0 引言

突泉盆地是新近确定的松辽盆地西部火山岩覆盖区油气地质调查工作重要的中生代油气远景盆地^{[1, 2, 3]}，该盆地基础油气地质研究程度低，盆地深部结构，如地层属性、构造形态和展布规律等均未知，制约了该盆地的油气资源前景评价。本文主要依托中国地质调查局“索伦-林西地区油气资源选区调查”工作项目，以突泉盆地为研究区，利用高精度的重力、磁力、大地电磁等勘探方法进行综合研究工作^{[4, 5]}。在综合研究区域地质资料基础上，结合最新的区域地质调查成果，进行重磁、电法勘探剖面综合解译，以此揭示突泉盆地结构形态和构造框架，为下一步油气资源详查勘探部署提供地质和地球物理方面的依据。

1 地质背景

突泉盆地位于内蒙古自治区东部的兴安盟突泉县境内，构造位置处于大兴安岭隆起带与松辽沉降带之间，属“兴蒙造山带”东段兴安地块与松嫩地块构造结合部之嫩江造山带处^[6]，呈NNE——NE向展布，是一个在上古生界寿山沟组、大石寨组、哲斯组和林西组之上发育的侏罗纪断陷盆地^{[2, 7]}。盆地基底主要为晚古生代古亚洲洋残余海盆不同演化时段沉积体系中的一套海-陆相地层。盆地北部、东部分别与龙江盆地、松辽盆地相邻^[8]。盆地西侧是大兴安岭东麓，属中低山区；盆地东侧为丘陵区，再向东逐渐过渡为平原地貌。盆地面积约为2 160 km²(图 1)。

图 1 突泉盆地地质简图 (据脚注①②修改) Fig. 1 Schematic geological map of Tuquan basin (Modified from footnotes ①②)

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① 吉林省地质局. 1∶20万科尔沁右翼中旗幅区域地质调查报告. 长春：吉林省地质局，1973.

② 吉林省地质局. 1∶20万突泉幅区域地质调查报告. 长春：吉林省地质局，1977.

突泉盆地所在地层区划属松花江地层区之兴安地层分区的乌兰浩特地层小区。盆地内侏罗系以陆相火山-沉积岩系发育为特征，早、中侏罗世含煤地层发育，晚侏罗世火山岩、火山碎屑岩发育，盆地内沉积了一套巨厚的中生代火山-沉积地层^[9]。盆地南部早中生代坳陷埋深范围为800~2 000 m，早侏罗世红旗组、中侏罗世万宝组是盆地内主要沉积地层^[3]，为一套类磨拉石含煤沉积，代表了早古生代东北地区的非典型、弱造山的山前和山间沉积特征^[10]。中侏罗世巨宝组、付家洼子组，晚侏罗世满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组，早白垩世梅勒图组等广泛分布火山岩盆地盖层^[3];该套陆相火山-沉积岩系，是当时中国东北地区乃至东北亚断陷盆地系及盆岭体系组成的基本特征^[11];在区域上是古亚洲洋发育和闭合地区，发育索伦——林西和贺根山缝合带，二叠纪区域构造演化较复杂，对盆地影响较明显^{[12, 13, 14]}。盆地内发育有3个中生代坳陷,分别为北部的万宝坳陷、中部的小泡子坳陷和南部的牤牛海坳陷^[3]。近年来的研究工作揭示突泉盆地发育的主要烃源岩层包括早侏罗世红旗组和晚二叠世林西组^{[1, 2, 9, 15, 16, 17]}。

钟清等^[18]对松辽盆地外围中生代盆地岩石物性特征分析结果表明：突泉盆地早侏罗统红旗组呈低阻、低密度、低磁特征，而电性特征总体表现出上高、中低、下高的特征，与上覆、下伏地层存在明显的电阻率、密度差异，磁性体主要由火山岩层和侵入岩体组成。丁秋红等^[2]对突泉盆地下侏罗统暗色泥岩的有机性质、成熟度及生烃潜力的研究结果表明，该区暗色泥岩具有一定的生烃潜力。因此突泉盆地具备开展重磁测量勘探和大地电磁测深的物性前提条件。

