2. 国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室, 青岛 266071;
3. 青岛海洋地质研究所, 青岛 266071;
4. 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029
2. Key Laboratory of Marine Hydrocarbon Resource and Environmental Geology, Ministry of Land and Resources, Qingdao 266071, China;
3. Qingdao Institute of Marine Geology, Ministry of Land and Resources, Qingdao 266071, China;
4. Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
The long spread of wide-angle reflection receiving method was used considering poor reflection in the target layer interiors, which permitted to achieve the strong energy wide-angle reflection at the large offset. The time-distance curve of wide-angle reflection with large offset is clear non-hyperbolic, which is difficult to focus on the effective stack data. We adopted the normal moveout correction of wide-angle reflection which was based on the anisotropic and the pre-stack time migration processing to achieve the impactful NMO, stacking and imaging of wide-angle reflection. We obtained the deeper effective reflection that was below the continental sedimentary layer with the application of new seismic exploration technology. According to the seismic reflection characteristics and the regional geological background, the seismic reflection events in the southern Yellow Sea basin can be divided into four seismic reflection sequences in the new seismic imaging section. There are the Cenozoic continental facies seismic reflection sequence (S1), Mesozoic continental facies seismic reflection sequence (S2), Mesozoic-Paleozoic sediments seismic reflection sequence (S3) and basement seismic reflection sequence (S4). The S4 represents the Pre-Sinian metamorphic strata reflection and S3 is similar to marine facies strata seismic sequence calibrated by well data in the southern depress. It was another evidence for the speculation that the northern depression developed with Mesozoic-Paleozoic marine carbonate strata, characterized by large buried depth, great thickness and widespread distribution. In the Qianliyan fault, S4 seismic reflection sequences are underlain by that of S3, where a tectonic zone extends in direction of NE-SW. We conclude that there is a nappe structure zone trending NW-SE as shown by the synthetic interpretation of seismic, gravity and magnetic data. This zone distribution area was about 5000 km2 in the basin south of Qianliyan fault, about 100 km distant to the biggest nappe, and the buried depth was about 3500~7500 m. This nappe structure zone developed in the north of northern depression and uplift area north to the Qianliyan fault. The present and previous results show that the Qianliyan uplift was the contact zone between the North China block and the Yangtze block. The Yangtze block moved northward, which was embedded in the North China block after the continent-continent collision of the two blocks. The contact model between the two blocks is like a "Crocodile mouth".
The seismic exploration method was used to study the shell structure. It can improve quality of raw seismic data and image accurately with innovative applications of technology and methods. We analyzed the contact model between North China block and the Yangtze block by using new seismic data and other geophysical data. The aim of this paper is to analyze the collision evolution process of Yangtze block and North China block in the sea area, and the control function of evolution formation for foreland basin with the application of OBS sections, gravity inversion results and magnetic data.
处于扬子块体主体部位的南黄海盆地在区域构造位置上位于西太平洋构造域,是中国东部构造域向海区的延伸,也是西太平洋和欧亚两大活动板块相互作用的关键区域,在研究欧亚板块东部构造演化中一直占有重要的位置(图 1).扬子块体与华北块体在海区的分布位置和接触关系一直是地质工作者研究的热点问题(中国石油地质志,1990;万天丰,2004; 杨文采,2003;蔡乾忠, 1995,2002;王巍等,1999;郝天珧等, 2002,2003a,2003b,2003c;姚永坚等,2008;戴明刚,2003;戴春山,2011;吴志强和温珍河,2012;徐行等,2011),它关系着对南黄海盆地的形成、发展、演化和资源前景的认识,特别是经历了古生代、中生代到新生代多期次的构造演化后,在海区内部形成的一系列构造形迹,成为人们认识中国东部与朝鲜半岛之间构造联系乃至欧亚大陆边缘构造演化的重要窗口,越来越受到地学研究者的注意.
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图 1 南黄海区域大地构造区划图(据蔡乾忠(2002)修改)Fig. 1 The regional tectonic sketch of South Yellow Sea (Modified from Cai(2002)) |
2 0世纪60年代至80年代,在南黄海海域进行了大量的多道地震勘探,基本查清了中、新生代陆相盆地构造格局和地层分布特征(中国石油地质志,1990).但是,前期地震勘探主要针对坳陷的油气资源调查进行的,没有更多地关注千里岩隆起和盆地内的凸起区.同时,受当时技术条件的限制,地震资料的品质较差,只能反映中-新生代陆相盆地特征,不能识别前新生代残留盆地的构造格局和地层分布(图 2),阻碍了对千里岩隆起地质属性和扬子板块与华北板块接触关系研究的进展.
