若爾蓋盆地與西秦嶺造山帶巖石圈結(jié)構(gòu)與地球動力學(xué)過程——深地震反射剖面技術(shù)在造山帶研究中的應(yīng)用.pdf

1、松潘地塊北緣的若爾蓋盆地位于青藏高原的東北緣，其巖石圈結(jié)構(gòu)變化及其與邊緣造山帶的構(gòu)造關(guān)系記錄著高原向東和東北發(fā)展演化的深部信息。若爾蓋盆地又處于中國大陸東西及南北構(gòu)造結(jié)合部位，特殊的構(gòu)造環(huán)境使其成為研究中國大陸南北對接及東西轉(zhuǎn)折演化之大陸動力學(xué)過程的天然實(shí)驗(yàn)室，倍受國際注目。由于松潘地塊是我國石油資源開發(fā)重新認(rèn)識的重要新區(qū)，作為松潘地塊主體部分的若爾蓋盆地是研究的重點(diǎn)，急需揭示它的巖石圈內(nèi)部結(jié)構(gòu)、構(gòu)造屬性，從深部發(fā)現(xiàn)資源潛力評價(jià)的重要依

2、據(jù)。巖石圈的精細(xì)結(jié)構(gòu)記錄著造山帶與盆地的形成過程，其內(nèi)部的構(gòu)造幾何樣式和組合形式反映了構(gòu)造運(yùn)動學(xué)的發(fā)展與演變。因此，要研究盆山構(gòu)造關(guān)系、追蹤造山帶和盆地的變形過程及動力學(xué)，必須揭示巖石圈結(jié)構(gòu)，深地震反射剖面技術(shù)是研究巖石圈精細(xì)結(jié)構(gòu)最有效的方法。國際地學(xué)界公認(rèn)該技術(shù)在揭示一些典型的構(gòu)造現(xiàn)象方面扮演了其它方法所不可替代的角色。 由于國內(nèi)外沒有專門的隊(duì)伍開展深部地質(zhì)調(diào)查工作，長期以來，深地震反射技術(shù)依賴于常規(guī)地震勘探處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)

3、用。因而在很大程度上受制于以水平地層和簡單地形條件下的地震波傳播理論的假設(shè)條件。事實(shí)上由于深地震反射方法的研究區(qū)多集中在山區(qū)，地形起伏大，地表地質(zhì)條件復(fù)雜、反射資料信噪比低，地下構(gòu)造傾角大，常規(guī)的地震數(shù)據(jù)處理方法有很大的局限性。針對深地震反射數(shù)據(jù)資料的特點(diǎn)，如何建立一種實(shí)用的技術(shù)及處理流程，處理出高質(zhì)量的反射圖像已成為當(dāng)前深地震反射實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)效果的重要環(huán)節(jié)。本論文認(rèn)真分析常規(guī)處理中存在的問題，針對問題實(shí)現(xiàn)了地表基準(zhǔn)的動校正和改進(jìn)的速

4、度分析方法，并根據(jù)總結(jié)野外監(jiān)控處理流程和分析對比影響單炮記錄的品質(zhì)因素，經(jīng)方法和參數(shù)的測試工作，最終確定了適合于本工區(qū)的處理方法和流程。 利用加入新實(shí)現(xiàn)的地表基準(zhǔn)的動校正方法和改進(jìn)速度分析方法的處理流程對RH04-1-2深地震反射數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到較真實(shí)可信深地震反射時(shí)間剖面，為揭示若爾蓋盆地與西秦嶺造山帶巖石圈結(jié)構(gòu)，研究盆山構(gòu)造關(guān)系、盆地周邊造山帶形成的地球動力學(xué)機(jī)制、造山作用方式和運(yùn)動學(xué)過程等提供了可靠的地震學(xué)證據(jù)。