2.1 测线部署与采集

为了揭示盆地内地球物理场分布规律和盆地结构构造特征,查明盆地内断裂构造及划分中生界构造单元,在盆地范围内部署1∶50 000重磁剖面^{[4, 5, 19]}300 km，点距1 000 m×500 m、重磁面积1 000 km²和大地电磁(MT)测量300 km，点距500 m，以覆盖整个盆地(图 1)。

MT测线呈NNE和WNW交叉井字形展布，跨越整个盆地。NNE向两条测线(MT₁和MT₂)近平行布设，长度分别为114.6 km和62.5 km，以揭示盆地内地层的纵向形态特征和变化规律；WNW向两条测线(MT₃和MT₄)，长度依次为63.9 km和59.0 km，与MT₁、MT₂垂直，以揭示盆地内地层在横向上的电性特征和变化规律。

2.2 重力异常特征

研究区布格重力异常(G_b)和剩余重力异常(G_r)平面图(图 2a、b)显示突泉盆地重力异常总体走向为NNE向，整体呈现东高西低趋势，盆地位于大兴安岭重力低值向东部的松辽盆地重力高值过渡的梯级带上。布格重力异常区域场呈东高西低形态，反映莫霍面深度的变化，即研究区东部地壳厚度薄，向西有逐渐加厚的趋势(图 2a)。其中，马吉拉胡村附近重力低，呈不规则长方形，长约17 km，宽约9 km，走向为北东向，东北翼梯度变化大，中间有局部高异常，多极值，极大值为-15×10^-5 m/s²。地表第四系和侏罗系出露，局部玄武岩覆盖，由已知物性及地质等资料推测重力低主要由侏罗系等低密度岩性沉积引起^{[20, 21, 22]}。通过延拓不同高度求取深部区域场，进行浅部与深部异常分离，随着上延高度的增大，一些规模小、埋深较浅的重力异常逐渐衰减消失，而规模较大、埋深较深的深部重力异常特征较突出。区域场的特征已经显示，上延5 km以后，与小波四阶逼近形态比较相似，再向上延拓异常形态没有较大变化，结合该区已知地质构造特征，选取上延5 km后重力异常作为该区重力异常区域场。布格重力异常上延5 km后求得重力剩余场^[23](图 2b),反映盆地深部在东西向上地质构造差异较大。剩余重力异常特征与布格重力异常特征相同，基本反映了盆地的隆坳格局，即：盆地东南部规模较大、幅值较强的高重力是由隐伏的古生界地层(隆起)引起，该隆起在测点东侧地表已有局部出露。

a. 布格重力异常；b. 重力剩余异常；c. 重力水平总梯度矢量模异常。 图 2 突泉盆地重力异常平面图 Fig. 2 Plan view of gravity anomaly of Tuquan basin

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2.3 磁力异常特征

近年来的基础地质调查表明研究区火成岩主要为中生界及古生界大石寨组^{[1, 2, 26]}。为揭示盆地内基岩岩性的相对差异性，更加接近地质事实，剔除磁力异常中的区域背景场(基底深层磁源的磁异常)，向上延拓获得剩余磁力异常结果，结合已有物性资料^{[16, 18, 27]}认为该异常主要是上古生界、中生界磁异常的综合反映。磁力(ΔT)化极异常图(图 3a)显示突泉盆地中北部存在杂乱的高频磁力异常，而南部较为平静。侏罗系 白垩系为研究区的主要磁性体，付家洼子组主要是中基性火山岩，是引起区内磁性高异常的主导因素；二叠系大石寨组岩性复杂，主要为中基性火山岩，为区内的第二套磁性体。哲斯组凝灰质砂岩磁性相对较高，也是引起局部磁性异常的因素。浅部与深部磁力异常分离后得到图 3b和图 3c。随着上延高度的增大，杂乱的高频磁力异常逐渐衰减消失;这表明盆地高磁异常主要为浅层的侏罗系中基性火山岩所致。上延2 km后盆地北部的高磁异常是深部大石寨组(P1d)磁性火山岩的反映(图 3c)。

a. 磁力化极；b. 磁力上延1 km；c. 磁力上延2 km。 图 3 磁力ΔT化极异常平面图 Fig. 3 Plan map of magnetic pole anomaly

