地球物理学进展  2016, Vol. 31 Issue (3): 999-1009   PDF    
利用卫星重力数据研究印尼Bone盆地构造区划
杨敏1, 王万银1, 杜向东2, 方勇2, 张科2    
1. 长安大学重磁方法技术研究所, 长安大学地质工程与测绘学院, 西安 710054;
2. 中海油研究总院, 北京 100027
摘要: 印尼Bone盆地,位于印度尼西亚东部地区,油气潜力不容忽视.而油气资源储量与该区的构造演化有关,并受构造体系、岩浆活动等地质因素控制.因此,利用卫星重力资料研究印尼Bone盆地的构造区划,为进一步划分油气远景区提供地球物理依据.研究中利用布格重力异常归一化总水平导数垂向导数(NVDR_THDR)推断出Bone盆地控盆断裂4条,控坳断裂5条;利用最小曲率位场分离技术划分Bone盆地边界以及二级构造单元3个和三级构造单元10个;利用双界面模型重力场快速正反演算法,计算得到Bone盆地沉积层厚度分布图.研究表明,Bone盆地为NNW走向,呈现“东西分带、南北分块”的格局;NNW向断裂分布控制了盆地展布和内部构造单元分布,控制盆地东、西边界,并使得盆地呈现“东西分带”格局;NE向断裂分布控制盆地南、北边界,并使得盆地分布呈现“南北分块”的格局.通过进一步研究认为,东森康盆地为Bone盆地的一个坳陷(凹陷).
关键词: Bone盆地     卫星重力数据     断裂分布     沉积凹陷     构造区划    
Tectonic districts by satellite gravity data of the Bone basin, Sulawesi, Indonesia
YANG Min1, WANG Wan-yin1, DU Xiang-dong2, FANG Yong2, ZHANG Ke2    
1. Institute of Gravity and Magnetic Technology, School of Geology Engineering and Geomatics, Chang'an university, Xi'an 710054, China;
2. CNOOC Research Institute, Beijing 100027, China
Abstract: The Bone Basin is located in the eastern Indonesia. The potential of oil and gas cannot be ignored. The reserves of oil and gas are connected with the evolution of the Bone Basin, and the geological factors, such as the tectonic system, magmatic activity. In order to provide geophysical basis for further area of oil and gas, the fault of structure and tectonic zoning of the Bone basin in Indonesia are studied by using satellite gravity data. In this study, nine faults are deduced with edge recognition technology based on the normalized vertical derivative of the total horizontal derivative(NVDR_THDR) for potential data, which contains four basin-controlling faults and five depression-controlling faults. By using the minimum curvature technique for potential field data separation, the boundary of the Bone basin and three secondary-tectonic units and ten third- structural units are divided, combined with the distribution of the faults. According to Fast solution of forward and inversion problems for gravity field in a dual interface model, the thickness distribution of sedimentary layer in Bone basin is obtained. In this paper, the Bone basin is the trend of NNW, and presents the pattern of‘Belt east-west,north-south block’. the distribution of the NNW-fault control the the distribution of the Bone Basin,which presents‘Belt east-west’, the distribution of the NE-fault control the the boundary of the tectonic units, which presents‘north-south block’. Through research, the relationship between the Bone Basin and Eastern Sengkang Basin is further cleared, we think the Eastern Sengkang Basin is one of depressions in the Bone Basin.
Key words: Bone basin     gravity data     the faultdistribution     sedimentary sag     tectonic districts    
0 引 言

研究区位于印度尼西亚东南部Bone湾,地理范围为东经118°~124°,南纬1°~9°内.印度尼西亚东南部地区油气资源不容忽视,油气资源分布与盆地分布、断裂分布等存在密切的关系,断裂两侧是有利的油气远景区(钟广见等,1995).断裂系统对盆地类型起控制作用,并且对盆地内部的次一级构造单元展布也有重要的影响(魏喜,2005).油气往往存在于沉积盆地之中(刘光鼎,郝天珧等,1996).重力资料是研究断裂分布、盆地分布的有效手段,因此利用重力资料研究Bone盆地的构造区划,对进一步划分油气远景区具有重要意义.

