中国东北地区晚古生代的构造属性一直被认为是海西期褶皱带或碰撞造山带，长期以来它被作为中、新生代盆地的变质结晶基底成为油气勘查的禁区^[1-4].“佳木斯—兴蒙地块"的新认识改变了对该区传统大地构造观(即褶皱造山带)的认识，东北地区并不是海西期褶皱变质带，而是早石炭世以来拼合成统一的复合地块，即“佳木斯— 兴蒙地块"^{[1, 4]}.东北地区上古生界不是中-新生代盆地的结晶基底，而是具有准盖层性质的陆相-海相沉积盖层，未发生或只发生了轻微的变质作用，在晚古生代海相沉积建造中，暗色泥岩和碳酸盐岩发育，具有生烃潜力，是东北地区油气资源勘查的重要新层系^{[1, 4]}.

在大地构造属性上，二连盆地位于“佳木斯—兴蒙地块"中的西南部^{[2, 4-7]}.以二连—贺根山断裂带为界，北部属西伯利亚板块南东缘晚古生代陆缘增生带，南部属华北板块北缘晚古生代陆缘增生带^[8-9](图 1).研究资料表明，二连盆地古生界已在一些地区见到油气显示，证实具有一定勘探前景^[10-13].2008年二连盆地腾格尔坳陷赛汉塔拉凹陷钻探的赛5l井(井位置见图 1)取得了石炭系碳酸盐岩油藏的重大发现，并获得高产油流，开辟了二连盆地古生界碳酸盐岩找油新领域^[10-11].

图 1

Fig. 1

图 1 二连盆地构造简图（据文献[8, 10]) Ⅰ马尼特坳陷；Ⅱ乌尼特坳陷；Ⅲ川井坳陷；Ⅳ乌兰察布坳陷；Ⅴ苏尼特隆起；Ⅵ腾格尔坳陷 ①二连-贺根山断裂带；②西拉木伦断裂带；③华北板块北缘断裂带. Fig. 1 Structural diagram of Erlian Basin ( based on references [8] and [10]) I Manite depression； Ⅱ Wunite depression； Ⅲ Chuanjing depression； ⅣWulanchabu depression； V Sonid uplift； ⅥTengger depression ① Erlian-Hegenshan fault；② Xilamulunhe fault；③ Northern fault of North-China plate.

由于二连盆地部分地区地震地质条件复杂，不易获得良好的地震记录，重力异常又有低密度酸性火成岩的干扰，不能较好地反映高阻标志层以下的地质情况.针对于此，2010 年吉林大学与华北油田进行了合作，对二连盆地12条电法资料进行了处理与解释.本文主要采用电法、地震、地质和钻井资料相结合的模式，对其中的3 条典型的电法测量剖面进行处理和解释(剖面位置见图 1)，研究盆地古生界地质-地球物理基本结构特征.

CEMP(连续电磁阵列剖面)技术原理与大地电磁测深法(MT)的原理相同，是以观测具有区域性乃至全球性分布特征的天然交变电磁场来研究地下岩层的电学性质及其分布特征的一种勘探方法.由于天然场中含有从高频到低频丰富的频率成分，而且不同频率成分的电磁波具有不同的穿透(趋肤)深度，CEMP就是利用这种趋肤效应原理达到测深目的的.与常规MT 不同，CEMP 法具有不受高陡构造、高阻的推覆体屏蔽和对良导体反应灵敏的优点，可以较清晰地反映出盆地基低特征和分层情况^[14-15].CEMP与常规MT 反演方法相同，二维反演方法主要有OCCAM 法、RRI法、REBOCC 法以及模拟退火和人工神经网络等非线性反演方法^[16-22].

数据质量检查及预处理的目的是为了消除野外测量过程中由于人文干扰造成的数据畸变，从而为电阻率反演提供高质量的有效数据体.

依据数据质量检查情况，采用编辑互功率谱、基于空间滤波法CEMP 静态校正技术对测量数据进行预处理(以CEMP3线为例，其位置见图 1)，空间滤波后效果见图 2，从图中可以看出，滤波后消除了浅部不均匀体的影响.