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近年来研究认为,突泉盆地在1 000 m和3 000~8 000 m深度范围内发育两套厚度大且连续的低阻层，第一套低阻层是早侏罗世煤系地层，第二套低阻层可能是晚二叠世林西组^{[1, 3]}。本文研究工作部署横向勘探线更长、精度更高，且增加部署了2条长距离纵向勘探线，可以更加真实和客观地揭示盆地的深部结构。

据突泉盆地主要地层的电性特征及分层：中生界总体为低阻层，其中万宝组、红旗组电阻率最低，中晚侏罗统及白垩系火山岩电阻率较高，中生界花岗岩体为高阻。上古生界电阻率自上而下总体呈“低 高 低 高 低”的特征;其中林西组为低阻，哲斯组相对高，吴家屯组为低阻；大石寨组主体以火山岩为主且岩性复杂，显示高阻特征，为上古生界高阻标志层；推测寿山沟组以下至石炭系为低阻^[28]。

四条MT测线电阻率剖面显示的宏观电性结构具有相似性，均表现为明显的横向分块、纵向分层的电性特征(图 4 图 7)。电性整体特征揭示盆地北部、西部是高阻层，东部、南部为低阻层。横向剖面西部(MT₃之10 20号点间，MT₄之10 80号点间)和纵向剖面北部(MT₁之85 128点号间和178 227点号间，MT₂之108 135号点间)表现为高阻异常区，电阻率整体大于10 000 Ω·m(图 4 图 7)，主体对应盆地西部的岩浆岩带和老地层出露区。4条剖面均揭示盆地东南部整体表现为低阻异常区，电阻率几十到几百Ω·m，对应盆地内中、新生代地层。

图 4 MT1测线二维连续介质反演电阻率(a)及地质解释(b)剖面图 Fig. 4 Two dimensional resistivity profile (a) and geological interpretation map (b) of survey line MT1

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图 5 MT2测线二维连续介质反演电阻率(a)及地质解释(b)剖面图 Fig. 5 Two dimensional resistivity profile (a) and geological interpretation map (b) of survey line MT2

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图 6 MT3测线二维连续介质反演电阻率(a)及地质解释剖面(b)图 Fig. 6 Two dimensional resistivity profile (a) and geological interpretation map (b) of survey line MT3

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图 7 MT4测线二维连续介质反演电阻率(a)及地质解释(b)剖面图 Fig. 7 Two dimensional resistivity profile (a) and geological interpretation map (b) of survey line MT4

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本次获得的MT电阻率剖面图中横向上的变化揭示盆地内沉积地层由盆地边缘向盆地内部逐渐倾斜，即沉积地层向盆地中心延伸，其埋深逐渐加大(图 8)。同时，在突泉盆地南部牤牛海坳陷中发现两层高阻的火山岩。上部火山岩较薄，厚约150~500 m；下部火山岩较厚，厚约500~1 200 m，位于剖面NW方向的马吉拉胡一带，可能为盆地中心，盆地深度大于3.0 km，火山岩盖层厚度可能超过2.0 km。

图 8 突泉盆地南部物探推测断裂分布图、上古生界顶面埋深和中生界构造单元划分图 Fig. 8 Map of speculate fault distribution,the early Paleozoic top surface buried depth,and Mesozoic tectonic unit division in Tuquan basin