前人进行Bone盆地构造区划的研究主要是利用地震资料.Mark Thompson(1991)利用二维地震资料在Bone湾识别出3个主要沉积中心,在主沉积中心两侧推断有NNW向逆冲断层存在(图 1),但未给出Bone盆地边界,断裂主要分布于苏拉威西岛,呈现人字形构造.Yulihanto(2004)利用二维地震资料得到沉积层厚度,并且根据沉积层厚度推断Bone盆地走向为NNW向,有3个主沉积中心,盆地边界由N-S向主断层控制,派生断层平行于盆地中心轴,West Bone Bay断裂和East Bone Bay断裂控制Bone盆地东西两侧边界,West Walanae断裂则作为盆地西南边界(图 2).Camplin(2014)利用二维地震资料对Bone盆地进行系统的研究,划分出二级构造单元共10个,盆地以及部分内部二级构造单元走向为NNW向,由East Bone Bay断裂组和West Bone Bay断裂组控制盆地东西边界,断裂主要位于南苏拉威西岛和东南苏拉威西岛,断裂走向为NNW、NW向(图 3).前人研究成果比较一致的是盆地走向呈NNW向,盆地东西两侧边界由NNW向断裂控制;差异较大的是盆地边界及内部二级构造单元,并且盆地内部断裂分布研究相对较少,前人对于Bone湾断裂的研究主要位于陆架区和陆坡区,而对于海域研究相对较少.这主要是前人对于Bone盆地的研究都是基于少量的二维地震测线和部分地质资料(仅有一口单井),而研究区范围较大,二维地震测线分布稀少,难以全面研究Bone盆地的构造区划.本文充分利用重力资料横向分辨率高的优势,利用卫星测高重力异常换算得到的布格重力异常对研究区断裂平面位置分布、沉积层厚度以及构造区划进行研究,为预测有利油气远景区提供地球物理依据.

图 1 Bone盆地构造区划图
(Mark Thompson,1991)
Fig. 1 The map of tectonic districts
(Mark Thompson,1991)

图 2 Bone盆地构造区划图
(Yulihanto,2004)
1 :北部次盆,2:西南次盆,3:南部次盆.
Fig. 2 The map of tectonic districts
(Yulihanto,2004)
1 :Nouth Sub-Basins,2: Southwest Sub-Basins,3:South Sub-Basin.

图 3 Bone盆地构造区划图
(Camplin,2014)
1 :Kolaka隆起,2:Padamarang次盆,3:Maniang隆起,4:Liang-Liang次盆,5 :Basa隆起,6:Kabaena隆起,7:Tulang次盆,8:Salayar次盆,9:Bonera隆起,1 0:Kabaena次盆.
Fig. 3 The map of tectonic districts
(Camplin,2014)
1 :Kolaka Basement Highs,2:Padamarang Sub-Basins,3:Maniang Basement Highs,4 :Liang-Liang Sub-Basins,5:Basa Basement Highs,6:Kabaena Basement Highs,7:Tulang Sub-Basins,8:Salayar Sub-Basins,9:Bonera Basement Highs,10:Kabaena Sub-Basins.
1 地质及地球物理概况 1.1 地质概况