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图 2 1997年地震剖面图(测线位置见图 1)Fig. 2 The seismic section in 1997(Location shown in Fig. 1) |
2 005年开始启动的新一轮海洋地质调查工作,以南黄海区域地质研究为目标,部署了多条二维多道地震测线.针对前期地震调查工作的缺陷和目的层的地震地质条件,在实施多道地震调查前,进行了勘探目标层的地震反射特征理论模拟计算分析与采集技术方法和攻关处理的研究(黄松等,2010;吴志强, 2003,吴志强和温珍河, 2006,吴志强等, 2006,2010,2011,2012b;冯永强等,2008;张宝金等,2010;童思友,2010;张一波等,2008),初步形成了针对强反射界面勘探目标层反射弱条件下的多道地震采集与处理技术方法,获得了深部地层的有效反射.特别是上下源、长排列地震采集技术试验成功与应用,提高了地震原始资料品质,为地震成像品质的改善打下了良好的基础.
本文通过近年来新采集的多条跨越千里岩断裂的长排列地震剖面的处理解释,对千里岩断裂两侧的构造与地层分布特征进行了分析,重点研究了构造推覆体的分布范围与其之下的地震反射波组的地质属性,分析了扬子块体与华北块体在南黄海的接触关系,为进一步研究本区域内的板块运动和构造演化提供参考. 2 多道地震勘探技术方法
针对研究南黄海海域区域构造特征的目标和前期工作存在的难题,对地震采集技术方法进行了攻关研究,经过模拟计算分析(吴志强等,2011),确定了提升低频能量、拓展频带的气枪阵列组合设计原则和获取广角地震信息的长排列采集技术方法.采用了排列长度7200 m、576道的电缆,覆盖参数96次的采集参数;2012年在此基础上,采用了上下源延迟激发的新技术方法,进一步拓宽了地震频带、提升了低频能量,提高了震源的穿透深度;同时将排列长度加大到8100 m、电缆接收道数扩展到648道,覆盖参数提高到108次.在处理中采用了针对性的噪声压制、多次波剔除和基于各向异性的高阶速度校正与叠前时间偏移技术.通过以上努力,提高了地震成果剖面的信噪比和成像精度. 2.1 上下源气枪组合与延迟激发技术
海洋地震勘探震源一般是由2~4个气枪阵列组成的气枪组合阵列,由于各子阵的沉放深度一致,将其称为平面阵列,它具有较好地抑制气泡效应和实现下行地震能量的最大叠加等优点,但同时也存在由于海平面虚反射对低频和高频成分压制的缺点(李绪宣等,2012).为有效避免虚反射效应对地震频带的压制作用,国内外地震勘探工作者对气枪阵列的组合与激发方式进行了改进,形成了多层气枪震源组合与延迟激发的新技术方法,降低了虚反射效应对地震频带的压制作用,提高了低频地震波能量并拓宽了频带,有效地提升了原始地震资料的品质.
多层气枪震源组合技术是在多个子阵列组合的基础上,利用各子阵不同沉放深度设置相应的激发延迟时间,以达到增强激发子波初峰值能量、减弱虚反射等效果的一种技术. 上下源气枪阵列组合是多层气枪震源组合的特例,它将各子阵分别沉放在两个不同的深度平面上.相对于各子阵沉放在相同深度、同时激发的常规气枪震源,多层气枪震源根据调查海区声速以及下行波叠加原理,对沉放深度从小到大的各子阵依次设置相应的激发延迟时间,达到激发子波下行波前同相叠加,而虚反射非同相叠加而受到抑制的目的(李绪宣等,2012; Cambois et al., 2009; 全海燕等,2011;赵仁永等,2011;Krigh et al., 2010).
