基于重力異常的松遼盆地構(gòu)造特征識(shí)別

馬國(guó)慶，孟慶發(fā)，

吉林大學(xué)地球探測(cè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)春 130026

0 引言

松遼盆地是位于華北板塊、西伯利亞板塊和佳木斯地塊古生代縫合基底上的一個(gè)大型中生代含油氣裂谷盆地，具有豐富的油氣資源。在新元古代至早二疊世末期，松遼盆地受古亞洲洋構(gòu)造域控制；在早二疊世末期，海西運(yùn)動(dòng)劇烈，南部的華北板塊與北部的西伯利亞板塊相互碰撞，形成了統(tǒng)一的亞歐板塊；在晚三疊世時(shí)期，盆地受環(huán)太平洋構(gòu)造域控制，由此形成了統(tǒng)一的松遼匯水盆地[1]。關(guān)于松遼盆地的構(gòu)造演化過(guò)程，前人進(jìn)行了數(shù)十年的研究認(rèn)為，其形成早期主要是受到地幔熱流引起的上地幔隆起產(chǎn)生的大陸殼斷裂，中晚期主要是受到太平洋板塊向亞洲大陸俯沖的控制[2]。目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為松遼盆地的構(gòu)造演化至少經(jīng)歷過(guò)兩個(gè)完整的擠壓-拉張旋回[3]。因此，松遼盆地的構(gòu)造并不是單一機(jī)制的結(jié)果，多半都是兩種以上成因?yàn)橹鲗?dǎo)的多期復(fù)合的結(jié)果[4]，這使得松遼盆地的構(gòu)造情況非常復(fù)雜。所以，松遼盆地構(gòu)造特征的研究變的非常重要，通過(guò)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的分析可以獲得構(gòu)造的動(dòng)力學(xué)環(huán)境及成因機(jī)制，這對(duì)松遼盆地演化過(guò)程的研究有很大的幫助。而且在以往的重力資料中可以看出，松遼盆地深部重力異常在東西方向存在明顯的重力異常差異，這可能是太平洋板塊俯沖滯留體造成的，這需要進(jìn)一步的研究來(lái)驗(yàn)證。

斷裂的位置及傾向是描述構(gòu)造的重要要素，而重力數(shù)據(jù)的特點(diǎn)就是可以很好地在水平方向上分辨邊界的位置，其中應(yīng)用最早的方法是Evjen[5]1936年提出來(lái)的用垂直導(dǎo)數(shù)來(lái)進(jìn)行邊界識(shí)別的方法；后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)水平導(dǎo)數(shù)的極大值[6-7]和解析信號(hào)的極大值[8]位置與地質(zhì)體邊界也有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但這些方法都只是適用于淺層的地質(zhì)體，當(dāng)?shù)刭|(zhì)體的埋深較大時(shí)，其不能得出清晰的邊界位置。這是因?yàn)殡S著地質(zhì)體埋深的增加，導(dǎo)數(shù)的衰減速度很快。為了解決此問(wèn)題，在1994年Miller等[9]提出第一個(gè)均衡濾波器——tilt angle，此方法可以均衡強(qiáng)弱異常，但是邊界識(shí)別的效果不是很理想；在2005年Wijns 等[10]提出利用總水平導(dǎo)數(shù)除以解析信號(hào)的值(theta map，也叫θ圖法)來(lái)進(jìn)行邊界識(shí)別；在2015年馬國(guó)慶等[11]利用構(gòu)造張量的水平和垂直方向?qū)?shù)定義新的均衡濾波器，解決了無(wú)法識(shí)別深部異常的問(wèn)題；2016年周帥等[12]定義了位場(chǎng)數(shù)據(jù)的三維構(gòu)造張量，并且基于位場(chǎng)的構(gòu)造張量同時(shí)顯示不同振幅異常的邊界位置。除了利用重力數(shù)據(jù)的各階梯度和張量來(lái)進(jìn)行邊界識(shí)別，還可以利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的思想進(jìn)行邊界的確定。2015年徐夢(mèng)龍等[13]利用各方向均方差相關(guān)系數(shù)來(lái)進(jìn)行邊界識(shí)別，這樣就避免了用梯度計(jì)算時(shí)出現(xiàn)的易受干擾、穩(wěn)定性低的缺點(diǎn)。而本文所提出的傾向成像技術(shù)是利用總水平梯度的不對(duì)稱(chēng)性來(lái)進(jìn)行傾向識(shí)別，所以只能利用含有總水平梯度的方法。本文所用的邊界識(shí)別方法是增強(qiáng)型局部相位濾波器(incremental local phase filter, ILP)[14]，此方法可以在均衡強(qiáng)弱異常的基礎(chǔ)上降低高階導(dǎo)數(shù)和垂直導(dǎo)數(shù)計(jì)算所帶來(lái)的不穩(wěn)定性，僅利用一階和二階水平導(dǎo)數(shù)來(lái)構(gòu)建邊界識(shí)別濾波器。ILP最大值對(duì)應(yīng)著地質(zhì)體的邊界，該方法具有能夠同時(shí)識(shí)別出不同深度地質(zhì)體邊界的優(yōu)勢(shì)，非常適用于大范圍勘探中對(duì)多個(gè)斷層同時(shí)進(jìn)行定位的工作。

