利用重磁震資料研究山東半島及南黃海北部地區(qū)火成巖分布?

韓　波， 張菲菲??， 張訓華， 田振興

(1.國土資源部海洋油氣與地質(zhì)環(huán)境重點實驗室, 山東 青島 266071; 2.青島海洋地質(zhì)研究所， 山東 青島 266071)

利用重磁震資料研究山東半島及南黃海北部地區(qū)火成巖分布?

韓波1,2， 張菲菲1,2??， 張訓華1，2， 田振興1,2

(1.國土資源部海洋油氣與地質(zhì)環(huán)境重點實驗室, 山東 青島 266071; 2.青島海洋地質(zhì)研究所， 山東 青島 266071)

摘要：利用近年的地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，收集了前人的巖性分析及物性分析結(jié)果，結(jié)合山東半島和南黃海北部的重力資料和磁力資料及多道地震的資料，分析了研究區(qū)重磁場特征，并且將地震識別的火成巖投影到磁力異常平面圖內(nèi)，利用磁力異常化極的垂向一階導數(shù)圖作為底圖，判定可能由火成巖引起的磁異常，根據(jù)相似磁異常特征，劃定火成巖的分布位置。分析認為山東半島火成巖具有沿北東向發(fā)育的特點，并且受北東向斷裂控制，南黃海北部地區(qū)火成巖有沿北東，北北東向發(fā)育的特點。

關(guān)鍵詞：山東半島； 南黃海； 火成巖

引用格式： 韓波， 張菲菲， 張訓華, 等.利用重磁震資料研究山東半島及南黃海北部地區(qū)火成巖分布 [J]. 中國海洋大學學報(自然科學版)， 2016, 46(5)： 78-82.

HAN Bo，ZHANG Fei-Fei， ZHANG Xun-Hua, et al. The distribution data of igneous rocks of the South Yellow Sea and Shandong Peninsula by gravity and magnetic anomalies and seismic data [J]. Periodical of Ocean University of China, 2016, 46(5): 78-82.

本文所選的研究區(qū)為120°E～123°E，36°N～38°N，包括山東半島的膠東半島和南黃海北部地區(qū)(見圖1)，研究區(qū)地跨三大構(gòu)造單元，自西向東依次為，中朝地臺，蘇膠臨津江帶，揚子地塊[1-4]，通常以嘉山-響水-千里巖斷裂(F3)和五蓮-青島-海州斷裂(F2)作為中朝地塊、蘇膠臨津江帶和揚子地塊的分界斷裂。中朝地塊的西部源于阿拉善，東部至朝鮮半島(其中華北地塊為中國部分的稱謂，狼林地塊為朝鮮半島部分的稱謂)，中朝地塊內(nèi)斷裂發(fā)育，以近東西向、北東和北北東向斷裂為主。

重力勘探，磁力勘探和地震勘探是海洋地質(zhì)調(diào)查和研究的主要手段，其中，重力異常資料對于盆地分布范圍、凹陷和凸起、斷裂的走向和分布等方面有獨特的表現(xiàn)，磁力異常資料能更清楚地判斷斷裂的走向和性質(zhì)，而且利用磁力異常資料可以計算磁性基底的深度[5-8]。

火成巖對地質(zhì)學研究很重要，它是了解地球內(nèi)部的一個窗戶，可以用于研究板塊構(gòu)造。山東半島除了產(chǎn)出豐富的新近紀火山巖外，也發(fā)育古近紀的盆地火山巖[9-13]。本文對山東半島和南黃海北部的研究區(qū)，利用重磁震資料進行了綜合解釋，獲得研究區(qū)的火成巖分布特征?；鸪蓭r普遍表現(xiàn)為高密度高磁性特征，以重力，磁力資料為基礎(chǔ)，結(jié)合地震，地質(zhì)，鉆井等資料，利用火成巖儲層的磁化率和巖石密度明顯高于沉積巖，可以首先根據(jù)磁異常和重磁分析圈定火成巖發(fā)育區(qū)，在圈定火成巖發(fā)育區(qū)基礎(chǔ)上上利用針對性的局部地震測井資料采集分析，可以較好的預測火成巖的分布。

