基于航空重磁特征對(duì)突泉盆地構(gòu)造的認(rèn)識(shí)

劉燕戌， 李文勇， 曹安琪

(中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心, 北京 100083)

0 引言

松遼盆地及其外圍盆地群是我國(guó)石油與天然氣勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)之一，經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的連續(xù)開(kāi)采，目前該區(qū)已進(jìn)入高成本、高難度油氣勘探階段，后備資源不足[1-2]。因此，開(kāi)展松遼盆地外圍油氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查具有重要意義。

近些年來(lái)，在松遼盆地開(kāi)展的地質(zhì)勘探工作主要集中在盆地內(nèi)部，對(duì)其外圍盆地群的勘探相對(duì)較少[3-6]。突泉盆地是松遼盆地西部火山巖覆蓋區(qū)油氣地質(zhì)調(diào)查工作中發(fā)現(xiàn)的中生代油氣遠(yuǎn)景盆地，其基礎(chǔ)油氣地質(zhì)研究程度較低，盆地地層屬性、構(gòu)造形態(tài)和展布規(guī)律等尚不明確，制約了該盆地油氣資源遠(yuǎn)景評(píng)價(jià)[7-8]。在該地區(qū)開(kāi)展大范圍航空重磁調(diào)查工作，可快速劃分該區(qū)斷裂，識(shí)別巖漿巖體，進(jìn)一步研究盆地的構(gòu)造地質(zhì)特征，從而為地面油氣勘探部署提供地球物理依據(jù)[9-12]。本文利用松遼盆地西坡最新的航空重磁數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)測(cè)地層(巖石)物性參數(shù)，通過(guò)分析該區(qū)重磁場(chǎng)特征、斷裂及巖漿巖分布等，探討盆地基底性質(zhì)，為該區(qū)油氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)提供航空重磁基礎(chǔ)地質(zhì)資料。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于松嫩平原與大興安嶺過(guò)渡帶，北至永安鎮(zhèn)、林海鎮(zhèn)，南至嘎亥圖鎮(zhèn)，西至六戶鎮(zhèn)，東至洮南市。大地構(gòu)造位置處于大興安嶺隆起帶與松遼沉降帶之間，屬“興蒙造山帶”東段興安地塊與松嫩地塊構(gòu)造結(jié)合部位——嫩江造山帶[13]。突泉盆地是在晚古生代壽山溝組、大石寨組、哲斯組和林西組之上發(fā)育的侏羅紀(jì)斷陷盆地，展布方向主要為NNE-NE向。早侏羅世紅旗組、中侏羅世萬(wàn)寶組是盆地主要的中生代沉積層[13]； 中侏羅世巨寶組、付家洼子組和晚侏羅世滿克頭鄂博組、瑪尼吐組、白音高老組及早白堊世梅勒?qǐng)D組等廣泛分布的火山巖為盆地蓋層[1]。

2 地球物理特征

2.1 地層(巖石)物性特征

2.1.1 物性測(cè)定原則

本次野外地層(巖石)物性測(cè)量包含不同地質(zhì)時(shí)代的地層，盡量確保所測(cè)巖石的類型全面而系統(tǒng)。研究區(qū)北部屬于低山丘陵地貌，基巖廣泛出露，巖石類型多樣，是本次物性測(cè)量的重點(diǎn)地區(qū); 南部屬于基巖隱伏區(qū)，物性統(tǒng)計(jì)測(cè)量工作以物性、地震及鉆井等資料為基礎(chǔ)。

2.1.2 密度特征

該區(qū)地層(巖石)密度具有一定的變化規(guī)律，由新到老可劃分為4個(gè)密度層(表1)。

第Ⅰ密度層為新生界松散沉積物，平均密度為2.10 g/cm3，為低密度層，在研究區(qū)中部和東部廣泛出露； 第Ⅱ密度層為中生界沉積-火山碎屑巖系，平均密度為 2.58 g/cm3，為中低密度層，在突泉盆地內(nèi)部及研究區(qū)南西部局部出露； 第Ⅲ密度層為上古生界沉積巖系，平均密度為2.66 g/cm3，為中高密度層，在研究區(qū)北部及西南部局部出露； 第Ⅳ密度層為元古宇—下古生界變質(zhì)巖系，平均密度為2.75 g/cm3，為高密度層，在研究區(qū)零星發(fā)育。