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由于地质体具有不同地球物理特性，当断裂产生后，导致地质体在三度空间上发生位移和错断时，地层之间的物性产生了变化。断裂带反映地是地层物性界面的陡变带，断裂带的规模越大，两种物性界面的陡变带规模也越大、物性差异也越大，异常梯级带形态也越明显。根据这些线性(断裂)构造解译的地球物理场特征标志^[29]，研究区共解译出13条区域性断裂构造，走向以NE、NW向为主(图 8)。其中:NE向断裂5条，NW向断裂5条，近SN向断裂1条，近EW向断裂2条。

据重力水平方向总梯度矢量模异常错断关系(图 2c)和己知区域地质资料^{[1, 2, 3, 8, 9, 15, 16, 18, 23, 26, 28]}，笔者综合研究认为盆地内NS向和EW向断裂形成时间最早，属早期的基底断裂。该期断裂可能形成于断陷期前的中生代早中期或更早的古生代，具多期活动特性，对盆地基底结构、岩浆活动、构造展布和地层沉积等均有一定的控制作用。NNE NE向断裂形成于侏罗世中晚期，主要控制着盆地基本格局与沉积范围。同时，侏罗世中晚期也是研究区断裂的主形成期。NW向断裂为该区最后一期构造活动所致，形成于侏罗世晚期 白垩世，对盆地沉积与构造格局进行再次改造，形成最终的构造沉积形态。

主要断裂特征如下：

F₃断裂发育于研究区西北部，走向NE，倾向SW，倾角较陡，为正断层，延伸约8 km。该断裂发育于水泉镇一带，重力和电性异常均有明显显示。断裂以西(下盘)基底花岗岩上隆，断裂活动强烈切割深度大，具有长期活动的特点。断裂以东地层沉降快，埋深大，地层发育齐全，形成中生界沉积断陷，最大沉积厚度达2.7 km。

F₄断裂发育于研究区南部，走向总体呈NW向，向南东方向延伸15.35 km以上。断面倾向北东，倾角陡，为高角度张性正断裂。在二维反演断面图上表现为电阻率等值线扭曲、电性层横向突变等特征；布格重力异常表现为密集梯级带；该断裂切割深度较大，在拉张应力作用下，断裂长期活动控制着古生界和中生界的沉积，垂直断距为0.5 km左右。该断裂南西盘为古生界隆起区，中生界部分残留；断裂北东盘沉积具有逐渐加厚的趋势。

F₁₀断裂发育于研究区东北部，走向近南北向，倾向西的铲式正断层，到深部倾角变缓，延伸13.35 km。在二维反演断面图上表现为电阻率等值线扭曲、电性层横向突变现象，布格重力异常表现为密集梯级带。该断裂形成于晚古生代，为研究区中生界洼陷东部边界断裂。断裂切割强度大，垂直断距2.8 km(图 7)。断裂以东为上古生界吴家屯组(P1w)，且出露于地表；西侧地层发育较全，中生界最大沉积厚度达2.7 km。

F₁₁断裂发育于研究区东南部，走向总体为NE向，倾向NW，全长18.4 km。断裂在MT₂、MT₄两条电性剖面上有明显的显示，在重力梯度极值异常连线上表现为间断、不连续的异常形态，是被后期NW向断裂F₄、F₅、F₈和F₉错动所致。该断裂以南古生界隆起，北侧下盘活动强度大，断裂活动持续时间长，控制了该区中生界底面的构造面貌，呈北凹南凸的构造形态。

研究区1∶20万地质图^①(图 7中75号点左右)显示，在地表可见花岗岩脉断续出露，从地质角度推测地下深部存在火成岩分布。或许由于地表岩脉遭受风化破碎程度较强、深部岩脉较细(电法MT点距500 m)，在MT₄线地表有岩脉出露区却没有高电阻反映;还有一种可能是以往对风化破碎程度较高的岩性在认识上存在差别，岩脉有可能是火山岩，故古生界顶面不确定是否有火成岩的存在。因此,在古生界顶面未推测火山岩的分布范围。