1重力場特征

山東半島的空間重力異常幅值在-15～35mGal之間變化，異常主體走向為NE向，重力異常場北部寬，南部窄，呈現(xiàn)三角形狀。山東半島的南部主體呈現(xiàn)重力高值帶，是膠遼隆起帶的反映，山東半島的北段局部有負異常，負異常圈閉低于-15mGal。

南黃海北部地區(qū)，空間重力異常場的以高值異常為背景場，異常走向為北東向，空間重力異常幅值在-25～35mGal之間變化，南北兩側(cè)為重力高圈閉，中間夾雜著團塊狀負異常圈閉，異常走向NE，負異常最低為-25 mGal，異常的走向和五蓮-青島-海州斷裂走向基本一致。

(1-以中生代為主的沉積盆地Mesozoic sedimentary basin；2-中新生代沉積盆地Mesozoic Cenozoic sedimentary basin；3-主要斷裂Major fracture；4-推斷斷裂Inferred fracture；F1：郯廬斷裂Tanlu fault;；F2：五蓮-青島-海州斷裂Qingdao Haizhou Wulian fault；F3：嘉山-響水-千里巖斷裂Jiashan Xiangshui Qianliyan fault;F4：江山-紹興-光州斷裂Jiangshan Shaoxing Kwangju fault.)據(jù)文獻[1]修改，方框內(nèi)為研究區(qū)，ab為地震剖面位置示意圖。According reference[1], study area is in block, ab is seismic profile.

圖1區(qū)域構(gòu)造簡圖

Fig.1Regional tectonic map

山東半島的布格重力異常幅值在-30～35mGal之間變化，異常主體走向為北東向，山東半島的重力異常以負異常為主，負異常圈閉相互貫通連成一片，極小值位于山東半島西側(cè)，極值低于-25mGal。其中膠東隆起部分呈現(xiàn)負異常圈閉，而萊陽盆地此處呈現(xiàn)正異常圈閉。

南黃海北部的布格重力異常幅值在-20～45mGal之間變化，異常形態(tài)與空間異常相似，異常南黃海北部布格重力異常圖中，主要有6個主要團塊狀高值正重力異常圈閉以NE向展布，正異常值在30～45mGal范圍內(nèi)變化，其間點綴著4個小的中值正異常圈閉，最小值超過15mGal；西部以高值為主，高低值異常圈閉間隔分布，包括4個高值圈閉，最大值可達35mGal，3個低值圈閉最低值低于5mGal；中部布格重力異常分布比較雜亂，南北兩側(cè)高、中間低，分布有7個面積較大的高值圈閉和5個低值圈閉，其間有更小的高、低值圈閉。其中，該區(qū)中部低異常圈閉面積最大，異常圈閉最小值低于0mGal。

圖2　研究區(qū)空間重力異常圖

圖3　研究區(qū)布格重力異常圖

2磁場特征

山東半島化極磁異常區(qū)與南黃海盆地異常區(qū)連成一片，變化不大，異常幅值在-200～220nT之間變化，局部高異常圈閉極值可達+220nT，山東半島東南角有一處整個研究區(qū)的最小值-200nT。磁異常主體為負異常，背景異常的走向為NE向，這是由于該區(qū)基底為太古代的鞍山巖群和膠東巖群，上覆有古元古代的遼河群和荊山群-粉子山群，為沉積巖的變質(zhì)巖造成的。

南黃海地區(qū)磁異常幅值為-200～220nT，整體異常走向為NE向，磁異常主體為平靜的負異常，在負磁異常背景場中分布著3個比較大的正磁異常圈閉，局部還存在小的正磁異常圈閉，正磁異常圈閉極值超過+220nT。南黃海北部盆地磁異常為負磁異常，反映該區(qū)基底磁性較弱。