表1 研究區(qū)密度層劃分

注： 前震旦系至石炭系的密度數(shù)據(jù)來(lái)源于文獻(xiàn)[14-16]，其他數(shù)據(jù)為本次實(shí)測(cè)。

研究區(qū)侵入巖密度隨巖石基性成分增加而增大，隨巖石酸性成分增加而減小。侵入巖以酸性、中酸性白崗巖、花崗巖和花崗斑巖為主，平均密度為2.52 g/cm3，密度中等，當(dāng)其侵入至密度較大的地層中，通常引起重力低異常； 當(dāng)圍巖密度中等時(shí)，通常不引起明顯的重力異常。研究區(qū)分布數(shù)量較少的中基性閃長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)巖，平均密度為2.65～2.71 g/cm3，密度較大，當(dāng)其侵入至密度較大的地層中，通常不引起明顯的重力異常； 當(dāng)其侵入至密度中等或密度較小的地層中，通常引起局部重力高異常?；鹕?噴出)巖密度由酸性至基性逐漸增大，但是與侵入巖相比，其增大趨勢(shì)不明顯。

2.1.3 磁性特征

研究區(qū)存在不同磁性的多種巖石，可歸納為2個(gè)主要的磁性層，詳細(xì)情況見(jiàn)表2。中生界侏羅系—白堊系磁性層，主要由安山質(zhì)凝灰?guī)r、粗安巖、粗面巖與玄武巖組成，磁化率平均值為982×10-5SI，具有中—強(qiáng)磁性，在研究區(qū)西部及中北部局部出露； 下古生界—元古宇磁性層，主要由片巖、角斑巖、變質(zhì)砂巖與片麻巖等組成，磁化率平均值為176×10-5SI，具有中等磁性，在研究區(qū)零星出露。

表2 研究區(qū)地層磁性參數(shù)統(tǒng)計(jì)

注： 前震旦系至石炭系的磁化率數(shù)據(jù)來(lái)源于文獻(xiàn)[14-16]，其他數(shù)據(jù)為本次實(shí)測(cè)。

該區(qū)侵入巖均具有磁性，因巖石性質(zhì)不同，其磁性差異較大。輝長(zhǎng)巖、輝綠巖磁性最強(qiáng)，磁化率平均值分別為3 239×10-5SI和1 972×10-5SI，與圍巖存在顯著的差異，易引起明顯的局部高磁異常； 花崗閃長(zhǎng)巖等磁性次之，磁化率平均值為1 133×10-5SI，較易引起局部正磁異常； 花崗巖、花崗斑巖等具有一定的磁性，侵入至無(wú)磁性的沉積巖中，可引起局部正磁異常。研究區(qū)火山巖主要包括流紋巖、安山巖、玄武巖等，由酸性—中性—基性，磁化率總體明顯增高，其中粗安巖、玄武巖等具有較強(qiáng)的磁性，通常引起跳躍雜亂的局部正磁異常。

2.2 重磁場(chǎng)特征

2.2.1 重力場(chǎng)特征

區(qū)內(nèi)重力異常幅值具有一定的波動(dòng)性，西部為重力低值異常，中部和東部為相對(duì)重力高(圖1)。

(1)研究區(qū)布格重力異常值為-50～5 mGal。最大異常位于研究區(qū)中部突泉縣東南側(cè)、沙布日臺(tái)套布附近及鄉(xiāng)林場(chǎng)南側(cè)； 負(fù)異常位于研究區(qū)西部六戶鎮(zhèn)西側(cè)。從大區(qū)域范圍看，正、負(fù)重力場(chǎng)與盆山地貌單元基本吻合。西部重力低值區(qū)反映大興安嶺； 東部重力高值區(qū)與松遼盆地西坡相對(duì)應(yīng)，其中小范圍重力低值區(qū)反映松遼盆地西坡凹陷單元。

