2.1.1 物性测定原则

本次野外地层(岩石)物性测量包含不同地质时代的地层, 尽量确保所测岩石的类型全面而系统。研究区北部属于低山丘陵地貌, 基岩广泛出露, 岩石类型多样, 是本次物性测量的重点地区; 南部属于基岩隐伏区, 物性统计测量工作以物性、地震及钻井等资料为基础。

2.1.2 密度特征

该区地层(岩石)密度具有一定的变化规律, 由新到老可划分为4个密度层(表1)。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 研究区密度层划分 Tab.1 Density distribution of the strata in the study area 地 层 岩性 标本数/个 密度/(g· cm-3) 地层密度/ (g· cm-3) 密度层(平均密度)/ (g· cm-3) 变化范围 平均值 新 生 界 第四系 砂土 4 1.70~2.16 1.99 1.90 密度层Ⅰ (2.10) 黏土 10 1.58~2.09 1.90 新近系 砂岩、砾岩 18 1.81~2.26 2.10 2.22 砂砾岩 8 2.29~2.44 2.40 中 生 界 白垩系 流纹质凝灰岩 4 2.38~2.49 2.45 2.56 密度层Ⅱ (2.58) 粗面岩、粗安岩、安山质凝灰岩 18 2.50~2.66 2.59 玄武岩 2 2.60~2.61 2.61 侏罗系 砂岩、砾岩、砂砾岩、砂泥岩、粉砂岩 31 2.24~2.72 2.57 2.59 流纹岩、流纹质凝灰岩、流纹质角砾岩 8 2.38~2.56 2.49 安山质凝灰岩、粗面岩、粗安岩、安山岩 41 2.44~2.77 2.60 玄武岩 2 2.61~2.62 2.61 上 古 生 界 二叠系 砂岩、砂砾岩、砂泥岩、粉砂岩、暗色泥岩 20 2.53~2.73 2.63 2.64 密度层Ⅲ (2.66) 泥灰岩 14 2.61~2.77 2.66 碳质板岩、板岩 16 2.60~2.66 2.63 石炭系 砂岩、石英砂岩、灰岩 2.64~2.66 2.66 2.66 泥盆系 砂岩、泥岩、板岩 2.67 下 古 生 界 志留系 石灰岩、片岩、变质砂岩 2.73 密度层Ⅳ (2.75) 奥陶系 灰岩、片岩、角斑岩 2.75 元古宇 前震旦系 绿泥石片岩、片麻岩 2.78 注: 前震旦系至石炭系的密度数据来源于文献[14, 15, 16], 其他数据为本次实测。

表1 研究区密度层划分 Tab.1 Density distribution of the strata in the study area

第Ⅰ 密度层为新生界松散沉积物, 平均密度为2.10 g/cm³, 为低密度层, 在研究区中部和东部广泛出露; 第Ⅱ 密度层为中生界沉积-火山碎屑岩系, 平均密度为 2.58 g/cm³, 为中低密度层, 在突泉盆地内部及研究区南西部局部出露; 第Ⅲ 密度层为上古生界沉积岩系, 平均密度为2.66 g/cm³, 为中高密度层, 在研究区北部及西南部局部出露; 第Ⅳ 密度层为元古宇— 下古生界变质岩系, 平均密度为2.75 g/cm³, 为高密度层, 在研究区零星发育。

研究区侵入岩密度随岩石基性成分增加而增大, 随岩石酸性成分增加而减小。侵入岩以酸性、中酸性白岗岩、花岗岩和花岗斑岩为主, 平均密度为2.52 g/cm³, 密度中等, 当其侵入至密度较大的地层中, 通常引起重力低异常; 当围岩密度中等时, 通常不引起明显的重力异常。研究区分布数量较少的中基性闪长岩和辉长岩, 平均密度为2.65~2.71 g/cm³, 密度较大, 当其侵入至密度较大的地层中, 通常不引起明显的重力异常; 当其侵入至密度中等或密度较小的地层中, 通常引起局部重力高异常。火山(喷出)岩密度由酸性至基性逐渐增大, 但是与侵入岩相比, 其增大趋势不明显。