圖4　研究區(qū)的化極磁力異常圖

3地層

根據(jù)以往的資料[14-18]，研究區(qū)主要有3個區(qū)域性磁性層，巖石磁性有以下特點：①前震旦紀結(jié)晶基巖，包括膠遼地區(qū)太古宇的鞍山巖群、膠東巖群，以及古元生界的遼河群、粉子山群，膠蘇造山帶的膠南群等，具弱-中等強度磁性；但強烈混合巖化后，磁化率顯著增大，如膠東群的變質(zhì)巖顯示為中-弱磁性；若含鐵磁礦層或鐵磁組分則更高。②中生界火山巖及磁性侵入體，火成巖磁性特點如下：古老的基性和超基性雜巖具有很強的磁性，如純橄欖巖、輝橄巖、輝長巖等，而起往往表現(xiàn)有很強的剩余磁性；中生代巖漿巖中磁性較強者通常以花崗閃長巖、閃長巖及正長斑巖等為主，有的則為無磁性；③新生界玄武巖，主要在黃海北部海域。

表1　黃海巖石磁化率

Note：①Main lithology;②Magnetic susceptibility；③Max；④Min；⑤Mean

表2　黃海地層磁化率統(tǒng)計表

Note:①Stratum；②Magnetic susceptibility；③Cenozoic basalt；④Mesozoic Volcanic rock；⑤Presinian crysta uine basement rock

4火成巖的識別

火成巖密級分布的地區(qū)，磁場特征的共性是異常雜亂無章的分布，會發(fā)生無規(guī)則地跳躍變化，在相鄰測線上很難比對；磁異常的梯度較大，寬度較?。欢兓瘎×腋叽女惓；蛘叩痛女惓?，尤其是沿著某一方向延伸時，這個延伸往往是火山噴出巖的通道；由于斷裂活動產(chǎn)生的火成巖往往呈現(xiàn)串珠狀的磁異常[19-22]。

本次利用重磁震綜合方法對火成巖的推斷解釋，方案如下：

(1)將地震剖面識別的火成巖投影到磁力異常平面圖將地面識的火成巖別投影到震剖測網(wǎng)平面內(nèi)內(nèi)。(2)以磁力異?；瘶O的垂向一階導數(shù)圖作為底圖，判定可能由火成巖引起的磁異常；(3)分析疑似火成巖的磁異常與斷裂構(gòu)造的空間關(guān)系；(4)將疑似火成巖類的磁異常與局部重力異常分析對比，局部重力高可能為基性巖，局部重力低者可能為酸性巖。

如圖5所示，紅色線表示地震剖面識別圈定的火成巖，深層的火成巖的邊界無法確認。

圖5　地震剖面上的火成巖解釋圖

利用處理后得到的化極磁力異常圈定火成巖分布范圍，如圖6。

圖6　研究區(qū)火成巖圈定分布圖

研究區(qū)的火成巖比較發(fā)育，基本上沿北東向和北北東向斷裂展布。山東半島和南黃海北部盆地的火成巖分布表現(xiàn)出區(qū)域性特點。研究區(qū)內(nèi)火成巖可以分為2個帶：山東半島和南黃海北部盆地2個火成巖帶。

山東半島火成巖非常發(fā)育，其中元古代時期的侵入巖規(guī)模大，界線清楚，并且受斷裂控制；山東半島火成巖活動最劇烈的一期是中生代燕山期侵入巖，不僅有大規(guī)模的噴溢，也有巨大的巖體侵入。

南黃海北部地區(qū)火成巖受斷裂控制，走向為北東東向，主要發(fā)育酸性火成巖，在磁力異常圖上有北東，北北東走向的正磁異常帶。

5結(jié)論

(1)火成巖密級分布的地區(qū)，磁場特征的共性是磁異常雜亂無章的分布，會發(fā)生無規(guī)則地跳躍變化，在相鄰測線上很難比對。

(2)山東半島火成巖非常發(fā)育，受牟平-即墨斷裂帶控制，整體走向為北北東向。元古代侵入巖規(guī)模大，界線清楚，受斷裂控制；山東半島火成巖活動最劇烈的一期是中生代燕山期侵入巖。

(3)南黃海北部地區(qū)火成巖受斷裂控制，走向為北東東向，主要發(fā)育酸性火成巖。

參考文獻：

[1]蔡乾忠. 橫貫黃海的中朝造山帶與北、南黃海成盆成烴關(guān)系 [J]. 石油與天然氣地質(zhì)， 2005, 26(2): 185-196.