Bone盆地位于Bone湾,Bone湾位于火山区西苏拉威西岛和非火山区东苏拉威西岛之间,是个前弧盆地(Yulihanto,2004),西与东森康盆地相邻.苏拉威西岛位于克拉通印澳板块、太平洋菲律宾板块和欧亚板块巽他地块的结合处.印澳板块NNE向移动,菲律宾板块NWW向移动,巽他地块则相对比较稳定,三大板块的结合区是一个微大陆碎片复合区(图 4),包括变质岩、岩浆岩、火山弧、混杂蛇绿岩以及微大陆碎片等.苏拉威西岛形状成K字形,形成了鲜明的南北向构造(Sukamto,1975),北苏拉威西岛火山弧、中苏拉威西岛变质带,东南苏拉威西岛蛇绿岩带以及南苏拉威西岛火山弧(如图 5).Sudarmono(1999)认为在古近纪弧前位置形成一个俯冲带,后来中新世印澳板块向东移动和菲律宾板块向西移动发生碰撞,形成裂谷,随后新近纪开始沉积,并且东南部苏拉威西岛持续由西向东旋转,其形成时间是新近纪.(Yulihanto,2004)同样认为Bone湾是由于晚中新世的印澳板块向东碰撞菲律宾板块导致始新世裂谷作用,对盆地进一步改造,确定了三个裂谷时期,中始新世-晚始新世裂谷时期,渐新世-中新世裂后时期,中中新世-上新世碰撞时期.

图 4 大地构造位置图(Parinya Pholbud,2012)
红色框为研究区.
Fig. 4 The map of tectonic position (Parinya Pholbud,2012)
The study area is outlined in red.

图 5 地质概况图(Parinya Pholbud,2012)
红色框为研究区.
Fig. 5 The map of simplifed geology (Parinya Pholbud,2012)
The study area is outlined in red.
1.2 密度特征

根据前人研究所得的地质概况图(图 5)可知,南苏拉威西岛岩石分布以火山岩为主;中苏拉威西岛主要是变质岩带,主要以红土镍矿为主;东南苏拉威西岛则是蛇纹岩,而在Bone湾及邻区主要被沉积物覆盖.Hamilton(1979)、 Bergman(1996)和Milsom(2001)等学者认为Bone盆地是新近纪以后形成的沉积盆地.由于研究区钻井资料较少,密度资料暂无,从前人地质概况图以及研究成果可知,研究区主要是由新近纪以后的沉积物质组成,而周围邻区主要是以基性、超基性围岩覆盖,因此推测二者之间存在着密度差异,但没有确切的密度资料.

2 数据资料 2.1 卫星测高重力异常

本次研究使用的卫星测高重力异常数据来自美国两位教授David T. Sandwell(加利福尼亚大学斯克里普斯海洋协会)和Walter H. F. Smith(美国国家海洋与大气局卫星测高实验室)共同维护的全球卫星重力异常数据库V23.1,海区数据网度为1′×1′,陆区数据网度为5′×5′(图 6).卫星测高重力异常是海平面以下低密度体的综合反映,它不但包含地下剩余密度体的反映,也包含海水的影响.为了研究地下剩余密度体的重力响应,必须消除海水的重力响应.

图 6 卫星测高重力异常图 Fig. 6 The satellite gravity data anomaly map
2.2 地形数据

本次研究使用的地形数据同样来自美国两位教授David T. Sandwell(加利福尼亚大学斯克里普斯海洋协会)和Walter H. F. Smith(美国国家海洋与大气局卫星测高实验室)共同维护的全球卫星重力异常数据库的水深数据V18.1,数据网度为1′×1′(图 7).利用海底地形资料可以消除海水的重力响应.

图 7 地形起伏图 Fig. 7 The topographic map
2.3 布格重力异常

布格重力异常是利用卫星测高重力异常(图 6)和海底地形起伏(图 7)计算得到的.因为本区缺少密度资料,布格重力异常计算在选用统一中间层密度时,沉积地层平均密度分别取2.00×103 kg/m3、2.30×103 kg/m3和2.60×103 kg/m3,海水密度取1.03×103 kg/m3,利用双界面模型重力场快速正演方法(王万银和潘作枢,1993)分别计算海水的重力影响值,进而对卫星测高重力异常做海水影响校正,并由此计算得到三种沉积地层密度下的布格重力异常.将计算的布格重力异常结果与前人研究构造区划进行对比,发现沉积地层密度为2.30×103 kg/m3的布格重力异常(图 8)与前人构造区划对应较好(图 9-11),因此本次选用图 8所示的布格重力异常进行研究.在Bone湾,布格重力异常表现为重力低,走向为近NNW向,与卫星测高重力异常具有相似的特征.

