔｈｅ　ｆｏｏｔ　ａｎｄ　ｔｏｐ　ｗａｌｌ　ｒｏｃｋｓ　ａｒｅ　ｍａｉｎｌｙ　ｄｏｌｏｍｉｔｅ．Ｔｈｅ　ｔｒｏｎａ　ｌａｙｅｒ　ｉＳ　ｆｏｒｍｅｄ　ｂｙ　ｉｔｓ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ａｌｋａｌｉｎｅ　ｓａｌｉｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｒｅｓｈｅｎｅｄ　ｌａｋｅ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｓａｌｉｎｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｇｒａｄｕａｌ　ｃｏｎ—　ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｌｋａｌｉｎｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｓｈａｒｐ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｒｏｎａ　ｌａｙｅｒ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｗｅｌｌ　ｌｏｇｇｉｎｇ　ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｌｉｔｈｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ａｎｄ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｔｒｏｎａ　ｌａｙｅｒ　ａｎｄ　ｌｏｇｇｉｎｇ　ｃｕｒｖｅ　ｉｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｏｎ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｇｒｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｗｅｌｌ　ｌｏｇｇｉｎｇ　ｄａｔａ，Ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｌｉｍｉｔｓ　ｆｏｒ　ｄｅｍａｒｋｉｎｇ　ｌｉｔｈｏｌｏｇｙ，ｔｒｏｎａ　ｌａｙｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗａｓｔｅ　ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ　ｆｏｒ　ｒｅｊｅｃｔｉｎｇ　ｉｓ　ｄｒａｗｎ　ｕｐ　ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｌｏｃａｔｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｒｏｎａ　ａｎｄ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　ｔｈｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｒｅｍｅｄｙ　ｔｈｅ　ｌｏｗｅｒ　ｃｏｒｅ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｏｆ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｔｒｏｎａ　ｌａｙｅｒ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｗｅｌｌ　ｌｏｇｇｉｎｇ　ｄａｔａ　ｉｓ　ｃｏｉｎｃｉｄｅｄ　ｒｏｕｇｈｌｙ　ｗｉｔｈ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｄｒｉｌｌ　ｃｏｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｒｒｏｒ　ｉｓ　ｒａｔｈｅｒ　ｓｍａｌ１．Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｄａｔａ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｄｒｉｌｌ　ｃｏｒｅ　ａｎｄ　ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ｗｅｌｌ　ｌｏｇｇｉｎｇ　ｄａｔａ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｉｎ　ａｌｌ　１　７　ｔｒｏｎａ　ｌａｙｅｒｓ　ｉｎ　Ａｎｐｅｎｇ　ｔｒｏｎａ　ｄｅｐｏｓｉｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｐｏｓｉｔ　ｉｓ　ａ　ｌａｒｇｅ　ｔｒｏｎａ　ｄｅ—　ｐｏｓｉｔ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：　Ａｎｐｅｎｇ　ｔｒｏｎａ　ｄｅｐｏｓｉｔ；Ｂｉｙａｎｇ　ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ；Ｈｅｔａｏｙｕａｎ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ；；ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａ１　ｗｅｌｌ—ｌｏｇｇｉｎｇ，　Ｈｅｎａｎ　ｐｒｏｖｉｎｃｅ