本次地震资料采集采用4个容量均为1760 in3子阵组成的总容量为5040 in3枪阵,在对不同阵列组合方式的远场子波波形和频谱理论计算模拟分析的基础上,经海上试验确定四子阵正梯形枪阵上下源延迟激发组合方式(图 3),各子阵沉放深度从左到右分别为10 m—7 m—7 m—10 m,即中间两个子阵沉放深度为7 m,两侧子阵沉放深度为10 m,形成了上下两层枪阵组合延迟激发的枪阵组合方案(又称为双层震源).所谓的延迟激发,即按地震波在海水中的传播速度,上层枪阵激发的地震波波前2 ms后到达下层枪阵,此时激发下层枪阵,使上、下层枪阵激发的下行波波前同相叠加,形成与平面枪阵相同的下行波能量.而下层枪阵的上行波比上层枪阵的上行波延迟4 ms到达,上行波波前分散、没 有同相叠加,这样相对于平面枪阵的上行波同相叠加,虚反射强度得到了较大的抑制.
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图 3 四子阵正梯形枪阵组合(上下源)方式示意图Fig. 3 The sketch map for trapezium model(over/under source)airgun array by four sub-airguns array |
图 4为图 3所示的四子阵正梯形上下源延迟激发枪阵组合方式与沉放深度分别为7 m、10 m平面组合枪阵远场子波对比图,从图中可以看出,正梯形上下源延迟激发枪阵与平面枪阵具有大致相当的初峰值(第一峰值),但其第二峰值(虚反射效应)比平面枪阵低30 bar·m左右,显示了良好的压制虚反射作用.另外,从图中还可以看出,正梯形上下源延迟激发枪阵远场子波旁瓣震荡幅度小,由于上下层枪阵激发时间差异,气泡不能做到同相叠加,极大地 抑制了枪阵的气泡效应,改善了原始地震资料的品质.
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图 4 图 3所示枪阵组合延迟激发与平面枪阵远场子波波形图Fig. 4 The waveform between the planar array and over/under source array shown in Fig. 3 |
在实际的地震资料采集中,还应考虑由于接收反射信号的电缆沉放带来的虚反射效应.图 5为当电缆沉放12 m时接收虚反射效应对远场子波改造图,在电缆虚反射的作用下,远场子波的形态发生了较大的变化,由原来的正负两个波峰变成了两正一 负三个波峰;从图中可以看出,平面震源激发方式形成的负波峰呈锯齿状和分瓣特征,降低了地震原始资料的分辨率和信噪比;而正梯形上下源延迟激发枪阵组合的第一峰值最高,第二峰值(负峰值)与平面震源基本相当,第三峰值(旁瓣)最低、波形光滑且峰值没有分瓣现象,对保护原始资料的分辨率和信噪比非常有利.
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图 5 电缆沉放12 m时接收虚反射效应影响下远场子波波形图Fig. 5 The far-field wavelet by the ghost effect for cable sinking 12 m |
正梯形上下源延迟激发枪阵组合由于压制了震源虚反射作用,震源的高频能量和低频能量都得到了释放,因此它提升了低频和高频段能量,抑制了由震源虚反射带来的陷波效应,拓展了地震频带(图 6),远场子波频谱曲线的低频部分光滑,表明低频能量分布较均匀,有效地提高了枪阵激发的地震波的穿透深度,更有利于获得深部地层反射信息.
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图 6 图 3所示的上下源延迟枪阵与平面枪阵远场子波频谱Fig. 6 The far-field wavelet spectrum for the planar array and over/under source array shown in Fig. 3 |
广角反射波是当炮检距很大时接收到的趋于或大于临界角的反射,一般出现在直达波以外,频率较非广角反射波稍微低,振幅能量较非广角反射波的 能量强. 弹性介质地震波动理论研究表明,当地震反射界面上覆地层与下伏地层存在速度差异,且上覆地层速度低于下伏地层时,大于或等于临界角的反射为全反射、能量最强,并随界面上下的速度增加梯度的减小而快速增加,反射界面上下的速度差异越小,振幅提升的幅度越大(周锦明,1989; 胡中平等,2004;王志等,2002).因此,可以利用广角反射技术进行弱反射目标区的勘探.吴志强等(2006b)通过模型正演的方法,证明了采用长排列广角反射的采集方法,可以提高南黄海深部弱反射界面地震能量.