图 8 布格重力异常图 Fig. 8 The Bouguer gravity anomaly map

图 9 布格重力异常图与前人研究构造区划
(Mark Thompson,1991)
Fig. 9 The Bouguer gravity anomaly and tectonic districts
(Mark Thompson,1991)

图 10 布格重力异常图与前人研究构造区划
(Yulihanto,2004)
Fig. 10 The Bouguer gravity anomaly and tectonic districts
(Yulihanto,2004)

图 11 布格重力异常图与前人研究构造区划
(Camplin,2014)
Fig. 11 The Bouguer gravity anomaly and tectonic districts
(Camplin,2014)
3 构造区划识别方法

3.1 断裂识别方法

深大断裂可以控制其两侧的构造活动,形成不同的构造格局,同时往往伴随岩浆活动,从而破坏原来的地质体的连续性,形成密度上的横向差异.由于密度的横向差异必然在重力异常上有所表现,因此可以利用重力异常的特征来推断断裂构造.

利用重力异常识别断裂位置的方法有很多种,可以分为数理统计、数值计算和其他三大类(王万银等,2010),数理统计又可以分为小子域滤波(杨高印,1995;张凤旭等,2007)和归一化标准差(Cooper和Cowan,2008);数值计算方法较多,有垂向导数(VDR)、总水平导数(THDR)、解析信号振幅(ASM)、倾斜角(TA),θ图(Theta Map),归一化总水平导数垂向导数(NVDR_THDR)等;第三类方法主要是图形识别技术,例如图像增强技术(Zhang等,2007;夏玲燕等,2008;赵希刚等,2008).基于以上方法,本文利用归一化总水平导数垂向导数方法(NVDR_THDR)(王万银等,2009)为主,结合最小曲率(纪晓琳等,2015)位场分离结果识别断裂的平面位置.本次选用布格重力异常NVDR_THDR的极大值位置或极大值错断位置,剩余布格重力异常的零值线位置来划分断裂.并结合前人研究成果最后确定断裂的分布.

Mark Thompson(1991)、 (Yulihanto,2004)和Camplin(2014)的断裂位置与布格重力异常NVDR_THDR和剩余布格重力异常进行对比,如图 12-17,红色线表示前人研究断裂分布位置,黑色线表示盆地分布位置.Mark Thompson(1991)识别的断裂走向分为2组,NNW向和NW向.NNW向断裂位置与布格重力异常NVDR_THDR极大值位置不一致,与剩余布格重力异常零值线位置也不一致;NW向断裂则位于极大值错断位置,在剩余布格重力异常上表现不明显.(Yulihanto,2004)所划分的断裂主要为海域断裂,走向为NNW向,断裂位于布格重力异常NVDR_THDR极大值的连线处,同时也位于剩余布格重力异常的零值线位置附近.Camplin(2014)识别的断裂主要位于陆区,走向同样分为2组,NW向和NNW向,都位于布格重力异常NVDR_THDR极大值连线处,NNW向断裂在剩余布格重力异常的低值区,而NW向断裂特征表现不明显.分析比较可得,较为一致的是,在海域,断裂走向主要为NNW走向;在陆域,断裂走向为NW向.但是断裂的位置与布格重力异常NVDR_THDR极大值位置或错断位置以及剩余布格重力异常零值线位置有些差异,并且在Bone湾海域研究成果较少,因此本次研究重点是海域断裂的平面分布位置.