在傾向識(shí)別方面，前人一般都是通過(guò)獲得傾角大小并利用傾角的正負(fù)來(lái)確定傾向方向的。最早是Green[15]在1976年提出利用水平梯度和垂直梯度聯(lián)合解釋臺(tái)階；1995年Butler[16]將這種方法推廣到多個(gè)臺(tái)階模型解釋中；到了2005年，魏偉等[17]通過(guò)最小二乘擬合法簡(jiǎn)化了求解過(guò)程，并使結(jié)果更加穩(wěn)定；2006年Cooper[18]提出通過(guò)擴(kuò)展歐拉反褶積與霍夫變換結(jié)合的方法獲取重磁數(shù)據(jù)中的傾角，這樣雖然可以得到較為精確的傾角信息，但是計(jì)算量大而且只適用于臺(tái)階厚度已知或下底無(wú)限延伸的情況；高秀鶴等[19]在2017年提出角度掃描的方法來(lái)擬合出最佳的傾角，從而成功地獲得傾向的信息。這些方法共同的缺點(diǎn)是計(jì)算復(fù)雜，且只能針對(duì)單一的地質(zhì)體進(jìn)行計(jì)算，很難應(yīng)用于大范圍的重力勘探，而且他們研究目的只是讓斷層的傾角角度計(jì)算更加精確，并沒(méi)有對(duì)傾向的問(wèn)題進(jìn)行更加深入的討論。當(dāng)勘探目的并不是對(duì)于單一斷層而是針對(duì)一定范圍內(nèi)的所有斷層時(shí)，以上的傾向或傾角識(shí)別方法都不實(shí)用，這時(shí)我們需要一種可以針對(duì)多個(gè)斷層同時(shí)顯示斷層傾向的方法。

本文主要的研究?jī)?nèi)容就包括提出一種新的方法，利用重力異常的總水平導(dǎo)數(shù)極值兩側(cè)的不對(duì)稱(chēng)性與傾向的關(guān)系可以同時(shí)對(duì)多個(gè)斷裂進(jìn)行傾向的識(shí)別，斷裂水平導(dǎo)數(shù)變化率較小的一側(cè)指示斷裂的傾向，因此可直接標(biāo)識(shí)出斷裂的特征，減少了多斷裂邊界與傾向識(shí)別的時(shí)間。將此方法應(yīng)用于松遼盆地的實(shí)測(cè)重力異常處理，獲得了盆地的構(gòu)造特征，這對(duì)于分析松遼盆地構(gòu)造演化過(guò)程具有很重要的意義。并且，本文還以地震數(shù)據(jù)為約束，利用重力數(shù)據(jù)進(jìn)行松遼盆地地層界面的反演，證明松遼盆地重力異常差異的原因是松遼盆地莫霍面下方存在一個(gè)界面，且由于太平洋板塊的俯沖造成界面在松遼盆地發(fā)生了較大的起伏，從而呈現(xiàn)異常的變化，進(jìn)一步驗(yàn)證了太平洋板塊俯沖對(duì)于松遼盆地形成具有重要的作用。