综合研究区内地层构造展布特征，基底起伏、隆凹格局、断裂、地层、重磁电区域异常特征和重磁电解译等资料(图 2——图 8)，本文对研究区中生界进行构造单元划分。

中生界地层发育于突泉盆地南部坳陷区。受古生界基底隆起以及多期次的断裂共同控制，在区内表现为断陷区。利用重磁异常形态，结合MT资料地质解释成果，以及地质与岩石物理资料，建立地质地球物理模型，对区内重磁骨干测线进行重磁异常正反演拟合，估算古生界顶面深度，编绘重磁工作区古生界顶面埋深图，将研究区划分为4个构造单元(图 8)。

①北部次凸：位于研究区西北部的水泉镇以西地区(图 8)。走向总体为WNW向，长约15 km，宽约6 km，控制面积为68.4 km²。海西期花岗岩自西北向东南侵入，致使基底上隆，中生界长期遭受剥蚀，残留较薄。受F₁、F₃断裂控制，两侧下降、物源充足，厚度大，形成“地垒”式的北部凸起。据中生界底面起伏形态，总体呈现南深北浅的斜坡式基底。南部底面最深为0.8 km，北部最浅为0.4 km。

②德泉次凹：主体位于研究区东北部的兴隆山村以北的F₃和F₁₀断裂之间，基本以德泉村为凹陷中心，受F₃、F₁₀和F₁₁的共同控制。凹陷长轴走向总体为NE向，长约为57 km，宽16~18 km，控制面积为322.5 km²。该凹陷受F₃和F₁₁长期控制，整体呈现出西浅东深的“箕状”形态。凹陷基底具有北深南浅的形态特征，受F₁₀和F₇的限制北部地区呈现“箕状”断陷特征，最大埋深为2.6 km，位于德泉村一带。重力剩余异常在德全村一带为明显的低值异常，电性断面也有较深的低阻显示。综合研究认为该单元是突泉盆地南部地区中生界的主要发育区。

③白庙子次凹：位于研究区中西部的马吉拉胡村以西地区，长约30 km，宽约7~27 km，控制面积194.3 km²。受断裂F₂和F₅的影响，该凹陷基底发育3个局部沉积中心。白庙子井附近最大埋深2.4 km，该单元西侧的次一级沉积中心埋深分别为1.6 km和1.8 km。在重力剩余异常和垂向二导异常上该单元均有很好的异常显示。

④东南次凸：位于研究区东部和东南部，F₁₀以东，F₁₁以南地区，走向为NE向至NS向，长度大于31 km，宽约7~18 km，控制面积为414.8 km²。布格重力异常为大范围的高值异常，表明该区古生界隆起发育，在F₁₀以东及南部地区上古生界地层已出露地表。相对于研究区凹陷区来说，表现为凸起特征，中生界相对残留较薄，厚度为0.2~1.4 km。从基底起伏形态来看，在东南部出现两个规模较小的次一级凹陷，最大埋深分别为1.2 km和1.4 km。

4 结论

1)结合地质和地球物理资料成果，依据研究区高精度重磁电资料，获得了研究区高精度立体深部形态结构。本研究揭示突泉盆地南部发育隐伏及半隐伏的区域断裂13条，走向以NE、NW向为主。其中NE向断裂5条，NW向断裂5条，近NS向断裂1条，近EW向断裂2条。上述各组断裂构成了本区的基本构造格架，控制着研究区内中生界和上古生界的隆凹格局及沉积地层发育。

2)重新划分研究区的地质构造单元，圈定出4个中生代二级构造单元和3个上古生代的二级构造单元，基本查明了本区的深部形态特征、构造轮廓和构造单元分布与特点。这些认识和成果为下一步油气资源勘探工作部署提供了盆地深部结构方面的重要证据，也对东北油气资源新区(松辽盆地西部及外围)进行上古生界——中生界油气资源潜力评价具有重要理论和现实意义。

中国地质调查局沈阳地质调查中心陈树旺研究员、吉林大学刘永江教授和野外工作人员提供了帮助，在此一并感谢。