图 2

Fig. 2

图 2 基于空间滤波法CEMP静态效应校正（以CEMP3线为例） (a)滤波前；（b)滤波后. Fig. 2 Adjustment for CEMP static effect based on spatial filtering (a)Before filtering； (b) After filtering.

尽管大地电磁三维正反演取得一定的进展^[23-25]，但实际应用还并不广泛，当前对CEMP 资料解释多基于二维反演方法^[14-22].本文采用美国Zonge公司开发的SCS2D 光滑模型二维反演软件进行反演.在反演前，为了确定研究区地下结构是否具有二维性，是否可进行二维反演解释，本文对CEMP1-3剖面(剖面位置见图 1)进行了阻抗二维偏离度计算.计算结果(图 3)表明，3 条剖面的阻抗二维偏离度大都小于0.3，这充分说明剖面的电性结构可做二维近似.

图 3

Fig. 3

图 3 CEMP1-3线阻抗二维偏离度 Fig. 3 Skewness of the line CEMP1-3

SCS2D 光滑模型二维反演是将远场CSAMT或天然源AMT 数据反演为电阻率模拟断面的方法.SCS2D 反演来源于测线的观测电阻率和阻抗相位数据，以确定模拟断面电阻率.在反演过程中，采用二维有限元算法计算MT 数据，以已知钻孔、地震和地质资料为背景约束条件，同时用平滑约束模式进行迭代计算，采用TE+TM 联合模式进行电阻率反演，反演结果见图 4—6.

图 4

Fig. 4

图 4 CEMP1线二维反演电阻率断面 Fig. 4 Two-dimensional resistivity inversion section of the line CEMP1

图 5

Fig. 5

图 5 CEMP2线二维反演电阻率断面 Fig. 5 Two-dimensional resistivity inversion section of the line CEMP2

图 6

Fig. 6

图 6 CEMP3线二维反演电阻率断面 Fig. 6 Two-dimensional resistivity inversion section of the line CEMP3

值得说明的是，3 条剖面反演的模型响应和实测响应的均方根误差分别为0.72%、0.47% 和0.42%，表明所获得的模型接近介质真实的电性结构.

通过对二连盆地钻孔电测井(16 口，图 1 中给出了部分钻孔位置)曲线所显示的电阻率测量数据(表 1)及反演的3条二维电阻率断面(图 4—6)的综合分析，认为古生界及其上覆地层可以划分为5 个电性层(表 1).

表 1(Table 1)

表 1 二连盆地地层电性特征统计表（依据16 口钻孔电测井资料 Table 1 Statistical table of stratum and electrical structures in Erlian Basin( based on the electrolog information of 16 wells)

表 1 二连盆地地层电性特征统计表（依据16 口钻孔电测井资料 Table 1 Statistical table of stratum and electrical structures in Erlian Basin( based on the electrolog information of 16 wells)

中新生代沉积层可划分为3个电性层.第一电性层为表层的第三、第四系的干沙、砾石、火山碎屑岩等，主体表现为中低阻(一般小于100Ωm);第二电性层为白垩纪泥岩、泥质砂岩、砂岩和砂砾岩，分布厚度较大，电性稳定，可视为低阻层(一般小于15Ωm);第三电性层为侏罗纪砂岩、泥岩和炭质页岩，主体表现为中低阻(一般小于100Ωm，局部井资料可达200Ωm).这些电阻率特征与盆地内反演的表现为中新生代地层的电阻率断面结果相吻合(图 4—6)，可作为中新生代地层的划分依据.

第四电性层为介于中生界与古生界之间的火山岩，前人依据过去的中、新生代盆地的褶皱变质结晶基底的认识^{[1, 4]}，钻探中通常钻达火山岩地层时即完钻，因此，有的井资料将该层火山岩定义为古生界变质岩，但依据“佳木斯—兴蒙地块"的新认识^[1-4]、赛51井资料及研究区岩浆活动的特征，认为分布于古生界与中生界之间的火山岩可能为晚三叠纪至下白垩统火山岩(具体时代尚待进一步确定)，而不是古生界变质岩，因此在后文的二维电阻率剖面地质解释中统称为中生代火山岩，统一编号为Mz(β)，其电阻率为高阻(介于50~500Ωm 之间).该层电测井曲线反映的真实电阻率与电测量资料反演的电阻率(图 4—6，表 1)差异性较大，这是地电测量中火山岩的层状分布与其上覆和下伏层之间电阻率的综合效应所致，因此，分析时应以钻井岩芯及钻孔电测井曲线资料为依据.