图 12 布格重力异常NVDR_THDR与前人研究结果
(Mark Thompson,1991)
Fig. 12 NVDR_THDR of the Bouguer gravity anomaly andtectonic districts
(Mark Thompson,1991)

图 13 布格重力异常NVDR_THDR与前人研究结果
(Yulihanto,2004)
Fig. 13 NVDR_THDR of the Bouguer gravity anomalyand tectonic districts
(Yulihanto,2004)

图 14 布格重力异常NVDR_THDR与前人研究结果
(Camplin,2014)
Fig. 14 NVDR_THDR of the Bouguer gravity anomaly andtectonic districts
(Camplin,2014)

图 15 剩余布格重力异常与前人研究结果
(Mark Thompson,1991)
Fig. 15 The Residual of Bouguer gravity anomaly andtectonic districts
(Mark Thompson,1991)

图 16 剩余布格重力异常与前人研究结果
(Yulihanto,2004)
Fig. 16 The Residual of Bouguer gravity anomaly and tectonic districts
(Yulihanto,2004)

图 17 剩余布格重力异常与前人研究结果
(Camplin,2014)
Fig. 17 The Residual of Bouguer gravity anomaly and tectonic districts
(Camplin,2014)
3.2 凹陷识别方法

重力异常是各种密度不均匀体的反映,为了提取各种密度不均匀体的重力异常,需要对重力异常进行分离.通常,区域重力异常代表埋深大、规模大的异常体的反映,而剩余重力异常则是埋深浅、规模小的异常体的反映.剩余重力异常低值区反映低密度体,而高值区反映高密度体,零值线位置即为二者的分界线.剩余重力异常的计算方法分为空间域和频率域两种,空间域又可以分为迭代趋势分析法(Rao,1975)、多次切割法(程方道等,1987)和最小曲率法(纪晓琳等,2015);频率域分为常规滤波方法和小波分析方法(Moreau,1997),例如多次匹配滤波(刘青松等,1996;张凤旭等,2006).本次利用最小曲率方法(纪晓琳等,2015)进行位场分离得到剩余布格重力异常,并根据剩余布格重力异常零值线位置识别坳陷(凹陷)和隆起(凸起)的位置.

与断裂的研究方法相同,同样将Mark Thompson(1991)、 (Yulihanto,2004)和Camplin(2014)识别的盆地边界与剩余布格重力异常的零值线进行对比(图 15-17).结果对比发现:Mark Thompson(1991)和(Yulihanto,2004)所划分的盆地走向、内部构造单元与异常走向较为一致,均为NNW向,坳陷区对应重力低值区,隆起区对应重力高值区;而Camplin(2014)将Bone盆地内部构造单元进一步细化,与剩余重力异常对应较好的为Kolaka隆起、Padamarang次盆、Liang-Liang次盆、Kabaena隆起、Tulang次盆、Salayar次盆、Bonera隆起和Kabaena次盆.前人划分的边界位置与零值线位置均有所偏差;另外,对东森康盆地和Bone盆地的关系研究较少.因此要对东森康盆地和Bone盆地以及内部构造单元再进行研究.

4 印尼Bone盆地构造区划 4.1 断裂构造平面位置分布研究

根据布格重力异常NVDR_THDR的极大值位置或者极大值的错断位置识别断裂平面位置(图 18)以及剩余布格重力异常零值线位置(图 19),并结合二维地震资料,对Bone湾海域及邻区断裂分布及其组合关系进行研究(图 20).研究区共识别出控盆断裂4条(F1-1~F1-4),控坳断裂5条(F2-1~F2-5).控盆断裂控制盆地边界,其规模较大、延伸较长;控坳断裂主要控制盆地内部构造单元边界,断裂规模相对较小、延伸较短.

图 18 断裂划分结果与布格重力异常NVDR_THDR图
(NVDR_THDR of the Bouguer gravity anomaly)
Fig. 18 The map of fault

图 19 断裂划分结果与剩余布格重力异常图 Fig. 19 The map of fault
(The Residual of Bouguer gravity anomaly)

图 20 断裂划分结果与地震剖面位置图 Fig. 20 The position of seismic
(The result of fault)