CAI Qianzhong. Relationship between Sino-Korean orogenic belt traversing Yellow Sea and basin evolution and hydrocarbon generation in North and South Yellow Sea basins [J]. Oil & Gas Geology, 2005, 26(2): 185-196.

[2]王志才, 鄧起東, 晁洪太, 等. 山東半島北部近海海域北西向蓬萊-威海斷裂帶的聲波探測 [J]. 地球物理學報, 2006, 49(4): 1092-1101.

WANG Zhi-Cai, DENG Qi-Dong, CHAN Hong-Tai, et al. Shallow-depth sonic reflection profiling studies on the active Penglai-Weihai fault zone offshore of the northern Shandong peninsula [J]. Chinese Journal of Geophysics, 2006, 49(4): 1092-1101.

[3]晁洪太, 玉慎諤, 李家靈, 等. 山東半島地區(qū)活斷層研究 [J]. 東北地震研究, 2001, 17(4): 1-8.

CHAO Hong-tai, YU Shen-e, LI Jia-ling, et al. Reserch on active faults in the Shandong peninsula [J]. Seismological Researvh of Northeast China, 2001, 17(4): 1-8.

[4]萬天豐. 山東省構(gòu)造演化與應力場研究 [J]. 山東地質(zhì), 1992, 8(2): 70-101.

WAN Tian-feng. Tectonic evolution and stress fields of Shandong Province [J]. Geology of Shandong, 1992, 8(2): 70-101.

[5]郝天珧, 黃松, 徐亞, 等. 關(guān)于黃海深部構(gòu)造的地球物理認識 [J]. 地球物理學報, 2010, 53(6): 1315- 1326.

HAO Tianyao, HUANG Song, XU Ya, et al. Geophysical understandings on deep structure in Yellow Sea [J]. Chinese J Geophys (in Chinese), 2010, 53(6): 1315- 1326.

[6]李春峰， 陳冰， 周祖翼. 中國東部及鄰近海域磁異常數(shù)據(jù)所揭示的深部構(gòu)造 [J]. 中國科學D輯：地球科學， 2009, 39(12): 1770-1779.

LI Chun-feng, CHEN Bing, ZHOU Zuyi. Deep crustal structures of eastern China and adjacent seas revealed by magnetic data [J]. Sci China Ser D-Earth Sci, 2009, 39(12): 1770-1779.

[7]袁書坤, 王英民, 劉振湖, 等. 北黃海盆地東部坳陷不整合類型及油氣成藏模式 [J]. 石油勘探與開發(fā), 2010, 37(6): 663-667.

YUAN Shu-kun, WANG Ying-min, LIU Zhen hu, et al. Unconformity types and hysorcarbon accumulation models in the eastern depression of the North Yelllow Sea basin [J]. Petroleum Exploration and Development, 2010, 37(6): 663-667.

[8]郝天珧, SHU Macheol, 劉建華, 等. 黃海深部構(gòu)造與中朝—揚子塊體結(jié)合帶在海區(qū)位置的地球物理研究 [J]. 地學前緣, 2004, 11(3): 51-61.

HAO Tian-yao, SHU Mancheol, LIU Jian-hua, et al. Deep structure and boundary belt position between Sino-Korean and Yangtze blocks in Yellow Sea [J]. Earth Science Frontiers, 2004, 11(3): 51-61.

[9]鄭洪漢， 高維明， 朱照宇， 等. 山東半島和蘇皖北部的第四紀火山活動 [J]. 地球化學, 1991, 9(3): 205-211. ZHENG Hong-han, GAO Wei-ming, ZHU Zhaoyu, et al. Quaternary volcanic activities in Shandong peninsula and Northern parts of Jiangsu and Anhui Provinces [J]. Geochimica, 1991, 9(3): 205-211.

[10]湯華云, 鄭建平, 陳紅漢, 等. 山東半島第三紀基性火成巖He-Ar同位素與巖漿起源 [J]. 中國科學D輯, 2007, 37(4): 451-459.