第五电性层为古生界，由于深部地电测量分辨率的影响，在二维电阻率剖面结果中主要显示为统一的低阻层(电阻率一般小于50Ωm).而且研究区古生界地层钻孔电测井资料严重匮乏，无法进行分层解释，因此统称为古生界

研究区电法剖面测线所经过的1∶20万地质图显示的岩石露头资料可为反演剖面的浅层地质解释提供划分依据.

本文收集了与CEMP剖面相交的品质良好的过井地震剖面1条(位置见图 1)，钻井岩芯资料12口(图 1给出了其中6口井的井位)，CEMP 测线上的钻井岩芯资料1口，它们可作为中、新生界底界面的识别证据，并为古生界的划分提供依据.

在横向上，CEMP1线二维反演电阻率断面(图 4)自南向北依次可划分为南部高阻异常区(1—6号点之间)、南部低阻异常区(6—23 号点之间)、中央高阻异常区(23—28 号点之间)、北部低阻异常区(28—43号点之间)和北部高阻异常区(43—57).在纵向上，南部和北部低阻异常区自上而下可划分为5个电性层:第一电性层为相对高阻，电阻率在5~200Ωm 之间变化;第二电性层为低阻，电阻率在3~10Ωm间变化;第三电性层为相对低阻，电阻率在10~20Ωm 间变化;第四电性层在断面中反映较弱，为高阻，电阻率大致在20~100Ωm 之间变化;第五电性层为低阻层，电阻率介于15~30 Ωm之间.

CEMP2线二维反演电阻率断面(图 5)所反映的电阻率特征明显，电异常结构相对简单，在横向上，可分为南部高阻异常区(24—86 号点之间)，中部低阻异常区(86—249号点之间)和北部高阻异常区(249—284号点之间)，异常间界线分明.在纵向上，中部低阻异常区可划分为4个电性层:第一电性层为表层相对高阻，电阻率最大可达150Ωm;第二电性层为低阻层，电阻率小于30Ωm;第三电性层为高阻层，电阻率在30~100Ωm 之间变化;第四电性层为低阻层，电阻率小于30Ωm.

在横向上，CEMP3线二维反演电阻率断面(图 6)两侧为高阻异常区(20—54 和215—230 号点之间)，中部为低阻异常区(54—215 号点之间).在纵向上，低阻异常区可划分为5个电性层:第一个电性层为表层相对高阻，电阻率小于200Ωm;第二电性层为低阻，电阻率小于10Ωm;第三电性层为中低阻，电阻率在10~50Ωm 间变化;第四个电性层为高阻，电阻率在30~80Ωm 间变化;第五个电性层为小于50Ωm 的低阻分布区.

从CEMP1测线经过的1:20 万地质图上可以看出，其测线位置南部主要被全新统红基层、更新统玄武岩所覆盖，其北部出露有晚白垩世二连组砂岩、泥岩和泥岩夹泥灰岩以及晚二叠世林西组砂岩、粉砂岩和泥岩.为了进一步揭示CEMP1 线二维反演电阻率断面所显示的地层分布特征，本文收集了钻井岩芯录井资料1 口(宝1 井，位置见图 1、图 7 和图 8)，地震剖面1条(图 7，其与电法测线及宝1 井的相对位置关系见图 1)，这些资料可为反演断面中古生界的存在性提供证据，并为中、新生界的划分提供约束.

图 7

Fig. 7

图 7 DZPM地震反射剖面（与CEMP1线在宝1井处相交） Fig. 7 Seismic reflection profile of line DZMP( intersecting with the line CEMP1 at well Baol)

图 8

Fig. 8

图 8 CEMP1线地质-地球物理综合解释 Fig. 8 The geological-geophysical CEMP1

宝1井井深2220m，其中古近纪、新近纪、第四纪地层厚度143 m，下白垩统巴彦花群上组和中组总厚度为1342 m，下白垩统巴彦花群下组厚度为439m，中、新生界盖层总深度1924 m，其底部岩性为凝灰岩(具体时代有待于进一步厘定).

