二维经验模态分解在松辽盆地重磁场研究中的应用

发布时间：2020-08-26 18:38

【摘要】：松辽盆地位于华北板块和西伯利亚板块之间,由于该区域发生过多期次构造运动,所以一直以来都是学术研究的热点区域,在基底性质,断裂分布,莫霍面深度等问题上学者们并未达成共识,还需要地球物理方面的证据加以论证。重磁勘探是一种工作范围广,覆盖面积大的物探方法。在盆地构造研究中具有很强的适用性,能够很好地探测深部构造。因此本文采取重磁相结合的方法,研究松辽盆地内部的地球物理特征。本次研究采用的布格重力异常数据和航磁ΔT异常数据比例尺均为1:500000。并且利用二维经验模态分解方法、对数功率谱分析、重磁相关性分析、Park-Oldenburg法对松辽盆地断裂展布、基底岩性特征、凹陷隆起分布、莫霍面埋深起伏等问题进行了研究。实际的重磁数据存在混叠效应,数据具有非线性、非平稳的特点,而二维经验模态分解(Bidimensional Empirical Mode Decomposition)方法在处理这种非线性非平稳的重磁数据方面具有优越性,能够实现重磁数据的多尺度分解。首先用长方体模型和球体组合模型验证了二维经验模态分解方法在位场去噪、位场分离方面的可适用性。然后对松辽盆地的重磁数据进行二维经验模态分解,并与对数功率谱分析结合,估计各级模态分量所代表的场源地下埋深,定性或半定量地揭示了场源的地质意义。通过与常规方法处理结果比较,进一步说明了该方法的有效性和优越性。首先这种方法具有分解的自适应性,能够对数据进行多尺度分解,具有更高的分辨率。其次分解的每一个分量都具有更多的细节信息,比如在重力的分解结果中,BIMF分量对盆地内部的断裂形态、展布方向、规模大小都能有所反映,这是常规方法不能比拟的。对重力BIMF分量、原始重力异常、航磁异常和基底断裂分布的综合分析,描述了断裂的异常形态,与地质断裂的对应效果。研究发现有4组深断裂,主要是基底断裂和地壳断裂。其方向分布为北东-北北东向,北西-北北西向,近南北方向和近东西方向。但是东西方向和南北方向断裂的规模和数量以及识别的清晰度远不及北东-南西向断裂,因此可以推断在松辽盆地发生过多期次的构造叠加活动,北东向的构造运动把东西和南北向的断裂改造后形成了当今的构造断裂体系。重磁对应分析方法能够将重磁资料有机结合。通过重磁对应分析,可以了解基底的岩性分布信息。并且结合二维经验模态分解结果和盆地构造基底纲要图,勾画出了盆地基底岩性分布图。对基底岩性分析发现:印支期,燕山期的花岗岩在盆地的东部,北部都有分布,加里东期,海西期的花岗岩在盆地的中部,西部分布较多。花岗岩的走向与盆地内部的断裂是平行的,多以北东向为主,由此推断基底断裂带对岩浆活动期的控制作用,最终导致了基底岩性的不均匀分布。通过Park-Oldenburg法,并且结合大庆钻井资料对松辽盆地基底和莫霍面进行反演。松辽盆地基底埋深在8~12公里之间,呈凹凸相间排布的特点。把基底埋深小于9公里的部分定义成隆起,大于10公里的位置定义成凹陷。根据区域地质情况,最终划分了9个主要盆地凹陷,6个主要盆地隆起。根据二维经验模态分解结果,布格重力异常BIMF5、BIMF6、Res分量可以近似反映莫霍面产生的异常。使用Parker-Oldenburg方法反演了松辽盆地及其周边莫霍面深度。依据前人对研究区的认识,从莫霍面的深浅,形态,起伏变化等特征将研究区划分为3个区域。西部区位于大兴安岭断裂带以西,其深度变化在34~40km之间,异常走向为北北东向。松辽盆地位于中部区域,其莫霍面平均深度为32km,变化范围在30.4~34.2km之间。小兴安岭区域对应着莫霍面的下沉区,深度达到了34km,莫霍面深度较大,梯度较陡变化剧烈。松辽盆地南部大致位于四平位置处,莫霍面深度相对较浅,大致在31km左右,对应着莫霍面的隆起带。东南隆起区,其莫霍面深度在30~32km之间。松辽盆地东部对应着重力分区中的张广才岭和三江盆地区域。在张广才岭区域为地壳下沉区域,深度在34km以上。莫霍面深度最浅的区域在三江盆地,大致为31km。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P631
【图文】：

地质简图,长波,位置,特征种

图 2.1 松辽盆地位置及其地质简图（修改自李长波等，2014）松辽盆地构造特征种动力在松辽盆地的形成和演化过程中起到了控制作用：一种热动力来自地幔，起导致地壳张裂；第二种动力来自于太平洋板块向亚洲大陆的俯冲（杨建光，20

杨万里,单元

松辽盆地构造单元图（据杨万里，1985）

纲要图,基底,向斜轴线,基底断裂

松辽盆地构造基底纲要图（据史若珩，1977）

【参考文献】