TANG Hua-yun, ZHENG Jian-ping, CHEN Hong-han, et al. He-Ar isotope and magmatic origin of the tertiary mafic igneous rocks in Shandong Peninsula [J]. Sci China Ser D-Earth Sci, 2007, 37(4): 451-459.

[11]田振興, 張訓華, 張志珣, 等. 利用重磁震資料解釋推斷東海海底火成巖 [J]. 海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì), 2014, 34(6): 145-152.

TIAN Zhen-xing, ZHANG Xun-hua, ZHANG Zhi-xun, et al. Integrated interpretation of gravity, magnetic and seismic data for detecting igneous rocks in the East China Sea [J]. Marine Geology&Quaternary Geology, 2014, 34(6): 145-152.

[12]趙文芳, 楊風麗, 莊建建. 南黃海中部隆起中-古生界構(gòu)造特征分析 [J]. 油氣藏評價與開發(fā), 2011, 1(5): 6-13.

ZHAO Wen-fang, YANG Feng-li, ZHUANG Jian-jian. Analysis of the tectonic characteristics of Mesozoic-Palaeozoic in the middle uplift of the South Yellow Sea [J]. Reservoir Evaluation and Development, 2011, 1(5): 6-13.

[13]王明健, 張訓華, 張運波, 等．渤海灣盆地臨清坳陷東部上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)剝蝕量恢復與原型盆地 [J]. 古地理學報, 2012, 14(4): 499-506.

WANG Ming-jian, ZHANG Xun-hua, ZHANG Yunbo, et al. Restoration of denuded strata thickness and prototype basin of the Upper Jurassic - Lower Cretaceous in eastern Linqing Depression of Bobai Bay Basin [J]. Journal of Palaeogeography, 2012, 14(4): 499-506.

[14]王明健, 張訓華, 吳志強, 等. 南黃海南部坳陷構(gòu)造演化與二疊系油氣成藏 [J]. 中國礦業(yè)大學學報, 2014, 43(2): 271-278.

WANG Ming-jian, ZHANG Xun-hua, WU Zhi-qiang, et al. Tectonic evolution of southern depression in the South Yellow Sea basin and its hydrocarbon accumulation in Permian [J]. Journal of China University of Mining & Technology, 2014, 43(2): 271-278.

[15]侯方輝, 張志珣, 張訓華, 等. 南黃海盆地地質(zhì)演化及構(gòu)造樣式地震解釋 [J]. 海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì), 2008, 28(5): 61-68.

HOU Fang-hui, ZHANG Zhi-xun, ZHANG Xun-hua, et al. Geologic evolution and tectonic styles in the South Yellow Sea basin [J]. Marine Geology & Quternary Geology, 2008, 28(5): 61-68.

[16]楊金玉. 南黃海盆地與周邊構(gòu)造關(guān)系及海相中、古生界分布特征與構(gòu)造演化研究 [D]. 浙江: 浙江大學, 2010．

YANG Jin-yu. Research on the tectonic relation between the South Yellow Sea Basin and its adjacent area and distribution characteristic and tectonic evolution of the Mesozoic-Paleozoic marine strata [D]. Zhejiang: Zhejiang University, 2010.

[17]楊金玉, 張訓華. 重力異常的視密度反演推斷揚子與華北塊體在南黃海地區(qū)的地質(zhì)界線 [J]. 海洋地質(zhì)前沿, 2014, 30(7): 9-16.

YANG Jin-yu, ZHANG Xun-hua. Apparent density inversion of gravity anomaly data for detecting the geological boundary between Yangtze Block and North China Block in the South Yellow Sea [J]. Marine Geology Frontiers, 2014, 30(7): 9-16.

[18]侯方輝, 田振興, 張訓華, 等. 南黃海盆地兩條地震剖面的重磁數(shù)據(jù)聯(lián)合反演效果 [J]. 石油地球物理勘探, 2012, 47(5): 808-814.