1 原理

在實(shí)際數(shù)據(jù)解釋中，通過(guò)傾斜臺(tái)階來(lái)模擬斷層。圖1a為傾斜臺(tái)階正演重力異常的水平導(dǎo)數(shù)圖，O為水平導(dǎo)數(shù)的極值位置，D與O在同一水平位置上，A、C都是水平導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)上的點(diǎn)，B與A在同一水平位置上。B、D、C在同一水平面上。傾向成像技術(shù)的原理就是當(dāng)傾斜臺(tái)階的傾向向著x軸負(fù)方向時(shí)，在它的正演異常水平導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)中DB=DC=r；則距離極值的水平位置為r處的2個(gè)水平導(dǎo)數(shù)值大小不同，如果有一確定的水平線(xiàn)(如BDC所在的水平線(xiàn))截?cái)嗨綄?dǎo)數(shù)異常曲線(xiàn)，則水平線(xiàn)和異常水平導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)2個(gè)交點(diǎn)水平位置與極值水平位置的距離不同(即ED與DC的長(zhǎng)度不同)，距離大的交點(diǎn)所在方向?yàn)閿鄬拥膬A向方向。我們只需要證明A點(diǎn)的縱坐標(biāo)大于C點(diǎn)的縱坐標(biāo)即可得出ED>DC的結(jié)論。

圖1 傾斜臺(tái)階正演重力異常的水平導(dǎo)數(shù)Fig.1 Horizontal derivative of fault anomalies

斷層的重力異常等價(jià)于傾斜臺(tái)階，所以我們可以用傾斜臺(tái)階的公式來(lái)推導(dǎo)斷層的性質(zhì)。因?yàn)閮A向成像技術(shù)是在區(qū)域異常中選取每個(gè)剖面進(jìn)行成像后匯總在區(qū)域異常圖中，所以我們利用二維的剖面公式來(lái)推導(dǎo)傾向成像的原理，當(dāng)坐標(biāo)原點(diǎn)是傾斜臺(tái)階傾斜面的反向延長(zhǎng)線(xiàn)與地面的交點(diǎn)時(shí)(圖1b)，傾斜臺(tái)階重力異常的水平導(dǎo)數(shù)(Vxz)理論公式[20]如下：

Vxz(x,h,H,α)=

(1)

式中：h、H分別為傾斜臺(tái)階的上底與下底埋深；α為傾斜臺(tái)階的傾角；x為水平方向的距離；G是萬(wàn)有引力常數(shù)；ρ為剩余密度。

由上式可以推導(dǎo)出傾斜臺(tái)階的重力異常水平導(dǎo)數(shù)的極值x0為

(2)

當(dāng)r>0(r為圖1a中DC間的距離)時(shí)，令

V(r,h,H,α)=Vxz(x-r,h,H,α)-

Vxz(x+r,h,H,α)，

(3)

且

V(-α)=-V(α)，

(4)

(5)

所以可以得到：

V(r0)=sin 2α·

(6)

其中，

a1=(h+H)cscα;

(7)

(8)

C1=h3+h2H+H2h+H3-

2Hh(H+h)cos 2α;

(9)

(10)

(11)

f(k,h,α)=

(12)

因?yàn)?/p>

1+6k2+k4-4(k+k3)cos 2α≥

1+6k2+k4-4(k+k3)=

(13)

所以f(k,h,α)>0時(shí)，G(k,h,α)在k∈(1,+)上隨著k單調(diào)遞增。

因?yàn)镚(1,h,α)=0，所以k>1時(shí)G(k,h,α)>0，即V(r0,H,h,α)>0，由以上公式可以得出結(jié)論：V(r,H,h,α)在r>0范圍內(nèi)有且僅有一個(gè)極值點(diǎn)且大于0，而V(0)=V()=0；對(duì)于r>0,V(r)>0，理論成立。

本文提出的傾向成像技術(shù)具體步驟分為以下幾步：

1)對(duì)原始重力異常進(jìn)行總水平導(dǎo)數(shù)計(jì)算，因?yàn)樗綄?dǎo)數(shù)不像垂直導(dǎo)數(shù)一樣對(duì)噪聲有很強(qiáng)的放大作用，所以實(shí)際應(yīng)用離散數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)產(chǎn)生的誤差可以忽略，對(duì)之后的計(jì)算沒(méi)有影響。