2.1.3 磁性特征

研究区存在不同磁性的多种岩石, 可归纳为2个主要的磁性层, 详细情况见表2。中生界侏罗系— 白垩系磁性层, 主要由安山质凝灰岩、粗安岩、粗面岩与玄武岩组成, 磁化率平均值为982× 10^-5 SI, 具有中— 强磁性, 在研究区西部及中北部局部出露; 下古生界— 元古宇磁性层, 主要由片岩、角斑岩、变质砂岩与片麻岩等组成, 磁化率平均值为176× 10^-5 SI, 具有中等磁性, 在研究区零星出露。

表2

Tab.2

表2(Tab.2)

表2 研究区地层磁性参数统计 Tab.2 Magnetic parameters of the strata in the study area 地层 岩性 物理点数/个 K/(10-5SI) 极小值~极大值 平均值 新生界 第四系 砂土、黏土 60 30~89 55 15 新近系 砂岩、砾岩、砂砾岩 89 8~55 16 中生界 白垩系 流纹质凝灰岩 60 25~512 125 982 安山质凝灰岩 150 244~3 703 1 629 粗面岩、粗安岩 60 547~2 953 1 461 玄武岩 30 1 250~2 165 1 695 侏罗系 砂岩、砾岩、砂砾岩粉砂岩、砂泥岩 424 2~88 31 流纹岩、流纹质凝灰岩、流纹质角砾岩 120 15~524 150 安山质凝灰岩、安山岩 366 186~6 985 1 563 粗面岩、粗安岩 154 446~3 411 1 801 玄武岩 30 820~2 592 1 766 上古生界 二叠系 砂岩、砂砾岩、粉砂岩、暗色泥岩 271 2~66 26 23 泥灰岩 211 2~64 11 弱变质砂岩 183 13~1 508 133 石炭系 砂岩、石英砂岩、灰岩 2~9 5 泥盆系 泥岩、砂岩、板岩 7~21 12 下古生界 志留系 片岩、变质砂岩 239 176 奥陶系 片岩、角斑岩 257 元古宇 前震旦系 绿泥石片岩、片麻岩 7~660 103 注: 前震旦系至石炭系的磁化率数据来源于文献[14, 15, 16], 其他数据为本次实测。

表2 研究区地层磁性参数统计 Tab.2 Magnetic parameters of the strata in the study area

该区侵入岩均具有磁性, 因岩石性质不同, 其磁性差异较大。辉长岩、辉绿岩磁性最强, 磁化率平均值分别为3 239× 10^-5 SI和1 972× 10^-5 SI, 与围岩存在显著的差异, 易引起明显的局部高磁异常; 花岗闪长岩等磁性次之, 磁化率平均值为1 133× 10^-5 SI, 较易引起局部正磁异常; 花岗岩、花岗斑岩等具有一定的磁性, 侵入至无磁性的沉积岩中, 可引起局部正磁异常。研究区火山岩主要包括流纹岩、安山岩、玄武岩等, 由酸性— 中性— 基性, 磁化率总体明显增高, 其中粗安岩、玄武岩等具有较强的磁性, 通常引起跳跃杂乱的局部正磁异常。

2.2.1 重力场特征

区内重力异常幅值具有一定的波动性, 西部为重力低值异常, 中部和东部为相对重力高(图1)。

图1

Fig.1

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	图1 研究区航空重力布格异常平面图Fig.1 Airborne Bouguer gravity anomalies map of the study area

(1)研究区布格重力异常值为-50~5 mGal。最大异常位于研究区中部突泉县东南侧、沙布日台套布附近及乡林场南侧; 负异常位于研究区西部六户镇西侧。从大区域范围看, 正、负重力场与盆山地貌单元基本吻合。西部重力低值区反映大兴安岭; 东部重力高值区与松辽盆地西坡相对应, 其中小范围重力低值区反映松辽盆地西坡凹陷单元。

(2)研究区西部和中部NNE向梯度带几乎贯穿全区, 东部NNE-NE向、NW向与近EW向梯度带十分发育, 反映该区发育断裂及断裂规模。

(3)布格重力局部异常较发育, 反映该区构造强烈, 岩浆岩发育。

2.2.2 磁场特征

研究区磁场主要表现为负磁场背景之上发育局部正磁异常及跳跃变化正磁异常(图2)。

图2

Fig.2

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	图2 研究区航磁Δ T平面图Fig.2 Aeromagnetic Δ T map of the study area