在常规的采集参数设计中,排列长度参数的设计非常重要.一般只考虑增加覆盖次数、避开直达波等强干扰、获取高信噪比的地震反射数据.在进行基于广角反射的地震采集参数设计时,排列长度的设计主要考虑目标层的AVO 效应,即能否获得高信噪比、强能量的广角反射信息,同时考虑球面扩散和地层吸收对反射地震能量的综合影响.根据Zoeppritz方程和李庆忠(1993)总结的计算地层对信号吸收衰减的经验公式,通过模拟计算认为排列长度为8000 m左右时,在隆起区和深大断裂的上升盘可以获得埋深在4000 m左右地层的广角反射信号(吴志强等,2011).但是,基于获取广角反射信息的排列长度设计,在采集中不可避免地出现广角反射与直达波、折射波等强干扰波混杂在一起的现象,只能在后期的处理中给予解决. 2.3 广角反射成像处理技术
如上所述,CMP(共中心点)道集内的广角反射信号出现在超大偏移距道上,对于超大偏移距地震资料成像处理,使用基于短偏移距常规的动校正方法后,近偏移距道同相轴校平后,远偏移距道存在过校正和拉伸畸变等问题,原因在于反射波“双曲线”走时方程是在速度均匀条件下导出,是一种近似的处理方法,近炮点(偏移距)走时误差较小,由于地层各向异性和横向非均匀构造造成大偏移距走时误差加大.在原始地震记录和CMP道集记录中,由于沉积地层速度远大于海水速度,远偏移距地震反射波到达时间小于海水直达波到达时间,部分与海底折射波、强反射界面折射波相互交织.因此,必须采取针对性的处理措施,先采用高精度线性噪声去除技术分离线性直达波和折射波,得到信噪较高的远偏移距反射波,再采用高阶速度分析(Alkhalifah and Tsvankin, 1995)与动校正处理技术,将CMP道集内远偏移距道的广角反射波校正拉平,以达到利用临界角附近的远偏移距强地震反射波能量信息,提高深层反射信号成像质量的目的.
Alkhalifah和Tsvankin(1995)给出了横向各向同性多层介质动校方程
当不考虑介质各向异性参数η项时,方程(1)为常规双曲线速度分析公式,由于介质各向异性参数η项为方程(1)中的减去项,故常规动校正(NMO)会使大偏移距的地震信号校正过量而发生畸变.因此,需要在常规动校的基础上进行各向异性(η)校正,以保障大偏移距的地震信号动校正时不发生畸变.
在大偏移距的地震信号动校正处理中,确定η、Vη是处理的关键环节.法国地球物理公司(CGG)开发了基于双谱的高密度速度分析方法,通过双曲线顶点时间τ0(即在双曲线坐标系中的零偏移距走时)和最大偏移距时差双参数扫描,获得与速度、等效各向异性参数η和t0有关的校正时差及τ0参数,再通过公式转化求取η、Vη(秦广胜等,2009).
为了使速度模型更符合地质规律和速度变化的规律,更加逼近地下真实的速度场,采用多次迭代的方法优化速度模型和介质各向异性参数η.所谓的迭代分析建模过程就是,采用首次分析获得的初始速度模型和各向异性参数场,对地震数据进行各向异性叠前时间偏移处理,对CRP(共反射点)道集进行各向异性反动校正处理后,取近、中偏移距CRP道集,再次进行各向同性速度分析,优化均方根速度场,再利用全炮检距CRP道集和优化的均方根速度场进行各向异性速度分析,优化各向异性参数η场;以优化的速度场和各向异性场,再对地震数据进行各向异性叠前时间偏移处理,通过检查处理后的CRP道集中的反射波是否拉平,判断速度模型和各向异性参数η场的正确性.如此迭代多次,达到建立精确的偏移速度场和各向异性参数场的目的.
图 7为消除线性干扰波前后效果对比图,线性干扰波能量强且与目标层的广角反射波混杂在一起,采用高精度线性噪声去除技术处理后,广角反射波得到了突出,信噪比提高.图 8为各向同性动校正与各向异性动校正效果对比图,在各向同性动校正处理后的道集上,大炮检距道的有效反射波上翘与波形畸变严重,参与叠加将严重降低成像品质,只能将这部分信号切除(图中黑线左侧区域),损失了宝 贵的强反射信息.采用各向异性参数和短排列动校正速度处理后的道集,大偏移距道上的有效反射波组基本拉平(图 8c),只有部分较远偏移距道的信号波形畸变,进行匹配滤波后波组反射波频率与相位特征一致(图 8d),满足了同相叠加的要求,保证了叠加次数并提升了地震反射能量.