2)找到總水平導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)中極大值的位置并標(biāo)記為O。

3)依據(jù)所測(cè)區(qū)域的斷層異常，給出截?cái)嗥矫娴奈恢米鴺?biāo)yD(即圖1中D點(diǎn)的縱坐標(biāo))，這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，一般取總水平導(dǎo)數(shù)的算數(shù)平均值，可以依據(jù)成圖效果進(jìn)行改動(dòng)，盡量做到去除截?cái)嗥矫嬉韵碌臄?shù)據(jù)后所剩的異常涵蓋了全區(qū)的斷層，并且沒(méi)有多個(gè)斷層的異常完全連接在一起。當(dāng)取值過(guò)小時(shí)斷層之間的影響會(huì)變大使得結(jié)果不準(zhǔn)確，當(dāng)取值較大時(shí)會(huì)篩選掉一部分幅值較低的斷層使得獲得的傾向信息減少。

4)去除截?cái)嗥矫嬉韵碌臄?shù)據(jù)，并且提取剩余數(shù)據(jù)邊界點(diǎn)的位置(即圖1中的A、C)。

5)對(duì)每一個(gè)O點(diǎn)都找到一個(gè)相對(duì)應(yīng)的距離最近的邊界點(diǎn)P，OP的反向延長(zhǎng)線(xiàn)方向即為斷層的傾向方向，并且將反向延長(zhǎng)線(xiàn)的長(zhǎng)度設(shè)為與OP相同，這對(duì)之后實(shí)際數(shù)據(jù)處理的改進(jìn)有很大的作用。如果距離最近的邊界點(diǎn)有多個(gè)，說(shuō)明此處斷層為近垂直斷層或者此處是多個(gè)斷層異常相交區(qū)域。

2 模型試驗(yàn)

圖2為單一斷層與雙斷層模型傾向成像結(jié)果。圖2a、d為模型正演的重力異常水平導(dǎo)數(shù)，圖2b、e為模型在地下位置示意圖，圖2c、f為傾向成像計(jì)算的結(jié)果。圖2b中的傾斜臺(tái)階為傾角30°，埋深20～30 m ；而圖2e中的2個(gè)傾斜臺(tái)階為相距140 m的2個(gè)傾角30°，埋深20～30 m。在計(jì)算過(guò)程中，利用傾向與異常的水平導(dǎo)數(shù)之間存在的聯(lián)系，我們首先進(jìn)行了單一傾斜臺(tái)階的模型試驗(yàn)。圖2c為傾角是30°的傾斜臺(tái)階進(jìn)行傾向成像處理的結(jié)果。圓點(diǎn)所在位置為計(jì)算得出的水平導(dǎo)數(shù)極大值點(diǎn)在平面坐標(biāo)上的投影位置，表示斷裂的位置。箭頭用來(lái)指示臺(tái)階傾向。由此可知，圖2中的傾斜臺(tái)階傾向?yàn)閤軸的負(fù)方向?？梢钥闯?，對(duì)于單一的斷層模型，此技術(shù)可以準(zhǔn)確地反演出斷層的傾向。

a、b、c.傾角30°，埋深20～30 m；d、e、f.相距140 m的兩個(gè)傾角30°，埋深20～30 m。圖2 傾斜臺(tái)階理論模型傾向成像結(jié)果Fig.2 Dip imaging technology apply to theory model of faults

對(duì)于2個(gè)斷層的模型試驗(yàn)，結(jié)果為圖2f。圖2d中為2條相平行斷層剖面的水平導(dǎo)數(shù)異常圖，角度都為30°，埋深(分別為上頂埋深與下底埋深)為20～30 m。由圖2f中的結(jié)果可以看出，傾向成像技術(shù)反演出的傾向與模型信息一致。需要注意的是，如果2個(gè)平行斷層相距很近，會(huì)互相產(chǎn)生干擾。