依据这些资料，认为CEMP1 线二维反演电阻率断面反映的中新生界为三套地层(图 8)，第一套为古近系、新近系和第四系，厚度在0~400m 间变化;第二套地层为下白垩统巴彦花群上组和中组，最大厚度为1500m;第三套地层为下白垩统巴彦花群下组，最大厚度为1100 m.中新生代盆地之下为晚侏罗世火山凝灰岩，厚度在90~1500m 间变化;其下为古生界，厚度最大为3100m(图 8).以上划分的各时代地层与该线电阻率断面(图 4)各电性层呈现一一对应的关系，并且中生界底界面解释的厚度与宝1井及地震剖面(图 7)反映的厚度一致.这充分说明CEMP 电测量资料反演的结果是准确的，同时也为CEMP2和CEMP3线解释提供了依据.

CEMP2测线位置主要被第四纪沉积覆盖，其南部出露有晚侏罗世的玄武岩、流纹岩和凝灰岩，北部出露有早二叠世的砂岩、粉砂质泥岩及中晚泥盆世的火山岩和生物碎屑灰岩、泥岩、粉砂岩等.在参考本区地质露头及邻区钻孔电测井测量曲线的基础上，认为CEMP2线古生界及其上覆地层可划分为4套地层(图 5、图 9).即:第一电性层对应新生代沉积及晚侏罗世火山岩盖层，最大厚度可达500 m，第二、第三电性层为侏罗纪地层，最大厚度为1100m;第四电性层为中新生界与古生界之间的火山岩，最大厚度可达3000 m，第五电性层为古生界，厚度巨大，6km 深度的二维反演电阻率断面(图 5)中未见古生界的底界面.

图 9

Fig. 9

图 9 CEMP2线地质-地球物理综合解释 Fig. 9 The geological-geophysical integrated interpretation of the line CEMP2

CEMP3测线位置主要被第四纪沉积及玄武岩所覆盖，其附近出露有晚侏罗世、石炭和二叠纪地层.依据该区的岩石露头资料、邻区的电测井资料，认为CEMP3测线中新生代盖层可划分为三套地层(图 10)，分别对应二维反演电阻率断面(图 6)所显示的前3个电性层，即:第一套地层为第四纪玄武岩层，第二套地层为白垩系，第三套地层为侏罗系上统.中、新生代盆地盖层最大厚度可达2500m.在中新生代盖层之下同样分布有一定厚度的火山岩，其与第四电性层相对应，呈现中间薄两侧厚的特征，解释的最大厚度为1800m.与第五电性层对应的火山岩下为分布厚度较大的古生界，该线二维反演电阻率剖面(图 6)也未见古生界的底界面.

图 10

Fig. 10

图 10 CEMP3线地质-地球物理综合解释 Fig. 10 The geological-geophysical integrated interpretation of the line CEMP3

综合CEMP1、CEMP2 和CEMP3 线二维反演电阻率断面的基本特征及其地质-地球物理解释断面可以看出，中新生界地层除表层高阻(分布厚度很浅，一般来说小于200 m)外，电阻率的主体特征为低阻.而中、新生界之下分布有一套厚度不等(在50~3000m 之间变化)的高阻层，钻井岩芯资料(图 1)可确定此高阻层为一套以玄武岩、安山岩、火山凝灰岩为主的火山岩.如:太参2井深2820m，中、新生界厚度2718m，其底面岩性为凝灰岩;太6井深2155.5m，中、新生界厚度1765 m，底面岩性凝灰岩;宝1 井深2220m，中、新生界厚度1924 m，底面岩性为凝灰岩;吉18井深910m，中、新生界厚度858m，底面岩性为安山岩.其下的古生界(如:赛51井安山岩下为石炭纪碳酸盐岩)又以低阻特征为主.因此，如果忽略了电阻率断面中的表层高阻，则二连盆地古生界及其上覆地层之间在宏观上具有明显的“低阻-高阻-低阻"的特征，这种电性结构类似于三明治，因此称为“三明治"电性结构.