选取2条地震测线(Camplin,2014;地震测线位置如图 20所示),与划分结果进行对比分析.图 2122分别为与地震时间剖面A相对应的布格重力异常NVDR_THDR剖面图和地震剖面B相对应的布格重力异常NVDR_THDR剖面图.在图 21中,从左到右第一个极大值对应断裂F2-4;第二个极大值对应断裂F2-5;第三个极大值对应断裂F1-3;三条解释断裂与地震剖面解释的结果相吻合.在图 22中,同样从左到右第一个极大值对应断裂F2-2,控制东部坳陷右边界;第二个极大值对应断裂F1-3,控制盆地东边界.从地震剖面上来看,断裂F1-3以西沉积层较厚,以东沉积层较薄,这与我们认为F1-3断裂控制盆地边界的认识是相一致的.

图 21 A测线(Camplin,2014)与布格重力异常NVDR_THDR剖面图 Fig. 21 Line A(Camplin,2014)and NVDR_THDR ofthe Bouguer gravity anomaly profile map

图 22 B测线(Camplin,2014)与布格重力异常NVDR_THDR剖面图 Fig. 22 Line B(Camplin,2014)and NVDR_THDR of theBouguer gravity anomaly profile map

控盆断裂根据走向分为3组,NE向断裂1条(F1-1),NNW向断裂2条(F1-2~F1-3),NW向断裂1条(F1-4).NE向断裂F1-1在布格重力异常NVDR_THDR图上主要表现为极大值连线位置,F1-1是盆地北部边界.NNW向断裂F1-2和F1-3表现为明显的极大值连线,并且具有分段性特征.F1-2在北部极大值有较好的连续性,在中部极大值连线发生错断,南部极大值延伸较短,幅值较小,作为盆地西部边界.F1-3在布格重力异常NVDR_THDR图上,北部表现为明显的极大值错断位置,南部极大值特征表现不明显,控制盆地东部边界.NW向断裂F1-4在布格重力异常NVDR_THDR图上表现为极大值连线,但极大值连线并非严格的NW向连线,部分表现为错断位置,其中F1-4是盆地南部边界.

控坳断裂根据走向分为2组,NNW向断裂4条(F2-1、F2-2、F2-4、F2-5),NE向断裂1条(F2-3).NNW向二级断裂位于布格重力异常NVDR_THDR极大值连线;NE向二级断裂位于布格重力异常NVDR_THDR极大值错断位置,NNW向断裂被NE向断裂错断.

除F2-3断裂在剩余布格重力异常上表现为异常的错断处外,其余的控盆和控坳断裂均表现为剩余布格重力异常零值线位置或梯级带位置处.

本次划分断裂结果与前人相比,主要分布在Bone湾海域,有助于研究Bone盆地的构造区划,为勘探海域油气资源奠定基础.

4.2 沉积凹陷分布研究

在本次研究中,根据剩余布格重力异常的零值线位置(图 23黑色线),重新划分了Bone盆地边界以及内部构造单元.在盆地内部剩余布格重力异常有两个明显的NNW向的低值带,推断为坳陷;在两个低值带中间夹持一个NNW向的高值带,推断为隆起.因此在盆地内部划分的二级构造单元呈现“两坳一隆”,分别是西部坳陷,中部隆起,东部坳陷,表现为“东西分带”的特征.从地形起伏图(图 24)来看,西部坳陷主要位于陆架、陆坡区,而东部坳陷主要位于陆坡区、海区.对西部坳陷和东部坳陷进一步划分了三级构造单元,共识别凹陷6个,凸起4个.以F2-3为界,分成南北两块,盆地呈现“南北分块”特征.

图 23 盆地划分结果与剩余布格重力异常图 Fig. 23 The map of basin and the Residual of Bouguer gravity anomaly
图 24 盆地划分结果与地形起伏图 Fig. 24 The map of basin and the topographic
图 23 盆地划分结果与剩余布格重力异常图 Fig. 23 The map of basin and the Residual of Bouguer gravity anomaly
图 24 盆地划分结果与地形起伏图 Fig. 24 The map of basin and the topographic

通过本次研究共划分了3个二级构造单元,西部坳陷、中部隆起和东部坳陷,10个三级构造单元,分别为:(1)森康凹陷;(2)西部凸起;(3)西部凹陷;(4)北1凹陷;(5)北1凸起;(6)北2凹陷;(7)北2凸起;(8)中部凹陷;(9)南部凸起;(10)南部凹陷,其中森康凹陷、西部凸起和西部凹陷属于西部坳陷,其余属于东部坳陷.