為了檢驗(yàn)本方法的穩(wěn)定相與噪聲對(duì)結(jié)果的誤差影響，本文對(duì)圖2中的理論模型增加了噪聲。圖3為對(duì)理論模型進(jìn)行加噪聲處理的傾向成像結(jié)果圖，其中增加信噪比為80%的噪聲，這使得異常水平導(dǎo)數(shù)不是很光滑，含有一些小的高頻抖動(dòng)。但是由于本程序選取極大值的方式使得只有選取點(diǎn)的異常值比周?chē)?個(gè)點(diǎn)都大時(shí)才被看作極大值點(diǎn)(圖3中用圈標(biāo)出)。但是由于噪聲的影響還是會(huì)使極大值選取產(chǎn)生誤差，如圖3中曲線(xiàn)較為平坦的地方會(huì)出現(xiàn)假的極大值位置。這只是在臺(tái)階異常導(dǎo)數(shù)的邊界或者多個(gè)臺(tái)階之間，所以產(chǎn)生假的極大值的位置都是水平導(dǎo)數(shù)值較小的部分，這部分極大值點(diǎn)會(huì)在對(duì)水平導(dǎo)數(shù)進(jìn)行截?cái)嗵幚砣コ骄狄韵虏糠值倪^(guò)程中去除掉。所以并不影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。只有當(dāng)噪聲大到可以影響真極大值附近的極大值選取時(shí)才會(huì)使結(jié)果產(chǎn)生誤差。從圖3b、d的結(jié)果中可以看出，此方法在含有噪聲的情況下獲得結(jié)果是斷層傾向向著x軸負(fù)方向，與模型一致。總體來(lái)說(shuō)，此方法在異常中存在噪聲時(shí)也可以獲得良好的效果。

a.傾角30°，埋深20～30 m；b.相距140 m的兩個(gè)傾角30°，埋深20～30 m。圖3 傾斜臺(tái)階理論模型(含噪聲)傾向成像結(jié)果Fig.3 Dip imaging technology apply to theory model (including noise) of faults

3 實(shí)際數(shù)據(jù)處理與改進(jìn)

本文所用的實(shí)際數(shù)據(jù)是搜集來(lái)自整個(gè)東北地區(qū)重力數(shù)據(jù)中截取的松遼盆地北部區(qū)域的重力異常數(shù)據(jù)(圖4)，此區(qū)域長(zhǎng)約238 km，寬約334 km，一共有1萬(wàn)個(gè)重力數(shù)據(jù)點(diǎn)。并且，在數(shù)據(jù)應(yīng)用之前已經(jīng)進(jìn)行了去噪處理，從而減小了噪聲對(duì)結(jié)果的影響。

圖4 松遼盆地原始重力異常Fig.4 Original gravity anomaly map of Songliao basin

在實(shí)際數(shù)據(jù)處理中，存在各種干擾與誤差，所以需要對(duì)方法的穩(wěn)定性與容錯(cuò)性進(jìn)行提高。因?yàn)樵诖怪睌鄬忧闆r下，重力異常的水平導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)左右對(duì)稱(chēng)，所以隨著傾角變大并接近于90°，圖1中ED與DC的差值接近于0。這說(shuō)明隨著傾角的變小，B點(diǎn)與邊界點(diǎn)(E)的距離逐漸變遠(yuǎn)，誤差與干擾對(duì)傾向的影響也會(huì)變小，所以只要以此為依據(jù)，把對(duì)傾向影響相對(duì)較大的點(diǎn)去掉即可。

以圖1為例，所以本文所用的方法是，在傾向成像技術(shù)處理后，以B點(diǎn)為中心，r1為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)搜索(此圓與水平面平行，在圖1中相當(dāng)于搜索x∈[xB-r1，xB+r1]范圍內(nèi)，xB為B點(diǎn)橫坐標(biāo))，查看是否含有截?cái)嗪蟮倪吔琰c(diǎn)，如果含有邊界點(diǎn)說(shuō)明B點(diǎn)與邊界的距離較小。這樣就可以找到傾向受干擾較大的點(diǎn)，從而去掉容錯(cuò)率較低的點(diǎn)所算出的結(jié)果，加強(qiáng)了結(jié)果的可信度。這里的干擾大小是依據(jù)實(shí)際測(cè)量與成圖情況確定的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，由r1的大小來(lái)控制，隨著r1的增加得到的結(jié)果會(huì)更加可信，但是有用的信息也會(huì)被除去，所以r1要在滿(mǎn)足穩(wěn)定的條件下盡量地小一些。