(1)磁场强度变化较大, 磁异常值变化范围为-280.5~1 110.4 nT, 磁异常最大值分别位于安定镇北西侧(1 110.4 nT)、安定镇东侧(1 109.2 nT)及哈太庙窝铺北东侧(937.5 nT)。

(2)不同地区磁场特征不同, 正磁异常规模差异明显。研究区东部(哈太庙窝铺— 兴隆山镇林场— 安定镇— 洮南市一线)表现为规模较大的正磁异常, 异常值多为400~800 nT; 研究区西部(原种林场— 科尔沁右翼中旗— 突泉县太本林场— 解放渔场一线)表现为团块状正磁异常, 规模较小, 中间夹杂若干跳跃变化的正磁异常, 异常值多为300~600 nT。规模较大或团块状的正磁异常反映存在岩浆岩体, 跳跃变化的正磁异常反映存在侏罗系火山岩。

(3)磁异常总体以NE向为主, 其次为NW向。研究区东部大面积磁异常以NE向为主, 其次为NW向; 研究区西部磁异常主要表现为NE向, 其次为NW向、近EW向。

(4)研究区东部可见2条区域性航磁异常梯度带, 走向均为NE向; 研究区西部发育规模不等的串珠状梯度带, 走向以NE向为主, 其次为NW向、近EW向。

松辽盆地历经多期构造运动, 形成数量众多、规模不一、形态各异、性质不同的断裂, 从而构成复杂的断裂系统。本次结合实测航空重磁资料, 共解释大、中型断裂20余条, 这些断裂表现为3组展布方向, 以NNE-NE向为主, 其次为近NW向, 少数为近EW向(图3)。

图3

Fig.3

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	图3 研究区推断岩浆岩构造图Fig.3 Tectonic map of igneous rocks in the study area

断裂F₁纵穿研究区中部, 沿努和道布牧场— 海代哈嘎牧场分场— 永茂乡一线分布, 是研究区延伸较长、切割较深、特征较明显的Ⅰ 级断裂, 也是松辽盆地的西缘边界断裂。该断裂在航空重、磁场上均有清晰反映, 主要包括: ①对应于梯度大、走向NE、纵穿研究区中部的布格重力线性密集带; ②对应于特征不同的2个磁场分界线, 东侧为明显降低的负值异常区, 西侧为局部正磁异常与跳跃变化的磁异常区; ③沿该断裂分布一系列呈串珠状或团块状分布的正磁异常, 推断这些异常可能由该断裂控制的侵入岩体所引起。

断裂F₃纵穿研究区西部, 沿原种林场— 科尔沁右翼中旗— 突泉县太本林场— 解放渔场一线分布, 是研究区切割较深、特征较明显的深大断裂之一。推断该断裂的航空重、磁依据包括: ①对应于梯度大、延伸较远的近NNE向布格重力线性密集带, 表明断面倾角大、断层两侧密度差异大; ②对应于明显的近NNE向呈串珠状分布的航磁线性异常带; ③断裂旁侧分布若干规模较小的团块状或跳跃正磁异常, 应为受该断裂控制的中— 酸性侵入岩体与火山岩的反映^{[17, 18]}。

根据岩浆岩重磁异常特征, 本次共圈定岩浆岩36处(图3)。因岩浆岩形成环境不同, 断裂活动具有非均一性、断裂形成的时间也各不相同, 导致岩浆岩形成的规模具有差异, 且岩相及岩石类型多样, 其分布规律为:

(1)从岩相上看, 侵入岩相较为发育。在已圈定的岩浆岩体中, 侵入岩明显占多数(花岗岩、花岗闪长岩、二长花岗岩、辉长岩等), 极少数为喷出岩。

(2)从岩石性质或岩石类型看, 中— 酸性、中— 基性岩浆岩均有发育, 但二者发育不均, 数量明显不同。侵入岩中的酸性、中— 酸性岩体(花岗岩、花岗闪长岩、二长花岗岩等)较发育, 中— 基性岩体较少; 喷出岩以中— 基性玄武岩为主。