(2)研究區(qū)西部和中部NNE向梯度帶幾乎貫穿全區(qū)，東部NNE-NE向、NW向與近EW向梯度帶十分發(fā)育，反映該區(qū)發(fā)育斷裂及斷裂規(guī)模。

(3)布格重力局部異常較發(fā)育，反映該區(qū)構(gòu)造強(qiáng)烈，巖漿巖發(fā)育。

圖1 研究區(qū)航空重力布格異常平面圖

2.2.2 磁場(chǎng)特征

研究區(qū)磁場(chǎng)主要表現(xiàn)為負(fù)磁場(chǎng)背景之上發(fā)育局部正磁異常及跳躍變化正磁異常(圖2)。

(1)磁場(chǎng)強(qiáng)度變化較大，磁異常值變化范圍為-280.5～1 110.4 nT，磁異常最大值分別位于安定鎮(zhèn)北西側(cè)(1 110.4 nT)、安定鎮(zhèn)東側(cè)(1 109.2 nT)及哈太廟窩鋪北東側(cè)(937.5 nT)。

(2)不同地區(qū)磁場(chǎng)特征不同，正磁異常規(guī)模差異明顯。研究區(qū)東部(哈太廟窩鋪—興隆山鎮(zhèn)林場(chǎng)—安定鎮(zhèn)—洮南市一線)表現(xiàn)為規(guī)模較大的正磁異常，異常值多為400～800 nT； 研究區(qū)西部(原種林場(chǎng)—科爾沁右翼中旗—突泉縣太本林場(chǎng)—解放漁場(chǎng)一線)表現(xiàn)為團(tuán)塊狀正磁異常，規(guī)模較小，中間夾雜若干跳躍變化的正磁異常，異常值多為300～600 nT。規(guī)模較大或團(tuán)塊狀的正磁異常反映存在巖漿巖體，跳躍變化的正磁異常反映存在侏羅系火山巖。

(3)磁異常總體以NE向?yàn)橹?，其次為NW向。研究區(qū)東部大面積磁異常以NE向?yàn)橹鳎浯螢镹W向； 研究區(qū)西部磁異常主要表現(xiàn)為NE向，其次為NW向、近EW向。

(4)研究區(qū)東部可見(jiàn)2條區(qū)域性航磁異常梯度帶，走向均為NE向； 研究區(qū)西部發(fā)育規(guī)模不等的串珠狀梯度帶，走向以NE向?yàn)橹鳎浯螢镹W向、近EW向。

圖2 研究區(qū)航磁ΔT平面圖

3 地質(zhì)解釋

3.1 斷裂劃分

松遼盆地歷經(jīng)多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成數(shù)量眾多、規(guī)模不一、形態(tài)各異、性質(zhì)不同的斷裂，從而構(gòu)成復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)。本次結(jié)合實(shí)測(cè)航空重磁資料，共解釋大、中型斷裂20余條，這些斷裂表現(xiàn)為3組展布方向，以NNE-NE向?yàn)橹?，其次為近NW向，少數(shù)為近EW向(圖3)。

圖3 研究區(qū)推斷巖漿巖構(gòu)造圖

斷裂F1縱穿研究區(qū)中部，沿努和道布牧場(chǎng)—海代哈嘎牧場(chǎng)分場(chǎng)—永茂鄉(xiāng)一線分布，是研究區(qū)延伸較長(zhǎng)、切割較深、特征較明顯的Ⅰ級(jí)斷裂，也是松遼盆地的西緣邊界斷裂。該斷裂在航空重、磁場(chǎng)上均有清晰反映，主要包括： ①對(duì)應(yīng)于梯度大、走向NE、縱穿研究區(qū)中部的布格重力線性密集帶; ②對(duì)應(yīng)于特征不同的2個(gè)磁場(chǎng)分界線，東側(cè)為明顯降低的負(fù)值異常區(qū)，西側(cè)為局部正磁異常與跳躍變化的磁異常區(qū); ③沿該斷裂分布一系列呈串珠狀或團(tuán)塊狀分布的正磁異常，推斷這些異?？赡苡稍摂嗔芽刂频那秩霂r體所引起。