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图 7 消除线性干扰波前后效果对比图 (a)去折射波前的单炮记录;(b)去折射波后的单炮记录. Fig. 7 Shot comparison between before and after interference waves elimination (a)Shot record before refraction elimination;(b)Shot record after refraction elimination. |
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图 8 常规动校正与各向异性动校正对比Fig. 8 The comparison chart between the convention NMO and the anisotropic NMO |
研究区地震剖面可划分为新生代陆相地震反射层序(S1)、中生代陆相地震反射层序(S2)、前中生代沉积层地震反射层序(S3)和变质基底地震反射层序(S4)(图 9).其中新生代地震反射层序、中生代陆相地震反射层序在相关文献中已经进行了详尽的描述(中国石油地质志卷十六,1990),不再赘述.
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图 9 跨千里岩断裂测线6号地震测线(位置如图 13)层序解释剖面Fig. 9 The seismic sequence profile across Qianliyan fault No.6 seismic line(Location shown in Fig. 13) |
S4地震层序为明显的基岩内幕反射特征层序,呈现杂乱弱反射、连续性差的结构特征,顶部为削截接触关系,底部为近平行或角度不整合接触;在多道地震资料中观测到了该套层序的顶界面地震折射波震相,速度在6500~6600 m·s-1之间,与该区域变质岩速度范围(陈沪生等,1999)相当,该部位重力、磁力异常高,但低于千里岩隆起区.因此,据地震反射特征和重力、磁力异常特征推测为前震旦纪变质岩(吴志强等,2012a).
S3地震层序与代表中生代陆相沉积的S2层序具有不同的反射特征,S2层序内部反射能量较高,连续性较好,频率较高(主频为25~30 Hz),反射层次较丰富,内部结构为平行、似平行状反射;S3地震层序内部反射能量、连续性一般,中—低频率(主频约为10~18 Hz),内部结构为平行、似平行状和部分杂乱弱反射(图 9),其上、下边界接触关系为整一-削截,由地震叠加速度资料计算该层序的层速度在5500~6300 m·s-1之间.
该套地层埋藏深度在3~8 km之间,8000m电缆进行多道地震资料采集时,仍不能获得完整和准确的折射波震相.2013年在南黄海部署了垂直于区域构造走向、总长度244 km的OBS深部探测测线(图 13中的13号测线),沿测线共布设39台OBS,台站间距6 km.OBS炮线与测线重合,并在测线两侧各向外延伸80 km,以保证各台站的最大炮检距不低于80 km,能够接收来自莫霍面的反射与折射震相(孟祥君等,2014).
图 10为位于千里岩隆起之上的OBS13台站地震剖面,直达水波震相之后观测到一组连续可追踪的折射震相(Pb),视速度高达6.3 km·s-1,为南黄海陆相盆地基底之下的折射震相.Pb震相在台站左支2~60 km范围内均可以连续追踪,其中在偏移距大约40 km处,Pb震相折合走时突然由0.4 s增加至0.6 s,沉积层增厚,结合前人在附近区域所做的多道地震解释工作(侯方辉等,2012),推测该处可能是山东半岛胶莱盆地在海区的延伸边界,走时的突然增加可能代表该处发育控盆断裂.Pb震相在右半支可以追踪到约35 km,剖面上显示Pb震相在右半支明显滞后于左半支,走时的大幅增加表明高速推覆体已逐渐尖灭,多道地震剖面上显示陆相沉积层厚度大幅增加,向SE方向已进入北部坳陷.
图 12为采用FAST(First Arrival Seismic Tomography)软件进行初至波走时模拟得到的速度剖面,由于FAST软件采用有限差分法求解程函方程,以尺度较小的节点法将模型参数化,能够准确地模拟地震波场的传播,快速地计算任意复杂模型的初至波走时及其射线路径,避免了打靶法在结构复杂区域出现射线盲区及弯曲法计算的射线走时不能得到全局最小的现象,得到的反演结果精度较高.从图中可以看出,在千里岩隆起区上速度在6000~ 7000 m·s-1的高速地层覆盖在速度5000~6000 m·s-1 的地层之上,呈速度倒转的格局.根据地震反射特征和重力、磁力异常特征和钻井揭示的海相地层地震反射特征,推测为前中生代海相沉积地层(吴志强等,2012a;戴春山,2011).