同样选取2条地震测线(Camplin,2014;地震测线位置如图 25所示),与盆地边界进行对比分析,其中,图 26图 27分别为与地震剖面A相对应的剩余布格重力异常剖面图和地震剖面B相对应的剩余布格重力异常剖面图.将图 26图 21结合看,断裂F2-4与F2-5之间为中部隆起区,断裂F2-5与F1-3之间为东部坳陷区,断裂F1-3右侧的区域为盆地外围.对于测线B,结合图 27图 22,断裂F2-2与F1-3之间为东部坳陷区,盆地解释结果与地震剖面解释结果是一致的.

图 25 盆地划分结果与地震剖面位置图 Fig. 25 The position of seismic and the result of basin

图 26 A测线(Camplin,2014)与剩余布格重力异常剖面图 Fig. 26 Line A(Camplin,2014)and the Residual Bouguer gravity anomaly profile map

图 27 B测线(Camplin,2014)与剩余布格重力异常剖面图 Fig. 27 Line B(Camplin,2014)and the Residual Bouguer gravity anomaly profile map

盆地划分结果与前人相比,图 28-30黑色实线为前人识别的盆地边界,白色实线为本次划分的盆地边界.与Mark Thompson(1991)的划分结果相比,三个沉积中心均位于东部坳陷内;与 (Yulihanto,2004)相比盆地西北角边界扩大,将原来的东森康盆地包括在本次划分的Bone盆地范围内,西南角以及南部盆地边界变化不大,基本保持了前人划分结果,而在东南角,与原来相比边界向西缩小,盆地走向与前人研究一致,呈NNW向;与Camplin(2014)相比,盆地北部,西北以及南部边界均有所扩大,划分的次盆隆起与本次研究划分的凹陷凸起对应较好.其共同点是:盆地走向为NNW向;不同点是:本次划分的盆地边界整体较前人划分的盆地边界有所扩大,内部构造单元分布规律明显,将东森康盆地归入Bone盆地.

图 28 本次划分结果与前人研究结果
(Mark Thompson,1991)
Fig. 28 The map of basin (Mark Thompson,1991)

图 29 本次划分结果与前人研究结果
(Yulihanto,2004)
Fig. 29 The map of basin
(Yulihanto,2004)

图 30 本次划分结果与前人研究结果
(Camplin,2014)
Fig. 30 The map of basin
(Camplin,2014)

由于沉积盆地的沉积层密度小于下伏基底的密度,因此反演盆地沉积层厚度也就是反演密度界面的起伏.密度界面的反演方法可以分为空间域和频率域,空间域主要有迭代法(Bott,1960;Rao,1986)、压缩质面法(Tanner,1967;刘元龙,1987)、正则化方法(Tikhonov等,1977)和样条函数法(王硕儒等,1996);频率域主要基于Parker(1973)的重力异常快速正演方法以及Oldenberg的快速反演方法(Oldenburg,1974)以及对此方法的改进(王万银和潘作枢,1993;Guspi,1993;肖鹏飞等,2007;冯娟等,2014).本次研究利用双界面模型重力场快速正反演算法(王万银和潘作枢,1993),根据剩余布格重力异常,计算得到Bone盆地沉积层厚度图(图 31).从图 31可以看出,Bone盆地西部坳陷和东部坳陷沉积层厚度平均为5.5 km左右,中部隆起沉积层厚度平均为2.5 km.以断裂F2-3为界,盆地北部和南部沉积特征差异较大,不论坳陷还是隆起,盆地南部沉积厚度比北部沉积厚度要大.图 32图 33分别表示测线A和测线B对应的沉积层厚度剖面,剖面纵坐标表示沉积层厚度,从图中可以看出厚度曲线的起伏形态与地震剖面起伏形态一致.