斷裂F3縱穿研究區(qū)西部，沿原種林場(chǎng)—科爾沁右翼中旗—突泉縣太本林場(chǎng)—解放漁場(chǎng)一線分布，是研究區(qū)切割較深、特征較明顯的深大斷裂之一。推斷該斷裂的航空重、磁依據(jù)包括： ①對(duì)應(yīng)于梯度大、延伸較遠(yuǎn)的近NNE向布格重力線性密集帶，表明斷面傾角大、斷層兩側(cè)密度差異大; ②對(duì)應(yīng)于明顯的近NNE向呈串珠狀分布的航磁線性異常帶; ③斷裂旁側(cè)分布若干規(guī)模較小的團(tuán)塊狀或跳躍正磁異常，應(yīng)為受該斷裂控制的中—酸性侵入巖體與火山巖的反映[17-18]。

3.2 巖漿巖解釋

根據(jù)巖漿巖重磁異常特征，本次共圈定巖漿巖36處(圖3)。因巖漿巖形成環(huán)境不同，斷裂活動(dòng)具有非均一性、斷裂形成的時(shí)間也各不相同，導(dǎo)致巖漿巖形成的規(guī)模具有差異，且?guī)r相及巖石類型多樣，其分布規(guī)律為：

(1)從巖相上看，侵入巖相較為發(fā)育。在已圈定的巖漿巖體中，侵入巖明顯占多數(shù)(花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、輝長(zhǎng)巖等)，極少數(shù)為噴出巖。

(2)從巖石性質(zhì)或巖石類型看，中—酸性、中—基性巖漿巖均有發(fā)育，但二者發(fā)育不均，數(shù)量明顯不同。侵入巖中的酸性、中—酸性巖體(花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖等)較發(fā)育，中—基性巖體較少； 噴出巖以中—基性玄武巖為主。

(3)從巖體規(guī)模上看，巖體大小懸殊。規(guī)模大者，如研究區(qū)東部的酸性侵入巖，其分布范圍可達(dá)350 km2以上，規(guī)模小者分布面積在10 km2以下。從巖體規(guī)模與巖體性質(zhì)的相互關(guān)系看，規(guī)模較大的巖體多為酸性、中—酸性侵入巖。

(4)從巖漿巖分布的構(gòu)造位置看，包括侵入巖和噴出巖在內(nèi)的多數(shù)巖漿巖沿?cái)嗔鸭捌鋬蓚?cè)分布，說(shuō)明斷裂對(duì)巖漿活動(dòng)具有控制作用。研究區(qū)東部(扎魯特第二農(nóng)業(yè)大隊(duì)—新佳木嘎查西側(cè)—海代哈嘎牧場(chǎng)分場(chǎng)—永茂鄉(xiāng)一線)酸性、中—酸性侵入巖體夾持于F2、F4與F6等斷裂之間，其形成明顯受斷裂控制，斷裂交匯處為巖漿侵入提供了重要通道[19-20]。

3.3 盆地基底性質(zhì)

突泉盆地發(fā)育侏羅系—白堊系沉積-火山碎屑巖系、上古生界沉積巖系、下古生界淺變質(zhì)巖系和前古生界中等變質(zhì)巖系。侏羅系—白堊系和上古生界主要由砂巖、粉砂巖、泥巖、泥灰?guī)r及火山碎屑巖組成。下古生界和前古生界由片麻巖、片巖、變質(zhì)砂巖等組成[21-22]。滿洲里—綏芬河地學(xué)斷面研究成果和大地電磁測(cè)深地球物理結(jié)果顯示，松遼盆地及大興安嶺火山巖之下均普遍發(fā)育上古生界,特別是有鉆井標(biāo)定的震、電、重、磁、地質(zhì)-地球物理綜合解釋證實(shí)，上古生界經(jīng)歷過(guò)油氣生成和運(yùn)移過(guò)程，且具有一定的油氣保存條件，在很多地區(qū)形成鉆井可及的勘探實(shí)體。突泉盆地經(jīng)重、磁、電剖面綜合解釋，發(fā)現(xiàn)盆地內(nèi)部上古生界最深處為3 km[23-24]。由此可知，研究區(qū)上古生界應(yīng)為沉積盆地的產(chǎn)物，下古生界和前古生界構(gòu)成了沉積盆地基底。