HOU Fang-hui, TIAN Zhen-xing, ZHANG Xun-hua, et al. Joint inversion of gravity, magnetic and seismic data of the South Yellow Sea Basin [J]. Oil Geophysical Prospecting, 2012, 47(5): 808-814.

[19]李官保, 劉保華, 趙月霞, 等. 南黃海千里巖附近海域第四紀構(gòu)造活動特征 [J]. 地球科學-中國地質(zhì)大學學報, 2011, 36(6): 977-981.

LI Guan-bao, LIU Bao-hua, ZHAO Yue-xia, et al. Quaternary tectonic activity near the Qianliyan Island of Southern Yellow Sea [J]. Earth Science-Journal of China University of Geosciences, 2011, 36(6): 977-981.

[20]張嶠, 吳時國, 呂福亮, 等. 南海西北陸坡火成巖體地震識別及分布規(guī)律 [J]. 大地構(gòu)造與成礦學, 2014, 38(4): 919-938.

ZHANG Qiao, WU Shi-guo, LV Fu-liang, et al. The seismic charateristics and the distribution of the Igeous rocks in the northernwest slope of the South China Sea [J]. Geotectonica et Metallogenla, 2014, 38(4): 919-938.

[21]駱迪, 張訓華, 蔡峰, 等. 重磁震聯(lián)合反演及綜合解釋在海域構(gòu)造解釋中的應用 [J]. 海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì), 2014, 34(6): 135-143.

LUO Di, ZHANG Xun-hua, CAI Feng, et al. Integrated gravity-magnetic-seimic data inversion and interpretation and their application to under water tectonics [J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2014, 34(6): 135-143.

[22]沈中延, 周建平, 高金耀, 等. 南黃海北部千里巖隆起帶的第四紀活動斷裂 [J]. 地震地質(zhì), 2013, 35(1): 64-74.

SHEN Zhong-yan, ZHOU Jian-ping, GAO Jin-yao, et al. Quaternary faults of the Qianliyan Uplift in the Northern South Yellow Sea [J]. Seismology and Geology, 2013, 35(1): 64-74.

責任編輯徐環(huán)

The Distribution Data of Igneous Rocks of the South Yellow Sea and Shandong Peninsula by Gravity and Magnetic Anomalies and Seismic Data

HAN Bo1,2， ZHANG Fei-Fei1,2， ZHANG Xun-Hua1,2， TIAN Zhen-Xing1,2

(1.The Key Laboratory of Marine Hydrocarbon Resources and Environmental Geology, Ministry of Land and Resources, Qingdao, 266071， China; 2.Qingdao Institute of Marine Geology, Qingdao 266071, China)

Abstract:The geophysical data were discussed in the Shandong Peninsula and the South Yellow Sea north area by using the results of geological survey in recent years with the gravity data and magnetic data and seismic data.The igneous rocks and their space distribution were deduced according to the characteristics of gravity and magnetic field and the lithology analysis of transitivity analysis results.The seismic gravity magnetic anomaly data were processed and the comprehensive analysis was discussed in the research area. Analysts believe that the igneous rocks of Shandong Peninsula to the developmental characteristics are along the North East trend, and they are controlled by NE trending faults. The igneous rocks in the northern South Yellow Sea are along the NE and NNE trend characteristics.

Key words:Shandong Peninsula; South Yellow Sea; igneous rocks

基金項目：? 國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目(2013CB429701) ；國家自然科學基金青年基金項目(41206050)；國土資源部海洋油氣資源和環(huán)境地質(zhì)重點實驗室基金項目(MRE201417)資助

收稿日期:2015-04-15;

修訂日期:2015-09-15

作者簡介：韓波(1976-)，女，博士，高工。E-mail:hanbo3952@163.com ??通訊作者： E-mail: ffeizhang@126.com

中圖法分類號：P631.4

文獻標志碼：A

文章編號：1672-5174(2016)05-078-05

DOI：10.16441/j.cnki.hdxb.20150144

Supported by national key basic research development plan (2013CB429701); Project of the National Natural Science Foundation of China (41206050); Key Laboratory of Marine Oil and Gas Resources and Environmental Geology of Ministry of Land and Resources (MRE201417)