首先，二连盆地“三明治"电性结构中的高阻层(Mz(β))是识别古生界的重要线索和依据.CEMP1、CEMP2和CEMP3 线的二维反演电阻率结果、岩石露头资料及赛51 井等钻井岩芯资料^[10]表明，二连盆地古生界分布广泛，而且中生界与古生界之间广泛分布一套火山岩.因此，如果进一步认识二连盆地古生界的构造演化特征，首先要认清该套火山岩的形成时代及形成机制.

其次，二连盆地“三明治"电性结构中的高阻层(火山岩)可为古生界尤其是古生界潜山构造提供致密的封堵盖层.研究资料表明，二连盆地石炭、二叠纪的泥岩、碳酸盐岩未变质或轻微变质，具有潜在的生烃能力^[1~4]，而且碳酸盐岩中的空洞和裂隙可作为良好的储集层^[10]，也就是说:无论是油气的“新生古储"还是“古生古储"，二连盆地古生界尤其是潜山构造均具有良好的储盖组合(或生储盖组合)特征.因此，这种“三明治"电性结构特征对古生界油气勘探的研究具有重要的意义.

第三，二连盆地“三明治"的电性结构特征可为古生界油气勘探方法、技术的选择提供思路.由于中、新生界下伏火山岩的屏蔽作用，现有的地震反射剖面资料大多不能清楚地反映古生界的分布特征.因此，笔者认为，对二连盆地古生界构造演化的进一步认识，需要有针对性地选择有效的地震采集及处理方法、技术，以便能够突破该层火山岩的屏蔽作用.

结合二连盆地地震剖面资料、钻孔电测井曲线、钻井岩芯资料、岩石露头资料以及CEMP 测量资料的二维反演电阻率断面反映的中新生代和古生代的电性层分布特征，认为二连盆地中新生界和古生界沉积构造演化主要经历了以下4个重要阶段.

第一阶段在泥盆纪，为地壳南北差异性升降阶段.以二连—贺根山拼贴带为分界线(图 1)，北部和南部构造运动存在较大的差异性.北部地壳以沉降为主，接受泥盆纪沉积，而南部地壳隆升，泥盆纪地层缺失.

第二阶段在石炭-二叠纪，为地层稳定沉积阶段.同样以二连—贺根山拼贴带为分界线，北部在石炭纪继承了地壳抬升的趋势，石炭纪缺失;在二叠纪，北部地壳开始下降，逐渐接受二叠纪地层沉积.而南部继承了地壳沉降的趋势，石炭-二叠纪接受了稳定的沉积.

第三阶段在三叠纪-晚侏罗世，此阶段为古生代盆地被改造及中新生代盆地构造格架形成的重要演化阶段.在三叠纪，二连盆地地壳整体处于抬升阶段，致使此阶段沉积中断;在侏罗纪，北东向为主的构造运动及局部地壳隆升打破了古生界沉积盆地的原有构造体系，形成了被北东向构造切割的新的残余盆地分布体系，同时火山喷发频繁，在晚古生代沉积之上形成了以凝灰岩、玄武岩、安山岩等为主的火山岩盖层.

第四阶段为中新生代地层沉积阶段.地壳呈现局部的相对隆升和下降阶段，隆升区古生界及火成岩分布区遭受剥蚀，下降区接受沉积形成晚侏罗世和白垩纪及新生代地层，从而在新的构造体系下的残余的古生代盆地之上形成中新生代盖层.

本文对二连盆地3 条CEMP 电测量数据进行了二维电阻率反演，并以二连盆地地震反射剖面资料、岩石露头资料、钻孔电测井资料和钻井岩芯资料等为解释依据，对3 条电阻率断面的电性特征及其反映的地层分布特征进行了解释.发现二连盆地古生界广泛分布，而且在中生界和古生界之间广泛分布一套以玄武岩、安山岩、凝灰岩为主的火山岩盖层，他们自上而下具有“低阻-高阻-低阻"的“三明治"电性结构特征，这种电性结构特征对于古生界油气勘探研究具有重要的意义.

同时分析了二连盆地中、新生界和古生界的构造沉积演化特征，认为二连盆地中、新生界与古生界之间主要经历了4个重要阶段，即:泥盆纪的南北差异性升降阶段、石炭-二叠纪的地层稳定沉积阶段、三叠纪-晚侏罗世的古生代盆地被改造和中新生代盆地构造格架形成的重要演化阶段以及中新生代的地层沉积阶段.