图 31 Bone盆地沉积层厚度图 Fig. 31 The thickness of Cenozoic group map

图 32 A测线(Camplin,2014)与沉积层厚度剖面图 Fig. 32 Line A(Camplin,2014)and the sediment thickness of profile map

图 33 B测线(Camplin,2014)与沉积层厚度剖面图 Fig. 33 Line B(Camplin,2014)and the sediment thickness of profile map

4.3 断裂对盆地的控制作用

断裂往往控制盆地边界、分布,并直接影响到盆地内部构造单元分布.前人研究认为NNW向断裂控制盆地边界,而断裂对内部构造单元的控制作用研究较少,本文在前人研究成果的基础上,结合本次断裂、盆地及沉积层厚度分布和该研究区的地质构造,推断断裂形成有3期构造运动(图 34).第一期构造运动形成控盆断裂,认为断裂F1-2和F1-3控制了Bone盆地的东西边界,断裂 F1-1和F1-4控制了Bone盆地的南北边界,初步形成盆地的雏形,盆地NNW向展布;第二期构造运动形成NNW向控坳断裂,使盆地内部构造单元NNW向展布,西部坳陷由F2-1和F2-4控制,东部坳陷由F2-2和F2-5控制,呈现“东西分带”的特征.这两个坳陷带的特征是不一样,西部坳陷类似于裂陷型,东部坳陷类似于坳陷型,从地震剖面上看,由于F2-1和F2-4断裂断距较大,表现在重力异常特征比较明显,而F2-2和F2-5断裂断距较小,重力异常特征不太明显;之后伴随第三期构造运动,形成NE向控坳断裂F2-3,将第一期形成的控盆断裂和第二期形成的控坳断裂错断,使得盆地南部沉积层厚度大于北部沉积层厚度,使盆地呈现“南北分块”的特征.

图 34 构造区划图 Fig. 34 The map of neotectonic zonation

综上所述,Bone盆地的演化过程受到断裂的控制作用,整体呈现“东西分带、南北分块”的特征.

5 结论与建议

5.1  利用布格重力异常NVDR_THDR和剩余布格重力异常,结合地震、地质资料,研究了Bone盆地断裂构造平面分布和盆地沉积凹陷的分布特征,并对断裂与盆地之间的分布关系进行了分析和总结.

5.2  根据布格重力异常NVDR_THDR和剩余布格重力异常共推断出Bone盆地控盆断裂4条(F1-1~F1-4),控坳断裂5条(F2-1~F2-5).断裂对Bone盆地以及内部构造单元的分布具有控制作用.

5.3  根据剩余布格重力异常识别出Bone盆地边界,并在盆地内部划分出二级构造单元3个,“两坳夹一隆”,三级构造单元10个.Bone盆地呈现“东西分带、南北分块”的构造格局.并根据剩余布格重力异常计算得到Bone盆地沉积层厚度,西部坳陷和东部坳陷沉积层厚度平均为5.5 km左右,中部隆起沉积层厚度平均为2.5 km.以断裂F2-3为界,盆地北部和南部沉积特征差异较大,不论坳陷还是隆起,盆地南部沉积厚度比北部沉积厚度要大.

5.4  通过对Bone湾及邻区重力场特征分析,在充分利用重力数据解释构造平面位置优势的基础上,再结合地震剖面纵向分辨率高的特点,研究了Bone盆地断裂分布及内部构造单元划分,对Bone盆地的区域构造划分和资源勘查具有一定的指导意义.由于该区缺乏密度资料,待有密度资料后,还需要结合其他地质和地球物理资料进行再研究,并对以上的推断结果进一步进行验证.

致 谢  感谢潘作枢教授和论文评审专家提出的修改意见,也感谢本文编辑对论文的加工和修改.

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