為了檢驗(yàn)改進(jìn)工作的效果，本文對(duì)松遼盆地北部區(qū)域的重力異常進(jìn)行傾向成像結(jié)果的對(duì)比，下面圖5分別為r1=0、r1=2的實(shí)際數(shù)據(jù)成圖。由圖5可以看出，隨著r1的增加，各個(gè)極值點(diǎn)的傾向更加一致，但是傾向信息會(huì)逐漸減少。所以實(shí)際資料處理時(shí)要綜合考慮來(lái)選取r1的值。

圖6為松遼盆地北部區(qū)域重力異常在ILP邊界識(shí)別后結(jié)合傾向成像技術(shù)的結(jié)果圖，圖中的地區(qū)以大慶為中心，南到松原，北到明水，東西方向在齊齊哈爾與綏化之間。圖中的黑色圓圈用于指示斷裂的位置，紅線(xiàn)用于指示斷裂的傾向，斷裂傾向朝向紅線(xiàn)所在的一側(cè)。當(dāng)同一條斷裂中大多數(shù)紅線(xiàn)指示方向一致時(shí)，我們就認(rèn)為這條斷裂的傾向與大多數(shù)紅線(xiàn)指示一致并且垂直于斷裂的走向方向；當(dāng)同一斷裂中多條紅色指示線(xiàn)沒(méi)有明確指向斷裂的某一側(cè)或沒(méi)有紅色指示線(xiàn)時(shí)，我們認(rèn)為這條斷裂是近垂直的斷裂。由圖6知，傾向成像技術(shù)可以同時(shí)觀(guān)測(cè)到多條斷裂的傾向信息，并且明確地表現(xiàn)出來(lái)，在實(shí)際應(yīng)用中獲得了很好的效果。當(dāng)此項(xiàng)技術(shù)與ILP邊界識(shí)別結(jié)合在一起時(shí)可以獲得這一區(qū)域的不同深度的斷裂位置與傾向信息，從而得到研究區(qū)域的斷裂與傾向的俯視圖，我們依據(jù)圖6制作了此區(qū)域斷裂傾向成像技術(shù)結(jié)果的示意圖(圖7)。

圖7為將傾向成像技術(shù)應(yīng)用到松遼盆地中部區(qū)域的重力異常中的效果圖，此效果圖是由圖6中的傾向成像結(jié)果提取出來(lái)的，從圖中箭頭的指示可以明顯地分辨出各個(gè)斷層的傾向?？梢钥闯鰞A向成像技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可以有效地識(shí)別構(gòu)造特征，F(xiàn)1(富?！﹣?lái)斷裂)與F2(德都—大安斷裂)的傾向明顯是北西向，而F3(明水?dāng)嗔?由于與附近斷層距離很近會(huì)受到影響，但也可以依據(jù)黑線(xiàn)左端的非異常疊加區(qū)域判斷出它是近垂直斷裂，F(xiàn)4、F5(大安—扶余斷裂)也可以明顯看出屬于垂直斷裂，并且這個(gè)東西走向的斷裂被南北向斷裂截?cái)啵黠@是松遼盆地中后期受到太平洋板塊俯沖的影響。而其他斷層也可以在圖7中明顯地判斷出傾向與走向，西北區(qū)域斷層主要的走向?yàn)楸睎|向，傾向西北，而中部區(qū)域主要是垂直斷層，并且這一區(qū)域斷層之間的相互切割比較嚴(yán)重，斷層多被分為許多小段?？梢钥闯鏊蛇|盆地主要受北東向斷裂的控制，傾斜方向多數(shù)為北西向，盆地?cái)嗔褍A向明顯受到西太平洋板塊俯沖的影響并具有明顯的斷陷盆地特征，此外該地區(qū)為西太平洋和西伯利亞板塊作用的匯聚地帶，部分?jǐn)嗔殉尸F(xiàn)出近似直立的狀態(tài)。

a.r1=0；b.r1=2。ILP.利用ILP方法獲得的數(shù)值。圖5 傾向成像技術(shù)應(yīng)用于松遼盆地效果Fig.5 Dip imaging technology apply to Songliao basin

r1=1。圖6 松遼盆地重力異常在ILP邊界識(shí)別后結(jié)合傾向成像技術(shù)的結(jié)果Fig.6 Dip imaging technology apply to Songliao basin gravity anomaly’s improved local phase filter results