综合上述分析确定,在千里岩断裂两侧存在反射杂乱的变质岩层序叠置在呈层状反射特征层序之上,在OBS速度反演剖面上呈现高速度地层叠置在速度略低的地层(L3)之上(图 12),综合多条地震剖面地震反射特征和重力、磁力特征,圈定了其平面分布范围(图 13),可以看出这是一个呈北东—南西向条带状分布的构造带.戴春山(2011)在进行了区域地质对比分析后认为该构造带为推覆带,推覆方向为NW—SE向.该推覆带在千里岩断裂以南盆地内的分布面积在5000 km2以上,最大推覆距离超过100 km,其底界埋深在3500~7500 m,基本覆盖了北部坳陷的西部凸起、北部凹陷和中部凸起的西部区域.由于千里岩隆起上的地震测线稀少,该推覆带在千里岩断裂以北的分布范围和推覆距离还有待厘定.
图 10 位于千里岩隆起之上的OBS13台站地震剖面Fig. 10 The OBS13 station seismic profile in Qianliyan uplift
图 11 位于北部坳陷的OBS29台站地震剖面Fig. 11 The OBS29 station seismic profile in Northern depress
图 12 OBS测线(13号线,位置如图 13)速度反演剖面Fig. 12 The seismic velocity inversion profile of OBS line(No.13 seismic line shown in Fig. 13)
图 13 千里岩断裂两侧构造推覆体分布图Fig. 13 The tectonics nappe map on both sides of Qianliyan fault
关于华北(中朝)与扬子块体边界结合带在陆区的分布和接触关系,已经有了定论和基本一致的意见(万天丰,2004;杨文采,2003;蔡乾忠,1995;王巍等,1999).在海区位置和接触关系的讨论,由于缺少高品质的多道地震资料和其他相关的数据与资料,还存在许多不同的认识和推测.地质工作者依据获得的地质、地球物理证据,从不同角度阐述了自己的观点.戴明刚(2003)综合前人的研究成果,认为南黄海盆地北部坳陷为跨中朝块体和扬子块体的坳陷;蔡乾忠(1995)认为苏胶造山带—千里岩隆起带—临津江造山带是华北块体与下扬子块体发生碰撞的产物,南黄海盆地应属于下扬子块体,但对其接触关系没有给出明确的定义;郝天珧等(2003a)根据对岩石层结构的综合分析后认为,华北与扬子块体在黄海海域的接触关系是,扬子块体向北运动与华北块体发生碰撞并推覆于华北块体之上,与苏鲁造山带的结合带模式有所不同,并用重力、磁力联合反演的方法,对南黄海残留盆地宏观分布特征进行了研究,指出北部坳陷主要分布中生界残留地层,同时也存在3~6 km的古生界残留厚度.徐行等(2011)、黄松等(2010)、冯永强等(2008)、姚永坚等(2008)依据存在深部反射迹象的新地震剖面,认为南黄海位于下扬子块体的主体部位,千里岩隆起是苏胶造山带与南黄海北部坳陷的过渡带,是在印支运动期发生的自北向南的一系列推覆带;戴春山(2011)根据前人的研究成果并结合地震资料和KACKI-1井钻遇的下三叠统青龙群灰岩等资料,认为扬子与华北板块以俯冲对接为主,可能在不同时期存在对冲形式,同时 圈定了千里岩断裂南侧构造推覆体的大致范围;吴志强等(2012a)在区域地质对比基础上,依据新地震资料显示的千里岩断裂两侧变质岩覆盖下的层状地层反射特征,基于地震反射特征与叠加速度分析和重、磁、震联合反演成果,推测在早三叠—侏罗世的碰撞构造运动造成了苏鲁造山带覆盖扬子块体之上,形成了构造推覆体.
关于华北与扬子块体在陆区接触关系研究较多,也提出过许多接触关系的模式.徐佩芬(2001)认为苏鲁造山带的岩石层结构具有“鳄鱼楔状”速度结构,即华北地壳楔入扬子地壳中并覆盖在扬子岩石层古俯冲带之上.也有学者认为是扬子块体俯冲于中朝块体之下(戴春山,2011).郝天珧等(2003a)对两大块体在海区的接触关系进行了大量的研究,提出了扬子块体向北运动与华北块体发生碰撞并推覆于华北块体之上的新认识.