從航磁異常特征看，突泉盆地總體對(duì)應(yīng)負(fù)磁場(chǎng)背景，其上發(fā)育跳躍變化的正磁異常與局部低緩正磁異常。經(jīng)與地層(巖石)磁性資料對(duì)比，發(fā)現(xiàn)侏羅系—白堊系粗安巖、粗面巖與玄武巖等火山巖的磁化率為(2～6 985)×10-5SI，磁性變化較大，是引起跳躍變化磁異常的主要因素。本次實(shí)測(cè)物性結(jié)果表明，上古生界磁化率平均值為23×10-5SI，為一套磁性微弱的沉積巖系，無(wú)法引起明顯的磁異常。下古生界及前古生界實(shí)測(cè)磁化率的平均值為176×10-5SI，為一套中—弱變質(zhì)巖系，常引起低緩航磁異常； 中—酸性侵入巖的磁化率平均值為(316～1 143)×10-5SI，具有中等磁性，多與局部低緩磁異常對(duì)應(yīng)。可知，盆地內(nèi)跳躍變化的正磁異常由侏羅系—白堊系火山巖引起，局部低緩正磁異常由中—酸性侵入巖引起，盆地內(nèi)平緩背景磁場(chǎng)是下古生界—前古生界變質(zhì)巖系(盆地基底)的反映。

從航空重力異常特征看，突泉盆地總體表現(xiàn)為“北西低、南東高”的重力升高異常區(qū)。根據(jù)地層(巖石)密度資料，該區(qū)侏羅系—白堊系的密度平均值為2.58 g/cm3，屬于中—低密度層，通常引起相對(duì)重力低； 古生界和前古生界的密度平均值為2.72 g/cm3，屬于中—高密度層，常常引起相對(duì)重力高。經(jīng)與已知地質(zhì)資料對(duì)比，認(rèn)為北西部的重力低異常區(qū)反映盆地發(fā)育厚度較大的中—低密度侏羅系—白堊系，南東部的相對(duì)重力高異常區(qū)反映侏羅系—白堊系之下尚發(fā)育中—高密度的前中生界(古生界和前古生界)。

綜合分析地質(zhì)、地層(巖石)物性與航空重、磁異常等特征，認(rèn)為侏羅系—白堊系沉積-火山碎屑建造和上古生界沉積巖系屬于盆地建造產(chǎn)物，下古生界淺變質(zhì)巖系和前古生界中等變質(zhì)巖系應(yīng)屬于盆地基底。

4 結(jié) 論

(1)按照由新至老的順序，該盆地地層劃分為新生界、中生界、上古生界與下古生界—元古宇4個(gè)主要密度層以及中生界侏羅系—白堊系與下古生界—元古宇2個(gè)主要磁性層。

(2)突泉盆地北西部重力低異常區(qū)是厚度較大的侏羅系—白堊系的反映，南東部相對(duì)重力高異常區(qū)是古生界和前古生界的反映。突泉盆地平緩的區(qū)域磁場(chǎng)是下古生界—前古生界變質(zhì)巖系的反映。

(3)突泉盆地?cái)嗔岩訬NE-NE向?yàn)橹鳎浯螢榻麼W向，少數(shù)為近EW向，3組斷裂相互交叉、彼此切錯(cuò)或相互限制，控制著突泉盆地的沉積作用。區(qū)內(nèi)酸性、中—酸性侵入巖體較發(fā)育，巖漿活動(dòng)明顯受斷裂控制。

(4)下古生界淺變質(zhì)巖系和前古生界中等變質(zhì)巖系應(yīng)屬于突泉盆地基底。

致謝： 中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心郭志宏教授級(jí)高級(jí)工程師和梁秀娟高級(jí)工程師在數(shù)據(jù)處理方面給予了幫助，在此深表謝意！

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