5、 本論文的研究內(nèi)容分為三大部分，第一部分是方法研究。針對深地震數(shù)據(jù)和深部復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的特點(diǎn)，本人分析了常規(guī)地震勘探處理技術(shù)存在的問題，即動、靜校正問題和復(fù)雜地表地質(zhì)和深部構(gòu)造條件下的速度估計(jì)問題。針對所存在的問題實(shí)現(xiàn)了適合山區(qū)的地表基準(zhǔn)的動校正和速度分析方法，并利用理論模型和實(shí)例數(shù)據(jù)證明了改進(jìn)的方法的有效性和可行性。第二部分是深地震反射數(shù)據(jù)資料的準(zhǔn)備部分和處理。首先了解松潘地塊地質(zhì)與地球物理概況，再根據(jù)試驗(yàn)工作確定施工參數(shù)和施工方案以保

6、證能采集到高質(zhì)量的深地震反射數(shù)據(jù)。并通過野外監(jiān)控處理和分析對比影響單炮質(zhì)量的品質(zhì)因素，了解影響單炮質(zhì)量的因素為各數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)中處理方法和參數(shù)的選擇提供依據(jù)。最后利用加入改進(jìn)的動校正方法和改進(jìn)速度分析方法的處理流程對RH04-1-2測線進(jìn)行處理，得到深地震反射疊加時(shí)間剖面。第三部分是深地震反射資料的地質(zhì)解釋。根據(jù)處理得到的深地震剖面顯示的反射特征，結(jié)合其它地球物理資料(重磁和折射資料)及地質(zhì)資料，對若爾蓋盆地和西秦嶺的盆山構(gòu)造關(guān)系及盆山形

7、成的動力學(xué)過程進(jìn)行了探討。最后簡明扼要地給出了本次研究所得到的結(jié)論以及存在的問題。 通過分析深地震反射疊加時(shí)間剖面的反射特征并結(jié)合已有地質(zhì)資料得出以下幾點(diǎn)結(jié)論： (1)若爾蓋地塊和西秦嶺造山帶的深部分界線應(yīng)該在大水弧形構(gòu)造的南部邊界，CDP約為3790左右(對應(yīng)的野外樁號為4923.5)，位于地表分界線南約7.65km。 (2)在RH04-1-2時(shí)間剖面上雙程走時(shí)約為2.5s位置出現(xiàn)的一組似層狀的反射震相，為三疊

8、系的底界面，按照2.5s以上的地殼的平均速度小于6.0km/s估算，該界面埋深約為7.0km。根據(jù)反射特征認(rèn)為若爾蓋盆地和西秦嶺造山帶基底為同一屬性。 (3)在深地震反射剖面上西秦嶺和若爾蓋盆地的基底、上地殼、下地殼及Moho面具有相似的反射特征，表明西秦嶺造山帶和若爾蓋盆地在地質(zhì)歷史上曾經(jīng)歷同一塊體的演變過程。 (4)盆山構(gòu)造關(guān)系和動力學(xué)過程 松潘地塊于晚三疊世隨著昆侖南緣洋盆閉合，拼接到歐亞大陸南緣，成為其大

9、陸邊緣。若爾蓋盆地作為其前鋒與歐亞大陸發(fā)生碰撞。深地震反射時(shí)間剖面顯示的下地殼明顯北傾的反射為若爾蓋盆地和西秦嶺造山帶發(fā)生俯沖碰撞提供了可靠的地震學(xué)證據(jù)。 喜山期以來，由于印度板塊對歐亞板塊的強(qiáng)烈擠壓作用，伴隨青藏高原的隆起，位于青藏高原東北緣的西秦嶺—松潘地塊向北運(yùn)動，同時(shí)向東逃逸。在向東運(yùn)移中產(chǎn)生由北西向南東方向的擠壓推覆和走向滑動，形成了上地殼的隆起構(gòu)造。由于地殼內(nèi)部深度約18～21km存在一個(gè)構(gòu)造滑脫層，使得地殼變形主要