在多道地震剖面上观察到内幕反射杂乱地震层序(S4)覆盖在层状反射的地震层序(S3)之上,在OBS反演速度剖面上表现为速度高的地层叠置在速度略低的地层之上,综合多道地震、OBS和重力、磁力资料特征,认为千里岩隆起上的“内幕反射杂乱”地震层序代表了前震旦系变质岩地层的反射(戴春山,2011;吴志强等,2012a),在其之下的“层状反射”地震层序可以与南黄海盆地的海相地层反射层序对比标定.因此,在浅部构造背景下,前震旦纪的变质岩地层推覆在中-古生代的海相地层之上,郝天珧等(2003a)采用层析成像的方法,研究了黄海深部的地质构造特征,在沿123.5°E的速度剖面上,观察到在华北(中朝)块体之上有属于扬子块体的高速异常,推测扬子块体向北运动与华北块体发生碰撞并推覆于华北块体之上,与苏鲁造山带的结合带模式有所不同.
新技术获得的多道地震剖面和OBS速度反演剖面都证明,北部坳陷在中-新生代陆相沉积层之下发育着大范围的中-古生代海相碳酸盐岩地层,南部坳陷与北部坳陷的主要区别不是中-古生界地层分布的差异,而是埋藏深度的差异,即北部坳陷中-古生界海相地层埋藏更深,厚度较大,较中-新生代陆相地层分布更广,与黄松等(2010)重力磁力反演的结果相吻合,从地震特征上再次证明了北部坳陷是下扬子块体的一部分.鉴于上述认识,在区域构造背景和地层分布上应将苏北盆地与南黄海盆地作为统一的整体,称为苏北-南黄海盆地更符合区域地质特征.
综合该区域深部与浅部的地质构造特征,认为扬子块体与华北块体在海区的接触关系是,扬子块体向北运动与华北块体发生对冲碰撞后楔入到华北块体之中,为“鳄鱼楔状式”接触关系,即扬子块体向北运动嵌入华北块体之中.上述研究成果再次证明了扬子块体与华北块体接触关系上的复杂性,也符合万天丰(2004)提出的在陆-陆碰撞结合带两侧互相楔入的观点. 5 认识与讨论
(1)南黄海的深部地质结构与构造特征已受到越来越多的关注,地震探测技术方法仍是研究壳内结构的主要方法.针对南黄海复杂的地震地质条件,经研究和海上试验形成了上下源延迟激发和长排列接收的地震采集新技术,提高了原始地震资料品质;在处理中应用了针对长排列成像技术方法,获得了深部地层较为清晰的地震成像,为壳内地质构造的研究奠定了良好的资料基础.
(2)来自多道地震和OBS探测资料证实,在千里岩断裂两侧发育条带状构造推覆带,为高速、杂乱反射的变质岩地层叠置在速度略低、层状反射特征明显的沉积地层上所形成.该构造带呈SE—NE向展布,延伸长度较大,在千里岩断裂南侧的最大推覆距离超过100 km,在千里岩断裂以北的最大推覆距离受地震资料缺乏的限制还不能做出准确的推断;地震层序特征显示为时代较老的变质岩覆盖在前中生代沉积地层之上,对南黄海盆地北部坳陷的前中生代地层的保存起到了至关重要的作用.
(3)新的多道地震和OBS探测成果表明,南黄海盆地北部坳陷在陆相沉积层之下,发育着厚度较大的前中生代沉积地层,且分布范围大,可能与早期的“鳄鱼楔状式”碰撞作用起到了对地层保存有利的作用有关,这一发现对南黄海盆地北部坳陷的油气资源前景评价意义重大.
致 谢 研究和成文过程中与戴春山研究员、郭振轩研究员进行了多次讨论,受益匪浅;上海海洋石油局第一海洋地质调查大队参加了采集技术方法研究并进行了地震资料采集;资料处理由东方地球物理公司(BGP)研究院大港分院曾天玖、崔三元、郭建卿、戴胜军、赵贻水完成,谨表谢意.[1] | Alkhalifah T, Tsvankin I. 1995. Velocity analysis for transversely isotropic media. Geophysics, 60(5): 1550-1566. |
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