(3)从岩体规模上看, 岩体大小悬殊。规模大者, 如研究区东部的酸性侵入岩, 其分布范围可达350 km²以上, 规模小者分布面积在10 km²以下。从岩体规模与岩体性质的相互关系看, 规模较大的岩体多为酸性、中— 酸性侵入岩。

(4)从岩浆岩分布的构造位置看, 包括侵入岩和喷出岩在内的多数岩浆岩沿断裂及其两侧分布, 说明断裂对岩浆活动具有控制作用。研究区东部(扎鲁特第二农业大队— 新佳木嘎查西侧— 海代哈嘎牧场分场— 永茂乡一线)酸性、中— 酸性侵入岩体夹持于F₂、F₄与F₆等断裂之间, 其形成明显受断裂控制, 断裂交汇处为岩浆侵入提供了重要通道^{[19, 20]}。

突泉盆地发育侏罗系— 白垩系沉积-火山碎屑岩系、上古生界沉积岩系、下古生界浅变质岩系和前古生界中等变质岩系。侏罗系— 白垩系和上古生界主要由砂岩、粉砂岩、泥岩、泥灰岩及火山碎屑岩组成。下古生界和前古生界由片麻岩、片岩、变质砂岩等组成^{[21, 22]}。满洲里— 绥芬河地学断面研究成果和大地电磁测深地球物理结果显示, 松辽盆地及大兴安岭火山岩之下均普遍发育上古生界, 特别是有钻井标定的震、电、重、磁、地质-地球物理综合解释证实, 上古生界经历过油气生成和运移过程, 且具有一定的油气保存条件, 在很多地区形成钻井可及的勘探实体。突泉盆地经重、磁、电剖面综合解释, 发现盆地内部上古生界最深处为3 km^{[23, 24]}。由此可知, 研究区上古生界应为沉积盆地的产物, 下古生界和前古生界构成了沉积盆地基底。

从航磁异常特征看, 突泉盆地总体对应负磁场背景, 其上发育跳跃变化的正磁异常与局部低缓正磁异常。经与地层(岩石)磁性资料对比, 发现侏罗系— 白垩系粗安岩、粗面岩与玄武岩等火山岩的磁化率为(2~6 985)× 10^-5 SI, 磁性变化较大, 是引起跳跃变化磁异常的主要因素。本次实测物性结果表明, 上古生界磁化率平均值为23× 10^-5 SI, 为一套磁性微弱的沉积岩系, 无法引起明显的磁异常。下古生界及前古生界实测磁化率的平均值为176× 10^-5 SI, 为一套中— 弱变质岩系, 常引起低缓航磁异常; 中— 酸性侵入岩的磁化率平均值为(316~1 143)× 10^-5 SI, 具有中等磁性, 多与局部低缓磁异常对应。可知, 盆地内跳跃变化的正磁异常由侏罗系— 白垩系火山岩引起, 局部低缓正磁异常由中— 酸性侵入岩引起, 盆地内平缓背景磁场是下古生界— 前古生界变质岩系(盆地基底)的反映。

从航空重力异常特征看, 突泉盆地总体表现为“ 北西低、南东高” 的重力升高异常区。根据地层(岩石)密度资料, 该区侏罗系— 白垩系的密度平均值为2.58 g/cm³, 属于中— 低密度层, 通常引起相对重力低; 古生界和前古生界的密度平均值为2.72 g/cm³, 属于中— 高密度层, 常常引起相对重力高。经与已知地质资料对比, 认为北西部的重力低异常区反映盆地发育厚度较大的中— 低密度侏罗系— 白垩系, 南东部的相对重力高异常区反映侏罗系— 白垩系之下尚发育中— 高密度的前中生界(古生界和前古生界)。

综合分析地质、地层(岩石)物性与航空重、磁异常等特征, 认为侏罗系— 白垩系沉积-火山碎屑建造和上古生界沉积岩系属于盆地建造产物, 下古生界浅变质岩系和前古生界中等变质岩系应属于盆地基底。