F1.富?！﹣?lái)斷裂；F2.德都—大安斷裂；F3.明水?dāng)嗔?；F4、F5.大安—扶余斷裂。圖7 斷裂傾向成像技術(shù)結(jié)果Fig.7 Dip imaging technology result

4 松遼盆地莫霍面特征分析

圖8是以地震數(shù)據(jù)為約束，利用重力數(shù)據(jù)進(jìn)行松遼盆地地層界面的反演結(jié)果。圖9中的地震數(shù)據(jù)為天然源地震勘探獲得的結(jié)果，剖面從呼倫貝爾市到牡丹江市，星號(hào)位置為大慶市。圖8中所用的重力數(shù)據(jù)與地震剖面位置一致，為從東北的重力異常中截取出來(lái)的重力剖面數(shù)據(jù)。由圖8、圖9可以看出，圖9a中地震數(shù)據(jù)顯示的莫霍面位于30～40 km處(圖9中虛線(xiàn))，與圖8中的地殼2和地幔1之間的界面一致。但是地震數(shù)據(jù)顯示，莫霍面以下還存在一個(gè)強(qiáng)反射界面，從地震數(shù)據(jù)中可以判斷這一界面在40～60 km深度，并且兩端延伸到124°E與126°E處漸漸與上一界面合為一個(gè)界面，說(shuō)明這個(gè)強(qiáng)反射界面可能屬于一個(gè)由地殼剝離出來(lái)的塊體。但是這樣的界面特征難以解釋此剖面的重力異常在東西兩側(cè)存在的明顯差異，所以本文以地震數(shù)據(jù)為約束，利用重力數(shù)據(jù)進(jìn)行松遼盆地的界面反演進(jìn)行驗(yàn)證，來(lái)確定這個(gè)強(qiáng)反射界面是否屬于拆沉作用產(chǎn)生的上覆地殼剝離。通過(guò)圖8中的結(jié)果可以看出，莫霍面以下的強(qiáng)反射界面向兩側(cè)延伸較遠(yuǎn)，并不屬于拆沉作用的效果，可能是由于莫霍面的影響使得與莫霍面距離較近的反射界面難以在地震數(shù)據(jù)中顯示出來(lái)。所以依據(jù)界面反演結(jié)果可以推斷出，這一強(qiáng)反射界面是由太平洋板塊俯沖造成的，處于太平洋板塊俯沖到歐亞大陸板塊后再融于地幔的時(shí)期，并且由于太平洋板塊的俯沖作用造成界面在松遼盆地發(fā)生了較大的隆起，從而使得重力異常變化明顯。

ρ為密度。圖8 東北地區(qū)重力剖面人機(jī)交互界面反演圖Fig.8 Interactive inversion of gravity anomaly in Northeast China

圖9 東北地區(qū)地震剖面圖(a)及剖面位置顯示圖(b)Fig.9 Seismic profile of Northeast China(a) and the position of profile(b)

5 結(jié)論

1)本文提出的傾向成像技術(shù)可有效地識(shí)別構(gòu)造的特征，并將其應(yīng)用于松遼盆地的構(gòu)造識(shí)別，可以看出松遼盆地構(gòu)造大多呈現(xiàn)西北傾向，主要是由于西太平洋板塊俯沖所帶來(lái)的影響；此外，該地區(qū)為西太平洋和西伯利亞板塊作用的匯聚地帶，部分?jǐn)嗔殉尸F(xiàn)出近似直立狀態(tài)。

2)以地震數(shù)據(jù)為約束，利用重力數(shù)據(jù)進(jìn)行松遼盆地地層界面的反演，獲得了莫霍面及以下的界面特征，證明松遼盆地東西兩側(cè)重力異常差異明顯的原因是松遼盆地莫霍面下方十幾千米還存在一個(gè)界面，由于太平洋板塊的俯沖作用造成界面在松遼盆地發(fā)生了較大的隆起，從而呈現(xiàn)異常的變化。

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